Ảnh hưởng của kết cấu đến tích chất vật liệu composite dạng lớp từ tre và gỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ********* NGUYỄN THỊ THANH HIỀN ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU ĐẾN TÍNH CHẤT VẬT LIỆU COMPOSITE DẠNG LỚP TỪ TRE VÀ GỖ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Tây, 2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ********* NGUYỄN THỊ THANH HIỀN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU ĐẾN TÍNH CHẤT VẬT LIỆU COMPOSITE DẠNG LỚP TỪ TRE VÀ GỖ Người hướng dẫn khoa học: NGƯT TS Phạm Văn Chng H Tõy, 2007 Lời cảm ơn Nhõn dp hon thành luận văn thạc sỹ, xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo, giáo cán công nhân viên Trung tâm thực nghiệm Chuyển giao công nghệ - Công nghiệp rừng, Trung tâm thí nghiệm khoa Chế biến lâm sản thuộc Trƣờng Đại học Lâm nghiệp, Cơ sở sản xuất Tiến Ninh - Đơng Anh - Hà Nội, tồn thể bạn bè đồng nghiệp tận tình giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn tới NGƢT TS Phạm Văn Chƣơng, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn phƣơng pháp nghiên cứu nhƣ chuyên môn suốt thời gian tiến hành đề tài Tôi vô biết ơn bố, mẹ, chồng, toàn thể anh, chị, em gia đình tơi, ngƣời ln tạo điều kiện, động viên tơi hồn thành tốt luận ny Hà Tây, ngày 25 tháng 06 năm 2007 Tác giả Nguyễn Thị Thanh Hiền i MC LC MC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .1 Chƣơng TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Sơ lƣợc vật liệu composite ứng dụng vật liệu composite 1.2 Sơ lƣợc đặc điểm nguyên liệu Tre gỗ 1.3 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1.3.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng tre, gỗ tre gỗ kết hợp giới…… 1.3.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng tre, gỗ tre gỗ kết hợp Việt Nam… 15 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 19 1.4.1 Mục tiêu lý luận: 19 1.4.2 Mục tiêu kỹ thuật: 19 1.5 Phạm vi nghiên cứu 19 1.6 Nội dung nghiên cứu 20 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 2.1 Cơ sở lý thuyết vật liệu composite dạng lớp 21 2.1.1 Nguyên lý hình thành composite dạng lớp 21 2.1.2 Bản chất vật liệu thành phần tre gỗ 23 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất vật liệu composite tre-gỗ 35 2.2.1 Ảnh hƣởng yếu tố thuộc vật liệu tre gỗ 35 2.2.2 Ảnh hƣởng chất kết dính 38 2.2.3 Ảnh hƣởng kết cấu sản phẩm 39 2.2.4 Ảnh hƣởng yếu tố chế độ ép 45 2.3 Cơ sở lựa chọn thông số chế độ ép 46 ii Chƣơng PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50 3.1 Kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố: 50 3.2 Phƣơng pháp xác định tính chất vật liệu 51 3.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu 52 3.3.1 Trung bình mẫu 52 3.3.2 Sai tiêu chuẩn mẫu 52 3.3.3 Hệ số biến động 53 3.3.4 Hệ số xác 53 Chƣơng NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 54 4.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất vật liệu composite tre gỗ 54 4.2 Thực nghiệm tạo vật liệu composite từ tre gỗ 55 4.2.1 Xây dựng kết cấu sản phẩm cho vật liệu thí nghiệm 55 4.2.2 Chuẩn bị nguyên vật liệu 55 4.2.3 Tiến hành thực nghiệm ép sản phẩm 57 4.3 Kết kiểm tra số tính chất vật liệu 59 4.3.1 Kiểm tra tiêu ngoại quan sản phẩm 59 4.3.2 Khối lƣợng thể tích sản phẩm 60 4.3.3 Độ ẩm sản phẩm 63 4.3.4 Ảnh hƣởng tỷ lệ kết cấu đến độ bền uốn tĩnh vật liệu 65 4.3.5 Ảnh hƣởng tỷ lệ kết cấu đến modul đàn hồi uốn tĩnh 73 4.3.6 4.4 Kiểm tra khả dán dính màng keo 76 Đánh giá kết nghiên cứu 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 KẾT LUẬN 80 KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Tt Kí hiệu Tên gọi Đơn vị C(95%) Sai số cực hạn ƣớc lƣợng với độ tin cậy 95% - MOR Độ bền uốn tĩnh MPa MORd Độ bền uốn tĩnh điều kiện khô MPa MORw Độ bền uốn tĩnh điều kiện ƣớt MPa MOE Modul đàn hồi uốn tĩnh MPa MOEd Modul đàn hồi uốn tĩnh điều kiện khô MPa MOEw Modul đàn hồi uốn tĩnh điều kiện ƣớt MPa MC l Chiều dài mm 10 t Chiều dày mm 11 w Chiều rộng mm 12 T Nhiệt độ 13 P Áp suất MPa 14  Thời gian giây 15  Khối lƣợng thể tích g/cm3 16 P-F Keo Phenol-Formaldehyde - 17 U-F Keo Urea-Formaldehyde - 18 U-M-F Keo Urea- Melamine-Formaldehyde - Độ ẩm sản phẩm % o C iv DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Tính chất vật lý học số loại tre 32 4.1 Kết quan sát khuyết tật bề mặt sản phẩm 60 4.2 Độ cong vênh vật liệu thí nghiệm (%) 60 4.3 Khối lƣợng thể tích sản phẩm (g/cm3) 61 4.4 Độ ẩm sản phẩm (%) 63 4.5 Độ bền uốn tĩnh sản phẩm điều kiện khô (MPa) 66 4.6 Độ bền uốn tĩnh sản phẩm điều kiện ƣớt (MPa) 67 4.7 Modul đàn hồi uốn tĩnh vật liệu điều kiện khô (MPa) 74 4.8 Modul đàn hồi uốn tĩnh vật liệu điều kiện ƣớt (MPa) 75 10 4.9 Mức độ bong tách màng keo vật liệu (mm) 77 v DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1a Sử dụng composite tre - gỗ làm mái nhà 1.1b Sử dụng composite gỗ làm khung nhà 1.1c Sử dụng composite gỗ làm dầm chịu lực 1.1d Sử dụng composite gỗ làm cầu đƣờng 1.2a Một số sản phẩm vật dụng đƣợc sản xuất từ tre 12 1.2b Sản phẩm tre sử dụng cơng trình xây dựng nhà cửa 13 2.1 Ký hiệu composite nhiều lớp 21 2.2 Cấu tạo chung họ tre 24 2.3 Cấu tạo thành tre25 25 10 2.4 Mặt cắt dọc phần lóng phần đốt tre 26 11 2.5 Profile phân bố mật độ theo phƣơng chiều dày sản phẩm 42 12 3.1 Sơ đồ lấy mẫu thí nghiệm vật liệu Composite tre-gỗ 52 13 4.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất vật liệu composite tre - gỗ 54 14 4.2 Phƣơng pháp tạo cót mộc từ nan luồng 56 15 4.3 Cấu trúc vật liệu composite tre-gỗ 58 16 4.4 Biểu đồ ép vật liệu composite thí nghiệm 58 17 4.5 Sơ đồ vị trí kiểm tra kích thƣớc mẫu thử khối lƣợng thể tích 61 18 4.6 Biểu đồ quan hệ tỷ lệ kết cấu với khối lƣợng thể tích 62 19 4.7 Biểu đồ quan hệ tỷ lệ kết cấu với độ ẩm sản phẩm 64 20 4.8 Sơ đồ đặt lực thử độ bền uốn 66 21 4.9a Biểu đồ chịu lực vật liệu tỷ lệ R1 điều kiện khô 68 22 4.9b Biểu đồ chịu lực vật liệu tỷ lệ R3 điều kiện khô 68 23 4.9c Biểu đồ chịu lực vật liệu tỷ lệ R2 điều kiện khô 69 vi 24 4.9d Biểu đồ chịu lực vật liệu tỷ lệ R4 điều kiện khô 69 25 4.10a Biểu đồ chịu lực vật liệu tỷ lệ R1 điều kiện ƣớt 70 26 4.10b Biểu đồ chịu lực vật liệu tỷ lệ R3 điều kiện ƣớt 70 27 4.10c Biểu đồ chịu lực vật liệu tỷ lệ R2 điều kiện ƣớt 71 28 4.10d Biểu đồ chịu lực vật liệu tỷ lệ R4 điều kiện ƣớt 71 29 4.11 Biểu đồ quan hệ tỷ lệ kết cấu với độ bền uốn tĩnh 72 30 4.12 Biểu đồ quan hệ tỷ lệ kết cấu với modul đàn hồi uốn tĩnh 75 31 4.13 Quan hệ tỷ lệ kết cấu với khả dán dính sản phẩm 76 MỞ ĐẦU Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, đời sống ngƣời ngày nâng cao, nhu cầu sử dụng gỗ sản phẩm từ gỗ có chất lƣợng cao ngày tăng Để đáp ứng đƣợc nhu cầu này, ngành công nghiệp chế biến lâm sản ngành công nghiệp sản xuất ván nhân tạo cho thị trƣờng nhiều sản phẩm khác nhau, đƣợc ngƣời ƣa chuộng sử dụng rộng rãi, có vật liệu composite Hiện nay, sản phẩm ván nhân tạo vật liệu composite dạng lớp đƣợc sử dụng nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân nhƣ: Công nghệ sản xuất đồ mộc, xây dựng, giao thơng vận tải, bao bì… Song, gỗ rừng tƣ nhiên ngày cạn kiệt dẫn đến gỗ có đƣờng kính lớn đáp ứng đƣợc yêu cầu nguyên liệu để sản xuất ván nhân tạo ngày khan Bên cạnh việc chế biến sử dụng gỗ rừng trồng chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu nay, đồng thời việc nghiên cứu công nghệ sử dụng hiệu nguyên liệu gỗ rừng trồng chƣa đƣợc đầu tƣ mức Đứng trƣớc tình hình đó, để giải vấn đề cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến lâm sản nói chung chế biến gỗ nói riêng, Nhà nƣớc có nhiều giải pháp trƣớc mắt lâu dài vừa đáp ứng yêu cầu nguyên liệu cho ngành chế biến, vừa phát triển, bảo vệ sử dụng hiệu nguồn tài nguyên rừng có Một giải pháp đẩy mạnh phát triển cơng nghiệp chế biến gỗ lâm sản ngồi gỗ Bên cạnh cần phải nâng cao tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu, đồng thời phải tăng cƣờng tìm kiếm nguyên liệu gỗ để thay gỗ kết hợp với gỗ nhằm tạo sản phẩm có chất lƣợng Trong loại lâm sản ngồi gỗ, loại tài nguyên rừng không nhỏ nƣớc ta chƣa đƣợc khai thác tận dụng nhiều, nguồn tài nguyên tre nứa Tre tài nguyên rừng có khả tái sinh tốt, có độ bền học cao, tỷ lệ độ bền với trọng lƣợng cao gỗ khả chống chịu mài mòn tốt gỗ Đặc biệt, ...xuất từ gỗ Bồ đề Điều khẳng định việc kết hợp tre với gỗ để tạo vật liệu composite nâng cao đƣợc tính chất vật liệu - Tỷ lệ kết cấu gỗ tre có ảnh hƣởng lớn đến tính chất vật lý học vật liệu composite ... thuyết vật liệu composite dạng lớp 21 2.1.1 Nguyên lý hình thành composite dạng lớp 21 2.1.2 Bản chất vật liệu thành phần tre gỗ 23 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất vật liệu composite. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ********* NGUYỄN THỊ THANH HIỀN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU ĐẾN TÍNH CHẤT VẬT LIỆU COMPOSITE DẠNG LỚP TỪ TRE VÀ