Nghiên cứu công nghệ tạo ván ép nhiều lớp từ gỗ Keo Lai (Acacia Mangium x Acacia auriculifomis) làm nguyên liệu đóng tàu thuyền đi biển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HÀ MINH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẠO VÁN ÉP NHIỀU LỚP TỪ GỖ KEO LAI (Acacia mangium x Acacia auriculifomis) LÀM NGUYÊN LIỆU ĐÓNG TÀU THUYỀN ĐI BIỂN SỐ LIỆU GỐC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - HÀ MINH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẠO VÁN ÉP NHIỀU LỚP TỪ GỖ KEO LAI (Acacia mangium x Acacia auriculifomis) LÀM NGUYÊN LIỆU ĐÓNG TÀU THUYỀN ĐI BIỂN Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy Mã số: 60.52.24 SỐ LIỆU GỐC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHẠM VĂN CHƯƠNG Hà Nội, 2010 ĐẶT VẤN ĐỀ Diện tích biển nội thủy Việt Nam có khoảng 4.200 km2, với chiều dài bờ biển 3000km Đó lợi kinh tế biển cho việc khai thác khống sản, hải sản, giao thơng vận tải, Hiện đánh bắt hải sản vận tải biển, tàu thuyền gỗ chiếm tỷ trọng lớn có nhiều ưu việt so với phương tiện làm vật liệu khác Đặc tính ưu việt gỗ dễ gia cơng chế biến, chịu va đập, chịu uốn, giá thành rẻ Tuy nhiên, rừng ngày bị suy thoái số lượng chất lượng Rừng nguyên sinh ngày thu hẹp, rừng trồng phát triển chưa mong muốn mà nhu cầu sử dụng gỗ sản phẩm từ gỗ ngày cao Một vấn đề cấp bách đặt tìm nguồn nguyên liệu thay gỗ tự nhiên Công nghệ sản xuất ván nhân tạo lĩnh vực tiêu biểu cho việc sử dụng nguyên liệu thay gỗ tự nhiên nguồn nguyên liệu gỗ phế liệu từ gỗ, tre nứa, song mây, phế phẩm nông nghiệp Sự phát loại hình sản phẩm ván LVL kịp thời, qua kết khảo sát điều tra nghiên cứu, thu thập thơng tin ngồi nước cho thấy, sản phẩm LVL đời sở sản xuất ván dán sử dụng làm chi tiết chịu lực xây dựng sản xuất đồ mộc, với mục đích thay gỗ tự nhiên Xuất phát từ u cầu đó, tơi tiến hành thực đề tài luận văn thạc sĩ là: “Nghiên cứu công nghệ tạo ván ép nhiều lớp từ gỗ Keo lai (Acacia mangium x Acacia auriculifomis) làm nguyên liệu đóng tàu thuyền biển” Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất ván LVL Ván ép lớp hay gọi ván LVL (Laminated Veneer Lumber) loại ván dán đặc biệt bắt nguồn từ lịch sử phát triển ván dán Điều khác biệt ván dán ván LVL xếp ván mỏng…Điều dẫn đến tính chất vật lý, học ván LVL tương tự nguyên liệu tạo Đây ưu điểm bật ván LVL Lịch sử nghiên cứu sản xuất ván ép lớp giới năm 1960 Thời gian đó, Mỹ, gỗ rừng tự nhiên để làm khung cửa, cánh cửa chi tiết chịu lực ngày khan Các nhà khoa học nhà sản xuất tiến hành cải tiến kết cấu xếp phôi chiều dày ván bóc từ ván dán, để tạo loại ván có tính chịu lực cao kích thước lớn, ván LVL Ngay sau loại ván đời nhiều nhà sản xuất đặt hàng Từ đến nay, có số nhà khoa học nghiên cứu ván LVL, nhiều nước sản xuất ván ép lớp với số lượng lớn coi ván LVL nguyên liệu chủ yếu dùng kiến trúc, xây dựng hàng mộc Các cơng trình nghiên cứu nhà khoa học tóm tắt sau: 1.1.1 Nghiên cứu công nghệ chế độ ép ván LVL Một số nhà khoa học nghiên cứu công nghệ sản xuất ván LVL thông số chế độ ép Các nhà khoa học sâu nghiên cứu ảnh hưởng áp suất, nhiệt độ thời gian ép tới chất lượng ván LVL Người đầu hướng Olavi Liukkonen (Mỹ) Bên cạnh đó, số nhà khoa học như: Shuichi Kawai, Hikaru (Nhật Bản), Wang Siqun, Du Guoxing, Hua Yunkun (Trung Quốc)…cũng có cơng trình nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp ép tới chất lượng ván LVL Tuy nhiên, nghiên cứu đơn giản, dừng lại nghiên cứu số yếu tố (áp suất, nhiệt độ, thời gian) mà chưa sâu vào nghiên cứu ảnh hưởng đa yếu tố Vì vậy, việc nghiên cứu đồng thời ảnh hưởng thông số: áp suất, nhiệt độ, thời gian phương pháp ép đến chất lượng ván LVL cần thiết 1.1.2 Nguyên cứu loại gỗ, tỷ lệ kết cấu, chiều dày ván mỏng Nguyên liệu gỗ để sản xuất ván LVL tương tự gỗ để sản xuất ván dán, công trình nghiên cứu sử dụng số loại gỗ mọc nhanh rừng trồng như: gỗ Keo tai tượng, gỗ Cao su (sau khai thác hết nhựa), gỗ Bạch dương, gỗ Sugi…là loại gỗ mềm, nhẹ, có cường độ thấp Sau sản xuất ván LVL từ loại gỗ cường độ cao hẳn gỗ tự nhiên, đặc biệt modul đàn hồi Tỷ lệ kết cấu chiều dày ván mỏng có ảnh hưởng lớn tới chất lượng ván, mà có số nhà khoa học nghiên cứu theo hướng Các nhà khoa học nghiên cứu theo hướng Prof.Alexader Polacik (Cộng hoà Séc), Razali, A-K Wong (Malaysia) Tuy nhiên, nhiều nội dung mà nhà khoa học chưa đề cập đến như: tính chất loại gỗ, xử lý gỗ trước bóc, ảnh hưởng thơng số bóc tới chất lượng ván mỏng ván LVL 1.1.3 Nghiên cứu loại keo, tỷ lệ keo chất phụ gia Đã có số nhà khoa học nghiên cứu loại keo, tỷ lệ keo như: Razali, A-K Wong (Malaysia), (Nhật Bản) Nhưng kết cơng trình nghiên cứu thực với số loại keo thông dụng U-F, M-U-F, P-F, chưa sử dụng loại keo biến tính ván LVL thích hợp với điều kiện sử dụng Đồng thời, chưa có cơng trình nghiên cứu nâng cao khả bảo quản ván LVL, chống ẩm, chống cháy, chống trương nở, chống sinh vật phá hoại Đánh giá kết nghiên cứu ván LVL: Ván LVL loại ván có nhiều cơng trình nghiên cứu đưa vào sản xuất giới Tuy nhiên, điều kiện nay, để đưa loại sản phẩm vào cơng trình xây dựng, kiến trúc hàng mộc góp phần đáp ứng nhu cầu sử dụng người, việc nghiên cứu sản xuất nhiều loại sản phẩm ván LVL có chất lượng cao cần thiết Bởi vì, có nhiều loại sản phẩm cần nguyên liệu ván LVL, loại sản phẩm cần loại ván LVL có tính chất cơng dụng riêng Mặt khác, thơng tin nhận từ cơng trình nghiên cứu thông tin chung chung, chưa thể áp dụng vào sản xuất Vì vậy, tiếp tục nghiên cứu ván LVL việc làm cấn thiết có ý nghĩa 1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất ván LVL nước Ván LVL loại ván xuất Việt Nam Những năm gần đây, có số cơng trình nghiên cứu ván LVL sinh viên Trường Đại học Lâm Nghiệp, đề tài sâu nghiên cứu theo hướng sau: 1.2.1 Công nghệ chế độ ép ván LVL Các đề tài sâu nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế độ ép như: nhiệt độ, áp suất, thời gian ép tới chất lượng ván LVL Ngồi cịn có số đề tài nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp ép tới chất lượng ván LVL cụ thể số đề tài sau: - Lê Thị Hải (2003) “ Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian ép tới số tính chất ván LVL từ gỗ Bồ đề’’ - Lê Công Nam (2003)'' Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian ép tới số tính chất lý ván LVL với gỗ Keo lai'' - Nguyễn Văn Nam (2003)'' Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ép tới số tính chất lý ván LVL với gỗ Keo lai'' -Nguyễn Thị Hương Giang (2004) "Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ thời gian tẩm hoá chất B - B đến độ bền khả chống cháy ván LVL” - Vũ Hồng Dương (2004): “Nghiên cứu số giải pháp nâng cao chất lượng ván LVL tăng cường khả chống trương nở ván LVL 1.2.2 Loại gỗ chiều dày ván mỏng ván LVL Các đề tài sử dụng số loại gỗ mọc nhanh rừng trồng như: Bồ đề, Keo lai…và nghiên cứu tạo ván LVL với chiều dày ván mỏng 2mm,3mm Đề tài nghiên cứu hướng là: ''Nghiên cứu khả sử dụng gỗ Keo lai (Acacia auriculiformis x A.mangium) để sản xuất ván LVL (Laminated Veneer Lumber) Phan Duy Hưng (2004) nghiên cứu khả sử dụng gỗ Keo lai sản xuất ván LVL Kết đề tài cho thấy: gỗ Keo lai hồn tồn sử dụng làm ngun liệu sản xuất ván LVL có chất lượng đảm bảo tiêu chuẩn làm chi tiết chịu lực Khi sử dụng phương pháp ép nhiệt nhiều công đoạn “step by step” để sản xuất ván LVL (11 lớp, dày 33mm, khối lượng thể tích 0,65g/cm3 , với chất kết dính P-F) thơng số chế độ ép nhiệt (nhiệt độ thời gian ép) ảnh hưởng đáng kể đến tính chất ván Khi nhiệt độ thời gian ép tăng lên tính chất ván giảm xuống Chế độ ép nhiệt hợp lý (trong khoảng giá trị khảo sát) để tạo ván LVL phương pháp ép nhiệt nhiều công đoạn từ gỗ Keo lai chất kết dính P-F là: +Nhiệt độ ép: 130  C; +Thời gian ép: 0,2 phút/mm chiều dày sản phẩm Các tính chất cần thiết vất liệu chịu lực ván LVL đếu tốt so với gỗ Keo lai dùng làm nguyên liệu (môđun đàn hồi, trương nở chiều dày, khả chống chịu môi trường) Tuy nhiên, chưa có đề tài nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm ván mỏng, tỷ lệ kết cấu,…tới số tính chất ván LVL 1.2.3 Loại keo tỷ lệ keo tráng ván LVL Các cơng trình dừng lại nghiên cứu số loại keo thơng dụng keo U-F, M-U-F, P-F, chưa có đề tài sử dụng keo biến tính đồng thời chưa có đề tài nghiên cứu khả nâng cao chất lượng ván như: chống ẩm, chống hút nước, chống cháy, khả bảo quản ván Từ kết nghiên cứu sinh viên ván LVL thấy: ván LVL nghiên cứu sản xuất nước nhiên chất lượng ván thấp đặc biệt khả tách lớp hút nước ván cao chưa thể áp dụng vào nhiều cơng trình cơng nghiệp Trong đó, nhu cầu xã hội loại hình sản phẩm sản xuất từ vật liệu thay gỗ rừng tự nhiên ngày tăng, trữ lượng gỗ rừng trồng đến tuổi khai thác nước ta lớn, cần tiêu thụ Vì vậy, ngồi loại sản phẩm ván nhân tạo khác, việc nghiên cứu sản xuất ván LVL hướng có ý nghĩa thực tiễn ngành Chế biến lâm sản nói riêng đời sống kinh tế xã hội nói chung Các đề tài khơng tập trung giải vấn đề sử dụng có hiệu nguồn gỗ tròn, nâng cao chất lượng sản phẩm ván dán ván lạng, đa dạng hóa sản phẩm mà chuyển dần hướng nghiên cứu sang gỗ rừng trồng - nguồn nguyên liệu chủ yếu cung cấp cho ngành chế biến gỗ Mặc dù đặc điểm chung gỗ rừng trồng không đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu để sản xuất ván dán ván lạng theo phương pháp truyền thống (có đường kính lớn, thân thẳng, trịn, mắt, vân thớ đẹp, bề mặt mịn, có ánh phản quang, có khả dán dính tốt, dễ gia cơng, chịu tác động lý hóa học q trình gia cơng sử dụng, …) Nhưng với việc không ngừng cải tiến máy móc thiết bị đổi cơng nghệ tạo loại máy bóc khơng tu kết nghiên cứu dòng sản phẩm ván lạng kỹ thuật có nhiều khả quan Từ thu sản phẩm có chất lượng cao, hao phí ngun liệu, giá thành hạ không hủy hoại môi trường Đây hướng đắn việc nghiên cứu sử dụng hiệu gỗ rừng trồng Hay nói cách khác, Chế biến gỗ khâu quan trọng ngành lâm nghiệp Nó đầu rừng Do vậy, phát triển ngành động lực thúc đẩy việc trồng, cải tạo, chăm sóc, bảo vệ phát triển vốn rừng 1.3 Tình hình nghiên cứu nguyên liệu gỗ dùng cho cơng nghiệp đóng tàu, thuyền biển Các cơng trình nghiên cứu nguyên liệu gỗ dùng cho công nghiệp đóng tàu thuyền biển chủ yếu tập trung vào việc khảo nghiệm độ bền số loại gỗ với điều kiện sử dụng cho đóng tàu thuyền, nghiên cứu xử lý bảo quản cho gỗ đóng tàu thuyền Năm 1961 - 1964, Roe, T., Hochman, H tiến hành nghiên cứu đánh giá hiệu lực chống Hà hại gỗ số loại thuốc hữu Creosote, nhựa than, hỗn hợp nhựa than Cresote, Oxit tributylin Kết nghiên cho thấy loại thuốc có hiệu lực ngăn chặn xâm nhập Hà Mastesia Teredine hố chất vơ hợp chất đồng, thuỷ ngân lại có khả phịng chống Hà Limnoria Để tăng khả phòng chống loài Hà trên, thử nghiệm hỗn hợp Creosote, đồng oxit magie với dieldrin fenyl mercuric oleate thử nghiệm cho hiệu tốt Các nghiên cứu đánh giá độ bền tự nhiên số loại gỗ thương mại Thổ nhĩ kỳ gồm gỗ Sồi (Quercus petraea), dẻ (Castanea sativa), dương (Fagus orientalis), gỗ giác lõi Thông Scots (Pinus sylvestris) nhóm nghiên cứu Trường đại học Tổng hợp Kareaelmas Trường đại học tổng hợp Portmouth thực Mẫu loại gỗ gia công với kích thước 25x75x200mm đặt cảng Portmouth thuộc biển Địa trung hải Thời gian theo dõi khảo nghiệm tháng Kết xác định mẫu gỗ Thông Scot bị phá hủy hoàn toàn, gỗ Sồi, Dương gỗ Dẻ bị Hà gây hại từ 25% đến 50% mẫu gỗ Như vậy, loại gỗ thí nghiệm bị Hà cơng, gây hại mạnh Lồi Hà Teredo navalis xác định có mặt hầu hết mẫu gỗ thí nghiệm Edwin L.và Pillai A.G G Viện nghiên cứu Thủy sản Ấn Độ đánh giá hiệu lực phòng chống Hà biển số loại thuốc CCA (ĐồngCrom - Asenic), hỗn hợp Đồng - Creosote, hỗn hợp Asenic - Creosote Mẫu gỗ cao su 20 tuổi có kích thước 50x50 x200mm tẩm hỗn hợp chất bảo quản theo phương pháp chân không áp lực Mẫu gỗ tẩm đặt cảng biển Cochin thời gian 33 tháng Kết khảo nghiệm cho biết mẫu đối chứng bị phá hủy thời gian tháng Bằng phương pháp xác định độ bền nén dọc thớ, mẫu đối chứng giảm độ bền trung bình 0,16N/mm2/ngày Mẫu tẩm hỗn hợp Asenic - Creosote có độ bền nén dọc thớ giảm 19%, mẫu tẩm Đồng - Creosote giảm 13% mẫu tẩm CCA giảm 7% Năm 2007 Phòng NC Bảo quản Lâm sản Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam TS Bùi Văn Ái chủ trì thực đề tài “Nghiên cứu cơng nghệ bảo quản gỗ đóng tàu thuyền biển” tiến thử nghiệm với loại gỗ rừng trồng loại gỗ rừng tự nhiên có số kết sau: + Các loại gỗ Táu mật, Sao đen, Dầu mít, Bạch đàn trắng nghiên cứu ngâm tẩm với thuốc XM5 nồng độ 10% trở lên có hiệu lực tốt với Hà + Gỗ Bạch đàn trắng tẩm thuốc bảo quản CHG 15% sau tháng chưa bị hà cơng phá hoại có độ bền tương đương với gỗ Táu tự nhiên + Độ bền tự nhiên gỗ Bạch đàn trắng tốt so với loại gỗ rừng trồng khác 49 dụng ngăn chặn xâm nhập ẩm từ vào Khi nhiệt độ ép tiếp tục tăng, áp suất tăng thời gian giảm xuống tới giá trị định khả trương nở ván lại tăng lên Do nhiệt độ tăng, thời gian trì ép lại ngắn làm cho cường độ màng keo giảm xuống, bên cạnh gỗ nén lớn hơn, ngâm nước trương nở mạnh Trong chế độ ép chế độ ép cho kết có độ trương nở với ván ép lớp chế độ ép với nhiệt độ T= 1300C, thời gian t= 25 (phút), áp suất ép P= 2,5 (Mpa) 3.2.4 Độ bền kéo trượt màng keo lớp Số liệu thí nghiệm ghi phụ biểu (31) đến phụ biểu (40) Kết thí nghiệm số liệu xử lý thống kê ghi bảng 3.4 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp độ bền kéo trượt màng keo ván ép lớp chế độ ép khác TT CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 CĐ6 CĐ7 CĐ8 CĐ9 Mean 5.09 5.16 5.21 5.40 5.16 5.05 4.42 4.41 4.18 SD 0.32 0.59 0.70 0.44 0.61 0.68 0.38 0.61 0.67 SE 0.08 0.14 0.17 0.11 0.15 0.16 0.09 0.15 0.16 C 0.16 0.29 0.35 0.22 0.30 0.34 0.19 0.31 0.33 P(%) 1.99 3.62 4.24 2.59 3.75 4.26 2.74 4.41 5.03 S(%) 6.30 11.44 13.41 8.18 11.86 13.48 8.68 13.95 15.92 Từ bảng tổng hợp số liệu 3.4, xây dựng biểu đồ hình 3.4 sau: 50 Hình 3.4 Độ bền kéo trượt màng keo ván chế độ ép khác Thông qua kết xử lý thống kê đây, tiến hành xây dựng phương trình tương quan độ bền kéo trượt màng keo sau: Y = 9.6-0.041*T+0.01*t+0.2*P Trong đó: T - Nhiệt độ ép, 0C; t- Thời gian ép ván, phút; P - áp suất ép ván, MPa Từ phương trình trên, xây dựng đồ thị tương quan yếu tố ảnh hưởng đến độ bền kéo trượt màng keo sau: 51 4,36 4,66 5,18 5,48 τK.a, MPa 6,00 4,00 30, phút 2,5 MPa 25, phút MPa 20, phút 1,5 MPa 120 130 140 Hình 3.5 Biểu đồ monograph thể tương quan nhiệt độ ép, thời gian ép, áp suất ép đến độ bền kéo trượt màng keo + Hướng dẫn tra biểu đồ monograph Tra xuôi: (đường màu đen) Giả sử: nhiệt độ ép: 1200C; thời gian ép 20 phút; áp suất ép 1,5MPa tra đồ thị độ bền kéo trượt màng keo 5,2 MPa Tra ngược: (đường màu xanh, nâu) Giả sử: yêu cầu độ bền kéo trượt màng keo 4,6 MPa Kéo xuống song song với trục tung cắt đường áp suất - Nếu áp suất MPa, kéo song song với trục hoành cắt đường thời gian (20, 25 30 phút) Và vậy, nghiệm là: P = 2MPa; t = 20 phút; T = 1300C P = 2MPa; t = 25 phút; T = 1340C t, 0C 52 P = 2MPa; t = 30 phút; T = 1400C - Nếu áp suất 1,5 MPa 2,5 MPa giải tương tự + Nhận xét: Trong chế độ ép cho kết có độ trương nở với ván ép lớp ép nhiệt độ T= 1400C, thời gian t= 25 (phút), áp suất ép P= 1,5 (Mpa) Chỉ tiêu độ bền trượt màng keo tiêu đánh giá khả dán dính ván Chỉ tiêu phụ thuộc chủ yếu vào: độ ẩm ván, áp suất ép, loại keo, lượng keo tráng…Thông qua kết nhận thấy: + Sự thay đổi nhiệt độ ép làm thay đổi rõ rệt chất lượng dán dính, nhiệt độ ép tăng lên chất lượng dán dính tăng + Sự thay đổi thời gian ép làm thay đổi chất lượng dán dính, thời gian ép tăng lên chất lượng dán dính tăng keo có thời gian đóng rắn + Với áp suất ép tăng lên, chất lượng dán dính giảm đi, điều làm lượng keo tràn ngồi làm keo tăng khả thẩm thấu ván dẫn đến làm giảm lượng keo bề mặt ván mỏng gây ảnh hưởng đến chất lượng mối dán 3.2.5 Độ bền uốn tĩnh Số liệu thí nghiệm ghi phụ biểu (40) đến phụ biểu (50) Kết thí nghiệm số liệu xử lý thống kê ghi bảng 3.5 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp độ bền uốn tĩnh ván ép lớp chế độ ép khác TT CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 CĐ6 CĐ7 CĐ8 CĐ9 Mean 52.11 53.29 54.17 61.23 60.17 59.01 55.83 46.16 47.58 SD 5.68 6.31 5.33 2.25 6.79 3.31 2.56 5.98 5.60 SE 2.15 2.38 2.01 0.85 2.56 1.25 0.97 2.26 2.12 C 4.40 4.89 4.13 1.74 5.26 2.56 1.99 4.63 4.34 P(%) 4.12 4.47 3.72 1.39 4.26 2.12 1.74 4.90 4.45 S(%) 10.90 11.84 9.84 3.67 11.28 5.61 4.59 12.95 11.77 53 Từ bảng tổng hợp số liệu 3.5, xây dựng biểu đồ hình 3.6 sau: 70 60 50 40 Độ bền uốn tĩnh 30 20 10 CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 CĐ6 CĐ7 CĐ8 CĐ9 Hình 3.6 Độ bền uốn tĩnh ván chế độ ép khác Thông qua kết xử lý thống kê đây, tiến hành xây dựng phương trình tương quan độ bền uốn tĩnh sau: MOR = 64.21-0.17*T+0.43*t+0.56*P Trong đó: T - Nhiệt độ ép, 0C; t- Thời gian ép ván, phút; P - áp suất ép ván, MPa Từ phương trình trên, xây dựng đồ thị tương quan yếu tố ảnh hưởng đến độ bền uốn tĩnh sau: 54 49,85 53,25 54,71 58,11 MOR, MPa 30, phút 25, phút 2,5 MPa 1,5 MPa 2, MPa 20, phút 120 130 140 t, 0C Hình 3.7 Biểu đồ tương quan nhiệt độ ép, thời gian ép, áp suất ép đến độ bền uốn tĩnh ván + Hướng dẫn tra biểu đồ monograph Tra xuôi: (đường màu đen) Giả sử: nhiệt độ ép: 1200C; thời gian ép 20 phút; áp suất ép 1,5MPa tra đồ thị độ bền uốn tĩnh 53,25 MPa Tra ngược: (đường màu cam, tím) Giả sử: yêu cầu độ bền uốn tĩnh 54,71 MPa Kéo xuống song song với trục tung cắt đường áp suất - Nếu áp suất 2,5 MPa, kéo song song với trục hoành cắt đường thời gian (20, 25 30 phút) Và vậy, nghiệm là: P = 2,5 MPa; t = 20 phút; T = 1280C P = 2,5 MPa; t = 25 phút; T = 1340C P = 2,5 MPa; t = 30 phút; T = 1400C 55 - Nếu áp suất MPa giải tương tự + Nhận xét: Đây tính chất quan trọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng ván định hướng sử dụng ván Căn vào phương trình tương quan bảng thống kê rút số nhận xét sau: - Nhiệt độ ép tăng lên gây ảnh hưởng tới độ bền uốn tĩnh Nhiệt độ tăng tăng làm gỗ mềm hơn, độ cứng giảm dẫn đến độ bền uốn tĩnh giảm; - Áp suất ép tăng lên, độ bền uốn tĩnh giảm Áp suất tăng làm tăng độ tiếp xúc bề mặt ván với mà không làm tăng khối lượng thể tích Vì áp suất tăng làm biến dạng kết cấu ván, đồng thời làm tràn màng keo ảnh hưởng tới chất lượng mối dán, ảnh hưởng tới kết cấu ván ép lớp 3.2.6 Kiểm tra mô đun đàn hồi ván Kết kiểm tra mô đun đàn hồi ván mỏng ván xẻ trình bày bảng 3.6 Bảng 3.6 Bảng tổng hợp mô đun đàn hồi ván ép lớp chế độ ép khác TT CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 CĐ6 CĐ7 CĐ8 CĐ9 Mean 4947.84 5382.29 5634.03 7108.62 6049.34 5655.92 5526.39 4894.85 4397.22 SD 552.06 616.95 535.29 498.64 503.16 376.11 334.46 333.47 482.15 SE 208.66 233.19 202.32 188.47 190.18 142.16 126.41 126.04 182.24 C 427.75 478.03 414.76 386.36 389.86 291.42 259.15 258.39 373.58 P(%) 4.22 4.33 3.59 2.65 3.14 2.51 2.29 2.57 4.14 S(%) 11.16 11.46 9.50 7.01 8.32 6.65 6.05 6.81 10.96 Thông qua kết xử lý thống kê đây, tiến hành xây dựng phương trình tương quan mơ đun đàn hồi sau: MOE=5071.73-19.1*T+57.04*t+747.7*P Trong đó: T - Nhiệt độ ép, 0C; t- Thời gian ép ván, phút; 56 P - áp suất ép ván, MPa Từ phương trình trên, xây dựng đồ thị tương quan yếu tố ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi sau: 4660 5042 5978 6360 MOE, MPa 4500 30, phút 25, phút 2,5 MPa 1,5 MPa 2, MPa 20, phút 120 130 140 t, 0C Hình 3.8 Biểu đồ tương quan nhiệt độ ép, thời gian ép, áp suất ép đến mô đun đàn hồi + Hướng dẫn tra biểu đồ monograph Tra xuôi: (đường màu đen) Giả sử: nhiệt độ ép: 1400C; thời gian ép 30 phút; áp suất ép 2,5MPa tra đồ thị mô đun đàn hồi 5978 MPa Tra ngược: (đường màu tím, nâu) Giả sử: yêu cầu độ bền uốn tĩnh 5024 MPa Kéo xuống song song với trục tung cắt đường áp suất 1,5 MPa 57 - Từ giao điểm này, kéo song song với trục hoành cắt đường thời gian (20, 25 30 phút) Và vậy, nghiệm là: P = 1,5 MPa; t = 20 phút; T = 1200C P = 1,5 MPa; t = 25 phút; T = 1250C P = 1,5 MPa; t = 30 phút; T = 1320C + Nhận xét: Cũng giống độ bền uốn tĩnh, kết kiểm tra cho thấy môđun đàn hồi giảm thời gian ép ngắn, nhiệt độ ép giảm xuống, bên cạnh nhiệt độ, áp suất ép, thời gian ép tăng khoảng định mơđun tăng theo Bởi vì, nhiệt độ thấp phản ứng đóng rắn keo diễn khơng triệt để, mức hóa dẻo gỗ thấp, màng keo không dàn trải liên tục, mặt khác nhiệt độ ép cao cấu trúc ván mỏng bị tác động lớn, xuất hiện tượng cacbon hóa màng keo làm cho cường độ ván giảm, mà đặc điểm mối dán ván LVL liên kết dạng màng liên tục, chất lượng mối dán giảm Từ kết kiểm tra ta nhận thấy với chế độ ép ván mỏng nhiệt độ T= 130 0C, thời gian t= 25 (phút), áp suất ép P= 2,5 (Mpa) có mơ đun đàn hồi cao 3.3 Tổng hợp kết Qua số liệu thu thấp được, tối có bảng số liệu tổng hợp sau: Bảng 3.7 Bảng tổng hợp số liệu tính chất ván ép lớp CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 CĐ6 CĐ7 CĐ8 CĐ9 KLTT 0.622 0.593 0.595 0.599 0.590 0.610 0.602 0.595 0.585 Độ ẩm 10.38 10.14 10.18 10.95 11.34 10.38 11.07 11.57 11.17 4.99 4.95 5.25 4.88 5.07 5.35 5.19 4.93 5.17 5.09 5.16 5.21 5.40 5.16 5.05 4.42 4.41 4.18 Trương nở Kéo trượt màng keo 58 MOR MOE CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 CĐ6 CĐ7 CĐ8 CĐ9 52.11 53.29 54.17 61.23 60.17 59.01 55.83 46.16 47.58 4947.84 5382.29 5634.03 7108.62 6049.34 5655.92 5526.39 4894.85 4397.22 Từ kết nghiên cứu trên, tiến hành so sánh tính chất ván LVL tạo với yêu cầu nguyên liệu làm tàu thuyền thấy: - Khối lượng thể tích ván 0,599g/cm3 đảm bảo yêu cầu nguyên liệu làm ván sàn, cabin cho tàu thuyền - Khối lượng thể tích ván tương đương với khối lượng thể tích gỗ Huỷnh sử dụng làm nguyên liệu đóng tàu thuyền Qua cho thấy, ván LVL hồn tồn sử dụng làm ván sàn, cabin cho tàu thuyền biển 59 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kế t luâ ̣n Qua kết nghiên cứu gỗ Keo lai tính chất ván LVL thay đổi nhiệt độ, áp suất thời gian ép đề tài đến kết luận sau: + Gỗ Keo lai hoàn tồn sử dụng làm ngun liệu sản xuất ván LVL để làm sàn, cabin, mái che cho tàu thuyền biển + Khi sử dụng phương pháp ép nhiệt nhiều công đoạn “step by step” để sản xuất ván LVL với chất kết dính keo P-F thông số chế độ ép (nhiệt độ, thời gian, áp suất) ảnh hưởng đáng kể đến tính chất ván Khi nhiệt độ tăng lên, thời gian ngắn, áp suất tăng tính chất ván giảm + Chế độ ép nhiệt hợp lý nằm giá trị khảo sát để tạo ván LVL phương pháp ép nhiệt nhiều công đoạn từ gỗ Keo lai với chất kết dính PF - Nhiệt độ ép 1300C; - Thời gian ép: 25 phút; - Áp suất ép: P= 2,5 MPa + Các tính chất cần thiết vật chịu lực ván LVL tốt so với gỗ Keo lai dùng làm nguyên liệu (độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi, trương nở chiều dày,…) điều khẳng định ván ép lớp từ nguyên liệu gỗ Keo lai hoàn toàn đáp ứng yêu cầu nguyên liệu đóng tàu thuyền 4.2 Kiế n nghi ̣ Qua kết nghiên cứu, đề tài kiến nghị để mở rộng phạm vi nghiên cứu: + Mở rộng phạm vi nghiên cứu số loại gỗ rừng trồng khác như: Keo tràm, Keo tai tượng, gỗ Mỡ,… + Cần nghiên cứu kết cấu ván LVL cấp chiều dày ván mỏng khác với nguyên liệu gỗ Keo lai 60 + Nghiên cứu phương pháp ép khác + Nghiên cứu sử dụng loại keo làm chất kết dính cho ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai Nếu thực nghiên cứu tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển công nghiệp sản xuất ván LVL, tạo sản phẩm đáp ứng cầu người tiêu dùng, tạo công ăn việc làm cho người lao động, tăng hiệu kinh tế sản phẩm gỗ rừng trồng 61 ii MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất ván LVL 1.1.1 Nghiên cứu công nghệ chế độ ép ván LVL 1.1.2 Nguyên cứu loại gỗ, tỷ lệ kết cấu, chiều dày ván mỏng 1.1.3 Nghiên cứu loại keo, tỷ lệ keo chất phụ gia 1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất ván LVL nước 1.2.1 Công nghệ chế độ ép ván LVL 1.2.2 Loại gỗ chiều dày ván mỏng ván LVL 1.2.3 Loại keo tỷ lệ keo tráng ván LVL 1.3 Tình hình nghiên cứu ngun liệu gỗ dùng cho cơng nghiệp đóng tàu, thuyền biển 1.4 Tính cấp thiết đề tài 1.5 Mu ̣c tiêu nghiên cứu 10 1.5.1 Mục tiêu tổng quát 10 1.5.2 Mục tiêu cụ thể 10 1.6 Nô ̣i dung nghiên cứu 10 1.7 Đố i tươ ̣ng và pha ̣m vi nghiên cứu 11 1.7.1 Đối tượng nghiên cứu 11 1.7.2 Phạm vi nghiên cứu: 11 1.8 Quy hoạch thực nghiệm 11 62 iii 1.9 Phương pháp nghiên cứu 12 1.9.1 Các phương pháp nghiên cứu sử dụng đề tài 12 1.9.2 Các tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng sản phẩm 13 1.9.3 Phương pháp xử lý số liệu 13 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 2.1 Những vấn đề chung gỗ Keo lai 15 2.1.1 Cấu tạo gỗ Keo lai 15 2.1.2 Một số tính chất vật lý - học gỗ Keo lai 15 2.1.3 Khả sử dụng gỗ Keo lai làm nguyên liệu đóng tàu thuyền 18 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván LVL 19 2.2.1.Sự ảnh hưởng nguyên liệu 19 2.2.1.1 Ảnh hưởng loài gỗ 19 2.2.1.2 Ảnh hưởng ván mỏng 20 2.2.2 Ảnh hưởng chất kết dính 23 2.2.2.1 Nồng độ chất kết dính 24 2.2.2.2 Độ nhớt chất kết dính 24 2.2.2.3 Hàm lượng khô chất kết dính 25 2.2.2.4 Độ pH chất kết dính 26 2.2.2.5 Thời gian gel hố chất kết dính 26 2.2.3 Ảnh hưởng của thông số chế độ ép nhiệt 26 2.2.3.1 Áp suất ép 28 2.2.3.2 Nhiệt độ ép 31 2.2.3.3 Thời gian ép 33 2.2.4 Một số yêu cầu ván mỏng 34 2.3 Yêu cầu nguyên liệu gỗ đóng tàu thuyền biển 35 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 44 3.1 Thư ̣c nghiêm ̣ ta ̣o sản phẩ m 44 3.1.1.Nguyên liệu 44 63 iv 3.1.2.Tạo ván LVL 44 3.2 Kiể m tra chấ t lươ ̣ng sản phẩ m 45 3.2.1 Khối lượng thể tích sản phẩm 45 3.2.2 Độ ẩm sản phẩm 46 3.2.3 Kiểm tra độ trương nở chiều dày ván 47 3.2.4 Độ bền kéo trượt màng keo lớp 49 3.2.5 Độ bền uốn tĩnh 52 3.2.6 Kiểm tra mô đun đàn hồi ván 55 3.3 Tổng hợp kết 57 Qua số liệu thu thấp được, tối có bảng số liệu tổng hợp sau: 57 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 4.1 Kế t luâ ̣n 59 4.2 Kiế n nghi 59 ̣ ... là: ? ?Nghiên cứu công nghệ tạo ván ép nhiều lớp từ gỗ Keo lai (Acacia mangium x Acacia auriculifomis) làm nguyên liệu đóng tàu thuyền biển? ?? 2 Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên. .. lai (Acacia mangium x Acacia auriculifomis) làm nguyên liệu đóng tàu thuyền biển? ?? 1.5 Mu ̣c tiêu nghiên cứu 1.5.1 Mục tiêu tổng quát X? ?c định công nghê ̣ ta ̣o ván ép nhiều lớp từ gỗ Keo lai. .. ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - HÀ MINH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẠO VÁN ÉP NHIỀU LỚP TỪ GỖ KEO LAI (Acacia mangium x Acacia auriculifomis) LÀM NGUYÊN LIỆU