Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép, nhiệt độ ép đến chất lượng vắn dăm gỗ phế liệu cao su và chất kết dính thạch dừa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
---------------------

NGUYỄN QUỐC KHÁNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ÉP,
NHIỆT ĐỘ ÉP ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM GỖ PHẾ
LIỆU CAO SU VÀ CHẤT KẾT DÍNH THẠCH DỪA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đồng Nai, 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
---------------------

NGUYỄN QUỐC KHÁNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỠNG CỦA THỜI GIAN ÉP, NHIỆT ĐỘ ÉP
ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM GỖ PHẾ LIỆU CAO SU VÀ
CHẤT KẾT DÍNH THẠCH DỪA

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ
GỖ GIẤY
MÃ SỐ: 60.52.24

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. HOÀNG XUÂN NIÊN

Đồng Nai, 2012


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Nhu cầu sử dụng gỗ ngày càng tăng, trong khi khả năng cung cấp gỗ của
rừng ngày càng giảm. Vì vậy, tỷ lệ ván nhân tạo ngày càng tăng trong kết cấu sản
phẩm gỗ. Tuy nhiên, một nhược điểm của ván nhân tạo là phần lớn sử dụng keo
tổng hợp từ Formaldehyde và ure hoặc phenol trong quá trình hình thành sản phẩm.
Lượng dư Formaldehyde trong những loại keo tổng hợp này tồn tại lâu dài trong sản
phẩm và khuyếch tán ra môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người.
Ván dăm, thường sử dụng keo UF làm chất kết dính. Keo UF, trong quá trình
trùng ngưng dù cố gắng đến đâu vẫn còn tồn tại một lượng dư Formaldehyde nhất
định. Vì vậy, sử dụng loại keo không chứa những chất có thể gây hại đến sức khỏe
con người và ô nhiễm môi trường để sản xuất ván nhân tạo nói chung và ván dăm
nói riêng được các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp quan tâm. Đã có nhiều công
trình nghiên cứu về chất kết dính không chứa Formaldehyde được ứng dụng trong
thực tế sản xuất. Trong đó, sử dụng vi sinh vật lên men làm chất kết dính là một
trong những hướng nghiên cứu có thể đem đến những ứng dụng trong thực tế sản
xuất. Thạch dừa là một sản phẩm lên men từ nước dừa có khả năng kết dính.
Nghiên cứu sử dụng thạch dừa làm chất kết dính có thể đưa đến khả năng mới trong
sản xuất ván nhân tạo.
Xuất phát từ những nhận định trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ ép tới chất lượng ván dăm gỗ
phế liệu cao su và chất kết dính thạch dừa”

2

Chương 1:
TỔNG QUAN
1.1.TỔNG QUAN VỀ VÁN DĂM
1.1.1.Lịch sử nghiên cứu và sản xuất sản phẩm ván dăm
1.1.1.1.Trên thế giới
Cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20 các nhà khoa học của Anh và Đức đã sử dụng
mạt cưa, gỗ vụn trong cưa xẻ gỗ, trộn với keo để tạo ra tấm ván lớn và sau đó đã đề
xuất công nghệ sản xuất sản phẩm dạng tấm với lớp lõi là gỗ vụn, mạt cưa, lớp
ngoài là ván bóc. Lúc đầu, sản phẩm không được chú ý. Và phải đến gần giữa thế
kỷ 20 giới nghiên cứu mới quan tâm trở lại. Khoảng năm 1935 – Sansonow nghiên
cứu ván dăm có kích thước dăm dài, xếp lớp như ván dán, là cơ sở ban đầu cho ván
dăm định hướng sau này. Năm 1936 – E.C. Loetscher đã tiến hành nghiên cứu các
thông số công nghệ và hệ thống thiết bị đồng bộ sản xuất ván dăm.

Năm

1936÷1937 xưởng ván dăm đầu tiên trên thế giới mới được xây dựng tại Đức, có
tên là Torfit. Năm 1938 Tiệp khắc xây dựng xưởng ván dăm Dias. Năm 1941 Thụy
điển, Pháp… cũng phát triển loại hình sản phẩm này. Năm 1942 – Công ty Farley –
Loetscher xây dựng nhà máy ván dăm đầu tiên ở Mỹ. Sản phẩm của công ty này có
tên Loctex (ván không phủ mặt) Và Faloctex (ván có phủ mặt). Khối lượng thể tích
của ván từ (0,7÷0,8)g/cm3. Tại Liên xô, năm 1955 – xưởng sản xuất ván dăm thuộc
nhà máy gỗ dán xây dựng UFA lần đầu tiên được đưa vào hoạt động. Năm 1957,
đưa hai dây chuyền ván dăm vào sản xuất sản phẩm thương mại nhập khẩu của
Anh. Năm 1959÷1990, Liên xô tự chế tạo khoảng 40 dây chuyền máy và thiết bị
sản xuất ván dăm đồng bộ công suất 25.000m3/năm. Sau đó, ngành công nghiệp sản

xuất ván dăm lắp đặt thêm 51 dây chuyền. Những dây chuyền do Liên xô tự chế tạo
ban đầu hoạt động không ổn định nên mức sản xuất ván dăm chỉ đạt 2 triệu m3 năm
1998. Năm 2003 có 38 dây chuyền với công suất thiết kế/công suất thực tế:
3.868.000 m3/3.176.000 m3. Năm 2004: 38 dây chuyền với công suất thiết kế/công
suất thực tế : 4.011.000 m3/ 3.626.000 m3. Năm 2005: lắp đặt 39 dây chuyền, công
suất thiết kế/công suất thực tế : 4.098.000 m3 /3930.000 m3. Năm 2006: lắp 44 dây


3

chuyền, công suất thiết kế/công suất thực tế: 5.275.000 m3/4.717.000 m3. Năm
2007: 45 dây chuyền, công suất thiết kế: 6.209.000 m3/công suất thực tế : 5.170.000
m3. Năm 2007 sản lượng ván dăm công suất thiết kế/công suất thực tế là 6.209.000
m3/5.170.000m3. (theo Wood- Based and Their Future – A.Leonovich và
A.Voropaev)
Tại Trung quốc, năm 1993, An Tô Châu (Hội Khoa học kỹ thuật Bộ Lâm
Nghiệp – Trung Quốc) đã nghiên cứu “ Công nghệ và tính chất của ván dăm tre
định hướng ”, tác giả đã đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng của tinh tre và ruột tre đến
tính chất ván và đã kết luận những yếu tố cấu tạo tre đã không làm ảnh hưởng đến
tính chất ván. Năm 1994, Hua – Yukun tiến hành đề tài “ Nghiên cứu công nghệ sản
xuất ván dăm định hướng từ nguyên liệu tổng hợp tre và gỗ bạch dương”
(Composite Oriented Stands Board). Các tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của
chủng loại keo, chiều dày ván dăm, tỷ lệ lượng dăm tre và gỗ, dạng cấu trúc ván đến
một số chỉ tiêu chất lượng ván. Tác giả đưa ra một số kết luận: Keo P – F
(Phenolformaldehyde) và U – F (Ure formaldehyde) có thể sử dụng làm chất kết
dính sản xuất ván OSB từ tre và gỗ Bạch Dương đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng so
với các loại ván tương đương. Ván dăm từ nguyên liệu gỗ Vân sam và một số loại
gổ mềm khác được sản xuất theo keo phenol, với ván suất ép P = 80÷100 Kg/cm2,
nhiệt độ ép T = 1000C, tỷ lệ keo(8÷10)%, với hai cỡ chiều dài 4mm và 25mm, khối
lượng thể tích ván từ(0,8÷1,1)Kg/cm3, độ bền uốn tĩnh của ván đạt

(200÷500)Kg/cm2
Có thể nói, ngành công nghiệp ván dăm trên thế giới thực sự phát triển sau
khi chiến tranh thế giới thứ 2 kết thúc. Từ 1952 ÷ 1957 sản lượng ván dăm trên thế
giới tăng hơn 10 lần. Và phát triển liên tục từ đó đến nay.
Ván dăm được phát triển rộng rãi ở tất cả các châu lục, mạnh nhất ở Châu
Âu, kế đến là Châu Á, Bắc Mỹ. Năm 2001 toàn thế giới có 719 nhà máy, tổng công
suất 81.972.000m3, năm 2005 có 733 nhà máy tổng công suất 85.844.000m3, tăng
4,7%. Những năm gần đây, nước có sản lượng ván dăm lớn nhất là Mỹ, kế đến là
Trung Quốc. ở khu vực Đông Nam Á ván nhân tạo cũng phát triển mạnh: Thái lan


4

dân số khoảng 62 triệu người, năm 2008 sản xuất 2.600.000 m3 ván dăm, bình quân
đầu người 0,042m3/năm; Malaysia hơn 26 triệu dân sản xuất khoảng 1 triệu m3 ván
sợi và 222.000m3 trong năm. Đài Loan dân số trên 22 triệu người hàng năm nhập
350.00m3 ván nhân tạo.
1.1.1.2.Tại Việt nam
Sản phẩm ván dăm xuất hiện ở Việt nam hơi muộn, nên những nghiên cứu về
ván dăm cũng chỉ bắt đầu từ những năm bảy mươi của thế kỷ trước.
Ván dăm xuất hiện ở Việt nam vào những năm đầu thập kỷ 70 của thế kỷ
trước, nhưng không phát triển. Năm 1972 một dây chuyền sản xuất ván dăm có
công suất 1000m3/năm của Cộng hòa dân chủ Đức viện trợ được lắp đặt tại Quảng
ninh. Năm 1974 dây chuyền ván dăm do Thụy điển viện trợ cũng có công suất
1000m3/năm, lắp đặt tại Việt trì. Cả hai dây chuyền này đều có chung một đặc điểm
là không đưa được sản phẩm ra thị trường. Cũng vào thời điểm này, ở miền Nam,
tại Tân mai, Biên hòa một dây chuyền sản xuất ván dăm theo phương pháp ép đẩy
đã lắp đặt nhưng chưa đưa vào hoạt động. Trên thực tế, đến những năm 80 của thế
kỷ 20 ngành sản xuất ván dăm của Việt nam vẫn ở mức không. Chỉ từ những năm
1990, ván dăm ở Việt nam mới được chú ý sản xuất và liên tục phát triển cho đến

nay. Năm 1994, Nhà máy đường Hiệp Hòa – Long An lắp đặt phân xưởng sản xuất
ván dăm với máy và thiết bị nhập toàn bộ từ Trung quốc. Năm 1995 tổ chức sản
xuất sản phẩm ván dăm từ phế liệu bã mía, sản lượng 5000m3, và đến năm 1998
sản lượng được nâng lên 8500 m3/năm sử dụng thêm nguyên liệu gỗ điều và bạch
đàn. Đến năm 2005 nhà máy đường La Ngà – Đồng Nai, tổ chức lắp đặt dây chuyền
máy thiết bị sản xuất ván dăm từ bã mía nhập đồng bộ từ Trung quốc có công suất
5000 m3/năm và tiến hành sản xuất vào năm 2007. Cũng năm 2007, Tổng công ty
Lâm Nghiệp Việt nam đưa dây chuyền ván dăm gỗ nhập từ Trung quốc, lắp đặt tại
Phú Xá, thành phố Thái nguyên, tỉnh Thái nguyên đi vào sản xuất. Những nhà máy
nêu trên đều hoạt động có hiệu quả, chất lượng sản phẩm có sức cạnh tranh trên thị
trường. Ngoài ra các công ty ở nhiều địa phương trong cả nước cũng lắp đặt các dây
chuyền sản xuất ván dăm với quy mô nhỏ từ 1000 ÷ 3500 m3/ năm như : Công ty


5

chế biến Lâm sản Đắc lắc, công ty chế biến gỗ Hòa bình (Kon Tum), nhà máy ván
dăm Hương quỳnh (Bình Dương), công ty Hiệp Nguyên (Bình dương), công ty Lâm
nghiệp U Minh Thượng (Cà mau), công ty ván dăm Tân phú (Đồng nai), công ty
chỉ xơ dừa 25/8 ( Bến tre )….đưa tổng sản lượng ván dăm Việt nam tử 20.000 m3
năm 1995 tăng lên 200.000 m3 năm 2010.
Những nghiên cứu về ván dăm được nghiên cứu ở viện Khoa học Lâm nghiệp
Việt nam, trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu từ những năm 80 của thế kỷ
trước, tiếp tục cho đến hiện nay gồm những công trình của các tác giả : Nguyễn
Phan Thiết (Nghiên cứu ván dăm tre), Nguyễn Trọng Nhân (viện khoa học Lâm
nghiệp Việt Nam) nghiên cứu sử dụng cọng dừa nước làm nguyên liệu sản xuất ván
dăm. Trần Văn Chứ (ván dăm chậm cháy). Hoáng Xuân Niên (ván dăm xơ dừa).
Hoàng Thị Thanh Hương (Ván dăm tre gỗ kết hợp). Ván dăm tiếp tục được TS
Phạm Ngọc Nam, Lâm Trần Vũ, Hoàng Xuân Niên…nghiên công nghệ sản xuất
ván dăm từ nguyên liệu ngoài gỗ và phế liệu nông nghiệp như thân cây mỳ (sắn);

thân cây ngô; vỏ đậu phộng, vỏ cà phê, thân chuối, rơm rạ kết hợp với trấu, mụn chỉ
xơ dừa kết hợp với trấu …
1.1.2. Nguyên liệu sản xuất ván dăm
Ván dăm (wood particleboarbds/particleboards) được hình thành bằng cách
trộn dăm với keo và phụ gia rồi ép dưới điều kiện áp suất và nhiệt độ (TCVN 7751 :
2007). Theo định nghĩa này, có ít nhất 2 thành tố tham gia vào cấu trúc sản phẩm
ván dăm là dăm và keo.
Dăm (particle): là những phần tử nhỏ được tách ra từ gỗ hoặc thực vật có
xenlulo khác. Có nhiều loại dăm khác nhau được sản xuất từ gỗ có khối lượng thể
tích trung bình và thấp. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thực vật và
phế liệu nông nghiệp có chứa xenlulô cũng được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất
ván dăm như : Rơm rạ, thân cây bông, thân cỏ, thân chuối thân cây sắn, bã mía, vỏ
cà phê, vỏ hạt hướng dương…. Nói chung, tất cả các loại dăm dù được sản xuất từ
gỗ hay thực vật có chứa xen lu lô khác đều phải có kích thước, hình dạng đạt yêu
cầu theo quy định.


6

Keo là chất để kết dính các dăm lại với nhau [TCVN 7751 : 2007]. Ván dăm
đầu tiên được nghiên cứu bằng cách trộn gỗ vụn, dăm bào, mạt cưa với chất kết
dính là những loại keo mà nguyên liệu có sẵn trong thiên nhiên như keo da, keo
xương, keo máu,… được gọi tên chung là keo Albumin.
Những loại keo này có độ bền chịu nước kém và dễ bị vi sinh vật phá hủy.
Đến năm 1909 nhà bác học Backeland đã chế tạo ra nhựa tổng hợp Phenol
formaldehyde và keo Ure formaldehyde . Hai loại keo này nhanh chóng được sử
dụng thay thế keo Albumin trong sản xuất ván nhân tạo.
Hầu hết, ván dăm sử dụng cho đồ mộc và xây dựng đều dùng keo Ure –
Formaldehyde (UF). Loại keo này sử dụng Ure và Formaldehyde làm nguyên liệu
chính để tiến hành phản ứng đa tụ, tạo thành keo. Do nguồn nguyên liệu phong phú,

công nghệ sản xuất đơn giản, tính năng dán dính tốt, có cường độ dán tính tương
đối cao, có tính năng chịu nhiệt, chịu nước, chịu ăn mòn tương đối tốt. Màu sắc của
keo nhựa nhạt, giá thành thấp, nên có được ứng dụng rộng rãi. Keo nhựa UF có
nhiều nhãn hiệu, căn cứ vào sản phẩm dán khác nhau, keo nhựa UF có thể phân
thành keo dùng cho ván dán, keo dùng cho ván dăm, keo dùng cho ván sợi, keo
dùng cho ván ghép thanh. Keo nhựa UF dễ lão hoá, nhưng có thể thông qua cùng
đa tụ với Phenol, Resocinol, Melamine tiến hành biến tính. Ngoài ra, cũng có thể có
thể dùng keo nhựa Vinyl acetate hỗn hợp với nó tạo thành keo nhựa UF biến tính.
Sử dụng chất đóng rắn để nâng cao tốc độ và mức độ đóng rắn để nâng cao tốc độ
và mức độ đóng rắn của keo nhựa UF. Chất đóng rắn dùng phổ biến nhất là NH4Cl,
cũng có thể sử dụng (NH4)3CH3COO, (NH4)2SO4. Để ức chế quá trình đóng rắn ở
nhiệt độ cao có thể dùng Ammonium Hydroxide, Hexamethllentetramine, Urea,
Melamine, khi rắn nong sử dụng chất đóng rắn tính tiềm phục có P –
Tohienesulfonamide.
Ván dăm sử dụng keo urêformalđêhyd có tính chịu nước thấp và chỉ bảo toàn
được tính chất của ván trong môi trường ẩm ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ không
quá 60ºC . Nếu tăng nhiệt độ trong môi trường ẩm, ván dăm sẽ giảm độ bền đáng
kể. Những tính chất còn lại của ván dăm sử dụng keo urê Formaldehyde cũng tương


7

đương tính chất của ván dăm sử dụng keo Urê mêlamin. Ngoài ra keo
Urêformalđêhyd có giá khá rẻ so với keo Phênol Formalđêhyd và keo Uremelamin,
nên trong sản xuất ván dăm, keo ure Formaldehyd được sử dụng rộng rãi. Ván dăm
sử dụng chất kết dính là keo Ureformalđêhyd cho thêm chất kỵ nước sẽ có tính chịu
nước cao ở nhiệt độ thường và cả nước sôi. Trong trường hơp này màu sắc của gỗ
không đổi, tính độc hại đối với người và môi trường hầu như không đáng kể và
không gây mùi khó chịu.
Nhưng ván dăm sản xuất với chất kết dính là keo UF có tính chịu tải trong

điều kiện nhiệt ẩm kém. Do đó trong điều kiện khí hậu khắt khe, người ta sử dụng
loại ván dăm sản xuất ván với chất kết dính là keo Phenol – Formaldehyde (PF)
đóng rắn trong môi trường bazơ. Loại keo này được dùng trong công nghiệp ván
dăm bắt đầu vào năm 1963, đến năm 1980 ở Đức đã có 9% tổng sản lượng ván dăm
được sản xuất bằng keo Phenol đóng rắn ở môi trường bazơ. Loại keo này sử dụng
phenol (phenol, cresolmixed isomer, resorcinol) và loại aldehyde (Formaldehyde,
furfurali), trong môi trường tính bazơ hoặc tính axit, gia nhiệt đa tụ hình thành dung
dịch nhựa. Keo PF có cường độ dán dính cao, tính chịu nước, chịu nhiệt tốt, tính ổn
định hoá học cao không bị nấm mọt phá hoại, nhưng nhược điểm của nó là màu sắc
tương đối đậm và lớp keo tương đối dòn. Tính năng tốt của nó, làm cho nó thích
hợp với cả chủng loại ván nhân tạo dùng trong nội ngoại thất. Nhựa PF tính tan
trong nước, sử dụng thuận lợi, hàm lượng phenol tự do tương đối thấp, dùng để sản
xuất ván dán, thường là tính tan trong nước, tính thẩm thấu lớn, vì thế, phải cho
thêm chất phụ gia, thường không cho chất đóng rắn, nhưng có thể cho chất thúc đẩy
đóng rắn. Keo nhựa PF tính tan trong alcohol, hàm lượng Phenol tự do cao, tính ô
nhiễm lớn, thích hợp dùng sản xuất giấy ngâm tẩm gia nhiệt đóng rắn thành giấy
màng keo. Keo nhựa PF tuy có tình bền khí hậu cực tốt, nhưng yêu cầu khống chế
độ ẩm phôi ván rất khắc khe, nhiệt độ ép yêu cầu cao, thời gian tương đối dài và
nhiều nhân tố không có lợi cho sản xuất ván. Để cải thiện những thiếu sót về mặt
này, thường biến tính keo PF bằng cách cùng đa tụ với Rescorcinol hoặc Melamine


8

Ván dăm sản xuất bằng keo Phenol – Formaldehyde (PF) cũng tồn tại một số
nhược điểm như: Thời gian ép nhiệt kéo dài, giá thành cao, độc hại…Do nhược
điểm này, keo Melamin– Formaldehyde (MF) được sử dụng để sản xuất ván dăm có
khả năng chống chịu điều kiện khí hậu khắc nghiệt hơn. Keo nhựa MF dùng nguyên
liệu là Melamine và Formaldehyde, được đa tụ ở điều kiện nhất định. Tính năng
chịu nhiệt và chịu nước của loại keo nhựa này đều tốt hơn keo nhựa PF và UF, do

giá thành của Melamine quá cao, nên chủ yếu dùng để sản xuất màng keo dán mặt
trang sức.
Ván dăm sử dụng keo phênol formalđehyd có khả năng chịu tác động của
nước rất cao, ngay cả khi chịu tác động đồng thời của ẩm và nhiệt ( nước sôi), độ
bền của ván không thay đổi. Ngoài ra, ván sử dụng chất kết dính là keo PF có tính
kháng trùng cao hơn, đồng thời giảm đáng kể những hư hại do nấm mốc và côn
trùng gây ra so với gỗ nguyên ban đầu sử dụng làm ván dăm. Nhưng sử dụng keo
phênol Formalđêhyd thường làm xuất hiện các vết đốm sẫm màu, làm xấu ngoại
quan của sản phẩm. Mặt khác, keo phênol Formalđêhyd gây mùi khó chịu, thậm chí
gây dị ứng , lan tỏa vào môi trường gây độc hại cho người sản xuất và sử dụng ván.
Thời gian ép ván sử dụng keo phênol Formalđêhyd dài hơn so với ép ván sử dụng
keo urê formalđêhyd . Ngoài ra, vì giá thành cao nên ván dăm sử dụng keo phênol
Formalđehyd được sản xuất với số lượng ít và chỉ ở những xí nghiệp nhất định.
Keo Urêmêlamin tạo được mối liên kết keo bền vững khi chịu tác động của
nước kể cả nước đun sôi. Khác với mối liên kết keo tạo thành từ keo Urê
Formalđêhyd chỉ chịu được tác động của nước ở nhiệt độ thường. Ván dăm sử dụng
keo Urêmelamin có tính chịu nước tốt, độ bền cao, màu sắc của gỗ không thay đổi
nhưng vì khá hiếm và nhất là giá thành cao nên chỉ sản xuất trong những trường
hợp cần thiết.
Ngoài những loại keo nói trên, keo có nguồn gốc từ các chất vô cơ như các
loại xi măng mác cao, thạch cao, thủy tinh nước … Cũng được sử dụng để sản xuất
các sản phẩm đặc biệt.


9

Keo dán vô cơ thông thường là chỉ loại vật liệu bột vô cơ, khi trộn nó vào
nguyên liệu sợi thực vật như dăm, sợi, sau khi trộn với nước hoặc dung dịch nước,
trải qua hàng loạt tác dụng vật lý, hoá học, có thể từng bước cứng lại hình thành ván
nhân tạo có cường độ nhất định, vật liệu dạng vô cơ trong đó có xi măng, thạch cao,

Magnesite (MgCO3) được gọi là keo vô cơ.
Keo dán vô cơ có những đặc điểm dưới đây: Nguyên liệu phong phú, có thể
lấy ngay tại chỗ, giá thành hạ, tính bền tốt, tính thích ứng mạnh, có thể dùng trong
môi trường nước, nóng, lạnh, phần nhiều là vật liệu không cứng. Tính chậm cháy
của sản phẩm ván nhân tạo tốt, năng lực làm tổ hợp vật liệu nền phức hợp với các
loại vật liệu khác mạnh, sản phẩm có ván dăm xi măng, ván sợi gỗ vi măng, ván
dăm thạch cao, ván sợi thạch cao.
Ván dăm thông dụng thường dùng keo UF làm chất kết dính, có ưu điểm là
giá thành thấp, sử dụng trong điều kiện khô và nhiệt độ thường xuyên không quá
600C có độ bền khá ổn định. Tuy nhiên do keo UF có chứa một lượng dư
formaldehyde tồn tại lâu dài và khuyếch tán ra môi trường làm ảnh hưởng đến sức
khỏe của người sử dụng. Vì vậy, thay thế keo UF bằng một loại keo không độc hại
nhưng vẫn đảm bảo được độ bền trong điều kiện sử dụng như keo UF luôn được các
nhà sản xuất quan tâm.
Ván dăm sản xuất từ nguyên liệu gỗ cao su về cơ bản không khác gì so với
ván dăm sản xuất từ những nguyên liệu gỗ khác. Nhưng gỗ cao su có đường kính từ
9mm trở lên hầu như sử dụng tất cả vào xẻ gỗ cho sản xuất ván ghép thanh hoặc
bóc ván mỏng. Vì vậy, hầu như không có gỗ tròn cao su đường kính lớn làm nguyên
liệu sản xuất dăm gỗ. Nhưng lượng phế liệu cành ngọn và sau chế biến rất lớn được
sử dụng tạo dăm để sản xuất ván dăm. Do phế liệu có nhiều dạng khác nhau nên
dăm gỗ cao su được điều chế bằng máy nghiên dăm dạng búc có kích thước không
đều và không đạt được kích thước dăm tốt nhất. Tuy nhiên nếu băm dăm bằng thiết
bị thích hợp thì vẫn tạo được dăm tốt. Riêng dăm từ ván mỏng có các chiều dày từ
0,5mm đến 2,2mm nên dăm điều chế từ phế liệu ván bóc có kích thước khác nhau.
Nếu ván mỏng có chiều dày dăm từ 0,7 – 2,2mm thì thay đổi điều chế dăm.


10

1.1.3. Thạch dừa

Trong tự nhiên, ngoài thực vật tổng hợp được xenlulo thì vi khuẩn cũng có
khả năng tạo được xenlulo – gọi là Bacterial Cellulose (BC). Trong đó, vi khuẩn
Acetobacter xylinum sản xuất cellulose hiệu quả nhất. BC là sản phẩm đặc biệt của
quá trình chuyển hóa sơ cấp và đóng vai trò là lớp bảo vệ bên ngoài, khác với
cellulose của thực vật đóng vai trò là thành phần cấu trúc. Với những tính chất đặc
biệt như độ bền cơ học tốt, khả năng phân hủy sinh học, khả năng giữ nước tốt BC
được ứng dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm (thạch dừa, chất ổn định thực
phẩm), y học (màng trị bỏng, kem dưỡng da), truyền thông (màng rung, bổ chuyển
đổi âm thanh)… Tuy nhiên, ứng dụng cellulose vi khuẩn ở Việt nam chủ yếu là sản
xuất thạch dừa dùng trong thực phẩm Nata-de Coco
Nguồn nguyên liệu để sản xuất BC
+ Nước dừa:
Nước dừa già nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất BC. Trong nước dừa
già có chứa nhiều carbohydrate, vitamin, acid amin, các chất kích thích sinh
trưởng…, do đó nước dừa là môi trường dinh dưỡng rất thuận lợi cho sự phát triển
của vi khuẩn A.xylinum và là nguyên liệu truyền thống để sản xuất Nata-de Coco.
Tùy theo giống dừa, lượng nước dừa thu được từ trái dừa khác nhau. Thông thường,
dừa để già lấy cơm dừa là loại trái lớn, lượng nước trung bình 300ml/ trái.
+ Nước mía:
Nước mía có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, cũng là môi trường lý tưởng
cho vi khuẩn A.xylinum phát triển. Dung dịch nước mía pha loãng có thể sử dụng
làm môi trường lên men sản xuất BC ở quy mô lớn. Cũng có thể pha trộn nước dừa
và nước mía để làm môi trường lên men cho vi khuẩn Acetobacter xylinum tạo ra
cellulose.
+ Gỉ đường:
Thành phần rỉ đường có chứa (15÷20)% nước và (80÷85)% chất khô hòa tan.
Đặc biệt trong rỉ đường chứa khá nhiều loại vitamin. Khi bảo quản lâu ngày, chất
lượng của rỉ đường thường giảm. Cần có chế độ bảo quản hợp lý để quá trình lên

11

men đạt hiệu quả cao. Trong môi trường rỉ đường cũng phải cung cấp thêm nguồn
nitơ như trong môi trường nước dừa.
+ Thạch dừa - Bacterial Cellulose (BC)
Thạch dừa được tạo thành bởi sự lên men của vi khuẩn Acetobacter xylinum
trong môi trường nước dừa già. Acetobacter xylinum thuộc nhóm vi khuẩn
acetic.Tế bào Acetobacter khi còn nhỏ có dạng hình que, nhưng khi trưởng thành có
dạng hình cầu có lớp vỏ nhầy bao quanh. Trong môi trường nuôi cấy nước dừa già
(hoặc nước cốt dừa) có bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết thì sinh khối tạo nên
lớp hemicellulose. Đó là thạch dừa (có hình dạng tùy theo vật chứa và độ dày tùy
theo ý muốn).
Nguồn nguyên liệu chính sản xuất thạch dừa là nước dừa già (dừa khô) vào
khoảng từ (10÷12) tháng tuổi. Đây là phế phẩm của các nhà máy cơm dừa nạo sấy,
cơ sở sản xuất kẹo dừa, kẹo chuối, mứt, bánh phồng… Quá trình sản xuất thạch dừa
góp phần giải quyết ô nhiễm môi trường của các nhà máy và các cơ sở nói trên.
Nhưng chính nó - quá trình chế biến thạch dừa cũng phát sinh chất thải gây ô
nhiễm.
Nguyên liệu phụ là các chất bổ sung dinh dưỡng như đường (saccaro), dấm
(acid acetic ), Sunfat Amon (S.A), DiAmonPhotphat (DAP). Không thể thiếu dung
dịch nước giống thạch dừa, được nhân ra từ ống nghiệm.
Trong thực tế, các cơ sở sản xuất thạch dừa sử dụng men giống nhân ra rất
nhiều lần nên chất lượng giống giảm sút, năng suất thạch dừa giảm dần. Do đó, cần
phải mua giống ống nghiệm để có nguồn giống mới tốt hơn.
Để tạo được giống ống nghiệm thạch dừa cần phải có phòng thí nghiệm, dụng
cụ đạt yêu cầu như kính hiển vi, dụng cụ cấy, đĩa petri, bình tam giác, nồi hấp thanh
trùng…Công việc tạo giống ống nghiệm thạch dừa do các Trường đại học, Viện,
các Trung tâm nghiên cứu làm tốt hơn tại cơ sở sản xuất. Tuy nhiên khi mua ống
nghiệm về nhân ra chai để thành giống sản xuất thì các cơ sở sản xuất cũng phải có
một khu vực sạch sẽ, sử dụng đèn cồn và bình xịt cồn để làm sạch môi trường.

12

Qua “Nghiên cứu xây dựng chỉ tiêu chất lượng giống Acetobacter dùng trong
sản xuất thạch dừa” của Bộ môn công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa,
cho thấy: Khi sử dụng giống Acetobacter xylinum nhiều lần (4 mẻ trở lên) cho sản
xuất mà không có sự phân lập lại thì mức độ nhiễm của các vi sinh vật lạ là rất cao.
Sự tạp nhiễm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cảm quan của sản phẩm như bề
mặt xù xì, bọng nước... Nếu phân lập để loại bỏ các vi sinh vật lạ thì chất lượng sản
phẩm tốt lại như cũ.
Trong điều kiện không khí không được vô trùng và giống không được phục
tráng thì môi trường nước dừa bị nhiễm nấm men và chúng sẽ sử dụng chất dinh
dưỡng trong nước dừa để hoạt động sống, cạnh tranh dinh dưỡng với vi khuẩn
Acetobacter, thậm chí nấm men dại che kín bề mặt thì vi khuẩn Acetobacter sẽ chết,
thạch không hình thành được hoặc bề mặt thạch lồi lõm do sinh khối tích không đều
hoặc có bọt khí ở bên trong.
Để sản xuất thạch dừa cần phải thiết kế, bố trí mặt bằng như sau:
- Khu vực tiếp nhận, chứa và lọc nước dừa.
- Khu vực đun nấu nước dừa
- Khu vực rót giống vào khay
- Khu vực để khay chờ lên men
- Phòng nhân giống cung cấp chai giống sản xuất
- Khu vực xử lý thạch thô chờ xuất bán.
- Phòng kho chứa hóa chất như acid acetic, S.A, DAP...
Quá trình sản xuất thạch dừa là quá trình lên men tạo sinh khối, do đó để đảm
bảo chất lượng và hiệu suất thu hồi sản phẩm cao, khi nhân giống phục vụ sản xuất
không được có nấm men dại và nhất thiết phải phục tráng giống khi có biểu hiện
thoái hóa.
Các địa chỉ bán giống thạch dừa:

- Bộ môn công nghệ vi sinh, Trường Đại học Bách khoa, Trường Đại học
Khoa học Tự nhiên
- Viện sinh học nhiệt đới, Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam


13

- Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ Bến Tre.
Dự đoán trữ lượng chất kết dính thạch dừa
Diện tích trồng dừa ở Việt nam khoảng 200.000ha, khu vực miền Tây nam bộ
có khoảng trên 175.000ha, trong đó, địa phương có diện tích trồng dừa nhiều nhất là
Bến Tre (38.000ha), Trà Vinh (12.418 ha). Các tỉnh thuộc Duyên hải miền Trung
trồng khoảng trên 30.000 ha. Trong đó tỉnh Bình Định có diện tích lớn nhất 12.000
ha. Từ năm 2004 đến nay do hoạt động chế biến dừa trái gia tăng, giá bán nguyên
liệu dừa trái lên rất cao nên diện tích trồng dừa ở các địa phương liên tục tăng, riêng
tỉnh Bến Tre đã tăng thêm gần 3.000 ha, đạt 38.000 ha, tiếp tục giữ vị trí tỉnh trồng
dừa nhiều nhất cả nước. Mỗi ha trồng bình quân 140 cây, mỗi cây cho (50÷60) trái
dừa khô mỗi năm, tổng cộng có 1.4÷1.680.000 trái dừa khô, tương đương
420÷504.000.000 líl nước dừa già để nuôi cấy thạch dừa. Không kể đến khối lượng
bã cơm dừa hàng triệu tấn có thể sử dụng để tạo dung dịch nuôi cấy vi khuẩn
Bacterial Cellulose.
Có thể thấy khối lượng phế liệu sau khi chế biến các sản phẩm từ quả dừa rất
lớn, làm ngũ quả cung cấp ổn định cho việc sản xuất một lượng lớn Bacterial
Cellulose vi khuẩn , có thể đáp ứng một phần nào đó chất kết dính trong nhu cầu
sản xuất ván nhân tạo, phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nước và khả năng xuất
khẩu.
1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Ván dăm được hình thành bằng cách trộn dăm với keo và phụ gia rồi ép dưới
điều kiện áp suất và nhiệt độ[1, trang 12]. Như vậy, ván dăm có ít nhất hai thành tố
tham gia vào trong kết cấu sản phẩm là dăm và keo. Keo là chất kết dính được lựa

chọn phù hợp với loại nguyên liệu điều chế dăm. Thông thường trong sản xuất ván
dăm chất kết dính là keo UF. Dăm được điều chế từ nguyên liệu truyền thống sử
dụng trong công nghiệp sản xuất ván dăm là gỗ. Nhưng với sự phát triển của khoa
học kỹ thuật và mức độ khan hiếm nguyên liệu gỗ tăng dần nên nhiều thực vật
ngoài gỗ và phế liệu nông nghiệp có chứa xenlulo được nghiên cứu sử dụng làm
nguyên liệu sản xuất ván dăm. Vì thế, dăm là những phần tử nhỏ có hình dạng khác


14

nhau được tách ra từ gỗ hoặc thực vật có xenlulo khác. Tuy nhiên, các nhà khoa học
nghiên cứu về ván dăm coi một dăm cơ bản là dăm phẳng có dạng hình học là hình
hộp chữ nhật, đặc trưng bằng 3 kích thước : Chiều dài (l), chiều rộng (W), và chiều
dày (t). Ảnh hưởng của dăm công nghệ, các yếu tố công nghệ, biến đổi hóa lý trong
quá trình ép ván để hình thành ván dăm là cơ sở lý thuyết của vấn đề nghiên cứu.
1.2.1. Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến tính chất của ván dăm
Tính chất cơ lý của ván dăm được quyết định phần lớn từ quá trình công nghệ
sản xuất. Một thay đổi nhỏ của yếu tố công nghệ, có thể đưa tới những tính chất xác
định của sản phẩm. Điều đó cho phép tính toán phạm vi sử dụng ván dăm, đồng thời
có thể hạ giá thành. Để tổ chức sản xuất ván dăm hợp lý, cần biết những nhân tố
công nghệ cơ bản ảnh hưởng tới tính chất cơ lý của ván. Những nhân tố đó là: khối
lượng thể tích của ván, loại và lượng chất kết dính, chất phụ gia trong keo, hình
dạng và kích thước dăm, loại vật liệu tạo ván, vỏ lẫn trong dăm, lượng bụi trong
dăm, độ ẩm của hỗn hợp dăm keo trước khi ép sơ bộ. Nhiệt độ bàn ép và thời gian
giữ ván trong máy ép, kết cấu của nó.
1.2.2. Hình dạng và kích thước dăm công nghệ
Trong sản xuất ván dăm, dăm gỗ được coi là những phần tử có mặt cắt ngang
hình chữ nhật, đặc trưng bằng 3 kích thước: Chiều dài (L), chiều rộng (W), và chiều
dày (t). Bảng 1.1 dẫn ra tên gọi, hình dạng và kích thước một số loại dăm gỗ thường
sử dụng trong sản xuất ván dăm[16] ; [21, trang 41 ].

15

Bảng 1.1 . Hình dạng và kích thước của dăm (mm) trong sản xuất ván dăm
Hình dạng dăm

Chiều dày

Chiều rộng

Chiều dài

Dăm phẳng

0.15-0.45

đến 12

đến 40

Dăm hình kim

0.15-0.45

đến2

đến 40

Dăm nhỏ

0.10-0.25

đến 2

đến 8

Dăm mịn

0.01-0.2

đến 1

đến 5

Mạt cưa

0.10-2.05

đến2

đến 5

Bột, bụi gỗ

0.1-0.50

đến1

đến 1

Bụi đánh nhẵn gỗ

0.01-0.50

đến 1

đến 1

Dăm dạng sợi

0.01-0.25

đến 0.25

đến 6

Ảnh hưởng lớn nhất đến tính chất cơ học của ván dăm là chiều dầy của dăm,
nó quyết định tỷ lệ diện tích giữa bề mặt dăm, khối lượng dăm và lượng keo tráng.
Dăm càng dày, càng rộng thì cường độ uốn tĩnh càng thấp. Khi giảm bề dày dăm từ
1,0mm xuống đến còn 0,1mm thì diện tích riêng của mỗi đơn vị khối lượng dăm
tăng từ 0,74m2 lên đến 4,7m2[3].
Đặc trưng cơ bản về kích thước hình học của một dăm gỗ có mặt cắt ngang
hình chữ nhật hoặc hình vuông là các kích thước chiều dài, chiều rộng, chiều dày.
Đa số các nhà khoa học đều sử dụng hai khái niệm “mảnh” và “dẹt” để đánh giá
hình dạng của dăm.
Tỷ số mảnh S (Slaenderness ratio) là đại lượng không thứ nguyên tạo thành
từ phép chia giữa chiều dài và chiều dày: S = Chiều dài/ chiều dày = L/t
S

Chieudai L

Chiêuday t

Tỷ số dẹt J (flatness ratio) là đại lượng không thứ nguyên hình thành từ phép
chia giữa chiều rộng và chiều dày. J = Chiều rộng/ chiều dày = w/t
J

Chiêurong w

Chieuday t


16

Dễ dàng nhận ra rằng L = w thì J = S: chiều dài và chiều rộng dăm bằng
nhau; J = 1 và w = t: dăm có mặt cắt ngang hình vuông.
Tỷ số giữa chiều dài và chiều dày chính là yếu tố ảnh hưởng đến hoàng loạt
các yếu tố trong quá trình tạo ra ván dăm và tính chất của sản phẩm như: diện tích
của dăm trong tấm, tính chất cơ học của sản phẩm, lượng keo tiêu hao cho toàn bộ
những đặc tính của sản phẩm đã dự kiến trước.
Khi giảm trị số của S, giữ nguyên trị số của L có nghĩa là trị số của t tăng, sẽ
làm tăng lượng keo trên một đơn vị diện tích bề mặt dăm. Những dăm ở lớp trong,
khi giảm trị số S thường đòi hỏi một lượng keo lớn hơn, tính trên một đơn vị diện
tích dán dính so với diện tích bề mặt ngoài của dăm.
Các nghiên cứu của A.A Moslemi, Kimito, và các tác giả khác đã chỉ ra rằng
những dăm có trị số S trong phạm vi 120 – 200 đặc trưng cho dăm mỏng và dài, ván
có khả năng chịu uốn cao. Trị số S tăng đến một mức nào đó có thể hạn chế mức độ
hút nước và ổn định kích thước, trị số S đạt đến trị số 50 thì khả năng bám đinh của
sản phẩm tăng cao, vượt trị số khả năng bám đinh không còn nữa. Lớp dăm ở giữa

ván thường có tỷ lệ mỏng thấp, trị số S khoảng 60. Khi S < 150 thì cường độ uốn
tĩnh của ván sẽ tăng lên theo sự tăng của S. Khi S > 150 thì cường độ uốn tĩnh thay
đổi không rõ rệt. Thông thường người ta cho rằng S =(100 ÷ 200) ( đối với dăm bề
mặt) và 60 (đối với dăm lớp lõi) là hợp lý[22].
Tuy nhiên các công thứ trên có những nhược điểm về mặt lý luận như dăm
có cùng một trị số S nhưng chiều dày và chiều dài khác nhau hoặc cùng trị số J
nhưng chiều rộng và chiều dày khác nhau. Điều này dẫn đến những trường hợp dăm
có chỉ số S bằng nhau nhưng kích thước dăm hoàn toàn khác nhau, do đó ảnh
hưởng đến tính chất của sản phẩm cũng hoàn toàn khác nhau.
Những nhà khoa học Nga nghiên cứu về hình dạng và kích thước dăm bằng
thực nghiệm. Các trị số của kích thước dăm và ảnh hưởng của chúng đến độ bền
của ván được dẫn ra trong bảng …


17

Bảng 1.2: Kích thước dăm sử dụng trong sản xuất ván dăm[26]
Loại ván dăm

Kích thước dăm (mm)
Dài

Rộng

Dày

Lớp mặt

20

Đến 3

0.15 – 0.25

Lớp giữa

40

Đến 12

0.35 – 0.45

Ván dăm 1 lớp

20

2-6

0.25 – 0.35

Ván dăm nhiều lớp

30

2–6

0.25 – 0.35

Ván dăm ép đẩy

20

1–3

0.6 – 0.7

Ván dăm 3 lớp:

Ảnh hưởng của chiều dài và chiều rộng dăm đến độ bền uốn tĩnh của sản phẩm
theo bảng 1.3
Bảng 1.3: Ảnh hưởng của kích thước dăm đến độ bền ván [26]
Chiều dài dăm

Độ bền uốn tĩnh

Chiều rộng dăm

Độ bền uốn tĩnh

(mm)

(Mpa)

(mm)

(Mpa)

20

23,2

5

26,0

40

26,4

10

24,8

60

28,2

15

21,8

80

29,0

20

21,0

Theo các nghà khoa học Nga : Tỷ lệ kích thước dăm sử dụng trong sản xuất

ván dăm ta nên chọn như sau: dày: rộng : dài = 1:10:100, tức là nếu chọn bề dày
dăm là 0,2mm, thì bề mặt rộng của dăm là 2mm và bề dài dăm là 20mm. [26]
1.2.3. Ảnh hưởng của độ ẩm thảm dăm
Lượng ẩm trong thảm dăm tồn tại do quá trình sấy dăm chưa khô kiệt và do
lượng nước trong chất kết dính đưa vào. Chất kết dính sử dụng trong quá trình sản
xuất ván dăm là Cellulose vi khuẩn chiếm lượng nước lên đến 95%, một phần của


18

lượng nước này bay hơi trong quá trình ép nhiệt, phần còn lại xâm nhập vào dăm
trong quá trình trộn dăm.
Nước từ keo có thể nâng độ ẩm thảm dăm lên (20 ÷ 40)%. Độ ẩm của thảm
dăm quá lớn gây khó khăn cho quá trình sản xuất và làm giảm chất lượng của ván.
Độ bền ván đạt giá trị cực đại khi độ ẩm ván từ (8 ÷12)%.
Độ ẩm phôi cao làm dăm dẻo hơn, độ bền uốn dăm cao và độ ẩm của thảm
dăm sẽ giúp cho quá trình vận chuyển nhiệt từ bề mặt đến lõi thuận lợi hơn. Tuy
nhiên, nếu độ ẩm dăm quá cao sẽ làm cho thời gian ép tăng lên vì độ ẩm cao của
thảm dăm làm chậm lại phản ứng trong lúc đóng rắn keo, hiện tượng cong vênh của
ván xảy ra ảnh hưởng đến chất lượng ván. Độ ẩm của thảm dăm quá thấp làm chậm
lại quá trình vận chuyển nhiệt tư bề mặt vào lớp giữa của thảm dăm, gây nên chênh
lệch chất lượng rất lớn giữa bề mặt và phần lõi ván.
Các nghiên cứu chỉ ra rằng, để nâng cao chất lượng ván dăm nên sử dụng
dăm lớp mặt có độ ẩm cao hơn dăm lớp lõi. Dăm lớp lõi có độ ẩm thấp tránh hiện
tượng vỡ ván hoặc giảm chất lượng ván khi ép. Dăm lớp mặt có độ ẩm cao hơn tạo
điều kiện cho bề mặt ván bóng, mịn hơn và tạo điều kiện vận chuyển nhiệt từ bề
mặt vào lớp trung tâm. Đối với các loại keo là các hợp chất cao phân tử thì độ ẩm
dăm lớp giữa (lớp trung tâm của thảm dăm) thông thường là 6%, lớp mặt là 8%.
1.2.4. Áp lực ép
Áp lực ép trong ép nhiệt tạo nên sự tiếp xúc dăm – dăm và được xác định bởi

khối lượng riêng tính toán của ván. Nếu ép với áp lực nhỏ, khối lượng riêng của ván
nhỏ hơn khối lượng riêng tính toán và ngược lại. Trong thực tế để đạt liên kết tốt,
trường hợp lượng keo thấp nên sử dụng áp lực ép cao hơn. Dưới tác dụng của áp
lực, thảm dăm bị nén lại. Do đó dẫn đến sự không đồng đều về chiều dày của ván ở
các lần ép khác nhau. Để khắc phục điều này người ta sử dụng thanh cữ bằng kim
loại.
1.2.5. Thời gian ép
Thời gian ép có vai trò quan trọng trong sản xuất ván dăm. Nếu thời gian ép
nhiệt ngắn, keo đóng rắn không hoàn toàn và lượng ẩm có trong thảm chưa kịp


19

thoát ra ngoài, dẫn đến ván có kết cấu yếu và tách lớp. Khi tác động nhiệt cao và
thời gian kéo dài các sợi gỗ bị sấy khô trở nên giòn, ảnh hưởng xấu đến tính chất cơ
lý của sản phẩm. Ngược lại, với tác động của nhiệt độ cao có thể rút ngắn thời gian
giữ ván ở trong máy. Xác định đúng thời gian ép sẽ tạo được sản phẩm có chất
lượng và hiệu quả kinh tế cao.
1.2.6. Nhiệt độ ép
Nhiệt độ ép phụ thuộc vào loại nguyên liệu dăm, loại keo và một số thông số
khác của chế độ ép. Để nâng cao năng suất và chất lượng, hiện nay xu hướng của
các nhà sản xuất ván dăm thường hướng tới sử dụng chế độ ép với nhiệt độ cao, áp
suất lớn và thời gian ngắn. Nhiệt độ bàn ép có thể từ (120 ÷190)0C. Nhìn chung,
nhiệt độ càng cao thời gian ép rút ngắn lại và chất lượng ván tốt hơn.
1.3. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA QUÁ TRÌNH ÉP SẢN PHẨM
1.3.1. Tính toán nguyên liệu tạo ván
1.3.1.1. Khối lượng thể tích của ván
Khối lượng thể tích, ở một mức độ đáng kể, ảnh hưởng đến tất cả tính chất
cơ học, vật lý của ván dăm. Khối lượng thể tích của ván, được xác định theo tiêu
chuẩn [TCVN 7756 – 4 : 2007] và tính toán theo công thức:

γ 

m 6
.10
V

γ : (kg/m³) là khối lượng thể tích của mẫu ván
m : khối lượng của mẫu (kg hoặc g)
V= b1 x b2 x d = thể tích của mẫu (m³ hoặc cm³)
b1 : chiều dài mẫu thử (mm)
b2 : chiều rộng mẫu thử (mm)
d : chiều dày mẫu thử (mm)
Sự khác biệt trong kết cấu của ván một lớp, ba lớp, nhiều lớp gây ra sự khác
nhau về tính chất của lớp trong và lớp ngoài. Ngay cả ván một lớp , ở giữa ván,
khối lượng thể tích ván cũng giảm so với phía ngoài theo chiều dày, còn ván ba lớp


20

và nhiều lớp sự khác biệt còn lớn hơn. Khối lượng thể tích của cả tấm ván phụ
thuộc vào khối lượng của từng lớp ván và có thể xác định theo công thức :
γv = γ t +

p
(γ – γ)
100 n t

γv : là khối lượng thể tích ván
γt : khối lượng thể tích lớp trong
p : tỷ lệ chiều dày lớp ngoài so với chiều dày chung của tấm ván ( %).

Khối lượng thể tích ván được tính theo khối lượng thể tích của mỗi lớp và
ngược lại, khối lượng thể tích mỗi lớp tính theo khối lượng thể tích chung của cả
tấm ván, sai số khoảng 1% , hoàn toàn trong giới hạn cho phép. Điều này cho phép
sản xuất ván với những tính chất có thể dự kiến trước.
Thông thường, trong sản xuất và sử dụng, người ta muốn tạo được sản phẩm
ván dăm có khối lượng thể tích trung bình, nhưng độ bền tương đối cao. Hoàn toàn
có thể đạt được điều này với những sản phẩm ván dăm có khối lượng thể tích
khoảng (0,6  0,65) g/cm3.
1.3.1.2.Tính lượng dăm
Lượng dăm được tính theo công thức :
Gi =

Trong đó :

 i .Vi (100  wli )

10(100  w2 )(100   P)

Gi: là lượng dăm công nghệ của lớp i (kg)
i : Khối lượng thể tích của lớp i (kg/m3)
Wli: Độ ẩm trước khi trộn keo của lớp i (%)

 P : Tổng tỷ lệ keo và phụ gia (%).


21

1.3.1.3.Tính lượng keo và phụ gia
Lượng keo và phụ gia tính theo trọng lượng dăm tạo ván khô kiệt và trọng
lượng keo cũng khô kiệt

Goi =

Gi
100  wli

1.3.2. Công nghệ ép ván
1.3.2.1. Ép sơ bộ
Trong sản xuất ván dăm, kích thước và hình dạng của dăm, loài gỗ, khối
lượng thể tích của sản phẩm…Ảnh hưởng đến chiều dày của thảm dăm.Với sản
phẩm có khối lượng thể tích trung bình (600 ÷ 700)kg/m3, chiều dày của thảm dăm
có thể bằng bội số 3  20 lần chiều dày của ván.Trong quá trình vận chuyển trong
xưởng, vùng biên của thảm dăm dày, xốp sẽ rơi xuống làm tăng thêm hao phí khi
cắt cạnh bên của sản phẩm. Những dăm nhẹ, nhỏ sẽ rơi xuống bên dưới thảm qua lỗ
hổng xốp. Kết quả là lớp trên của thảm có nhiều dăm thô, còn lớp dưới nhiều dăm
nhỏ mịn. Những khuyết điểm trên sẽ bị loại bỏ khi thực hiện ép sơ bộ, nghĩa là nén
cho các dăm sít lại.
Bản chất vật lý của quá trình ép sơ bộ như sau : Dăm dùng trải thảm có hình
dạng, kích thước, độ ẩm khác nhau. Giữa các dăm tạo thành những lỗ hổng chứa
không khí trong thảm dăm.Thể tích tổng cộng của thảm dăm bằng thể tích của các
phần từ dăm, cộng với thể tích không khí trong các lỗ hổng, xốp của thảm dăm.
Vtd = Vd + Vkk
Giai đoạn đầu và giai đoạn tiếp theo khi nén thảm dăm xảy ra cùng lúc việc
các dăm sít lại gần nhau với việc thoát không khí từ các lỗ hổng (xốp) của thảm
dăm. Nhưng quá trình này xảy ra từ từ. Đầu tiên là lớp trên, sau đó đến các lớp
dưới. Những lớp này sít lại, truyền áp lực lên các lớp tiếp theo v.v… Kết quả này là
thảm dăm được nén không đồng đều. Những lớp phân bố ở gần tấm gia nhiệt của
máy ép, sẽ được nén chặt hơn. Những lớp phân bố ở xa được nén ít hơn. Những
dăm ở lớp trên xáo trộn lấp đầy các khoảng trống để tiếp giáp với nhau. Sau đó, lực

22

ép không bị hao phí vào việc làm dăm lớp trên sát vào nhau và biến dạng. Qua lớp
dăm đã ép sát vào nhau, áp lực tiếp tục truyền tới các lớp tiếp theo. Các lớp này
cũng sít vào nhau và không biến dạng. Cứ như thế cho đến lớp dăm ở giữa. Chiều
dày cuối cùng của quá trình nén sơ bộ này là S1. Tỷ lệ giữa chiều dày ban đầu và
chiều dày cuối cùng là
 =S1/S2
Quá trình ép sơ bộ diễn ra trong một thời gian nhất định. Nếu tăng áp lực
chậm thì khả năng chuyển dịch của các dăm nhiều hơn so với tăng áp lực nhanh.
Khi ép nhanh, trong thảm dăm tăng nhanh nội ứng xuất chống lại lực ma sát, mà lực
ma sát này cản trở chuyển dịch của dăm. Vì vậy, khi tăng nhanh áp lực ép, thảm
dăm bị ép ít hơn và không đồng đều hơn, so với ép chậm. Tăng áp lực ép càng chậm
thì mức độ nén càng lớn.
Ngoài ra, khi nén nhanh thảm dăm, một phần không khí giữa các dăm không
kịp thoát ra ngoài theo các cạnh bên, đã len sâu vào trong thảm. Lượng không khí
này được nén cùng với thảm dăm ở một áp lực tương đối cao Đến khi huỷ bỏ áp
lực, đặc biệt là thực hiện nhanh sẽ phục hồi lại thể tích ban đầu, phá huỷ và làm yếu
thảm dăm. Nếu huỷ bỏ ứng suất ép một cách từ từ, chiều dày của thảm dăm được
phục hồi một phần nhờ sự đàn hồi của các phần từ gỗ, đồng thời tham gia vào việc
nâng cao sự đồng đều về khối lượng thể tích hơn. Nhưng chiều dày cuối cùng vẫn
nhỏ hơn chiều dày ban đầu. Nghĩa là:
S0> Scc> S1
Hình 1.1 Chỉ ra sự ảnh hưởng của áp lực ép đến mức độ nén thảm dăm
(chiều dày dăm 0,4mm, độ ẩm 4%).Từ đồ thị, có thể thấy áp lực ép làm tăng mức
độ nén thảm dăm. Đường đồ thị 1 là nén thảm dăm trong thời gian 10 giây, đường
2-20 giây; đường 3-30 giây; đường 4- 40 giây.


23

Áp lực ép
Hình 1.1.Sự phụ thuộc của mức độ nén thảm dăm vào áp lực ép, thời gian ép
Nhưng nguyên nhân thực sự ảnh hưởng đến mức độ nén của thảm dăm là
chiều dày của dăm. Vì khi dăm dày, độ cứng của dăm tăng, dẫn đến khả năng kháng
nén của thảm tăng. Ngoài ra, tăng độ ẩm của dăm, mức độ nén của thảm cũng tăng.
Nhưng đến một giới hạn nào đó, dù độ ẩm của dăm tăng, mức độ nén của thảm
dăm cũng không thay đổi đáng kể .
1.3.2.2. Quá trình ép sản phẩm
Hỗn hợp những phần tử gỗ cùng với chất kết dính đưa vào ép nhiệt tạo thành
một khối vật liệu gồm ba pha: chất rắn (gỗ và chất khô trong chất kết dính), chất
lỏng (nước trong các phần tử gỗ và chất kết dính), chất khí (không khí trong các
phần tử gỗ và giữa chúng). Dưới ảnh hưởng của áp lực và sự đốt nóng, trong thảm
dăm xảy ra một loạt các quá trình hoá lý phức tạp. Kết quả là tạo ra tấm ván dăm.
Hình 1.1 cho thấy đặc trưng biến đổi của các thông số cơ bản, xác định các quá
trình hoá lý diễn ra trong thảm dăm theo thời gian ép. Trong quá trình ép, chiều dày
và độ ẩm của thảm dăm giảm xuống, còn nhiệt độ và độ bền được tăng lên. Sự lựa
chọn đúng các điều kiện ép sẽ đảm bảo các thông số hoá – lý của tấm ván là tốt
nhất, với thời gian ép tối thiểu. Vì vậy cần khảo sát một cách chi tiết hơn các quá
trình hoá lý trong quá trình ép và phương pháp tác động lên chúng bằng cách thay
đổi các yếu tố công nghệ, bao gồm : áp lực ép, nhiệt truyền cho thảm dăm, thời gian
ép liên tục và kể cả sự thay đổi đặc điểm vật lý của thảm dăm (độ ẩm, khối lượng
thể tích của các phần tử gỗ, tốc độ đóng rắn của chất kết dính…).