Kết quả nghiên cứu tạo ván dăm thông dụng từ nguyên liệu vỏ hạt điều kết hợp với dăm gỗ

Bài viết tiến hành nghiên cứu đã khẳng định vỏ hạt điều đáp ứng được điều kiện kỹ thuật làm nguyên liệu để sản xuất ván dăm đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng của ván dăm thông dụng sử dụng trong điều kiện khô.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TẠO VÁN DĂM THÔNG DỤNG TỪ NGUYÊN LIỆU VỎ HẠT ĐIỀU KẾT HỢP VỚI DĂM GỖ Bùi Văn Ái Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam TÓM TẮT Vỏ hạt Điều sau ép tận thu dầu nguồn phế liệu công nghiệp chế biến hạt Điều nước ta Với thành phần hoá học chứa hàm lượng xenlulo xấp xỷ 20% nên vỏ hạt Điều có khả tận dụng, phối hợp với dăm gỗ để tạo ván dăm Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam nghiên cứu xác định loại dăm gỗ, tỷ lệ sử dụng dăm gỗ dăm vỏ hạt Điều, tỷ lệ kết cấu để tạo ván dăm Kết nghiên cứu khẳng định vỏ hạt điều đáp ứng điều kiện kỹ thuật làm nguyện liệu để sản xuất ván dăm đảm bảo tiêu chất lượng ván dăm thông dụng sử dụng điều kiện khơ Từ khóa: Ván dăm, Dăm vỏ hạt Điều, Vỏ hạt Điều ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thập niên gần đây, sản phẩm ván dăm nước ta sản xuất tiêu thụ tăng nhanh số lượng Ván dăm sử dụng chủ yếu sản xuất đồ mộc, xây dựng, giao thông vân tải Ván dăm sản xuất theo cách truyền thống sử dụng nguồn nguyên liệu gỗ rừng trồng Xu hướng giới nước có nhiều cơng trình nghiên cứu mở rộng nguồn ngun liệu phế liệu sở chế biến gỗ, thứ phế liệu dạng xơ sợi nông nghiệp để sản xuất ván dăm nhằm giảm bớt sức ép lên tài nguyên rừng đồng thời sử dụng hiệu nguồn phế liệu nơng nghiệp, góp phần giảm giá thành sản phẩm Theo hướng nghiên cứu này, số dạng nguyên liệu cọng dừa nước, xơ dừa, dăm tre, bã mía, trấu … nghiên cứu để tạo ván dăm (Hoàng Thanh Hương (2002), Nguyễn Trọng Nhân (2002), Hoàn Xuân Niên (2004)) Nguồn nguyên liệu thực vật dạng xơ sợi đáng ý nước ta vỏ hạt điều (VHĐ) Lĩnh vực chế biến hạt điều hàng năm sản lượng hàng năm khoảng 500.000 đến 700.000 hạt Phần vỏ hạt sau tách nhân điều ép để tận thu dầu sử dụng phần nhỏ để đốt lò, lại tập trung vào khu phế thải xưởng ép dầu điều VHĐ chứa hàm lượng xenlulo xấp xỉ 20% hứa hẹn khả sử dụng phối hợp với dăm gỗ để sản xuất ván dăm Những đặc điểm trở ngại VHĐ đến công nghệ sản xuất ván dăm lượng dầu vỏ cịn dư lại sau trình ép lớp bề mặt vỏ hạt chứa nhiều cutin Những yếu tố gây ảnh hưởng không tốt đến mối liên kết dăm – keo làm giảm độ bền học ván dăm Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam tiến hành nghiên cứu đánh giá khả sử dụng nguồn nguyên liệu VHĐ kết hợp với dăm gỗ để tạo ván dăm thông dụng với nội dung sau: - Nghiên cứu xác định loại dăm gỗ tỷ lệ phối hợp dăm gỗ với dăm VHĐ để tạo ván dăm - Nghiên cứu xác định tỷ lệ kết cấu lớp ván dăm hợp lý sử dụng dăm VHĐ dăm gỗ VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu nghiên cứu - Vỏ hạt Điều sau ép tận thu dầu: thu mua sở ép dầu Hải Phòng - Dăm loại gỗ rừng trồng dùng để phối hợp với dăm vỏ hạt Điều: + Gỗ Bạch đàn Eucalyptus urophylla tuổi, khai thác Phú Thọ; + Gỗ Keo lai Acacia auriculiformic x A mangium tuổi, khai thác Xuân Mai; + Gỗ Tràm cừ Melaleuca cajuputi tuổi, khai thác Cà Mau - Keo U-F hãng DYNO, hàm lượng khô 52 – 56, độ nhớt 110 – 130s - Các thiết bị thí nghiệm chính: + Thước kẹp điện tử CD-6’’CS, độ xác 0,01mm; + Cân kỹ thuật 30kg, độ xác 5g, nhãn hiệu EB30EDE-lour; + Cân kỹ thuật 650g, độ xác 0,01g, nhãn hiệu Satorius; + Máy ép ván thí nghiệm, kích thước mặt bàn 400 x 400mm; + Thiết bị xác định tính chất học ván STM 50KN United State Phương pháp nghiên cứu Bố trí thực nghiệm để lựa chọn loại dăm gỗ tỷ lệ phối trộn dăm vỏ hạt điều dăm gỗ để tạo ván + Yếu tố cố định Loại ván dăm thí nghiệm ván lớp có tỷ lệ kết cấu lớp mặt lớp lõi 1:3:1 Khối lượng thể tích ván cần đạt 0,7g/cm3 Kích thước ván 1,6 x 35 x 35 (cm) Lượng keo sử dụng cho lớp mặt 12%, lượng keo dùng cho lớp lõi 8% Ván dăm thí nghiệm ép với thông số ghi bảng Bảng Thông số chế độ ép tạo ván dăm thí nghiệm TT Thơng số ép Nhiệt độ ép Đơn vị Chế độ C 140 Thời gian ép phút 15 Áp suất ép Mpa 2,4 + Yếu tố biến động: - Loại dăm gỗ đưa vào thí nghiệm: loại (Bạch đàn Uro, Keo lai Tràm cừ) loại dăm VHĐ - Tỷ lệ phối trộn dăm VHĐ với dăm loại gỗ 1:1; 1:2; 1:3 1:4 Hỗn hợp dăm VHĐ dăm gỗ sử dụng làm dăm lớp lõi Dăm lớp mặt dùng dăm loại gỗ tương ứng Ký hiệu công thức ván dăm thí nghiệm sau Bảng Ký hiệu mẫu ván dăm thí nghiệm Tỷ lệ phối trộn dăm VHĐ dăm gỗ Loại hình dăm 1:1 1:2 1:3 1:4 VHĐ - Bạch đàn Uro BĐ1 BĐ2 BĐ3 BĐ4 VHĐ – Keo lai KĐ1 KĐ2 KĐ3 KĐ4 VHĐ – Tràm cừ TĐ1 TĐ2 TĐ3 TĐ4 Ván dăm đối chứng: Ván dăm dăm gỗ loại, Ký hiệu: B, K, T + Thông số đầu ra: Chất lượng ván dăm đánh giá tính chất vật lý chủ yếu: Khối lượng thể tích, độ ẩm, độ dãn nở chiều dày, độ bền uốn tĩnh, độ bền kéo vng góc ván: Xác định theo tiêu chuẩn 04TCN2-1999 Ván dăm Chất lượng ván dăm thí nghiệm đối chiếu với Bảng phân loại ván dăm theo tiêu chuẩn TCVN 7754: 2007 Bố trí thực nghiệm xác định tỷ lệ kết cấu ván + Yếu tố cố định: Các cơng thức tạo ván dăm thí nghiệm nội dung nghiên cứu lựa chọn loại dăm gỗ tỷ lệ phối trộn đánh giá đảm bảo tiêu chất lượng tiếp tục đưa vào nghiên cứu nội dung + Yếu tố biến động: bố trí thực nghiệm tạo ván dăm theo tỷ lệ kết cấu với mức: 1:3:1; 1:4:1; 1:5:1 + Thông số đầu ra: Chất lượng ván dăm đánh giá tính chất học chủ yếu: độ bền uốn tĩnh độ bền kéo vng góc ván: Xác định theo tiêu chuẩn 04TCN2-1999 ván dăm Chất lượng ván dăm thí nghiệm đối chiếu với Bảng phân loại ván dăm theo tiêu chuẩn ngành TCVN 7754: 2007 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Xác định loại dăm gỗ tỷ lệ phối hợp với VHĐ tạo ván dăm Kết đánh giá chất lượng ván dăm thí nghiệm thơng qua tính chất vật lý, học chủ yếu ván tổng hợp bảng sau: Bảng Kết xác định số tính chất vật lý ván dăm thí nghiệm Loại ván Dăm VHĐ + Dăm gỗ Bạch đàn Uro Đối chứng Dăm VHĐ + Dăm gỗ Keo lai Cơng thức thí nghiệm Độ ẩm ván Độ dãn nở (%) Khối lượng thể tích (g/cm3) chiều dày (%) BĐ1 9,15 0,70 10,29 BĐ2 11,25 0,71 10,82 BĐ3 12,70 0,71 14,08 BĐ4 14,11 0,72 16,37 B 7,92 0,68 15,32 KĐ1 9,45 0,69 7,71 KĐ2 11,64 0,70 7,82 KĐ3 12,54 0,70 8,45 KĐ4 12,87 0,71 9,46 Đối chứng Dăm VHĐ + Dăm gỗ Tràm cừ K 8,65 0,69 18,48 TĐ1 11,32 0,70 7,50 TĐ2 11,64 0,71 8,51 TĐ3 12,15 0,71 9,33 TĐ4 14,37 0,72 11,67 T 10,97 0,67 7,58 Đối chứng Nhận xét kết thực nghiệm: Về độ ẩm ván: ván dăm phối trộn dăm VHĐ dăm gỗ (cả 03 loại gỗ) có độ ẩm đạt cao so với ván đối chứng tương ứng Đồng thời tỷ lệ sử dụng dăm VHĐ tăng độ ẩm ván tăng theo Sở dĩ có tượng có mặt lượng dầu vỏ hạt điều dư vỏ cản trở trình bay nước trình ép ván Do vậy, lượng dăm VHD tăng lượng dầu vỏ hạt điều tăng theo làm cho độ ẩm ván cao Về khối lượng thể tích ván: ván dăm phối trộn dăm VHD dăm gỗ có khối lượng thể tích tăng dần theo tỷ lệ phối trộn cao so với đối chứng Với tham gia VHĐ có khối lượng thể tích cao khối lượng thể tích 03 loại gỗ đưa vào thí nghiệm, có tác động làm tăng khối lượng thể tích ván dăm Độ dãn nở chiều dày: Độ dãn nở ván dăm kết hợp thấp so với ván đối chứng Điều giải thích dăm VHĐ chứa dầu vỏ hạt điều dư lớp cutin bề mặt vỏ hạt điều cản trở trình thấm nước vào ván, độ dãn nở ván kết hợp thấp ván đối chứng Bảng Kết xác định số tính chất học ván dăm Loại ván Dăm VHĐ + Dăm gỗ Bạch đàn Uro Đối chứng Dăm VHĐ + Dăm gỗ Keo lai Công thức thí nghiệm Độ bền uốn tĩnh (Mpa) Độ bền kéo vng góc (Mpa) BĐ1 12,34 0,427 BĐ2 11,91 0,356 BĐ3 11,76 0,335 BĐ4 10,93 0,238 B 17,99 0,35 KĐ1 11,32 0,265 KĐ2 10,83 0,193 KĐ3 10,15 0,234 KĐ4 9,86 0,213 Đối chứng Dăm VHĐ + Dăm gỗ Tràm cừ Đối chứng K 15,17 0,43 TĐ1 12,01 0,314 TĐ2 11,73 0,315 TĐ3 11,58 0,348 TĐ4 10,08 0,301 T 15,73 0,40 Kết bảng cho thấy cơng thức thí nghiệm có tỷ lệ dăm VHĐ lớn so với dăm gỗ độ bền uốn tĩnh độ bền kéo vng góc ván thấp Độ bền uốn tĩnh độ bền kéo vng góc ván dăm có kết hợp dăm VHĐ dăm gỗ so với ván dăm gỗ đối chứng tương ứng Kết nhận tác động ảnh hưởng dăm VHĐ Dăm VHĐ có cấu trúc hình dạng khơng giống dăm gỗ mà loại dăm khơng định hình (độ thon chiều rộng dăm khơng giống nhau) Bên cạnh dăm VHĐ dăm gỗ hai loại vật liệu có cấu trúc khác nhau, VHĐ có lớp cutin bề măt phía ngồi lớp màng lụa bề mặt phía Đặc điểm cấu tạo gây cản trở trình thẩm thấu keo vào bên dăm Các nguyên nhân kể làm cho lực liên kết dăm VHĐ dăm gỗ thấp, dẫn đến độ bền học ván dăm giảm dần tăng tỷ lệ phối trộn dăm VHĐ Căn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7754:2007 phân loại tiêu chất lượng ván dăm, ván dăm thông dụng sử dụng điều kiện khô (P1) quy định chiều dày ván 1320mm có độ bền uốn tĩnh ≥ 11,5MPa; độ bền kéo vng góc ≥ 0,24 MPa Từ bảng kết bảng bảng đối chiếu với yêu cầu kỹ thuật ván P1, cho thấy: - Ván dăm có lớp lõi kết hợp dăm VHĐ dăm gỗ Bạch đàn Uro với tỷ lệ: 1:1, 2:1, 3:1 (ký hiệu BĐ1, BĐ2, BĐ3) đáp ứng yêu cầu chất lượng; cơng thức BĐ4 có tỷ lệ phối trộn 4:1 khơng đáp ứng yêu cầu chất lượng - Ván dăm có lớp lõi kết hợp dăm VHĐ dăm gỗ Tràm cừ với tỷ lệ: 1:1, 2:1, 3:1 (ký hiệu TĐ1, TĐ2, TĐ3) đáp ứng yêu cầu chất lượng Cơng thức TĐ có tỷ lệ phối trộn 4:1 không đáp ứng yêu cầu chất lượng - Ván dăm có lớp lõi kết hợp dăm VHĐ dăm gỗ Keo lai không đáp ứng yêu cầu chất lượng Xác định tỷ lệ kết cấu ván dăm có sử dụng dăm vỏ hạt Điều Tỷ lệ kết cấu ván dăm tỷ lệ khối lượng dăm lớp với (dăm lớp mặt dăm lớp lõi), tỷ lệ kết cấu ván có vai trị quan trọng, ảnh hưởng tới tính chất vật lý ván Tuỳ theo mục đích sử dụng ván dăm mà sản xuất tạo ván dăm theo tỷ lệ kết cấu khác Một số tỷ lệ kết cấu ván thường gặp là: 1:3:1, 1:4:1, 1:5:1 Để tiếp tục đánh giá khả sử dụng dăm VHĐ phối hợp với dăm gỗ Bạch đàn Uro, dăm gỗ Tràm cừ sản xuất ván dăm thơng dụng, cơng thức ván dăm thí nghiệm tạo theo 03 cấp tỷ lệ kết cấu xác định chất lượng ván thể tiêu độ bền uốn tĩnh độ bền kéo vng góc ván, kết thể bảng Bảng Kết xác định độ bền uốn tĩnh độ bền kéo vng góc ván dăm tỷ lệ kết cấu khác Tỷ lệ kết cấu ván 1:3:1 1:4:1 1:5:1 Cơng thức thí nghiệm Độ bền uốn tĩnh Độ bền kéo vng góc (Mpa) (Mpa) BĐ2 11,91 0,356 BĐ3 11,76 0,335 TĐ2 11,73 0,315 TĐ3 11,58 0,348 BĐ2 11,63 0.342 BĐ3 11,54 0,318 TĐ2 11,71 0,309 TĐ3 10,41 0,304 BĐ2 11,09 0,318 BĐ3 10,79 0,285 TĐ2 11,18 0,302 TĐ3 10,41 0,269 So sánh kết đạt với yêu cầu chất lượng ván quy định TCVN 7754:2007 ván dăm thông dụng sử dụng điều kiện khô (P1) cho phép đánh sau: - Với tỷ lệ kết cấu 1:3:1, cơng thức ván thí nghiệm có độ bền uốn tĩnh >11,5Mpa, độ bền kéo vng góc >0,24 Mpa, đảm bảo yêu cầu chất lượng ván - Với tỷ lệ kết cấu 1:4:1, cơng thức thí nghiệm BĐ2, BĐ3 (Dăm VHĐ + Dăm gỗ Bạch đàn Uro) đạt yêu cầu chất lượng Đối với ván dăm (dăm VHĐ + Dăm gỗ Tràm cừ) có tỷ lệ sử dụng dăm 2:1 đạt u cầu chất lượng Cơng thức ván có tỷ lệ sử dụng dăm 3:1 không đáp ứng tiêu chất lượng độ bền uốn tĩnh - Với tỷ lệ kết cấu 1:5:1, tồn cơng thức thí nghiệm khơng đáp ứng tiêu độ bền uốn tĩnh ván Từ kết thực nghiệm cho thấy sử dụng dăm VHĐ kết hợp với dăm gỗ Bạch đàn, Tràm cừ để tạo ván dăm thông dụng sử dụng điều kiện khơ có tỷ lệ kết cấu 1:3:1và 1:4:1 KẾT LUẬN VHĐ sau ép dầu nguồn phế liệu lĩnh vực chế biến hạt điều có khối lượng lớn song chưa sử dụng có hiệu Các kết nghiên cứu đánh giá khả sử dụng vỏ hạt điều sau ép đầu làm nguyên liệu phối trộn với dăm gỗ để sản xuất ván dăm cho kết luận sau: - Dăm VHĐ kết hợp với dăm gỗ Bạch đàn dăm gỗ Tràm cừ với tỷ lệ 1:1, 1:2 1:3 làm dăm lớp lõi đáp ứng điều kiện làm nguyên liệu sản xuất ván dăm - Ván dăm sử dụng nguyên liệu dăm gỗ bạch đàn Tràm cừ làm dăm lớp mặt hỗn hợp dăm VHĐ dăm gỗ tương ứng làm dăm lớp lõi, với tỷ lệ kết cấu 1:3:1, 1:4:1 có tính chất học chủ yếu đáp ứng tiêu chuẩn ván dăm thông dụng sử dụng điều kiện khô TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Văn Ái, 2010 Nghiên cứu sử dụng dăm vỏ hạt điều kết hợp với dăm gỗ bạch đàn Eucalyptus urophylla để sản xuất ván dăm thông dụng Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp Bùi Văn Ái, 2010 Nghiên cứu xác định thông số công nghệ trình ép tạo ván dăm từ nguyên liệu dăm vỏ hạt điều dăm gỗ Tạp chí Nơng nghiệp & Phát triển nơng thơn Hồng Thanh Hương, 2002 Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván tre lồ ô, gỗ cao su kết hợp, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Nguyễn Trọng Nhân, 1999 Định hướng tính chất ván dăm để sản xuất đồ mộc Việt Nam, Thông tin Khoa học Kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Nguyễn Trọng Nhân, 2002 Xác định tính chất nguyên liệu gỗ rừng trồng phục vụ công nghiệp dăm ghép với keo bạch đàn Báo cáo đề tài cấp Bộ, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Hoàng Nguyên, Phạm Văn Chương, Nguyễn Phan Thiết, 1999 Hiện trạng công nghệ sản xuất vật liệu thay gỗ phế liệu thứ liệu lâm-nông nghiệp Hoàn Xuân Niên, 2004 Nghiên cứu số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ nguyên liệu xơ dừa, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Trần Đăng Thông, 1997 Dùng bã mía sản xuất ván ép thay gỗ Cơng ty đường Hiệp Hịa – Long An Tạp chí Lâm nghiệp 12/1997 Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, 2001 Thực trạng xu hướng phát triển công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam đến 2010 Tài liệu hội thảo, Hà Nội 10 British Standard, 1992 Particleboard, South Bank University, London 11 Moslemi A.A., 1978 Particleboard, Southern Ilinois University Press, London and Amsterdam, Volume 1, pp 123 – 131 RESEARCH ON USING CASHEW NUT SHELL AND WOOD PARTICLE FOR PARTICALBOARD PRODUCTION Bui Van Ai Product Preservation Research Division, FSIV SUMMARY Particleboard, traditionally produced from processed wood, is mainly used in production of furniture, construction, transportation To reduce pressure on forest resources and effectively use agricultural waste resources, various kinds of fibre waste from agriculture production have been used in combination with wood for particleboard production Cashew nut processing in Vietnam has an annual production of 500,000 tons The residue in the form of the cashew nut shell has a cellulose content of approximate 20%, which can be used in combination with wood particles for particleboard production Unfortunately the cashew nut shell contains significant quantities residual oils, which on pressing force the waxy polymer, cutin, to the surface of cashew nut shell Cutin has an adverse affect on the particle-glue bond, reducing the mechanical strength of the particleboard The three kinds of plantation wood Eucalyptus urophylla, Acacia auriculiformis x mangium and Melaleuca cajiputy were used in combination with cashew nut shell to make particleboard to meet the necessary standrads, 04TCN2-1999 and TCVN 7754: 2007 Results show that E urophylla and M cajiputy can be combined with cashew nut shell to make particleboard The board surface layers should consist of Eucalyptus urophylla or Melaleuca cajiputy, with the the core layer consisting of weight ratio of 1:1, 1:2 or 1:3 cashew nut shell to Eucalyptus urophylla or Melaleuca cajiputy Keywords: Particleboard, Cashew nut shell particle, Cashew nut shell  ... sử dụng có hiệu Các kết nghiên cứu đánh giá khả sử dụng vỏ hạt điều sau ép đầu làm nguyên liệu phối trộn với dăm gỗ để sản xuất ván dăm cho kết luận sau: - Dăm VHĐ kết hợp với dăm gỗ Bạch đàn dăm. .. - Ván dăm có lớp lõi kết hợp dăm VHĐ dăm gỗ Keo lai không đáp ứng yêu cầu chất lượng Xác định tỷ lệ kết cấu ván dăm có sử dụng dăm vỏ hạt Điều Tỷ lệ kết cấu ván dăm tỷ lệ khối lượng dăm lớp với. .. dụng dăm VHĐ kết hợp với dăm gỗ Bạch đàn, Tràm cừ để tạo ván dăm thông dụng sử dụng điều kiện khô có tỷ lệ kết cấu 1:3:1và 1:4:1 KẾT LUẬN VHĐ sau ép dầu nguồn phế liệu lĩnh vực chế biến hạt điều