Đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai part 1 docx

Lời nói đầu
Nhân dịp hoàn thành bản khoá luận tốt nghiệp em xin bày tỏ lòng biết
ơn sâu sắc tới thầy giáo : Phan Duy Hng. Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo
trong khoa chế biến lâm sản, trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công
nghệ công nghiệp rừng, trung tâm thông tin th viện - Trờng Đại học Lâm
Nghiệp, Xởng chế biến - Viện khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam, Lâm trờng
Lạc Thuỷ , nhà máy chế biến gỗ Cầu ĐuốngCùng bạn bè ngời thân đã hết
lòng giúp đỡ em hoàn thành bản khoá luận này.



Hà Tây 5 - 2004.
Sinh viên:
Nguyễn Đức Vaxi.

Đặt vấn đề
Đồ gỗ và vật liệu gỗ đã đợc chúng ta sử dụng từ rất lâu và cho đến nay nhu
cầu đó vẫn ngày càng tăng tuy nhiên gỗ tự nhiên ngày càng khan hiếm, ngời
ta đã và đang phát triển cây mọc nhanh rừng trồng song chỉ đáp ng phần nào
. Còn một phần khá lớn vẫn dùng từ gỗ tự nhiên. Hiện nay một số loài gỗ quý
hiếm không thể khai thác, vấn đề đặt ra là tìm vật liệu để thay thế những loài
gỗ này, ván nhân tạo là hớng đi mới.
Cây Keo lai là loài cây đợc lai tạo giữa hai loài keo :Keo lá tràm và
Keo tai tợng. Keo lai có nhiều u thế hơn cây bố mẹ về sinh trởng cũng nh
tính chất cơ vật lý.
Ván LVL (Laminted Veneer Lumber) là một loại ván dán đặc biệt,
các lớp ván đợc xếp song song, ván mỏng có chiều dầy lớn và chiều dầy ván
cũng rất lớn. Ván LVL có cờng độ lớn có thể dùng trong xây dựng, đồ mộc,

kiến trúcĐặc biệt ván LVL có nhiều tính chất tơng đơng với một số loại
gỗ quý nh: Đinh, Lim, Sến, TáuDo đócó thể sử dụng loại ván này để thay
thế, đặc biệt tỏ ra hiệu quả khi dùng trong xây dựng và kiến trúc.
Ván LVL là một loại hình ván mới và cây Keo lai là một loài cây mới,
việc thử nghiệm một loại cây mới cho một loại hình sản phẩm mới không chỉ
làm phong phú tập đoàn cây cho công nghiệp chế biến mà còn làm đa dạng
loại hình sản phẩm ván nhân tạo.
Để hoàn thiện hơn chúng ta phải tìm ra đợc thông số công nghệ hợp lý
cho loại ván này.Chính vì lý do trên tôi nghiên cứu thông số ép nhiệt của loại
ván này song vì điều kiện thc thi có hạn do đó tôi chỉ nghiên cứu thông số
nhiệt độ ép với các thông số khác đợc cố định .Đơc sự đồng ý của bộ môn
ván nhân tạo khoa Chế Biến Lâm Sản, trờng Đại học Lâm Nghiệp tôi nghiên
cứu đề tài:
"Nghiên cứu ảnh hởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván
LVL sản xuất từ gỗ Keo lai"
Chơng 1 : Những vấn đề chung.
1.1.Lợc sử nghiên cứu.
1.1.1.Trên thế giới.
Cây Keo lai đợc Hepbuon và Shim phát hiện năm 1972 tại Sook,
Sabah, Malaysia.Năm 1976 đã đợc chứng minh là sản phẩm của sự lai tạo
chéo giữa hai loại Keo thuộc chi thực vật họ đậu(Leguminose);Họ phụ trinh
nữ(Mimosoideae) là Keo tai tợng (Acacia mangium Will) và Keo lá tràm
(A.auriculiformis). Trong quá trình sinh trởng và phát triển giữa hai dòng
Keo(Acacia) này sảy ra hiện tợng lai tự nhiên, kết quả tạo ra cây con lai có
nhiều đặc tính và khả năng phát triển hơn hẳn bố mẹ ( ). Hiện nay cây Keo lai
phân bố ở một số nớc nh: Malaysia, Thái Lan, Quảng Châu - Trung Quốc,
Canada
Ván LVL (Laminated Veneer Lumber) là loại hình sản phẩm mới đợc
sản xuất với công nghệ hiện đại với mục đích tạo ra ván có chiều dầy sản
phẩm lớn để có thể thay thế gỗ tự nhiên. Nó đợc đa vào sản xuất trong mấy

thập kỷ gần đây tại Bắc mĩ và Châu Âu.
Ván LVL khác với ván dán thông thờng ngoài chiều dày ván LVL lớn
mà các lớp ván mỏng đợc xếp song song với nhau. Trong 20 năm trở lại đây
loại hình sản phẩm này trở thành vấn đề đợc đặc biệt quan tâm và tỏ ra phù
hợp với thực tế, đặc biệt các chi tiết chịu lực nh: dầm, xà, khung cửa chiều
dày của ván có thể tới 0.075
m
, chiều rộng : 1.8
m
, chiều dày trên lý thuyết là
không có giới hạn. Sản phẩm ván LVL đợc giới thiệu vào những năm 70 của
thế kỉ XX.
Dây chuyền 1- đợc sản xuất vào năm 1981.
Dây chuyền 2- đợc sản xuất vào năm 1986.
Dây chuyền 3- đợc sản xuất vào năm 1997.
Ngày nay có hai dây chuyền sản xuất ván LVL với sản lợng 60.000
m
3
/ 1 dây chuyền/ năm, trong đó 75-80% xuất khẩu .Thị trờng chính tiêu thụ
loại hình sản phẩm này là các nớc Trung Âu.Lợng tiêu hao nguyên liệu :2.7
m3 gỗ /m3 sản phẩm .
Theo các tác giả nghiên cứu về ván LVL sản xuất từ Keo tai tợng và gỗ
Cao su(11). Các tấm ván mỏng sau khi bóc đợc sấy xuống độ ẩm < 6% ở
nhiệt độ 150 - 170
o
C. Có thể sử dụng 3 loại keo làm chất kết dính: U-F, P-F,
MUF .Cấu trúc của ván LVL có thể theo nguyên tắc đối xứng ( các tấm ván
mỏng đợc xếp mặt phải với mặt phải hoặc mặt trái với mặt trái ) hoặc không
đối xứng(trái - phải).Ván LVL sau khi xếp đợc ép nguội khoảng 20 phút với
P = 10 kgf/cm

2
, sau đó đợc ép nhiệt với thời gian 50 phút với nhiệt độ 125,
120, 110
o
C tơng ứng với các loại keo: MUF, PF, UF.
1.1.2. Trong nớc:
Cây Keo lai đợc phát hiện vào những năm 1970 và đã đợc đa vào
nghiên cứu và phát triển ở nhiều vùng của nớc ta nh: Hà Tây, Hoà Bình,
Tuyên Quang, Thái Nguyên Hiên nay,đã có một số công trình nghiên cứu về
cây Keo lai nhu:
GS. Lê Đình Khả(1999): "Nghiên cứu sử dụng giống Keo lai t
nhiên giữa keo tai tợng và keo lá tràm ở Việt Nam".Nhà xuất bản Nông
nghiệp, Hà Nội.
Bùi Đình Toàn (2002):Luận văn thạc sỹ:"Nghiên cứu đặc điểm cấu
tạo, tính chất chủ yếu của cây keo lai và định hớng sử dụng trong công nghệ
sản xuất ván ghép thanh".
Bạch Công Nam (2002): Luận văn tốt nghiệp: "Nghiên cứu cấu tạo,
tính chất chủ yếu của gỗ keo lai và đề xuất hớng sử dụng ".
Đây là cây có nhiều thế mạnh và là nguồn nguyên liệu to lớn cho các
nghành công nghiệp chế biến gỗ và đang đợc đầu t nghiên cứu .Ngoài
nguồn keo lai tự nhiên, cây keo lai đã và đang đợc nhân giống bằng hom từ
cây mẹ lai tự nhiên ở các trung tâm nghiên cứu và các lâm trờng.
Từ những nghiên cứu về gỗ keo lai cho thấy loại cây này có thể
sử dụng làm ván LVL và trong tơng lai đây có thể là nguồn nguyên liệu để
phục vụ cho sản xuất ván LVL. Nh chúng ta đã biết nhu cầu về gỗ trong xây
dựng hiên nay là rất lớn trong khi đó gỗ tự nhiên ngày càng cạn kiệt, nhất là
với gỗ t nhiên đờng kính lớn. Để đáp ứng nhu cầu về gỗ xây dựng, cũng nh
giảm thiểu sự khai thác gỗ tự nhiên cho nên nghiên cứu và đa ván LVLvào
sản xuất là cần thiết. Hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu ván LVL
dùng cho đồ mộc với loại keo sử dụng là keo UF nh:

Lê Công Nam - Luận văn tốt nghiệp: "Nghiên cứu ảnh hởng của
thời gian ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai với chiều
dầy ván mỏng là 2 mm ".
Lê Vũ Thanh - Luận văn tốt nghiệp :"Nghiên cứu ảnh hởng của áp
suất ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai với chiều dầy
ván mỏng là 2 mm".
Nguyễn Văn Nam - L uận văn tốt nghiệp :"Nghiên cứu ảnh hởng
của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai với
chiều dầy ván mỏng là 2 mm".
Và một số nghiên cứu khác của các đồng nghiệp.
Để sản xuất ván LVL chúng ta cần có nhiều nghiên cứu cụ thể hơn về
loại ván này.
1.1.3.Những vấn đề còn tồn tại và hớng đề xuất:
Tuy hiên nay đã có một số công trình nghiên cứu về ván LVL nhng
tựu chung lại đây mới chỉ là một phần nhỏ .Với các nghiên cứu đó mới chỉ tập
chung cho đồ mộc còn một lĩnh vực về nhu cầu cũng nh khả năng tiêu thụ
loại ván này rất lớn đó là ván dùng trong xây dựng và kiến trúc lại cha đợc
chú ý nhiều. Đối với ván LVL sử dụng trong xây dựng yêu cầu phải có khả
năng chống chịu môi trờng, chịu nớc, nhiệtVán LVL sản xuất với chất kết
dính là keo PF rất phù hợp, không chỉ về chất lợng sản phẩm mà ngay cả về
hiêu quả kinh tế. Do vậy tôi chọn chất kết dính là keo PF cho loại hình sản
phẩm ván LVL với chiều dầy ván mỏng là 3 mm.
Đề tài " Nghiên cứu ảnh hởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của
ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai ".
Là một hớng nghiên cứu thăm dò cho khả năng sản xuất ván LVL ở
nớc ta.
1.1.4.Tính cấp thiết của đề tài.
Việt nam là một nớc nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, ma nhiều, khí hậu
thay đổi theo mùa, đây là điều kiện bất lợi cho vật liệu có nguồn gốc từ kim
loại và là điều kiện lý tởng cho vi sinh vật phá hoại các sản phẩm có nguồn

gốc từ gỗ tự nhiên làm giảm độ bền của vật liệu, tuổi thọ của công trình .
Việc nghiên cứu và tìm ra một loại vật liệu chịu lực có khả năng khắc
phục đợc các hạn chế trên là hết sức cấp bách và cần thiết. Một hớng giải
quyết là sử dụng một số loại gỗ quý nh: Đinh, Lim, Sến, TáuTuy nhiên,
trên thực tế hiện nay nhữnh loại gỗ này đã bị cấm khai thác, còn sử dụng gỗ
nhập khẩu loại này giá thành lại quá lớn (16 - 18 triệu/m
3
gỗ thành khí). Tronh
khi đó ván LVL với chất kết dính là keo PF sẽ cho ta một loại ván có khả năng
chống chịu môi trờng và cờng độ ván lại lớn rất phù hợp với các chi tiết
chịu lực đặc biệt là các chi tiết dùng trong xây dựng và kiến trúc. Hơn nữa ván
LVL còn cải thiện một số nhợc điểm của gỗ t nhiên nh : tính chất đồng
đều hơn gỗ nguyên, có thể tạo ra các chi tiết có kích thớc và khẩu độ lớn
khắc phục đợc hạn chế về đờng kính và chiều cao.
Sản xuất ván LVL từ gỗ keo lai là một hớng đi tắt đón đầu một loai
nguyên liệu mới cho một loại hình sản phẩm mới, điều này có ý nghĩa rất lớn
không chỉ làm phong phú tập đoàn cây công nghiệp mà còn đáp ứng mục tiêu
sử dụng gỗ đa mục đích và đa dạng hoá loại hình sản phẩm từ gỗ.
Nghiên cứu các thông số ép nhiệt là một vấn đề hết sức quan trọng
trong quá trình sản xuất ván nhân tạo nói chung và ván LVL nói riêng . Do đó,
để tạo ra một loại hình sản phẩm mới chúng ta phải đặc biệt chú ý tới vấn đề
này. Tuy nhiên, trên thực tế do điều kiện thực thi có hạn cho nên đề tài chỉ
nghiên cứu ảnh hởng của thông số nhiệt độ ép đến một số tính chất cuả ván
LVL trên cơ sở khống chế các thông số khác.
1.2. Mục tiêu
1.2.1. Mục tiêu tổng quan.
Nhằm tạo ra đợc loại ván có chất lợng tốt có thể thay thế đợc một số
loại gỗ tự nhiên có chất lợng tốt hiện nay nhng khả năng cung cấp của
chúng trong tơng lai sẽ bị hạn chế.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể:

Xác định đợc ảnh hởng của nhiệt độ tới một số tính chất cơ bản của
Ván LVL từ gỗ Keo lai.
Xác định đợc thông số nhiệt độ ép hợp lý khi ép ván Ván LVL bằng
phơng pháp ép nhiệt ( bằng hai phơng pháp Single step và step by step).
1.3. Nội dung nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:
1.3.1.Nội dung
Tạo Ván LVL (dày 30mm, 11 lớp nằm trong khoảng 0,65 0,7g/cm
3

).
Bằng các phơng pháp Single step và step by step và ở các nhiệt độ ép
khác nhau.
Kiểm tra các tính chất cơ bản của ván theo các phơng pháp và các chế
độ ép.
Đánh giá mức độ ảnh hởng của phơng pháp ép và nhiệt độ ép tới tính
chất của ván.
Bớc đầu lựa chọn trị số nhiệt độ hợp lý của từng phơng pháp.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu.
1.3.2.1 Các phơng pháp cố định.
Nguyên liệu: là gỗ Keo lai (8-10 tuổi)
Phơng pháp step by step
áp suất ép P = 13kgf/cm
2

Thời gian ép: = 0,2 phút/1mm chiều dày sản phẩm.
Phơng pháp Single step
+ = 1,4 phút/mm chiều dày sản phẩm
áp suất ép P = 17kgf/cm
2

Lợng keo tráng: G = 200g/m
2
( keo PF)
1.3.2.2. Yếu tố khảo sát:
Đề tài lựa chọn yếu tố nhiệt độ ép là thông số khảo sát với 5 cấp nhiệt
độ là: 120 , 130, 140, 150
0
c.
Phơng pháp ép: Đề tài dùng hai phơng pháp ép để so sánh.
- Single step
- Step by step
1.4- Phơng pháp nghiên cứu:
- Phơng pháp kế thừa.
- Phơng pháp thực nghiệm ( sử dụng phơng pháp thực nghiệm thăm
dò, xử lý số liệu theo thống kê toán học sau đó đánh giá kết quả).
1.5- ý nghĩa:
5.1. ý nghĩa khoa học:
Trên cơ sở kết quả thực hiện sẽ là cơ sở khoa học cho công trình nghiên
cứu tiếp theo.
5.2. ý nghĩa thực tiễn:
Kết quả thu đợc có thể áp dụng cho các cơ sở sản xuất khi sản xuất
ván LVL. Kết quả tốt khi đó việc sản xuất ván LVL sẽ nâng cao hiệu quả sử
dụng gỗ cũng nh sẽ nâng cao đợc hiệu quả kinh tế.
Chơng 2 :Cơ sở lý thuyết.
2.1. Nguyên liệu:
2.1.1. Những vấn đề chung về gỗ Keo lai.
a. Cấu tạo của gỗ Keo lai:
- Cấu tạo thô đại:
Gỗ Keo lai (8 - 10 tuổi) vỏ có mầu nâu xám, có nhiều dạn dọc nhỏ chạy
dọc thân cây, lớp vỏ ngoài khô mủn, lớp trong xốp. Gỗ Keo lai có giác, lõi

phân biệt, lúc chặt hạ thì cha rõ ràng nhng để sau mọt thời gian thì sự phân
biệt giữa giác và lõi trở lên rõ ràng hơn. Vòng năm không rõ ràng, thớ gỗ
thẳng và khá thô, khối lợng thể tích trung bình.
- Cấu tạo hiển vi:
Gỗ sớm, gỗ muộn không phân biệt, mạch gỗ xếp phân tán, hình thức tụ
hợp đơn kép 2 - 4 lỗ mạch/mm
2
. Đờng kính lỗ mạch trung bình theo phơng
tiếp tuyến ( 0.1- 0.2)mm. Trong lỗ mạch không có thể bít. Tia gỗ nhỏ (<
0.1mm ) số lợng tia gỗ từ 5 - 10 tia/mm. Tế bào mô mền có hình thức phân
bố phân tán, hìng thức tụ hợp vây quanh mạch kín, lỗ thông ngang xếp so le
kích thớc nhỏ có đờng kính từ 0.6- 0.8 m, gỗ Keo lai không có cấu tạo lớp
và không có ống dẫn nhựa dọc.
b.Một số tính chất vật lý - cơ học của gỗ Keo lai:
Các thông số về tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai đợc xác định
quả nghiên cứu về gỗ keo lai 9- 10 năm tuổi [13] đợc ghi trong bảng 02:
Bảng 02: Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai

Tính chất Trị số Đơn vị

1

Khối lợng thể tích

0

= 0,466

549
,

0
12



553
,
0
18



g/cm
3

2 Hút nớc sau 24 giờ ngâm
nớc
21,2 %
3 Hút ẩm sau 24 giờ 2,0 %
4 Độ co rút
+Dọc thớ

0,59

%
+Xuyªn t©m
+TiÕp tuyÕn
3,73
7,61
%

%
5 §é d·n dµi sau 30 ngµy
ng©m níc
+Däc thí
+Xuyªn t©m
+TiÕp tuyÕn


0,37
3,41
7,94

%
%
%
6 Giíi h¹n bÒn khi nÐn däc
(MC=12%)
62,35 MPa
7

Giíi h¹n bÒn khi nÐn côc bé
(MC=12%)
12,07


MPa

8 Giíi h¹n bÒn khi nÐn toµn
bé (MC=12%)
7,289 MPa

9 Giíi h¹n bÒn khi kÐo däc
thí (MC=12%)
126,8 MPa
10 Giíi h¹n bÒn khi kÐo ngang
thí (MC=12%)
3,764 MPa
11 Giíi h¹n bÒn khi uèn tÜnh
(MC=12%)
88,6 MPa
12 M« ®un ®µn håi khi uèn
tÜnh
7500 MPa
13 Giíi h¹n bÒn khi trît däc
thí xuyªn t©m (MC=12%)
13,25 MPa
14 Giíi h¹n bÒn khi trît däc
thí tiÕp tuyÕn (MC=12%)
12,3 MPa
15 Giíi h¹n bÒn khi trît
ngang thí xuyªn t©m
(MC=12%)
5,17 MPa
16 Giíi h¹n bÒn khi trît
ngang thí tiÕp tuyÕn
7,68 Mpa
(MC=12%)
17 Sức chống tách xuyên tâm
(MC=12%)
14,25 Kgf/cm
18

Sức chống tách xuyên tâm
(MC=12%)
17,57

Kgf/cm


Để có thể xác định xem gỗ Keo lai có thể đáp ứng đợc làm nguyên
liệu sản xuất ván mỏng hay không, đặc biệt là ván mỏng dùng trong công
nghiệp sản xuất ván LVL thờng có chiều dày tơng đối lớn, chúng ta cần dựa
trên cơ sở về yêu cầu đối với nguyên liệu sản xuất ván dán (Hiện cha có yêu
cầu cụ thể đối với nguyên liệu sản xuất ván LVL). Yêu cầu đối với nguyên
liệu sản xuất ván mỏng theo TCVN 1762-75 đợc thể hiện ở bảng 03.
Bảng 03: Yêu cầu đối với nguyên liệu dùng cho sản xuất ván dán

Stt

Thông số

Yêu cầu

Đơn vị
1

Đờng kính gỗ tròn

> 18

cm

2 Độ tròn đều > 70 %
3 Độ cong một chiều < 2-3 tuỳ loại %
4 Độ cong nhiều chiều < 1 %
5 Độ thót ngọn < 2-4 tuỳ loại cm/m
6 Xoắn thớ < 10 %
7 Dẹt thân, u bớu, vạnh vè loại
8 Mắt gỗ hạn chế
9 Mục, nấm mốc loại
10 Xốp, rỗng ruột hạn chế
11 Khối lợng thể tích của gỗ

(0,4 0,7) g/cm
3

12 Dầu nhựa và chất chiết
xuất
hạn chế
13

pH


(5
-
6,5)