Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ tạo ván dăm từ vỏ bánh xe máy phế liệu và keo Phenol - Formandehyd

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐOÀN VĂN ĐẠT NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TẠO VÁN DĂM TỪ VỎ BÁNH XE MÁY PHẾ LIỆU VÀ KEO PHENOL-FORMANDEHYD LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐOÀN VĂN ĐẠT NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TẠO VÁN DĂM TỪ VỎ BÁNH XE MÁY PHẾ LIỆU VÀ KEO PHENOL-FORMANDEHYD CHUYÊN NGÀNH: KTM, TB&CN GỖ GIẤY MÃ SỐ: 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS HOÀNG XUÂN NIÊN Hà Nội, 2012 i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố bất kí cơng trình nghiên cứu khác Tác giả luận văn ĐOÀN VĂN ĐẠT ii LỜI CẢM ƠN Trước hết xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới thầy TS Hoàng Xuân Niên – người tận tình hướng dẫn tơi thực thành cơng luận văn Tiếp theo xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô trường ĐH Lâm Nghiệp nhiệt tình giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Chân thành cảm ơn ! Tác giả luận văn ĐOÀN VĂN ĐẠT iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii Danh mu ̣c các kí hiê ̣u và chữ viế t tắ t .iv Danh mục các hình và đồ thi v ̣ Danh mu ̣c các bảng vi CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Lịch sử sơ phát triển ván dăm gỗ 1.1.1 Lịch sử phát triển ván dăm giới 1.1.2 Lịch sử phát triển ván dăm Việt Nam 1.2 Tình hình nghiên cứu phát triển nguyên liệu cho ván dăm 1.2.1 Nguồn nguyên liệu gỗ 1.2.2 Nguồn nguyên liệu phi gỗ 1.3 Tình hình vỏ bánh xe cao su phế liệu khả tái chế 1.3.1 Lịch sử hình thành phát triển vỏ bánh xe cao su 1.3.2 Vỏ bánh xe cao su phế thải khả tái chế giới 1.3.3 Vỏ bánh xe cao su phế thải tình hình tái chế Việt Nam 12 1.4 Tiểu kết 13 CHƯƠNG II: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Mục tiêu 14 2.1.1 Mục tiêu lý thuyết 14 2.1.2 Mục tiêu thực tiễn 14 2.2 Đối tượng nghiên cứu 14 2.3 Nội dung nghiên cứu 14 2.4 Phạm vi nghiên cứu 14 2.4.1 Vật liệu nghiên cứu 14 2.4.2 Thông số công nghê 16 ̣ iv 2.5 Phương pháp nghiên cứu 16 2.5.1 Phương pháp chuyên gia 16 2.5.2 Phương pháp kế thừa 16 2.5.3 Phương pháp thực nghiệm 17 2.5.4 Phương pháp xử lý số liệu 20 2.6 Ý nghĩa khoa học – Ý nghĩa thực tiễn 27 2.6.1 Ý nghĩa khoa học 27 2.6.2 Ý nghĩa thực tiễn 27 CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 28 3.1 Kết cấu nguyên lý hình thành ván dăm 28 3.2 Nguyên liệu sản xuất ván dăm 28 3.2.1 Hình dạng kích thước dăm cơng nghệ 28 3.2.2 Lượng bột (hạt nhỏ) bụi (hạt mịn) dăm 32 3.3 Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến tính chất ván dăm 32 3.3.1 Khối lượng thể tích ván 33 3.3.2 Loại lượng keo 33 3.3.3 Trộn keo – dăm 33 3.3.4 Độ ẩm hỗn hợp dăm keo 34 3.3.5 Trải thảm 35 3.3.6 Nhiệt độ gia nhiệt 35 3.3.7 Ép ván dăm 36 3.3.8 Thời gian giữ sản phẩm máy 45 3.4 Chất kết dính phụ gia sản xuất ván dăm 46 3.4.1 Yêu cầu chung 46 3.4.2 Chất kết dính sử dụng sản xuất ván dăm 46 3.5 Cấu tạo vỏ bánh xe phế liệu 48 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 50 4.1 Kết nghiên cứu đặc điểm công nghệ dăm từ vỏ bánh xe phế liệu 50 4.1.1 Phương pháp gia công vỏ xe phế liệu thành dăm mảnh 50 v 4.1.2 Kích thước dăm 52 4.1.3 Độ hút nước, hút ẩm dăm 55 4.1.4 Kết kiểm tra khả dán dính với dùng keo PF 56 4.1.5 Khối lượng thể tích dăm vỏ bánh xe phế liệu 60 4.1.6 Trị số áp lực ép 62 4.1.7 Tính lượng keo 64 4.2 Kết nghiên cứu khả tạo ván dăm từ dăm vỏ bánh xe phế liệu dùng keo PF 65 4.2.1 Chọn thông số công nghệ 65 4.2.2 Quy hoạch thực nghiệm 66 4.2.3 Q trình thí nghiệm 68 4.2.4 Kết thí nghiệm 71 4.3.5 Nhận xét kết đạt 81 4.3.6 Thử nghiệm phủ ván mặt lên sản phẩm 83 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 5.1 Kết luận 86 5.2 Kiến nghị 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC 89 vi Danh mu ̣c các ký hiệu viết tắt Kí hiệu Ý nghĩa kí hiệu D L M MC P  Độ trương nở chiều dày Chiều dài (mm) Khối lượng Độ ẩm (%) Áp suất ép (Mpa) Độ bền uốn tĩnh (MPa) T T Chiều dầy (mm) Nhiệt độ (0C) V Thể tích mẫu (mm3) W Γ Chiều rộng (mm) Khối lượng thể tích (g/cm3) σk Độ bền kéo vng góc với bề mặt ván (kG/cm2) Τ Thời gian (phút) Danh mu ̣c các chữ viết tắt Kí hiệu Ý nghĩa chữ viết tắt KLTT Khối lượng thể tích PF Phenol–Formandehyd SL Số lượng STT Số thứ tự TVCN Tiêu chuẩn Việt Nam vii Danh mu ̣c các hin ̀ h và đờ thi ̣ Số hiệu Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hin ̀ h 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Hình 4.7 Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.12 Hình 4.13 Hình 4.14 Hình 4.15 Hình 4.16 Hin ̀ h 4.17 Tên hình đồ thị Sợi tách từ vỏ lạc xe lại đan thành lưới Vỏ trấu sau nghiền cấu tạo hiển vi Tác phẩm nghệ thuật tạo từ vỏ bánh xe cao su Vỏ bánh xe phế liệu công việc người lao động Sơ đồ mơ hình tốn học nghiên cứu chế độ cơng nghệ Vị trí kiểm tra chiều dày mẫu thử sơ đồ mẫu thử độ bền kéo vng góc bề mặt ván dăm Một số dụng cụ thí nghiệm Đơ ̣ bề n ho ̣c và lực chố ng nhở đinh Đặc trưng biến đổi q trình ép ván dăm Sự phụ thuộc độ nén thảm dăm đến yếu tố công nghệ Diễn biến độ ẩm thảm dăm Cấu tạo vỏ bánh xe moto Đưa vỏ xe vào máy băm băng tải Máy băm vỏ xe Băng tải, phân loại, đóng gói dăm vỏ bánh xe Dăm vỏ xe tạo dụng cụ thủ cơng Chiều rộng – chiều dài – hình dạng dăm Chiều dày dăm Các mẫu thử kéo vng góc Mẫu vỏ xe dán dính keo PF Thùng trộn máy ép thí nghiệm Quan hệ thời gian áp xuất Mẫu ván ép ván dăm vỏ xe phế liệu keo PF Ngâm ván thí nghiệm nước lạnh Đồ thi cu ̣ ̉ a mô ̣t hàm bâ ̣c bản có ̣ số a0 Nấu ván thí nghiệm nước sơi 100 phút Độ rỗng cấu trúc ván dăm kích thước dăm lớn Ván dăm cao su dán veneer mă ̣t Trang 7 12 13 18 22 25 26 30 37 40 45 48 50 51 51 52 53 54 57 59 66 68 69 71 72 75 78 79 82 viii Danh mu ̣c các bảng biể u Tên bảng Trang Bảng 2.1 Thời gian ép keo PF WG 6111 phụ thuộc vào nhiệt độ 16 Bảng 2.2 Mức, bước thay đổi thơng số thí nghiệm 19 Bảng 2.3 Ma trận bố trí thí nghiệm 20 Bảng 3.1 Ảnh hưởng chiều dày dăm đến lượng keo sử dụng 29 Bảng 3.2 Ảnh hưởng chiều rộng dăm đến độ bền uốn tĩnh ván 31 Bảng 3.3 Ảnh hưởng chiều dài dăm đến độ bền uốn tĩnh ván 31 Bảng 3.4 Hình dạng kích thước dăm dùng sản xuất ván 32 Bảng 3.5 Trị số áp lực ép giai đoạn theo khối lượng thể tích 44 Bảng 4.1 Kết thử độ bền kéo vng góc lớp keo PF dán vỏ xe 57 Bảng 4.2 Mức độ giảm chiều dày sau nén 58 Bảng 4.3 Khối lượng thể tích vỏ bánh xe phế liệu 60 Bảng 4.4 Trị số áp lực ép giai đoạn theo khối lượng thể tích 60 Bảng 4.5 Áp lực ép ván 62 Bảng 4.6 Tiêu chuẩn định mức keo 63 Bảng 4.7 Mức thay đổi thông số công nghệ 64 Bảng 4.8 Ma trận thực nghiệm 65 Bảng 4.9 Tỷ lệ trương nở chiều dày sau 24 h 70 Bảng 4.10 Độ bền kéo vng góc ván thí nghiệm 74 Bảng 4.11 Độ bền kéo vng góc sau ngâm nước sôi 100 phút 77 Bảng 4.12 Chỉ tiêu kiểm tra ván thí nghiệm 82 Số hiệu 79 Bảng 4.11 Độ bền kéo vng góc sau ngâm nước sôi 100 phút Số TN X1 (0C) X2 (phút) X3 (%) Y1 Y2 Y,3 +1 +1 +1 0,23 0,23 0,25 +1 –1 +1 0,16 0,18 0,18 +1 +1 –1 0,14 0,13 0,14 +1 –1 –1 0,13 0,12 0,12 –1 +1 +1 0,11 0,13 0,13 –1 –1 +1 0,12 0,11 0,12 –1 +1 –1 0,11 0,12 0,11 –1 –1 –1 0,10 0,11 0,10 0 0,11 0,13 0,12 10 +𝜶 0 0,15 0,16 0,16 11 –𝛼 0 0,11 0,11 0,13 12 +𝛼 0,12 0,13 0,12 13 –𝛼 0,13 0,13 0,14 14 0 +𝛼 0,15 0,13 0,12 15 0 –𝛼 0,12 0,13 0,13 80 + Mẫu kiểm tra: Sau thí nghiệm, ván cắt để thử trương nở ngâm nước lạnh nước nóng Mẫu ngâm nước nóng kiểm tra tỷ lệ trương nở chiều dày độ bền kéo vng góc - Quy cách mẫu: 70mm x 100mm x 18mm - Cách thực hiện: Để mẫu ngập nước, đun sôi 100 phút, vớt mẫu ra, để mơi trường khơng khí tự nhiên cho mẫu nguội khô nước Tiến hành đo chiều dày thước kẹp điện tử số có độ xác 0,1mm Sau thủ độ bền kéo vng góc máy kiểm tra tính chất học có độ xác 0,1N Từ bảng số liệu, sử dụng phần mềm OBT Viện học có pt tương quan dạng mã hóa sau (Phu ̣ lu ̣c 6): Y = 0,121 + 0,024X1 + 0,01X12 = 0,007X2 + 0,008X1X2 + 0,004X22 + 0,017X3 + 0,016X1X3 + 0,006X2X3 + 0,005X32 Phương trình tương quan dạng thực: Y = 3,094 – 0,017X1 + 0,000024X12 – 0,143X2 + 0,00079X3X1 + 0,0085X3X2 – 0,0054X32 Đối với hệ số 20mm độ bền uốn tĩnh đạt yêu cầu, chiều dày ván < 20 mm kết thử thấp tiêu chuẩn (13,67 MPa so với [14 MPa]) Độ bền kéo trượt đạt yêu cầu Sai số chiều dày đạt yêu cầu ván phủ mặt 1mm không đánh nhẵn ván phủ mặt 1,2mm có đánh nhẵn Bảng 4.12 Chỉ tiêu kiểm tra ván thí nghiệm Chỉ tiêu Ván phủ mặt dày 1mm Ván phủ mặt dày 1,2 mm Độ bền uốn tĩnh MPa 13,67 14,73 Độ bền kéo trượt màng keo MPa 0,43 0,49 Tỷ lệ diện tích phá hủy bề mặt 71% 64% Sai số chiều dày mm 1,1 0,3 85 Hiǹ h 4.17 Ván dăm cao su dán veneer mă ̣t 86 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận -Từ thí nghiê ̣m ép ván và các kế t quả thử lực có thể kế t luâ ̣n: Hoàn toàn tạo ván từ vỏ xe phế liệu với chất kết dính keo PF Chế độ ép hợp lý nhiệt độ 1800C; thời gian ép hợp lý 2phút/1mm chiều dày; lượng keo 12% Các tiêu chất lượng ván là: độ bền kéo vng góc 0,47 Mpa; độ bền kéo vng góc sau ngâm nước sôi 100 phút 0,16 Mpa; Tỷ lệ trương nở chiều dày ván 0% - Ván khơng có độ bền uốn tĩnh, có khả uốn cong với độ võng và đô ̣ đàn hồ i lớn - Dán phủ lớp ván mỏng có chiều dày 1,2mm, keo PF, nhiệt độ 1800C, thời gian ép phút; chất lượng ván sau phủ mặt sau: Độ bền uốn tĩnh 14,73 MPa; độ kéo trượt màng keo 0,49 MPa với diện tích phá hủy 64% Đạt yêu cầu so với tiêu chuẩn TCVN 7755 – 2007 Điề u này đã khác phu ̣c đươ ̣c nhươ ̣c điể m đô ̣ bề n uố n tiñ h kế m của ván 5.2 Kiến nghị - Hiện nay, Việt Nam chưa có máy thiết bị chế tạo dăm từ vỏ xe phế liệu để tạo dăm có hình dạng kích thước dăm mong muốn - Những kết nghiên cứu luận văn bước đầu, cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Phạm Văn Chương, Nguyễn Văn Thuận (1994), Bài giảng công nghệ sản xuất ván dăm gỗ, Trường Đại Học Lâm Nghiệp Hà Chu Chử (1997), Hóa học cơng nghệ hóa học, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội Vũ Cao Đàm (1996), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Chí Đức (1981), Thống kê tốn học, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội Vũ Thị Ngọc Hà (2010), Luận văn thạc sỹ, Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh Hứa Thị Huần (1997), Cơng nghệ ván dăm gỗ, Trường Đại học Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh Phạm Ngọc Nam (2006), Cơng nghệ ván nhân tạo, Nhà xuất Nông nghiệp Hoàng Xuân Niên (2003), Nghiên cứu số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ xơ dừa, Luận văn tiến sỹ kỹ thuật Hoàng Xuân Niên (2007), Nghiên cứu khả sử dụng số phế liệu nông nghiệp sản xuất ván dăm, Đề tài cấp 10 Hoàng Xuân Niên (2007), Nghiên cứu khả sử dụng số phế liệu nông nghiệp sản xuất ván dăm, Đề tài cấp 11 Hoàng Xuân Niên (2009), Sản xuất ván dăm từ số phế liệu nông lâm nghiệp – Nhà xuất nông nghiệp chi nhánh thành phố Hồ Chí Minh 12 Hồng Xn Niên (2011), Sản xuất gỗ kỹ thuật từ gỗ cao su, xà cừ, keo lai, Đề tài cấp tỉnh – tỉnh Bình dương 13 Nguyễn Thị Phương Nhu (2010), Luận văn thạc sỹ, Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh 14 Jincunbozhi (1983), Lợi dụng hóa học gỗ, Nhà xuất Cộng lập, Bắc Kinh 15 Ferhman (1970), Sổ tay hố học, NXB Lêningrat, Liên Xơ 88 16 Lê Xn Tình (1998), Khoa học gỗ, NXB Nơng nghiệp, Hà Nội 17 Tạ Tuyết (1995), báo cáo khoa học nghiên cứu sản xuất ván dăm từ bã mía, cơng ty Đường Hiệp Hịa, Tổng cơng ty mía đường 18 Tiêu chuẩn kiểm tra ván dán Liên xô ГОСТ 20800 – 75 19 Tuyển tập Tiêu chuẩn quốc gia ván sợi – ván dăm – ván dán – thuật ngữ, định nghĩa phân loại – công bố năm 2007 – Hà nội 2007 Tiếng Anh 20 A.A Moslemi – Particboard – volume 1&2 – 1983 – Southern Illnois University Press 21 Klauditz W and Meiei K (1960) determination of the percentege of urea and maelamin resins in particleboards 22 Seifert K (1959) The analysis of wood particleboards Tiếng Nga 23 А.В.Смирнов –1961 – Технолoгия и Механизация фанерного производства – Гослесбумиздат – Ленииград – Москвa 24 А.Н Клирлов – Конструкционная Фанера – (1981) – Лесная промышенность – Москвa 25 В.А Куликов – (1976) – Производство Фанеры – Лесная промышенность – Москва 26 Варцмаман.А.А (1991) Спрасвочник древесиноведено стружечных плит – Лесная промышенность – Москва 27 Γ.Μ Шварцман (1977) Производстдство древесно стружечых плит – Лесная промышенность – Москва 28 Государственный стандаpт ШПОН ЛУЩЕНЫЙ методыиспытани ГОСТ – 20800 – 75 – Москва Website: 29 http: // www faostat.org.com 30 http: // www vinafor.com.vn 89 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Thực nghiệm đo kích thước dăm theo chiều dày Stt Chiều dày dăm Sl 3,50 42 3,30 58 3,00 80 2,80 75 2,60 105 2,40 125 2,20 104 2,00 125 1,80 70 10 1,60 79 11 1,40 67 12 1,20 52 13 1,00 38 Trung bình: 2,24 1.020 90 Phụ lục 2: Thực nghiệm đo kích thước dăm theo chiều rộng Stt Chiều rộng dăm Sl 7,0 62 6,5 83 5,0 103 4,5 142 4,0 180 3,5 155 3,0 134 2,5 98 2,0 63 Trung bình: 4,08 1.020 91 Phụ lục 3: Thực nghiệm đo kích thước dăm theo chiều dài Stt Chiều dài dăm Sl 45 25 43 43 40 55 38 67 36 88 34 125 32 138 30 105 28 80 10 26 50 11 24 38 12 22 67 13 20 50 14 17 45 15 15 26 16 10 18 Trung bình: 30,4 1.020 92 Phụ lục 4: Xử lý số liê ̣u phương trình da ̣ng thực của đô ̣ trương nở Phụ lục 5: Xử lý số liê ̣u phương trình da ̣ng thực của đô ̣ bề n kéo vuông góc ở nhiê ̣t đô ̣ thường 93 Phụ lục 6: Xử lý số liê ̣u phương trình da ̣ng thực của đô ̣ bề n kéo vuông góc sau ngâm nước sôi 100 phút ... xuất ván dăm Việt Nam 2.2 Đối tượng nghiên cứu - Dăm công nghệ từ vỏ bánh xe phế liệu - Các thông số công nghệ tạo ván dăm từ vỏ bánh xe phế liệu keo PF (nhiệt độ ép, thời gian ép, lượng keo) ... nghiên cứu - Nghiên cứu đặc điểm công nghệ dăm vỏ bánh xe phế liệu - Khả dán dính dăm vỏ bánh xe với keo PF - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ép, thời gian ép đến chất lượng ván dăm từ dăm vỏ bánh. .. phế liệu vỏ xe - Xác định thông số công nghệ tạo ván từ hỗn hợp vỏ xe phế liệu keo PF - Xác định thông số công nghệ dán phủ mặt ván mỏng bóc từ gỗ xà cừ lên ván hỗn hợp vỏ xe phế liệu keo PF -