Nghiên cứu mối quan hệ giữa kích thước dăm và chất lượng ván dăm hỗn hợp rơm dăm gỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------

PHAN THỊ ANH

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA KÍCH THƯỚC DĂM VÀ
CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM HỖN HỢP RƠM – DĂM GỖ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2010


i

LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành luận văn thạc sỹ, tôi xin chân thành bày tỏ lòng
biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Thiết người đã tận tình hướng dẫn
tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, các nhà khoa học
thuộc Trường đại học Lâm nghiệp đã tận tình giúp đỡ tôi về phương pháp
nghiên cứu, tài liệu chuyên môn liên quan đến luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và tập thể công nhân viên Trung
tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghiệp rừng, Trung tâm thí
nghiệm khoa chế biến lâm sản, cùng toàn thể bạn bè đồng nghiệp và người
thân đã hết lòng giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Tôi xin cam đoan số liệu thu thập, xử lý, tính toán là trung thực và
được trích dẫn rõ ràng.
Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2010.
Tác giả

Phan Thị Anh


ii

MỤC LỤC
Trang Phụ Bìa
Lời cảm ơn ........................................................................................................ i
Danh mục các ký hiệu và từ viết tắt .............................................................. v
Danh mục các bảng ........................................................................................ vi
Danh mục các hình ........................................................................................ vii
ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1
Chương 1 ........................................................................................................ 13
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CÚU ..................................................... 13
1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ..................................... 13
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................. 13
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .............................................. 17
1.2. Định hướng nghiên cứu ..................................................................... 19
1.3. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................. 3
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu....................................................... 3
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................... 3
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 3
1.5. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 5
1.6. Phương pháp nghiên cứu................... Error! Bookmark not defined.
1.6.1. Phương pháp kế thừa................... Error! Bookmark not defined.

1.6.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ..... Error! Bookmark not
defined.
1.6.3. Phương pháp kiểm tra các tính chất của ván .............................. 5
1.6.3.1. Kiểm tra khối lượng thể tích .................................................... 5
1.6.3.2. Kiểm tra độ trương nở chiều dày ............................................ 6
1.6.3.3. Kiểm tra mô đun đàn hồi khi uốn tĩnh và độ bền uốn tĩnh ...... 7
1.6.3.4. Kiểm tra độ bền kéo vuông góc ................................................ 9
1.6.4. Phương pháp xử lý số liệu ........................................................... 11


iii

1.7. Ý nghĩa của đề tài ............................................................................... 11
1.7.1. Ý nghĩa về mặt khoa học .............................................................. 11
1.7.2. Ý nghĩa về mặt thực tiễn .............................................................. 11
Chương 2 ........................................................................................................ 21
CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................... 21
2.1. Đặc điểm của gỗ Keo lai .................................................................... 21
2.2. Đặc điểm về rơm, rạ ........................................................................... 25
2.2.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của cây lúa ................................. 25
2.2.2. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của rơm, rạ ................................. 26
2.3. Nguyên lý hình thành ván dăm ......................................................... 31
2.4. Yêu cầu nguyên liệu trong sản xuất ván dăm ................................. 32
2.4.1. Nguyên liệu dăm........................................................................... 32
2.4.2. Chất kết dính ................................................................................ 33
2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm ............................ 34
2.5.1. Ảnh hưởng của nguyên liệu ........................................................ 34
2.5.1.1. Ảnh hưởng của nguyên liệu gỗ .............................................. 34
2.5.1.2. Ảnh hưởng của nguyên liệu rơm, rạ ...................................... 37
2.5.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp dăm ......................................... 38

2.5.1.4. Ảnh hưởng của chất lượng dăm ............................................. 38
2.5.1.5. Ảnh hưởng của chất kết dính ................................................. 41
2.5.2. Ảnh hưởng của thông số chế độ ép ............................................. 43
2.5.3. Ảnh hưởng của máy móc thiết bị ................................................ 44
Chương 3 ........................................................................................................ 45
NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................... 45
3.1. Cơ sở lựa chọn yếu tố nghiên cứu ..................................................... 45
3.2. Bố trí thí nghiệm................................................................................. 45
3.3. Tính toán chi phí nguyên vật liệu ..................................................... 46
3.3.1. Các chỉ tiêu của ván thí nghiệm .................................................. 46


iv

3.3.2. Tính toán nguyên vật liệu ............................................................ 46
3.4. Qui trình công nghệ tạo ván .............................................................. 49
3.4.1. Chuẩn bị nguyên liệu ................................................................... 49
3.4.2. Băm dăm ....................................................................................... 51
3.4.3. Nghiền dăm .................................................................................. 51
3.4.4. Phân loại dăm............................................................................... 52
3.4.5. Sấy dăm ......................................................................................... 55
3.4.6. Trộn keo ........................................................................................ 55
3.4.7. Phối trộn dăm ............................................................................... 55
3.4.8. Lên khuôn ..................................................................................... 56
3.4.9. Ép nhiệt ......................................................................................... 56
3.4.10. Xử lý cuối .................................................................................... 57
3.5. Đánh giá các tính chất của sản phẩm ............................................... 58
3.5.1. Đánh giá chất lượng ngoại quan của ván .................................. 58
3.5.2. Đánh giá khối lượng thể tích...................................................... 58
3.5.3. Ảnh hưởng của độ trương nở chiều dày .................................... 60

3.5.4. Ảnh hưởng của cường độ uốn tĩnh ............................................. 63
3.5.5. Ảnh hưởng của mô đun đàn hồi uốn tĩnh .................................. 65
3.5.6. Ảnh hưởng của độ bền kéo vuông góc ....................................... 67
3.6. Phân tích đánh giá kết quả nghiên cứu ............................................ 70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 73
1. Kết luận .................................................................................................. 73
2. Kiến nghị ................................................................................................ 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

TT

Ký hiệu

Tên gọi
Chiều rộng mẫu thử

Đơn vị

1.

b

2.

C95%

3.

d

Chiều dày mẫu thử

mm

4.

IB

Cường độ kéo vuông góc

MPa

5.

MDI

6.

MOE, Eu

Mô đun đàn hồi uốn tĩnh

MPa

7.

MOR, σu

Độ bền uốn tĩnh

MPa

8.

m

Khối lượng

g

9.

F

Tải trọng

N

10.

L

Chiều dài

mm

11.

l1

Khoảng cách giữa tâm các gối tựa

mm

12.

Pmax

Áp suất lớn nhất

MPa

13.

P%

Hệ số chính xác

%

14.

S%

Hệ số biến động

%

15.

S

16.

TCVN

17.

T

18.

Sai số cực đại của ước lượng

mm
%

Keo Methylen Diphenyl Isocyanate

Sai số của trung bình mẫu
Tiêu chuẩn Việt Nam
Nhiệt độ

0

TS, Dn

Độ trương nở chiều dày

%

19.

UF

Keo Urea formaldehyde

20.

v

Thể tích

21.

X

Trị trung bình của mẫu thống kê

22.

γ

Khối lượng thể tích

g/cm3

23.

τ

Thời gian

phút

C

cm3


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT

Tên bảng

Trang

1.1 : Kích thước các loại dăm ....................................................................... 12
2.1 : Các thành phần hoá học chính của gỗ Keo lai ...................................... 23
2.2 : Đặc điểm gỗ Keo lai Suối Hai làm ván dăm......................................... 24
2.3 : Khối lượng thể tích của các dạng rơm khác nhau................................. 26

2.4 : Hàm lượng các nguyên tố chính trong rơm rạ và ước tính (KLTT) thực
của rơm dựa trên hàm lượng của các nguyên tố này .......................... 28
2.5 : Các thành phần hoá học trong rơm, rạ (tỷ lệ phần trăm so với khối lượng
rơm khô):............................................................................................. 29
2.6 : So sánh các thành phần hoá học của rơm, rạ và gỗ .............................. 30
3.1 : Bố trí thí nghiệm cho các loại ván dăm hỗn hợp 3 lớp ......................... 45
3.2 : Lượng dăm, keo, chất đóng rắn cho các tấm ván thí nghiệm ............... 49
3.3 : Kết quả số liệu khối lượng thể tích dạng ván dăm hỗn hợp 1 lớp ........ 59
3.4 : Kết quả số liệu khối lượng thể tích dạng ván dăm hỗn hợp 3 lớp ....... 60
3.5 : Kết quả số liệu độ trương nở chiều dày dạng ván dăm hỗn hợp 1 lớp.......61
3.6 : Kết quả số liệu độ trương nở chiều dày dạng ván dăm hỗn hợp 3 lớp ......... 61
3.7 : Kết quả số liệu độ bền uốn tĩnh dạng ván dăm hỗn hợp 1 lớp ............. 63
3.8 : Kết quả số liệu độ bền uốn tĩnh dạng ván dăm hỗn hợp 3 lớp ............. 64
3.9 : Kết quả số liệu mô đun đàn hồi uốn tĩnh dạng ván dăm hỗn hợp 1 lớp.....65
3.10: Kết quả số liệu mô đun đàn hồi uốn tĩnh dạng ván dăm hỗn hợp 3 lớp .....66
3.11: Kết quả số liệu cường độ kéo vuông góc dạng ván dăm hỗn hợp 1 lớp .....68
3.12: Kết quả số liệu cường độ kéo vuông góc dạng ván dăm hỗn hợp 3 lớp .....69
3.13: Một số tính chất của ván dăm hỗn hợp rơm -dăm gỗ loại 1 lớp .......... 71
3.14: Một số tính chất của ván dăm hỗn hợp rơm-dăm gỗ loại 3 lớp ........... 71


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

1 : Người dân đốt rơm, rạ trên đồng ruộng và đường đi .............................. 12
1.1: Sơ đồ kiểm tra độ bền uốn tĩnh: ............................................................... 16
2.1: Cấu tạo chung của cây lúa ...................................................................... 25
2.2: So sánh đường cong hút-nhả ẩm của rơm rạ (Thompson 1974) và gỗ lá
kim (Beall 2000) ở điều kiện môi trường 250C .................................. 28
2.3: Qui trình công nghệ sản xuất ván dăm 3 lớp .......................................... 31
2.4. Quan hệ giữa độ bền uốn tĩnh của ván dăm và chiều dài dăm ................ 39
2.5. Quan hệ giữa độ bền uốn tĩnh của ván dăm và chiều rộng dăm .............. 40
2.6. Quan hệ giữa độ bền uốn tĩnh của ván dăm và chiều dày dăm................ 40
3.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ tạo ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ ........ 50
3.2: Các loại dăm............................................................................................ 54
3.3: Sơ đồ phối trộn hỗn hợp dăm đối với ván dăm 3 lớp ............................. 55
3.4: Biểu đồ ép nhiệt ...................................................................................... 57
3.5: Ảnh hưởng của kích thước dăm tới khối lượng thể tích dạng ván dăm
hỗn hợp 1 lớp................................................................................................... 59
3.6: Ảnh hưởng của kích thước dăm tới khối lượng thể tích dạng ván dăm hỗn
hợp 3 lớp.......................................................................................................... 60
3.7 : Ảnh hưởng của kích thước dăm tới độ trương nở chiều dày dạng ván
dăm hỗn hợp 1 lớp........................................................................................... 61
3.8 : Ảnh hưởng của kích thước dăm tới độ trương nở chiều dày dạng ván
dăm hỗn hợp 3 lớp........................................................................................... 62
3.9 : Ảnh hưởng của kích thước dăm tới cường độ uốn tĩnh dạng ván dăm hỗn
hợp 1 lớp.......................................................................................................... 63
3.10: Ảnh hưởng của kích thước dăm tới cường độ uốn tĩnh dạng ván dăm
hỗn hợp 3 lớp................................................................................................... 64


viii

3.11. Ảnh hưởng của kích thước dăm tới mo đun đàn hồi uốn tĩnh dạng ván

dăm hốn hợp 1 lớp........................................................................................... 66
3.12. Ảnh hưởng của kích thước dăm tới mo đun đàn hồi uốn tĩnh dạng ván
dăm hốn hợp 3 lớp........................................................................................... 67
3.13. Ảnh hưởng của kích thước dăm đến cường độ kéo vuông góc dạng ván
dăm hỗn hợp 1 lớp........................................................................................... 68
3.14. Ảnh hưởng của kích thước dăm đến cường độ kéo vuông góc dạng ván
dăm hỗn hợp 3 lớp........................................................................................... 69


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế xã hội, nhờ những
thành tựu khoa học kỹ thuật con người đã sản xuất ra các loại ván nhân tạo
thay thế dần gỗ tự nhiên. Nguyên liệu cho ngành ván nhân tạo là gỗ và thực
vật phi gỗ. Tìm kiếm nguồn nguyên liệu mới, đặc biệt là tận dụng tối đa phế
liệu vào sản xuất ván nhân tạo luôn là vấn đề đặt ra cho các nhà khoa học.
Việt Nam là một nước có nền văn minh lúa nước lâu đời. Sản lượng lúa
năm 2009 đạt 38,9 triệu tấn (Theo thống kê niên giám sản lượng lúa gạo Việt
Nam giai đoạn 2005 – 2009) của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn.
Với ước tính lượng rơm, rạ chiếm khoảng 50% khối lượng lúa khô
(Theo Kadam 2000). Như vậy, lượng rơm, rạ hàng năm ở Việt Nam sẽ là
hàng chục triệu tấn. Tuy nhiên ở Việt Nam, rơm, rạ vẫn chưa thực sự được sử
dụng có hiệu quả do đặc điểm thu gom không tập trung và thói quen của
người dân các vùng miền có khác nhau.
Trước đây sau khi thu hoạch, rơm, rạ thường được đánh đống dùng dần
làm chất đốt trong gia đình và làm thức ăn dự trữ cho trâu, bò. Việc sử dụng
rơm kiểu này phổ biến ở tất cả các nước Đông Nam Á và Việt Nam.
Những năm gần đây đời sống nhân dân khá lên nên vấn đề chất đốt ở

nông thôn không quá căng thẳng, đã có điện và khí gas thay thế. Trong nông
nghiệp hầu hết đã cơ giới hóa, trâu bò cũng không nuôi nhiều, rơm trở thành
gánh nặng cho người dân. Vì vậy cách xử lý thuận tiện nhất hiện nay là đốt
rơm ngay trên đồng ruộng, thậm chí trên cả đường đi sau mỗi mùa vụ.
Theo các nhà y học, khói bụi khi đốt rơm, rạ làm ô nhiễm không khí,
gây tác hại lớn đối với sức khỏe con người. Trẻ em, người già và người có
bệnh hô hấp, bệnh mãn tính. Các nhà khoa học cho biết thành phần các chất
gây ô nhiễm không khí do đốt rơm, rạ, tác động đến sức khỏe con người là


2

hydrocacbon thơm đa vòng, dibenzo-p-dioxin clo hóa và dibenzofuran clo hóa
là các dẫn xuất của dioxin rất độc hại, có thể là tiềm ẩn gây ung thư.46

Hình 1: Người dân đốt rơm, rạ trên đồng ruộng và đường đi
Một số nghiên cứu sử dụng rơm, rạ để làm phân vi sinh, trồng nấm sinh
học, ethanol, xử lý Crom trong nước thải, xử lý hóa chất làm bìa cattong, bao
bì45. Nghiên cứu rơm, rạ vào sản xuất ván dăm ở Việt Nam hiện rất ít và
chưa được công bố rộng rãi. Rơm, rạ là nguyên liệu phi gỗ, là sản phẩm phụ
của ngành nông nghiệp nếu tận dụng để đưa vào sản xuất ván dăm có ý nghĩa
rất lớn đối với ngành ván nhân tạo. So với gỗ rơm, rạ có những đặc điểm khác
biệt 37:
- Hàm lượng tro cao tới 17%, thành phần của tro chủ yếu là SiO2.
- Hàm lượng lignin và xellulo trong rơm rạ khá thấp.


3

- Hàm lượng chất chiết suất trong cồn-benzen tới 7%, thành phần chủ

yếu là các chất béo, chất sáp và nhựa.
Để làm giảm những hạn chế của nguyên liệu rơm, rạ trong công nghệ
sản xuất ván nhân tạo người ta có thể sử dụng các biện pháp xử lý nguyên
liệu. Một trong những biện pháp có hiệu quả cao là phương pháp nghiền dăm.
Quá trình này sẽ tạo ra dăm có nhiều kích cỡ khác nhau, vậy liệu kích thước
của dăm có ảnh hưởng đến các tính chất của ván hay không và ảnh hưởng như
thế nào?
Xuất phát từ những luận điểm nêu trên, dưới sự hướng dẫn của
PGS.TS. Nguyễn Văn Thiết tôi tiến hành luận văn tốt nghiệp:
“Nghiên cứu mối quan hệ giữa kích thước dăm và chất lượng ván
dăm từ hỗn hợp rơm-dăm gỗ”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu xây dựng được mối quan hệ giữa kích thước dăm với chất
lượng ván dăm từ hỗn hợp dăm rơm - dăm gỗ đối với 2 loại ván 1 lớp và 3 lớp.
- Xác định được khoảng kích thước dăm phù hợp để tạo ra sản phẩm
ván dăm có chất lượng đảm bảo tiêu chuẩn dùng trong xây dựng cơ bản và
sản xuất đồ mộc dân dụng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu mối quan hệ giữa kích thước dăm đến chất lượng ván dăm
cho 2 loại ván dăm 1 lớp và 3 lớp từ hỗn hợp rơm – dăm gỗ.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nguyên vật liệu
+ Nguyên liệu rơm là giống lúa Q5 được lấy tại khu vực huyện Chương
Mỹ - Hà Nội.
+ Dăm gỗ được băm từ gỗ Keo lai 6 ÷ 8 năm tuổi, trồng tại khu vực
Núi Luốt - Xuân Mai - Chương Mỹ - Hà Nội.


4

+ Chất kết dính là keo U-F của hãng DYNEA, tỷ lệ keo dùng là 12%
so với lượng dăm khô kiệt.
+ Chất đóng rắn là NH4Cl, tỷ lệ dùng 1%.
- Sản phẩm: Tạo hai loại ván mẫu là ván dăm 1 lớp và 3 lớp (tỷ lệ kết
cấu 1:3:1) từ hỗn hợp 25% rơm và 75% dăm gỗ, kích thước ván 650 x 650 x
12 (mm), khối lượng thể tích 0,75g/cm3, độ ẩm cuối cùng của ván là 10%.
- Máy và thiết bị: Sử dụng các máy, thiết bị của Trung tâm nghiên cứu
khoa học và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng và Trung tâm khoa học
thực nghiệm khoa Chế biến lâm sản - ĐH Lâm Nghiệp.
- Chế độ ép: áp suất ép lớn nhất Pmax = 2,5MPa; nhiệt độ ép T =
160oC; thời gian ép 0,6 phút/mm chiều dày.
- Yếu tố nghiên cứu: kích thước dăm ảnh hưởng đến chất lượng ván
dăm, qua tìm hiểu một số tài liệu tham khảo 16 543, dựa vào kết quả
khảo sát thực nghiệm tôi lựa chọn 3 cấp kích thước dăm để nghiên cứu là:
Bảng 1.1. Kích thước các loại dăm
Chủng
loại
nguyên
liệu

Loại dăm nhỏ
Dài,
mm

Rộng, Dày,
mm
mm

Dăm rơm 3-10 0,5-1,0

Dăm gỗ

-

Loại dăm trung
bình

Loại dăm to

Dài, Rộng, Dày,
mm mm mm

Dài, Rộng, Dày,
mm mm mm

10-25 1,0-2,0

-

25-35 1,5-3

-

5-10 0,5-1,0 0,2-0,5 10-20 1,0-2,0 0,5-1 20-25 1,5-3 0,5-1

- Kiểm tra chất lượng sản phẩm:
- Ván mẫu được kiểm tra chất lượng theo tiêu chuẩn Quốc gia TCVN
7756–2007.

5

- Các tính chất cơ học, vật lý được kiểm tra là: khối lượng thể tích; độ
trương nở chiều dày; cường độ uốn tĩnh; mô đun đàn hồi uốn tĩnh; cường độ
kéo vuông góc bề mặt.
4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
TT

Nội dung nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu chung về đặc

Kế thừa các kết quả nghiên cứu

điểm, tính chất của nguyên trong và ngoài nước (sách chuyên

1

liệu rơm, rạ, gỗ

môn, tạp chí, mạng Internet, báo cáo
khoa học,…)

Tiến hành tạo ván dăm
phối trộn từ rơm, rạ

2

Thực nghiệm tại TT nghiên cứu
thực nghiệm và chuyển giao công
nghệ công nghiệp rừng

Nghiên cứu mối quan hệ

Thực nghiệm tại TT thí nghiệm

giữa kích thước hỗn hợp khoa CBLS và TT nghiên cứu thực
dăm và các tính chất của nghiệm và chuyển giao công nghệ

3

ván dăm

công nghiệp rừng. Sử dụng TCVN
7754:2007 để kiểm tra sản phẩm

Đánh giá kết quả thực
nghiệm

4

và

xác

Sử dụng TCVN 7754:2007 để đánh

định giá.

khoảng kích thước dăm
phù hợp

Xử lý số liệu bằng phương pháp
thống kê toán học.

5. Phương pháp kiểm tra các tính chất của ván
Sử dụng tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7756-2007 để kiểm tra chất lượng
sản phẩm.
5.1. Kiểm tra khối lượng thể tích


6

Khối lượng thể tích của mẫu thử là tỷ số giữa khối lượng và thể tích
của mẫu đã được ổn định theo TCVN 7756-1 : 2007.
Phương pháp kiểm tra khối lượng thể tích của sản phẩm mẫu được thực
hiện theo tiêu chuẩn TCVN 7756-4 : 2007.
- Kích thước mẫu: 50 x 50 x 12, mm
- Dung lượng mẫu: 06 mẫu
- Phương pháp xác định: cân – đo
- Dụng cụ:

+ Thước cặp, có độ chính xác đến 0,05mm;
+ Thước thẳng, có độ chính xác đến 0,1mm;
+ Cân phân tích, có độ chính xác đến 0,01g.

Phương pháp kiểm tra: Mẫu được lấy và chuẩn bị theo tiêu chuẩn
TCVN 7756-1 : 2007; cân khối lượng mỗi mẫu thử được khối lượng m; đo

chiều dày bằng thước cặp, đo chiều dài và chiều rộng bằng thước thẳng theo
tiêu chuẩn TCVN 7756-2: 2007 rồi tính thể tích của mẫu theo công thức sau:
Công thức tính:



m
, g/cm3
v

- Trong đó: γ - Khối lượng thể tích, g/cm3
m - Khối lượng mẫu, g
v - Thể tích mẫu, cm3
Sau đó tính khối lượng thể tích của từng mẫu theo công thức, khối
lượng thể tích của tấm ván mẫu là giá trị trung bình cộng khối lượng thể tích
của các mẫu thử lấy từ tấm ván đó.
5.2. Kiểm tra độ trương nở chiều dày
Độ trương nở chiều dày được xác định bằng cách đo mức tăng chiều
dày của mẫu thử sau khi đã ngâm ngập trong nước theo thời gian qui định.
Phương pháp xác định độ trương nở chiều dày của sản phẩm mẫu được
thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 7756-5 : 2007.
- Kích thước mẫu: 50 x 50 x 12, mm


7

- Dung lượng mẫu: 08 mẫu
- Dụng cụ:

+ Thước cặp, có độ chính xác đến 0,05mm;

+ Thùng chứa nước có thể duy trì được nhiệt độ ổn định

ở (27  2)oC, có kích thước phù hợp để ngâm mẫu thử.
- Phương pháp kiểm tra:
+ Đo chiều dày của mẫu thử trước khi ngâm nước bằng thước cặp có độ
chính xác đến 0,05mm, tại điểm giao nhau của hai đường chéo.
+ Tiến hành ngâm mẫu thử ngập trong nước, cạnh trên cách mặt nước
(25  5) mm. Nước dùng để ngâm mẫu thử là nước sạch, có nhiệt độ (27 
2)oC, pH = (7  1). Thời gian ngâm 24 giờ.
- Sau khi ngâm đủ thời gian theo yêu cầu, lấy mẫu thử ra, dùng vải
mềm thấm khô trên bề mặt và đo chiều dày mẫu. Sau đó các giá trị đo được
áp dụng công thức sau để xác định độ trương nở (TS) của từng mẫu.
Công thức tính: Dn 
Trong đó:

d 2  d1
x100 , %
d1

Dn - Độ trương nở chiều dày, %
d1 - Chiều dày mẫu thử trước khi ngâm, mm
d2 - Chiều dày mẫu thử sau khi ngâm, mm

Độ trương nở của mỗi tấm ván mẫu là giá trị trung bình cộng độ trương
nở của các mẫu thử lấy từ tấm ván đó, thể hiện bằng phần trăm, lấy chính xác
đến 0,1%.
5.3. Kiểm tra mô đun đàn hồi khi uốn tĩnh và độ bền uốn tĩnh
Mô đun đàn hồi khi uốn tĩnh và độ bền uốn tĩnh được xác định bằng
cách đặt tải trọng lên tấm mẫu thử khi hai đầu cuối của mẫu tựa trên hai gối
đỡ. Mô đun đàn hồi khi uốn tĩnh được tính dựa vào độ dốc của đường cong

biểu diễn quan hệ tải trọng và biến dạng.
Độ bền uốn tĩnh được tính bằng cách chia tải trọng cực đại khi mẫu thử
bị phá hủy có tiết diện ngang của mẫu thử tại vị trí đặt tải.


8

Phương pháp kiểm tra độ bền uốn tĩnh của sản phẩm mẫu được thực
hiện theo tiêu chuẩn TCVN 7756-6 : 2007.
- Kích thước mẫu: 290 x 50 x 12, mm
- Dung lượng mẫu: 06 mẫu
- Dụng cụ, thiết bị: + Thước cặp, có độ chính xác đến 0,05mm;
+ Thước thẳng, có độ chính xác đến 0,1mm;
+ Máy thử cơ, lý MTS-Qtest/25 của phòng thí
nghiệm khoa Chế biến lâm sản.
Phương pháp kiểm tra: Đo chiều dày của mẫu thử tại điểm giao nhau
của hai đường chéo và đo chiều rộng tại chính giữa chiều dài mẫu thử, theo
TCVN 7756-2 : 2007. Đặt mẫu thử ngay ngắn trên gối tựa và điều chỉnh
khoảng cách giữa các tâm của gối tựa sao cho phù hợp với chiều dài mẫu thử,
(như trên hình vẽ). Truyền tải lên mẫu thử qua đầu gia tải hình trụ với tốc độ
không đổi sao cho tải trọng cực đại đạt được trong thời gian (60 ± 30) giây.
Đo biến dạng tại vị trí điểm giữa của mẫu thử (ngay phía dưới đầu gia tải),
chính xác đến 0,1 mm. Vẽ biểu đồ thể hiện quan hệ giữa tải trọng và biến
dạng tương ứng với tối thiểu 6 cặp giá trị.
Ghi tải trọng cực đại, chính xác đến 1%.
Tiến hành thử nghiệm với 2 tổ mẫu tương ứng với 2 hướng dọc và
ngang của ván mẫu. Ở mỗi tổ mẫu, thử uốn một nửa trên mặt phải và nửa còn
lại trên mặt trái của mẫu thử.

Hình 1.1: Sơ đồ kiểm tra độ bền uốn tĩnh

9

Độ bền uốn tĩnh (MOR) được tính theo công thức sau:

u 

3Fmaxl1
, Mpa
2bd 2

Trong đó: Fmax - Tải trọng cực đại, N
l1 - Khoảng cách giữa tâm của các gối tựa, mm;
b - Chiều rộng mẫu thử, mm;
d - Chiều dày mẫu thử, mm.
Độ bền uốn tĩnh của tấm ván mẫu là giá trị trung bình cộng độ bền uốn
tĩnh của tất cả các mẫu thử lấy từ tấm mẫu thử đó, lấy chính xác đến ba chữ số
sau dấu phẩy.
Mô đun đàn hồi (MOE) khi uốn tĩnh được tính theo công thức sau:
Em 

Trong đó:

l13 ( F2  F1 )
, Mpa
4bd 3 (a2  a1 )

l1 - Khoảng cách giữa các tâm của gối tựa, mm;
b - Chiều rộng mẫu thử, mm;

d - Chiều dày mẫu thử, mm;
(F1  F2) - Mức tăng tải trọng trên đoạn thẳng của đường

cong tải trọng - biến dạng, tính bằng Niutơn (N), trong đó: F1 xấp xỉ 10 %, F2
xấp xỉ 40% tải trọng tối đa;
(a2  a1) - Mức tăng biến dạng tại giữa chiều dài mẫu thử
(tương ứng với F2-F1).
Kết quả mô đun đàn hồi của tấm mẫu thử là giá trị trung bình cộng mô
đun đàn hồi của tất cả các mẫu thử lấy từ tấm mẫu thử đó, lấy chính xác đến
ba chữ số sau dấu phẩy.
5.4. Kiểm tra độ bền kéo vuông góc


10

Độ bền kéo vuông góc với bề mặt tấm ván được xác định bằng cách đặt
lực kéo đồng đều lên mặt phẳng mẫu thử cho đến khi mẫu bị phá hủy. Độ bền
kéo là tỷ số của lực kéo cực đại và diện tích bề mặt mẫu thử.
Phương pháp kiểm tra độ bền kéo vuông góc của sản phẩm mẫu được
thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 7756-7 : 2007.
- Kích thước mẫu: 50 x 50 x 12, mm
- Dung lượng mẫu: 08 mẫu
- Dụng cụ, thiết bị: + Thước cặp, có độ chính xác đến 0,05mm;
+ Thước thẳng, có độ chính xác đến 0,1mm;
+ Thiết bị thử có thể kéo theo hướng vuông góc với
bề mặt của mẫu thử thông qua bộ gá và đo lực với độ chính xác 1 %.
Cách tiến hành:
+ Sau khi ổn định mẫu theo TCVN 7756-1 : 2007, đo chiều dài và
chiều rộng của mỗi mẫu thử bằng thước thẳng có độ chính xác đến 0,1 mm
theo TCVN 7756 – 2: 2007.

+ Mỗi mẫu thử được dán lên tai kéo bằng chất kết dính phù hợp, keo
Epoxy hoặc Phenolic, gạt bỏ keo thừa. Khi dán không dùng lực nén lên mẫu
thử. Mẫu thử đã dán được duy trì ở môi trường có độ ẩm tương đối là (65 ±
5)% và nhiệt độ là (27± 2)oC trong một thời gian đủ để mẫu thử dính chặt với
tai kéo mới đem thử (Theo kinh nghiệm thường duy trì trong thời gian 24 giờ
đối với keo Epoxy và 72 giờ đối với các loại keo khác). Tiến hành thử nghiệm
không quá 1 giờ sau khi lấy mẫu thử ra khỏi môi trường dưỡng hộ như trên.
+ Lắp tai kéo lên bộ gá và đặt tải trọng tăng dần với tốc độ không đổi
cho đến khi mẫu bị đứt. Tốc độ tăng tải được điều chỉnh sao cho đạt mức cực
đại trong thời gian (60 ± 30) giây.
+ Đo tải trọng phá hủy: Ghi tải trọng cực đại, chính xác đến 1%. Loại
bỏ các kết quả từ bất kỳ mẫu thử nào có biểu hiện hư hỏng trên toàn bộ hay


11

một phần mối dán với tai kéo hoặc hư hỏng ở tai kéo. Trong trường hợp này
phép thử phải được làm lại với mẫu thử mới và ghi vào báo cáo thử nghiệm.
Độ bền kéo vuông góc với mặt ván của mỗi mẫu thử, IB, tính bằng
MPa được xác định theo công thức:
Công thức tính: IB 
Trong đó:

Fmax
, Mpa
ab

Fmax - Tải trọng phá huỷ tối đa, N
a, b - Chiều dài, chiều rộng của mẫu thử, mm.

Kết quả độ bền kéo vuông vóc mặt ván là giá trị trung bình cộng độ bền
kéo của tất cả các mẫu thử lấy từ tấm đó, chính xác đến 0,01 Mpa.
5.5. Phương pháp xử lý số liệu
Sau khi xác định được số liệu các tính chất của ván mẫu, sử dụng phần
mềm Exell để xử lý số liệu theo lý thuyết thống kê toán học, qua các đại

lượng đặc trưng mẫu như sau:
+ Trung bình mẫu: X
+ Sai tiêu chuẩn mẫu: S
+ Hệ số biến động: S%
+ Hệ số chính xác: P%.
6. Ý nghĩa của đề tài
6.1. Ý nghĩa về mặt khoa học
Từ những nghiên cứu những ảnh hưởng của kích thước rơm tới chất
lượng ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ, làm sáng tỏ những luận cứ khoa học,
từ đó có được cơ sở, căn cứ để định hướng nghiên cứu, tìm ra bản chất và
phát triển mở rộng vấn đề nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu này là tiền đề
cho quá trình nghiên cứu về công nghệ tạo ván dăm từ rơm, rạ.
6.2. Ý nghĩa về mặt thực tiễn


12

Tạo ra ván dăm từ gỗ rừng trồng kết hợp với rơm, rạ là vấn đề có ý
nghĩa thực tiễn lớn. Những kết quả nghiên cứu và kết luận của luận án hoàn
toàn có thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất của Việt Nam. Điều này chẳng
những giúp cho ván nhân tạo của Việt Nam nâng cao chất lượng, tăng khả
năng cạnh tranh trên thị trường, mà còn mở ra các hướng mới cho ngành Chế
biến lâm sản.
Nghiên cứu ảnh hưởng, tìm ra mối quan hệ giữa kích thước dăm và

chất lượng ván dăm sẽ giúp các nhà sản xuất có được căn cứ để lựa chọn các
thông số công nghệ phù hợp với mục đích sản xuất của mình. Từ đó, việc ứng
dụng công nghệ được dễ dàng hơn, thuận lợi hơn, góp phần thúc đẩy ứng
dụng công nghệ trong sản xuất thực tiễn.
Tận dụng nguồn phế liệu lớn của ngành nông nghiệp vào sản xuất ván
dăm có ý lớn đối với xã hội. Vì như vậy sẽ giúp nông dân phương án xử lý
rơm, rạ có hiệu quả, đồng thời tăng thu nhập cho người dân, giảm thiểu ô
nhiễm môi trường.


13

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CÚU
1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Ngay từ những thập niên đầu tiên của thế kỷ 20 phế liệu nông nghiệp
đã được các nhà khoa học nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất ván nhân tạo.
Đầu năm 1948 dây chuyền sản xuất ván nhân tạo từ rơm, rạ đầu tiên trên thế
giới được xây dựng ở nước Bỉ, tiếp sau đó là hàng loạt các xưởng sản xuất
ván nhân tạo từ nguyên liệu phi gỗ đã được xây dựng ở các nước Châu Âu và
Mĩ.38
Năm 1970 tổ chức phát triển công nghiệp Liên Hiệp Quốc đã tổ chức
Hội nghị về công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu phi gỗ đầu tiên
trên thế giới. Từ đó về sau trên thế giới đã hình thành rất nhiều xưởng sản
xuất ván dăm, ván sợi cứng, ván MDF, vật liêu composite từ phế liệu nông
nghiệp, đặc biệt từ rơm, rạ và thân cây lúa mạch. 44
Trên thế giới hiện nay rất nhiều các quốc gia đã đầu tư những khoản
kinh phí khổng lồ cho nghiên cứu công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu
sản xuất nông nghiệp, đồng thời cũng xây dựng được những chính sách quan

trọng để thúc đẩy ngành công nghiệp này phát triển. Tháng 4 năm 1993 Chính
phủ Ấn Độ ban hành luật cấm sử dụng gỗ nguyên trong kiến trúc xây dựng,
điều này đã thúc đẩy quá trình nghiên cứu và lợi dụng các nguồn nguyên liệu
phi gỗ, đặc biệt là nguồn phế liệu nông nghiệp để sản xuất các loại ván nhân
tạo dùng trong kiến trúc và xây dựng. Đến nay Ấn Độ đã xây dựng rất nhiều
nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp, đồng thời có khả
năng sản xuất ra được ván nhân tạo có chất lượng cao từ rơm, rạ hay bã mía.
Tính đến nay tổng sản lượng ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp trên thế
giới tương đương khoảng 10% tổng sản lượng ván nhân tạo. 44


14

Tới nay nhiều quốc gia trên thế giới đã có nền kỹ thuật tương đối thành
thục về sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp, đồng thời đã đạt được
những hiệu quả về kinh tế rất khả quan. Như ở nước Bỉ hiện, sản lượng ván
dăm từ phế liệu nông nghiệp (rơm rạ và cây lúa mạch là chủ yếu) đã đạt 50%
tổng sản lượng ván dăm toàn quốc.
Về phương diện nguyên liệu, ngay từ đầu những năm 90 của thế kỷ 20
các quốc gia Trung Âu đã lợi dụng được các phế liệu nông nghiệp như bã
mía, thây cây đay, gai, thân cây lúa mạch,... làm nguyên liệu cho sản xuất ván
nhân tạo. Đến nay các nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp
của các quốc gia Bắc Mỹ và châu Âu lại tập trung lợi dụng chủ yếu là thân
cây lúa mạch, các quốc gia châu âu đi đầu trên thế giới công nghệ.26
Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều xưởng sản xuất ván nhân tạo quy
mô lớn từ phế liệu nông nghiệp được xây dựng như công ty Prime Board của
Mỹ hay công ty ISO Board của Canada. Công ty Prime Board được thành lập
từ tháng 7 năm 1995 tại Mỹ, trong sản xuất dùng keo MDI là keo dán chủ
yếu, mỗi năm công ty đã sử dụng hết 50.000 tấn rơm, rạ để sản xuất ra 53.000
m3 ván nhân tạo có chất lượng cao. Còn công ty ISO-Board được thành lập

năm 1998 tại Canada, công suất 180.000 m3 ván, chiều dày ván từ 6-28mm,
hiện nay công ty đang sử dụng dây chuyền sản xuất ván nhân tạo có công
nghệ ép liên tục. Đây cũng là công nghệ có tính tự động hoá cao nhất trên thế
giới hiện nay. Công ty Compak được thành lập cuối những năm 80 của thế kỷ
20 tại nước Anh, cũng là một trong số những công ty có quy mô sản xuất ván
nhân tạo từ rơm, rạ, đặc biệt là sử dụng thân cây lúa mạch. Năm 1995 tại
Australia công ty Compak đã đầu từ hai dây chuyền sản xuất ván nhân tạo từ
phế liệu nông nghiệp có tính tự động hoá cao. Đến năm 1997 công ty này đã
đầu tư tiếp một dây chuyền tại Bắc mỹ, sản phẩm có chiều dày tối đa đạt tới
28mm. Ngoài ra ở các nước Bắc mỹ hiện nay còn có thêm hơn 10 nhà máy


15

sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp đã được xây dựng và đưa vào
hoạt động, tổng sản lượng 6-26 nghìn m3 sản phẩm/năm. 26
Tại California, Mỹ, theo nghiên cứu của Kiran L.Kadam và các cộng sự
(2000) rơm, rạ có thể được sử dụng để sản xuất giấy. Theo Alex Wilson
(1995) nguyên liệu rơm, rạ (từ lúa mạch, lúa gạo, lúa mạch đen) có thể là một
loại nguyên liệu mới cho ngành xây dựng như tạo các vách tường trong các
ngôi nhà.27
Từ những năm 90, trên thế giới đã bắt đầu hình thành ngành công
nghiệp sản xuất ván dăm rừ rơm. Rơm, rạ đóng kiện (straw bale), sản xuất
ván nhân tạo (vật liệu dạng tấm) cả loại ván dày và ván mỏng để làm vật liệu
xây dựng chịu lực, cách âm, cách nhiệt. Tuy nhiên, do rơm, rạ có đặc điểm là
phía vỏ bên ngoài có lớp sáp (wax) kỵ nước khiến cho việc sử dụng các loại
keo gốc formaldehyde thông dụng trong sản xuất ván dăm trở nên khó khăn
do chỉ có thể sử dụng keo MDI - là loại keo khá đắt, để sản xuất. Ván dăm từ
rơm, rạ chỉ thực sự phát triển từ những năm 2000 trở lại đây với giải pháp xử
lý rơm, rạ trước khi ép bằng giải pháp hoá-cơ-nhiệt tại một số nước như Mỹ,

Úc, Philippin với sản phẩm chủ yếu sử dụng trong xây dựng. Tuy nhiên, chủ
yếu nguồn rơm, rạ mới là lúa mì, lúa mạch, còn nguyên liệu rơm, rạ từ lúa gạo
rất hạn chế do sản lượng ít.
“Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ sản xuất tới các tính
chất vật lý của ván rơm” của Greggory S. Karr và các cộng sự tại trường Đại
học bang Kansas, Mỹ thực hiện năm 2000 (Greggory S. Karr, 2000). Nghiên
cứu khảo sát sự ảnh hưởng của độ ẩm ban đầu của rơm (khảo sát trong
khoảng từ 2 đến 12%), lượng keo dùng (khảo sát trong khoảng 2 đến 8%) và
nhiệt độ ép (từ 135 đến 218oC) tới tính chất vật lý và cơ học của ván (dày 6
mm). Kết quả cho thấy lượng keo dùng có ảnh hưởng lớn nhất tới tính ổn
định kích thước, khả năng chống ẩm và cường độ của ván. Độ ẩm ban đầu của
rơm ảnh hưởng tới cường độ cơ học của ván nhiều hơn tính ổn định kích


16

thước của ván. Nhiệt độ ép ảnh hưởng tới tính ổn định kích thước của ván
nhiều hơn tính chất cơ học của ván. Cường độ uốn tĩnh của ván thay đổi trong
khoảng từ 15 đến 28,7 MPa với khoảng cách gối là 18 lần chiều dày.32
Tại Hàn quốc, Han Seung Yang và các cộng sự (2003) đã tiến hành sản
xuất ván dăm từ hỗn hợp rơm, rạ và gỗ sử dụng keo UF để tạo vật liệu cách
âm dùng trong xây dựng. Rơm sau khi cắt bỏ đi phần ngọn được cắt thành 3
phần ngọn, giữa và gốc, mỗi phần đó lại được cắt thành các đoạn dài 2-4 cm.
Sản phẩm ván tạo ra có cường độ uốn tĩnh là 4,83-6,21 MPa (với ván có khối
lượng thể tích 0,6 g/cm3) và là 9,65-20 MPa (với ván có khối lượng thể tích
0,8 g/cm3). Đặc biệt, sản phẩm ván tạo ra có khả năng hấp thụ âm thanh (hệ
số hấp thụ âm thanh tới trên 0,3 - kiểm tra theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM C384)
tốt hơn nhiều so với các loại ván nhân tạo khác. Đặc biệt trong nghiên cứu
này có đề cập sự ảnh hưởng của kích thước rơm đến tính chất của ván. Khi
chiều dài và chiều rộng dăm tăng thì độ bền uốn tĩnh có tăng nhẹ.35

“Nghiên cứu ảnh hưởng của loại keo tới tính chất của ván dăm từ rơm lúa
mì có KLTT trung bình” của Xiaoqun Mo và các cộng sự tại đại học bang
Kansas, Mỹ thực hiện năm 2003. Nghiên cứu sử dụng 4 loại keo là MDI, UF,
keo từ protein tách từ đậu nành SPI và bột đậu nành SF đối với rơm đã qua xử lý
hoá chất tẩy là hỗn hợp kiềm và hợp chất oxi hóa. Kết quả cho thấy, ván dăm từ
rơm xử lý có chất lượng cao hơn ván không xử lý. Keo MDI cho chất lượng cao
nhất, với lượng keo dùng khoảng 4%. Ván từ keo SPI và SF có chất lượng tương
tự ván từ keo UF. Riêng đối với keo UF, MOR của ván từ rơm không xử lý là
6,36 MPa và rơm xử lý là 9,34 MPa. Còn IB tương ứng là 0,11 MPa đối với rơm
không xử lý và là 0,19 MPa đối với ván rơm xử lý hoá chất.41
Năm 2000, nhà khoa học Zhang-Yu-Kun đã nghiên cứu thấy rằng
trên rơm, rạ có chất sáp (wax), chất này kỵ nước, làm giảm khả năng dán
dính, khiến cho việc sử dụng các loại keo gốc formaldehyde thông dụng
trong sản xuất ván dăm làm chất kết dính trở nên khó khăn. Giải pháp