Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ chất đóng rắn đến độ bền dán dính của màng keo EPI 1911 1999

LỜI CẢM ƠN ==== Sau thời gian nghiên cứu tiến hành thực đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ chất đóng rắn đến độ bền dán dính màng keo EPI 1911/1999” Địa điểm trường Đại học Lâm Nghiệp – Xuân Mai – Chương Mỹ – Hà Nội, đến hồn thành khố luận tốt nghiệp Qua cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy cô giáo môn Ván nhân tạo, thầy giáo thuộc trung tâm thí nghiệm khoa Chế Biến lâm sản trung tâm công nghiêp rừng Trường Đại học Lâm Nghiệp, trung tâm thông tin - thư viện đặc biệt thầy giáo T.s Lê Xuân Phương – người tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn hãng keo dán CASCO tài trợ kinh phí cung cấp nguyên liệu keo dán cho thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn đến bạn nhóm nghiên cứu khoa học bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Trong q trình thực chưa có kinh nghiệm làm nghiên cứu khoa học vận dụng kiến thức vào thực tế hạn chế nên nhiều sai xót khuyết điểm kính mong nhận bảo thầy giáo đóng góp ý kiến bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! ĐHLN, ngày 26 tháng 04 năm 2009 Sinh viên: Nguyễn Thị Lan Phương MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.1.3 Phạm vi, đối tượng nghiên cứu 1.1.4 Nội dung nghiên cứu 1.1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn: 1.2 Nguyên liệu gỗ 1.2.1 Keo tràm 1.2.2 Keo tai tượng 1.2.3 Keo lai 10 1.3 Chất kết dính 13 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT .17 2.1 Lý thuyết dán dính 17 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mối dán .18 2.2.1 Các yếu tố thuộc vật dán 18 2.2.2 Các yếu tố thuộc chất kết dính .22 2.2.3 Các yếu tố thuộc chế độ dán ép 26 2.3 Cơ sở lựa chọn tỷ lệ chất đóng rắn ảnh hưởng 28 2.4 Lựa chọn tỷ lệ chất đóng rắn cần khảo sát 32 Chương THỰC NGHIỆM 34 3.1 Quy trình tạo mẫu thí nghiệm 34 3.1.1 Gia công trước ép .34 3.1.2 Ghép .35 3.1.3 Gia công mẫu sau ép 40 3.2 Kiểm tra độ bền kéo trượt màng keo bong tách màng keo 42 Chương KẾT QUẢ KIỂM TRA VÀ PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ 46 4.1 Kết kiểm tra độ bền kéo trượt màng keo ảnh hưởng tỷ lệ chất đóng rắn đến độ bền kéo trượt màng keo 46 4.2 Kết kiểm tra tỷ lệ bong tách màng keo ảnh hưởng tỷ lệ chất đóng rắn tới tỷ lệ bong tách màng keo 51 4.3 Ảnh hưởng yếu tố khác đến độ bền dán dính sản phẩm .52 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .56 Kết luận 56 Những tồn đề tài 56 Đề xuất 57 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam nói riêng giới nói chung chủ yếu sử dụng nguồn nguyên liệu gỗ gỗ rừng trồng Trong đó, lĩnh vực sử dụng chủ yếu công nghiệp sản xuất ván ghép thanh, ván dán, ván dăm, ván sợi số loại ván nhân tạo khác Và keo dán nguyên liệu thiếu sản xuất ván nhân tạo Dưới tác dụng keo dán điều kiện định tạo mối dán gắn kết vật dán lại với Do sử dụng keo dán hợp lý nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ, tạo vật liệu đem lại hiệu kinh tế cao Chất lượng mối dán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loại gỗ, khối lượng thể tích gỗ, bề mặt gỗ, loại chất kết dính, nhiệt độ ép, thời gian ép Trong yếu tố kể trên, yếu tố loại gỗ, khối lượng thể tích gỗ, loại chất kết dính, thường thơng số cố định, để tác động vào khả dán dính keo gỗ cần phải tác động vào yếu tố khác như: Độ ẩm nguyên liệu gỗ, chất lượng bề mặt dán dính, thơng số cơng nghệ chất kết dính, thơng số chế độ ép (áp suất ép, nhiệt độ ép, thời gian ép) Ở em đặc biệt quan tâm đến thông số cơng nghệ chất kết dính Vì vậy, đồng ý Khoa Chế biến lâm sản – Trường ĐHLN, em tiến hành đề tài nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ chất đóng rắn đến khả dán dính số vật liệu gỗ với chất kết dính EPI 1911/1999 hãng Casco Nobel cung cấp, với định hướng chủ yếu để phục vụ cho sản xuất ván ghép (khi ghép ngang) Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu Ngành sản xuất ván nhân tạo đời sớm nước phát triển Châu Âu, Mỹ, Nhật Bản… Các sản phẩm chúng ứng dụng rộng rãi công nghiệp, xây dựng, đồ dùng gia đình Nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm yêu cầu kinh tế có nhiều cơng trình nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng ván nhân tạo Là sở nghiên cứu đầu ngành, Trường Đại học Lâm nghiệp có nhiều đề tài nghiên cứu nhân tố ảnh hưởng tới chất lượng ván nhân tạo có liên quan đến tỷ lệ chất đóng rắn chất kết dính như: đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng lượng keo tráng đến chất lượng ván ghép sản xuất từ gỗ Keo tràm”, Đoàn Tăng Hậu, ĐHLN 2003; “Nghiên cứu ảnh hưởng lượng keo tráng tới số tính chất ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai”, Trần Tú Anh, ĐHLN 2004; “Nghiên cứu ảnh hưởng lượng keo tráng EPI tới độ bền dán dính số loại gỗ”, Phạm Duy Hưởng, ĐHLN 2008 Tuy nhiên, tất đề tài trên, chưa có đề tài nghiên cứu riêng cho tỷ lệ chất đóng rắn tới cường độ dán dính màng keo sản xuất ván ghép chất kết dính sử dụng keo UF PVAc, loại keo ứng dụng từ lâu Trong đó, hệ keo EPI đem vào Việt Nam Chính vậy, việc nghiên cứu ứng dụng loại keo lĩnh vực cụ thể ghép ngang sản xuất ván ghép hướng nghiên cứu hợp lí cần thiết 1.1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng tỷ lệ chất đóng rắn tới cường độ dán dính màng keo Trên sở tìm tỷ lệ chất đóng rắn hợp lý cho sản phẩm ván ghép với chất kết dính EPI 1911/1999 1.1.3 Phạm vi, đối tượng nghiên cứu + Nguyên liệu gỗ: Keo tai tượng (Acacia mangium Wild), Keo lai (Acacia mangium xauriculiformis) Keo tràm (Acacia auriculiformis) + Chất kết dính: Keo EPI 1911/1999 hãng Casco Nobel cung cấp 1.1.4 Nội dung nghiên cứu + Tìm hiểu số tính chất lý loại nguyên liệu gỗ sử dụng phổ biến nay: Keo tai tượng, Keo lai Keo tràm + Tìm hiểu số tính chất kỹ thuật, công nghệ keo EPI 1911/1999 hãng Casco sản xuất + Lựa chọn tỷ lệ chất đóng rắn để thực nghiệm khảo sát + Thực tạo mẫu thí nghiệm + Kiểm tra độ bền dán dính màng keo + Xử lý số liệu, viết báo cáo 1.1.5 Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp kế thừa + Phương pháp thực nghiệm, xử lí số liệu thống kê toán học 1.1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Kết đề tài bước đầu làm sở khoa học cho việc nghiên cứu ứng dụng chất kết dính EPI vào cơng nghiệp sản xuất ván nhân tạo, cụ thể ván ghép Việt Nam 1.2 Nguyên liệu gỗ Hiện nay, nguồn nguyên liệu gỗ ngày cạn kiệt số lượng chất lượng Vì nguồn nguyên liệu chủ yếu phục vụ cho ngành cơng nghiệp gỗ nói chung cơng nghiệp ván nhân tạo nói riêng gỗ rừng trồng Nguồn nguyên liệu đa số loại có tốc độ sinh trưởng nhanh, nhằm mục đích vừa phủ xanh đất trống đồi núi trọc, tái tạo rừng, vừa mang lại sản lượng gỗ khai thác cao, phục vụ đắc lực cho ngành công nghiệp gỗ Danh mục loại gỗ đưa vào trồng rừng phục vụ sản xuất gồm loại chủ yếu như: keo lai, keo tai tượng, keo tràm, bồ đề, xoan ta, bạch đàn, mỡ, gạo…( Theo định số 16/2005/QĐ – BNN) Thực tế cho thấy loại gỗ Keo ngày có vị quan trọng, chúng vừa thích hợp để trồng rừng, tái tạo đất, vừa có vịng khai thác nhanh, chất lượng gỗ lại đáp ứng tốt cho ngành sản xuất ván nhân tạo Chính vậy, gỗ họ Keo trồng khắp nước, nguồn nguyên liệu dồi dào, phong phú Do có đặc diểm nên ba loại nguyên liệu là: Keo tai tượng, Keo lai Keo tràm em chọn để nghiên cứu đề tài Dưới vài đặc điểm ba loại nguyên liệu Do điều kiện không cho phép, tương đồng nguồn gốc nguyên liệu nên tính chất hai loại gỗ nêu kế thừa nghiên cứu có từ trước (được nêu phần tài liệu tham khảo) 1.2.1 Keo tràm [7] Keo tràm (Acacia auriculiformis) gỗ rừng trồng mọc nhanh đưa vào nước ta có nguồn gốc từ Châu úc Qua khảo sát Keo tràm cho suất cao, chu kỳ kinh doanh ngắn Nó có đường kính trung bình đến lớn, cao từ 18 – 20 m Ở vài vùng thuận lợi nằm vùng phân bố tự nhiên cao tới 30 m, đường kính trung bình 20 - 40cm Là loại có nhiều cành với đoạn thân cong ngắn Cấu tạo gỗ Keo tràm loại có gỗ giác, gỗ lõi phân biệt Gỗ giác có màu trắng xám, gỗ lõi có màu vàng nhạt để lau chuyển màu nâu xám Tỷ lệ giác lõi phụ thuộc vào tuổi cây, độ tuổi - 10 năm tỷ lệ trung bình phần gỗ lõi chiếm 72% Giữa phần lõi có tuỷ nhỏ (đặc biệt giai đoạn 10 năm trở đi), xung quanh tuỷ nhẹ, xốp, có nét gỗ già giống Keo tai tượng Keo tràm có vịng năm phân biệt khơng rõ ràng, độ rộng vịng năm khoảng 1- 1.5cm, vòng năm gỗ sớm, gỗ muộn phân biệt khơng rõ ràng Keo tràm có thớ gỗ nghiêng tương đối mịn, mạch gỗ quan sát mắt thường, lỗ mạch khoảng - lỗ /1mm2 Tia gỗ nhỏ, số lượng trung bình, khoảng - tia /1mm2 Mạch gỗ vừa xếp vịng, vừa xếp phân tán, phân bố khơng đều, hình thức tụ hợp đơn Tế bào nhu mơ dọc vịng quanh lỗ mạch theo kiểu hình trịn nửa kín kín Keo tràm có tỷ lệ mắt nhiều, từ - mắt /m chiều dài Do khả sinh trưởng nhanh nên ứng suất sinh trưởng lớn, đồng thời có nhiều mắt, thớ gỗ nghiêng nên dễ bị nứt tách q trình gia cơng Phần gỗ lõi có tuỷ nhỏ thương dễ bị nứt tách sau sấy Bảng : Tính chất lý, hóa học Thông số Trị số Đơn vị g/cm2 Khối lượng thể tích - Khối lượng thể tích o 0.47 g/cm2 - Khối lượng thể tích gỗ giác 0.54 g/cm2 - Khối lượng thể tích trung bình gỗ lõi 0.42 g/cm2 Độ ẩm gỗ tươi 75 % Độ co rút % - Thể tích 4.72 % - Xuyên tâm 1.53 % - Tiếp tuyến 3.81 % Độ hút ẩm 23.6 % Độ bền uốn tĩnh MPa - Độ bền uốn tĩnh xuyên tâm 87- 94 MPa - Độ bền uốn tĩnh tiếp tuyến 102.8 MPa - Mô đun đàn hồi uốn tĩnh 8247 – 9358 MPa - Mô đun đàn hồi uốn tĩnh xuyên tâm 9000 MPa - Mô đun đàn hồi uốn tĩnh tiếp tuyến 8900 MPa Độ bền nén ngang thớ 4.5 – 5.3 MPa - Độ bền tách xuyên tâm 52 – 61 MPa - Độ bền tách tiếp tuyến 62 – 70 MPa Độ cứng tĩnh 46 – 55 MPa Hàm lượng tro 0.31 % Chất chiết suất tan nước nóng 3.58 % Chất chiết suất tan nước lạnh 1.88 % Chất chiết suất tan NaOH 13.11 % Chất chiết suất tan Alcohol-Benzene 4.54 % Lignin 25.65 % Cellulose 47.64 % Pentosan 20.06 % pH 6.2 – 6.4 1.2.2 Keo tai tượng.[4] Cây Keo tai tượng (Acacia mangium) 1300 loài Acacia, trồng diện rộng thuộc vùng nhiệt đới cận nhiệt đới Nơi có diện tích trữ lượng trồng Keo tai tượng lớn Australia, New Guinca, Malaysia, Indonesia… Tại Việt Nam, Keo tai tượng nhập từ năm 1980, loài trồng nhiều nhằm khôi phục vốn rừng Keo tai tượng loại mọc nhanh, tăng trưởng đường kính đạt 5cm/năm chiều cao đạt 5m/năm thời kỳ từ đến năm tuổi Keo tai tượng trồng phát triển nhiều điều kiện địa lý, khí hậu, thủy văn khác kể vùng đất khô, bạc màu… Điều kiện thích hợp lồi vùng đất có độ pH từ - lượng mưa trung bình năm từ 1400 – 2000 mm Theo kết tài liệu nghiên cứu, Keo tai tượng khai thác làm nguyên liệu phục vụ cho sản xuất ván nhân tạo tốt từ - 10 năm tuổi Cấu tạo gỗ Cấu tạo gỗ nhân tố chủ yếu định đến tính chất gỗ Cấu tạo xem biểu bên ngồi tính chất Những biểu cấu tạo sở khoa học để giải thích tượng sản sinh q trình gia cơng chế biến, lựa chọn cơng nghệ sản xuất phù hợp Theo kết nghiên cứu tác giả Lê Xuân Tình, Đinh Xuân Thành (1993) Phạm Văn Chương (1997), Keo tai tượng lồi có giác lõi phân biệt Gỗ giác có màu vàng nhạt, gỗ lõi có màu xám đen Khi vừa chặt hạ, nhận biết gỗ giác gỗ lõi cách rõ ràng Ở độ tuổi - 10 năm, tỷ lệ trung bình phần gỗ lõi khoảng 75% Vùng tủy + Nếu số lượng mẫu thử bị khuyết tật lớn ½ tổng số mẫu thử làm cho trị số độ bền kéo trượt trung bình nhỏ qui định phải tăng thêm dung lượng mẫu thử + Nếu kết trị số độ bền kéo trượt trung bình nhỏ qui định, tỷ lệ phá hủy gỗ  80% kết cho phép nhỏ 20% so với qui định Phương pháp thử bong tách màng keo: - Mẫu thử độ bong tách màng keo nấu nhiệt độ 700C 2giờ Khi nấu để đảm bảo độ xác kết quả, mẫu nhấn chìm nước chèn chặt để trình nấu gỗ không bị lên - Nước sử dụng để nấu loại nước cất hóa học, sau nhiệt độ nước tăng lên tới 700C cho gỗ vào nấu Nấu xong vớt gỗ lau khô cho vào tủ sấy đạt 600C, sấy nhiệt vòng Sau sấy xong gỗ bỏ chờ cho gỗ ổn định tối thiểu khoảng 10h đo chiều dài màng keo bị bong tách mặt cắt ngang Sau sử lý số liệu so sánh với tiêu chuẩn đặt - Cơng thức tính:  chiều dài bong tách màng keo Tỷ số chiều sâu vết nứt = x 100%  chiều dài màng keo Nếu tỷ số