Nghiên cứu một số tính chất vật lý tính chất cơ học thành phần hóa học của vỏ quả jatropha và định hướng sử dụng sản xuất ván dăm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN MINH SƠN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ, TÍNH CHẤT CƠ HỌC, THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA VỎ QUẢ JATROPHA VÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG SẢN XUẤT VÁN DĂM Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ giấy Mã số: 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN VĂN THIẾT Hà Nội, 2012 ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với việc phát triển kinh tế xã hội, nguồn lượng hoá thạch tự nhiên khai thác, sử dụng ngày cạn kiệt Con người nhận thấy việc sử dụng nhiên liệu hố thạch làm nhiễm mơi trường trầm trọng, làm cho trái đất nóng dần lên thải lượng ôxitcacbon lớn Việc nghiên cứu tìm kiếm nguồn nguyên liệu thay đóng vai trị quan trọng cho tồn phát triển, dầu diesel sinh học phương án thực tiềm Cây Jatropha hoang dại Gần nhiều nước Ấn độ, Trung quốc, Indonexia, Thái lan, Braxin, Mehyco,… trồng diện tích lớn với mục đích điều chế dầu diesel sinh học thay phần dầu mỏ hóa thạch ngày cạn kiệt Bước đầu có thành cơng đáng khích lệ Tại Việt Nam, Thủ tướng phủ định số 177/2007/QĐ – TTg – ngày 20 tháng 11 năm 2007, phê duyệt “ Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” với nội dung chủ yếu “ Xây dựng phát triển sở sản xuất sử dụng nhiên liệu sinh học phạm vi nước Đến năm 2015, sản lượng ethanol dầu thực vật đạt 250 nghìn (pha triệu E5, B5), đáp ứng 1% nhu cầu xăng dầu nước” Theo tinh thần định trên, ngày 19 tháng năm 2008 Bộ trưởng Bộ Nơng Nghiệp PTNT có Quyết định số 1842/QĐ-BNN-LN, phê duyệt đề án “Nghiên cứu, phát triển sử dụng sản phẩm cọc rào (Jatropha) Việt Nam giai đoạn 2008-2015 tầm nhìn đến 2025”, đặt mục tiêu giai đoạn 2008-2010 trồng thử nghiệm, khảo nghiệm sản xuất vùng sinh thái khác Dự tính quy mơ diện tích Jatropha khoảng 30.000ha, năm 2015 mở rộng khoảng 300.000ha năm 2025 đạt tới 500.000ha Khi dự án theo định Thủ tướng triển khai thực trình sản xuất dầu nhiên liệu sinh học từ Jatropha để lại lượng vỏ dạng phế liệu sau chế biến lớn Nếu khơng có giải pháp sử dụng dạng phế liệu có ảnh hưởng xấu đến môi trường phế liệu nơng nghiệp khác Ngồi vỏ Jatropha loại nơng nghiệp khác q trình thu họach chế biến để lại lượng phế liệu đáng kể Nghiên cứu sử dụng loại phế liệu để sản xuất loại sản phẩm hữu ích cần thiết Vì vậy, chúng tơi đề xuất tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu tính chất vật lý, học hóa học vỏ Jatropha định hướng sản xuất ván dăm” nhằm bổ sung nguồn nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất ván nhân tạo Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nguyên liệu sản xuất ván dăm 1.1.1 Nguyên liệu gỗ sử dụng cho sản xuất ván dăm [7]; [8] Ván dăm lúc đầu sản xuất từ mùn cưa, phoi bào, gỗ vụn Sau đó, yêu cầu vế chất lượng nên gỗ nguyên đưa vào sản xuất ván dăm Vì thế, sản xuất ván dăm, gỗ vật liệu truyền thống chủ yếu Tuy nhiên thực tế khả cung cấp gỗ từ rừng ngày khó khăn so với nhu cầu sử dụng gỗ nên nguyên liệu sản xuất ván dăm sử dụng chủ yếu phế liệu gỗ loại gồm gỗ nhỏ, cành ngọn, củi phế liệu sau khai thác rừng phế liệu sau chế biến gỗ 1.1.1.1 Phế liệu gỗ nhỏ Gỗ nhỏ bao gồm gỗ tỉa thưa rừng trồng, củi, cành ngọn, gỗ sâu bệnh, nhỏ gãy đổ… Phế liệu dạng có đường kính từ 2cm trở lên Tuy nhiên với kích thước đường kính vậy, tỷ lệ dăm cơng nghệ thấp chất lượng không cao nên sản xuất ván dăm không hiệu Trong thực tế, gỗ nhỏ có đường kính từ - cm băm dăm có chất lượng cao (Hình 1.1) a) Gỗ nhỏ đường kinh 2-3cm b) Gỗ nhỏ đường kinh > 5cm Hình 1.1 Phế liệu gỗ nhỏ 1.1.1.2 Phế liệu sau chế biến gỗ + Phế liệu sản xuất ván dán Phế liệu sản xuất ván dán gồm dạng sau : ván mỏng bóc trước khúc gỗ trịn Phế liệu ván mỏng bóc ván Lõi gỗ sau bóc ván mỏng (sử dụng máy có chấu kẹp, bóc gỗ quy cách lớn, lõi gỗ bóc chiếm khoảng 10 - 12% , sử dụng máy bóc khơng chấu kẹp (vơ tâm), lõi bóc khoảng 3-5%) Phế liệu sau khâu xén cạnh ván dán 3,5 - 4,5% (mạt cưa cạnh rìa ván ép), ván mỏng không sử dụng từ 30-35%, phế liệu khác khoảng 3-4% Nhìn chung, nguồn phế liệu có chất lượng tốt Ngồi ra, lượng vỏ sử dụng (Hình 1.2) Hình 1.2 Phế liệu bóc ván: Lõi ván vụn + Phế liệu cưa xẻ gỗ Trong cưa xẻ gỗ phế liệu gồm có vỏ cây, bìa bắp, gỗ vụn, gỗ nhỏ, gỗ đầu cây, gỗ không sử dụng cưa xẻ, mạt cưa, gỗ có đinh kim loại, gỗ mục biến màu… Phế liệu cưa xẻ loại gỗ, hỗn hợp nhiều loại gỗ loại hình Phế liệu cưa xẻ cưa xẻ có độ ẩm cao, khác biệt lớn dạng hình học kích thước : bìa mỏng nhiều vỏ, lượng gỗ bìa dày thường bạnh, vè, u, bướu… có hình dạng, kích thước khác Mạt cưa cưa xẻ có nhiều loại khác khơng phải loại sử dụng vào sản xuất ván dăm Phế liệu khâu xẻ gỗ trịn có chất lượng khơng đồng nhau, sử dụng để băm dăm cần gia công lại cho phù hợp với cấu tạo máy lựa chọn máy phù hợp với dạng phế liệu (Hình 1.3) Hình 1.3 Phế liệu cưa xẻ gỗ + Phế liệu từ sản xuất ván lạng Phế liệu sản xuất ván lạng gồm lớp ván lạng mỏng bị loại bỏ lạng phần bề mặt hộp gỗ, ván mỏng bị vết thước nén ép không đều, xước vết dao, bị rách mẻ dao gặp vật lạ, kim loại cứng khuyết tật khác Phế liệu sau khâu xén dọc xén ngang ván mỏng Phế liệu ván lạng đa phần có chiều dày từ 0,3 – 0,6mm, bề mặt có độ nhẵn cao, phẳng, dạng tốt loại phế liệu để sản xuất dăm phẳng, nhẵn, có kích thước hình học tiêu chuẩn dăm để sản xuất ván dăm chất lượng cao + Phế liệu gia công chế biến sản phẩm gỗ: Phế liệu gia công chế biến sản phẩm gỗ khác kích thước, hình dạng, hình thành từ cơng đoạn gia công chi tiết, bao gồm: mỏng, gỗ cắt đầu phôi, gỗ cắt đầu ván, mạt cưa, phoi bào, phế liệu dạng cong, dạng hình nấm, chi tiết sản phẩm hỏng, ván nhân tạo dư thừa gia phôi…Phế liệu sau gia công chế biến sản phẩm gỗ có lẫn keo, nhựa, đinh kim loại, giấy vật liệu khác gây ảnh hưởng đến sản xuất ván dăm Độ ẩm phế liệu gia công chế biến sản phẩm gỗ thấp (10 16%) Điều có lợi cho sấy dăm lại bất lợi cho việc sản xuất dăm kích thước tiêu chuẩn Đồng thời tạo bột bụi gỗ vụn không mong muốn Phế liệu gia công sản phẩm gỗ dạng phoi bào, phoi tiện phay lẫn với mạt cưa thường có độ ẩm từ 10 – 14% Sử dụng dạng phoi dăm bào, phoi phay tiện, mạt cưa rút gọn số công đoạn sản xuất ván dăm, chất lượng ván thấp Để có dăm cơng nghệ đạt u cầu cần phân loại nghiền lại dạng phế liệu (Hình 1.4) Hình 1.4 Phoi bào đầu mẩu + Phế liệu từ sản xuất ván dăm Phế liệu sản xuất ván dăm chủ yếu mạt cưa rìa cạnh ván khâu xén ván theo quy cách Ngoài ra, phế liệu cịn có ván dăm khơng đạt u cầu, ván thừa khâu xén ván theo quy cách nhỏ… Phế liệu dạng thường chứa độ ẩm thấp (6 – 8%) keo đóng rắn, dễ dàng bị nghiền nhỏ thành dăm lớp dăm lớp Quá trình tạo lại dăm từ phế liệu ván dăm thường phải loại bỏ nhiều bột bụi, cục nhỏ không đạt yêu cầu (Hình 1.5) Hình 1.5 Ván dăm phế liệu 1.1.2 Nguyên liệu gỗ sử dụng cho sản xuất ván dăm Trong luận văn này, thuật ngữ “Nguyên liệu ngồi gỗ” bao gồm thực vật có sợi phế liệu nông nghiệp Tiêu chuẩn để xem xét nguyên liệu gỗ sử dụng sản xuất ván dăm dựa sở nguyên liệu gỗ Nếu ngun liệu ngồi gỗ có chất lượng tạo ván dăm có tính tốt giảm số công đoạn công nghệ, số công đoạn phải cần đến thiết bị chuyên dùng để điều chế dăm Tuy nhiên, sử dụng nguyên liệu gỗ phế liệu nơng nghiệp có điểm không thuận lợi cần lưu ý vận chuyển, lưu trữ, bảo quản Nguyên liệu gỗ để sản xuất ván dăm tạm phân thành hai loại : loại sử dụng để sản xuất ván dăm thương mại loại nghiên cứu chưa triển khai ứng dụng 1.1.2.1 Nguyên liệu gỗ sử dụng để sản xuất ván dăm [9];[10] + Bã mía: Bã mía phế liệu nhà máy đường Lượng bã mía thường chiếm 30% sản lượng mía ép Sau sử dụng để đốt lị lượng bã mía cịn lại nhiều 60 %, gây ùn tắc, trở ngại cho sản xuất gây ô nhiễm mơi trường Vì sử dụng bã mía làm ván dăm giải pháp tốt nhà máy đường Bã mía có hàm lượng xenlulo 75,1 – 79,2%; Lignin 19,3 – 20,2%; Pentosen 1,5 – 1,7% Bã mía sau ép đường cịn lại lượng đường lớn, đồng thời chứa tủy nên ảnh hưởng đến chất lượng ván dăm bã mía Do đó, để sản xuất ván dăm cẩn phải ủ bã mía cách đóng bành 25 – 30 kg cất trữ kho khoảng thảng cho lượng đường phân giải hết sau khử tủy, làm bã, sấy khơ điều chế dăm công nghệ Ván dăm thương phẩm sản xuất từ bã mía có đặc điểm: quy cách sản phẩm 1220 x 2440 x 6mm – 18mm Các tính chất ván kiểm tra theo tiêu chuẩn quốc gia Trung quốc GB/4897 – 92 có độ bền uốn tĩnh lớn 214 kG/cm2 Độ bền kéo vuông góc bề mặt : 3,05 kG/2, tỷ lệ trương nở 11 – 12% Khối lượng thể tích trung bình 0,68 g/cm3 Nhìn chung loại ngun liệu ngồi gỗ cho sản phẩm ván dăm thương mại có chất lượng tốt thị trường ưa chuộng + Xơ dừa: Dừa nông nghiệp trồng nhiều Nam Bộ Duyên hải miền trung, miền Tây nam bộ, diện tích trồng dừa khoảng 135 – 145.000ha Duyên hải miền Trung gần 25 – 27.000ha Năng xuất dừa khoảng 560 – 750 trái/ha/năm Thời gian cho trái khoảng 30 – 40 năm Vỏ dừa phế liệu sau thu hoạch gáo dừa(chứa cơm dừa nước dừa) Vỏ dừa gồm xơ dừa mô mềm Xơ dừa có loại sợi : sợi nhỏ đường kính dn = 0,15mm khối lượng thể tích 0,41 g/cm3 , ứng suất kéo 1.550.105 N/m2 ; sợi vừa đường kính dv = 0,37 mm; khối lượng thể tích 0,363 g/ cm3; ứng suất kéo 711,1.105; sợi lớn đường kính dL = 0,59 mm; khối lượng thể tích 0,455 g/ cm3; ứng suất kéo 341,03.105 Thành phần hóa học Xenlulo 38,9%; Lignin 32,5%; Tro 1,67% Xơ dừa có kích thước phù hợp với kích thước dăm tiêu chuẩn độ bền kéo cao Ván dăm xơ dừa kiểm tra theo tiêu chuẩn 04TCN2 – 1999 có kết sau :Độ bền uốn tĩnh 167 kG/cm2, độ bền kéo vuông góc 3,8 kG/cm2; tỷ lệ trương nở chiều dày 9,47%, khối lượng thể tích 0, 702 g/cm3 1.1.2.2 Nguyên liệu gỗ nghiên cứu để sản xuất ván dăm + Vỏ lạc: Vỏ lạc có cấu tạo từ sợi nối lại thành mạng lưới tự nhiên không theo quy luật nhờ mô mềm liên kết lại thành mảng cứng Sợi vỏ lạc có đường kính chiều dài khác nhau, chiếm tỷ lệ 37,7% tổng trọng lượng vỏ Khối lượng thể tích nguyên vỏ 123 kg/m³ – 142 kg/m3 Thành phần hoá học chủ yếu vỏ lạc Xenlulo 35-41%; Lignin 30-32%; Tro 3,5% + Trấu: Trấu có số đặc điểm vật lý: chiều dài khoảng từ – mm, rộng 4- mm, chiều dày trung bình khoảng 0,18 – 0,22mm Tùy theo giống lúa mà vỏ trấu có kích thước khác Độ ẩm trấu khoảng 10-12% Tỷ lệ tro cao hẳn phế liệu gỗ phế liệu nơng nghiệp khác Sự có mặt Silic trấu với hàm lượng cao gây hư hỏng nhanh thiết bị nghiền Thành phần hoá học chủ yếu vỏ lạc Xenlulo 35-41%; Lignin 30-32%; Tro 3,5% + Thân ngơ: Có khối lượng thể tích trung bình : 0,182g/cm³ Độ ẩm bão hịa thân ngơ: 7,8% ; mơi trường tự nhiên 85 – 87% 17,34% Thành phần hoá học chủ yếu thân ngô Xenlulo 34,51%; Lignin 6,61; heemicellulose 23,86% ; Tro 5,92% + Thân sắn: Thân có khối lượng thể tích trung bình đoạn thân sắn là: 0,202g/cm³; cành sắn 0,132 g/cm³ Độ ẩm trung bình thân sắn đặt môi trường tự nhiên 83% – 87%, nhiệt độ khơng khí bóng râm 33 ºC – 37ºC 18,64% Thành phần hoá học thân Xenlulo 34%; Tro 2,5%; tỷ lệ chất khô 40%; cành sắn Xenlulo 23%; Tro 10%; tỷ lệ chất khô 30% + Thân chuối: Trọng lượng 1m gốc thân chuối khoảng 25 – 30 kg, đoạn thân 18 – 23 kg , đoạn 15 – 20 kg Tỷ lệ sợi khoảng 18 – 20% Khối lượng riêng thể tích sợi thân chuối (g/cm³): 0,263 a) Xơ dừa b) Vỏ lạc c) Vỏ trấu Hình 1.6 Một số loại dăm nguyên liệu gỗ 1.2 Sản xuất ván dăm từ ngun liệu ngồi gỗ 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới [6];[7];[8] Sản phẩm ván dăm tạo thành từ phần tử dăm công nghệ điều chế từ gỗ thực vật gỗ trộn với chất kết dính phù hợp, tác động áp lực, nhiệt độ, thời gian tạo thành Nghiên cứu công nghệ sử dụng nguyên liệu từ thực vật gỗ, phế liệu 64 Bảng 3.8 Phân loại dăm Jatropha nghiền máy có lỗ dăm 6mm Kích thước phân loại Thành phần phân loại -/5 5/ 2,5 2,5 / 1,25 1,25/0,63 56 32,65 4,7 2,65 Nhưng nghiền vỏ Jatropha máy nghiền dăm gỗ có lỗ dăm đường kính 8mm thu dăm dài, dăm chữ nhật, dăm nhỏ vụn 65 Bảng 3.9 Phân loại dăm Jatropha nghiền máy có lỗ 8mm Kích thước phân loại Thành phần phân loại -/ 10 10/ 57 11 / 2,5 12,4 2,5/1,25 Không thu hồi 17.7 1,9 Nhận xét: Vỏ Jatropha dễ xay nghiền so với xơ dừa, vỏ lạc Vỏ Jatropha có cấu tạo gồm lớp Lớp gồm sợi chạy từ cuống phía phân thành nhánh ngang, khơng đan vào Q trình nghiền có làm bung sợi nhỏ khơng đáng kể, mảnh nghiền vỡ nghiền dăm mảnh cứng Sau nghiền phân loại, dăm điều chế từ vỏ Jatropha máy nghiền có lỗ 6mm thường có dạng đa giác tứ giác, chủ yếu hình tứ giác Một cách tương đối, coi dăm có dạng hình vng hình chữ nhật Chiều dài lớn dăm đạt tới 6mm Chiều rộng nhỏ dăm đo mm, chiều dày khoảng 0,53 - 1,02mm … Tỷ lệ dăm có kích thước (dài x rộng) 3x3, 3x2mm khơng nhiều (chưa đạt 5%) Tỷ lệ dăm làm lớp mặt thấp Nếu nghiền dăm máy nghiền có lưới dăm 8mm thu dăm dài chủ yếu, cịn lại dăm chữ nhật dăm vụn Như vậy, nghiền vỏ Jatropha thành dăm máy có lỗ dăm đường kính 6mm thu chủ yếu dăm hình vng giả sử tất dăm có dạng hình chữ nhật có kích thước: (dài x rộng x dày) = x x 0,6mm tỷ lệ thon mảnh theo chiều dày 13, tỷ lệ thon theo chiều rộng xấp xỉ 8,35 Khơng đạt u cầu kích thước hình dạng dăm gỗ Đây điểm bất lợi cho q trình sản xuất sản phẩm có tính chất học cao Để khắc phục nhược điểm này, cần nghiền dăm máy có lỗ dăm 6mm với máy có lưới dăm đường kính lỗ 8mm để thu 66 dăm dài, trộn dăm loại đường kính dăm để tăng tính chất học ván Căn vào yêu cầu dăm công nghệ dùng công nghệ sản xuất ván dăm cho thấy: dăm vỏ Jatropha hoàn toàn đáp ứng yêu cầu dăm cho sản xuất ván dăm Bảng 3.10 Tiêu chuẩn kích thước dăm Jatropha theo cấp phân loại mm Tiêu chuẩn phân loại Đường kính lỗ sàng,mm –/4 4/2 2/1.0 1,0/0,63 0,63/0,3 0,3/0 Lớp – 1……4 15……20 25……35 25……35 2……5 Lớp 13 – 16 50 – 56 18 – 20 – 10 3–5 2–4 Phân loại vỏ Jatropha (máy nghiền có lỗ dăm mm) đường kính lỗ sàng, mm – / 10 10/5 5/2,5 2,5/1,25 1,25/0,63 0.63/0.315 0,315/0 Lớp Lớp 42,5 31,2 15,6 6,8 2,2 Bảng 3.11 Tiêu chuẩn kích thước dăm Jatropha theo cấp phân loại 8mm Tiêu chuẩn phân loại đường kính lỗ sàng,mm –/4 4/2 2/1.0 1,0/0,63 0,63/0,3 0,3/0 Lớp – 1……4 15……20 25……35 25……35 2……5 Lớp 13 – 16 50 – 56 18 – 20 – 10 3–5 2–4 Phân loại vỏ Jatropha (máy nghiền có lỗ dăm mm) đường kính lỗ sàng,mm – / 10 10/5 5/2,5 2,5/1,25 1,25/0,63 0.63/0.315 0,315/0 Lớp Lớp 42,5 31,2 15,6 57 11 12,4 17,7 67 Sau phân loại, dăm vỏ Jatropha có hình chữ nhật không đạt số độ thon mảnh dăm (Chỉ số hình thái dăm khơng đạt) Tuy nhiên trộn dăm nghiền từ loại lỗ dăm 8mm Kích thước dăm từ vỏ Jatropha nhìn chung khơng đạt số hình dạng dăm cho chất lượng ván tốt dăm gỗ Tuy nhiên, vỏ Jatropha có cấu trúc xốp, nhẹ với mơ mềm sợi nên dễ nén ép Các mảnh dăm có sợi mềm đan xen cấu trúc ván nén ép không bị gãy vỡ dăm gỗ Vì thế, có khả tạo ván có tính lý cao Ngồi ra, cấp phân loại cịn tỷ lệ định dăm cấp phân loại thấp khơng tách hết Điều có lợi cấu trúc ván có nhiều kích thước dăm khác nằm đan chéo bắc cầu qua tạo nên kẽ hở, hốc trống Những dăm ngắn, nhỏ mịn rơi vào hốc nhỏ làm đầy khoảng trống dăm, làm đồng mật độ vật chất cấu trúc ván để chất lượng ván cao 3.2.4.3 Sấy dăm Dăm sau qua khâu phơi dăm sơ tiến hành sấy dăm Quá trình sấy dăm có quan hệ đến chất lượng ván q trình ép nhiệt Nếu độ ẩm lớn trình sản xuất dễ tạo bọt khí gây nên phân lớp ván Vì cần phải sấy dăm để đạt độ ẩm định Dăm Jatropha sấy máy sấy thí nghiệm với nhiệt độ sấy 70oC, độ ẩm cuối dăm đạt khoảng 8-10% 3.2.5.Nghiên cứu khả tạo ván + Nghiên cứu khả dẫn nhiệt vỏ Jatropha 68 Hình 3.6 Dụng cụ thí nghiệm đo nhiệt theo chiều dày thảm dăm Mô tả: Sử dụng dăm Jatropha có độ ẩm sau trộn keo UF 14% , chiều dày truyền nhiệt mm ( ½ ván dày 18 mm) Nhiệt truyền từ phía bàn ép đầu đo nhiệt cảm ứng vị trí 1; 2; 3; vị trí đo nhiệt độ bàn ép sử dụng nhiệt độ bàn ép 1650C Kết thu ghi bảng Sơ đồ bố trí điểm đo nhiệt : 4 1 5 9mm Bàn ép 69 Nhiệt độ theo Thêi gian trun nhiƯt (phót) thời gian truyền TN1 30 69 70 70 71 71 72 70 69 68 TN2 30 68 71 72 73 73 74 76 75 74 TN3 30 65 67 68 69 71 73 75 74 73 TB 30 67 69 70 71 72 73 74 75 76 TN1 30 99 105 104 103 100 100 99 98 98 TN2 30 101 105 103 101 99 98 97 97 97 TN3 30 102 106 108 110 111 108 106 104 103 TB 30 103 103 105 105 107 107 105 103 nhiệt vào tâm Nhiet độ1650C Nhiet độ1650C Xung kÝch Èm Độ ẩm 14% thảm dăm 99 120 100 80 Series1 60 Series Series2 40 Series Series3 20 10 Hình 3.7 Sơ đồ diễn biến truyền nhiệt thảm dăm Nhận xét: Khi độ ẩm thảm dăm 14% nhiệt độ bàn ép 1650C Nhiệt độ tân thảm dăm đạt tới xấp xỉ nhiệt độ 800C Trị số không đạt yêu cầu trị số nhiệt độ cho keo đóng rắn tốt Nguyên nhân trị số nhiệt độ không tăng cao tâm ẩm lớp sau 70 thời gian nhận nhiệt độ từ mặt bàn ép hóa chuyển dịch hết vào lớp trong, nên lớp ngồi khơ kiệt trở thành lớp cách nhiệt Vì nhiệt khơng thể tiếp tục truyền vào bên trong, nên nhiệt độ sau tăng đến giá trị dừng lại không tăng Muốn tăng nhiệt độ cần phải bổ xung ẩm để tăng tác nhân vận chuyển nhiệt vào bên Có cách tăng ẩm : tăng độ ẩm dăm Tuy nhiên, việc thóat ẩm từ bên khó khăn nên cách thường không sử dụng Cách khác bổ xung ẩm vào lớp bề mặt dăm Theo [18] lượng ẩm bổ xung hiệu 150 g/m2 Quá trình ép có tăng cường ẩm gọi ép xung kích ẩm Sử dụng xung kích ẩm thí nghiệm chúng tơi thu kết nhiệt độ tâm ván lên tới 103 – 107 0C nhiệt độ hóa mạnh đạt nhiệt độ đóng rắn mạnh keo Việc bổ xung ẩm lớp ngồi cịn giúp cho q trình đóng rắn lớp chậm lại để đảm bảo cho ván dăm đóng rắn từ ngồi Như vậy, dăm Jatropha trộn keo UF có tăng cường ẩm cho lớp mặt truyền nhiệt vào tâm đạt trị số nhiệt độ cần thiết cho ép ván dăm + Nghiên cứu khả dán dính: Chọn dăm điều chế từ vỏ Jatropha sau phân loại qua lưới sàng 10/5/2,5/1,25/0,63 Lượng keo sử dụng : 12% so với trọng lượng dăm khô tuyệt đối Loại keo UF hãng DYNO sản xuất Long Thành Đồng Nai Quy cách ván: Chiều dày ván: 18mm; Khối lượng thể tích ván: 720 kg/cm3 Trên sở nghiên cứu phế liệu nông nghiệp tác giả [8];[9] ;[10]; lựa chọn chế độ ép sau: Nhiệt độ ép 1650C; Thời gian ép: 60 giây/mm chiều dày Áp lực ép 1,7 Mpa Thí nghiệm thực lần lặp lại Sau ép nhiệt, ván làm nguội để ổn định trạng thái ứng suất, hạn chế cong vênh hút ẩm trở lại không Ván mẫu bảo quản mơi trường phịng thí nghiệm với nhiệt độ khoảng 27oC, độ ẩm tương đối khơng khí khoảng 65% lưu 71 thời gian 48 trước gia công mẫu Kết thử ván theo tiêu chuẩn sau : Bảng 3.12 Kết kiểm tra ván thí nghiệm Chiều dày danh nghĩa Tên tiêu Đơn vị Ván TN 18mm Uốn tĩnh Độ bền kéo vng góc mặt ván Tỷ lệ trương nở so với với chiều dày hút nước Độ hút ẩm Khối lượng thể tích 04 TCN2 – 1999 > 13 – 20 mm Mpa 15,27 ≥14 Mpa 0,32 ≥ 0,3 % 12,3 % ≤ 12,0 % 9% – 11% g/cm3 0,71 0,5 – 0,8 Nhận xét: Dăm vỏ Jatropha có khả dán dính tốt keo UF Ván dăm từ vỏ Jatropha với keo UF với thơng số cơng nghệ chọn làm thí nghiệm có tiêu đạt ván dăm cấp loại A sử dụng cho sản xuất đồ mộc 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Vỏ Jatropha phế liệu trình sản xuất dầu diessel sinh học Khi trình sản xuất triển khai quy mơ cơng nghiệp vỏ Jatropha trở thành nguồn cung cấp nguyên liệu có sợi sử dụng sản xuất ván dăm với khối lượng lớn liên tục lâu dài ổn định Vỏ Jatropha có tính chất vật lý, thành phần hóa học, cụ thể sau: Độ ẩm thăng bằng: 8,9 ± 0,21 % (ở điều kiện 20±2oC 60±5% ) Khối lượng thể tích 12%: 0,3 ± ,02 g/cm3 Thành phần hóa học vỏ Jatropha: thành phần hóa học vỏ Jatropha xác định theo tiêu chuẩn TAPPI ASTM Mỹ Kết ghi bảng 3.4: Hàm lượng Xen lu lô: 32,27±0,26%; Hàm lượng Lignin: 26.14±0,02%; Tro: 2,8%; Hàm lượng chất tan Axeton: 0.82±0,03%; Hàm lượng chất tan nước nóng: 26,99±0,33%; Độ pH: 5,68%; Điều chế vỏ Jatropha thành dăm công nghệ dễ dàng máy nghiền dăm gỗ Các kỹ thuật phơi, sấy, phân loại thực tương tự với dăm gỗ, bã mía, rơm, xơ dừa … Vỏ Jatropha có số đặc tính công nghệ sản xuất ván dăm tương tự dăm gỗ, dăm bã mía, xơ: Dẫn nhiệt nhờ độ ẩm thảm dăm ẩm tăng cường đưa nhiệt vào tâm ván đến trị số 103 – 107 0C Có thể trộn dăm vỏ Jatropha với keo UF máy trộn dăm gỗ liên kết phần tử dăm thành vật liệu dạng tác động yếu tố công nghệ 73 Cũng nhiều loại phế liệu nông nghiệp khác, vỏ Jatropha cần cần sử dụng sau thu hoạch bảo quản cẩn thận dễ mục nát Dăm cơng nghệ điều chế từ vỏ Jatropha so với trọng lượng tươi khoảng 16 - 17% Đây tỷ lệ dăm từ cọng dừa nước, thân chuối, bã mía so với trọng lượng tươi Ván dăm từ vỏ Jatropha ép theo chế độ công nghệ sau (trên sở tham khảo chế độ công nghệ sản xuất ván dăm bã mía, vỏ lạc, xơ dừa): Nhiệt độ ép 1650C ; Thời gian ép: 60 giây/mm chiều dày; Áp lực ép 1,7 Mpa Kết thử ván theo tiêu chuẩn 04TCN2 –1999 sau : Độ bền uốn tĩnh (Mpa) 15,27 [≥14] , Độ bền kéo vng góc mặt ván 0, 0,32 [≥ [0,3] , Tỷ lệ trương nở so với với chiều dày hút nước 12,3 % [≤ 12,0] , Độ hút ẩm 9% [5 - 11%], Khối lượng thể tích 0,71 g/cm3 [0,5 – 0,8] Từ nhận xét kết luận: vỏ Jatropha trở thành nguyên liệu sử dụng cho sản xuất ván dăm Kiến nghị Vỏ Jatropha sử dụng sản xuất ván dăm, để chất lượng ván tốt cần phối trộn dăm từ vỏ Jatropha với dạng phế liệu nơng nghiệp có sợi khác để cải thiện số tính chất ván Một số tiêu, nội dung nghiên cứu đề tài cịn hạn chế như: thơng số kích thước sợi mô tả dạng thô đại; tỷ lệ thành phần dầu vỏ ảnh hưởng dầu đến khả tạo ván Sản xuất ván dăm từ vỏ Jatropha cần có nghiên cứu sâu chất nguyên liệu máy thiết bị, thông số công nghệ để đảm bảo sản xuất ván dăm thương phẩm từ vỏ Jatropha cách có hiệu cao đạt tiêu chuẩn chất lượng 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Công nghiệp (1999), Báo cáo tóm tắt trạng cơng nghệ sản xuất vất liệu thay gỗ phế liệu, sợi thực vật phế liệu nơng nghiệp chương trình khoa học kỹ thuật công nghệ vật liệu, Hà Nội Bộ Khoa học Công nghệ (2007), Tuyển tập Tiêu chuẩn quốc gia ván sợi – ván dăm – ván dán – thuật ngữ , định nghĩa phân loại – công bố năm 2007, Hà Nội Bộ Khoa học Công nghệ (1999), Tiêu chuẩn ngành ván dăm 04TCN2 – 1999, Hà Nội Phạm Văn Chương (1998), Sản xuất ván nhân tạo – trạng xu hướng phát triển, Chuyên san công nghệ chế biến lâm sản, ĐHLN, Hà Tây Hoàng Thúc Đệ (1999), Những vấn đề cần nghiên cứu sử dụng bã mía làm nguyên liệu sản xuất ván dăm ván sợi, TCNN 8/1999, Hà Nội Hứa Thị Huần (2005), Ván dăm, Trường Đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh Phạm Ngọc Nam (2009), Nghiên cứu sản xuất ván dăm từ rơm rạ, Đề tài cấp Bộ, Hà Nội Hoàng Xuân Niên (2007), Nghiên cứu khả sử dụng số phế liệu nông nghiệp sản xuất ván dăm – Đề tài cấp Bộ, Hà Nội Hoàng Xuân Niên (2009), Sản xuất ván dăm từ số phế liệu nông lâm nghiệp, NXB Nông nghiệp, Thành phố Hồ Chí Minh 10.Tạ Tuyết (1995), Báo cáo khoa học nghiên cứu sản xuất ván dăm từ bã mía, cơng ty Đường Hiệp Hịa, Tổng cơng ty mía đường 11.http://www.tropilab.com/biodiesel1.html 12 http://www.biodieseltoday.com 13 http://www.jatropha.de/ 14 http://www.vietnamnet.vn/khoahoc/xuhuong/2004/03/55293/(in vietnamita) 75 Tiếng Anh 15 A.A Moslemi (1983), Particboard, Volume 1&2 – 1983, Southern Illnois University Press 16 Klauditz W and Meiei K (1960), Determination of the percentege of urea and maelamin resins in particleboards 17 Seifert K (1959), The analysis of wood particleboads, Tiếng Nga 18 Варцмаман.А.А (1991), Спрасвочник древесиноведено стружечных плит, Лесная промышенность, Москва 19 Γ.Μ Шварцман (1977), Производстдство древесно стружечых плит, Лесная промышенность, Москва 76 PHỤ LỤC ii 77 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn ……………………………………………………………… i Mục lục ………………………………………………………………… ii Danh mục từ viết tắt ……………………………………… ……… iv Danh mục bảng……………………………………………………… v Danh mục hình……………………………………………………… vi ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nguyên liệu sản xuất ván dăm 1.1.1 Nguyên liệu gỗ sử dụng cho sản xuất ván dăm [7]; [8] 1.1.2 Nguyên liệu gỗ sử dụng cho sản xuất ván dăm 1.2 Sản xuất ván dăm từ nguyên liệu gỗ 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới [6];[7];[8] 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước [9]; [10] 12 1.3 Cây Jatropha [11]; [12]; [13] 13 1.4 Nhận xét chung 16 1.5 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi, nội dung, phương pháp nghiên cứu 17 1.5.1.Mục tiêu nghiên cứu 17 1.5.2 Đối tượng nghiên cứu 17 1.5.3 Phạm vi nghiên cứu 17 1.5.4 Nội dung nghiên cứu 17 1.5.5 Phương pháp nghiên cứu 18 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 25 1.6.1.Ý nghĩa khoa học 26 1.6.2.Ý nghĩa thực tiễn 26 78iii Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 2.1 Công nghệ tạo ván dăm 27 2.1.1 Nguyên lý hình thành ván dăm 27 2.1.2.Q trình cơng nghệ sản xuất ván dăm 27 2.1.3 Yêu cầu nguyên liệu sản xuất ván dăm 32 2.1.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván dăm 35 2.2 Phương pháp điều chế dăn công nghệ 47 2.2.1.Những phương pháp gia công phế liệu gỗ thành dăm 47 2.2.2.Những phương pháp gia cơng ngun liệu ngồi gỗ thành dăm 48 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 Nguyên liệu vỏ Jatropha kiểm tra chất lượng nguyên liệu 50 3.2 Tính chất vỏ Jatropha 51 3.2.1.Tính chất vật lý 52 3.2.2.Tính chất học (Độ bền kéo dọc) 56 3.2.3.Thành phần hóa học 58 3.2.4.Điều chế dăm từ vỏ Jatropha 61 3.2.5.Nghiên cứu khả tạo ván 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 Kết luận 72 Kiến nghị…………………………………………………………… 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ... cứu vỏ Jatropha theo định hướng sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ván dăm 1.5.4 Nội dung nghiên cứu - Xác định cứu tính chất vật lý vỏ Jatropha - Xác định cứu tính chất học vỏ Jatropha - Xác định. .. thực nghiệm xác định thành phần hoá học tiêu chuẩn (TCVN) để nghiên cứu tính chất vật lý, tính chất học thành phần hóa học vỏ Jatropha + Phương pháp xác định số tính chất học vỏ Jatropha Độ bền... ván từ vỏ Jatropha 1.5.2 Đối tượng nghiên cứu Tính chất vật lý, tính chất học, thành phần hóa học, hình dạng kích thước hình học dăm cơng nghệ từ vỏ Jatropha 1.5.3 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu