Nghiên cứu công nghệ tạo gỗ ghép từ gỗ Keo Lá tràm (Acacia auriculaformis) làm đồ mộc xây dựng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - VŨ CƠNG HỒNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẠO GỖ GHÉP TỪ GỖ KEO LÁ TRÀM (ACACIA AURICULAFORMIS) LÀM ĐỒ MỘC XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VŨ CƠNG HỒNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẠO GỖ GHÉP TỪ GỖ KEO LÁ TRÀM (ACACIA AURICULAFORMIS) LÀM ĐỒ MỘC XÂY DỰNG Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ giấy gỗ Mã số: 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ HUY ĐẠI HÀ NỘI – 2009 Luận văn hoàn thành tại: KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Hải Tuất Phản biện 1: Phản biện 2: Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sỹ khoa học lâm nghiệp họp Trường Đại Học Lâm Nghiệp Vào hồi………giờ…………tháng………năm 2009 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Khoa đào tạo SĐH trường Đại học Lâm Nghiệp - Trung tâm thông tin tư liệu thư viện - Trường Đại học Lâm nghiệp Hà nội - 2009 ĐẶT VẤN ĐỀ Như biết, gỗ nguồn tài nguyên tái sinh Khi gỗ lớn lên, làm khơng khí nguồn nước cung cấp môi trường sống, phong cảnh đẹp, tạo khu vui chơi giải trí cho người Ngày nay, với phát triển kinh tế xã hội nhu cầu sử dụng sản phẩm từ gỗ ngày nhiều Bởi gỗ vật liệu có nhiều ưu điểm như: có vân thớ đẹp, dễ gia cơng chế biến, có khả tái tạo, hệ số phẩm chất cao Không dừng lại đó, gỗ cịn loại vật liệu xây dựng Trong số vật liệu xây dựng cấu trúc, loại vật liệu có yêu cầu lượng thấp cho trình sản xuất mình, giảm đáng kể việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nhiễm môi trường so với loại vật liệu khác Gỗ tự nhiên có tính chất cách điện (cao nhiều lần so với thép bê tông), làm giảm lượng yêu cầu nhiệt làm mát cấu để chế tạo Bên cạnh đó, gỗ sử dụng lại, dễ dàng tái chế phân hủy 100%.[24] Tuy nhiên, từ năm gần rừng tự nhiên nước ta bị khai thác nhiều nên khan ngun liệu đặc biệt loại gỗ có kích thước lớn Điều khơng gây hậu nghiêm trọng mơi trường sinh thái mà cịn ảnh hưởng lớn đến ngành công nghiệp Chế biến Lâm sản ngành công nghiệp khác sử dụng gỗ như: xây dựng, giao thông vận tải… Đứng trước tình trạng nguyên liệu ngày khan vấn đề đặt sử dụng tìm kiếm nguyên liệu sử dụng hợp lý nguồn nguyên liệu có nào? Trong thực tế sử dụng gỗ vào nhiều mục đích cần gỗ có kích thước lớn gỗ cỡ lớn ngày Vì cần phát triển cơng nghệ sản xuất gỗ ghép, loại vật liệu gỗ tạo nên từ gỗ nhỏ phát huy tính tự nhiên gỗ, lại có tính ổn định kích thước tốt hơn, đặc biệt gỗ ghép có kích thước chiều dài, chiều rộng, chiều dày lớn tùy thuộc vào cơng nghệ máy móc thiết bị, tính chất vật lý hẳn so với gỗ xẻ [25] Việc nghiên cứu tạo gỗ ghép từ loại gỗ rừng trồng cần thiết xu hướng tất yếu công nghiệp chế biến gỗ Keo tràm (Acacia auriculiformis) gỗ rừng trồng mọc nhanh có hầu hết tỉnh phía bắc sử dụng nhiều ngành Chế biến lâm sản Nghiên cứu sản xuất gỗ ghép từ gỗ Keo tràm nâng cao hiệu sử dụng loại gỗ sở để mở rộng với loại gỗ khác Nghiên cứu lý thuyết thực tế sản xuất sử dụng gỗ Keo tràm làm gỗ ghép Việt Nam chưa có đầu tư thỏa đáng Vì thế, tơi tiến hành luận văn tốt nghiệp: "Nghiên cứu công nghệ tạo gỗ ghép từ gỗ Keo tràm (Acacia auriculiformis) làm đồ mộc xây dựng" Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nước Ở nước ta loại hình sản xuất ván nhân tạo nói chung sản xuất ván ghép nói riêng ngày trọng phát triển Hiện loại gỗ có đường kính lớn ngày bị cạn kiệt, việc tìm kiếm thêm chủng loại gỗ có tính chất phù hợp với cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo quan tâm nhiều nước giới nước ta Từ năm 2000 trở lại nhà khoa học khoa Chế biến lâm sản - trường Đại học Lâm Nghiệp bước đầu tiến hành nghiên cứu công nghệ sản xuất ván ghép thanh, ván LVL + Trần Ích Thịnh (1994), Vật liệu composite học tính tốn kết cấu Tác giả đưa “Khi khối lượng thể tích cố định thay đổi khơng đáng kể tính chất vật liệu phụ thuộc vào tỷ lệ kết cấu”.[19] + Phạm Văn Chương (2001), nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ kết cấu tới chất lượng Block board làm từ gỗ Keo tai tượng Tác giả kết luận chất lượng Block board làm từ gỗ Keo tai tượng đáp ứng yêu cầu chất lượng đưa tỷ lệ kết cấu hợp lý R = 26 – 34%.[8] + Nguyễn Văn Đô (2007), nghiên cứu “Nghiên cứu tạo ván sàn (dạng three layer flooring) từ nguyên liệu gỗ rừng trồng” tác giả kết luận ván sàn dạng three layer flooring tạo từ nguyên liệu gỗ Keo tràm Trám hồng đáp ứng tiêu chuẩn ván sàn với thông số sau: Độ ẩm sản phẩm 7,76%, khối lượng thể tích 0,62 g/cm3, trương nở chiều dày 5,94%, độ bền dán dính (chiều dài vết tách) 29,08 mm, độ võng uốn theo chiều dọc thớ ván lõi 7,00 mm, độ võng uốn theo chiều ngang thớ ván lõi 17,22 mm.[12] + Nguyễn Thị Thanh Hiền (2007), nghiên cứu “Ảnh hưởng kết cấu đến tính chất vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ” tác giả kết luận sau: Tỷ lệ kết cấu gỗ tre có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật lý học vật liệu composite sản xuất từ luồng gỗ Bồ đề Khi tỷ lệ kết cấu R tăng từ 20 – 60% khối lượng thể tích độ ẩm vật liệu giảm, độ bền uốn tĩnh, modul hồi khả dán dính màng keo tăng Kết nghiên cứu xây dựng mô hình tương quan tỷ lệ kết cấu với tính chất vật liệu.[15] + Nguyễn Thanh Nghĩa (2008), nghiên cứu “Đánh giá khả sử dụng keo PVAc keo EPI sản xuất ván sàn công nghiệp dạng three layer flooring” tác giả kết luận sản phẩm ván sàn công nghiệp làm từ keo EPI đáp ứng tiêu chuẩn ván sàn Khối lượng thể tích 0,6 g/cm3, độ ẩm sản phẩm 9,27%, độ trương nở chiều dày 2,95%, độ bền dán dính 7,23 mm, độ võng uốn dọc thớ 1,25 mm, độ võng uốn ngang thớ 5,25 mm.[17] + Trần Minh Tới (2008), nghiên cứu xác định tỷ lệ kết cấu ván sàn công nghiệp tre - gỗ, tác giả đưa kết luận: Bước đầu đánh giá thông số chất lượng thông số công nghệ để tạo sản phẩm Kết cấu sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến độ cong vênh sản phẩm Đối với ba kết cấu mà đề tài đưa kết cấu R2 = 23% (tre – gỗ keo tràm – giấy cân lực) đảm bảo yêu cầu tốt tiêu chuẩn ván sàn.[21] + Lê Văn An (2009), nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ kết cấu đến chất lượng ván sàn gỗ công nghiệp sản xuất từ gỗ Bồ đề gỗ Keo tràm Tác giả kết luận: Tỷ lệ kết cấu sản phẩm có ảnh hưởng lớn đến tiêu chất lượng ván sàn công nghiệp (dạng three layer flooring) như: Độ cong vênh, độ võng uốn, độ bong tách màng keo Tỷ lệ kết cấu hợp lý sản phẩm: 34 – 40% [1] Tuy nhiên đề tài nhiều hạn chế, khoảng cách hai kết cấu liên tiếp không nhau, kết cấu không đối xứng nên ảnh hưởng nhiều đến kết đề tài + Ngô Thùy Dương (2008), đánh giá số tính chất cơng nghệ gỗ ghép từ gỗ Trẩu làm đồ mộc xây dựng Tác giả kết luận tạo gỗ ghép lớp từ gỗ Trẩu sản phẩm gỗ ghép hoàn toàn đáp ứng yêu cầu làm đồ mộc xây dựng [10] Tuy nhiên việc nghiên cứu công nghệ sản xuất gỗ ghép từ gỗ Keo tràm chưa có đầu tư nghiên cứu thỏa đáng, dừng lại nghiên cứu ban đầu nhiều vấn đề chưa nghiên cứu làm rõ 1.1.2 Tình hình nghiên cứu giới Trên giới có số cơng trình nghiên cứu tỷ lệ kết cấu : - Carlos Amen-Chen, Ph.D Student, and Felisa Chan, Post-Doctoral Fellow, Dept of Chemical Engineering, Bernard Riedl, Professor, Dept of Wood Science, and Christian Roy, Professor, Dept of Chemical Engineering, Univ Laval, Ste-Foy, QC, Canada (2000), nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ kết cấu đến tính chất vật lý, học ván OSB sử dụng keo P-F.[29] - Heiko Thoemen, Christian Ruf, Department of Wood Science, University of Hamburg, Leuschnerstrasse 91 21031 Hamburg, Germany (2002), nghiên cứu xây dựng mơ hình tỷ lệ kết cấu ván nhân tạo khảo nghiệm cho ván MDF Kết nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ kết cấu ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm; tổng chiều dày lớp mặt phải lớn 1/5 chiều dày sản phẩm.[31] - Tiêu chuẩn JAS - SE - (Japanese Agricultural Standards for Engineering flooring): Ván sàn công nghiệp dạng composite lớp, chiều dày lớp phủ mặt không nhỏ 1/3 chiều dày sản phẩm.[28] Trên giới, Châu Âu nơi mà khoa học công nghệ phát triển Công nghệ sản xuất ván ghép nói chung ván dạng Glulam nói riêng quan tâm ứng dụng nhiều sản xuất đời sống [24] Bằng cách kết hợp tinh tế thiết kết kiến trúc với vẻ đẹp tự nhiên kết cấu vững ván dạng gỗ ghép, người ta thiết kế cơng trình tiếng, có ứng dụng quan trọng đời sống Gỗ ghép sản xuất từ hình dạng dầm thẳng đến thiết kế chi tiết cong, duyên dáng Điều cho phép khả thích ứng kiến trúc gỗ ghép mở rộng phẩm chất lâu dài gỗ vào ứng dụng đa dạng khả sáng tạo thiết kế Thường sử dụng việc thiết kế cơng trình vui chơi giải trí, loại cửa, dầm cột gỗ ghép có độ cứng chịu lực lớn nên sử dụng để thiết kế dầm dài, cần thiết xây dựng Gỗ ghép sử dụng thành công Hoa Kỳ 70 năm Tại Châu Âu, gỗ ghép sử dụng thành công 100 năm Theo chương trình kiểm tra chất lượng AITC đánh giá chất lượng gỗ ghép đảm bảo, quán, đáng tin cậy, tiêu chuẩn tất giai đoạn sản xuất hoàn toàn phù hợp vơi tiêu chuẩn công nghiệp, kết đánh giá dựa vào tiêu chuẩn kỹ thuật tòa nhà lớn mã số Hoa Kỳ [24] Gỗ ghép lựa chọn phổ biến cho hệ thống kết cấu khơng gian giải trí Hình Ánh sáng tự nhiên chiếu qua Hình Gỗ trần dầm lựa chọn để hệ thống gỗ ghép mở vào không gian điều khiển âm Trung tâm biểu diễn nội thất thư viện nghệ thuật trường Đại Học North Texas Kinh nghiệm cho thấy rằng, Gỗ loại vật liệu xây dựng chịu đựng nước Gỗ đàn hồi, đủ để chống chịu sức va đập đại dương [25] Vì thế, gỗ sử dụng để lắp ghép tàu, khơng bị gỉ 92 Phụ biểu 6: Độ bền với nước mối dán sản phẩm Phụ biểu 6.1: Kết kiểm tra độ bền với nước mối dán( màng keo) sản phẩm kết cấu 20-20-20 STT L, mm W, mm P, Kgf  k , MPa 55,96 20,61 186,25 1,61 54,22 20,73 216,68 1,93 55,02 20,66 192,01 1,69 54,52 20,69 198,21 1,76 54,65 20,37 182,03 1,64 54,40 20,38 187,48 1,69 X 1,72 S 0,11 M 0,05 S% 6,61 P% 2,70 C95% 0,12 93 Phụ biểu 6.2: Kết kiểm tra độ bền với nước mối dán( màng keo) sản phẩm kết cấu 15-30-15 STT L, mm W, mm P, Kgf  k , MPa 55,97 20,88 179,63 1,54 55,84 20,90 180,98 1,55 55,79 20,76 182,54 1,58 55,68 20,81 173,11 1,49 55,77 20,74 175,37 1,52 5571 20,91 174,72 1,50 X 1,53 S 0,35 M 0,12 S% 5,03 P% 1,78 C95% 0,24 94 Phụ biểu 6.3: Kết kiểm tra độ bền với nước mối dán( màng keo) sản phẩm kết cấu 11-38-11 STT L, mm W, mm P, Kgf  k , MPa 55,45 20,63 160,63 1,40 55,73 20,71 156,97 1,36 55,76 20,82 168,32 1,45 55,69 20,75 166,28 1,44 55,58 20,62 157,53 1,38 55,76 20,68 175,43 1,52 X 1,43 S 0,28 M 0,10 S% 6,01 P% 2,13 C95% 0,19 95 Phụ biểu 7: Độ bền ngón ghép chịu uốn Phụ biểu 7.1: Kết kiểm tra độ bền ngón ghép chịu uốn có t=11cm STT W, mm t, mm Lg, mm P, Kgf MOR, MPa 50,87 11,34 240 106,56 58,64 50,23 11,28 240 123,68 69,67 50,17 11,31 240 116,96 65,61 50,38 11,42 240 136,57 74,83 50,21 11,48 240 113,78 61,90 50,32 11,30 240 109,68 61,45 X 65,35 S 6,01 M 2,45 S% 9,20 P% 3,75 C95% 4,81 96 Phụ biểu 7.2: Kết kiểm tra độ bền ngón ghép chịu uốn có t=15cm STT W, mm t, mm Lg, mm P, Kgf MOR, MPa 52,12 15,19 240 213,89 64,03 51,58 15,72 240 197,18 55,69 51,5 15,15 240 201,98 61,51 51,09 16,06 240 174,02 47,54 51,92 16,13 240 180,68 48,15 51,96 15,64 240 168,79 47,81 X 54,12 S 7,40 M 3,02 S% 13,67 P% 5,58 C95% 5,92 97 Phụ biểu 7.3: Kết kiểm tra độ bền ngón ghép chịu uốn có t=20mm STT W, mm t, mm Lg, mm P, Kgf MOR, MPa 47,37 19,35 240 186,37 37,83 46,90 18,91 240 192,73 41,37 47,52 19,46 240 182,78 36,57 46,70 19,67 240 173,99 34,67 46,28 18,82 240 178,28 39,15 47,82 18,78 240 187,82 40,09 X 38,28 S 10,76 M 4,39 S% 28,12 P% 11,48 C95% 11,29 98 Phụ biểu 7.4: Kết kiểm tra độ bền ngón ghép chịu uốn có t=30mm STT W, mm t, mm Lg, mm P, Kgf MOR, MPa 50,05 28,84 240 512,49 44,32 50,74 28,58 240 405,47 35,22 50,25 28,32 240 398,54 35,60 50,09 28,98 240 430,67 36,86 49,97 28,74 240 465,78 40,63 50,57 28,59 240 598,78 52,15 X 40,80 S 6,56 M 2,68 S% 16,08 P% 6,56 C95% 5,25 99 Phụ biểu 7.5: Kết kiểm tra độ bền ngón ghép chịu uốn có t=38mm STT W, mm t, mm Lg, mm P, Kgf MOR, MPa 50,83 36,84 240 466,26 24,33 49,97 37,08 240 512,98 26,88 49,74 37,12 240 547,76 28,77 50,39 36,79 240 498,65 26,32 50,25 37,05 240 518,54 27,06 50,68 36,83 240 545,32 28,56 X 26,99 S 1,62 M 0,66 S% 6,00 P% 2,45 C95% 1,30 100 Phụ biểu 8: Độ bền uốn tĩnh sản phẩm Phụ biểu 8.1: Kết kiểm tra độ bền uốn tĩnh ván có kết cấu 20-20-20 MOR, STT W, mm t, mm Lg, mm P, Kgf 49,55 62,24 720 1949,23 109,67 49,33 62,01 720 2146,93 122,24 49,41 61,85 720 2240,92 128,04 49,66 62,17 720 2219,80 124,90 49,26 62,50 720 2202,91 123,64 49,45 62,19 720 2163,24 122,16 MPa X 121,78 S 6,31 M 2,58 S% 5,19 P% 2,12 C95% 6,62 101 Phụ biểu 8.2: Kết kiểm tra độ bền uốn tĩnh váncó kết cấu 15-30-15 STT W, mm t, mm Lg, mm 52,11 61,29 720 53,23 59,6 720 52,29 60,02 720 53,09 59,97 720 52,36 60,39 720 52,87 60,17 720 P, Kgf MOR, MPa 1989,32 109,76 2043,45 116,72 2102,78 120,56 1982,68 112,15 1992,83 112,71 1975,63 111,47 X 113,89 S 4,00 M 1,63 S% 3,51 P% 1,43 C95% 3,20 102 Phụ biểu 8.3: Kết kiểm tra độ bền uốn tĩnh ván có kết cấu 11-38-11 MOR, STT W, mm t, mm Lg, mm P, Kgf 52,2 61,08 720 1936,12 107,37 52,39 59,73 720 1903,24 109,96 52,51 60,95 720 1798,43 99,54 51,97 61,47 720 1865,71 102,59 52,63 61,64 720 1914,18 103,38 52,68 61,19 720 1867,56 102,36 X S MPa 104,75 3,16 M 1,29 S% 3,02 P% 1,23 C95% 2,53 103 Phụ biểu 9: Modul đàn hồi sản phẩm Phụ biểu 9.1: Modul đàn hồi ván có kết cấu 20-20-20 STT W, mm t, mm Lg, mm P, kgf f, mm MOE, MPa 49,55 62,24 720 1949,23 13,48 11294,27 49,33 62,01 720 2146,93 12,87 13233,68 49,41 61,85 720 2240,92 17,61 10157,12 49,66 62,17 720 2219,8 14,82 11712,61 49,26 62,50 720 2202,91 13,27 12880,39 49,45 62,19 720 2163,24 15,78 10754,92 X% 11672,16 S 5389,29 M 2200,17 S 46,17 P% 18,85 C95% 5654,43 104 Phụ biểu 9.2: Modul đàn hồi ván có kết cấu 15-30-15 STT X% W, mm t, mm Lg, mm P, kgf f, mm MOE, MPa 52,11 61,29 720 1989,32 14,98 10328,57 53,23 59,6 720 2043,45 15,64 10818,56 52,29 60,02 720 2102,78 15,06 11523,91 53,09 59,97 720 1982,68 15,57 10377,35 52,36 60,39 720 1992,63 14,78 10910,35 52,87 60,17 720 1975,63 15,11 10593,25 10758,67 S 440,44 M 179,81 S 4,09 P% 1,67 C95% 863,26 105 Phụ biểu 9.3: Modul đàn hồi ván có kết cấu 11-38-11 STT W, mm t, mm Lg, mm P, kgf f, mm MOE, MPa 52,2 61,08 720 1936,12 15,42 9849,58 52,39 59,73 720 1903,24 14,98 10619,24 52,51 60,95 720 1798,43 15,01 9403,45 51,97 61,47 720 1865,71 14,23 10135,25 52,63 61,64 720 1914,18 15,71 9224,08 52,68 61,19 720 1867,56 14,67 9842,26 X% 9845,64 S 502,84 M 205,28 S 5,11 P% 2,08 C95% 985,56 106 CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN Stt Ký hiệu Tên gọi Đơn vị C JAS M MC MOE Mô-đun đàn hồi uốn tĩnh MPa MOR Độ bền uốn tĩnh Mpa L Chiều dài mm P Áp suất MPa P-F Keo Phenol formaldehyde 10 P% Hệ số xác 11 S% Hệ số biến động 12 S Sai số số trung bình mẫu 13 S* Sai tiêu chuẩn mẫu 14 t 15 TCVN 16 T 17 U-F 18 W Chiều dày 19  Khối lượng thể tích 20  Thời gian, Độ bền kéo trượt màng keo Sai số cực đại ước lượng với độ tin cậy 95% Tiêu chuẩn nông nghiệp Nhật Bản Sai sỗ trung bình cộng Độ ẩm Chiều dày % mm Tiêu chuẩn Việt Nam Nhiệt độ o C Keo Urea formaldehyde mm g/cm3 Phút; MPa ... cơng nghệ gỗ ghép từ gỗ Trẩu làm đồ mộc xây dựng Tác giả kết luận tạo gỗ ghép lớp từ gỗ Trẩu sản phẩm gỗ ghép hoàn toàn đáp ứng yêu cầu làm đồ mộc xây dựng [10] Tuy nhiên việc nghiên cứu công nghệ. .. tiêu nghiên cứu Xác định ảnh hưởng tỉ lệ kết cấu đến tính chất lý gỗ ghép lớp gỗ Keo tràm Đánh giá khả sử dụng gỗ ghép từ gỗ keo tràm làm đồ mộc xây dựng Đề xuất bước công nghệ sản xuất gỗ ghép. .. "Nghiên cứu công nghệ tạo gỗ ghép từ gỗ Keo tràm (Acacia auriculiformis) làm đồ mộc xây dựng" 3 Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nước