Nghiên cứu tạo vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ làm côppa xây dựng

PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu vật liệu composite 1.1.1 Khái niệm vật liệu composite tre- gỗ [4] Vật liệu composite vật liệu tổ hợp từ hai nhiều hai vật liệu có chất khác Vật liệu tạo thành có nhiều tính chất tốt vật liệu thành phần xét riêng rẽ, chẳng hạn, có độ bền học cao, khả chống chịu môi trường tốt, cách âm, cách nhiệt tốt Vật liệu composite tre - gỗ (còn gọi vật liệu phức hợp tre- gỗ), loại vật liệu làm từ loại nguyên liệu chủ yếu tre gỗ, dựa vào hình thức kết hợp theo kết cấu không kết cấu, đồng thời dựa vào tác dụng keo dán để tạo thành Sản phẩm có nhiều loại, chủ yếu quy nạp thành loại sau: * Loại hình ván dán tre - gỗ composite (cịn gọi ván dán phức hợp tre gỗ): Tiến hành tráng keo cho ván gỗ mỏng thảm tre đan, sau xếp lớp dựa theo nguyên tắc lớp liền kề có chiều vng góc với nhau, thơng qua ép nhiệt tạo thành ván Độ phẳng bề mặt, chất lượng ngoại quan, sai số chiều dày cải thiện đáng kể so với loại ván dán làm hồn tồn từ ngun liệu tre trúc (ván cót ép), giá thành giảm thấp * Loại hình ván dăm ván MDF tre - gỗ composite (còn gọi ván dăm ván MDF phức hợp tre gỗ): Là loại hình ván hình thành từ hỗn hợp dăm sợi tre với dăm sợi gỗ, tác dụng keo dán, thông qua ép nhiệt để tạo thành Nó có loại như: ván dăm tre - gỗ composite, ván dăm định hướng tre - gỗ composite, ván MDF tre - gỗ composite, ngồi cịn có loại ván dăm gỗ phủ mặt vật liệu tre, hay ván dăm tre dán phủ mặt ván gỗ mỏng,… * Loại ván LVL tre - gỗ composite (còn gọi ván phức hợp LVL tre gỗ): Các tre kết hợp với ván gỗ mỏng gỗ nhỏ theo chiều thuận thớ, thông qua ép keo tạo thành ván Loại ván có khối lượng thể tích cao, tính chịu mài mịn bề mặt tốt, lực bám đinh lớn, cường dộ uốn tĩnh theo chiều dọc lớn 100 MPa, cường độ uốn tĩnh theo chiều ngang lại tương đối thấp Vật liệu thường dùng làm ván toa xe lửa, hay dùng cơng trình kiến trúc, số loại ván sàn tre - gỗ composite thuộc loại vật liệu * Ván dán mặt: Đây loại ván lạng sản xuất từ nguyên liệu tre trúc, chúng có vân thớ đẹp, sử dụng để dán phủ lên bề mặt loại ván dăm, ván dán hay loại ván ghép từ gỗ, từ làm tăng tính trang sức cho bề mặt ván nhân tạo * Vật liệu ghép định hướng tre gỗ: Đây loại vật liệu composite tạo thành theo hình thức ghép định hướng nhỏ, gỗ thông qua tráng keo sau kết hợp với nan tre nhỏ theo hướng dọc thớ, đồng thời thông qua ép nhiệt tạo thành vật liệu có dạng hình khối ván dạng định hướng Chúng sử dụng chủ yếu cơng trình kết cấu, có cường độ chịu nén ép chịu uốn cao * Các loại khác: Các loại sản phẩm tre - gỗ composite khác cịn có ván tre gỗ composite dạng tổ ong, ván tre - gỗ composite dạng rỗng tâm,… Ván tre gỗ composite dạng tổ ong đem tre cắt thành ống trịn có chiều dài từ 10-20mm, hai đầu đánh nhẵn, sau sấy khơ đến độ ẩm khoảng 10%, chúng ghép vào thành vật liệu lớp lõi, đầu dán phủ lớp ván dán để tạo thành sản phẩm Loại sản phẩm sử dụng chủ yếu làm vách ngăn phòng, làm cánh cửa,… 1.1.2 Phân loại vât liệu composite Theo tiến sỹ Trần Ích Thịnh [15] vật liệu composite phân loại theo hình dạng theo chất vật liệu thành phần, ngồi phân loại theo cấu trúc vật liệu composite Phân loại theo hình dạng vật liệu thành phần ta có: Vật liệu composite cốt sợi vật liệu composite cốt hạt Phân loại theo chất vật liệu thành phần ta có: Composite hữu (nhựa), composite kim loại, composite khoáng Phân loại theo cấu trúc vật liệu composite ta có: Vật liệu composite dạng mặt (tấm, vỏ, …), vật liệu composite dạng lớp, vật liệu composite phức hợp Hiện người ta thường phân vật liệu composite loại sau [5]: Hình 1.1:Vật liệu composite tre- gỗ làm sàn cơng ten nơ Hình 1.2: Vật liệu composite tre- gỗ dạng khối Hình 1.3: Composite tre- gỗ dùng làm ván sàn Hình 1.4: Vật liệu composite làm từ gỗ xẻ ván cót từ tre Hình 1.5: Vật liệu coposite tre- gỗ dạng khung rỗng dùng xây dựng 1.1.3 Ứng dụng vật liệu composite thực tế [5], [9], [22] Ngày nay, vât liệu composite sử dụng nhiều lĩnh vực kính tế quốc dân Đặc biệt, vật liệu composite gỗ vật liệu composite tre người sử dụng đời sống sinh hoạt ngành như: công nghệ sản xuất hàng mộc, xây dựng, giao thơng vận tải, bao bì… Trong cơng nghệ sản xuất hàng mộc vật liệu composite dùng làm chi tiết dạng phẳng như: mặt bàn, mặt ghế, giường, cánh tủ, hồi tủ…(Hình 1.6) Hình 1.6: Vật liệu composite dùng đồ mộc Trong xây dựng dùng làm trần nhà, vách ngăn, khuôn bê tông… Trong nhiều trường hợp người ta dùng vật liệu composite gỗ để làm chi tiết chịu lực dầm, xà, khung chịu lực, mái nhà, bậc cầu thang,… (hình 1.7) Hình 1.7: Vật liệu composite dùng xây dựng Trong giao thông vận tải người ta sử dụng vật liệu composite tre composite gỗ để làm sàn tàu, sàn xe ô tô, vỏ tàu xe, toa tầu hoả, công-ten-nơ, giường, ghế toa xe hành khách, xây dựng cầu đường,…(hình 1.8) Hình 1.8: Vật liệu composite dùng giao thơng Nhìn chung, ứng dụng vật liệu composite đa dạng ngày chiếm tỷ trọng cao 1.2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu [9], [4], [20], [22] Vật liệu composite có lịch sử ứng dụng từ nhiều năm chúng xuất xác vào lúc chưa biết, sử sách liên quan đến vật liệu cho thấy người tạo sử dụng từ sớm, khay cổ người Isaren làm bụi gạch có độ bền cao, gỗ dán người Ai Cập cổ đại sử dụng cho thấy rằng: Gỗ xếp theo cách để có độ bền cao, có khả chống chịu với mơi trường ẩm, nhiệt tốt 1.2.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng tre, gỗ tre gỗ kết hợp giới Như trình bày trên, lịch sử ứng dụng vật liệu composite có từ nhiều năm Song vật liệu composite gỗ composite tre xuất cuối kỷ thứ XIX ngành công nghệ hố học phát triển, tìm loại keo dán công nghiệp sản xuất ván nhân tạo đời, cho nhiều loại hình sản phẩm đa dạng Trong năm gần đây, nhiều quốc gia giới Ấn độ, Trung quốc, Thái lan, Indonesia, Philippines nghiên cứu sử dụng nguyên liệu tre, để tạo nhiều loại sản phẩm sử dụng xây dựng như: Ván ép lớp tre (Mat Plybamboo), mành tre (Curtain Plybamboo), ván dán tre (Plybamboo), ván khuôn bê tông xây dựng (Building concrete moldboard), ván dăm tre, ván sàn tre vật liệu composite tre - ximăng, tre - thạch cao Trong đó, Trung Quốc nước đứng đầu tre (với triệu rừng tre, chiếm khoảng 1/3 tổng diện tích tre giới), sản xuất nhiều loại sản phẩm từ tre với mục đích nâng cao hiệu sử dụng nguyên liệu tre Tất chúng áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, sản xuất ván sàn tre, sàn tàu xe, giàn giáo, vách ngăn…, phần thay gỗ, thép, nhựa…làm nguyên liệu trang trí nội thất xây dựng (hình 1.6; hình 1.7; hình 1.8) Ngồi ra, Nepal hợp tác với Australia sản xuất thử ván nhân tạo từ tre Một số nước khác Đông Nam Á Châu Á sản xuất ván ghép tre Các nước Châu Phi Châu Mỹ chưa có cơng bố số liệu công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ tre Một số cơng trình nghiên cứu vật liệu composite tre gỗ quốc gia giới là: - Năm 1994, Wang Siqun Trường Đại học Nam Kinh Trung Quốc “Nghiên cứu tính ổn định kích thước ván tổng hợp sản xuất từ tre gỗ sinh trưởng nhanh” Tác giả nghiên cứu ảnh hưởng keo dán, chiều dày dăm, tỷ lệ dăm tre, cấu trúc ván, khối lượng thể tích, đặc tính tre, độ axit nguyên liệu đến tính chất ổn định ván Cũng vào năm 1994, Wang Siqun, Hua Yukun nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm định hướng từ nguyên liệu tổng hợp tre gỗ Bạch dương (Composite Oriented Stand Board, Composite - OSB), tác giả rút kết luận ván OSB tạo từ tre gỗ Bạch Dương có độ bền cao; Khi tăng tỷ lệ dăm tre khả ổn định kích thước cường độ ván tăng lên, tỷ trọng ván tăng theo; Keo P-F (Phenol-Formaldehyde) U-F (Urea-Formaldehyde) sử dụng làm chất kết dính sản xuất ván OSB từ Tre gỗ Bạch dương đảm bảo tiêu chất lượng ván - Năm 2005, nhà khoa học Zhang Qisheng, Jiang Shenxue, Chen Liheng Trung Quốc, nghiên cứu tạo vật liệu composite làm ván sàn contener từ tre gỗ mọc nhanh có tỷ trọng thấp Các tác giả đưa loại sản phẩm với kết cấu khác kết hợp từ cót ép tre, ván ghép tre, ván dăm ván mỏng từ gỗ có tỷ trọng thấp Kết sản phẩm tạo đáp ứng tiêu chuẩn tính chất lý vật liệu dùng cơng nghiệp chế tạo contener (khối lượng thể tích từ 0,75-0,8 g/cm3, độ bền uốn vng góc 30 MPa, độ bền uốn song song 80 MPa, modul đàn hồi uốn vng góc 3.000 MPa modul đàn hồi uốn song song 10.000 MPa) - Năm 1997, Ấn Độ có nhà máy sản xuất sản phẩm BMB ( Bamboo Mat Board hoạt động tạo 2,5 triệu ngày cơng vịng năm việc tạo cót mỏng Sản phẩm BMB có vai trò to lớn, tạo thu nhập cho người nghèo vùng nông thôn đặc biệt phụ nữ, người tham gia phần kớn vào việc tạo cót (theo ước tính ngày làm việc ca vịng năm với máy ép nhiệt 10 tầng hoạt động suốt nagày cần khoảng 0,6 triệu người công nhân làm việc đan nan, tạo 3500 m3 sản phẩm) - Ở Nhật Bản, nhà khoa học: Min Zhang, Shuichi Kawai, Hikaru Sasaki, Yasuo Yoshida, Toshiyuki Yamawaki & Masato Kashihara (1994) nghiên cứu sản xuất ván sợi composite kết hợp sợi đay, sợi tre sợi gỗ với tỉ lệ hỗn hợp sợi khác Kết qủa cho thấy: Ván sợi composite đaygỗ có độ bền uốn tĩnh (MOR) tăng tỷ lệ hỗn hợp sợi đay/gỗ tăng, tỷ lệ sợi tre/gỗ tăng cường độ uốn điều kiện ướt (MOR w) ván sợi composite tre - gỗ tăng tính chất chống nước tăng lên Ngồi ra, có nhiều trung tâm nghiên cứu tre với nhiều sản phẩm đa dạng, sản phẩm composite tre-gỗ nhà khoa học nghiên cứu công bố rộng rãi như: The International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI) giới thiệu vật liệu composite tre gỗ làm sàn contener, làm sàn nhà; the International Network for Bamboo and Rattan (INBAR) đề cập tới nghiên cứu tạo vật liệu composite tre-gỗ dùng làm cơppha đồ mộc Tuy nhiên, cơng trình nghiên cứu không công bố cụ thể quy trình thơng số cơng nghệ để sản xuất vật liệu mà mang tính chất quảng bá sản phẩm 1.2.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng tre, gỗ tre gỗ kết hợp Việt Nam Ở Việt Nam tre, gỗ, nứa người sử dụng từ lâu, song với công nghiệp chế biến gỗ chậm phát triển nên cịn trình độ thấp so với giới Riêng nhà máy, xí nghiệp chế biến sử dụng nguyên liệu tre nứa có khoảng 88 nhà máy (Hà Chu Chử, 2004), có: nhà máy sản xuất giấy bột giấy (sử dụng khoảng 20-30% nguyên liệu tre nứa) Đó nhà máy Bãi Bằng, Tân Mai, Việt Trì, Đồng Nai, Kon Tun, Thanh Hố với cơng suất nhà máy từ 15.000 đến 130.000 sản phẩm/năm; nhà máy ván tre luồng Hồ Bình, Lạng Sơn, Trung Văn-Hà Nội Thanh Hố nhà máy có công suất thiết kế 1.000m3 sản phẩm/năm Song thiết bị công nghệ nhà máy trình độ thấp Năm 1975 - 1980, Viện Khoa học lâm nghiệp Việt nam có nghiên cứu chế biến tre luồng phương pháp học, hoá học như: "Nghiên cứu ván dán tre luồng" PTS Nguyễn Hữu Quang, "Nghiên cứu chế biến hoá học luồng” PTS Hà Chu Chử Các nghiên cứu mở hướng nghiên cứu nhằm sử dụng tài nguyên rừng hiệu Trong năm gần đây, có nhiều cơng trình sâu vào nghiên cứu công nghệ chế biến sử dụng tre nhằm nâng cao hiệu sử dụng tre, góp phần giải nguồn vật liệu cho ngành chế biến lâm sản như: - Nghiên cứu số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm tre Việt Nam Nguyễn Phan Thiết (1993) Kết cho thấy: Tính chất học ván dăm tre cao ván dăm gỗ (ứng suất uốn tĩnh 394,1 kgf/cm2, ứng suất kéo vuông góc 6,16 kgf/cm2, Modul đàn hồi 24,306 kgf/cm2), với thông số công nghệ: Nhiệt độ ép 1400C, áp suất ép 11,5-12,5 kgf/cm2, thời gian ép 10 phút chiều dày ván 10mm; sử dụng keo U-F với hàm lượng 12% [16] - Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván sợi ép với nguyên liệu tre Lồ ô gỗ Bạch đàn dạng bột giấy thô Hứa Thị Huần (1993), cho thấy ván sợi kết hợp tre Lồ Bạch đàn có nhiều ưu điểm cải thiện tính chất vật lý ván so với ván sợi Lồ ô Bạch đàn loài Khối lượng riêng, ứng suất uốn tĩnh độ ẩm thăng ván sợi hỗn hợp tương đương với ván sợi gỗ Thông [11] - Năm 1997, Phạm Thị Diệp Ánh bước đầu nghiên cứu sản xuất thử nghiệm từ gỗ tre luồng Song nghiên cứu sản xuất thử nghiệm chưa đưa thông số công nghệ cụ thể [2] - Năm 2001, Nguyễn Văn Thuận nhóm sinh viên Trường Đại học lâm nghiệp "Nghiên cứu sản xuất ván dăm hỗn hợp từ gỗ họ tre trúc", tác giả rút số kết luận sau: Hồn tồn tạo ván dăm hỗn hợp từ gỗ họ tre trúc dây chuyền sản xuất ván dăm gỗ mà không cần thay đổi lớn thiết bị; bề mặt ván dăm hỗn hợp phẳng, màu sắc đẹp, cứng có khả trang sức mà khơng cần đánh nhẵn; tính chất ván dăm hỗn hợp tốt ván dăm từ gỗ đặc biệt cường độ uốn tĩnh [18] - Nghiên cứu “Xác định rị số áp suất để sản xuất ván côppha từ nguyên liệu luồng” Nguyễn Trung Hiếu (2006), cho thấy luồng hoàn toàn đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu để sản xuất ván côppha dùng xây dựng, sử dụng keo P-F để sản xuất ván côppha từ luồng cho khả dán dính tốt khả lợi dụng nguyên liệu cao [10] - Năm 2007, nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học Nguyễn Thị Nguyệt, Đỗ Đức Thuận Nguyễn Hải Hoàn nghiên cứu tạo sản phẩm kết hợp tre gỗ làm cơppha xây dựng Kết cho thấy tạo vật liệu đáp ứng yêu cầu ván dán làm côppha theo tiêu chuẩn GB/T 13123- 2003 - Năm 2007, Nguyễn Thị Thanh Hiền nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ kết cấu tới tính chất ván dán kết hợp từ tre gỗ Kết nghiên cứu làm sở để xác định tỷ lệ kết cấu hợp lý cho người sản xuất vật liệu composite từ Luồng gỗ Bồ đề, tuỳ theo mục đích người sử dụng Chẳng hạn: Yêu cầu người sử dụng sản phẩm cần có độ bền uốn tĩnh khoảng 10 Nhận xét: Độ ẩm yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Bởi độ ẩm đóng vai trị tạo điều kiện cho q trình thẩm thấu khuyếch tán keo dễ dàng, q trình ép ván yếu tố trung gian dẫn truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào lớp keo nhằm thực q trình đóng rắn màng keo Nếu độ ẩm vật liệu cao gây tượng nổ ván keo tràn lên bề mặt sản phẩm Nếu độ ẩm vật liệu thấp ảnh hưởng tới khả chịu lực vật liệu Độ ẩm sản phẩm phụ thuộc nhiều vào độ ẩm vật liệu thành phần Vật liệu composite tre gỗ lầm từ hai loại vật liệu khác Độ ẩm ván mỏng mành tre khơng đồng Mặt khác ẩm hai loại vật liệu trình ép ván khác Do mà độ ẩm cuối sản phẩm không đồng (độ ẩm cao 10 % nhỏ 7.57 %) Nhưng độ ẩm trung bình sản phẩm (8.85 %) phù với yêu cầu tiêu chuẩn kiểm tra (độ ẩm sản phẩm nhỏ 14 %) 3.3.3 Kiểm tra tiêu học ( bao gồm: Module đàn hồi uốn tĩnh độ bền uỗn tĩnh, khả bong tách màng keo) *Kiểm tra khả bong tách màng keo Khả dán dính keo dán trường hợp màng keo khơng đồng phẳng đánh giá thông qua mức độ bong tách màng keo kiểm tra theo tiêu chuẩn LY/T 1573-2000 theo phương pháp “lão hố” - Kích thước mẫu thử: 75 x 75 x t, với t chiều dày sản phẩm, số lượng mẫu thử mẫu/ mức thí nghiệm - Dụng cụ thiết bị: + Thước kép độ xác 0,05mm + Tủ sấy đối lưu - Phương pháp kiểm tra: Mẫu sau cắt cho vào nước sơi có nhiệt độ (63±2)oC cho mẫu ngập nước 10-20mm, ngâm giờ, vớt lau khô bề mặt đưa vào tủ sấy nhiệt độ (63±2)oC Sau đưa mẫu làm nguội 10 tiến hành đo độ dài bong tách màng keo 39 Kết kiểm tra khả bong tách màng keo ghi bảng 3.6 Bảng 3.6: Kết kiểm tra khả bong tách màng keo X ,cm s, cm S% P% C(95%) 20.64 1.31 6.36 2.01 0.77 Nhận xét: Khả bong tách màng keo đáng giá khả liên kết lớp vật liệu với màng keo điều kiện định Khả bong tách màng keo phụ thuộc chủ yếu vào: Loại vật dán, loại keo, thông số kỹ thuật keo, chất lượng bề mặt, độ ẩm, thông số chế độ ép… Tuy nhiên với mục đích tạo sản phẩm sử dụng chủ yếu trời, chịu lực nên yếu tố ta quan tâm chủ yếu tới yếu tố sau: Nhiệt độ, độ ẩm ứng lực Do đó, tăng cao độ ẩm tiến hành ngâm mẫu nước, hay nâng cao nhiệt độ có tác dụng phá huỷ màng keo mức độ định Các phân tử nước dựa vào khe hở bề mặt màng keo để vào bề mặt ranh giới màng keo với vật dán, chúng vào phía bề mặt ranh giới tương đối yếu, làm phá huỷ bề mặt liên kết Đồng thời chúng làm cho keo PF phát sinh tượng thuỷ phân mức độ định đó, làm giảm khả tụ hợp bên thân keo dán, phá huỷ kết cấu bên keo Sự tồn nhiệt độ làm tăng tốc độ trình, nhiên nhiệt độ cao tốc độ phá huỷ nhanh Trong vật liệu composite tre - gỗ, khả liên kết lớp ván mỏng gỗ với tốt khả liên kết tre với tre tre với gỗ Điều giải thích sau: Tre gỗ hai loại vật liệu khác nhau, khả thấm dẫn khác nên chất lượng mối dán khác Khả hút nước keo tre gỗ nên độ bền màng keo giảm Hơn nữa, độ nhấp nhô bề mặt mành tre cao nên màng keo tạo thành không mỏng màng keo hai lớp ván mỏng, làm cho chất lượng mối dán giảm Tuy theo tiêu chuẩn LY/T 1573-2000 đánh giá khả bong tách màng keo, ta thấy chiều dài vết nứt trung bình mẫu thử 20.64 40 cm nhỏ 25 cm (tiêu chuẩn quy định) Như ván sản phẩm đạt tiêu chuẩn độ dán dính * Kiểm tra độ bền uốn tĩnh sản phẩm Độ bền uốn tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn GB/T 13123-2003 hai điều kiện khơ ướt - Kích thước mẫu: (20t + 50) x 50 x t, t = 15mm (chiều dày mẫu thử), số lượng mẫu thử 10 mẫu/1 mức thí nghiệm - Dụng cụ thiết bị: + Máy thử tính chất học MTS Qtest + Thước kép độ xác 0,05mm + Panme độ xác 0.01mm + Tủ sấy đối lưu - Phương pháp thử mghiệm Sau cắt mẫu, tiến hành đo kiểm tra chiều rộng chiều dày phần mẫu thử, sau đem mẫu đặt vào vị trí hai gối đỡ máy thử tính chất lý MTS kiểm tra độ bền uốn khô mẫu thử Đối với độ bền uốn ướt, mẫu sau đo lường cho vào nước sơi có nhiệt độ (63±2)oC cho mẫu ngập nước 10-20mm, ngâm giờ, vớt lau khô bề mặt đưa vào tủ sấy nhiệt độ (63±2)oC Sau đưa mẫu làm nguội 10 phút tiến hành kiểm tra độ bền uốn ướt máy thử tính chất lý MTS Mẫu thử lắp đặt tải trọng theo sơ đồ hình 3.10 Hình 3.10 Sơ đồ đặt lực thử độ bền uốn 1- đầu nén; 2- mẫu thử; 3- gối đỡ; 4- đế - Công thức xác định: 41 , MPa Trong đó: MOR - độ bền uốn tĩnh, MPa; P - lực phá huỷ mẫu, kgf; lg - khoảng cách hai gối đỡ, mm w - chiều rộng mẫu, mm; t - chiều dày mẫu, mm Kết kiểm tra độ bền uốn tĩnh vật liệu thí nghiệm điều kiện khô điều kiện ướt ghi bảng 3.7 Bảng 3.7 Kết kiểm tra độ bền uốn tĩnh sản phẩm điều kiện khôvà ướt Phương pháp X (MPa) S S% P% C(95%) Phương pháp khô 104.16 115.16 11.05 3.49 66.65 Phương pháp ướt 50.90 121.60 23.89 4.55 70.37 Nhận xét: Độ bền uốn tĩnh phản ánh khả chịu lực lớp vật liệu chịu uốn trạng thái tĩnh, đánh giá thông qua độ bền kéo nén lớp vật liệu bề mặt Độ bền uốn tĩnh phụ thuộc vào: Loại vật liệu, khối lượng thể tích, thơng số chế độ ép, loại chất kết dính, kết cấu sản phẩm… Đối với vật liệu composite tre - gỗ, tre có độ bền uốn tĩnh, khối lượng thể tích cao gỗ song khả liên kết keo – tre lại keo - gỗ Trong khả chịu lực vật liệu lại phụ thuộc vào khả chịu lực tre, khả chịu lực gỗ khả liên kết màng keo Do mà kết đạt có trị số độ bền uốn khơng cao Độ bền uốn vật liệu tạo điều kiện khô điều kiện ướt chênh lệch lớn Sở dĩ có chênh lệch điều kiện ướt màng keo bị lão hoá, nên khả chịu kéo nén vật liệu lớp bề mặt giảm xuuống Song nằm khoảng cho phép tiêu chuẩn đặt Sản phẩm tạo có trị số độ bền uốn thoả mãn yêu cầu ván dán làm coppha xây dựng thoả mãn yêu cầu theo tiêu chuẩn kiểm tra 42 * Kiểm tra modue dàn hồi sản phẩm Modul đàn hồi uốn tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn GB/T 13123-2003 hai điều kiện khô ướt - Kích thước mẫu thử: (20t + 50) x 50 x t, t = 15mm (chiều dày mẫu thử), số lượng mẫu thử 10 mẫu/1 mức thí nghiệm - Dụng cụ thiết bị: + Máy thử tính chất học MTS Qtest + Thước kép độ xác 0,05mm + Panme độ xác 0.01mm + Tủ sấy đối lưu - Phương pháp thử mghiệm: Sau cắt mẫu, tiến hành đo kiểm tra chiều rộng chiều dày phần mẫu thử, sau đem mẫu đặt vào vị trí hai gối đỡ máy thử tính chất lý MTS kiểm tra modul đàn hồi uốn tĩnh khô mẫu thử Để kiểm tra modul đàn hồi uốn tĩnh ướt, mẫu sau đo lường cho vào nước sôi có nhiệt độ (63±2)oC cho mẫu ngập nước 10-20mm, ngâm giờ, vớt lau khô bề mặt đưa vào tủ sấy nhiệt độ (63±2)oC Sau đưa mẫu làm nguội 10 phút tiến hành kiểm tra modul đàn hồi uốn tĩnh ướt máy thử tính chất lý MTS Sơ đồ lắp mẫu đặt tải trọng tương tự hình 3.10: - Cơng thức xác định: , MPa Trong đó: MOE - modul đàn hồi uốn tĩnh, MPa; P - lực phá huỷ mẫu, kgf; lg - khoảng cách hai gối đỡ, mm; w - chiều rộng mẫu, mm; t - chiều dày mẫu, mm; f - độ võng mẫu, mm Kết kiểm tra modul đàn hồi uốn tĩnh điều kiện khô ướt ghi bảng 3.8 43 Bảng 3.8 Kết kiểm tra modul đàn hồi điều kiện khô, ướt Phương pháp X ( MPa) S S% P% C(95%) Phương pháp khô 10862.94 640.20 5.89 1.86 370.48 Phương pháp ướt 6531.79 1096.97 16.79 4.31 634.81 Hình 3.11 Biểu đồ lực phá hủy mẫu để xác định độ bền uỗn tĩnh (phương pháp khơ) 44 Hình 3.12 Biểu đồ lực phá hủy mẫu để xác định độ bền uỗn tĩnh phương pháp ướt) Nhận xét: Module đàn hồi uốn thể độ cứng vật liệu chịu nén kéo Module đàn hồi uố tỷ lệ nghịch với độ biến dạng vật liệu Nếu độ biến dạng vật liệu tạo thành cao module đàn hồi uốn thấp Module đàn hồi uốn phụ thuộc vào: Loại vật liệu, kết cấu sản phẩm, thông số chế độ ép, độ biến dạng vật liệu, loại chất kết dính… Vật liệu composite tre - gỗ có vật liệu cấu tạo khác nhiều tính chất, cấu tạo nên khả liên kết màng keo, khả chịu lực độ biến dạng khác Do làm cho trị số module đàn hồi uốn không cao Căn vào biểu đồ lực phá huỷ số liệu qua xử lý ta có nhận xét: 45 + Để phá huỷ kết cấu vật liệu lực phá huỷ cần phải lớn 231,92 kgf + Vật liệu tạo có module uốn tĩnh cao 7654.83 MPa nhỏ 5020.66 MPa (trong điều kiện ướt) Điều phản ánh độ cứng vật liệu trạng thái tĩnh lớn (lớn tre, gỗ, ván dán thông thường) Mặt khác module vật liệu tỷ lệ nghịch với độ biến dạng vật liệu Cho nên, trường hợp độ biến dạng vật liệu tạo thấp + Module uốn vật liệu tạo điều kiện khô điều kiện ướt chênh lệch lớn Sở dĩ có chênh lệch điều kiện ướt màng keo bị lão hoá, nên khả chịu kéo nén vật liệu lớp bề mặt giảm xuống + Sản phẩm tạo có trị số thoả mãn yêu cầu cảu ván dán làm coppha xây dựng đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn GB/ T 13123- 2003 Tóm lại, kiểm tra tính chất ván sản phẩm theo tiêu chuẩn GB/ T 13123- 2003, trị số độ bền uốn module đàn hồi đạt thỏa mãn yêu cầu sản phẩm loại I ( sản phẩm loại I yêu cầu độ bền uốn lớn 60 MPa, module đàn hồi lớn 5000 MPa) 3.4 Đánh giá sơ giá thành sản phẩm Với giá thành nguyên vật liệu, sở chi phí cần thiết khác, chúng tơi vào cách tính giá thành thơng thường sản phẩn ván nhân tạo nói chung để tính tốn sơ giá thành cho 1m3 sản phẩm composite sản xuất từ nguyên liệu tre gỗ kết hợp Chi phí keo cho 1m3 sản phẩm Dựa vào lượng dùng cần thiết tiến hành thực nghiệm tạo sản phẩm, thấy: + Lượng keo dùng là: 150-180 g/m2 + Kích thước sản phẩm là: 1830×915×15, mm 1m3 sản phẩm tạo cần 180 -200 kg keo PF( phenol formaldehyde) + Giá kg keo PF 18200 đồng →Tổng chi phí cho keo dán là: 3.276.000- 3640.000 đồng 46 Chi phí cho ván mỏng + Chi phí cho ván mỏng Nếu tỷ lệ lợi dụng ván 60 % 1m3 ván sản phẩm cần 0,6 m3 ván mỏng Giá 1m3 ván móng là: 1500.000/ m3 → Chi phí cho ván mỏng là: 900.000 đồng Chi phí cho Luồng 1m3 sản phẩm cần từ 25- 30 luồng Giá bán luồng là: 17.000- 19.000 đồng/1 → Chi phí cho luồng là: 425.000- 570.000 đồng Tổng chi phí cho nguyên vật liệu là:3.701.000- 4.210.000 đồng Các chi phí khác là: - Chi phí cho lượng( %): 6400.000- 800.000 đồng - Lương( 8% ): 640.000- 800.000 đồng - Chi phí cố định tu bảo dưỡng( 10 %): 800.000- 1.000.000 đồng - Lợi nhuận rủi ro( 11 %): 880.000- 1.100.000 đồng - Bao bì chi phí khác( %): 320.000- 400.000 đồng Tổng chi phí cho 1m3 sản phẩm tạo là: 8.000.000- 10.000 000 đồng 47 PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1 Kết luận Qua kết nghiên cứu thấy rằng: Sản phẩm tạo đáp ứng yêu cầu đăt ván dán dùng làm coppha xây dựng (theo tiêu chuẩn GB/ T 13123- 2003) Việc nghiên cứu vật liệu composite tre- gỗ dùng làm coppha xây dựng góp phần nâng cao hiệu sử dụng gỗ tre kết hợp, bước đầu đánh giá thông số chất lượng thông số công nghệ để tạo sản phẩm Thông qua kết nghiên cứu ta thu kết sau: Về ngoại quan Qua kết thu ta thấy bề mặt sản phẩm đẹp, khơng có khuyết tật, dễ trang sức Song q trình xếp ván khơng cân đối làm cho sản phẩm sau ép có tượng cong vênh Độ cong vênh sản phẩm tỷ lệ nhỏ 1,0 %, so sánh với tiêu chuẩn GB/T 13123-2003 vật liệu conposite sản xuất từ luồng gỗ Bồ đề đạt sản phẩm loại I Về tính chất vật lý Khối lượng thể tích, độ ẩm sản phẩm nằm khoảng cho phép tiêu chuẩn kiểm tra Song kết không cao chất lượng keo, lượng keo tráng không đồng đều, chất vật liệu thành phần sai khác nhiều như: Tính chất hút nước nhả ẩm tre gỗ, cấu tạo gỗ tre khác nhiều, chiều dày ván mỏng nan tre không đồng đều… Về độ bền học Độ bền uốn tĩnh: Phản ánh khả chịu lực vật liệu chịu uốn trạng thái tĩnh, đánh giá thơng qua độ bền kéo nén lớp bề mặt vật liệu Từ kết thực nghiệm thu trị số độ bền uốn tĩnh 95.93 lớn độ bền uốn tre luồng gỗ Điều cho thấy tính vượt trội vật liệu composite tre- gỗ kết hợp Trị số độ bền uỗn tĩnh đạt đáp ứng tiêu chuẩn mục đích đặt 48 Module đàn hồi uốn: Module đàn hồi uốn thể độ cứng vật liệu chịu kéo nén Modul đàn hồi uốn tỷ lệ nghịch với độ biến dạng vật liệu Từ kết thực nghiệm ta thấy, vật liệu composite sản xuất từ tre gỗ có module đàn hồi uốn cao so với sản phẩm ván dán sản xuất từ gỗ Bồ đề thoả mãn tiêu chuẩn kiểm tra Khả bong tách màng keo: Đánh giá khả dán dính hai loại vật liệu điều kiện định Độ bong tách trung bình sản phẩn tạo 20.64 cm Trị số thoả mãn yêu cầu dán dính vật liệu côppha xây dựng ( trị số yêu cầu cho phép nhỏ 25 cm) 4.2 Những tồn đề tài Do khả nghiên cứu hạn chế nên đề tài tồn số vấn đề sau:  Cơng nghệ sản xuất: Chưa có máy móc thiết bị chun dùng, cơng đoạn chẻ nan, tráng keo, xếp ván… tiến hành thủ cơng nên ảnh hưởng khơng tới chất lượng sản phẩm  Chất lượng sản phẩm: Nhìn chung chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn GB/ T 13123- 2003 cho ván tre ép, trị số tính chất sản phẩm có biến động lớn, chưa ổn định  Đây đề tài nghiên cứu vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ dùng làm coppha xây dựng nên chưa nghiên cứu cụ thể trị số thông số công nghệ Trong nghiên cứu kế thừa trị số từ kết nghiên cứu liên quan trước nên chưa tạo sản phẩm cá chất lượng tốt  Về tính hiệu kinh tế: Do chưa nghiên cứu khả dán dính mành tre ván mỏng nên chưa xác định lượng keo tráng hợp lý xác nên chưa tính giá thành sản phẩm xác 49 4.3 Bước đầu đề xuất cơng nghệ sản xuất vật liệu composite dạng lớp từ tre - gỗ Với mong muốn đề tài thực sản phẩm khoa học có giá trị sớm áp dụng vào thực tế sản xuất, xin đề xuất số nội dung nghiên cứu sau: 4.3.1 Về vật dán Đối với ván mỏng + Độ ẩm trước tráng keo: 8- 12 %; + Sai số chiều dày nhỏ hơn: %; + Chiều sâu vết nứt nhỏ :520 µm; + Tần số vết nứt nhỏ hơn: vết/ cm; + Chiều dày ván mỏng lớn hơn: 1.5 mm Đối với mành tre + Chiều dày nan: mm; + Sai số chiều dày nhỏ hơn: 10 %; + Độ ẩm trước tráng keo: 8- 12 %; + Tuổi khai thác tre luồng: 3- tuổi 4.3.2 Chất kết dính Cơppha loại vật liệi sử dụng ngồi trời mơi trường ẩm Do nên sử dụng loại chất kết dính để tạo vật liệu WBP (Weather Boiling Proof) Theo nên sử dụng keo dán tổng hợp P- F ( Phenol Formaldehyde) + Lượng keo tráng: 150- 200 g/ m2; + Hàm lượng khô keo lơn hơn: 40 %; + Độ nhớt 30oC: 60- 120 mPa.s 4.3.3 Thông số chế độ ép + Phương pháp ép: Phương pháp ép khô nhiệt phương pháp ép nhiệt ẩm; + Nhiệt độ ép: 120- 140oC; + Áp suất ép: 2.2- 3.0 MPa; + Thời gian ép: phút/ 1mm chiều dày sản phẩm 50 4.3.4 Đề xuất hướng nghiên cứu * Nghiên cứu khả dán dính tre- gỗ; * Nghiên cứu tỷ lệ kết cấu hợp lý tre gỗ; * Nghiên cứu sâu thông số công nghệ công đoạn sản xuất; * Nghiên cứu chế tạo thiết bị chuyên dùng để sản xuất; * Nghiên cứu sâu loại chất kết dính, lượng keo tráng hợp lý, khả pha trộn chất kết dính với loại chất độn để giảm giá thành sản phẩm; * Xây dưng tiêu chuẩn Việt Nam cho loại sản phẩm này; * Nghiên cứu hoàn thiện tính chất khác vật liệu composite tre gỗ lực bám đinh, trương nở chiều dày, cường độ kéo trượt màng keo…; * Nghiên cứu tìm giải pháp nhằm giảm khối lượng thể tích, tăng độ bền học 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Giang Ngọc Anh ( 2005), Nghiên cứu tập trung ứng suất composite lớp nhựa- cốt sợi, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa, Hà Nội Phạm Thị Diệp Ánh ( 1997), Bước đàu sản xuất thử nghiệm ván dán từ gỗ tre luồng, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Nguyễn Văn Bỉ ( 2006), Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, Trường Đại học Lâm nghiệp,Hà Tây Phạm Văn Chương (2007), Nghiên cứu sản xuất vật liệu composite tre mao- Sa Mộc tính sử dụng nó, tài liệu dịch tiếng Trung Quốc Phạm Văn Chương (2004), Báo cáo tình hình phương hướng nghiên cứu sản xuất, chế biến tre nứa Việt Nam, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Phạm Văn Chương, Nguyễn Hữu Quang (2004), Công nghệ sản xuất ván nhân tạo, tập 1, Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội Phạm Văn Chưong (1995) Xây dựng chế độ công nghệ ép ván nhiều lớp với nguyên liệu tre luồng, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Nguyễn Trưòng Giang (2007), Bước đầu nghiên cứu tạo vật liẹu composite dạng lớp từ tre gỗ sử dụng xây dựng đồ mộc, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Nguyễn Thị Thanh Hiền (2007), "Ảnh hưởng kết cấu đến tính chất vật liệu Composite dạng lớp từ tre gỗ", Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây 10 Nguyễn Trung Hiếu (2006), Xác định trị số áp suất để sản xuất ván coppha từ nguyên liệu luồng (Dendrocalamus barbatus), luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây 52 11.Hứa Thị Huần (1993), Xây dựng nguyên lý công nghệ sản xuất ván sợi với nguyên liệu tre Lồ ô gỗ Bạch đàn dạng bột giấy thô, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Viện khoa học lâm nghiệp, Hà nội 12.Võ Thành Minh (2000), Nghiên cứu ảnh hưởng cấu trúc ván dán đến độ bền uốn tĩnh chúng số loại gỗ rừng trồng, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học lâm nghiệp Việt nam, Hà tây 13.Nguyễn Tiến Nghiệp (2002), Nghiên cứu cấu tạo số tính chất chủ yếu gỗ Bồ đề từ đề xuất hướng sử dụng, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây 14.Nguyễn Phan Thiết (1993), Nghiên cứu số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ tre Việt nam, Luận án Phó tiến sỹ, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội 15.Trần Ích Thịnh (1994), Vật liệu composite học tính tốn kết cấu, NXB Giáo dục, Hà nội 16.Nguyễn Văn Thuận nhóm sinh viên (2001), Nghiên cứu sản xuất ván dăm hỗn hợp từ gỗ họ tre trúc, Báo cáo nghiên cứu khoa học, Trường Đại học lâm nghiệp Việt nam, Hà tây Tiếng Anh 19 Zheng Qisheng, Jiang Shenxue, Chen Liheng (2005), Container flooring material and method of manufacture, Edmonton, CA, US, FreePatentsOnline.com/20050153150.html 20 Zhang Qisheng, Jiang Shenxue, Tang Yongyu (2001), Industrial utilization on bamboo, Technical report No 26 21.China national bamboo research center (2001), Cultivation & integrated utilization on bamboo in china, Hangzhou, P R China 22 Website: www Bamboo composite com 53 ... Hình 1.2: Vật liệu composite tre- gỗ dạng khối Hình 1.3: Composite tre- gỗ dùng làm ván sàn Hình 1.4: Vật liệu composite làm từ gỗ xẻ ván cót từ tre Hình 1.5: Vật liệu coposite tre- gỗ dạng khung... liệu composite dạng mặt (tấm, vỏ, …), vật liệu composite dạng lớp, vật liệu composite phức hợp Hiện người ta thường phân vật liệu composite loại sau [5]: Hình 1.1 :Vật liệu composite tre- gỗ làm. .. dùng xây dựng (dùng làm côppha xây dựng) ; - Trên sở nghiên cứu tính vật liệu composite tre gỗ từ đề xuất số thông số công nghệ chủ yếu tạo sản phẩm 1.5 Phạm vi nghiên cứu *Về nguyên vật liệu - Vật