Nghiên cứu công nghệ sản xuất vật liệu từ vỏ xe phế liệu phối hợp với phế liệu gỗ cao su để tạo ra cốt liệu và vật liệu mới sử dụng trong xây dựng và sản phẩm nội ngoại thất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VẬT LIỆU TỪ VỎ XE PHẾ LIỆU PHỐI HỢP VỚI PHẾ LIỆU GỖ CAO SU ĐỂ TẠO RA CỐT LIỆU VÀ VẬT LIỆU MỚI SỬ DỤNG TRONG XÂY DỰNG VÀ SẢN PHẨM NỘI NGOẠI THẤT Mã số: Chủ nhiệm đề tài: Tiến sĩ – KTS Đặng Văn Phú Bình Dương, tháng 11 năm 2018 MỤC LỤC PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Vật liệu nghiên cứu 1.4.2 Thông số công nghệ: 1.4.3 Một số dụng cụ nghiên cứu: .2 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Phương pháp chuyên gia 1.5.2 Phương pháp kế thừa 1.5.3 Phương pháp thực nghiệm .3 1.5.3.1 Kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố .3 1.5.3.2 Kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố 1.6 Nội dung nghiên cứu .8 1.6.1 Thiết kế chế tạo khn thí nghiệm dạng dạng sóng (0,6 x 0,6 x 1,0 m) 1.6.2 Tạo mẫu cốt liệu dạng phẳng từ vỏ xe phế liệu, vỏ xe phế liệu phối hợp dạng phế liệu khác 1.6.3 Tạo mẫu cốt liệu dạng sóng từ vỏ xe phế liệu, vỏ xe phế liệu phối hợp dạng phế liệu khác 1.6.4 Nghiên cứu số thông số công nghệ hợp lý (nhiệt độ, thời gian, lượng keo) tạo vật liệu composite dạng phẳng từ vỏ xe phế liệu với keo tổng hợp 1.6.5 Nghiên cứu thông số cơng nghệ chế tạo vật liệu composite có thành phần cốt vỏ xe phế liệu kết hợp dăm gỗ 1.6.6 Kiểm tra tính chất học & vật lý mẫu vật liệu composite dạng phẳng từ vỏ xe phế liệu với keo tổng hợp .8 1.6.7 Kiểm tra tính chất học & vật lý mẫu vật liệu composite có thành phần cốt vỏ xe phế liệu kết hợp dăm gỗ .8 1.6.8 Xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm .8 1.7 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.7.1 Lịch sử tái chế vỏ xe phế liệu 1.7.2 Khái quát phát triển vật liệu hỗn hợp nhiều thành phần 12 1.7.2.1 Vật liệu composite .12 1.7.2.2 Thành phần vật liệu composite 13 1.7.2.3 Cấu trúc vật liệu composite 19 1.7.3 Chất kết dính UF 20 PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 21 2.1 Thiết kế chế tạo khn thí nghiệm dạng sóng (0,6 x 0,6 x 1,0 m) 21 2.2 Nghiên cứu số thông số công nghệ hợp lý tạo vật liệu composite dạng phẳng từ vỏ xe phế liệu với keo tổng hợp 22 2.2.1 Cấu tạo vỏ xe 22 2.2.2 Thành phần hóa học vỏ xe .22 2.2.3 Điều chế thành phần cốt từ vỏ xe phế liệu 23 2.2.3.1 Phương pháp gia công .23 2.2.3.2 Kích thước dạng hình học thành phần cốt từ vỏ xe phế liệu 24 2.2.4 Khối lượng thể tích dăm vỏ xe phế liệu 25 2.2.5 Độ hút nước, hút ẩm 26 2.2.6 Nhận xét thành phần cốt từ vỏ xe cao su phế liệu 27 2.2.7 Khả dán dính vỏ xe phế liệu với keo UF 28 2.3 Nghiên cứu công nghệ 30 2.3.1 Tính lượng keo 30 2.3.2 Trị số áp lực ép .30 2.3.3 Khối lượng thể tích mẫu composite từ vỏ xe phế liệu 31 2.3.4 Nghiên cứu thông số công nghệ tạo mẫu composite 33 2.3.5.1 Chọn thông số công nghệ 33 2.3.5.2 Quy hoạch thực nghiệm 34 2.3.5.3 Thí nghiệm 35 2.3.5.4 Kết thí nghiệm 37 2.4 Nghiên cứu công nghệ chế tạo composite vỏ xe dăm gỗ cao su công nghệ dán ép ván mỏng lên ván hỗn hợp vỏ xe phế liệu keo UF 40 2.4.1 Ván mỏng bóc gỗ cao su .40 2.4.1.1 Thông tin gỗ cao su 40 2.4.1.2 Tính chất lý gỗ cao su 41 2.4.1.3 Nghiên cứu công nghệ chế tạo composite vỏ xe dăm gỗ cao su 41 2.5 Kiểm tra tính chất học vật lý mẫu vật liệu composite có thành phần cốt vỏ xe phế liệu kết hợp dăm gỗ 47 2.6 Xây dựng quy trình cơng nghệ .52 2.6.1 Sơ đồ công nghệ 52 2.6.2 Giải thích sơ đồ công nghệ 53 2.6.2.1 Nguyên liệu 53 2.6.2.2 Trộn hỗn hợp 53 2.6.2.3 Trải thảm 53 2.6.2.4 Ván mỏng 54 2.6.2.5 Hoàn thiện sản phẩm 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cân, cân điện tử Máy kiểm tra tính chất học Hình 1.2 Thước kẹp điện tử số Hình 1.3 Vỏ xe phế liệu cơng việc người lao động thủ công 12 Hình 1.4 a Sơ đồ phân loại thành phần cốt composite 17 Hình 1.4b Phân loại composite theo thành phần 19 Hình 2.1 Khn dạng sóng………………………………………………………… 21 Hình 2.2 Cấu tạo vỏ tơ 22 Hình 2.3 Băm vỏ xe .24 Hình 2.5 Mẫu vỏ bánh xe dán dính keo UF 28 Hình 2.6 Các mẫu thử kéo vng góc 29 Hình 2.7 Ván dăm – composite từ vỏ xe phế liệu 33 Hình 2.8 Khn ép nguội, thùng trộn máy ép thí nghiệm .36 Hình 2.9 (a) Ván ép nhiệt độ 1400C, (b) 1200C 39 Hình 2.10 Độ rỗng ván dăm vỏ bánh xe phế liệu 39 Hình 2.11 Khả đàn hồi mẩu ván dăm vỏ bánh xe phế liệu 40 Hình 2.12 Rừng cao su mặt cắt ngang 40 Hình 2.13 Bóc ván cao su 41 Hình 2.14 Composite dăm gỗ cao su – vỏ xe chế tạo theo thông số CN hợp lý 48 Hình 2.15 Composite vỏ xe dán mặt ván bóc cao su dày 0,5 mm 52 Hình 2.16 Mẫu vật liệu composite vỏ xe phế liệu, dăm gỗ cao su keo UF ép theo thông số công nghệ hợp lý 52 Hình 2.17 Sơ đồ cơng nghệ 53 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Mức, bước thay đổi thơng số thí nghiệm Bảng 1.2 Kế hoạch bố trí thí nghiệm .5 Bảng 2.1 Giá trị trung bình cốt vỏ xe phế liệu 25 Bảng 2.2 Khối lượng thể tích vỏ xe phế liệu 26 Bảng 2.3 Trọng lượng mẫu vỏ xe sau ngâm nước 27 Bảng 2.4 Thí nghiệm khả dán dính vỏ xe theo nhiệt độ .28 Bảng 2.5 Kết kiểm tra độ bền kéo vng góc lớp keo UF dán vỏ xe 29 Bảng 2.6 Áp lực ép ván 31 Bảng 2.7 Khối lượng thể tích tính tốn ván thí nghiệm 33 Bảng 2.8 Mức thay đổi thông số công nghệ 34 Bảng 2.9 Kế hoạch thực nghiệm 35 Bảng 2.10 Tỷ lệ trương nở chiều dày ván thí nghiệm 37 Bảng 2.11 Độ bền kéo vng góc ván thí nghiệm 38 Bảng 2.12 So sánh giá trị số tính chất học gỗ Cao su nguyên liệu ván mỏng 41 Bảng 2.13 Độ bền uốn tĩnh mẫu composite theo tỷ lệ dăm gỗ/vỏ xe 43 Bảng 2.14 Mức thay đổi thông số công nghệ 44 Bảng 2.15 Kế hoạch thực nghiệm với biến số 44 Bảng 2.16 Tỷ lệ trương nở chiều dày mẫu vật liệu thí nghiệm .44 Bảng 2.17 Độ bền kéo vng góc mẫu vật liệu thí nghiệm 45 Bảng 2.18 Độ bền uốn tĩnh mẫu vật liệu thí nghiệm 46 Bảng 2.19 Mức thay đổi thông số công nghệ 48 Bảng 2.20 Kế hoạch thực nghiệm dán ván mỏng lên composite vỏ xe 49 Bảng 2.21 Độ sai lệch chiều dày ván phủ dày 0,5mm 50 Bảng 2.22 Độ bền kéo trượt ván thí nghiệm phủ ván dày 0,5mm .50 Bảng 2.23 Độ sai lệch chiều dày ván phủ dày 1,0mm 51 Bảng 2.24 Độ bền kéo trượt ván thí nghiệm phủ ván dày 1,0 mm 51 PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, tạo vật liệu nhiệm vụ quan trọng tiến khoa học kỹ thuật Từ vật liệu có sẵn, phương pháp cơng nghệ khác tạo vật liệu có tính chất ưu việt hẳn so với tính chất vốn có thành phần tham gia vào q trình tạo nên Tuy nhiên, vật liệu composite khơng vật liệu siêu bền, siêu nhẹ, siêu hình dạng mà composite cịn vật liệu thơng dụng bê tông cốt thép ván nhân tạo Một nhánh sản phẩm tổ hợp sản phẩm composite ván dăm Ván dăm truyền thống tạo thành từ dăm gỗ chất kết dính Nhưng với phát triển khoa học kỹ thuật, thành phần tham gia vào kết cấu sản phẩm ván dăm thay đổi Sử dụng công nghệ truyền thống, thay đổi thành phần tham gia vào kết cấu sản phẩm để tạo sản phẩm có tính chất hướng nghiên cứu ứng dụng để tạo vật liệu Hiện nay, Việt Nam nhiều nước giới gặp nhiều khó khăn việc giải ô nhiễm môi trường vỏ (lốp) xe cũ thải bỏ Vỏ xe phế liệu khơng cịn sử dụng giao thơng, di chuyển phương tiện, độ bền cao, khả phân hủy tự nhiên lâu đến hàng trăm năm Vì vậy, có khả gây ô nhiễm tiềm tàng cho môi trường sống người Việc nghiên cứu tận dụng vỏ xe cũ phế thải để sản xuất loại vật liệu đem lại hiệu kinh tế đồng thời đem lại hiệu to lớn mặt xã hội giảm thiểu ô nhiễm môi trường lốp xe phế thải gây Vỏ xe nói chung, vỏ xe tơ nói riêng, tự dạng vật liệu composite Khi khơng cịn sử dụng băm nghiền thành phần tử có kích thước nhỏ kích thước dăm Sử dụng phần tử vỏ xe phế liệu băm nghiền thay dăm gỗ, trộn với chất kết dính phù hợp, cơng nghệ sản xuất tạo ván dăm tạo loại vật liệu composite mới, có tính từ vỏ xe phế liệu Với hy vọng chúng tơi đề xuất đề tài “Nghiên cứu cơng nghệ sản xuất vật liệu từ vỏ xe phế liệu phối hợp với phế liệu gỗ cao su để tạo cốt liệu vật liệu sử dụng xây dựng sản phẩm nội ngoại thất” 1.2 Mục tiêu Tìm thơng cơng nghệ sản xuất vật liệu từ vỏ xe phế liệu phế liệu gỗ cao su chất kết dính keo UF 1.3 Đối tượng nghiên cứu Các thông số công nghệ tạo chế tạo vật liệu composite vỏ xe phế liệu keo UF (nhiệt độ ép, thời gian ép, lượng keo) 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Vật liệu nghiên cứu - Vỏ xe phế liệu (vỏ xe đạp xe gắn máy) - Dăm gỗ cao su - Keo UF (Ure Formaldehyd) hãng Giai hân – Đài Loan sản xuất xã Bình Chuẩn – Thị xã Thuận An – Tỉnh Bình Dương 1.4.2 Thơng số cơng nghệ: Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến chất lượng vật liệu composite từ vỏ xe phế liệu, dăm gỗ cao su keo UF 1.4.3 Một số dụng cụ nghiên cứu: Các thí nghiệm thiết bị đo dụng cụ thí nghiệm máy ép nhiệt, máy trộn, máy tráng keo, máy băm nghiền, sàng phân loại, cân điện tử, máy sấy Hình 1.1 Cân, cân điện tử Máy kiểm tra tính chất học Hình 1.2 Thước kẹp điện tử số 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Phương pháp chuyên gia Phương pháp chuyên gia sử dụng điều tra, khảo sát nghiên cứu trạng công nghệ sản xuất ván dăm, tạo ván dăm từ vỏ xe phế liệu, keo UF Các tư liệu, tài liệu có tính lịch sử, tài liệu cung cấp thông tin tổng quan kinh tế xã hội, tự nhiên thuộc vùng lãnh thổ kết nghiên cứu có liên quan xuất bản, 1.5.2 Phương pháp kế thừa - Kế thừa kết nghiên cứu ngồi nước cơng nghệ sản xuất ván dăm thông dụng vào nghiên cứu sản xuất ván dăm từ vỏ xe phế liệu keo UF - Ngồi phương pháp cịn tìm hiểu lựa chọn để kế thừa yếu tố công nghệ thích hợp phù hợp với mục đích nghiên cứu đề tài nhằm rút ngắn thời gian kinh phí nghiên cứu 1.5.3 Phương pháp thực nghiệm 1.5.3.1 Kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố - Chúng tiến hành thí nghiệm theo kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố nhằm nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố riêng lẻ: Thời gian ép, nhiệt độ ép đến chất lượng ván dăm từ vỏ xe phế liệu keo UF - Thực nghiệm đơn yếu tố tiến hành theo bước sau: + Thực thí nghiệm với thông số thay đổi với số mức không nhỏ 4, khoảng thay đổi lớn lần sai số bình phương trung bình phép đo giá trị thơng số Số thí nghiệm lặp lại n = (theo tính tốn) + Sau thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy ảnh hưởng số yếu tố đến chất lượng ván dăm từ dăm vỏ xe phế liệu + Đánh giá tính phương sai q trình thí nghiệm, để chứng tỏ ảnh hưởng khác thông số cần xét khơng có khơng đáng kể + Kiểm tra độ tương thích mơ hình theo tiêu chuẩn Fisher + Quan hệ giữ hàm tiêu Y thông số ảnh hưởng xi: Y = bo + bi xi + bii xi2 (1) Trong công thức: Y - hàm tiêu (tỷ lệ co rút, tỷ lệ giãn nở ); xi - giá trị mã hóa biến số; bo – hệ số tự do; bi – hệ số tuyến tính; bii : - hệ số bậc hai 1.5.3.2 Kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố Mục đích kế hoạch đa yếu tố nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ép, thời gian ép, đến tính chất vật lý, học ván dăm từ vỏ xe phế liệu keo UF Có nhiều yếu tố cơng nghệ tham gia vào q trình sản xuất sản phẩm Tuy nhiên, dựa tính điều khiển được, khả tác động mạnh đến chất lượng, suất, giá thành trình sản xuất của yếu tố, lựa chọn yếu tố nghiên cứu sau: - Nhiệt độ ép T (0C): mã hóa (X1) - Thời gian ép  (phút) : ký hiệu (X2) Các trị số thông số lựa chọn sở trị số chọn nghiên cứu ván dăm sản xuất từ vật liệu gỗ thực vật có sơi khác Trong đó, nhiệt độ có trị số khoảng 120 – 1800C Thời gian có trị số từ 20 giây đến 90 giây/1mm chiều dày Áp suất ép chọn theo khối lượng thể tích ván 1.75 – 2,1MPa [25] Các tiêu chất lượng đầu ván dăm chọn sở ván dăm cấp loại A dùng cho đồ mộc sau: độ bền uốn tĩnh u=Y1140 KG/cm2, tỷ lệ trương nở chiều dày TS = Y3 12% (TCVN 7754 : 2007 trang 40, 41 bảng bảng 4) [1] Có thể diễn tả mơ hình khối mơ hình nghiên cứu thực nghiệm tạo vật liệu theo sơ đồ : Nhiệt độ ép (0C) Hộp đen Thời gian ép (phút) Độ bền uốn tĩnh Mpa/cm3 Tỷ lệ trương nở chiều dày (%) Quan hệ yếu tố kiểm tra (các yếu tố đầu Y) biến số (thông số đầu vào x1, x2… xn) quan hệ hàm số Trong nghiên cứu chế biến gỗ mối tương quan thường mối quan hệ phi tuyến bậc mơ tả phương trình hồi quy đa thức bậc hai [5, tr.46]: k k 1 k Y  b0   bi xi    bij xi x j   bii xi2 i 1 Trong công thức (2): (2) i 1 i 1 xi = (Xi - Xio )/ ∆Xi ; G50/50 = 2560 cm3 x 0,792 g/cm3 = 2027.52g (= 2560 cm3 x 0,5 x 0,641 + 2560 cm3 x 0,5 x 0,9432 = 820.48 + 1207.296 = 2027.776g) Trong đó: dăm gỗ cao su 491,52g, vỏ xe 1195,776 g + Khối lượng mẫu theo tỷ lệ dăm gỗ cao su /vỏ xe = 75/25: G75/25 = 2560 cm3 x 0,716 g/cm3 = 1834.24g (= 2560 cm3 x 0,75 x 0,641 + 2560 x 0,25 x 0,9432 = 1230.72 + 603.648 = 1834.368g) Trong đó: dăm gỗ cao su 737,28 g, vỏ xe 597,888 g + Lượng keo UF 15% + Áp lực ép: 18,5 kG/cm2 + Nhiệt độ ép: 1500C + Thời gian ép phút /1mm chiều dày Mỗi tỷ lệ thí nghiệm lặp lại lần Khi tỷ lệ dăm gỗ cao su / vỏ xe phế liệu 25/75 có lượng dăm gỗ dao su lượng dăm vỏ xe lộ bề mặt ván nhiều Tỷ lệ 50/50 lượng dăm gỗ cao su tăng lên, bề mặt xuất nhiều dăm gỗ Tỷ lệ 75/25 xơ nhiều nên dăm gỗ phủ kín tồn bề mặt, vỏ xe phía bên vật liệu Kết kiểm tra độ bền uốn tĩnh (Mpa) mẫu bảng 2.4 Theo kết bảng mẫu có tỷ lệ dăm gỗ / vỏ xe phế liệu 50/50 có độ bền uốn tĩnh cao thứ Mẫu tỷ lệ tỷ lệ dăm gỗ / vỏ xe phế liệu 75/25 có lượng dăm gỗ nhiều nên độ bền uốn tĩnh cao Bảng 2.13 Độ bền uốn tĩnh mẫu composite theo tỷ lệ dăm gỗ/vỏ xe Số TN Tỷ lệ (25/75) Tỷ lệ (50/50) Tỷ lệ (75/25) 11.61 17.43 18.71 11.34 17.91 18.57 10.61 16.98 19.30 - Nghiên cứu thông số công nghệ Chọn thông số công nghệ nghiên cứu: Nhiệt độ (X1) tạo vật liệu, thời gian giữ áp lực tạo vật liệu (X2) Bảng 2.14 mức thay đổi thông số công nghệ nghiên cứu Các thông số kiểm tra: Độ bền uốn tĩnh, độ bền kéo vng góc, tỷ lệ trương nở chiều dày mẫu vật liệu Kế hoạch thực nghiệm với biến số bảng 2.15 43 Bảng 2.14 Mức thay đổi thông số công nghệ Thông số Ký hiệu Nhiệt độ X1 Thời gian X2 Mức thay đổi Đơn vị –α –1 +1 +α C 110 110 130 150 150 Phút/mm 1,0 1,0 2,0 3,0 3,0 Bảng 2.15 Kế hoạch thực nghiệm với biến số Số TN X1 (0C) X2 (phút) X1 (0C) X2 (phút) 1 150 -1 150 -1 110 -1 -1 110 0 130 150 -1 110 130 -1 130 Các thí nghiệm thực lần lặp lại Số liệu thí nghiệm thể bảng 2.16; 2.17; 2.18 + Tỷ lệ trương nở chiều dày Bảng 2.16 số liệu kiểm tra tỷ lệ trương nở theo chiều dày mẫu vật liệu thí nghiệm composite dăm gỗ cao su / vỏ xe Bảng 2.16 Tỷ lệ trương nở chiều dày mẫu vật liệu thí nghiệm Số TN X1 (0C) X2 X1 (phút) (0C) X2 (phút) Trương nở % Y1 1 150 0.18 0.16 0.18 0.21 -1 150 0.35 0.38 0.34 0.32 -1 110 1.23 1.15 1.30 1.23 44 -1 -1 110 1.64 1.60 1.64 1.67 0 130 0.82 0.78 0.86 0.81 150 0.25 0.28 0.24 0.22 -1 110 1.49 1.55 1.48 1.44 130 0.71 0.71 0.74 0.68 -1 130 0.95 0.90 0.94 1.00 Xử lý số liệu theo phần mềm thống kê Stagrafic 7.0.& Excel, kết thu phương trình tương biến số sau: + Phương trình tương quan biến số dạng mã hóa sau: y1=0.763-0.596*x1 – 0.136*x2 + 0.06*x1*x2 + Chuyển phương trình tương quan dạng mã hóa dạng thực sau: Ytn =5.695-0.0358*X1 – 0.5267*X2 + 0.003*X1*X2 Kết tối ưu: Ytn = 0.09 (%) Nhiệt độ X1: 150 (oC) Thời gian X2: 2.3 (phút/mm) + Độ bền chịu kéo vng góc Bảng 2.17 số liệu kiểm tra độ bền chịu kéo vng góc mẫu vật liệu thí nghiệm composite dăm gỗ cao su / vỏ xe Bảng 2.17 Độ bền kéo vng góc mẫu vật liệu thí nghiệm Số TN X1 (0C) X2 X1 (phút) (0C) X2 Y2 (phút/mm chiều dày) Ứng suất MPa/cm2 1 150 0.51 0.53 0.48 0.51 -1 150 0.37 0.34 0.39 0.37 -1 110 0.17 0.13 0.16 0.20 -1 -1 110 0.10 0.11 0.07 0.12 0 130 0.39 0.40 0.36 0.42 150 0.59 0.58 0.56 0.62 -1 110 0.24 0.19 0.24 0.28 45 130 0.43 0.43 0.41 0.46 -1 130 0.24 0.24 0.24 0.24 Xử lý số liệu theo phần mềm Stagrafic 7.0 & Excel, kết thu phương trình tương biến số sau: + Phương trình tương quan biến số dạng mã hóa sau: y2 = 0.493 + 0.1616*x1 + 0.065*x2 – 0.105*x22 + Chuyển phương trình tương quan dạng mã hóa dạng thực sau: Y2 = –1.1075 + 0.0081*X1 + 0.485*X2 – 0.105*X22 Kết tối ưu: Y2 = 0.665 MPa/cm2 Nhiệt độ X1: 150 (oC) Thời gian X2: 2.3 (phút/mm) + Độ bền uốn tĩnh Bảng 2.18 số liệu kiểm tra độ bền uốn tĩnh mẫu vật liệu mẫu vật liệu thí nghiệm composite dăm gỗ cao su / vỏ xe Bảng 2.18 Độ bền uốn tĩnh mẫu vật liệu thí nghiệm Số X1 (0C) TN X2 (phút) X2 X1 (0C) Ứng suất MPa/cm2 Y3 (phút/mm chiều dày) 1 150 15.90 16.23 15.63 15.83 -1 150 14.13 13.83 14.43 14.13 -1 110 12.43 12.13 12.43 12.73 -1 -1 110 11.56 11.63 11.23 11.83 0 130 14.46 14.43 14.03 14.93 150 16.46 16.23 16.23 16.93 -1 110 13.06 12.33 13.23 13.63 130 14.90 15.13 14.53 15.03 -1 130 13.16 13.13 13.43 12.93 Xử lý số liệu theo phần mềm Stagrafic 7.0 & Excel, kết thu phương trình tương biến số sau: + Phương trình tương quan biến số dạng mã hóa sau: 46 y3 = 14.86 + 1.5*x1 + 0.66*x2 – 0.93*x22 + Chuyển phương trình tương quan dạng mã hóa dạng thực sau: Y3=-0.7 + 0.72*X1 + 4.67*X2 – 0.89*X22 Kết tối ưu: Y3 = 16.64 MPa/cm2 Nhiệt độ X1: 150 (oC) Thời gian X2: 2.5 (phút/mm) Theo kết xử lý số liệu, thông số công nghệ lựa chọn nghiên cứu có trị số hợp lý: Nhiệt độ (X1): 150 (oC), thời gian giữ áp lực tạo vật liệu (X2): 2,5 (phút/mm) 2.5 Kiểm tra tính chất học vật lý mẫu vật liệu composite có thành phần cốt vỏ xe phế liệu kết hợp dăm gỗ Theo thông số công nghệ hợp lý trên, chế tạo vật liệu composite vỏ xe phế liệu – dăm gỗ cao su – keo UF - Vật liệu: Vỏ xe cao su phế liệu cắt thành đoạn ngắn, dăm điều chế từ phế liệu ván mỏng gỗ cao su keo ureformaldehuyde (UF) - Quy cách ván thí nghiệm: 50 x 50 x 1,8 cm = 4500 cm3 - Khối lượng thể tích: 0,79 g/cm3 - Tỷ lệ dăm gỗ cao su / vỏ xe phế liệu : 50 / 50 - Quy cách thành phần cốt vỏ xe: (1,9 – 2) x (45 – 50) x (3,5 – 4) mm - Lượng vật liệu tạo mẫu composite dăm gỗ cao su – vỏ xe: 3555 g - Lượng vỏ xe tính cho mẫu vật liệu thí nghiệm: 2122 g - Lượng dăm gỗ cao su phế liệu ván mỏng tính cho mẫu vật liệu thí nghiệm: 1442 g - Lượng keo UF : 15% - Nhiệt độ: 1500C - Thời gian giữ mẫu trình tạo ván: 2,5 phút / mm chiều dày - Áp lực tạo vật liệu: 18,5 kG/cm2 Kết kiểm tra tiêu theo tiêu chuẩn TCVN 7754: 2007 sau: Độ bền uốn tĩnh – 16,6 Mpa; Độ bền kéo vng góc – 0,67 Mpa; Tỷ lệ trương nở chiều dày – 0,16 % Khối lượng thể tích ván – 0,669 g/cm3 Như vậy, tác động yếu tố công nghệ: Nhiệt độ 1500C, thời gian tạo sản phẩm 2,3 phút / mm chiều dày, áp lực nén vật liệu 18,5 kG/cm2, lượng keo UF 47 15%, tỷ lệ dăm gỗ cao su / vỏ xe phế liệu 50/50, lượng dăm gỗ cao su 1442g, lượng vỏ xe phế liệu chế tạo thành vật liệu 2122 g, có quy cách trung bình dài x dày x rộng = (1,9 – 2) x (45 – 50) x (3,5 – 4) mm tạo thành vật liệu composite cốt tạp lai Vật liệu có Độ bền uốn tĩnh 16,6 Mpa; Độ bền kéo vng góc 0,67 Mpa; Tỷ lệ trương nở chiều dày 0,16 % Khối lượng thể tích ván 0,669 g/cm3 Hình 2.14 Composite dăm gỗ cao su – vỏ xe chế tạo theo thông số CN hợp lý * Dán mặt ván mỏng ** Vật liệu thơng số thí nghiệm - Vật liệu: + Composite vỏ xe keo UF; Quy cách ván thí nghiệm (dài x rộng x dày): 320mm x 320mm x 16mm + Ván mỏng bóc từ gỗ cao su dày 0,5 1mm + Lượng keo UF: 150 g/m2 [11] - Thông số công nghệ: +Nhiệt độ (0C): X1 +Thời gian (phút): X2 + Áp lực ép Chọn trị số 7kG/ cm2 ván mỏng 0,5mm 10 kG/cm2 ván 1mm Bảng 2.19 Mức thay đổi thông số công nghệ Thông số Ký hiệu Nhiệt độ X1 Thời gian X2 Đơn vị Mức thay đổi –α –1 +1 +α C 110 110 120 130 130 Phút 1 5 48 Bảng 2.20 Kế hoạch thực nghiệm dán ván mỏng lên composite vỏ xe Số TN X1 (0C) X2 (phút) +1 +1 +1 –1 – +1 –1 –1 0 –α +α +α –α Y1 Y2 Y3 Mẫu vật liệu composite ép theo thông số công nghệ hợp lý Sau có mẫu vật liệu, tráng keo lên mặt ván ép theo chế độ ép bảng 2.20 Lấy mẫu kiểm tra tiêu vật liệu composite từ vỏ xe phế liệu keo UF có phủ mặt ván mỏng bóc từ gỗ cao su sai lệch chiều dày độ bền kéo trượt theo tiêu chuẩn TCVN 7756 – : 2007 ** Xử lý số liệu kết Độ sai lệch chiều dày: ván dày 17mm (ván phủ 0,5mm) 18mm (ván phủ 1mm), theo tiêu chuẩn ván dán có chiều dày 12 ≤ t ≤ 25 mm sai số chiều dày cho phép [– (0,4 + 0,03t)] = – 0,88mm – 0,94 [1] giá trị sai lệch chiều dày đo 0,6 mm Giá trị bảng giá trị trung bình đo vị trí mẫu số lần lặp lại lần theo giá trị sai lệch + Kết kiểm tra độ sai lệch chiều dày (t) mẫu composite từ vỏ xe phế liệu – dăm gỗ cao su – keo UF, dán phủ mặt ván bóc từ gỗ cao su dày 0,5mm bảng 2.21 49 Bảng 2.21 Độ sai lệch chiều dày ván phủ dày 0,5mm Số TN X1(0C) X2(phút) X1 (0C) X2 (phút) Sai lệch (t) 1 130 0,34 -1 130 0.41 -1 110 0,58 -1 -1 110 0,74 0 120 0,46 130 0,27 -1 110 0,66 120 0,40 -1 120 0,59 + Kết kiểm tra độ bền kéo trượt ván mẫu composite từ vỏ xe phế liệu – dăm gỗ cao su – keo UF, dán phủ mặt ván bóc từ gỗ cao su dày 0,5mm bảng 2.22 Bảng 2.22 Độ bền kéo trượt ván thí nghiệm phủ ván dày 0,5mm Số TN X1 (0C) X2 (phút) X1 (0C) 1 130 -1 -1 X2 fv(Mpa) Tỷ lệ phá hủy % 0,28 68 130 0,33 77 110 0,20 87 -1 -1 110 0,25 82 0 120 0,41 65 130 0,36 73 -1 110 0,29 78 120 0,35 79 -1 120 0,39 81 (phút) Ván dăm vỏ xe phế liệu dán ván mỏng bóc từ gỗ cao su dày 0,5mm tất thí nghiệm đạt tiêu kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 7756 – : 2007 Tuy nhiên, xét điều kiện sản xuất thực tế nên chọn chế độ cơng nghệ có nhiệt độ 50 1200C, thời gian ép phút Ở chế độ này, keo có khả đóng rắn hồn tồn máy trước áp khơng làm lớp ván mỏng bị khơ q dẫn đến bị giịn Đồng thời, khoảng thời gian ép kéo dài đủ để số vị trí khơng độ dày nén ép chuyển vị ổn định, không đàn hồi trở lại Mặt khác, thời gian đủ để chuẩn bị phôi cho chu kỳ ép + Kết kiểm tra độ sai lệch chiều dày (t) mẫu composite từ vỏ xe phế liệu – keo UF, dán phủ mặt ván bóc gỗ cao su dày 1mm, bảng 2.23 Bảng 2.23 Độ sai lệch chiều dày ván phủ dày 1,0mm Số TN X1 (0C) X2 (phút) X1 (0C) X2 (phút) Sai lệch (t) 1 130 – 0,15 -1 130 0,19 -1 110 0,22 -1 -1 110 0,27 0 120 0,11 130 – 0,13 -1 110 0,30 120 0,16 -1 120 0,19 + Kết kiểm tra độ bền kéo trượt ván mẫu composite từ vỏ xe phế liệu – keo UF, dán phủ mặt ván bóc từ gỗ cao su dày mm bảng 2.24 Bảng 2.24 Độ bền kéo trượt ván thí nghiệm phủ ván dày 1,0 mm Số TN X1 (0C) X2 (phút) X1 (0C) X2 (phút) fv(Mpa) Tỷ lệ phá hủy % 1 130 0,38 80 -1 130 0.37 75 -1 110 0,32 76 -1 -1 110 0,29 88 0 120 0.56 61 130 0,45 67 -1 110 0,29 78 51 120 0,44 72 -1 120 0,40 76 Ván dăm vỏ xe phế liệu dán ván mỏng bóc từ gỗ cao su dày 1mm đạt tiêu kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 7756 – : 2007 Cũng với lý nêu, chọn chế độ công nghệ 1300C thời gian phút Chế độ nhiệt chọn cao chiều dày ván mỏng 1mm Hình 2.15 mẫu composite vỏ xe phế liệu – keo UF dán phủ bề mặt ván mỏng bóc từ gỗ cao su dày 0,5mm Hình 2.15 Composite vỏ xe dán mặt ván bóc cao su dày 0,5 mm Hình 2.16 mẫu composite vỏ xe phế liệu – dăm gỗ cao su – keo UF dán phủ bề mặt ván mỏng bóc từ gỗ cao su dày 1mm Hình 2.16 Mẫu vật liệu composite vỏ xe phế liệu, dăm gỗ cao su keo UF ép theo thông số công nghệ hợp lý 2.6 Xây dựng quy trình cơng nghệ 2.6.1 Sơ đồ cơng nghệ Sơ đồ công nghệ tổng quát gồm bước: Nguyên liệu (vỏ xe phế liệu, phế liệu gỗ) – xử lý nguyên liệu (băm nghiền, phân loại) – Trộn keo – Trải thảm – Ép nhiệt – dán mặt – Hoàn thiện – Kho 52 Hình 2.17 Sơ đồ cơng nghệ 2.6.2 Giải thích sơ đồ cơng nghệ 2.6.2.1 Ngun liệu Ngun liệu công nghệ sản xuất composite từ vỏ xe phế liệu, vỏ xe phế liệu dăm gỗ bao gồm vỏ xe gỗ Cả hai loại nguyên liệu đưa vào máy thiết bị chuyên dùng thích hợp với loại để gia cơng xử lý đến đạt kích thước hình dạng cơng nghệ 2.6.2.2 Trộn hỗn hợp Hỗn hợp gồm có chất kết dính (keo UF), thành phần cốt vỏ xe đạt kích thước hình dạng theo u cầu cơng nghệ / chất kết dính (keo UF), dăm gỗ, thành phần cốt vỏ xe đạt kích thước hình dạng theo yêu cầu công nghệ Tất đưa vào trộn 2.6.2.3 Trải thảm Sau trộn hỗn hợp đưa khỏi thiết bị trộn để trải thành thảm có chiều dày mật độ tương đối lên phẳng kim loại 53 Ép nhiệt Thảm hỗn hợp vật liệu cốt – chất kết dính đưa vào khoang ép máy ép có gia nhiệt thực trình tạo mẫu vật liệu composite theo thông số công nghệ xác định 2.6.2.4 Ván mỏng Ván mỏng gia công thành lớn phương pháp bóc lạng Chiều dày ván mỏng tuỳ theo vật liệu composite Dán ván mỏng Ván mỏng tráng keo mặt Vật liệu composite cần dán mặt đặt hai mặt tráng keo hai ván mỏng Đặt tất vào khoang ép máy ép có gia nhiệt Nén ép theo thơng số cơng nghệ nghiên cứu 2.6.2.5 Hồn thiện sản phẩm Sau dán ván mỏng lên vật liệu composite sản phẩm cần cắt theo quy cách đánh nhẵn bề mặt Ngồi cịn cần xử lý lỗi sản phẩm (nếu có) Sau nhập kho sản phẩm 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Vỏ xe phế liệu điều chế thành mảnh nhỏ theo hình dang kích thước dăm gỗ sản xuất ván dăm kết dính với keo UF theo chế độ công nghệ sản xuất ván dăm: nhiệt độ 1500C, áp lực ép 1,85 Mpa, thời gian ép phút / mm chiều dày Lượng keo 15% Các tính chất ván đạt được: Khối lượng thể tích 1,1 g/cm3 Độ bền kéo vng góc bề mặt ván 0,378 Mpa Tỷ lệ trương nở 0,21 Tuy nhiên, ván có độ uốn dẻo cao Sau tạo vật liệu composite từ vỏ xe phế liệu hồn tồn dán phủ bề mặt ván mỏng (bóc lạng) Khi dán hai mặt ván bóc tính dẻo ván hồn tồn khơng cịn Đối với vật liệu composite vỏ xe phế liệo – keo UF, ván mỏng bóc từ gỗ cao su nên chọn loại có chiều dày 1mm Chế độ công nghệ dán ép ván mỏng bóc từ gỗ cao su dày 1mm sau : nhiệt độ ép 1300C, thời gian ép phút, áp lực ép 10 kG/cm2 Tính chất ván sau: ứng suất kéo trượt 0,45 Mpa, tỷ lệ phá hủy 67% Đối với vật liệu composite vỏ xe phế liệu – dăm gỗ cao su – keo UF, ván mỏng bóc từ gỗ cao su ó thể chọn loại có chiều dày 0,5 mm Chế độ cơng nghệ dán ép ván mỏng bóc từ gỗ cao su dày 0,5 mm sau: nhiệt độ ép 1200C, thời gian ép phút, áp lực ép kG/cm2 Tính chất ván sau: ứng suất kéo trượt 0,41 Mpa, tỷ lệ phá hủy 65% Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu chế độ ép tối ưu tạo vật liệu composite từ vỏ xe phế liệu chất dính khác Nghiên cứu chế độ cơng nghệ tạo vật liệu composite với vật liệu cốt kết hợp với vật liệu có sợi khác ngồi gỗ Nghiên cứu máy thiết bị phù hợp điều chế dăm từ vỏ xe phế liệu thiết bị tạo sản phẩm đồng 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT 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 Tiêu chuẩn kiểm tra ván dán Liên xô ГОСТ 20800 – 75 Phạm Văn Chương, Nguyễn Văn Thuận (1994), Bài giảng công nghệ sản xuất ván dăm gỗ, Trường Đại Học Lâm Nghiệp, tr 123-124 Hà Chu Chử (1997), Hóa học cơng nghệ hóa học, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội, tr 76-77 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 Phạm Ngọc Nam (2006), Công nghệ ván nhân tạo, Nhà xuất Nông nghiệp Hoàng Xuân Niên (2007), Nghiên cứu khả sử dụng số phế liệu nông nghiệp sản xuất ván dăm, Đề tài cấp Hoàng Xuân Niên (2003), Nghiên cứu số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ xơ dừa, Luận văn tiến sỹ kỹ thuật 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 Tiếng Anh 13 A.A Moslemi – Particboard – volume 1&2 – 1983 – Southern Illnois University Press 14 Klauditz W and Meiei K (1960) determination of the percentege of urea and maelamin resins in particleboards 15 Seifert K (1959) The analysis of wood particleboads Tiếng Nga 16 Государственный стандаpт ШПОН ЛУЩЕНЫЙ методыиспытани ГОСТ – 20800 – 75 – Москва 56 17.Варцмаман.А.А (1991) Спрасвочник древесиноведено стружечных плит – Лесная промышенность – Москва 18 Γ.Μ Шварцман (1977) Производстдство древесно стружечых плит – Лесная промышенность – Москва 19.В.А Куликов – (1976) – Производство Фанеры – Лесная промышенность – Москва 20.А.Н Клирлов – Конструкционная Фанера – (1981) – Лесная Механизация фанерного промышенность – Москвa 21.А.В.Смирнов – 1961 – Технолoгия и производства –Гослесбумиздат – Ленииград – Москвa 22 http : // www faostat.org.com 23 http : // www vinafor.com.vn 24 Xe.net, thứ bảy 09.08.200 ; Dân trí Thứ Hai, 16/08/2010 57 ... liệu phối hợp với phế liệu gỗ cao su để tạo cốt liệu vật liệu sử dụng xây dựng sản phẩm nội ngoại thất? ?? 1.2 Mục tiêu Tìm thơng cơng nghệ sản xuất vật liệu từ vỏ xe phế liệu phế liệu gỗ cao su chất... hợp, cơng nghệ sản xuất tạo ván dăm tạo loại vật liệu composite mới, có tính từ vỏ xe phế liệu Với hy vọng chúng tơi đề xuất đề tài ? ?Nghiên cứu công nghệ sản xuất vật liệu từ vỏ xe phế liệu phối. .. vỏ xe phế liệu phối hợp dạng phế liệu khác 1.6.3 Tạo mẫu cốt liệu dạng sóng từ vỏ xe phế liệu, vỏ xe phế liệu phối hợp dạng phế liệu khác 1.6.4 Nghiên cứu số thông số công nghệ hợp lý (nhiệt độ,