Luận văn thạc sĩ bước đầu nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm sử dụng dăm gỗ phế liệu xà cừ và chất kết dính thạch dừa có pha tinh bột​

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, sản xuất nhiều loại ván ép trong nước phải hạn chế do sử dụng keo
Phenol – Formandehyde và keo Ure – Formandehyde gây độc hại hoặc nếu sử dụng
phải nhập khẩu các loại ván thân thiện mơi trường, nghiên cứu tìm ra các loại keo
khác ít độc hại hơn. Bên cạnh đó, trên thế giới, A.xylinum và BC đã được nghiên
cứu nhiều và cho thấy tiềm năng ứng dụng độc đáo. Đặc biệt BC có nhiều ưu điểm
khi sử dụng như biopolymer làm vật liệu mới trong các lĩnh vực khác nhau ngoài
thực phẩm như: y học, khoa học vật liệu, mỹ thuật,…A.xylinum là một loại vi
khuẩn có trong sinh khối của thạch dừa, mà thành phần chủ yếu là cellulose nên gọi
là cellulose vi khuẩn (Bacterial Cellulose – BC).
Tuy nhiên, hướng nghiên cứu sử dụng thạch dừa có pha tinh bột làm tác nhân
kết dính với các nguồn phế liệu nông lâm nghiệp để tạo các vật liệu có giá trị hơn
cịn ít. Các nghiên cứu đầu tiên của nhóm cộng tác viên trường Đại học Khoa học
Tự nhiên - ĐH Quốc gia TP. Hồ Chí Minh đã cho những kết quả khả quan, cần tiếp
tục hồn thiện sản phẩm và xây dựng quy trình công nghệ cho sản xuất lớn.
Nhiều nhà báo khoa học nước ngồi thơng báo về các kết quả nghiên cứu
một cách toàn diện về thạch dừa như cấu trúc thạch dừa, các dạng cellulose kết
tinh, tính chất lý hóa như độ tinh khiết, các kiểu lên men,…đồng thời, các nghiên
cứu cho thấy thạch dừa có nhiều ứng dụng rộng rãi, đặc biệt trong việc dùng làm
vật liệu mới (R. Malcolm Brown, 2001).
Tạo nguồn tiêu thụ ổn định cho thạch dừa Bến Tre, nơi có hàng trăm cơ sở
sản xuất từ nước dừa già, nhưng tiêu thụ không ổn định do bị ép giá. Ngồi ra, có
thể mở rộng sản xuất thạch dừa ở nhiều địa điểm khác nhau bằng mật rỉ đường gần
các cơ sở sản xuất ván ép. Như vậy sẽ tạo thêm việc làm góp phần xóa đói giảm
nghèo ở nơng thơn, nơi có nguồn ngun liệu dồi dào cho sản xuất các chế phẩm
kết dính bằng thạch dừa.
Tuy nhiên, ý tưởng và các sản phẩm đề tài đều mới so với trong nước và trên
thế giới. Nhiều sản phẩm tương tự ván ép, nhưng cách sản xuất có nhiều điểm khác
cơ bản, cũng như các chỉ tiêu đánh giá cũng khác nhau. Điều này đặt vấn đề xây

2

dựng quy trình cơng nghệ mới, mà việc tiến tới thương phẩm phải có q trình tiếp
tục thử nghiệm và hồn thiện quy trình.
Dựa vào nhu cầu thực tiễn sử dụng của người tiêu dùng và sự phát triển của
ngành công nghệ sinh học, trong việc phát hiện ra khả năng kết dính của sinh khối
Cellulose vi khuẩn với các loại phế liệu nơng lâm nghiệp. Có thể khẳng định rằng,
chất kết dính thạch dừa với ưu điểm giá thành không cao, lại dễ phân hủy sinh học
và không độc hại có thể thay thế cho các loại keo hóa học trong sản xuất ván nhân
tạo nói chung và ván dăm nói riêng. Q trính nghiên cứu xác định các thông số
công nghệ trong sản xuất ván dăm sử dụng chất kết dính thạch dừa có pha tinh bột
là một hướng đi thật cần thiết và cần nhanh chóng hồn thiện quy trình.
Ưu điểm giá thành khơng cao, lại dễ phân hủy sinh học và khơng độc hại có
thể thay thế cho các loại keo hóa học trong sản xuất ván nhân tạo nói chung và ván
dăm nói riêng. Chính vì vậy tơi đã chọn đề tài: “Bước đầu nghiên cứu công nghệ
sản xuất ván dăm sử dụng dăm gỗ phế liệu xà cừ và chất kết dính thạch dừa có
pha tinh bột”.


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ VÁN DĂM
1.1.1. Lịch sử nghiên cứu và sản xuất sản phẩm ván dăm
1.1.1.1. Trên thế giới
Trong lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất ván nhân tạo, ván dăm đã được đề cập từ
thế kỷ XIX. Ý tưởng ban đầu của ông Arst Hubbar người Đức vào năm 1887, ông

đã đề xuất phương án sản xuất ván dăm từ mùn cưa và keo albumin. Đầu thế kỷ 20
các nhà khoa học của Anh và Đức đã sử dụng mạt cưa, gỗ vụn trong cưa xẻ gỗ,
trộn với keo để tạo ra tấm ván lớn và sau đó đã đề xuất cơng nghệ sản xuất sản
phẩm dạng tấm với lớp lõi là gỗ vụn, mạt cưa, lớp ngồi là ván bóc. Lúc đầu, sản
phẩm khơng được chú ý. Và phải đến gần giữa thế kỷ 20 giới nghiên cứu mới quan
tâm trở lại. Khoảng năm 1935 Sansonow nghiên cứu ván dăm có kích thước dăm
dài, xếp lớp như ván dán, là cơ sở ban đầu cho ván dăm định hướng sau này. Năm
1936, E.C. Loetscher đã tiến hành nghiên cứu các thông số sản xuất ván dăm và hệ
thống thiết bị đồng bộ. Năm 1936 đến 1937 xưởng ván dăm đầu tiên trên thế giới
mới được xây dựng tại Đức, có tên là Torfit. Nguyên liệu sản xuất là mạt cưa gỗ
vụn và keo phenol. Năm 1938 Tiệp khắc xây dựng xưởng ván dăm Dias. Năm 1939
pháp cơng bố số liệu về tính chất cơ lý của ván dăm, bước đầu đánh giá chất lượng
ván dăm và là nước đi đầu trong sản xuất ván dăm 3 lớp. Năm 1941, Thụy điển
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 cơng ty này có tên Loctex
(ván khơng phủ mặt) Và Faloctex (ván có phủ mặt). Khối lượng thể tích của ván từ
(0,7÷0,8)g/cm3. Tại Liên xơ, năm 1955, lần đầu tiên một phân xưởng sản xuất ván
dăm nhỏ thuộc nhà máy gỗ dán xây dựng UFA được đưa vào hoạt động. Đến năm
1957 hai dây chuyền ép ván dăm kiểu liên tục đặt mua của Anh bắt đầu hoạt động.
Từ năm 1959 đến 1990, Liên xô tự chế tạo máy và thiết bị sản xuất ván dăm đồng
bộ, tổng số khoảng 40 dây chuyền công suất 25.000 m3/năm. Những dây chuyền do
Liên xô tự chế tạo ban đầu hoạt động không ổn định. Đến năm 1965, dây chuyền ở


4

Подрезково (quận Химкински – Москвa) do Liên xô chế tạo và lắp đặt lần đầu
tiên đạt công suất thiết kế. Vào năm 1970 đến 1980 các nhà khoa học Liên Xô cũa
đã chế tạo ván dăm chậm cháy. Ván dăm có nhiều nghiên cứu nâng cao chất lượng
ván và đa dạng hóa nguồn nguyên liệu, các loại ván dăm chịu nhiệt chịu ẩm, ván

dăm có độ bền cơ học cao được ra đời từ nghiên cứu về ván dăm gỗ, ván dăm tre và
dăm tre gỗ kết hợp. Sau đó, ngành công nghiệp sản xuất ván dăm lắp đặt thêm 51
dây chuyền. Nhưng do lỗi kỹ thuật, nên mức sản xuất ván dăm giảm nhiều và chỉ
đạt 2 triệu m3 năm 1998. Năm 2003: có 38 dây chuyền với cơng suất thiết kế/công
suất thực tế: 3.868.000 m3/3.176.000 m3. Năm 2004: 38 dây chuyền với công suất
thiết kế/công suất thực tế: 4.011.000 m3/3.626.000 m3; năm 2005: lắp đặt 39 dây
chuyền, công suất thiết kế/công suất thực tế: 4.098.000 m3/3930.000 m3. Năm 2006:
lắp 44 dây chuyền, công suất thiết kế/công suất thực tế: 5.275.000 m3/4.717.000 m3.
Năm 2007: 45 dây chuyền, công suất thiết kế: 6.209.000 m3/ công suất thực tế:
5.170.000 m3. Năm 2007 nước Nga đã sản xuất 7,2 triệu m3 gỗ ván nhân tạo, không
kể ván dán. Riêng sản lượng ván dăm công suất thiết kế/công suất thực tế là
6.209.000 m3/5.170.000 m3 (theo Wood- Based and Their Future – A.Leonovich và
A.Voropaev).
Năm 1993, An Tô Châu (Hội Khoa học kỹ thuật Bộ Lâm Nghiệp, Trung
Quốc) đã nghiên cứu “Cơng nghệ và tính chất của ván dăm tre định hướng”, tác giả
đã đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng của tinh tre và ruột tre đến tính chất ván và đã kết
luận những yếu tố cấu tạo tre đã không làm ảnh hưởng đến tính chất ván.
Năm 1994, Hua – Yukun nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất
ván dăm định hướng từ nguyên liệu tổng hợp tre và gỗ bạch dương (Composite
Oriented Stands Board, Composite OSB) các tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của
chủng loại keo, chiều dày ván dăm, tỷ kệ lượng dăm tre và gỗ, dạng cấu trúc ván
đến một số chỉ tiêu chất lượng ván. Tác giả đưa ra một số kết luận: keo P – F
(Phenol Formaldehyde) và U – F (Ure Formaldehyde) có thể sử dụng làm chất kết
dính sản xuất ván OSB từ tre và gỗ Bạch Dương đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng
ván tương đương. Ván dăm từ nguyên liệu gỗ Vân sam và một số loại gổ mềm khác


5

được sản xuất theo keo phenol, với ván suất ép P = (80 ÷ 100)Kg/cm2, nhiệt độ ép

T = 100oC, tỷ lệ keo (8 ÷ 10)%, với hai cỡ chiều dài 4mm và 25mm, khối lượng thể
tích ván từ 0,8 đến 1,1g/cm3: độ bền uốn tĩnh của ván đạt (200÷500)Kg/cm2.
Có thể nói, ngành cơng nghiệp ván dăm trên thế giới thực sự phát triển sau
khi chiến tranh thế giới thứ 2 kết thúc. Từ 1952 đến 1957 sản lượng ván dăm trên
thế giới tăng hơn 10 lần. Và phát triển liên tục từ đó đến nay.
1.1.1.2. Tại Việt Nam
Sản phẩm ván dăm xuất hiện ở Việt nam hơi muộn, nên những nghiên cứu về
ván dăm cũng chỉ bắt đầu từ những năm bảy mươi của thế kỷ trước.
Ván dăm xuất hiện ở Việt nam vào những năm đầu thập kỷ 70 của thế kỷ
trước, nhưng không phát triển. Năm 1972 một dây chuyền sản xuất ván dăm có
cơng suất 1000m3 / năm của Cộng hòa dân chủ Đức viện trợ được lắp đặt tại Quảng
Ninh. Năm 1974 dây chuyền ván dăm do Thụy điển viện trợ cũng có cơng suất
1000m3 / năm lắp đặt tại Việt Trì. Cả hai dây chuyền này đều có chung một đặc
điểm là khơng đưa được sản phẩm ra thị trường. Cũng vào thời điểm này, ở miền
Nam, tại Tân mai, Biên hòa một dây chuyền sản xuất ván dăm theo phương pháp ép
đẩy đã lắp đặt nhưng chưa đưa vào hoạt động. Trên thực tế, đến những năm 80 của
thế kỷ 20 ngành sản xuất ván dăm của Việt nam vẫn ở mức không. Chỉ từ những
năm 1990, ván dăm ở Việt nam mới được chú ý sản xuất và liên tục phát triển cho
đến nay. Năm 1994, Nhà máy đường Hiệp Hòa – Long An lắp đặt phân xưởng sản
xuất ván dăm với máy và thiết bị nhập toàn bộ từ Trung quốc. Năm 1995 tổ chức
sản xuất sản phẩm ván dăm từ phế liệu bã mía, sản lượng 5000m3, và đến năm
1998 sản lượng được nâng lên 8500 m3 / năm sử dụng thêm nguyên liệu gỗ điều và
bạch đàn. Đến năm 2005 nhà máy đường La Ngà, Đồng Nai, tổ chức lắp đặt dây
chuyền máy thiết bị sản xuất ván dăm từ bã mía nhập đồng bộ từ Trung quốc có
cơng 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

6

cạnh tranh trên thị trường. Ngồi ra các cơng ty ở nhiều địa phương trong cả nước
cũng lắp đặt các dây chuyền sản xuất ván dăm với quy mô nhỏ từ (1.000 ÷ 3.500)
m3/năm như: cơng ty chế biến Lâm sản Đắc lắc, cơng ty chế biến gỗ Hịa Bình (Kon
Tum), nhà máy ván dăm Hương Quỳnh (Bình Dương), cơng ty Hiệp Ngun (Bình
Dương), cơng 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 từ 20.000 m3 năm 1995 tăng lên 200.000 m3 năm 2010.
Những nghiên cứu về ván dăm được nghiên cứu ở viện Khoa học Lâm nghiệp
Việt nam, trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu từ những năm 80 của thế kỷ
trước, tiếp tục cho đến hiện nay gồm những cơng trình của các tác giả: Nguyễn
Phan Thiết (Nghiên cứu ván dăm tre), Nguyễn Trọng Nhân (viện khoa học Lâm
nghiệp Việt Nam) nghiên cứu sử dụng cọng dừa nước làm nguyên liệu sản xuất ván
dăm. Trần Văn Chứ (ván dăm chậm cháy). Hoàng Xuân Niên (ván dăm xơ dừa).
Hoàng Thị Thanh Hương (Ván dăm tre gỗ kết hợp). Ván dăm tiếp tục được TS
Phạm Ngọc Nam, Lâm Trần Vũ, Hồng Xn Niên…nghiên cơng nghệ sản xuất
ván dăm từ ngun liệu ngồi gỗ và phế liệu nơng nghiệp như thân cây mỳ (sắn);
thân cây ngô; vỏ đậu phộng; vỏ cà phê; thân chuối; rơm rạ kết hợp với trấu; mụn chỉ
xơ dừa kết hợp với trấu …
1.1.2. Nguyên liệu sản xuất ván dăm
Ván dăm (wood particleboarbds/particleboards) được hình thành bằng cách
trộn dăm với keo và phụ gia rồi ép dưới điều kiện áp suất và/hoặc nhiệt độ (TCVN
7751- 2007). Theo định nghĩa này, có ít nhất 2 thành tố tham gia vào cấu trúc sản
phẩm ván dăm là dăm và keo.
1.1.2.1. Dăm (particle)
Là những phần tử nhỏ được tách ra từ gỗ hoặc thực vật có xenlulo khác. Có
nhiều loại dăm khác nhau được sản xuất từ gỗ có khối lượng thể tích trung bình và
thấp. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thực vật và phế liệu nơng nghiệp
có chứa xen lu lơ cũng được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ván dăm như: rơm

7

rạ, thân cây bông, thân cỏ, thân chuối thân cây sắn, bã mía, vỏ cà phê, vỏ hạt hướng
dương….
1.1.2.2. Keo (glue/adhesive)
Là chất để kết dính các dăm lại với nhau. Ván dăm đầu tiên được nghiên cứu
bằng cách trộn gỗ vụn, dăm bào, mạt cưa với chất kết dính là những loại keo mà
nguyên liệu có sẵn trong thiên nhiên như keo da, keo xương, keo máu,… được gọi
tên chung là keo Albumin. Những loại keo này có độ bền chịu nước kém và dễ bị vi
sinh vật phá hủy. Đến năm 1909 nhà bác học Backeland đã chế tạo ra nhựa tổng
hợp Phenol formaldehyde và keo Ure formaldehyde. Hai loại keo này nhanh chóng
được sử dụng thay thế keo Albumin trong sản xuất ván nhân tạo.
Hầu hết, ván dăm sử dụng cho đồ mộc và xây dựng đều dùng keo Ure –
Formaldehyde (U-F). Nhưng ván dăm sản xuất với chất kết dính là keo UF có tính
chịu tải trong điều kiện nhiệt ẩm kém. Do đó trong điều kiện khí hậu khắt khe,
người ta sử dụng loại ván dăm sản xuất ván với chất kết dính là keo Phenol –
formaldehyde đóng rắn trong mơi trường bazơ. Loại keo này được dùng trong công
nghiệp ván dăm bắt đầu vào năm 1963, đến năm 1980 ở Đức đã có 9% tổng sản
lượng ván dăm được sản xuất bằng keo Phenol đóng rắn ở môi trường bazơ. Ván
dăm sản xuất bằng keo phenol – formaldehyde (P-F) cũng tồn tại một số nhược
điểm như: thời gian ép nhiệt quá dài, giá thành cao, độc hại…Do nhược điểm này,
bắt đầu sử dụng những loại keo khác có khả năng chống chịu điều kiện khí hậu khắc
nghiệt hơn để sản xuất ván dăm. Keo Melamin – Formaldehyde (M-F).
Ngồi những loại keo nói trên, keo có nguồn gốc từ các chất vô cơ là các loại
xi măng mác cao, thạch cao, thủy tinh nước cũng được sử dụng sản xuất các sản
phẩm đặc biệt. Hiện nay, một số nước dùng xi măng làm chất kết dính để sản xuất
ván dăm với qui mô nhỏ. Nhưng ván dăm sử dụng keo vô cơ chỉ dùng trong xây
dựng.

Quan điểm kinh tế cũng có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc chọn lựa keo.
Chi phí cho keo là một yếu tố giá thành quan trọng trong quá trình sản xuất ván
dăm. Những năm gần đây với những nước khơng có cơng nghệ sản xuất keo dán,


8

trước tình hình giá keo tăng mạnh đã gây khơng ít khó khăn cho cơng nghiệp sản
xuất ván dăm.
1.1.2.3. Thạch dừa
Là sản phẩm của ngành thực phẩm, nhưng bắt đầu từ nghiên cứu khảo sát
của nhóm nhà khoa học trường Đại học khoa học tự nhiên về đa dạng hóa nguồn
chất kết dính sử dụng trong ván dăm, khi tạo điều kiện cho các tế bào vi khuẩn A.
Xylinum lên men mọc sau trong nguyên liệu (bụi xơ dừa, bã mía) cho thấy khả
năng kết dính của các phần tử rời rạc của nguyên liệu trên với nhau khi ép chặt và
sấy khơ mà khơng cần keo hóa học đã cho những kết quả khả quan.
a. Nguồn nguyên liệu cho q trình lên men sản xuất BC
+ Mơi trường nước dừa
Hiện nay Việt Nam và một số quốc gia khác, nguồn nguyên liệu chủ yếu để
sản xuất BC là nước dừa. Tùy theo giống dừa mà hình dạng kích thước và trọng
lượng trái dừa cũng khác nhau, trong đó nước dừa chiếm một trọng lượng khá lớn.
Trung bình một trái dừa chứa khoảng 300ml nước (chiếm (21 ÷ 25)% trọng lượng
trái). Trong nước dừa già có chứa nhiều carbohydrate, vitamin, acid amin, các chất
kích thích sinh trưởng…, do đó nước dừa là môi trường dinh dưỡng rất thuận lợi
cho sự phát triển của vi khuẩn A.xylinum và là nguyên liệu truyền thống để sản xuất
Nata-de Coco.
+ Mơi trường nước mía
Với hàm lượng chất dinh dưỡng cao, mía cũng là mơi trường dinh dưỡng lý
tưởng cho vi khuẩn A.xylinum phát triển. Dịch nước mía pha lỗng có thể được sử
dụng làm môi trường lên men sản xuất BC ở quy mô lớn. Tuy nhiên những năm

thăm dò ban đầu chỉ dừng lại ở mức phối trộn nước dừa và nước mía.
+ Mơi trường rỉ đường
Thành phần rỉ đường có chứa (15 ÷ 20)% nước và (80 ÷ 85)% chất khơ hịa
tan. Đặc biệt trong rỉ đường chứa khá nhiều loại vitamin. Khi bảo quản lâu ngày,
chất lượng của rỉ đường thường giảm. Cần có chế độ bảo quản hợp lý để quá trình


9

lên men đạt hiệu quả cao. Trong môi trường rỉ đường cũng phải cung cấp thêm
nguồn nitơ như trong môi trường nước dừa.
b. Sự hình thành và dự đốn trữ lượng chất kết dính BC
* Sự hình thành chất kết dính BC
+ Hình thành chất kết dính trong phịng thí nghiệm
- Nuôi cấy bề mặt trong các khay nhựa với các điều kiện, với 2 cách:
 Cho các nguyên liệu vào môi trường rỉ đường lỏng cho đầy khay, sau
vài ngày lớp màng BC hình thành trên bề mặt sẽ nâng khối nguyên liệu để
hình thành lớp màng ở giữa khối nguyên liệu hoặc có thể đảo lật bề mặt dưới
lên trên để tạo màng BC từ phía dưới và nhận chế phẩm có lõi và 2 mặt BC để
ép.
 Cho khối nguyên liệu (bụi xơ dừa),… ngấm vào môi trường rỉ đường tối ưu
rồi nhấc cao lên để không khí cho vi khuẩn mọc ở sâu trong khối nguyên liệu. Thực
chất đây là kiểu lên men bán rắn có kết hợp bổ sung dinh dưỡng, nhằm tận dụng
khơng khí tự nhiên khơng dùng máy sục khí.
- Trộn BC ngun chất nghiền nhỏ với nguyên liệu hoặc hỗn hợp nhiều loại để
kết dính.
+ Hình thành chất kết dính trong sản xuất cơng nghiệp
Keo BC được hình thành từ q trình nuôi cấy vi khuẩn A.Xylinum trong sản
xuất thạch dừa. Sau khi nuôi cấy vi khuẩn A.Xylinum thu được miếng BC và xử lý
rửa BC, ta cắt nhỏ thành các miếng lập phương vào xoay nhuyễn thành dạng lỏng

(paste). Sau đó trộn chung với nguyên liệu như các sản phẩm keo hóa học.
+ Thạch dừa chất kết dính: Các chất kết dính là keo tổng hợp dán dính gỗ và
thực vật ngoài gỗ được lý giải theo các quan điểm dán dính khác nhau. Nhìn chung
đến nay vẫn chưa có một lý thuyết chung giải thích cho tất cả các trường hợp dán
dính khác nhau. Trường hợp sử dụng thạch dừa là chất kết dính, trong những nghiên
cứu ban đầu của chúng tôi cho thấy với các thông số công nghệ ép ván thích hợp thì
các phần tử dăm gỗ liên kết với nhau khá bền vững. Khi cho thêm một lượng tinh
bột trộn vào thạch dừa thì khả năng liên kết của tinh bột – thạch dừa với gỗ lại tăng


10

lên nhiều, các tính chất của ván được cải thiện theo chiều hướng tốt. Như vậy khả
năng kết dính của thạch dừa được chứng minh bằng thực nghiệm. Tuy nhiên, giải
thích cơ chế dán dính của chất kết dính này với dăm gỗ là việc khó, cần phải có
những nghiên cứu riêng. Ở đây, chúng tôi đưa ra lý giải như sau: Khi dăm gỗ chịu
tác động của nhiệt độ cao, thành phần lignin biến đổi thành chất kết dính, sau đó
liên kết với Xenlulo thuần khiết từ thạch dừa và tạo thành liên kết mới Xenlulo –
lignin. Chính liên kết này tạo nên liên kết những phần tử dăm gỗ lại với nhau thành
một khối vững chắc. Ngoài ra, cịn có những liên kết hóa học, liên kết điện từ…
tham gia vào liên kết dăm gỗ – thạch dừa – dăm gỗ.
* Dự đốn trữ lượng chất kết dính BC
Cho đến nay các quốc gia thành viên của Hiệp hội Dừa Châu Á – Thái Bình
Dương (APCC) đã sản xuất và xuất khẩu được hơn 70 chủng loại sản phẩm từ dừa,
trong đó Philippines đóng góp hơn 40 loại sản phẩm từ dầu dừa, từ các sản phẩm
cao cấp phục vụ công nghiệp như alcohol béo cho đến hàng thủ công mỹ nghệ. Ấn
Độ và Sri Lanka lại xuất khẩu nhiều loại sản phẩm từ xơ dừa. Năm 1994, Indonesia
xuất khẩu được 102 triệu USD sản phẩm đường từ mật hoa dừa.
Ở Philippines, thạch dừa được xuất khẩu thu ngoại tệ hơn 26 triệu USD trong
năm 1993 và hơn 17 triệu USD trong năm 1996.

Ở Việt Nam, hiện nay diện tích trồng dừa đạt khoảng 200.000ha, được trồng
từ Bắc đến Nam nhưng nhiều nhất là ở vùng ĐBSCL với trên 70% kế đến là các
tỉnh Nam Trung Bộ (từ Đà Nẵng trở vào) chiếm gần 20%. Ở ĐBSCL, diện tích
trồng dừa nhiều nhất là Bến Tre (38.000ha), kế đến là Trà Vinh (12.418 ha), Bình
Định (12.000 ha). Từ năm 2004 đến nay do hoạt động chế biến dừa trái gia tăng, giá
bán nguyên liệu dừa trái lên rất cao nên diện tích trồng dừa ở các địa phương liên
tục tăng, riêng tỉnh Bến Tre đã tăng thêm gần 3.000 ha, đạt 38.000 ha, tiếp tục giữ
vị trí tỉnh trồng dừa nhiều nhất cả nước.
Theo thống kê của Tổng cục Hải Quan, kim ngạch xuất khẩu dừa tháng
11/2007 đạt 3,2 triệu USD, tăng 13,2% so với tháng 10/2007. Cả nước có 29 doanh
nghiệp tham gia xuất khẩu các sản phẩm từ dừa, chủ yếu dưới dạng cơm dừa sấy,


11

dừa quả khô và thạch dừa. Riêng đối mặt hàng thạch dừa, kim ngạch xuất khẩu đạt
37,52 nghìn USD.
Tóm lại, chúng tôi nhận thấy nguồn dừa trong nước và trên thế giới hiện nay
rất phong phú. Các sản phẩm được chế biến từ dừa hiện nay rất đa dạng và có nhiều
cơ hội cho cơng nghiệp dừa Việt Nam phát triển thơng qua chế biến, đa dạng hóa
sản phẩm. Các mặt hàng như thạch dừa, chỉ xơ dừa, cơm dừa nạo sấy, các sản phẩm
thủ công mỹ nghệ từ dừa,… khơng chỉ góp phần giải quyết việc làm cho hàng vạn
lao động, tận dụng thời gian nông nhàn và giải quyết lao động dư thừa ở nông thôn,
gia tăng thu nhập cho người trồng dừa, và góp phần xóa đói giảm nghèo, đồng thời
góp phần cung cấp một phần thực phẩm và hàng tiêu dùng cho nhu cầu tại chỗ.
Việc tận dụng nguồn phế liệu sau khi chế biến các sản phẩm từ dừa này là rất lớn,
làm nguồn cơ sở vững chắc cho việc sản xuất một lượng lớn keo Cellulose vi khuẩn
đáp ứng một phần nào đó trong nhu cầu sản xuất ván nhân tạo phục vụ nhu cầu tiêu
dùng trong nước và khả năng xuất khẩu.
1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Ván dăm được hình thành bằng cách trộn dăm với keo và phụ gia rồi ép dưới
điều kiện áp suất và nhiệt độ. Như vậy, ván dăm có ít nhất hai thành tố tham gia vào
trong kết cấu sản phẩm là dăm và keo. Keo là chất kết dính được lựa chọn phù hợp
với loại nguyên liệu điều chế dăm. Thông thường trong sản xuất ván dăm chất kết
dính là keo UF. Dăm được điều chế từ nguyên liệu truyền thống sử dụng trong công
nghiệp sản xuất ván dăm là gỗ. Nhưng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và
mức độ khan hiếm nguyên liệu gỗ tăng dần nên nhiều thực vật ngoài gỗ và phế liệu
nơng nghiệp có chứa xenlulo được nghiên cứu sử dụng làm nguyên liệu sản xuất
ván dăm. Vì thế, dăm là những phần tử nhỏ có hình dạng khác nhau được tách ra từ
gỗ hoặc thực vật có xenlulo khác. Tuy nhiên, các nhà khoa học nghiên cứu về ván
dăm coi một dăm cơ bản là dăm phẳng có dạng hình học là hình hộp chữ nhật, đặc
trưng bằng 3 kích thước: Chiều dài (l), chiều rộng (W), và chiều dày (t). Ảnh hưởng
của dăm công nghệ, các yếu tố công nghệ, biến đổi hóa lý trong q trình ép ván để
hình thành ván dăm là cơ sở lý thuyết của vấn đề nghiên cứu.


12

1.2.1. Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến tính chất của ván dăm
Tính chất cơ lý của ván dăm được quyết định phần lớn từ quá trình công nghệ
sản xuất. Một thay đổi nhỏ của yếu tố cơng nghệ, có thể đưa tới những tính chất xác
định của sản phẩm. Điều đó cho phép tính tốn phạm vi sử dụng ván dăm, đồng thời
có thể hạ giá thành. Để tổ chức sản xuất ván dăm hợp lý, cần biết những nhân tố
công nghệ cơ bản ảnh hưởng tới tính chất cơ lý của ván. Những nhân tố đó là: khối
lượng thể tích của ván, loại và lượng chất kết dính, chất phụ gia trong keo, hình
dạng và kích thước dăm, loại vật liệu tạo ván, vỏ lẫn trong dăm, lượng bụi trong
dăm, độ ẩm của hỗn hợp dăm keo trước khi ép sơ bộ. Nhiệt độ bàn ép và thời gian
giữ ván trong máy ép, kết cấu của nó.
1.2.2. Hình dạng và kích thước dăm cơng nghệ
Trong sản xuất ván dăm, dăm gỗ được coi là những phần tử có mặt cắt ngang

hình chữ nhật, đặc trưng bằng 3 kích thước: Chiều dài (L), chiều rộng (W), và chiều
dày (t). Bảng 1.1 dẫn ra tên gọi, hình dạng và kích thước một số loại dăm gỗ thường
sử dụng trong sản xuất ván dăm.
Bảng 1.1. Hình dạng và kích thước của dăm (mm) trong sản xuất ván dăm
Hình dạng dăm

Chiều dày

Chiều rộng

Chiều dài

Dăm phẳng

0.15-0.45

đến 12

đến 40

Dăm hình kim

0.15-0.45

đến2

đến 40

Dăm nhỏ

0.10-0.25

đến 2

đến 8

Dăm mịn

0.01-0.2

đến 1

đến 5

Mạt cưa

0.10-2.05

đến2

đến 5

Bột, bụi gỗ

0.1-0.50

đến1

đến 1

Bụi đánh nhẵn gỗ

0.01-0.50

đến 1

đến 1

Dăm dạng sợi

0.01-0.25

đến 0.25

đến 6

Ảnh hưởng lớn nhất đến tính chất cơ học của ván dăm là chiều dầy của dăm,
nó quyết định tỷ lệ diện tích giữa bề mặt dăm, khối lượng dăm và lượng keo tráng.
Dăm càng dày, càng rộng thì cường độ uốn tĩnh càng thấp. Khi giảm bề dày dăm từ


13

1,0mm xuống đến cịn 0,1mm thì diện tích riêng của mỗi đơn vị khối lượng dăm
tăng từ 0,74m2 lên đến 4,7m2.
Đặc trưng cơ bản về kích thước hình học của một dăm gỗ có mặt cắt ngang
hình chữ nhật hoặc hình vng là các kích thước chiều dài, chiều rộng, chiều dày.
Đa số các nhà khoa học đều sử dụng hai khái niệm “mảnh” và “dẹt” để đánh giá
hình dạng của dăm.
Tỷ số mảnh S (Slaenderness ratio) là đại lượng không thứ nguyên tạo thành

từ phép chia giữa chiều dài và chiều dày: S = Chiều dài/ chiều dày = L/t.
S

Chieudai L

Chiêuday t

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

Chiêurong w

Chieuday t

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

dăm ở giữa ván thường có tỷ lệ mỏng thấp, trị số S khoảng 60. Khi S < 150 thì


14

cường độ uốn tĩnh của ván sẽ tăng lên theo sự tăng của S. Khi S > 150 thì cường độ
uốn tĩnh thay đổi không rõ rệt. Thông thường người ta cho rằng:
S = 100÷200 ( đối với dăm bề mặt) và 60 (đối với dăm lớp lõi) là hợp lý.
Tuy nhiên các cơng thứ trên có những nhược điểm về mặt lý luận như dăm
có cùng một trị số S nhưng chiều dày và chiều dài khác nhau hoặc cùng trị số J
nhưng chiều rộng và chiều dày khác nhau. Điều này dẫn đến những trường hợp dăm
có chỉ số S bằng nhau nhưng kích thước dăm hồn tồn khác nhau, do đó ảnh hưởng
đến tính chất của sản phẩm cũng hoàn toàn khác nhau.
Những nhà khoa học Nga nghiên cứu về hình dạng và kích thước dăm bằng
thực nghiệm. Các trị số của kích thước dăm và ảnh hưởng của chúng đến độ bền của
ván được dẫn ra trong bảng …
Bảng 1.2. Kích thước dăm sử dụng trong sản xuất ván dăm
Loại ván dăm
Ván dăm 3 lớp:
Lớp mặt
Lớp giữa
Ván dăm 1 lớp
Ván dăm nhiều lớp
Ván dăm ép đẩy

Kích thước dăm (mm)
Dài

Rộng

Dày

20
40
20
30
20

Đến 3
Đến 12
2–6
2–6
1–3

0.15 – 0.25
0.35 – 0.45
0.25 – 0.35
0.25 – 0.35
0.6 – 0.7

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

Độ bền uốn tĩnh

Chiều rộng dăm

Độ bền uốn tĩnh

(mm)

(Mpa)

(mm)

(Mpa)

20

23,2

5

26,0

40

26,4

10

24,8

60

28,2

15

21,8

80

29,0

20

21,0


15

Theo các nghà khoa học Nga: Tỷ lệ kích thước dăm sử dụng trong sản xuất ván
dăm ta nên chọn như sau: dày: rộng: dài = 1:10:100, tức là nếu chọn bề dày dăm là
0,2mm, thì bề mặt rộng của dăm là 2mm và bề dài dăm là 20mm.
1.2.3. Ảnh hưởng của độ ẩm thảm dăm
Lượng ẩm trong thảm dăm tồn tại do q trình sấy dăm chưa khơ kiệt và do
lượng nước trong chất kết dính đưa vào. Chất kết dính sử dụng trong q trình sản
xuất ván dăm là Cellulose vi khuẩn chiếm lượng nước lên đến 95%, một phần của
lượng nước này bay hơi trong quá trình ép nhiệt, phần còn lại xâm nhập vào dăm
trong quá trình trộn dăm. Nước từ keo có thể nâng độ ẩm thảm dăm lên (20÷40)%.
Độ ẩm của thảm dăm quá lớn gây khó khăn cho q trình sản xuất và làm giảm chất
lượng của ván. Độ bền ván đạt giá trị cực đại khi độ ẩm ván từ (8÷12)%.
Độ ẩm phôi cao làm dăm dẻo hơn, độ bền uốn dăm cao và độ ẩm của thảm
dăm sẽ giúp cho quá trình vận chuyển nhiệt từ bề mặt đến lõi thuận lợi hơn. Tuy
nhiên, nếu độ ẩm dăm quá cao sẽ làm cho thời gian ép tăng lên vì độ ẩm cao của
thảm dăm làm chậm lại phản ứng trong lúc đóng rắn keo, hiện tượng cong vênh của
ván xảy ra ảnh hưởng đến chất lượng ván. Độ ẩm của thảm dăm quá thấp làm chậm

lại quá trình vận chuyển nhiệt tư bề mặt vào lớp giữa của thảm dăm, gây nên chênh
lệch chất lượng rất lớn giữa bề mặt và phần lõi ván.
Các nghiên cứu chỉ ra rằng, để nâng cao chất lượng ván dăm nên sử dụng
dăm lớp mặt có độ ẩm cao hơn dăm lớp lõi. Dăm lớp lõi có độ ẩm thấp tránh hiện
tượng vỡ ván hoặc giảm chất lượng ván khi ép. Dăm lớp mặt có độ ẩm cao hơn tạo
điều kiện cho bề mặt ván bóng, mịn hơn và tạo điều kiện vận chuyển nhiệt từ bề
mặt vào lớp trung tâm. Đối với các loại keo là các hợp chất cao phân tử thì độ ẩm
dăm lớp giữa (lớp trung tâm của thảm dăm) thông thường là 6%, lớp mặt là 8%.
1.2.4. Áp lực ép
Áp lực ép trong ép nhiệt tạo nên sự tiếp xúc dăm – dăm và được xác định bởi
khối lượng riêng tính tốn của ván. Nếu ép với áp lực nhỏ, khối lượng riêng của ván
nhỏ hơn khối lượng riêng tính toán và ngược lại. Trong thực tế để đạt liên kết tốt,
trường hợp lượng keo thấp nên sử dụng áp lực ép cao hơn. Dưới tác dụng của áp


16

lực, thảm dăm bị nén lại. Do đó dẫn đến sự không đồng đều về chiều dày của ván ở
các lần ép khác nhau. Khắc phục điều này người ta sử dụng thanh cữ bằng kim loại.
1.2.5. Thời gian ép
Thời gian ép có vai trị quan trọng trong sản xuất ván dăm. Nếu thời gian ép
nhiệt ngắn, keo đóng rắn khơng hồn tồn và lượng ẩm có trong thảm chưa kịp
thốt ra ngồi, dẫn đến ván có kết cấu yếu và tách lớp. Khi tác động nhiệt cao và
thời gian kéo dài các sợi gỗ bị sấy khô trở nên giịn, ảnh hưởng xấu đến tính chất cơ
lý của sản phẩm. Ngược lại, với tác động của nhiệt độ cao có thể rút ngắn thời gian
giữ ván ở trong máy. Xác định đúng thời gian ép sẽ tạo được sản phẩm có chất
lượng và hiệu quả kinh tế cao.
1.2.6. Nhiệt độ ép
Nhiệt độ ép phụ thuộc vào loại nguyên liệu dăm, loại keo và một số thông số
khác của chế độ ép. Để nâng cao năng suất và chất lượng, hiện nay xu hướng của

các nhà sản xuất ván dăm thường hướng tới sử dụng chế độ ép với nhiệt độ cao, áp
suất lớn và thời gian ngắn. Nhiệt độ bàn ép có thể từ (120 ÷ 190)0C. Nhìn chung,
nhiệt độ càng cao thời gian ép rút ngắn lại và chất lượng ván tốt hơn.
1.3. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA Q TRÌNH ÉP SẢN PHẨM
1.3.1. Tính tốn ngun liệu tạo ván
1.3.1.1. Khối lượng thể tích của ván
Khối lượng thể tích, ở một mức độ đáng kể, ảnh hưởng đến tất cả tính chất
cơ học, vật lý của ván dăm. Khối lượng thể tích của ván, được xác định theo tiêu
chuẩn [TCVN 7756 – 4 : 2007] và tính tốn theo cơng thức:
γ 

m 6
.10
V

γ: (kg/m³) là khối lượng thể tích của mẫu ván.
m: khối lượng của mẫu (kg hoặc g).
V= b1 x b2 x d: thể tích của mẫu (m³ hoặc cm³).
b1: chiều dài mẫu thử (mm).
b2: chiều rộng mẫu thử (mm).


17

d: chiều dày mẫu thử (mm).
Sự khác biệt trong kết cấu của ván một lớp, ba lớp, nhiều lớp gây ra sự khác
nhau về tính chất của lớp trong và lớp ngoài. Ngay cả ván một lớp , ở giữa ván,
khối lượng thể tích ván cũng giảm so với phía ngồi theo chiều dày, cịn ván ba lớp
và nhiều lớp sự khác biệt cịn lớn hơn. Khối lượng thể tích của cả tấm ván phụ
thuộc vào khối lượng của từng lớp ván và có thể xác định theo cơng thức:

γv = γ t +

p
(γ – γ )
100 n t

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

Trong đó:

 i .Vi (100  wli )

10(100  w2 )(100   P)

Gi: là lượng dăm công nghệ của lớp i (kg).
i: Khối lượng thể tích của lớp i (kg/m3).

Wli: Độ ẩm trước khi trộn keo của lớp i (%).

 P : Tổng tỷ lệ keo và phụ gia (%).


18

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

Gi
100  wli

1.3.2. Công nghệ ép ván
1.3.2.1. Ép sơ bộ
Trong sản xuất ván dăm, kích thước và hình dạng của dăm, lồi gỗ, khối
lượng thể tích của sản phẩm… ảnh hưởng đến chiều dày của thảm dăm.Với sản
phẩm có khối lượng thể tích trung bình (600÷700)kg/m3, chiều dày của thảm dăm
có thể bằng bội số (320) lần chiều dày của ván. Trong quá trình vận chuyển trong
xưởng, vùng biên của thảm dăm dày, xốp sẽ rơi xuống làm tăng thêm hao phí khi
cắt cạnh bên của sản phẩm. Những dăm nhẹ, nhỏ sẽ rơi xuống bên dưới thảm qua lỗ
hổng xốp. Kết quả là lớp trên của thảm có nhiều dăm thơ, cịn lớp dưới nhiều dăm
nhỏ mịn. Những khuyết điểm trên sẽ bị loại bỏ khi thực hiện ép sơ bộ, nghĩa là nén
cho các dăm sít lại.
Bản chất vật lý của q trình ép sơ bộ như sau: Dăm dùng trải thảm có hình
dạng, kích thước, độ ẩm khác nhau. Giữa các dăm tạo thành những lỗ hổng chứa
khơng khí trong thảm dăm.Thể tích tổng cộng của thảm dăm bằng thể tích của các
phần từ dăm, cộng với thể tích khơng khí trong các lỗ hổng, xốp của thảm dăm.

Vtd = Vd + Vkk
Giai đoạn đầu và giai đoạn tiếp theo khi nén thảm dăm xảy ra cùng lúc việc
các dăm sít lại gần nhau với việc thốt khơng khí từ các lỗ hổng (xốp) của thảm
dăm. Nhưng quá trình này xảy ra từ từ. Đầu tiên là lớp trên, sau đó đến các lớp
dưới. Những lớp này sít lại, truyền áp lực lên các lớp tiếp theo v.v… Kết quả này là
thảm dăm được nén không đồng đều. Những lớp phân bố ở gần tấm gia nhiệt của
máy ép, sẽ được nén chặt hơn. Những lớp phân bố ở xa được nén ít hơn. Những
dăm ở lớp trên xáo trộn lấp đầy các khoảng trống để tiếp giáp với nhau. Sau đó, lực
ép khơng bị hao phí vào việc làm dăm lớp trên sát vào nhau và biến dạng. Qua lớp


19

dăm đã ép sát vào nhau, áp lực tiếp tục truyền tới các lớp tiếp theo. Các lớp này
cũng sít vào nhau và không biến dạng. Cứ như thế cho đến lớp dăm ở giữa. Chiều
dày cuối cùng của quá trình nén sơ bộ này là S1. Tỷ lệ giữa chiều dày ban đầu và
chiều dày cuối cùng là:
=

S1
S2

Quá trình ép sơ bộ diễn ra trong một thời gian nhất định. Nếu tăng áp lực
chậm thì khả năng chuyển dịch của các dăm nhiều hơn so với tăng áp lực nhanh.
Khi ép nhanh, trong thảm dăm tăng nhanh nội ứng xuất chống lại lực ma sát, mà lực
ma sát này cản trở chuyển dịch của dăm. Vì vậy, khi tăng nhanh áp lực ép, thảm
dăm bị ép ít hơn và không đồng đều hơn, so với ép chậm. Tăng áp lực ép càng chậm
thì mức độ nén càng lớn.
Ngồi ra, khi nén nhanh thảm dăm, một phần khơng khí giữa các dăm khơng
kịp thốt ra ngồi theo các cạnh bên, đã len sâu vào trong thảm. Lượng khơng khí

này được nén cùng với thảm dăm ở một áp lực tương đối cao Đến khi huỷ bỏ áp
lực, đặc biệt là thực hiện nhanh sẽ phục hồi lại thể tích ban đầu, phá huỷ và làm yếu
thảm dăm. Nếu huỷ bỏ ứng suất ép một cách từ từ, chiều dày của thảm dăm được
phục hồi một phần nhờ sự đàn hồi của các phần từ gỗ, đồng thời tham gia vào việc
nâng cao sự đồng đều về khối lượng thể tích hơn. Nhưng chiều dày cuối cùng vẫn
nhỏ hơn chiều dày ban đầu. Nghĩa là: S0 > Scc > S1.
Hình 1.1 Chỉ ra sự ảnh hưởng của áp lực ép đến mức độ nén thảm dăm
(chiều dày dăm 0,4mm, độ ẩm 4%).Từ đồ thị, có thể thấy áp lực ép làm tăng mức
độ nén thảm dăm. Đường đồ thị 1 là nén thảm dăm trong thời gian 10 giây, đường
(2÷20) giây; đường (3÷30) giây; đường (4÷ 40) giây.


20

Áp lực ép
Hình 1.1. Sự phụ thuộc của mức độ nén thảm dăm vào áp lực ép, thời gian ép
Nhưng nguyên nhân thực sự ảnh hưởng đến mức độ nén của thảm dăm là
chiều dày của dăm. Vì khi dăm dày, độ cứng của dăm tăng, dẫn đến khả năng kháng
nén của thảm tăng. Ngoài ra, tăng độ ẩm của dăm, mức độ nén của thảm cũng tăng.
Nhưng đến một giới hạn nào đó, dù độ ẩm của dăm tăng, mức độ nén của thảm
dăm cũng không thay đổi đáng kể.
1.3.2.2. Quá trình ép sản phẩm
Hỗn hợp những phần tử gỗ cùng với chất kết dính đưa vào ép nhiệt tạo thành
một khối vật liệu gồm ba pha: chất rắn (gỗ và chất khơ trong chất kết dính), chất
lỏng (nước trong các phần tử gỗ và chất kết dính), chất khí (khơng khí trong các
phần tử gỗ và giữa chúng). Dưới ảnh hưởng của áp lực và sự đốt nóng, trong thảm
dăm xảy ra một loạt các q trình hố lý phức tạp. Kết quả là tạo ra tấm ván dăm.
Hình 1.2 cho thấy đặc trưng biến đổi của các thơng số cơ bản, xác định các q
trình hố lý diễn ra trong thảm dăm theo thời gian ép. Trong quá trình ép, chiều dày
và độ ẩm của thảm dăm giảm xuống, còn nhiệt độ và độ bền được tăng lên. Sự lựa

chọn đúng các điều kiện ép sẽ đảm bảo các thơng số hố – lý của tấm ván là tốt
nhất, với thời gian ép tối thiểu. Vì vậy cần khảo sát một cách chi tiết hơn các quá
trình hố lý trong q trình ép và phương pháp tác động lên chúng bằng cách thay
đổi các yếu tố công nghệ, bao gồm: áp lực ép, nhiệt truyền cho thảm dăm, thời gian


21

ép liên tục và kể cả sự thay đổi đặc điểm vật lý của thảm dăm (độ ẩm, khối lượng
thể tích của các phần tử gỗ, tốc độ đóng rắn của chất kết dính…).

Hình1.2. Đặc trưng biến đổi của q trình ép ván dăm
1-Nhiệt độ lớp ngồi; 2- Nhiệt độ lớp trong; 3- Độ ẩm lớp trong; 4- Độ ẩm của thảm
ép; 5- Khối lượng thể tích; 6- Độ bền.
a. Tác động của áp lực đến sự biến đổi trong thảm dăm
Những mảnh dăm trong thảm dăm được phun một lớp keo mỏng dạng sương
mù. Chỉ ép sơ bộ cũng đã loại bỏ được khơng khí có trong thảm dăm. Dưới tác dụng
của áp lực và nhiệt, chất kết dính chảy loang trên bề mặt dăm. Như đã biết, sự dán
dính chỉ có thể xảy ra khi tạo được những điểm liên kết bề mặt nhờ chất kết dính
trung gian dẫn vào giữa chúng và duy trì những điểm này từ khi đóng rắn từng phần
đến đóng rắn hồn tồn, đảm bảo cho mối ghép keo đủ bền vững. Mối liên kết như
vậy ở sản phẩm ván dăm xảy ra theo từng điểm riêng biệt. Trong đó có những giọt
chất kết dính khá lớn lấp đầy sự mấp mơ của bề mặt các mảnh dăm. Để tạo ra
những điểm liên kết bề mặt của các mảnh dăm nhờ chất kết dính, thì thảm dăm phải
chịu sự tác động của ngoại lực (áp lực ngoài). Trong trường hợp này, các phần tử gỗ
sát dần lại với nhau và ép khơng khí giữa chúng thốt ra ngồi. Trong khi sát lại


22

gần nhau, các dăm gỗ tạo nên một sức bền nào đó của thảm dăm nhờ lực liên kết
phân tử giữa chúng. Độ bền này càng tăng lên, nhờ sự đan chéo vào nhau của các
dăm gỗ riêng biệt. Tiếp tục tăng áp lực ép (ngoại lực), các dăm gỗ bị biến dạng, làm
tăng lực liên kết phân tử, tăng diện tích tiếp xúc giữa các dăm gỗ, dẫn đến làm tăng
độ bền của mối dán dính.
Như vậy, ban đầu khi ép thảm dăm trong máy ép nhiệt, xảy ra hiện tượng
như ép nguội. Nhưng tiếp tục truyền nhiệt từ tấm gia nhiệt hoặc từ nguồn khác vào
thảm dăm, xảy ra sự thay đổi các thơng số hố lý rõ rệt. Do những thay đổi này,
thảm dăm được nén mạnh. Áp lực bên ngoài (ngoại lực) khi ép, được xác định bởi
khối lượng thể tích đã định trước của sản phẩm. Khi áp lực ép quá cao, khối lượng
thể tích đạt được của sản phẩm lớn hơn tính tốn ban đầu, nhưng chiểu dày có thể
nhỏ hơn dự kiến.
Khi áp lực ép cao, thảm dăm đạt tới chiều dày dự kiến nhanh hơn so với áp
lực ép thấp. Sau khi đạt đến chiều dày dự kiến (và ngay cả trong q trình nén),
nhiệt tác động nhanh lên lớp ngồi, làm dăm được nung nóng mạnh hơn lớp trong.
Dăm đang ở trong thái đàn hồi chuyển qua trạng thái dẻo, dần dần mất tính đàn hồi.
Trong thời gian này, dăm lớp trong chưa được truyền nhiệt đầy đủ nên vẫn giữ được
tính đàn hồi, tiếp tục kháng lại lực ép. Lực kháng ép này tác động lên lớp ngồi .
Chính vì vậy mà lớp bên trong được giảm mức độ nén, cịn lớp ngồi bị nén nhiều
hơn, dẫn đến khối lượng thể tích của các lớp khơng đều. Nếu ép với áp lực nhỏ,
khối lượng thể tích của sản phẩm nhỏ hơn tính tốn ban đầu.
Một ngun nhân khác làm khối lượng thể tích của ván dăm khơng đếu là do
độ dao động lún khi ép ván qua lớn. Trường hợp ép ván dán, độ lún ván khi nén
khoảng (10÷20)%. Nhưng sản xuất ván dăm độ lún tới (70÷90)%. Như vậy, độ dao
động lún khi ép ván dăm rất lớn so với ván dán. Điều này dẫn đến sự không đồng
đều về khối lượng thể tích và chiều dày của sản phẩm. Để giảm mức độ không đều
về chiều dày người ta sử dụng thanh cữ kim loại đặt xung quanh tấm gia nhiệt của
máy ép.

23

Thanh cữ ngăn cản tấm gia nhiệt của máy vượt quá điểm thấp nhất quy định
về chiều dày sản phẩm. Thanh cữ có chiều dày bằng tổng cộng chiều dày sản phẩm
và chiều dày tấm đệm nếu nó nằm giữa hai tấm gia nhiệt, hoặc bằng chiều dày của
sản phẩm nếu thanh cữ nằm giữa tấm đệm và tấm gia nhiệt trên. Q trình ép có sử
dụng thanh cữ, cần phải tính tốn kỹ vì chiều dày của sản phẩm phụ thuộc đáng kể
vào tính chất vật lý của thảm dăm và điều kiện ép.
Tấm gia nhiệt của máy ép có thể coi như trục bị uốn cong nằm giữa hai ổ đỡ
là thanh cữ. Để tránh trường hợp tấm gia nhiệt bị uốn cong, chiều dày của tấm gia
nhiệt phải từ (140 ÷180)mm. Ở Việt nam, thơng số chế tạo đối với tấm gia nhiệt của
máy ép nhiệt chỉ khoảng (50 ÷ 70)mm. Tấm gia nhiệt chiều dày lớn đảm bảo mức
độ ổn định nhiệt giữa các lần ép ván hơn so với tấm gia nhiệt có chiều dày bé.
Để nhận được chất lượng cao của mối liên kết, cần phải giữ cho áp lực ép
không đổi ở giai đoạn đầu. Điều đó được giải thích rằng: chất kết dính khơng chỉ
phủ ở bên ngồi dăm gỗ mà cịn dẫn vào những lỗ tế vi bên trong gỗ. Để hiểu điều
này, có thể hình dung gỗ như một vật liệu có nhiều lỗ nhỏ. Thoạt đầu của q trình
ép, áp lực tăng, nén các dăm gỗ có tính đàn hồi sát lại gần nhau, làm giảm thể tích
các phần rỗng bên trong. Khi giảm áp lực, các khoảng trống được khôi phục lại và
tạo nên vùng chân không, dưới tác dụng của vùng chân khơng, chất kết dính bị hút
vào dăm gỗ.
Ngồi ra khi tạo dăm, có các vết nứt rất nhỏ trên bề mặt chúng, việc thấm hút
một lượng nhỏ chất kết dính vào dăm gỗ, làm độ bền của tấm ván dăm được nâng
cao. Nhưng mặt khác do việc thấm hút này mà lượng chất kết dính tham gia vào
mối liên kết chung của các dăm bị giảm, dẫn đến độ bền của ván dăm giảm. Thực tế
sản xuất ván dăm chỉ rằng việc thấm hút chất kết dính vào trong dăm gỗ là khơng
tránh khỏi. Vì vậy, để đảm bảo độ bền tính tốn của ván ,cần tăng thêm lượng chất
kết dính cho phần thấm vào gỗ. Đó là điều khơng mong muốn.
Ép ván dăm với một áp lực quá lớn (giai đoạn đầu) dẫn đến độ khơng đều về
khối lượng thể tích của ván lớn. Khi đó, khối lượng thể tích của lớp ngồi lớn hơn

lớp giữa của tấm. Kết quả là ở trong một tấm ván có khối lượng thể tích của các lớp


24

khơng đồng đều. Điều này được giải thích như sau: Trong quá trình nén, khi áp lực
cao, thanh cữ nhanh chóng tiến sát tới tấm ép trên, thảm dăm cũng đạt tới chiếu dày
dự kiến nhanh hơn so với áp lực thấp. Từ khi nén cho đến khi khoang ép đóng kín,
thảm dăm được nung nóng và làm khơ, nên từ trạng thái nén đàn hồi chuyển qua
trạng thái nén dẻo có nghĩa là thốt khỏi áp lực nén. Trong q trình đó lớp ngồi
được nung nóng nhanh hơn so với bên trong, dần dần mất tính chất đàn hồi. Cùng
thời gian, lớp bên trong được nung nóng khơng đầy đủ, vẫn giữ được tính đàn hồi,
tiếp tục chống lại độ nén. Lực kháng nén này tác động thông qua lớp ngoài làm cho
lớp ngoài được nén nhiếu hơn, nên khối lượng thể tích cao hơn. Cịn lớp bên trong
của ván được giảm độ ép nên khối lượng thể tích thấp hơn.
Như vậy áp lực ép ban đầu khá quan trọng, nên lực chọn đúng trị số yêu cầu
là rất cần thiết. Bảng 1.4 là trị số áp lực ép giai đoạn đầu theo khối lượng thể tích
của từng loại ván, được dẫn ra để tham khảo.
Bảng 1.4. Trị số áp lực ép giai đoạn 1 theo khối lượng thể tích
KLTT

Chiều dày

Áp lực

KLTT ván

Chiều dày

Áp lực

ván kg/m3

ván ( mm)

GĐ1 Mpa

kg/m3

ván mm

GĐ1(Mpa)

10-13

0.7-0.9

10-13

1.4-1.6

16-19

0.9-1.1

16-19

1.6-1.8

22-25

1.1-1.3

22-25

1.8-2

10-13

1-1.2

10-13

1.8-2

16-19

12-1.4

16-19

2-2.2

22-25

1.4-1.6

22-25

2-2.4

500

600

700

800

b. Quá trình biến đổi nhiệt trong thảm dăm
Nhiệt độ tác dụng lên thảm dăm được truyền vào từ tấm gia nhiệt của máy ép.
Cường độ làm nóng khơng đều theo diện tích và chiều dày của thảm. Nhiệt độ lớp
ngồi của thảm rất nhanh chóng đạt tới nhiệt độ của tấm gia nhiệt và diễn ra đồng
thời ở khắp diện tích mặt ngồi từ diểm giữa của bề mặt thảm đến cạnh bên.
Nhưng, hiện tượng diễn ra hoàn toàn khác khi truyền nhiệt vào lớp trong của
thảm dăm. Khoảng cách từ bề mặt tấm gia nhiệt của máy đến các điểm theo chiều


25

dày của thảm dăm đều nhau. Tuy nhiên, phân bố vật chất theo chiều dày của thảm
dăm khơng đều. Có thể hình dung thảm dăm như vật thể xốp có độ ẩm lớn. Vì vậy,
khi ép thảm dăm, sự tăng nhiệt được thực hiện nhờ sự dẫn nhiệt bằng chuyển dịch
vật thể. Q trình đó như sau: Khi ép nóng, duới tác động của nhiệt, lớp ngoài của
thảm được nung nóng và chứa đựng trong nó ẩm được đun sơi. Tốc độ tạo thành hơi
tăng, đẩy nhanh tốc độ chuyển dịch hơi vào bên trong thảm dăm. Vì có sự cản trở
chuyển dịch này từ phía các mảnh dăm, trong thảm dăm tạo nên gradien áp suất hơi
dư. Dưới tác dụng của gradien áp suất, dịng ẩm từ lớp ngồi chuyển vào lớp trong
của thảm dăm. Tốc độ hóa hơi tỷ lệ với gradien nhiệt độ và độ dẫn nhiệt của thảm
dăm được gia nhiệt. Còn tốc độ chuyển dịch tỷ lệ với gradien áp suất hơi và độ xốp.

Ở đây, cần lưu ý là khi nâng cao nhiệt độ của q trình ép, có nghĩa là gradien áp
suất hơi dư được nâng cao, quá trình cấp nhiệt cho thảm dăm nhờ chuyển dịch vật
thể được tăng tốc. Cũng trong thời điểm này, khối lượng thể tích tăng đến trị số tính
tốn, làm giảm độ rỗng của thảm dăm. Do vậy, làm tăng khả năng cản trở hơi
truyền từ lớp ngồi vào lớp trong . Sau đó cản trở cả việc thốt hơi từ trong thảm ra
ngồi mặt bên.
Đồ thị ở hình 1.3 chỉ ra q trình nung nóng thảm dăm ở những lớp khác
nhau theo chiều dày của thảm dăm. Đối với lớp ngoài ( lớp bề mặt ) lúc đầu quá
trình tăng nhiệt xảy ra hầu như theo đường thẳng và trong khi tiến dần đến nhiệt độ
của tấm ép gia nhiệt, tốc độ nung nóng giảm dần. Nhưng q trình nung nóng lớp
bên trong ( đường 2,3,4,5,6 ) có diễn biến khác. Ban đầu của q trình ép, nhiệt độ
của lớp bên trong khơng có gì thay đổi. Sau đó, do ảnh hưởng của lớp ngồi (nhờ độ
dẫn nhiệt và chuyển dịch vật thể) nhiệt độ lớp trong được nâng lên (100-107)0C,
nghĩa là đến q trình hố hơi mạnh và nhiệt độ này của lớp trong thảm dăm hầu
như không thay đổi đến giai đoạn cuối của q trình hố hơi và thốt hơi của thảm
dăm ra mặt đầu. Nhiệt độ của các lớp trung gian cũng có thể thay đổi tương tự.