Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ tạo ván dăm từ vỏ bánh xe máy phế liệu và keo phenol formandehyd

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

ĐOÀN VĂN ĐẠT

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ
TẠO VÁN DĂM TỪ VỎ BÁNH XE MÁY PHẾ
LIỆU VÀ KEO PHENOL-FORMANDEHYD

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

ĐOÀN VĂN ĐẠT

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TẠO
VÁN DĂM TỪ VỎ BÁNH XE MÁY PHẾ LIỆU VÀ
KEO PHENOL-FORMANDEHYD

CHUYÊN NGÀNH: KTM, TB&CN GỖ GIẤY
MÃ SỐ: 60.52.24

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. HOÀNG XUÂN NIÊN

Hà Nội, 2012


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kí công
trình nghiên cứu nào khác.

Tác giả luận văn.

ĐOÀN VĂN ĐẠT


ii

LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới thầy TS. Hoàng Xuân Niên –
người đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện thành công luận văn này. Tiếp theo tôi
xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô của trường ĐH Lâm Nghiệp đã nhiệt tình giảng
dạy và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn.
Chân thành cảm ơn !

Tác giả luận văn.

ĐOÀN VĂN ĐẠT


iii

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................ii
MỤC LỤC............................................................................................................... iii
Danh mu ̣c các kí hiê ̣u và chữ viế t tắ t .......................................................................iv
Danh mục các hình và đồ thi.....................................................................................
v
̣
Danh mu ̣c các bảng ..................................................................................................vi
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ..................................................................................... 2
1.1. Lịch sử sơ bộ phát triển ván dăm gỗ .................................................................. 2
1.1.1. Lịch sử phát triển ván dăm trên thế giới ................................................ 2
1.1.2. Lịch sử phát triển ván dăm tại Việt Nam ............................................... 3
1.2. Tình hình nghiên cứu phát triển nguyên liệu cho ván dăm................................ 4
1.2.1. Nguồn nguyên liệu là gỗ........................................................................ 4
1.2.2. Nguồn nguyên liệu phi gỗ...................................................................... 4
1.3. Tình hình vỏ bánh xe cao su phế liệu và khả năng tái chế ................................ 8
1.3.1. Lịch sử hình thành và phát triển vỏ bánh xe cao su.............................. 8
1.3.2. Vỏ bánh xe cao su phế thải và khả năng tái chế trên thế giới .............. 9
1.3.3. Vỏ bánh xe cao su phế thải và tình hình tái chế tại Việt Nam ............ 12

1.4. Tiểu kết ............................................................................................................ 13
CHƯƠNG II: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................ 14
2.1. Mục tiêu ........................................................................................................... 14
2.1.1. Mục tiêu lý thuyết ................................................................................ 14
2.1.2. Mục tiêu thực tiễn ................................................................................ 14
2.2. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 14
2.3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 14
2.4. Phạm vi nghiên cứu.......................................................................................... 14
2.4.1. Vật liệu nghiên cứu.............................................................................. 14
2.4.2. Thông số công nghê.............................................................................
16
̣


iv

2.5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 16
2.5.1. Phương pháp chuyên gia ..................................................................... 16
2.5.2. Phương pháp kế thừa .......................................................................... 16
2.5.3. Phương pháp thực nghiệm ................................................................... 17
2.5.4. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................... 20
2.6. Ý nghĩa khoa học – Ý nghĩa thực tiễn ............................................................. 27
2.6.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................. 27
2.6.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................. 27
CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................... 28
3.1. Kết cấu và nguyên lý hình thành ván dăm ....................................................... 28
3.2. Nguyên liệu sản xuất ván dăm ......................................................................... 28
3.2.1. Hình dạng và kích thước dăm công nghệ ............................................. 28
3.2.2. Lượng bột (hạt nhỏ) và bụi (hạt mịn) ở trong dăm .............................. 32

3.3. Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến tính chất của ván dăm .......................... 32
3.3.1. Khối lượng thể tích ván ........................................................................ 33
3.3.2. Loại và lượng keo ................................................................................. 33
3.3.3. Trộn keo – dăm ..................................................................................... 33
3.3.4. Độ ẩm của hỗn hợp dăm keo ............................................................... 34
3.3.5. Trải thảm ............................................................................................. 35
3.3.6. Nhiệt độ của tấm gia nhiệt .................................................................. 35
3.3.7. Ép ván dăm .......................................................................................... 36
3.3.8. Thời gian giữ sản phẩm trên máy ........................................................ 45
3.4. Chất kết dính và phụ gia trong sản xuất ván dăm ............................................ 46
3.4.1. Yêu cầu chung ...................................................................................... 46
3.4.2. Chất kết dính sử dụng trong sản xuất ván dăm .................................... 46
3.5. Cấu tạo của vỏ bánh xe phế liệu ...................................................................... 48
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................ 50
4.1. Kết quả nghiên cứu đặc điểm công nghệ của dăm từ vỏ bánh xe phế liệu ...... 50
4.1.1. Phương pháp gia công vỏ xe phế liệu thành dăm mảnh ...................... 50


v

4.1.2. Kích thước dăm .................................................................................... 52
4.1.3. Độ hút nước, hút ẩm của dăm ............................................................. 55
4.1.4. Kết quả kiểm tra khả năng dán dính với nhau dùng keo PF................ 56
4.1.5. Khối lượng thể tích của dăm vỏ bánh xe phế liệu ............................... 60
4.1.6. Trị số áp lực ép..................................................................................... 62
4.1.7. Tính lượng keo...................................................................................... 64
4.2. Kết quả nghiên cứu về khả năng tạo ván dăm từ dăm vỏ bánh xe phế liệu dùng
keo PF ................................................................................................................. 65
4.2.1. Chọn thông số công nghệ ..................................................................... 65
4.2.2. Quy hoạch thực nghiệm........................................................................ 66

4.2.3. Quá trình thí nghiệm ............................................................................ 68
4.2.4. Kết quả thí nghiệm ............................................................................... 71
4.3.5. Nhận xét về kết quả đạt được ............................................................... 81
4.3.6. Thử nghiệm phủ ván mặt lên sản phẩm ............................................... 83
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 86
5.1. Kết luận ............................................................................................................ 86
5.2. Kiến nghị .......................................................................................................... 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 87
PHỤ LỤC................................................................................................................ 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 87
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 89


vi

Danh mu ̣c các ký hiệu viết tắt
Kí hiệu

Ý nghĩa kí hiệu

D
L
M
MC
P


Độ trương nở chiều dày
Chiều dài (mm)
Khối lượng

Độ ẩm (%)
Áp suất ép (Mpa)
Độ bền uốn tĩnh (MPa)

T
T

Chiều dầy (mm)
Nhiệt độ (0C)

V

Thể tích mẫu (mm3)

W
Γ

Chiều rộng (mm)
Khối lượng thể tích (g/cm3)

σk

Độ bền kéo vuông góc với bề mặt ván (kG/cm2)

Τ

Thời gian (phút)

Danh mu ̣c các chữ viết tắt
Kí hiệu

Ý nghĩa chữ viết tắt

KLTT

Khối lượng thể tích

PF

Phenol–Formandehyd

SL

Số lượng

STT

Số thứ tự

TVCN

Tiêu chuẩn Việt Nam


vii

Danh mu ̣c các hin
̀ h và đồ thi ̣
Số hiệu
Hình 1.1

Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hin
̀ h 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3
Hình 4.4
Hình 4.5
Hình 4.6
Hình 4.7
Hình 4.8
Hình 4.9
Hình 4.10
Hình 4.11
Hình 4.12
Hình 4.13
Hình 4.14
Hình 4.15
Hình 4.16
Hin

̀ h 4.17

Tên hình và đồ thị
Sợi tách từ vỏ lạc xe lại đan thành lưới
Vỏ trấu sau nghiền và cấu tạo hiển vi
Tác phẩm nghệ thuật được tạo ra từ vỏ bánh xe cao su
Vỏ bánh xe phế liệu và công việc của người lao động
Sơ đồ mô hình toán học nghiên cứu chế độ công nghệ
Vị trí kiểm tra chiều dày mẫu thử
sơ đồ mẫu thử độ bền kéo vuông góc bề mặt ván dăm
Một số dụng cụ thí nghiệm
Đô ̣ bề n cơ ho ̣c và lực chố ng nhổ đinh
Đặc trưng biến đổi của quá trình ép ván dăm
Sự phụ thuộc của độ nén thảm dăm đến các yếu tố công nghệ
Diễn biến độ ẩm của thảm dăm
Cấu tạo vỏ bánh xe moto
Đưa vỏ xe vào máy băm bằng băng tải
Máy băm vỏ xe
Băng tải, phân loại, đóng gói dăm vỏ bánh xe
Dăm vỏ xe tạo ra bằng dụng cụ thủ công
Chiều rộng – chiều dài – hình dạng dăm
Chiều dày dăm
Các mẫu thử kéo vuông góc
Mẫu vỏ xe dán dính bằng keo PF
Thùng trộn và máy ép thí nghiệm
Quan hệ thời gian và áp xuất
Mẫu ván ép ván dăm vỏ xe phế liệu và keo PF
Ngâm ván thí nghiệm trong nước lạnh
Đồ thi cu
̣ ̉ a mô ̣t hàm bâ ̣c 2 cơ bản có hê ̣ số a<0

Đồ thi cu
̣ ̉ a mô ̣t hàm bâ ̣c 2 cơ bản có hê ̣ số a>0
Nấu ván thí nghiệm trong nước sôi 100 phút
Độ rỗng trong cấu trúc ván do dăm kích thước dăm lớn
Ván dăm cao su dán veneer 2 mă ̣t

Trang
7
7
12
13
18
22
25
26
30
37
40
45
48
50
51
51
52
53
54
57
59
66
68

69
71
72
75
78
79
82


viii

Danh mu ̣c các bảng biể u
Tên bảng

Trang

Bảng 2.1

Thời gian ép đối với keo PF WG 6111 phụ thuộc vào nhiệt độ

16

Bảng 2.2

Mức, bước thay đổi của các thông số thí nghiệm

19

Bảng 2.3

Ma trận bố trí thí nghiệm

20

Bảng 3.1

Ảnh hưởng của chiều dày dăm đến lượng keo sử dụng

29

Bảng 3.2

Ảnh hưởng của chiều rộng dăm đến độ bền uốn tĩnh của ván

31

Bảng 3.3

Ảnh hưởng của chiều dài dăm đến độ bền uốn tĩnh của ván

31

Bảng 3.4

Hình dạng và kích thước của dăm dùng trong sản xuất ván

32

Bảng 3.5

Trị số áp lực ép giai đoạn 1 theo khối lượng thể tích

44

Bảng 4.1

Kết quả thử độ bền kéo vuông góc của lớp keo PF dán vỏ xe

57

Bảng 4.2

Mức độ giảm chiều dày sau khi nén

58

Bảng 4.3

Khối lượng thể tích của vỏ bánh xe phế liệu

60

Bảng 4.4

Trị số áp lực ép giai đoạn 1 theo khối lượng thể tích

60

Bảng 4.5

Áp lực ép ván

62

Bảng 4.6

Tiêu chuẩn định mức keo

63

Bảng 4.7

Mức thay đổi các thông số công nghệ

64

Bảng 4.8

Ma trận thực nghiệm

65

Bảng 4.9

Tỷ lệ trương nở chiều dày sau 24 h

70

Bảng 4.10

Độ bền kéo vuông góc ván thí nghiệm

74

Bảng 4.11

Độ bền kéo vuông góc sau khi ngâm nước sôi 100 phút

77

Bảng 4.12

Chỉ tiêu kiểm tra của ván thí nghiệm

82

Số hiệu


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Hàng năm thế giới thải ra hàng tỷ chiếc vỏ bánh xe. Riêng tại Việt Nam
hiện có 1,42 triệu xe ô tô và 35 triệu xe gắn máy đang lưu hành (theo cục Đăng
kiểm Việt Nam). Ước tính mỗi năm khoảng 50 triệu vỏ bánh xe hai bánh và 2
triệu vỏ bánh xe ô tô được thay thế. Và trong một tương lai xa, nhân loại vẫn
chưa có dấu hiệu thay đổi phương pháp di chyển. Vì vậy, lượng vỏ bánh xe thải
ra không có khả năng giảm. Những bãi vỏ bánh xe phế liệu năm này qua năm
khác sẽ là nơi phát sinh những mầm bệnh nguy hiểm, tiềm ẩn khả năng cháy và
ô nhiễm môi trường.

Tận dụng vỏ bánh xe để làm những sản phẩm tiêu dùng đã được thực
hiện tại Việt Nam từ rất lâu, nhưng chủ yếu là sản xuất thủ công tạo ra những
sản phẩm tiêu dùng đơn giản và sản phẩm thủ công mỹ nghệ không có tính mỹ
thuật cao, lượng vỏ bánh xe sử dụng ít và không triệt để.
Để sử dụng toàn bộ lượng vỏ bánh xe thải ra hàng năm, cần có những
phương pháp sản xuất công nghiệp sử dụng vỏ bánh xe phế liệu làm nguyên liệu
để tạo ra khối lượng sản phẩm lớn phục vụ các ngành kinh tế kỹ thuật và phát
triển đời sống xã hội.
Bản thân vỏ bánh xe phế liệu là vật liệu composite có độ bền cao, chịu
nước và những điều kiện thay đổi thời tiết khác. Nếu sử dụng vỏ bánh xe phế
liệu kết hợp với chất kết dính thích hợp có thể tạo được vật liệu mới có những
tính chất kế thừa những tính chất ưu việt nói trên của vỏ bánh xe. Từ suy nghĩ
đó, chúng tôi đề xuất đề tài: Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ tạo ván dăm
từ vỏ bánh xe máy phế liệu và keo PhenolFormaldehyd.


2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Lịch sử sơ bộ phát triển ván dăm gỗ
1.1.1. Lịch sử phát triển ván dăm trên thế giới
Ngay từ cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20 các nhà khoa học Anh, Đức đã tiến
hành những thử nghiệm sản xuất một loại vật liệu gỗ nhằm tận dụng những núi phế
liệu mạt cưa và gỗ vụn thải ra từ các xưởng cưa xẻ và đồ mộc. Những thành công
bước đầu của một sản phẩm được tạo ra bằng cách ép nguội mạt cưa, dăm bào trộn
với keo albumin đã cho thấy một hướng nghiên cứu đúng. Tuy nhiên, do tính năng
sử dụng chư có nhiêu ưu điểm nên các nhà sản xuất không triển khai ứng dụng.
Các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện công nghệ, thiết kế hoàn chỉnh hệ
thống máy và thiết bị sản xuất ván từ mạt cưa dăm bào gỗ vụn trộn với các lọai keo
tổng hợp, mà không sử dụng keo da, keo xương, keo sữa… đã tạo được sản phẩm

ván dăm có nhiều ưu điểm trong sử dụng. Năm 1936 – 37 xưởng ván dăm Torfit
đầu tiên trên thế giới được xây dựng tại Đức. 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 – 1,8 g/cm3. Tại
Liên xô, đến năm 1955 – một xưởng sản xuất ván dăm nhỏ lần đầu tiên được đưa
vào hoạt động tại nhà máy gỗ dán xây dựng UFA. Sản phẩm ván dăm có khối
lượng thể tích thấp (400 kg/m3), không đáp ứng các yêu cầu về độ bền. Năm 1957
hai dây chuyền sản xuất ván dăm đặt mua của Anh bắt đầu hoạt động. Từ năm
1959 đến 1990, có 40 dây chuyền công suất 25.000 m3 /năm, thiết bị do Liên xô tự
chế tạo. Sau đó, tại Nga tổ chức lắp đặt 51 dây chuyền. Tuy nhiên công nghiệp ván
dăm của Nga thời gian này không hiệu quả và chỉ đạt 2 triệu m3 năm 1998.
Sang thế kỷ 21, sản xuất ván dăm ở Nga đã khác. Năm 2003: có 38 dây chuyền
với công suất thiết kế: 3.868.000 m3, công suất thực tế: 3.176.000 m3. Năm 2004: 38
dây chuyềnvới công suất thiết kế: 4.011.000 m3, công suất thực tế: 3.626.000 m3;


3

Năm 2005: lắp đặt 39 dây chuyền, công suất thiết kế: 4.098.000 m3, công suất thực
tế: 3930.000 m3. Năm 2006: lắp 44 dây chuyền, công suất thiết kế: 5.275.000 m3,
công suất thực tế: 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 nước Nga sản xuất sản
lượng lên tới 5.170.000 m3 ván dăm, trong khi công suất thiết kế là 6.209.000 m3.
Ván dăm là loại ván nhân tạo hàng đầu ở Nga.
1.1.2. Lịch sử phát triển ván dăm tại Việt Nam
Tại Việt Nam, sản phẩm ván dăm xuất hiện từ những năm đầu thập kỷ 70
của thế kỷ trước, nhưng không phát triển. Năm 1972, Cộng hòa dân chủ Đức viện
trợ một dây chuyền sản xuất ván dăm có công suất 1000m3 / năm, lắp đặt tại

Quảng Ninh. Năm 1974 Thụy Điển cũng viện trợ một dây chuyền ván dăm có công
suất 1000m3 / năm lắp đặt tại Việt Trì. Sau khi chạy thử cả hai dây chuyền ván
dăm này đều không hoạt động. Năm 1974, ở miền Nam, một dây chuyền sản xuất
ván dăm theo phương pháp ép đùn đã được lắp đặt tại Tân Mai, Biên Hòa, nhưng
chưa đưa vào hoạt động. Cho đến những năm đầu của thập kỷ 90 của thế kỷ trước,
sản phẩm ván dăm vẫn xa lạ với người tiêu dùng Việt Nam. Phải đến năm 1994,
dây chuyền sản xuất ván dăm tương đối hoàn chỉnh được lắp đặt tại Nhà máy
đường Hiệp Hòa – Long An với máy và thiết bị nhập toàn bộ từ Trung Quốc. Năm
1995, lần đầu tiên sản phẩm ván dăm Việt Nam sản xuất từ phế liệu bã mía xuất
hiện trên thị trường, 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


4

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.
Hiện nay, sản lượng ván dăm toàn thế giới được dự báo tăng khoảng 20%
(dự báo của BIS Shrapnel) từ 69,9 triệu m3 trong năm 2009 lên 84,1 triệu m3 vào

năm 2013. Mức tiêu thụ trung bình mỗi năm sẽ tăng trưởng 6% trong giai đoạn
2010 – 2013. Điều này cũng có nghĩa là nguyên liệu sử dụng để sản xuất ván dăm
cũng cần phải tăng lên tương ứng. Sự phát triển của ván dăm đồng thời làm thay
đổi cả những thành phần tham gia vào trong cấu trúc của sản phẩm này
1.2. Tình hình nghiên cứu phát triển nguyên liệu cho ván dăm

1.2.1. Nguồn nguyên liệu là gỗ
Nguồn nguyên liệu chính sử dụng trong ván dăm hiện nay vẫn là dăm gỗ. Do
đặc tính của dăm gỗ là có kích thước rất nhỏ nên dăm gỗ chủ yếu là được tận dụng
trong quá trình khai thác và sử dụng gỗ. Trong quá trình khai thác gỗ, những cây
nhỏ, cành nhánh, ngọn không được sử dụng để xẻ mà được cho vào máy nghiền
nhỏ để tạo dăm. Trong quá trình sử dụng gỗ, gỗ được cắt đầu, rong cạnh …..tạo ra
nhiều phế phẩm, những phế phẩm này cũng được cho vào máy nghiền dạng búa
đập để tạo dăm gỗ. Ngoài ra, mùn cưa và dăm bào cũng được tận dụng tối đa để
làm nguyên liệu sản xuất ván dăm gỗ.
1.2.2. Nguồn nguyên liệu phi gỗ
Thành phần tham gia vào kết cấu sản phẩm ván dăm ban đầu là gỗ và chất kết
dính. Nhưng cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, nhu cầu sử dụng gỗ
không ngừng tăng lên nên các nhà nghiên cứu không ngừng tìm kiếm nguồn
nguyên liệu thay thế thành phần gỗ trong kết cấu sản phẩm ván dăm để giảm áp lực
cung cấp gỗ từ rừng. Vì vậy có rất nhiều loại hình sản phẩm ván dăm xuất hiện mà
thành phần nguyên liệu chính không phải là gỗ, thay vào đó là vật liệu phi gỗ. Vật


5

liệu phi gỗ được sử dụng làm ván dăm chủ yếu là những loại nguyên liệu có hàm
lượng Cellulose cao. Những nguyên liệu được nghiên cứu sử dụng thay thế gỗ gồm
có:
Xơ dừa: là vật liệu có thành phần hóa học như sau: Xenlulo 38,9%; Lignin

32,6%; Pentozen 23,5%; các chất tan trong NaOH (1%) 18,9 %; các chất tan
trong cồn – benzen 2,7 %. Các chất tan trong nước lạnh 3,1%; các chất tan trong
nước nóng 3,7%. Tỷ lệ tro 1,67%. Độ bền kéo của xơ dừa có 3 tri số ứng với 3
đường kính khác nhau: dnhỏ =1550,28 x 105; dtb = 711,1 x 105; dlớn = 341,03 x 105.
Bã mía là phế liệu trong quá trình sản xuất đường. Thành phần hóa học của bã
mía như sau: Xenlulo 47%; Lignin 22,6%; Pentozen 26,0%; các chất tan trong
NaOH (1%) 30,2 %; các chất tan trong cồn – benzen 2,1 %. Các chất tan trong
nước lạnh 2,7%; các chất tan trong nước nóng 3,0%. Tỷ lệ tro 2,3. Nguyên liệu bã
mía có một nhược điểm là trong nguyên liệu thô ban đầu còn nhiều chất được nên
phải tốn thêm công đoạn sử lý đường. Tuy nhiên dăm bã mía có ưu điểm là rất dễ
nghiền.
Tre nứa có thành phần hóa học như sau: Xenlulo 46 – 48,9%; Lignin 20 –
22%; Pentozen 19 – 22%; các chất tan trong NaOH (1%) 25 – 30 %; các chất tan
trong cồn – benzen 3 – 4 %. Các chất tan trong nước lạnh 6 – 8%; các chất tan
trong nước nóng 8 – 10%. Tỷ lệ tro 2 – 3%.
Vỏ lạc: có thành phần hóa học như sau: Xenlulo 35 – 41%; Lignin 30 –32%;
Protein 8%. Tỷ lệ tro 3,5%. Khối lượng thể tích cơ bản 0,547 g/cm3. Đường kính
sợi nhỏdn = 0,42mm; dtb= 0,87mm; dlớn= 1,9mm. Chiều dài sợi 38mm. Độ ẩm
thăng bằng 9,7%.
Vỏ trấu có thành phần hóa học như sau: Xenlulo 34,34 – 43,8 %; Chất xơ thô
13,6 –32%; Pentôzan16,94 – 21,95%. Protein 1,7 – 2,6%. Tỷ lệ tro 13,6 – 29,04%.
Mỡ thô: 0,38 – 2,98%. Các bon 38,51 – 55,58% Silic 37,5 – 55,5. Chiều dài
khoảng từ 7 – 9 mm, rộng 4 – 5 mm, chiều dày trung bình khoảng 0,18 – 0,22mm.


6

Tùy theo giống lúa mà vỏ trấu có kích thước khác nhau. Độ ẩmba hòa của trấu
khoảng 10–12%.
Ngoài các loại nguyên liệu phi gỗ kể trên, các nhà khoa học đã nghiên cứu

thêm về nhiều loại nguyên liệu khác như: dăm được làm từ thân cây mì, thân cây
ngô (bắp), thân cây chuối. Tuy nhiên do nugồn nguyên liệu ít và khó khan trong
quá trình thu gom nguyên liệu nên chưa được áp dụng và triển khai công nghệ
trong thực tế.
Trên thực tế, một số loại ván dăm từ các nguồn nguyên liệu phi gỗ khác nhau
đã được các nước sản xuất như sau:
Ván dăm bã mía (Trung Quốc, Brazil, Malaysia, Thái Lan...): Ván dăm bã mía
sử dụng bã mía không cần công đoạn cắt ngắn và xử lý nguyên liệu thô. Nhưng lại
thêm công đoạn khử tủy và ủ cho đường còn trong bã mía tự phân hủy. Sau giai
đoạn ủ từ 1 – 3 tháng, chất lượng sợi trong bã mía có giảm, bã mía biến màu hơi
sẫm, nhưng sự biến màu này làm cho ván dăm có ngoại quan đẹp hơn và không
còn lượng đường dư nên thuận lợi cho quá trình ép ván.
Ván vỏ lạc (Bắc Mỹ, Nhật, Trung Quốc...): Bản thân vỏ lạc đã là vật liệu
composite tự nhiên. Và có thể tách các sợi thô từ vỏ lạc và xe lại thành sợi dài, đan
lưới để tạo lớp lõi sản xuất vật liệu composit (hình 1.1). Nếu sản xuất ván dăm
thông dụng, áp dụng công nghệ sản xuất ván dăm gỗ, nhưng khi nghiền dăm sử
dụng lưới thoát dăm hình chữ nhật để tạo dăm có chiều dài và không cần máy băm.

Hình 1.1. Sợi tách từ vỏ lạc xe lại đan thành lưới


7

Ván dăm từ trấu (Hàn Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc): nghiên cứu, và
triển khai sản xuất, nhưng chưa thấy sản phẩm xuất hiện trên thị trường Việt Nam.
Công nghệ sản xuất ván dăm từ vật liệu phi gỗ dựa trên cơ sở công nghệ sản
xuất ván dăm từ nguyên liệu gỗ. Nhưng có những điều chỉnh các thông số công
nghệ, máy và thiết bị phù hợp đối với mỗi loại nguyên liệu cụ. Ở các nước có
công nghệ ván nhân tạo phát triển như Liên Xô, Mỹ, Nhật, Đức, Pháp, Hàn Quốc,
Trung Quốc… đều đã nghiên cứu hoàn chỉnh công nghệ sản xuất sản phẩm từ mỗi

loại nguyên liệu cụ thể.

Hình 1.2. Vỏ trấu sau nghiền và cấu tạo hiển vi
Ở Việt Nam nghiên cứu nguyên liệu ngoài gỗ và phế liệu nông nghiệp để
sản xuất ván dăm được nhiều người nghiên cứu: Nguyễn Trọng Nhân – 1993 –
Nghiên cứu sản xuất ván dăm từ cọng dừa nước. Hoàng Xuân Niên – 2003 –
Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ xơ dừa. Hoàng Xuân
Niên – 2007 – Nghiên cứu khả năng tạo ván từ một số phế liệu nông nghiệp; Phạm
Ngọc Nam – 2009 – Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm phối trộn từ trấu và
rơm rạ. Lâm Trần Vũ – 2009 – Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm từ trấu và
mụn chỉ xơ dừa… Nhưng cho đến nay, chỉ có ván dăm từ bã mía (công ty Đường
Hiệp Hòa, công ty Đường La ngà) và ván dăm xơ dừa (công ty Chỉ Xơ dừa 25/8 –
Bến tre) đưa ra sản phẩm thương mại tiêu thụ ngoài thị trường.
Từ những thông tin nêu trên có thể thấy tất cả sản phẩm ván dăm đều có


8

thành phần chính là gỗ hoặc vật liệu phi gỗ. Những chủng loại nguyên liệu này đều
có chung một điểm là thực vật (hoặc bộ phận của nó) có chứa xenlulo với tỷ lệ trên
30% (yêu cầu quan trọng đối với nguyên liệu sản xuất ván dăm). Ngoài ra những
thành phần hóa học khác cũng tương tự như gỗ chỉ khác nhau về tỷ lệ các chất
trong mỗi loại nguyên liệu. Do đó, hoàn toàn có thể sử dụng chất kết dính UF, PF,
MUF, UPF… để tạo sản phẩm như đối với ván dăm gỗ. Mặt khác, gỗ và những vật
liệu phi gỗ nói trên có khối lượng thể tích trung bình và thấp nên việc nén ép dễ
dàng.
Nhưng nghiên cứu của đề tài hướng tới một dạng nguyên liệu có những đặc
tính hoàn toàn khác những nguồn nguyên liệu nói trên: không chứa xenlulo, khối
lượng thể tích lớn, khó nén ép do tính đàn hồi của vật liệu khá cao – đó là vỏ bánh
xe phế liệu.

1.3. Tình hình vỏ bánh xe cao su phế liệu và khả năng tái chế
1.3.1. Lịch sử hình thành và phát triển vỏ bánh xe cao su
Ban đầu bánh xe được sản xuất dưới dạng bánh đặc. Bánh xe đặc không hoàn
thiện về hiệu quả sử dụng và tuổi thọ như bánh xe bơm hơi hiện nay. Từ năm 1850
Dunlop sáng chế bánh cao su bơm hơi cho xe 3 bánh, lấy bằng phát minh năm
1888 và thành lập Công ty sản xuất bánh xe đạp năm 1889. Sau đó Michelin đem
lại những sáng chế đáng kể cho bánh xe hiện đại: năm 1890: Sáng chế niềng, mâm
cho bánh xe. Năm 1891: gia đình Michelin mua lại tất cả bằng sáng chế liên quan
để sản xuất lốp xe có săm. Năm 1895: Bánh xe đầu tiên cho xe hơi. Năm 1946:
Lốp xe có các lớp bố xếp dọc. Năm 1955: sáng chế bánh xe không săm (tubless).
Và từ đó đến nay hai loại bánh xe có ruột (xăm) và bánh xe không ruột (xăm) được
sử dụng cho hầu hết mọi phương tiện di chuyển trên mặt đất. Và có cấu tạo tương
đối giống nhau. Xu hướng phát triển là sử dụng vỏ xe không ruột.
Vỏ bành xe phế lệu bao gồm vỏ bánh xe của tất cả các loại xe có động cơ và
không có động cơ. Vỏ bánh xe có cấu tạo của một vật liệu composite với thành
phần cốt là sợi kim loại hoặc sợi bố, sợi nylon hoặc polyme…lớp nền là tổ hợp các


9

chất gồm cao su và chất ngoài. Sau khi không còn sử dụng, vỏ xe cũ bị thay thế
nhưng vẫn còn gần như nguyên vẹn tính bền cơ học và vì thế sự phân hủy chúng
cực kỳ khó khăn. Một số lượng lớn vỏ bánh xe phế thải hàng năm, dồn lại nhiều
năm sẽ chiếm diện tích đáng kể các bãi chứa, đồng thời nguy cơ cháy và ô nhiễm
môi trường rất cao. Vì thế, nghiên cứu tái sử dụng vỏ bánh xe phế thải là một xu
hướng tất yếu.
1.3.2. Vỏ bánh xe cao su phế thải và khả năng tái chế trên thế giới
Trên thế giới ngành công nghiệp tái sử dụng cao su phế liệu ra đời hầu như
cùng lúc với ngành sản xuất cao su. Vào năm 1820, chiếc áo mưa đầu tiên bằng
vải tráng cao su được Charles Macintosh đưa ra thị trường, thì không đến một năm

sau, ông ta đã không đủ nguyên liệu để sản xuất. Từ thực tế đó, bắt buộc Charles
và các công sự phải tìm kiếm giải pháp cho vấn đề thiếu hụt nguyên liệu. Những
nghiên cứu thử nghiệm tái sử dụng phế liệu trong quá trình sản xuất áo mưa thành
công của người cộng sự Thomas Hancock, đã giúp cho Charles Macintosh có
hướng giải quyết sự thiếu hụt nguyên liệu sản xuất.
Tuy nhiên, sự phát triển của quá trình sản xuất sản phẩm cao su lưu hóa đã
làm cho việc tái sử dụng cao su trở nên khó khăn. Bởi vì bản chất của sự lưu hóa
chính là sự tạo mạng liên kết ngang trong các phân tử của cao su, tạo thành một
khối vững chắc nên khó có thể làm nóng chảy để tái tạo ra sản phẩm mới có chất
lượng cao. Trong sản xuất lốp xe, cao su tự nhiên phải được lưu hóa – trộn với lưu
huỳnh hoặc chất lưu hóa – rồi luyện (theo công nghệ của Charles Goodyear 160
năm trước) nên cao su lưu hóa trở nên rất bền chắc. Vì thế, cần phải một giải pháp
công nghệ nào đó có thể từ những núi vỏ bánh xe phế liệu, tạo ra cao su ở trạng
thái tự nhiên mềm và dính.
Vấn đề sẽ trở nên đơn giản nếu như tách được cao su tự nhiên từ vỏ bánh xe
phế thải để tái chế. Rất nhiều chi phí được chi ra cho hàng loạt các nghiên cứu
được tiến hành, nhưng kết quả đạt được hết sức hạn chế. Hàng năm, lượng vỏ bánh
xe phế thải khổng lồ chôn tại các bãi thải đã gây ô nhiễm mạch nước ngầm, còn


10

nếu như bị đốt cháy thì chúng lại gây ô nhiêm bầu không khí. Mới đây công ty
Goodyear đã đăng ký sáng chế về công nghệ khử lưu hóa cao su (phạm vi thí
nghiệm). Theo công nghệ này, sử dụng loại dung môi nhẹ có khả năng hòa tan các
phân tử cao su mà vẫn giữ được mạch polyme nguyên vẹn. Đó là chất Butanol – 2
siêu tới hạn (tại nhiệt độ 150 – 300oC và áp suất 1000 – 1500 psi), là loại dung môi
thích hợp để chiết cao su tự nhiên từ sản phẩm đã qua lưu hóa. Công nghệ mới có
khả năng phá vỡ các liên kết ngang giữa C – S và S–S hình thành trong quá trình
lưu hóa, tách riêng các phân tử cao su khỏi muội than (cacbon đen) – thành phần

bắt buộc phải có trong vỏ xe – dầu và lưu huỳnh có trong vỏ xe. Theo như đăng ký
phát minh của công ty Goodyear thì cao su tái chế giống hệt như cao su tự nhiên
về trọng lượng phân tử và cấu trúc, vì thế có thể dùng để sản xuất ra sản phẩm mới.
Nếu công nghệ này được triển khai ứng dụng vào thực tế thì tỷ lệ tái thu hồi đạt
80%. Khi đó, vỏ bánh xe phế liệu không còn là nỗi ám ảnh của các quốc gia phát
triển nữa. Tuy nhiên, giải pháp đó vẫn giải pháp của mai sau.
Tái sử dụng lại cao su cũng được tiến hành hết sức mạnh mẽ vào đầu thế kỷ
20, vì lúc đó giá của cao su nguyên liệu (thiên nhiên và tổng hợp) có giá rất cao.
Năm 1910 giá của 28.35g (1 ounce) cao su tương đương với giá của 28.35 gam
bạc. Đó là lý do cho dự án phát triển tới 50% sự tái sử dụng lại cao su phế liệu thế
kỷ 20. Nhưng đến khoảng năm 1960 thì tốc độ tái sử dụng giảm xuống còn 20%, vì
giá dầu mỏ rẻ và ngành công nghiệp sản xuất cao su tổng hợp cũng phát triển mạnh
làm giá thành của cao su giảm xuống. Đến cuối những năm 1960, sự phát triển của
vỏ xe radial đã làm cho ngành công nghiệp tái sử dụng gặp nhiều khó khăn. Năm
1995 chỉ có 2% cao su tái sinh được sử dụng cho toàn ngành công nghiệp cao su.
Lượng vỏ bánh xe phế liệu được tái chế ít có nghĩa là còn tồn tại một khối
lượng lớn vỏ bánh xe phế thải chất đống trên mặt đất và những bãi rác vỏ bánh xe
phế liệu chứa đầy những mầm bệnh ngổn ngang khắp nơi.Việc đốt bỏ những đống
vỏ bánh xe phế liệu sẽ đẩy những đụn khói đen khổng lồ lên làm ô nhiễm không
khí. Như vậy tình trạng ô nhiễm môi trường sống và nguy cơ bệnh tật cho con


11

người là không thể tránh khỏi. Lượng vỏ bánh xe phế liệu được tái sử dụng chỉ
khoảng 10%, đốt 40%, còn chất đống và vương vãi trên mặt đất 50%. Với lượng
vỏ bánh xe phế thải như hiện nay mà tỷ lệ tái sử dụng lại chỉ chiếm 10%, thì thực
sự là một con số rất nhỏ so với lượng vỏ bánh xe phải đem đi đốt hoặc vứt bỏ trên
những bãi rác. Chỉ riêng ở California mỗi năm thải ra 42 triệu lốp xe đã qua sử
dụng. Ban quản lý chất thải tổng hợp California (California Integrated Waste

Management Board – CIWMB) đang cố gắng làm giảm số lượng vỏ bánh xe phế
liệu này bằng việc gom các lốp xe đã thải ra và sử dụng chúng trong việc làm nên
các con đường mới, chuyển đổi các sản phẩm phế thải này vào đường bê tông nhựa
cao su hóa. Đường bê tông nhựa cao su hóa có nhiều lợi thế hơn các đường nhựa
thông thường, vì sử dụng các vật liệu tái chế sẽ êm hơn và bền hơn dưới các tác
động làm rạn nứt và đổi màu. Ngoài ra, còn tiết kiệm đáng kể trên mỗi dặm đường.
Vỏ bánh xe phế thải còn được sử dụng để làm sân cỏ nhân tạo và một số công việc
khác, nhưng nhìn chung số lượng không đáng kể. Việc nghiên cứu để tách dầu đốt
có chất lượng ngang với dầu FO ra khỏi vỏ bánh xe phế thải cũng đã được thực
hiện. Đây chính là hướng nghiên cứu có giá trị lớn. Nhưng kết quả còn ở thì tương
lai.
Như vậy, việc tái sử dụng vỏ bánh xe phế liệu là vấn đề hiển nhiên và thực sự
cần thiết đối với mỗi quốc gia. Chỉ có tái sử dụng lại mới có thể giải quyết được
vấn đề vỏ bánh xe phế thải như hiện nay. Nhiều quốc gia đã ý thức được những tác
hại có thể gây ra từ những vỏ bánh xe bị vứt một cách bừa bãi. Họ đã bắt đầu quan
tâm đến việc tái sử dụng lại những vỏ bánh xe một phần để giải quyết tình trạng
quá tải phế liệu vỏ bánh xe tại các bãi rác như hiện nay và một phần cũng do
những lợi nhuận mà nó có thể mang lại cho nhiều nhà đầu tư nên ngành công
nghiệp này đang từng bước thu hút sự đầu tư. Ngày càng nhiều sản phẩm đã được
làm ra từ nguồn nguyên liệu là nguồn cao su tái sử dụng.


12

Ngoài ra vỏ bánh xe cao su phế thải còn được các nghệ nhân trên thế giới sáng
tạo ra những tác phẩm nghệ thuật có giá trị thẩm mỹ cao nhằm tuyên chuyền vấn
đề bảo vệ môi trường.

Hình 1.3. Những tác phẩm nghệ thuật được tạo ra từ vỏ bánh xe cao su phế thải.
1.3.3. Vỏ bánh xe cao su phế thải và tình hình tái chế tại Việt Nam

Mặc dù sử dụng công việc tái chế vỏ bánh xe phế liệu ở Việt Nam diễn ra từ
những năm 70 của thế kỷ 20, nhưng các sản phẩm sản xuất chủ yếu bằng phương
pháp thủ công để phục vụ tiêu dùng hàng ngày và chủ yếu do các làng nghề tự phát
thực hiện. Lượng vỏ bánh xe phế liệu được sử dụng tái chế không nhiều. Vấn đề ô
nhiễm, mầm bệnh và nguy cơ cháy từ các bãi vỏ bánh xe phế liệu vẫn luôn tồn tại.
Công việc chế tạo sản phẩm thủ công từ vỏ bánh xe phế liệu không mang lại thu
nhập cao mà còn tổn hại lâu dài đến sức khỏe của người trực tiếp làm việc và công
đồng.


13

Hình 1.4. Vỏ bánh xe phế liệu và công việc của người lao động thủ công
1.4. Tiểu kết
Vỏ bánh xe cao su phế thải đã và đang gây ra những ảnh hưởng xấu đến
môi trường sống của con người không chỉ ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới.
Vì thế, việc nghiên cứu tái chế vỏ bánh xe cao su phế thải để hạn chế bớt ảnh
hưởng đến môi trường là cần thiết và là một việc làm thiết thực. Và đề tài “Nghiên
cứu một số yếu tố công nghệ tạo ván dăm từ vỏ bánh xe máy phế liệu và keo
PhenolFormaldehyd” được đánh giá là đi đúng theo xu hướng phát triển của xã
hội và được đánh giá cao về tầm quan trọng.


14

CHƯƠNG II: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu
2.1.1. Mục tiêu lý thuyết
Nghiên cứu khả năng tạo ván từ vỏ xe phế liệu bằng công nghệ sản xuất ván

dăm để làm coppha, trong điều kiện sản xuất tại Việt nam. Đóng góp những căn
cứ khoa học ban đầu cho việc sản xuất sản phẩm từ dạng vật liệu không chứa
xenlulo với chất kết dính là keo PF.
2.1.2. Mục tiêu thực tiễn
Tìm ra các thông số công nghệ (nhiệt độ ép, thời gian ép, lượng keo),
tạo ván dăm từ dăm vỏ bánh xe phế liệu trong điều kiện sản xuất ván dăm của
Việt Nam.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
- Dăm công nghệ từ vỏ bánh xe phế liệu.
- Các thông số công nghệ tạo ván dăm từ vỏ bánh xe phế liệu và keo PF
(nhiệt độ ép, thời gian ép, lượng keo).
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu đặc điểm công nghệ của dăm vỏ bánh xe phế liệu
- Khả năng dán dính của dăm vỏ bánh xe với keo PF
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép, thời gian ép đến chất lượng ván
dăm từ dăm vỏ bánh xe phế liệu và keo PF.
2.4. Phạm vi nghiên cứu
2.4.1. Vật liệu nghiên cứu
-

Vỏ xe phế liệu (vỏ xe đạp và xe gắn máy)


15

-

Keo phenol formaldehyde: chọn keo phenol formaldehyde dùng trong

công nghiệp sản xuất ván sử dụng ngoài trời có tên Dynosol WG 6111 được trộn

với chất đóng rắn H – 630. Thông số kỹ thuật của keo như sau:
+ Chất lỏng màu nâu đỏ
+ Độ nhớt ở 300C:

70 – 110 mPa.s

+ Độ pH ở 250C:

12,9 – 13,2

+ Trọng lượng riêng ở 250C:

1,175 – 1,205 g/cm3

+ Hàm lượng chất rắn:

42 – 44%

+ Bảo quản ở 300C trong thời gian 3 tháng
+ Chỉ dùng cho phương pháp ép nóng
+ Chất kết dính chịu được nước sôi và sự thay đổi của thời tiết
Công thức pha trộn keo tính theo phần khối lượng như sau:
+ Dynosol WG 6111 100 phần
+ Chất đóng rắn

30

+ Chất độn CSF

10

+ Nước

0–4

Độ nhớt thay đổi bằng cách thêm hoặc bớt nước, chất độn CSF có thể thay
thế bằng bột mỳ công nghiệp khoảng 5 – 7 %. Hỗn hợp keo sống được 20 giờ ở
nhiệt độ 200C.
Thời gian ép đối với keo PF Dynosol WG 6111

phụ thuộc vào nhiệt độ

bàn ép, thời gian đóng rắn cơ bản, tốc độ truyền dẫn nhiệt vào trong tâm ván.