Luận văn thạc sĩ nghiên cứu mối quan hệ giữa tỷ lệ hỗn hợp rơm gỗ 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
----------------------

KIỀU VĂN HÙNG

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA TỶ LỆ HỖN HỢP RƠM - GỖ
VÀ CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM HỖN HỢP RƠM – DĂM GỖ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2010


1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ván dăm là một loại vật liệu composite đã được nghiên cứu khá sớm,
bắt đầu từ năm 1887, nhưng chỉ được sản xuất với quy mô công nghiệp từ
những năm 40 của thế kỷ 20. Ngành công nghiệp ván dăm chỉ thực sự phát
triển mạnh từ những năm 70 trở lại đây. Nghiên cứu về ván dăm đã có những
thành cơng lớn, đặc biệt là cơng nghệ sản xuất ván dăm từ gỗ đã khá hoàn
thiện. Hiện nay trên thế giới cũng như Việt Nam, hướng nghiên cứu về ván
dăm tập trung vào 3 hướng chính sau:
Thứ nhất: Tạo sản phẩm mới
+ Ván dăm dạng xốp.
+ Ván dăm khơng sử dụng keo.

+ Ván dăm sử dụng keo ít gây ơ nhiễm.
Thứ hai: Tìm loại ngun liệu mới thay thế gỗ:

Hình 1: Cánh đồng lúa


2

+ Tìm các loại vật liệu sợi cellulose mới ngồi gỗ; kết hợp vật liệu
cellulose với vật liệu khác;
+ Sử dụng thứ, phế liệu nông, lâm nghiệp.
Thứ ba: Nâng cao chất lượng sản phẩm hiện có (tăng khả năng chống ẩm,
nâng cao chất lượng bề mặt ván).
Việt Nam là một nước nơng nghiệp có nền văn minh lúa nước lâu đời.
Sản lượng lúa hàng năm ở nước ta đạt khoảng 36 triệu tấn (theo thống kê năm
2007 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nơng thơn). Với ước tính lượng rơm
rạ chiếm khoảng 50% khối lượng lúa khô. 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 khơng tập trung và
thói quen của người dân các vùng miền có khác nhau.

Hình 2: Rơm được bảo quản làm chất đốt và thức ăn cho gia súc


3

Từ thực tế cho thấy những năm trở về trước rơm rạ được sử dụng làm
chất đốt và làm thức ăn cho gia súc ở các hộ gia đình, làm vật liệu lót thùng
để vận chuyển trái cây, đồ sành sứ,… Những năm gần đây khi đời sống người
dân được nâng cao rơm rạ được thay thế bởi các nguồn nhiên liệu khác như

than, củi, ga, điện,... nông nghiệp đã được cơ giới hố, chăn ni gia súc giảm
đáng kể, nguồn rơm rạ lúc này đang trở thành dư thừa, nhiều nơi đã tìm đến
giải pháp đốt ngay trên đồng ruộng, thậm chí ngay trên cả đường đi. Theo
nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy khói rơm là một loại khí độc, khói thải ra
từ rơm rạ có chứa 70% khí CO2, 7% khí CO nên ảnh hưởng rất lớn đến mơi
trường [38].

Hình 3: Người dân đốt rơm rạ ngay trên đường đi
Trong những năm gần đây, ở Việt Nam đã có một số những nghiên cứu
về rơm rạ nhưng chỉ để ứng dụng làm thức ăn cho chăn nuôi gia súc tập trung,
làm phân bón, làm bìa cattong, bao bì, để xử lý Crơm trong nước thải, trồng
nấm sinh học...[38]. Còn việc nghiên cứu rơm để sản xuất ván dăm thì chưa có


4

cơng trình nào đề cập tới. Nghiên cứu tạo ván dăm từ rơm rạ có thể theo các
hướng như sau: thứ nhất, tạo ván dăm thông thường từ rơm; thứ hai, tạo ván
dăm từ hỗn hợp rơm - dăm gỗ; thứ ba, tạo ván dăm không keo từ rơm. Nếu
theo hướng nghiên cứu tạo ván dăm từ hỗn hợp rơm – dăm gỗ thì các vấn đề
đặt ra là yếu tố công nghệ như thế nào, mức độ ảnh hưởng của rơm đến chất
lượng ván ra sao, mức độ thay thế của rơm là bao nhiêu thì phù hợp,…
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 tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ và chất lượng ván dăm hỗn hợp
rơm - dăm gỗ”.


5

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tình hình nghiên cứu
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Ngay từ đầu thập niên 20 của thế kỷ 20 việc nghiên cứu sản xuất ván
nhân tạo từ nguyên liệu là phế liệu nông nghiệp đã được các nhà khoa học
triển khai. Đầu tiên phải kể đến sản xuất ván dăm từ bã mía, đây có thể được
coi là loại phế liệu nơng nghiệp đầu tiên được đưa vào sản xuất ván nhân tạo
ở dạng công nghiệp. Đến cuối thập niên 40 của thế kỷ 20 các loại phế liệu
nông nghiệp khác đã được nghiên cứu và đưa vào sản xuất các loại ván nhân
tạo khác nhau, những nguyên liệu này như: thân cây ngô, thân cây bông, thân
cây thuốc lá, rơm rạ, thân cây lúa mạch, thân cây lạc, thân cây đỗ,…. Đến
khoảng thập niên 70 của thế kỷ 20 thì nguyên liệu sử dụng rơm rạ sử dụng
trong sản xuất ván dăm đã được ứng dụng khá rộng rãi. Đầu tiên là nguyên
liệu rơm rạ được sử dụng công nghệ sản xuất ván dăm truyền thống để sản
xuất, sử dụng keo UF làm chất kết dính [36]. Một trong những nước lợi dụng
nguồn phế liệu nông nghiệp trong sản xuất ván nhân tạo lớn nhất trên thế giới
là Trung Quốc. Ngay từ những năm 70 của thế kỷ trước, người Trung Quốc
tiến hành nghiên cứu và đưa vào sản xuất quy mô công nghiệp các loại ván
nhân tạo đặc biệt là sản xuất ván dăm từ phế liệu nông nghiệp trong đó có
rơm rạ, nó đã mạng lại nhiều lợi ích cho người dân. Tuy nhiên, việc sản xuất
ván dăm từ phế liệu nơng nghiệp nói chung, từ rơm rạ nói riêng vẫn còn tồn
tại khá nhiều vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu giải quyết nhằm nâng cao
chất lượng, hạ giá thành sản phẩm, phù hợp với người tiêu dùng. Đó là các
vấn đề về ngun liệu, cơng nghệ, chất kết dính,...[37]


6

Do vậy, trong những năm gần đây việc nghiên cứu sử dụng rơm rạ trên
thế giới đã được nhiều nước quan tâm, đặc biệt là các nước có sản lượng lúa
cao tập trung ở vùng Đông Nam Á như Thái lan, Indonesia. Tại các nước này,
rơm rạ hiện được dùng để sản xuất điện năng và tro của rơm có thể dùng để
làm phụ gia bê tông tại tỉnh Pichit, Thái lan và đảo Bali, Indonesia [37].
Tại Ấn độ, Ibrahim Mutlu (2009) đã nghiên cứu sử dụng tro từ rơm rạ
để thay thế amiăng trong chế tạo má phanh. Rơm cũng được sử dụng để sản
xuất ván sợi từ xi măng cho kết quả khả quan [22].
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 [30]. Theo Alex Wilson
(1995) nguyên liệu rơm rạ (từ lúa mì, gạo, lúa mạch, yến mạch, lúa mạch đen)
có thể là một loại nguyên liệu mới cho ngành xây dựng như tạo các vách
tường trong các ngôi nhà [20].
Năm 2000, Frank Beall một giáo sư khoa học gỗ của California trên một
bài báo đã công bố “Fundamenta Properties of rice straw in comparison with
softwood” khi nghiên cứu và so sánh các thuộc tính của rơm lúa với gỗ lá kim
cho thấy rơm lúa là một loại nguyên liệu đạt tiêu chuẩn cho sản xuất ván dăm
thông thường, MDF, OSB và ván dăm có khối lượng thể tích thấp, đây là
hướng nghiên cứu để tìm nguồn nguyên liệu thay thế gỗ dần dần trong sản
xuất ván nhân tạo [33].
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 cho vấn đề này
là sử dụng keo MDI (Methylen Diphenyl Isocyanate) - là loại keo khá đắt,
để sản xuất. Tuy nhiên, do giá thành sản phẩm trở nên khá đắt, không tạo


7

được sự cạnh tranh trên thị trường, nếu sử dụng loại keo này để sản xuất thì
cũng sẽ gặp rất nhiều khó khăn [30].
Với cơng trình “Nghiên cứu ảnh hưởng của thơng số cơng 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 218 0C) 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
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 [24].
“Nghiên cứu ảnh hưởng của loại keo tới tính chất của ván dăm từ rơm
lúa mì có khối lượng thể tích trung bình” của Xiaoqun Mo và các cộng sự tại
đại học bang Kansas, Mỹ thực hiện năm 2003. Nghiên cứu sử dụng bốn 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 rơm 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,
cường độ uốn tĩnh (MOR) của ván từ rơm không xử lý là 6,36 MPa và rơm xử
lý là 9,34 MPa. Còn cường độ liên kết bên trong (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 [36].
“Nghiên cứu cải thiện cơ chế dán dính của keo UF sử dụng để sản xuất


8

ván nhân tạo từ rơm lúa mì và sậy sử dụng tác nhân tạo “nhân” coupling là
silane hoặc xử lý chiết suất” của Guangping Han và các cộng sự tại đại học
Kyoto, Nhật Bản thực hiện năm 1999. Kết quả cho thấy, với 2 giải pháp xử lý
này đều cải thiện đáng kể khả năng thấm ướt bề mặt của nguyên liệu, tạo tiền
đề tăng khả năng thấm ướt keo trên bề mặt, nhằm tăng khả năng dán dính
[25].
“Nghiên cứu tính chất chịu kéo và chịu nén của ván dăm có khối lượng
thể tích thấp từ rơm sử dụng keo gốc protein” của Xiaoqun Mo và các cộng
sự tại trường đại học bang Kansas, Mỹ thực hiện năm 2001. Rơm được xử lý
hoá chất là H2O2 và/hoặc NaOH. Kết quả cho thấy, đối với các dạng hoá chất
khác nhau, chất lượng ván thay đổi khác nhau. Cụ thể, với ván đối chứng,
cường độ chịu kéo đứt là 256 kPa và chịu nén là 235 kPa. Tuy nhiên, khi xử
lý hỗn hợp NaOH và H2O2 thì cường độ chịu kéo đứt tăng lên tới 2648 kPa và
chịu nén là 446 kPa [35].
“Nghiên cứu sản xuất ván dăm cách âm, cách nhiệt từ hỗn hợp rơm lúa
và dăm gỗ” của Han Seung Yang và các cộng sự tại Đại học quốc gia Seoul,
Hàn quốc thực hiện năm 2003. Trong nghiên cứu này, ván dăm được tạo ra có
khối lượng thể tích là 0,4 g/cm3, 0,6 g/cm3 và 0,8 g/cm3 với 3 mức tỷ lệ hỗn
hợp rơm là 10%, 20% và 30%, chất kết dính là keo UF. Kết quả cho thấy,
cường độ uốn tĩnh của ván dăm tăng khi khối lượng thể tích của ván tăng lên.
Cụ thể như sau: cường độ uốn tĩnh đạt 140-290 psi khi khối lượng thể tích là
0,4 g/cm3; đạt 700-900 psi khi khối lượng thể tích là 0,6 g/cm3 và đạt 14002900 psi khi khối lượng thể tích là 0,8 g/cm3 [27].
Li xiaoping, Gao wei năm 2007 đã tiến hành nghiên cứu sản xuất ván
dăm dạng lõi rỗng từ hỗn hợp nguyên liệu rơm rạ và gỗ, nguyên liệu gỗ sử
dụng ở nghiên cứu là loài gỗ Dương. Changtong Mei, Zhou dingguo năm


9

2001 đã tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của tỷ lệ giữa dăm từ nguyên liệu

rơm rạ với dăm gỗ đến cường độ ván dăm hỗn hợp tạo thành, chất kết dính là
keo UF [21].
Như vậy trên thế giới đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về rơm rạ, và
cũng đã sử dụng rơm rạ để sản xuất ván ép. Kết quả các cơng trình nghiên cứu
và thức tế sản xuất cũng cho thấy rằng:
- Việc sử dụng thuần túy nguyên liệu rơm rạ vào sản xuất ván nhân tạo
nói chung và sản xuất ván dăm nói riêng, với chất kết dính là keo UF đã gặp
phải khơng ít những khó khăn, đó là q trình dán dính, cường độ ván thấp.
Do rơm rạ có đặc điểm là phía vỏ bên ngồi 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. Một trong các giải pháp cho vấn đề này là sử dụng
keo MDI (Methylen Diphenyl Isocyanate) – là loại keo khá đắt, để sản xuất.
Tuy nhiên, giá thành sản phẩm cao, khó tạo nên được sự cạnh tranh trên thị
trường.
- Giải pháp xử lý nguyên liệu nhằm tăng khả năng dán dính của rơm rạ
trước khi ép bằng các phương 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 là lúa mì, lúa mạch, còn nguyên liệu rơm rạ từ lúa gạo rất
hạn chế.
- Việc kết hợp rơm rạ với gỗ để tạo ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ
cũng là một giải pháp rất tốt. Nó vừa tận dụng được rơm rạ - phế liệu trong
nơng nghiệp, vừa có thể tạo ra ván đảm bảo về chất lượng cũng như giá thành
sản phẩm. Vấn đề này đã được hai nhà khoa học Trung Quốc Changtong Mei
và Dingguo Zhou nghiên cứu năm 2001 với cơng trình “Effect of Straw
Substitution Level on Properties of Wood-straw Hybrid Particleboard”. Kết


10

quả nghiên cứu cho thấy rằng mức độ ảnh hưởng của tỷ lệ rơm đến chất lượng

của ván là rất lớn, đặc biệt trong khoảng tỷ lệ rơm dưới 50%. Tỷ lệ rơm tốt
nhất để tạo ra ván là khoảng 20% đến 30% [21]. Tuy nhiên kết quả đó là với
ván được tạo ra trong điều kiện về nguyên liệu rơm, gỗ, chất kết dính của
Trung Quốc, ván sản phẩm cũng được kiểm tra theo tiêu chuẩn Trung Quốc.
Do vậy vấn đề này cũng cần tiếp tục được ứng dụng nghiên cứu và kiểm
nghiệm theo điều kiện của Việt Nam.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Theo định hướng nghiên cứu tìm nguồn nguyên liệu mới thay thế gỗ
trong sản xuất ván dăm, đặc biệt là sử dụng thứ, phế liệu nông, lâm nghiệp,
các nhà khoa học đã ứng dụng những thành quả khoa học trên thế giới vào
điều kiện Việt Nam. Các nghiên cứu cũng đã tập trung vào nguồn nguyên liệu
phi gỗ như: tre, sơ dừa, bã mía, thân cây cọ,...
Cơng trình “Nghiên cứu cọng dừa nước để tạo ván dăm” đã được
PGS.TS. Nguyễn Trọng Nhân, Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam tiến
hành. Đề tài đã được nghiệm thu năm 1997, tác giả đã đưa ra được qui trình
cơng nghệ và một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để sản xuất ván dăm từ cọng
dừa nước [10].
Trên cơ sở nguồn sơ dừa rất phong phú tại các tỉnh Nam Bộ, Hoàng
Xuân Niên (2004) đã nghiên cứu một số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm
từ nguyên liệu sơ dừa. Từ kết quả nhận được, tác giả đã khẳng định sơ dừa
đáp ứng được yêu cầu nguyên liệu sản xuất ván dăm, nghiên cứu đã xây dựng
cơ sở lý thuyết về lực cắt và các thông cơ bản của công nghệ sản xuất ván.
Ván dăm sơ dừa đáp ứng tiêu chuẩn làm nguyên liệu cho sản xuất đồ mộc.
KS. Trần Quốc Tế thực hiện đề tài năm 2005 về sử dụng rơm rạ để sản
xuất panel rơm rạ (dạng vách ngăn - tường nhà, kết cấu panel 3 lớp: 2 lớp mặt


11

phía ngồi dùng ván dăm rơm - xi măng; lõi là tấm polystyren) trong cơng

trình xây dựng, và đã bước đầu ứng dụng thử nghiệm tại đồng bằng sông Cửu
Long [13].
Sản xuất hộp đựng thực phẩm từ vỏ trấu và rơm: Giải pháp nhằm khắc
phục vấn đề của các hộp đựng khơng thích nghi được với các thực phẩm
nóng ở nhiệt độ tương đối cao và thực phẩm chứa nhiều nước. Hộp đựng thực
phẩm này được làm bằng vật liệu hỗn hợp từ: Bột trấu và/hoặc bột rơm ở tỷ
lệ 800 -1200 phần khối lượng; Tinh bột thực phẩm: 150 - 250 phần khối
lượng; Natri polyacrylic: 15 - 25 phần khối lượng; Bột Titan 0 - 25 phần khối
lượng; Nước: 400 - 600 phần khối lượng.
Năm 2008, Công ty du lịch Vĩnh Sang (Du lịch Bến Thành, thành phố
Hồ Chí Minh) thực hiện dự án tạo tấm vách từ rơm rạ để xây dựng nhà ở cho
người có thu nhập thấp tại khu vực đồng bằng Sông Cửu Long do tổ chức
Development Marketplace tài trợ.
Như vậy, ở nước ta việc tận dụng rơm rạ - phế liệu trong sản xuất nông
nghiệp để sản xuất ván nhân tạo, đặc biệt là để sản xuất ván dăm chưa được
tập trung nghiên cứu. Do đó, cần nên thừa kế những kết quả đã đạt được trên
thế giới, nghiên cứu ứng dụng vào điều kiện thực tế của Việt Nam. Để tận
dụng được nguồn rơm rạ rất rồi rào trong sản xuất nông nghiệp, mang lại
nhiều lợi ích cho người dân.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
+ Nghiên cứu xây dựng được mối quan hệ giữa tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ
và chất lượng ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ, cho loại ván một lớp và ván ba
lớp.
+ Xác định được tỷ lệ trộn hợp lý để tạo ra ván có chất lượng phù hợp
với tiêu chuẩn dùng trong sản xuất đồ mộc dân dụng.


12

1.3. Đối tượng nghiên cứu

+ Mối quan hệ giữa tỷ lệ hỗn hợp rơm – gỗ và chất lượng sản phẩm ván
dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ.
1.4. Phạm vi nghiên cứu
+ Nguyên vật liệu:
- Rơm được lấy tại khu vực huyện Chương Mỹ - Hà Nội, giống lúa Q5.
- Gỗ Keo lai 6 ÷ 8 năm tuổi, được lấy tại khu vực Núi Luốt - Xuân Mai
- Chương Mỹ - Hà Nội.
- Chất kết dính là keo UF của hãng DYNEA. Dựa vào đặc điểm của
nguyên liệu liệu, hình dạng, kích thước dăm, dựa vào một số tài liệu có liên
quan, chúng tơi chọn tỷ lệ dùng trung bình là 12% so với lượng dăm khơ kiệt.
- Chất đóng rắn là NH4Cl, tỷ lệ dùng 1%.
- Kích thước dăm:
Kích thước dăm

Chủng
loại dăm

Dài, mm

Rộng, mm

Dày, mm

Dăm gỗ

Dăm rơm

Dăm gỗ

Dăm rơm

Dăm gỗ Dăm rơm

Lớp mặt

3 - 10

5 - 15

0,5 - 1,5

0,3 - 1,0

0,2 - 0,3

-

Lớp lõi

15 - 20

15 - 25

1,5 - 2,0

1,0 - 2,0

0,5 - 1,0

-

+ Sản phẩm: Tạo hai loại ván mẫu là một lớp và ba lớp, kích thước ván
650 x 650 x 12 (mm), khối lượng thể tích 0,75g/cm3, loại ván 3 lớp có tỷ lệ
kết cấu 1:3:1, độ ẩm cuối cùng của ván là 10%.


13

+ Máy và thiết bị: Sử dụng các máy và thiết bị của trung tâm nghiên
cứu thực nghiệm và chuyển giao cơng nghiệp rừng và phịng thí nghiệm khoa
Chế biến lâm sản - Đại học Lâm nghiệp.
+ Chế độ ép: Dựa vào các tài liệu có liên quan chọn chế độ ép như sau:
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: tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ, tính theo phần trăm khối
lượng của mỗi loại so với tổng lượng dăm dùng. Trên cơ sở các kết quả đã
nghiên cứu (Changtong Mei and Dingguo Zhou Nanjing Forestry University,
nanjing October 31 - November, 2001, China) cho rằng khoảng tỷ lệ hỗn hợp
rơm rạ - gỗ tốt nhất để tạo ra ván là từ 20 – 30% [21]. Vì vậy, tơi lựa chọn
khoảng tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ để nghiên cứu là 15%, 20% , 25% , 30% và
35% cho cả ván một lớp và ván ba lớp.
+ Kiểm tra chất lượng sản phẩm:
- Ván mẫu được kiểm tra chất lượng theo tiêu chuẩn TCVN 7756-1÷12
: 2007 (Ván gỗ nhân tạo – Phương pháp thử).
- Các tính chất cơ lý được kiểm tra là: khối lượng thể tích; độ trương nở
chiều dày; độ bền uốn tĩnh; mô đun đàn hồi uốn tĩnh; độ bền kéo vng góc
bề mặt.
1.5. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu về đặc điểm, tính - Phương pháp lý thuyết: Tìm hiểu các tài
chất của nguyên liệu rơm rạ, gỗ.

liệu, các công trình trong nước và ngồi
nước có liên quan, kế thừa các kết quả đã
đạt được để mở rộng phạm vi nghiên cứu.


14

- Nghiên cứu mối quan hệ giữa - Phương pháp thực nghiệm: Đề tài chọn
tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ và khối phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố. Sử
lượng thể tích (γ) của ván.

dụng tiêu chuẩn TCVN 7756-4 : 2007 để
kiểm tra chất lượng sản phẩm.

- Nghiên cứu mối quan hệ giữa - Phương pháp thực nghiệm: Đề tài chọn
tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ và độ phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố. Sử
trương nở chiều dày (TS) của dụng tiêu chuẩn TCVN 7756-5 : 2007 để
ván.

kiểm tra chất lượng sản phẩm.

- Nghiên cứu mối quan hệ giữa - Phương pháp thực nghiệm: Đề tài chọn
tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ và cường phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố. Sử
độ uốn tĩnh (MOR) của ván.

dụng tiêu chuẩn TCVN 7756-6 : 2007 để
kiểm tra chất lượng sản phẩm.

- Nghiên cứu mối quan hệ giữa - Phương pháp thực nghiệm: Đề tài chọn
tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ và mô phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố. Sử
đun đàn hồi uốn tĩnh (MOE) của dụng tiêu chuẩn TCVN 7756-6 : 2007 để
ván.

kiểm tra chất lượng sản phẩm.

- Nghiên cứu mối quan hệ giữa - Phương pháp thực nghiệm: Đề tài chọn
tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ và độ bền phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố. Sử
kéo vng góc (IB) của ván.

dụng tiêu chuẩn TCVN 7756-7 : 2007 để
kiểm tra chất lượng sản phẩm.

- Đánh giá kết quả thực nghiệm - Xử lý số liệu bằng phương pháp thống
và xác định tỷ lệ hỗn hợp rơm - kê toán học.
gỗ hợp lý.


15

1.6. Ý nghĩa của đề tài
+ Ý nghĩa về mặt lý luận: Nghiên cứu nhằm đánh giá được mức độ ảnh
hưởng của tỷ lệ rơm trong hỗn hợp rơm - gỗ đến chất lượng ván. Qua đó cũng
có thể đánh giá được ảnh hưởng của tỷ lệ rơm đến giá thành sản phẩm.
+ Ý nghĩa về mặt thực tiễn: Từ kết quả nghiên cứu xác định được tỷ lệ
rơm phù hợp, đề xuất được các giải pháp về mặt công nghệ nhằm nâng cao

chất lượng sản phẩm, góp phần đa dạng hoá nguồn nguyên liệu trong sản xuất
ván dăm, hạ giá thành sản phẩm, tận dụng nguồn phế liệu trong sản xuất nông
nghiệp, tăng thu nhập cho người nông dân, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.


16

Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Đặc điểm của gỗ Keo lai
Theo tài liệu của GS.TS Lê Đình Khả [6] Keo lai tên gọi tắt để chỉ giống
lai tự nhiên giữa Keo tai tượng (acacia mangium Will) và Keo lá tràm (Acacia
auriculifomis). Giống Keo (Acacia) thuộc chỉ thực vật họ đậu (Leguminosae),
họ phụ Trinh nữ (Mimosoideae).
Giống lai tự nhiên này được Messrs Herburn và Shim phát hiện lần đầu
vào năm 1972 trong số các cây Keo tai tượng trồng ven đường Sook telupid
thuộc bang Sbah bah của Malaysia. Đến năm 1978, sau khi xem xét mẫu tiêu
bản thực vật ở Queensland (Australia) Pedglay đã xác định đó là giống lai tự
nhiên giữa Keo lai tượng và Keo lá tràm [6].
Vì có khả năng phát triển tốt, nên trong cơng trình nghiên cứu của mình
Griffin – 1988 đã nhân giống bằng hom, nuôi cấy mô phân sinh. Sau 1 năm,
cây mô cao tới 1,09m. Năm 1991, CyrilPinso và Robert Nasi, khi nghiên cứu
về sự phát triển của cây keo lai đã nhận xét: “Gỗ của cây Keo lai là trung gian
giữa Keo tai trượng và Keo lá tràm, có phần tốt hơn gỗ Keo tai tượng song có
sự biến động lớn [6].
Keo lại được phát hiện ở Thái Lan (Kijika, 1992), ở Inđônesia năm 1992
đã bắt đầu nghiên cứu trồng Keo lai từ mô phân sinh, cùng Keo tai tượng,
Keo lá tràm (Umboh et al, 1993). Keo lai tự nhiên cịn tìm thấy trong vườn
ươm Keo tai tượng (lấy giống từ Malaysia) của trạm nghiên cứu Jon – Pu của

viện nghiên cứu Lâm nghiệp Đài Loan (KiangTao et al, 1998) và ở khu trồng
Keo tai tượng tại Quảng Châu (Trung Quốc). Đến nay cây Keo lai đang được


17

trồng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Công việc nghiên cứu về sinh
trưởng và sử dụng Keo lai cũng đang được nhiều quốc gia quan tâm.
Ở nước ta, Keo lai được Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng (Viện
khoa học lâm nghiệp Việt Nam) phát hiện tại Ba Vì (Hà Tây), Đơng Nam Bộ
và Tân Tạo (Thành Phố Hồ Chí Minh), và lác đác ở Trung Bộ, Ở Tây Ngun
(Pleiku, Kon Hà Nừng), ở Hịa Bình, Phú Thọ, Tuyên Quang...
Giống Keo lai đã được phát hiện và khảo nghiệm đợt 1 trong các năm
1993 đến 1995. Từ năm 1996 Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng đã phối
hợp với đơn vị khác tiếp tục tiến hành các nghiên cứu về Keo lai. Các nghiên
cứu này là chọn lọc thêm các cây Keo lai tự nhiên, xây dựng các dịng khảo
nghiệm vơ tính, tiến hành đánh giá tiềm năng bột giấy của Keo lai, khả năng
cải tạo đất của Keo lai, cũng như tiến hành các khảo nghiệm các dòng Keo lai
được chọn ở các vùng sinh thái khác nhau.
Keo lai được phát hiện hầu như khắp các vùng sinh thái chính trong cả
nước. Qua khảo nghiệm các dịng Keo lai được lựa chọn ở một số vùng sinh
thái chính. Kết quả theo dõi sau 2-3 năm có thể thấy rằng Keo lai cũng giống
như hai loại Keo bố mẹ có biên độ sinh thái rộng có thể gây trồng ở nhiều
vùng sinh thái khác nhau và nó đã được trồng khảo nghiệm ở một số vùng
sinh thái trong cả nước. Các loại Keo lai do Hội đồng khoa học kỹ thuật của
Bộ Lâm nghiệp (cũ) chọn và khuyến nghị đưa vào thử nghiệm. Kết quả cây
Keo lai phát triển nhanh là: Hàm n (Tun Quang), Bình Thanh (Hịa
Bình), Phú Lương (Thái Nguyên), Đông Hà (Quảng Trị), Long Thành (Đồng
Nai)... Trong ba năm đầu có thể đạt năng suất 19-27m3/ha/năm. Những nơi
Keo lai phát triển chậm như: Đại Lải (Vĩnh Phúc) chỉ đạt năng suất 5,713,5m3/ha/năm. Đến năm 1999 GS.TS Lê Đình Khả đã cơng bố cơng trình

18

“Nghiên cứu sử dụng giống lai tự nhiên giữa Keo tai tượng và Keo lá tràm”
[6].
Đặc điểm nổi bật của giống Keo lai là có ưu thế lai hết sức rõ rệt về
sinh trưởng. Ưu thế này đã thể hiện rõ ở Ba Vì lẫn Đơng Nam Bộ. Điều tra
sinh trưởng tại rừng trồng Keo tai tượng có xuất hiện Keo lai tại Ba Vì cho
thấy Keo lai có sinh trưởng nhanh hơn Keo tai tượng 1,2-1,6 lần về chiều cao
và 1,3-1,8 lần về đường kính. Ở giai đoạn 4 tuổi rưỡi Keo lai có thể tích gấp
hai lần Keo tai tượng. Tại Sông Mây (Đồng Nai), khi so sánh với Keo lá tràm
cùng tuổi đã thấy Keo lai sinh trưởng hơn Keo lá tràm 1,3 lần về chiều cao,
1,5 lần về đường kính [6].
Hệ số biến động đường kính và chiều cao của Keo lai nhỏ hơn Keo tai
tượng nhưng lớn hơn Keo lá tràm, nghĩa là ở vị trí trung gian giữa hai loại
Keo này. Nói cách khác Keo lai cịn có ưu điểm là đường kính và chiều cao
đồng đều hơn Keo tai tượng, Cây lai vượt lên trên tán rừng Keo tai tượng,
thân thẳng tròn đều, tán lá phát triển cân đối, ở một số nơi khác tại nước ta
keo lai có tán xum xuê hơn Keo tai tượng, Song nhiều thân hoặc cành nhánh
lớn và khơng ít trường hợp ngọn kém phát triển. Vì thế khơng phải cứ phát
hiện ra Keo lai là có thể nhân giống đưa vào sản xuất được, mà phải qua một
quá trình chọn lọc cẩn thận những cây sinh trưởng tốt nhất, vượt trội, đồng
thời có nhiều tính ưu việt khác. Theo nghiên cứu của GS.TS Lê Đình Khả sau
khi giống Keo lai được phổ biến, một số nơi đã dùng hạt của cây Keo lai đời
F1 (tức dùng cây lai đời F2) để gieo ươm và gây trồng rừng mới. Kết quả
những rừng trồng này vừa có tỷ lệ cây hơn tạp lớn vừa sinh trưởng kém, thậm
chí cịn kém hơn cả Keo Tai tượng. Vì vậy muốn giữ được tính đồng nhất và
ưu thế lai của đời lai F1 của các dòng Keo lai ưu việt phải dùng biện pháp
nhân giống bằng nuôi cấy mô phân sinh và giâm hom.

19

Từ chọn lọc và khảo nghiệm giống lai tự nhiên giữa Keo tai tượng và
Keo lá tràm đã xác định được một số dịng keo lai có năng suất cao và có chất
lượng thân cây thẳng đẹp. GS.TS Lê Đình Khả đã nghiên cứu lai giống nhân
tạo bằng thụ phấn có kiểm sốt là phương thức cho phép kết hợp các tình hình
mong muốn trong một giống lai, làm cơ sở cho chọn giống trong các giai
đoạn kế tiếp.
Ngoài những nghiên cứu trên, cịn có các nghiên cứu cơ bản về gỗ cây
Keo lai:
Nghiên cứu tình chất cơ vật lý của Keo lai do Phòng tài nguyên rừng
thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam tiến hành hầu hết các tình chất cơ
vật lý như độ co rút, độ hút ẩm, lực chống uốn tĩnh, lực chống uốn va đập, lực
chống trượt và lực trống tách của Keo lai 5 tuổi tại Ba Vì [11] cho kết quả
như sau:
- Độ co rút thể tích: 5,80 %
- Độ co rút xuyên tâm: 1,43 %
- Độ co rút tiếp tuyến: 4,05 %
- Hệ số co rút thể tích: 0,39 %
- Độ hút ẩm: 25,8 %
- Nén dọc: 417 kg/cm2
- Uốn tĩnh xuyên tâm: 1022 kg/cm2
- Uốn tĩnh tiếp tuyến: 1003 kg/cm2
- Uốn va đập xuyên tâm: 0,67 kg/cm2
- Uốn va đạp tiếp tuyến: 0,66 kg/cm2
- Trượt dọc xuyên tâm: 111 kg/cm2

20

- Trượt dọc tiếp tuyến: 157 kg/cm2
- Sức chống tách xuyên tâm: 9,7 kg/cm
- Sức chống tách tiếp tuyến: 14,3 kg/cm
- Mô đun uốn xuyên tâm: 93 kg/cm2
- Mô đun uốn tiếp tuyến: 88 kg/cm2
Nghiên cứu sử dụng Keo lai làm nguyên liệu giấy của GS.TS Lê Đình
Khả [6], khi phân tích thành phần hóa học tại Viện Cơng nghiệp giấy và
Cellulose thuộc Tổng Công ty giấy Việt Nam cho thấy (bảng 2.1):
Bảng 2.1: Các thành phần hố học chính của gỗ Keo lai
TT

Các thành phần hóa học chính Tính theo % khối lượng gỗ khô

1

Cellulose

49,00

2

Lignin

25,65

3

Pentozan

20,52

4

Chất tan trong Benzen

3,35

5

Chất tan trong NaOH 1%

13,50

6

Chất tan trong nước lạnh

2,40

7

Chất tan trong nước nóng

3,65

Qua các kết quả nghiên cứu đã kết luận: Keo lai có khối lượng thể tích
trung bình và trung gian giữa Keo tai tượng và Keo lá tràm đạt 0,455 g/cm3.
Hàm lượng xelulo của Keo lai tương đương với Keo tai tượng và cao hơn các

loại Bồ đề, Mỡ, Bạch đàn liễu, Bạch đàn urophylla…


21

Trong luận văn thạc sỹ khoa học lâm nghiệp của Nguyễn Hồng Nhiên
(2002) [11] đã nghiên cứu một số tính chất công nghệ gỗ Keo lai phục vụ cho
sản xuất ván dăm. Nguyên liệu gỗ được lấy tại Suối Hai – Ba Vì với ba cấp
tuổi bao gồm 4, 6 và 8 tuổi. Kết quả cho thấy đặc điểm của gỗ và tỷ suất dăm
được thể hiện như sau:

Bảng 2.2: Đặc điểm gỗ Keo lai Suối Hai làm ván dăm

TT

Nội dung

Đơn vị

4 tuổi

6 tuổi

8 tuổi

1

Tỷ lệ vỏ

%

5,31

5,07

4,86

2

Tỷ lệ gỗ giác

%

48,17

37,89

21,04

3

Tỷ lệ gỗ lõi

%

46,52

57,04

74,10

4

Khối lượng thể tích:
g/cm3

0,46

0,48

0,55

0,41

0,43

0,54

6,50

6,20

6,60

21,12

1,75

1,94

- Phần thân

1,81

1,65

0,79

- Phần gốc

0,68

0,87

0,31

77

81

82

- Phần thân

80

82

83

- Phần gốc

76

78

78

- Phần gỗ giác
- Phần gỗ lõi
5

Độ pH của gỗ

6

Tỷ lệ mắt:

7

- Phần ngọn

Tỷ suất dăm: - Phần ngọn

%

%


22

2.2. Đặc điểm của rơm
2.2.1. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của cây lúa
Cây lúa là cây thuộc họ hồ tảo (Gramincae) có tên khoa học là Oia
Sativa, thời gian sinh trưởng ngắn (90 ÷ 100 ngày), nơi sinh trưởng chủ yếu là
các vùng đất ngập nước, chiều cao đạt được tại thời điểm làm địng từ 0,6 ÷
2m. Có rất nhiều giống lúa khác nhau như: giống ngắn ngày, giống dài ngày,
giống cao cây, giống thấp cây,… Nhưng về đặc điểm cấu tạo chung và thành
phần hoá học cửa thân cây lúa khác nhau không đáng kể.
Cấu tạo chung của cây lúa: Cây lúa được chia làm 3 phần chính là rễ
lúa, thân lúa và lá lúa.

Hình 2.1: Cấu tạo cây lúa


23

- Rễ lúa:
Rễ lúa thuộc loại rễ chùm, phân bố ở những vùng nơng sát mặt đất
khơng có khả năng ăn sâu vào đất.
- Thân lúa:
Thân lúa thuộc loại thân thảo, rỗng ruột, trên thân chia ra nhiều lóng,
ngăn cách các lóng gọi là mắt. Độ dài các lóng khơng bằng nhau, lóng ở phần
gốc thường ngắn hơn lóng ở phần ngọn nhưng đường kính lại lớn hơn. Chiều
dài các lóng biến động trong khoảng rừ 1,62cm ÷ 2,63cm, đường kính từ
0,19cm ÷ 0,58cm, độ dày thành lóng từ 1mm ÷ 2mm. Vào thời kỳ thu hoạch
số lóng trên cây lúa dao động trong khoảng từ 4 ÷ 8 lóng tuỳ theo giống lúa.
- Lá lúa:
Lá lúa được chia làm 2 phần là bẹ lá và phiến lá.
Bẹ lá là phần bao bọc và làm tăng thêm độ cứng vững cho thân cây lúa.

Phiến lá là phần xoè ra để quang hợp và mất bớt một phần khi thu
hoạch.
Lúa là một loại cây lương thực được hơn 100 nước trên thế giới trồng
làm cây lương thực chính. Diện tích trồng lúa hàng năm trên thế giới vào
khoảng 177.168.000 ha, châu Á khoảng 130.974.000 ha (số liệu năm 1994). Ở
Việt Nam cây lúa cũng là cây lương thực chính được trồng ở khắp mọi nơi.
Diện tích trồng lúa hàng năm ở nước ta vào khoảng 6.599.000 ha (số liệu năm
1994). Theo số liệu của trường Đại học Nơng nghiệp 1 thì 1 ha có thể thu
được từ 7 tấn ÷ 10 tấn thân cây lúa (còn gọi là rơm rạ), đây cũng là một trong
nguồn nguyên liệu chính của đề tài.


24

2.2.2. Đặc điểm cấu tạo và tính chất của rơm rạ
Rơm là phần trên của thân cây lúa sau khi thu hoạch hết các hạt lúa, nó
chính là sản phẩm phụ của q trình sản xuất lúa (hay cịn gọi là thứ liệu nông
nghiệp). Sự khác biệt giữa rơm và rạ chỉ là tương đối, các tên gọi này dùng để
phân biệt phần trên (rơm) và phần dưới (rạ) của thân cây lúa. Tuỳ theo
phương pháp thu hoạch mà tỷ lệ giữa rơm và rạ là khác nhau. Xét về mặt
nguyên liệu, rơm để sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm – dăm gỗ ta có thể hiểu
đó là một phần của thân cây lúa.
Thân cây lúa có thành phần chính là Cellulose, Hemicellulose, Lignin
bởi vì nó là loại thực vật sinh trưởng tự nhiên. Từ đó cho thấy rơm là loại vật
liệu khơng đồng chất, khơng đẳng hướng. Ngồi ra trong rơm có chứa một
lượng khá lớn các chất vô cơ như: Si, Ca, Na, Mn, Mg,… đặc biệt là Silic
chiếm một tỷ lệ khá lớn (17,72%). Tỷ lệ thành phần các chất trong rơm (tính
theo khối lượng rơm khô) [33].
- Cellulose, Hemicellulose, Lignin

: 75%

- Silic

: 17,2%

- Các chất vô cơ khác (Na, K, Ca, P, Fe,…)

: 6,03%

- Đường

: 1,25%

Với diện tích trồng lúa hàng năm rất lớn khoảng 6.599.000 ha, tập
trung chủ yếu ở Đồng bằng Bắc Bộ và Đồng bằng Nam Bộ chúng ta sẽ thu
được một lượng nguyên liệu khổng lồ khoảng 65.980.000 tấn. Do vậy việc
tìm kiếm ngun liệu tập trung cho sản xuất khơng cịn là vấn đề khó khăn.
+ Khối lượng thể tích:
Rơm rạ khơ khá nhẹ nên chiếm khá nhiều diện tích. Tuỳ thuộc vào
dạng đóng gói mà khối lượng thể tích của rơm khá khác nhau. Theo Jenskin