Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ truyền nhiệt đến chất lượng mối dán trong sản xuất ván dán

ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, sản phẩm ván nhân tạo có tốc độ phát triển nhanh, loại ván góp phần vào phát triển ván dán Ván dán có ưu điểm bật bề mặt ván dán phủ tạo nhiều loại vân thớ, màu sắc khác theo ý muốn sử dụng Mặt khác, giá thành thấp so với ván làm gỗ tự nhiên Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng sản phẩm từ gỗ tự nhiên sang loại sản phẩm khác từ gỗ hoàn toàn hợp lý Qua điều tra số loại ván dán nay, trình sử dụng nảy sinh nhiều khuyết tật như: nứt nẻ bề mặt, bong tách, cong vênh, đặc biệt độ cứng, độ bền khả chịu mài mòn ảnh hưởng đến chất lượng ván Trong trình sản xuất ván dán nói chung q trình hình thành mối dán nói riêng, có nhiều yếu tố cơng nghệ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mối dán như: nhiệt độ ép, tốc độ truyền nhiệt, áp suất ép, thời gian ép, yếu tố thuộc keo dán,… yếu tốc tốc độ truyền nhiệt yếu tố có ảnh hưởng lớn tới chất lượng mối dán Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng khả truyền nhiệt đến chất lượng mối dán công nghệ sản xuất ván dán quan tâm Khả truyền nhiệt q trình ép yếu tố có tác động trực tiếp đến q trình vật lý, hố học Ngồi ra, nhiệt độ ảnh hưởng tới trạng thái tồn vật chất, thay đổi tốc độ thay đổi vật chất Nhiệt độ ảnh hưởng tới tốc độ hiệu suất phản ứng hoá học Do nhiệt độ ép định đến tốc độ truyền nhiệt mối dán trình dán ép nên với loại keo dán, vật dán khác cần nghiên cứu cụ thể khả truyền nhiệt cách hợp lý để đạt chất lượng mối dán tốt Xuất phát từ vấn đề trên, trí Ban Giám hiệu trường Đại học Lâm nghiệp, khoa Chế biến Lâm sản, môn Công nghệ sản xuất ván nhân tạo tiến hành thực khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ truyền nhiệt đến chất lượng mối dán sản xuất ván dán” CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới Trong sống ngày ván dán nguyên liệu quan trọng, sử dụng nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân Trong cơng nghệ sản xuất ván dán nói riêng công nghệ sản xuất ván nhân tạo nói chung cho phép sử dụng gỗ cách toàn diện hợp lý Sản phẩm ván dán có tính chất hẳn gỗ sản xuất nhiều mặt như: kích thước, thay đổi khối lượng thể tích, khả bám đinh, khả chống mục, chống cháy, Ngồi ra, người ta cịn sản xuất sản phẩm ván dán định hình để dùng lĩnh vực đặc biệt Chính lẽ mà cơng nghệ sản xuất ván dán phát triển mạnh mẽ nhiều nước giới Hàng năm giới sản xuất 55 triệu m3 với nhịp tăng trung bình 2.8% Những nước sản xuất nhiều ván dán Mỹ, Canada, Indonesia, Nhật Bản, Hiện nay, sản xuất ván dán chia làm khu vực lớn: Bắc Mỹ dùng gỗ kim tạo thành ván mỏng dày ép thành ván dày; Bắc Âu dùng gỗ đường kính nhỏ nối dài ván mỏng ép thành kết cấu ván dán thớ ngang; Đông Nam Á dùng gỗ rộng rừng mưa nhiệt đới chủ yếu sản xuất ván dán lớp Trên giới có nhiều cơng trình nghiên cứu lĩnh vực sản xuất ván dán nhằm đưa giải pháp khắc phục mặt cịn hạn chế sản phẩm ván dán, góp phần nâng cao chất lượng ván, đáp ứng nhu cầu sử dụng người Các cơng trình chủ yếu tập trung nghiên cứu vấn đề như: yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván dán, chế độ xử lý, phương pháp biến tính hóa chất, Từ kết cơng trình nghiên cứu này, người ta xây dựng chế độ xử lý thích hợp hợp để thu chất lượng ván tốt 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc Trong năm gần đây, vấn đề nhu cầu sử dụng gỗ quan tâm nhà khoa học nước giới Các cơng trình nghiên cứu xuất phát từ thực tiễn nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, góp phần vào cơng xây dựng cơng nghiệp hóa, đại hóa phát triển rừng tự nhiên Công nghệ sản xuất ván nhân tạo hình thành phát triển từ năm kỷ XIX ngày phát triển mạnh nhiều nước giới Tại Việt Nam, khoa học công nghệ sản xuất ván nhân tạo áp dụng phát triển, với nhu cầu sử dụng gỗ ngày phát triển Có nhiều cơng trình nghiên cứu cải tiến để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày cao Công nghệ sản xuất ván dán phát triển mạnh theo hai hướng chủ yếu là: Tìm nguồn ngun liệu cho sản xuất có; Nâng cao chất lượng cho sản phẩm có Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, đề tài sinh viên khoa chế biến lâm sản, trường đại học Lâm Nghiệp nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm như: thông số chế độ ép (nhiệt độ ép, thời gian ép, áp suất ép, ), chế độ xử lý nhiệt, nhằm mục đích sản phẩm tạo đáp ứng nhu cầu thị trường nước xuất Nhìn chung việc nghiên cứu ảnh hưởng thơng số chế độ ép tới chất lượng sản phẩm ván nhân tạo nói chung ván dán nói riêng nghiên cứu phổ biến Một số cơng trình nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ép đến số tính chất ván giáo viên sinh viên khoa chế biến lâm sản như: Nguyễn Văn Duẩn, nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ môi trường ép tới chất lượng mối dán sản phẩm gỗ Đặng Đức Việt, nghiên cứu ảnh hưởng môi trường ép tới chất lượng mối dán sản phẩm gỗ Đào Xuân Phúc, nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ép tới số tính chất ván LVL sản xuất từ gỗ trám trắng Lê Thị Hải, nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ép, thời gian ép tới tính chất lý ván LVL Tuy nhiên việc nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ truyền nhiệt đến chất lượng mối dán công nghệ sản xuất ván dán chưa quan tâm nhiều, đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ truyền nhiệt tới chất lượng mối dán công nghệ sản xuất ván dán 1.2 Phạm vi đối tƣợng nghiên cứu Đề tài thực với điều kiện máy móc có Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng, Trung tâm thí nghiệm khoa Chế biến Lâm sản trường Đại học Lâm nghiệp Để đạt kết nghiên cứu đề tài thực với: Thông số cố định: Nguyên liệu ván mỏng có kích thước: dài x rộng x dày = 400 x 400 x (mm) Kích thước sản phẩm: dài x rộng x dày = 400 x 400 x 16 (mm) Chất kết dính: keo U-F hãng DYNO thông số keo cho phần phụ lục bảng 3.1 Độ ẩm ván mỏng khoảng 10%, lượng keo tráng 180 kg/cm2 Thông số thay đổi: Chuyên đề thực với chế độ ép khác trình bày cụ thể phần thực nghiệm 1.3 Mục tiêu nghiên cứu Xuất phát từ thực tiễn công nghệ sản xuất ván dán đề tài thực mục tiêu xác định ảnh hưởng khả (tốc độ) truyền nhiệt đến chất lượng mối dán sản xuất ván dán Đánh giá chất lượng mối dán thay đổi thông số nhiệt độ ép trình ép ván 1.4 Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu đạt chuyên đề thực nội dung sau: Tìm hiểu quy luật trao đổi nhiệt trình ép ván Tìm hiểu chế độ ép ván Tính tốn khả truyền nhiệt ép Tính tốn số tính chất lý ván Xác định khả truyền nhiềt từ bề mặt bàn ép đến tâm ván Xác định ảnh hưởng khả truyền nhiệt đến chất lượng mối dán 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Để đạt mục tiêu nội dung đạt thực phương pháp nghiên cứu cụ thể sau: Phương pháp thực nghiệm - Tiến hành tính tốn thực nghiệm đối tượng nghiên cứu - Xử lý số liệu phương pháp tốn học Ngồi đề tài sử dụng phương pháp kế thừa tài liệu Kế thừa tài liệu nước kết nghiên cứu đề tài trước Phương pháp tiêu chuẩn sử dụng tiêu chuẩn kiểm tra tính chất chất lượng sản phẩm 1.6 Ý nghĩa vấn đề nghiên cứu 1.6.1 Ý nghĩa khoa học Bước đầu nghiên cứu xác lập sở khoa học khả truyền nhiệt sản xuất ván dán 1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn Từ kết đề tài sở cho việc lựa chọn giải pháp, xây dựng quy trình cơng nghệ, xác lập thơng số công nghệ để nâng cao chất lượng ván dán Xác định ảnh hưởng tốc độ truyền nhiệt trình ép ván Thực nghiệm đề tài nghiên cứu khoa học nhằm tăng cường khả nghiên cứu giải vấn đề khoa học cho sinh viên ngành chế biến lâm sản Kết nghiên cứu tài liệu tham khảo có giá trị phục vụ công tác học tập, nghiên cứu khoa học sinh viên nhà chuyên môn Giúp cho việc lực chọn thông số chế độ ép cách hợp lý trình ép ván CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết khả dẫn nhiệt 2.1.1 Ảnh hƣởng hệ số dẫn nhiệt Dẫn nhiệt trình trao đổi nhiệt phần vật hay vật có nhiệt độ khác chúng tiếp xúc với Do thành phần cấu tạo gỗ, đặc điểm cấu tạo xốp gỗ, nên gỗ có tính chất nhiệt điển hình, quý giá Người ta tận dụng tính chất gỗ để sử dụng gỗ làm chất cách nhiệt xây dựng, kỹ nghệ đóng tàu ướp lạnh, thùng đựng bia, Thực chất hệ số dẫn nhiệt gỗ đóng vai trị quan trọng có tính chất định [11] Trong kỹ thuật, hệ số dẫn nhiệt lượng nhiệt tính kcal giờ, qua khối lập phương có kích thước 1m, từ bề mặt qua bề mặt đối diện khác, nhiệt độ tiết diện chênh lệch 0C tính đơn vị kcal/m Định luật Fourier dẫn nhiệt: theo định luật fourier trường hợp không đẳng hướng viết dạng J11=  (  11 t t t +  12 +  13 ) x z y J12=  (  21 J13=  (  31 t t t +  22 +  23 ) y x z (2.1) t t t +  32 +  33 ) x z y Trong (2.1): - J1i, (i= 1,3) tương ứng dòng nhiệt theo ba chiều x, y,z -  ij (i,j = 1,3) thành phần tenxơ dẫn nhiệt Rõ ràng quan hệ (2.1) xem ảnh hưởng dòng trục toạ độ có tính đến hiệu ứng chéo Hiệu ứng chéo ảnh hưởng lẫn phương, chẳng hạn ảnh hưởng dòng nhiệt theo trục x trục y,z ngược lại Với quan điểm xem  ij (i  ,j = 1,3) Hệ số truyền nhiệt, dẫn nhiệt biến đổi phụ thuộc vào hướng truyền nhiệt, phụ thuộc vào nhiệt độ độ ẩm gỗ, phụ thuộc vào khối lượng riêng cấu tạo gỗ (phụ thuộc vào loại gỗ) Thông thường vật cách nhiệt, vật có cấu tạo xốp, hệ số dẫn nhiệt tăng theo tỷ trọng Bởi vật thể khơ rỗng, giá trị trung bình phần rắn phần rỗng (khơng khí) Giả sử D = 0, tức thể tích phần rỗng  100%, lúc hệ số dẫn nhiệt đạt đến hệ số dẫn nhiệt khơng khí đứng n  = 0,0216 kcal/m độ điều kiện t = 200C Qua thực nghiệm, F Cônman (F Kollmann) đưa công thức thực nghiệm gần sau quan hệ hệ số dẫn nhiệt khối lượng riêng gỗ theo hướng tiếp tuyến :  = 0,178  + 0,022 (2.2) Theo chiều hướng khác gỗ, qua nghiên cứu F.F, Oangac (F.F Wangaard), chiều xuyên tâm tiếp tuyến hệ số dẫn nhiệt gỗ theo chiều xuyên tâm lớn chiều tiếp tuyến khoảng  10 % gỗ rộng, gỗ kim chênh lệch khơng rõ ràng Có thể theo chiều tiếp tuyến, mức độ dẫn nhiệt gỗ bị hạn chế tia gỗ có tế bào rỗng vách mỏng Nói chung hệ số dẫn nhiệt gỗ theo chiều dọc thớ thường lớn gấp đôi hệ số dẫn nhiệt theo chiều ngang thớ Trong phạm vi độ ẩm gỗ điểm bão hịa thớ gỗ, theo F Cơnman (F Kollmann), tăng độ ẩm Hình 2.1 Ảnh hưởng độ ẩm khơng khí đến hệ số dẫn nhiệt gỗ lên 1% hệ số dẫn nhiệt gỗ tăng lên khoảng 0,7  1,8%, trung bình 1,25% Tức gỗ ẩm hệ số dẫn nhiệt gỗ lớn, gỗ dẫn nhiệt tốt, nhanh Khi gỗ ẩm hệ số dẫn nhiệt gỗ lớn dần đến hệ số dẫn nhiệt nước đạt đến điểm bão hịa thớ gỗ hệ số dẫn nhiệt gỗ xấp xỉ hệ số dẫn nhiệt nước Nếu khơng cần xác lắm, phạm vi độ ẩm gỗ từ 0% đến độ ẩm điểm bão hòa thớ gỗ, điều kiện nhiệt độ  270C ta biểu thị mối quan hệ sau : 2 = 1 [ – 0,0125 (W1 – W2 )] (2.3) Ảnh hưởng nhiệt độ đến hệ số dẫn nhiệt phức tạp nhiều Thơng thường kim loại rịng nói chung chất có cấu trúc tinh thể, ảnh hưởng nhiệt độ phạm vi > 0C không lớn lắm, nước Nhưng 00C nhiệt độ ảnh hưởng mạnh đến tính dẫn nhiệt chất Nói chung kim loại rịng, nước đá nhiệt độ tăng lên hệ số dẫn nhiệt giảm đi, ví dụ : Theo F Cơnman (F Kollmann) độ biến đổi hệ số dẫn nhiệt    t  t    1 1  1,1  0,98    100   (2.4) Phạm vi sử dụng công thức giới hạn khoảng nhiệt độ:500C