Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép đến chất lượng ván dăm cách nhiệt sản xuất từ vỏ trấu

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
L: Chiều dài
w: Chiều rộng.
t : Chiều dày
m : Khối lƣợng.
V Thể tích mẫu
 : Khối lƣợng thể tích.

Pmax: Áp xuất ép lớn nhất.
P1 : Áp suất giảm áp lần đầu.
P2 :Áp suất giảm áp lầm 2
T : Nhiệt độ.
 : Thời gian.

t1 Chiều dày ván sau khi ngâm nƣớc.
t2 Chiều dày ván trƣớc khi ngâm nƣớc
 s Tỷ lệ trƣơng nở chiều dày sau 2h ngâm nƣớc.



u

Cƣờng độ uốn tĩnh.

Pl Lực phá huỷ.
lg Chiều dài gỗ đỡ.
wg Chiều rộng gối đỡ.
MCbđ Độ ẩm ban đầu
04 TCN2-1999 tiêu chuẩn ngành Việt Nam
cP Đơn vị đo độ nhớt.

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hồn thành khố luận tốt nghiệp tôi xin chân thành cảm ơn
thầy giáo T.S Lê Xuân Phƣơng, cùng các thầy cô trong bộ môn Ván Nhân
Tạo, các thầy cô làm việc tại Trung tâm thông tin khoa học và thƣ viện, trung
tâm thí nghiệm và thực hành khoa Chế Biến Lâm Sản, trung tâm nghiên cứu
thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng đã tạo điều kiện
giúp đỡ em trong quá trình thực hiện khố luận của mình.
Ngồi ra tơi chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của cơng ty TNHH Tiến
Động có trụ sở tại Biên Giang- Hà Đông -Hà Nội, cám ơn gia đình và bạn bè
đã ln động viên giúp đỡ tơi những lúc tơi gặp khó khăn để tơi hồn thành
khố luận tốt nghiệp của mình.
Tơi xin chân thành cảm ơn!

Xuân Mai, tháng 5 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Thiện

2


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, sự ra đời của
nhiều vật liệu mới đang và đã góp phần vào việc giảm bớt thiếu hụt các nguồn
nguyên liệu tự nhiên. Công nghệ sản xuất ván nhân tạo đang phát triển rất
mạnh mẽ và dần khẳng định vị thế của mình trong nền cơng nghiệp nƣớc nhà.
Theo chiến lƣợc của ngành Lâm Nghiệp thì từ nay đến năm 2010 nƣớc ta
phấn đấu sản xuất 1 triệu m3 ván nhân tạo. Trong chiến lƣợc đó thì ván Dăm
và ván MDF là những ƣu tiên hàng đầu. Để đạt đƣợc mục tiêu đó thì chúng ta
cần phải có kế hoạch xây dựng nguồn nguyên liệu có trữ lƣợng lớn đảm bảo

cho việc sản xuất. Bên cạch đó thì việc tìm các nguồn ngun liệu thay thế
cho các nguyên liệu truyền thồng cũng là một hƣớng phát triển mới. Nguồn
ngun liệu từ nơng nghiệp có trữ lƣợng rất dồi dào và đa dạng cụ thể nhƣ là
vỏ trấu. Nhƣng để đảm bảo tính cạnh tranh cho sản phẩm có nguồn gốc từ
nơng nghiệp thì cần tìm ra một sản phẩm có ƣu điểm nổi bật so với các sản
phẩm cùng loại. Sản phẩn ván dăm cách nhiệt sản xuất từ vỏ trấu có thể coi là
một hƣớng mới trong nền công nghiệp sản xuất ván nhân tạo.
Đƣợc sự đồng ý của khoa Chế Biến Lâm Sản - Trƣờng Đại Học Lâm
Nghiệp, dƣới sự hƣớng dẫn của thầy giáo T.S Lê Xuân Phƣơng. Chúng tôi
thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép đến chất lượng
ván dăm cách nhiệt sản xuất từ vỏ trấu”.
Do trình độ cịn có hạn nên trong q trình nghiên cứu và thực hiện đề tài
khơng tránh khỏi những sai xót, tơi mong đƣợc sự góp ý của các thầy cơ và
các bạn để tơi có thể hiểu rõ và hồn thiện hơn vấn đề nghiên cứu của mình.
Tơi xin chân thành cảm ơn!

3


CHƢƠNG 1.
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.Vị trí và vai trò của ván dăm.
Ván dăm là sản phẩm của nghành cơng nghiệp sản xuất ván nhân tạo. Đó
là sản phẩm của sự kết hợp của khoa học và kỹ thuật trong việc tạo ra sản
phẩm mới dần thay thế cho nguồn nguyên liệu truyền thống là gỗ. Ván dăm
ngày nay đang là mặt hàng đƣợc sử dụng tƣơng đối rộng trong các cơng trình
cơng cộng, trong sinh hoạt của con ngƣời nhƣ làm bàn, ghế, gƣờng, tủ, các đồ
nội thất trong gia đình. Nó đóng góp một phần khơng nhỏ trong việc giảm bớt
sự phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu tự nhiên, tận dụng tối đa việc sử dụng gỗ
trong chế biến lâm sản. Ván dăm đang dần là một vật liệu thay thế cho gỗ

trong sản xuất đồ mộc cũng nhƣ trong sản xuất cacsanr phẩm phục vụ cho
sinh hoạt.
Vì vậy ván dăm nói riêng và ván nhân tạo nói chung đang giữ một vai trị
hết sức quan trọng trong sinh hoạt và trong cuộc sống của con ngƣời, nó thể
hiện sự phát triển về khoa học cơng nghệ của mỗi quốc gia.
2.Tổng quan tình hình nghiên cứu.
2.1 Trên thế giới.
Ván dăm hiện nay rất phát triển trên thế giới với sự phát triển của nhiều
quốc gia, năng suất sản xuất hiện nay ngày càng tăng theo từng năm. Theo số
liệu năm 2000 lƣợng ván dăm sản xuất trên thế giới đạt khoảng 9,5 triệu m3.
Đến nay thì tổng sản lƣợng ván dăm trên thế giới có thể đạt tới 60-65 triệu m3.
Trong đó các nƣớc có năng xuất lớn nhất nhƣ: Trung Quốc và Pháp, Hoa Kì,
Canađa, Inđơnêxia… [17].
Có đƣợc sự phát triển nhƣ vậy là nhờ sản phẩm ván dăm có những ƣu
điểm nổi bật so với các vật liệu khác. Kết cấu ổn định và kính thƣớc có thể
điều chình tuỳ theo yếu cầu của nhà sản xuất và theo yêu cầu chất lƣợng.
4


Q trình sản xuất ván dăm dễ cơ giới hố, tự động hóa, cho năng suất
cao, cơng nghệ thiết bị khơng phức tạp.
Có thể sản xuất đƣợc ván có kích thƣớc lớn, khắc phục đƣợc sự hạn chế
về đƣờng kính gỗ tự nhiên.
Tính chất cơ lý của ván tƣơng đối đồng đều, q trình sản xuất có thể
kiểm sốt và điều khiển đƣợc tính chất của nó tuỳ theo mục đích sử dụng.
Ngun liệu sản xuất ván dăm có nhiều chủng loại, phong phú, đa dạng, có
thể tận dụng đƣợc phế liệu từ các ngành sản xuất khác, làm hạ giá thành sản
phẩm và tăng cƣờng khả năng cạch tranh cho sản phẩm.
Sản phẩm ván dăm cũng đáp ứng đƣợc yêu cầu sử dụng của nhiều
ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau trong sinh hoạt cũng nhƣ trong sản xuất công

nghiệp, dịch vụ sản xuất.
Trong q trình phát triển của cơng nghiệp ván dăm, cùng với việc cải
tiến không ngừng về cơng nghệ, thiết bị thì việc nghiên cứu sử dụng các dạng
nguyên liệu khác nhau cũng rất đƣợc quan tâm nghiên cứu. Những năm gần
đây, do gỗ tự nhiên ngày càng khan hiếm nên vấn đề nghiên cứu và sử dụng
các nguồn nguyên liệu mới cho sản xuất ván dăm đƣợc nhiều quốc gia đặc
biệt quan tâm trong đó có nguồn nguyên liệu vỏ trấu.
Đối với ván trấu thì thế giới đã có nhiều quốc gia tiến hành sản xuất
việc sử dụng trấu và các phế phẩm từ nông nghiệp đã đƣợc nhiều quốc gia
tiến hành sử dụng và đang rất phát triển nhƣ Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản,
InĐônêxia,…và nhiều quốc gia Châu Âu khác.
Với nền khoa học kỹ thuật hiện đại họ đang sử dụng vỏ trấu nhƣ là một
nguồn ngun liệu chính cho ngành cơng nghiệp ván và đang mang lại hiệu
quả kinh tế rất cao nhƣ dùng cho sản xuất đồ mộc, làm vật liệu xây dựng, sản
xuất xi măng, sản xuất nhiên liệu, sản xuất silica, là chất gia cố cho
hermoplastic và sản xuất ván ghép, ngồi ra cịn làm một số sản phẩm dùng
cho sinh hoạt gia đình.
5


2.2 Tại Việt Nam.
Nƣớc ta hiện nay nghành công nghiệp sản xuất ván nhân tạo đang rất
phát triển và đặc biệt đƣợc chú trọng trong thời gian gần đây. Tuy là một
nghành mới nhƣng nó đang dần khẳng định vị trí của mình trong sinh hoạt và
trong lao động, cơng tác của con ngƣời. Với nhu cầu sủ dụng ngày càng cao
và quy mô sử dụng ngày càng rộng. Hiện nay Đảng và chính phủ đang đặt
nhiều mục tiêu sản xuất 1 triệu m3 ván nhân tạo từ nay cho tới năm 2010 cho
nghành sản xuất ván nhân tạo. Vì vậy việc nghiên cứu các nguồn vật liệu mới
càng trở lên cấp bách bên cạnh việc khai thác và sử dụng các nguồn nguyên
liệu truyền thống. Ván dăm Vỏ Trấu là một thuật ngữ khá mới ở nƣớc ta

nhƣng trên thế giới thì nó đang là hƣớng phát triển chính cho nhiều công ty ở
nhiều quốc gia khác nhau nhƣ ở Trung Quốc, Nhật Bản, Inđơnêxia... Tại nƣớc
ta thì hầu hết chúng ta chƣa biết sử dụng nguồn nguyên liệu này nhằm mục
đích kinh tế, chúng ta chỉ sử dụng vỏ trấu vào sinh hoạt nhƣ làm chất đốt, làm
phân bón cho cây trồng và hầu hết là mang tính tự phát khơng có quy trình kỹ
thuật khi sử dụng.
3. Tính cấp thiết của đề tài.
Việc nghiên cứu và sử dụng vỏ trấu làm nguyên liện cho ngành công
nghiệp chế tạo ván (nói riêng) và ngành cơng nghiệp vật liệu (nói chung) sẽ
tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu dồi dào và phong phú với trữ lƣợng lớn.
Việc tận dụng nguồn nguyên liệu này sẽ mang lại một hiệu quả kinh tế rất lớn,
giải quyết rất nhiều việc làm cho các nông dân ở các nƣớc đang phát triển.
Nếu chúng ta sản xuất thành công ván cách nhiệt từ vỏ trấu sẽ mang lại
hiệu quả kinh tế rất cao vì nƣớc ta có nguồn lợi thế rất lớn nhƣ về nguồn
nguyên liệu phong phú dồi dào, vận chuyển đơn giản dễ sử lý, nguồn nhân lực

6


dồi dào và tƣơng đối rẻ. Việc sản xuất thành công ván dăm cách nhiệt từ vỏ
trấu sẽ mở ra cho chúng ta một hƣớng phát triển mới trong tƣơng lai.
4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu ảnh hƣởng của thời gian ép tới chất lƣợng của ván dăm cách
nhiệt sản xuất từ vỏ trấu theo các cấp thời gian khác nhau. Biết đƣợc sự ảnh
hƣởng của thời gian tới chất lƣợng ván thì trong quá trình sản xuất chug ta có
thể giảm bớt các khuyết tật cho ván ssản phẩm. Bên cạch đó tìm ra các chế độ
điều chỉnh phù hợp với từng loại ván với các cấp chiều dày và cấp thời gian
khác nhau. Từ đó chúng ta có thể đƣa ra một cơng thức, quy trình cụ thể cho
việc sản xuất ván trong tƣơng lai. Nghiên cứu thời gian ép của ván để đƣa ra
một chế độ ép thích hợp cho từng loại ván và với những điền kiện nhất định,

nhằm đƣa ra sản xuất với quy mơ cơng nghiệp. Từ đó hồn thiện chu trình sản
xuất và có thể mở rộng quy mơ sản xuất.
5. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Tạo ra sản phẩm ván dăm cách nhiệt từ vỏ trấu từ các cấp thời gian khác
nhau và nghiên cứu ảnh của thời gian đến chất lƣợng ván cũng nhƣ là tìm ra
giải pháp tối ƣu để hạn chế những nhƣợc điểm của ván trong quá trình sản
xuất cũng nhƣ trong quá trình sử dụng.
Kiểm tra và đánh giá một số tính chất của ván sản xuất từ vỏ trấu nhƣ
khối lƣợng thể tích, tỉ lệ trƣơng nở chiếu dày, khả năng hút ẩm của vật liệu,
độ bền uốn tĩnh, khả năng cách nhiệt của ván theo tiêu chuẩn ngành 04TCN21999 và so sánh với ván dăm thơng thƣờng.
Căn cứ vào các tính chất của ván và đƣa ra nhận xét về chất lƣợng của
sản phẩm cũng nhƣ đánh giá về sự ảnh hƣởng của thời gian tới chất lƣợng của
ván.

7


6. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Phạm vi nghiên cứu của đề tài chủ yếu nghiên cứu về loại vỏ trấu của
các loại lúa đƣợc trồng tại Thị Trấn Xuân Mai Chƣơng Mỹ Hà Nội. Đây là địa
điểm có nguồn nguyên liệu có trữ lƣợng tƣơng đối dồi dào, bên cạch đó có
một vùng đệm là các huyện xung quanh có thể đảm bảo cho sản xuất với quy
mơ công nghiệp. Đề tài nghiên cứu trên 3 loại trấu đó là trấu của giống lúa,
Khang Dân, lúa 203, lúa Tám Thơm. Do trong q trình thu gom ngun liệu
khơng phân loại đƣợc các loại trấu trên nên sản phẩm là tổng hợp của 3 loại
trấu trên.
7. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài
Nguồn nguyên liệu: Vỏ trấu của các giống lúa đƣợc trồng tại thị trấn
Xuân Mai và các vùng lân cận, sản phẩm ván dăm làm từ 100 % vỏ trấu.
Chất kết dính: Sử dụng keo PF100 (phenol formaldehyde) dạng lỏng

của hãng SA glumanist của Malayxia sản xuất và đƣợc cơng ty TNHH Tiến
Động có trụ sở tại Biên Giang- Hà Đông - Hà Nội nhập về. Căn cứ vào các
thông số kỹ thuật của keo và hƣớng dẫn sửu dụng keo chúng tôi đƣa ra tỉ lệ
keo dùng để sản xuất ván trấu là 10% so với khối lƣợng của trấu cần dùng.
(hường dẫn sử dụng keo PF100).
Máy và thiết bị: Sử dụng các máy và thiết bị của Trung tâm nghiên cứu
thí nghiệm và chuyển giao cơng nghiệp rừng và phịng thí nghiệm khoa Chế
Biến Lâm Sản trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp.
Sản phẩm: Ván dăm cách nhiệt kích thƣớc các chiều là 700 x 700 x16
(mm) và khối lƣợng thể tích mong muốn đạt là  = 0,35 g/cm3.
* Những yếu tố cố định: Chế độ ép cố định nhƣ nhiệt độ và áp suất, áp
suất ép lớn nhất Pmax = 1,6 MPa, nhiệt độ ép cố định T0 = 1400C.

8


* Yếu tố khảo sát: Đề tài nghiên cứu sự ảnh hƣởng của thời gian đến chất
lƣợng ván cách nhiệt làm từ vỏ trấu. Thời gian đƣợc thay đổi ở 4 cấp thời gian
là  =  6, 8, 10, 12  (phút) ở cùng nhiệt độ T= 1400C và áp suất lớn nhất cố
định Pmax = 1,6 Mpa .
8. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài
Đề tài đƣợc xây dựng dựa trên phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm và
sản xuất thực tế. Dựa trên những số liệu và kết quả thực tế để đƣa ra kết luận
và nhận xét đánh giá.
* Phƣơng pháp thực nghiệm.
* Tiêu chuẩn kiểm tra chất lƣợng theo chuẩn ngành 04 TCN2-1999

9

CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Nguyên lý hình thành ván
1.1 Nguyên lý cơ bản để hình thành ván dăm gỗ
Ván dăm là loại ván nhân tạo đƣợc hình thành bởi việc ép các dăm gỗ
lại với nhau nhờ chất kết dính trong một mơi trƣờng nhiệt độ, thời gian, áp
xuất nhất định. Ván dăm chủ yếu đƣợc sản xuất từ gỗ hoặc từ gỗ kết hợp với
một số lâm sản ngoài gỗ nhƣ Tre, Nứa, Song, Mây…với một tỉ lệ nhất định
nào đó, bên cạnh sự kết hớp vì mục đích kinh tế mà cịn nhằm mục đích dần
thay thế hoàn toàn việc sản xuất từ gỗ nguyên chất. Trong tƣơng lai chúng ta
có thể sử dụng các loại nguyên liệu khác để thay thế cho việc sử dụng nguồn
nguyên liệu tự nhiên hiện nay.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngày nay chúng ta đã kết hợp
đƣợc nhiều loại nguyên liệu vào sản xuất nhằm dần thay thế cho nguồn
nguyên liệu truyền thống là gỗ, nhƣ chúng ta đã sản xuất ra ván dăm xi măng
ván dăm tre…vv Sử dụng nguồn nguyên liệu kết hợp này sẽ làm tăng sức
cạnh tranh cho ván dăm với các sản phẩm cùng loại và với các sản phẩm có
cùng cơng dụng. Một quy trình sản xuất ván dăm thơng thƣờng phải trải qua
nhiều công đoạn và mỗi công đoạn lại đòi hỏi một yêu cầu nghiêm ngặt về
chất lƣợng.

10


Quy trình sản xuất ván dăm thơng thƣờng
Ngun liệu

Sử lý nguyên
liệu

Băm dăm

Sấy dăm

Nghiền dăm

Trộn keo

Trải thảm

Ép sơ bộ

Ép nhiệt

Cắt cạnh

Đóng gói

Chất kết dính thƣờng sử dụng trong sản xuất ván là các loại keo nhƣ keo
PF(phenol formaldehyde), keo UF (ure formaldehyde)…một số loại keo khác.
Tuỳ vào từng loại ván và mục đích sử dụng của từng loại ván mà nhà sản xuất
sử dụng các loại keo khác nhau.
Ép nhiệt là cơng đoạn chính trong q trình sản xuất ván nhằm ổn định
kết cấu cho sản phẩm và đảm bảo chất lƣợng cho sản phẩm. Hiện nay ngƣời
ta thƣờng sử dụng hai phƣơng pháp ép là.
Phƣơng pháp ép liên tục.
Phƣơng pháp ép gián đoạn.
Ngày nay ngƣời ta thƣờng sử dụng máy ép nhiệt một tầng hiện đại có
khả năng ép ở nhiệt độ cao có thể lên đến 1800 - 2000 C, thời gian ép và thời
11

gian duy trì áp suất ép ngắn. Nhằm tăng năng suất cho ca sản xuất và cho cả
dây truyền sản xuất cũng nhƣ mang lại lợi nhuận kinh tế cao.
1.2 Nguyên lý hình thành ván dăm vỏ trấu
Ván dăm vỏ trấu đƣợc hình thành cũng dựa trên những nguyên tắc của
ván dăm bình thƣờng nhƣng bỏ qua một số cơng đoạn và một số khâu cơng
nghệ, đó là sự liên kết của các dăm trấu nhỏ lại nhờ chất kết dính là keo.
Nhƣng so với ván dăm thơng thƣờng thì ván dăm từ vỏ trấu chúng ta không
phải mất công đoạn băm dăm, nghiền dăm, sàng dăm, mà chất lƣợng vỏ trấu
tƣơng đối tốt, hơn thế nữa nguyên liệu từ vỏ trấu đảm bảo tỷ lệ hút nƣớc của
dăm trấu rất nhỏ, nhỏ hơn nhiều so với tỷ lệ hút nƣớc của các sản phẩm ván
dăm làm từ các nguyên liệu khác.
Sơ đồ dây truyền sẩn xuất ván dăm từ vỏ trấu.
Nguyên liệu

Sử lý nguyên
liệu

Trộn keo

Ép sơ bộ

Ép nhiệt

Làm nguội

`
2.Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng ván dăm vỏ trấu
Ván dăm nói chung và ván dăm vỏ trấu nói riêng trong q trình sản

xuất khơng thể tránh khỏi các yếu tố ảnh hƣởng tới làm giảm chất lƣợng của
ván và các tính chất của ván. Xác định đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng tới quá
trình sản xuất sẽ nâng cao chất lƣợng, tăng hiệu quả trong quá trình sản xuất
giảm chi phí đầu tƣ ban đầu, tăng giá thành cho sản phẩn.

12


Ván dăm vỏ trấu cũng nhƣ ván dăm thông thƣờng cũng bị ảnh hƣởng của
các yếu tố trong quá trình sản xuất. Đó là ảnh hƣởng của các yếu tố thuộc về
vật dán, chất kế dính, chế độ ép, thời gian ép, nhiệt độ ép, áp suất ép, hàm
lƣợng keo, hàm lƣợng chất đóng rắn, chất độn, tỉ lệ trộn, phƣơng pháp trộn
keo, ảnh hƣởng của máy móc thiết bị…
2.1 Các yếu tố thuộc về vật dán
Các yếu tố thuộc về vật dán gồm có: Loại trấu, hình dạng trấu, độ ẩm của
vỏ trấu, tỷ lệ vỡ vụn của vỏ trấu, tỷ lệ các chất vơ cơ, hữu cơ có lẫn trong
nguyên liệu. Về loại trấu ở trong đề tài em sử dụng 3 loại trấu của 3 loại lúa:
Khang Dân, Tám Thơm, 203.
Hình dạng trấu là những dăm thon nhỏ khơng đều nhau có kích thƣớc
LxWxt =(7-9)x(2-3)x(0,2-0,25) mm, độ ẩm 10 - 12 %, trấu ở trạng thái tốt,
không lẫn nhiều tạp chất ngoại lai, vẫn còn lẫn một số hạt thóc ngun cịn sót
lại sau q trình sát gạo. Các loại trấu khác nhau có hàm lƣợng các chất khác
nhau và kích thƣớc, hình dạng, cấu tạo khác nhau.
Bảng so sánh kích thƣớc dăm gỗ và dăm trấu
l (mm)

w (mm)

t (mm)

Dăm gỗ

10-15

2-5

0,5-2

Dăm trấu

7-9

2-3

0,2-0,25

(dăm trấuđược dựa trên kết quả đơ kích tước một số dăm trấu, dăm gỗ dựa
trên đồ án môn học về sản xuất ván dăm)
Qua bảng so sánh ta thấy về kích thƣớc thì dăm gỗ và dăm trấu có sự
tƣơng đồng về kích thƣớc và hình dạng nhƣng dăm trấu có nhƣợc điểm là bề
mặt bên trong và bên ngoài của vỏ trấu khác nhau làm ảnh hƣởng tới khă
năng dán dính của keo. Tỷ lệ silíc trong trấu lớn khoảng 15-17% bề mặt cứng
ngăn cản khả năng dàn trải của màng keo từ đó ảnh hƣởng tới chất lƣợng dán
13


dính của keo. Nếu so về khả năng dán dính thì dăm gỗ có chất lƣợng dán dính
tốt hơn so với dăm trấu.
Vật dán ở đây là vỏ trấu, chúng có kích thƣớc là những mảnh nhỏ và
mỗi loại vỏ trấu lại có một độ phẳng và bề mặt khác nhau nhƣng chúng vẫn

đảm bảo đồng đều về chất lƣợng dán dính.
Nhiệt độ vật dán cũng là yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng dán dính của
keo, nhiệt độ vật dán quá cao sẽ làm keo đóng rắn sớm làm cho chất lƣợng
dán dính và độ liên kết giữa các dăm trấu giảm, nhiệt độ vật dán quá thấp thì
lại gây cản trở q trình đóng rắn của keo… Thơng thƣờng nhiệt độ vật dán
nằm trong khoảng 15 – 350C, trong khoảng nhiệt độ này thì các phản ứng xảy
ra trong dung dịch keo rất chậm, tính chất của dung dịch keo không bị thay
đổi về chất lƣợng cũng nhƣ về thành phần hoá học.
Độ ẩm của nguyên liệu(vỏ trấu) ảnh hƣởng đến khả năng thẩm thấu của
dung môi vào trong ván, ảnh hƣởng tới khả năng dàn trải của keo. Nếu đạt
đƣợc độ ẩm thích hợp sẽ giúp cho vật dán ổn định kích thƣớc do đó hạn chế
đƣợc hiện tƣợng bong tách màng keo. Tuy vậy độ ẩm khơng đƣợc thấp q nó
sẽ là ngun nhân làm cho vật dán thấm hút dung môi dẫn tới khả năng dàn
trải của keo giảm, màng keo không đều. Trong quá trình dán ép độ ẩm của vật
dán tốt nhất nằm trong khoảng MC= (6-14) % . Trong đề tài này độ ẩm của bề
mặt ván chúng tôi đo đếm đƣợc độ ẩm ban đầu MCbđ = 12%.
2.2 Các yếu tố thuộc về chế độ ép
2.2.1 Ảnh hƣởng của nhiệt độ ép tới chất lƣợng của ván
Nhiệt độ ép là yếu tố khơng thể thiếu đƣợc trong q trình sản xuất ván
nhân tạo (nói chung) và ván dăm vỏ trấu (nói riêng).

14


Nhiệt độ ép có vai trị làm mềm vật dán  tăng khả năng tiếp xúc của dăm
dăm và dăm keo  tăng khả năng dàn trải keo và rút ngắn thời gian đóng rắn
cho keo. Việc lựa chọn nhiệt độ ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố.
T = f (loại keo, loại gỗ, thông số kỹ thuật của keo, độ ẩm ván, thời gian ép…)
Nhiệt độ ép là yếu tố quyết định tới q trình đóng rắn của màng keo.
Nó thúc đẩy sự bay hơi của dung mơi và nƣớc trong quá trình hình thành sản

phẩm. Tạo ra các phản ứng hoá học cho keo nhằm chuyển keo từ thể lỏng
sang thể rắn, giảm thời gian đóng rắn cho màng keo và tăng năng suất cho dây
truyền sản xuất. Nhiệt độ ép làm cho các dăm trấu mền ra, làm tăng khả năng
bán dính màng keo, thảm dăm sẽ đƣợc ép chặt lại khi có tác dụng của áp suất,
tăng khả năng tiếp xúc dăm - keo và dăm – dăm. Nhiệt độ ép phụ thuộc vào
nhiều yếu tố nhƣ phụ thuộc vào loại nguyên liệu, chế độ ép, thông số kỹ thuật
của keo, độ ẩm ban đầu của ván, chất lƣợng, khả năng ra nhiệt của máy
ép…vv. Dựa vào các thông số kỹ thuật của keo PF chúng tôi quyết định chọn
nhiệt độ khảo sát cố định T=1400C cho tất cả các sêri sản phẩm.
2.2.2 Ảnh hƣởng của thời gian ép đến chất lƣợng của sản phẩm
Thời gian ép là một trong các yếu tố ảnh hƣởng trực tiếp đến chất
lƣợng cũng nhƣ kết cấu, tính chất của sản phẩm. thời gian ép là một trong
nhƣng nguyên nhân gây ảnh hƣởng tới kết cấu cũn nhƣ tính chất của ván.
Thời gian ép sẽ làm cho các liên kết dăm dăm và dăm keo trong ván đƣợc
chặt chẽ hơn, bên cạch đó thời gian ép cũng làm ảnh hƣởng tới các tính chất
của ván, làm tăng hay giảm các tính chất phụ thộc vào thời gian duy trì nhiệt
độ cũng nhƣ áp suất trông khi ép.
Thời gian ép là toàn bộ khoảng thời gian từ khi trộn keo đến khi dỡ ván
ra ngoài. Đặc biệt là khoảng thời gian duy trì áp suất ép lớn nhất. Khoảng thời
15


gian này là lúc bề mặt ván chịu lực ép và chịu nhiệt độ của bàn ép nhằm đóng
rắn hồn toàn màng keo và ổn định kết cấu của ván.
Thời gian ép phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: loại nguyên liệu, loại
keo, thông số kỹ thuật của keo, nhiệt độ ép, độ ẩm vật dán, chiều dày vật dán,
phƣơng pháp ép… Chính vì vậy việc đảm bảo thời gian ép hợp lý là yêu cầu
hết sức quan trọng trong quá trình ép ván, đặc biệt là ván dăm vỏ trấu.
Trong một chu kỳ dán ép thì khoảng thời gian có ý nghĩa hết sức quan trọng
nhất là thời gian cơng nghệ ( 



CN =



3

+

4

+

CN)

5

Trong đó:


3:

Thời gian tăng áp.



4:

Thời gian duy trì áp suất lớn nhất



5

: Thời gian giảm áp

Trong quá trình ép thì thời gian tạo áp suất lớn nhất 

3

là quan trọng

nhất, nó ảnh hƣởng đến tính chất của ván nói chung và đặc biệt là ván trấu
(nói riêng) thời gian này sẽ ảnh hƣởng đến khối lƣợng thể tích của ván. Thời
gian duy trì áp suất ép max 

4

quyết định đến sự hình thành ván, tính chất cơ

lý của ván và năng suất dây truyền sản xuất. Đây chính là thời gian truyền
nhiệt cho màng keo đóng rắn và ổn định chiều dày của sản phẩm. Thời gian
giảm áp 

5

có tác dụng làm cho hơi nƣớc trong ván thốt ra ngồi và cân

bằng áp suất giữa bên trong và bên ngoài ván tránh hiện tƣợng phồng rộp, nổ

ván khi tháo ván.
Theo thực tế sản xuất chúng tôi thấy rằng thời gian 

CN

cần để cho keo

đóng rắn tơt nhất nằm trong khoảng 80 – 90 % tổng thời gian ép cho một tấm
ván sản phẩm.
Trị số thời gian ép còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ là.
16


  f (nhiệt độ ép, áp suất ép, độ ẩm của thảm dăm, khối lƣợng thể tích

của sản phẩm, loại keo và các thông số kỹ thuật của keo, phƣơng pháp ép,
chất lƣợng của máy móc thiết bị ).
Dựa vào yêu cầu sản xuất và các thông số của keo chúng tôi chọn khoảng
thời gian khảo sát thực nghiệm thay đổi trong việc sản xuất sản phẩm nằm
trong khoảng  = (0,4– 0,8 ) phút/mm chiều dày sản phẩm.
Trong quá trình ép nhiệt, khi thời gian tăng lên, ở một điền kiện nhiệt độ
áp suất nhất định thì dăm trấu sẽ mềm ra làm tăng liên kết dăm – dăm, dăm –
keo. Mặt khác khi thời gian ép tăng lên, ở cùng một điền kiện nhiệt độ thì các
dăm tiếp xúc với mặt bàn ép tiếp xúc tốt bề mặt ván có thời gian đóng rắn
hồn tồn, các dăm gỗ liên kết chặt với nhau làm cản trở quá trình hút nƣớc từ
bên ngồi vào trong dẫn đến độ trƣơng nở chiều dày giảm, cƣờng độ kéo tăng
lên. Ngƣợc lại khi thời gian ép giảm các mối liên kết dăm - dăm, dăm - keo
kém chặt chẽ làm cho độ trƣơng nở chiều dày tăng lên, cƣờng độ kéo vng
góc giảm xuống.
Thời gian ép thay đổi làm cho các tính chất của ván thay đổi theo, nhƣ

khả năng đàn hồi, khả năng uốn tĩnh… các cứ vào thực tế sản phẩm và sự
kiểm tra các tính chất chúng tơi thấy khả năng trƣơng nở cũng nhƣ khả năng
đàn hồi của ván trấu phụ thuộc rất nhiều vào thời gian ép nhiệt của sản phẩm.
2.3 Các yếu tố thuộc về chất kêt dính
Các yếu tố thuộc về chất kết dính là: Loại keo, lƣợng keo, hàm lƣợng
khô của keo, độ nhớt của keo, các thông số kỹ thuật của keo, phƣơng pháp
trộn keo…
Về loại keo, theo lý thuyết dán dính cho thấy các lực liên kết của mối dán
phụ thuộc rất nhiều vào sự hình thành các cầu nối hố học giữa các phân tử
keo. Với mỗi loại keo khác nhau lại có cấu trúc phân tử khác nhau, có các cầu
17


nối phân tử khác nhau về số lƣợng và loại cầu nối dẫn đến kết quả dán dính
cũng khác nhau.
Về lƣợng keo tráng, đây cũng là yếu tố ảnh hƣởng rất nhiều đến chất
lƣợng dán dính và chất lƣợng của sảm phẩm. Theo tài liệu [2] ảnh hƣởng của
lƣợng keo tráng trong một giới hạn nhất định còn lớn hơn ảnh hƣởng của áp
suất ép và thời gian duy trì áp suất ép đối với độ bền kéo vng góc màng
keo.
Trong thực tế sản xuất cho thấy, giá thành sử dụng của keo chiếm
khoảng 20% giá thành sản phẩm. Do đó các nhà sản xuất ln phải tìm ra giải
pháp giảm chi phí về keo nhƣng vẫn phải đảm bảo có đƣợc một màng keo
mỏng đều liên tục. Nếu lƣợng keo tráng q ít dẫn đến màng keo khơng đều,
khơng liên tục làm cho chất lƣợng của sản phẩm bị ảnh hƣởng. Ngồi ra nếu
lƣợng keo tráng ít thì khi dung môi bay hơi và bị hút vào trong vật dán sẽ làm
keo đóng rắn sớm cục bộ trƣớc khi ép. Ngƣợc lại nếu lƣợng keo tráng quá
nhiều dễ làm cho keo bị trào ra gây lãng phí keo. Hơn thế nữa khi màng keo
dày nên nội ứng suất sinh ra trong màng keo lớn, khi dung môi bay hơi sẽ để
lại các bọt khí làm cho màng keo khơng liên tục, các bọt khí đó là ngun

nhân dẫn tới ván bị hút ẩm trong thời gian bảo quản.
Các thông số kĩ thuật cơ bản của keo gồm có: độ pH, độ nhớt, hàm lƣợng
khô, thời gian sống, tỷ lệ trộn, cách sử dụng. Mỗi hãng sản xuất đều đƣa ra
các thông số riêng đặc trƣng riêng cho hãng của mình nhƣ keo của hãng
DYNEA, CASCO. Khi lựa chọn chất kết dính cần phải quan tâm các thơng số
kỹ thuật nhƣ, loại keo sử dụng, thời gian sống công nghệ, thời gian bảo quản,
tỷ lệ khi sử dụng
Về độ pH. Với mỗi loại keo thƣờng đƣợc bảo quản ở độ pH sao cho các
phản ứng hố học xảy ra ít nhất nhằm kéo dài thời gian bảo quản. Song khi
18


pha trộn thì dung dịch keo cần đƣợc pha trộn ở độ pH thích hợp. Nếu độ pH
quá lớn hoặc quá nhỏ (bazơ mạnh hoặc axit mạnh) sẽ dẫn đến sự phá hủy vật
dán làm tăng tốc độ lão hoá của bản thân keo, hoặc dẫn đến hiện tƣợng keo
không có khả năng đóng rắn hoặc đóng rắn sớm khơng đáp ứng đƣợc các yêu
cầu của sản phẩm và các chỉ tiêu kỹ thuật của ván.
Về hàm lƣợng khô và độ nhớt của keo, đây cũng là các thông số hết sức
quan trọng trong quá trình sử dụng keo, giữa chúng có mối quan hệ chặt chẽ
với nhau. Khi hàm lƣợng khơ tăng thì độ nhớt tăng và ngƣợc lại, hàm lƣợng
khơ là cơ sở để tính tốn lƣợng keo tráng, hàm lƣợng khơ lớn thì cƣờng độ
dán dính lớn. Nếu hàm lƣợng khô của keo quá nhỏ sẽ làm tăng độ ẩm của vật
dán và cản trở quá trình đóng rắn của màng keo, hơn nữa sẽ làm cho lƣợng
keo tráng thực tế không đạt yêu cầu.
Độ nhớt của keo ảnh hƣởng trực tiếp tới quá trình cũng nhƣ công nghệ
bôi tráng keo. Độ nhớt nhỏ sẽ xảy ra hiện tƣợng thẩm thấu thông thƣờng, làm
tăng độ ẩm vật dán, làm keo trào ra ngoài đặc biệt là khi có lực ép lớn. Độ
nhớt lớn quá sẽ dẫn đến khó dàn trải màng keo, màng keo khơng liên tục, ảnh
hƣởng xấu đến cƣờng độ dán dính. Độ nhớt nhỏ chỉ thích hợp với phƣơng
pháp phun keo lên bề mặt vật dán. Độ nhớt lớn thích hợp với các mối dán

trong đồ mộc, dán cạnh, dán mối dán trang trí, khơng thích hợp với cơng nghệ
sản xuất ván dăm.
2.4 Chất lƣợng của máy móc thiết bị
Máy móc thiết bị là yếu tố ảnh hƣởng trực tiếp tới chất lƣợng của một
sản phẩm. Khả năng ra nhiệt và tốc độ ra nhiệt của máy sẽ góp phần đảm bảo
đúng tỉ lệ kết cấu, chất lƣợng của ván. Nếu chất lƣợng máy tốt thì năng suất
thành phẩm sẽ nâng lên và chất lƣợng của ván sẽ cao lên. Mặt khác máy móc

19


cũng góp phầm vào việc tăng liên kết cho ván vỏ trấu, tăng khả năng liên kết
dăm dăm, dăm keo.
Các yếu tố đó đều ảnh hƣởng qua lại với nhau, mỗi yếu tố ảnh hƣởng
tới chất lƣợng ván ở một khía cạnh nào đó, song khơng có yếu tố nào quyết
định đến tồn bộ tính chất của ván.

20


CHƢƠNG 3.
THỰC NGHIỆM
1. Chuẩn bị nguyên liệu
1.1 Đặc điểm nguồn nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu là 100% vỏ trấu kết hợp với chất kết dính là keo tạo
lên ván dăm vỏ trấu. Theo thống kê của bộ nông nghiệp và phát triển nông
thôn hàng năm nƣớc ta thải ra khoảng 6,5 triện tấn vỏ trấu, nguồn nguyên liệu
này chƣa đƣợc sử dụng hợp lý.
Đặc điểm cấu tạo hoá học của nguyên liệu trấu đƣợc chụp bằng kính hiểm vi
qt có độ phóng đại cao.

(theo R.A.Ruseckaite, E.Ciannameo, R.Livaetal 2007 )

Hình 01. Hình dạng vỏ trấu
Bên ngồi vỏ trấu rất nhám và có cấu trúc gợn sóng . Các tế bào biểu bì
đƣợc xếp sắp theo cấu trúc gợn sóng theo tuyến và bị ngắt quãng bởi những
chỗ lồi lên, vỏ trấu có cấu tạo bởi một lớp silic dày bên ngoài và bên trong.
Biểu bì bên trong của trấu chúng có cấu trúc phiến mỏng.
21


Hình 02. Cấu tạo bên ngồi của vỏ trấu

Hình 03. Cấu tạo mặt trong của vỏ trấu
Về mặt hình thái, bề mặt bên trong và bên ngoài của trấu rất khác nhau. Silic
đƣợc phân bố chủ yếu ở các đỉnh của những điểm lồi lên và sự tập trung thấp.
Các biểu bì ngồi có tỷ lệ các sợi hóa gỗ cao giúp tăng sức bền, độ rắn chắc,
22


độ đặc của trấu. Thành phần chủ yếu của trấu là cellulose (25-35%),
hemicellulose (18-21%), lignin (26-31%), silica (15-17%), nƣớc tuyệt đối (811%), các chất hòa tan trong nƣớc (2-5%).
(theo R.A.Ruseckaite, E.Ciannameo, R.Livaetal 2007 )
Sự khác biệt giữa mặt bên trong và bên ngoài của trấu làm ảnh hƣởng
tới khả năng dán dính của keo cũng ảnh hƣởng tới các phản ứng hố hoc, các
tính chất vật lý, hố học của keo. Việc sử dụng các chất liên kết và phƣơng
pháp sử dụng trong chế biến cũng nhƣ trong quá trình tạo thành các nguyên
liệu hỗn hợp từ trấu là hết sức quan trọng.
Ƣu điểm của vỏ trấu. Vỏ trấu là một loại vật liệu có khối lƣợng nhẹ, ít
có khả năng bắt lửa ở điều kiện bình thƣờng, khi cháy ở dạng tàn hồng do vậy
chúng ta có thể dựa vào đặc điểm này nhằm sản xuất ra ván dăm cách nhiệt,

và một số loại vật liệu chậm cháy khác.
Nhƣợc điểm của vỏ trấu.Vỏ trấu có hàm lƣợng silic lớn 15-17%, silic là
chất vơ cơ bao tồn bộ phần ngồi của vỏ trấu. Silic là một chất tồn tại dƣới
(dạng cát) SiO2 rất cứng, rất bền với nhiệt, silic không tác dụng trực tiếp với
hydro và cả nhóm (OH), đây là nhƣợc điểm lớn nhất vì khi đó nhóm chức
(OH) của keo khó có thể tác dụng với vỏ trấu để tạo ra liên kết dăm keo.
* Một số thông số ban đầu của vỏ trấu nhƣ sau.
Tỉ lệ silíc: 15-17%
Chỉ số axít bazơ: pH = 6,5.
Khối lƣợng thể tích.   0,42 g/cm3 ở MCbđ = 12%
Với mong muốn tìm đƣợc nguồn nguyên liệu dần thay thế cho nguồn
nguyên liệu truyền thống mà vẫn đảm bảo các tính chất của sản phẩm nên
23


việc nghiên cứu các tính chất của vỏ trấu cịn có nhiều hạn chế. Do nguồn tài
liệu liên quan đến các tính chất và việc sử dụng vỏ trấu cịn nhiều hạn chế nên
chúng tơi vẫn chƣa tìm ra hết các tính chất của nó. Ngồi ra để có thể tìm ra
một chế độ thay đổi thời gian hợp lý thì việc phải hiểu rõ cấu tạo của vỏ trấu
càng trở lên cấp thiết, từ đó ta có thể đƣa ra các chế độ thích hợp cho từng
phƣơng pháp sản xuất ván từ nguồn nguyên liệu này.
Về độ ẩm ban đầu của trấu (MCbđ) Độ ẩm ban đầu của của trấu khác
nhiều so với gỗ, về tỷ lệ trƣơng nở của trấu cũng khác so với gỗ. Căn cứ vào
thực nghiệm bằng phƣơng pháp cân sấy cân tại Trung tâm phịng thí nghiệm
trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp chúng em biết đƣợc độ ẩm ban đầu của vỏ trấu
đạt MCbđ = 12%
Kích thƣớc của vỏ trấu: Kích thƣớc ban đầu của vỏ trấu thay đổi khơng
giống nhau và khơng có một kích thƣớc cố định. Tỷ lệ dập nát của vỏ trấu nhỏ
không đáng kể so với tổng khối lƣợng nguyên liệu .
Bảng so sánh đặc điểm cấu tạo của gỗ keo lá tràm và vỏ trấu

stt

Thành phần

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Holocellucose
Cellucose
Lingin
Silic
Hemicellucose
Nƣớc tuyệt đối
Các chất hoà tan
Hàm lƣợng tro
pH

Vỏ trấu

25-35
26-31
15-17
18-21

8-11
2-5
6,5

24

Keo lá tràm
78,87
47,64
25,65

đơn
vị
%
%
%
%

31,23

%
%
%

0,31
6,3

%
%

Nhận xét.
Qua bảng so sánh về tính chất hố học của vỏ trấu và keo Lá Tràm ta
thấy đƣợc sự khác nhau về thành phần hoá học giữa hai loại. Về tỷ lệ
cellulose ở trấu thấp hơn gỗ rất nhiều, nhƣng lại có hàm lƣợng silic cao (1517%). Do trấu có đặc điểm lớp trong và lớp ngồi khơng giống nhau dẫn tới
khả năng dán dính khó làm ảnh hƣởng nhiều đến chất lƣợng sản phẩm.
1.2 Chất kết dính.
Chất kết dính là thành phần khơng thể thếu trong q trình sản xuất ván
nhân tạo. Tuỳ từng loại ván và yếu cầu của sản phẩm cũng nhƣ tính chất của
ván, mục đích sử dụng ván mà ta sử dụng các loại chất kết dính khác nhau.
Các chất kết dính ngồi nhiệm vụ liên kết các dăm trấu lại vời nhau mà cịn
làm tăng tính chất của ván, tăng tuổi thọ sử dụng cho ván. Chất kết dính sử
dụng cho ván dăm nói riêng và ván nhân tạo nói chung có rất nhiều loại của
nhiều hãng khác nhau với các thông số kỹ thuật khác nhau. Trong đề tài này
chúng tôi sử dụng keo PF100 (phenol formandehyde) dạng lỏng của hãng SA
glumanist sản xuất tại Malayxia.
Đặc điểm: Chất kết dính PF100 có phƣơng pháp sử dụng riêng biệt
nhằm làm tăng hiệu quả sản xuất, đó là sự nghiên cứu và phát triển sản xuất
bởi công ty SA glumanistco trụ sở tại Malayxia.
Chất kết dính PF100 đƣợc sản xuất với hàm lƣợng formaldehyde tƣơng
đối thấp, nó đƣợc sản xuất dựa trên các tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Thành phầm
của PF100 rất bền vững, nó thƣờng đƣợc dùng để sản xuất ván WBP và các
loại ván dán. Ở trạng thái rắn nó khơng thể hồ tan trong nƣớc hoặc hồ tan
rất chậm, đặc biệt nó có khả năng chịu nhiệt rất tốt so với bản thân gỗ.
25