i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

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

NGUYỄN THỊ THUẬN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM HỖN HỢP
TỪ GỖ KEO LAI VÀ BÈO LỤC BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2011


ii
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

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

NGUYỄN THỊ THUẬN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN DĂM HỖN HỢP

Nguyễn Thị Thuận


iv

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................. iii
MỤC LỤC ....................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................ viii
DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................. ix
ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1
Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.................................... 3
1.1. Tình hình nghiên cứu .............................................................................. 3
1.1.1. Tình hình nghiên cứu về ván dăm hỗn hợp trên thế giới ................. 3
1.1.2. Tình hình nghiên cứu về ván dăm hỗn hợp ở Việt Nam .................. 7
1.1.3. Nhận xét chung................................................................................. 8
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................... 9
1.2.1. Mục tiêu lý thuyết ............................................................................ 9
1.2.2. Mục tiêu thực tiễn ............................................................................ 9
1.3. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 9
1.4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 10
1.5. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 10
1.5.1. Các yếu tố cố định .......................................................................... 10
1.5.2. Các yếu tố thay đổi ......................................................................... 10
1.6. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 11
1.6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết................................................. 11

2.1.4.2.Tính chất cơ học........................................................................ 40
2.2. Đặc điểm nguyên liệu ........................................................................... 41
2.2.1. Keo lai ............................................................................................ 41
2.2.2. Bèo lục bình ................................................................................... 43
2.3. Cơ sở lựa chọn thông số thí nghiệm ..................................................... 46
Chương 3. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................ 52
3.1. Sơ đồ công nghệ tạo ván dăm ............................................................... 52
3.2. Thực nghiệm tạo ván dăm hỗn hợp ...................................................... 53
3.2.1. Nguyên liệu .................................................................................... 53
3.2.1.1. Dăm .......................................................................................... 53


vi

3.2.1.2. Keo dán .................................................................................... 57
3.2.2. Trộn keo ......................................................................................... 58
3.2.3. Lên khuôn ....................................................................................... 59
3.2.4. Ép nhiệt........................................................................................... 60
3.2.5. Hoàn thiện sản phẩm ...................................................................... 61
3.3. Kết quả thí nghiệm................................................................................ 62
3.3.1. Tỷ lệ dãn nở chiều dày của ván dăm .............................................. 62
3.3.2. Độ bền uốn tĩnh của ván dăm ......................................................... 66
3.3.3. Độ bền kéo vuông góc bề mặt của ván dăm .................................. 69
3.3.4. Xác định các thông số của hàm đa mục tiêu .................................. 73
3.4. Sản xuất ván dăm hỗn hợp với các thông số tối ưu .............................. 74
3.5. Đề xuất công nghệ tạo ván dăm hỗn hợp ............................................. 74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 76
Kết luận ........................................................................................................ 76
Kiến nghị...................................................................................................... 77


MOE

Mô đun đàn hồi

MOEtb

Mô đun đàn hồi trung bình

MOR

Độ bền uốn tĩnh

MORtb

Độ bền uốn tĩnh trung bình

MTTN

Ma trận thí nghiệm

m

Khối lượng

N (0C)

Nhiệt độ ép

T (Phút)


UF

Keo ure-fomandehyd

X

Giá trị trung bình mẫu

α

Trọng số

Ft

Giá trị tính theo tiêu chuẩn Fisher

Fb

Giá trị bảng theo tiêu chuẩn Fissher

σUSUT

Ứng suất uốn tĩnh


viii

STT


Thành phần hóa học của bèo lục bình

46

Bảng 3.1

Trọng lượng dăm bèo qua các ngày phơi

55

Bảng 3.2

Kết quả thực nghiệm tỷ lệ dãn nở chiều dày ván

62

dăm
Bảng 3.3

Kết quả độ bền uốn tĩnh của ván

66

Bảng 3.4

Độ bền kéo vuông góc bề mặt của ván dăm

70

Bảng 3.5

Mô hình bài toán hộp đen

13

Hình 1.4

Vị trí kiểm tra chiều dày mẫu thử

17

Hình 1.5

Dụng cụ kiểm tra khối lượng thể tích

18

Hình 1.6

Sơ đồ bố trí mẫu thử độ bền uốn tĩnh

19

Hình 1.7

Thiết bị đo độ bền uốn tĩnh

20

Hình 1.8


Sản phẩm kết hợp từ bèo tây và cói, tre

45

Hình 3.1

Sơ đồ công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp

52

Hình 3.2

Máy nghiền dăm kiểu búa

53

Hình 3.3

Máy nghiền dăm bèo

54

Hình 3.4

Phơi dăm bèo lục bình

54

Hình 3.5



Hình 3.10

Ép ván dăm hỗn hợp

61

Hình 3.11

Biểu đồ ép ván

61

Hình 3.12

Sản phẩm ván dăm hỗn hợp

61

Hình 3.13

Ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đối với hàm dãn nở

64

Hình 3.14

Biểu đồ so sánh giữa thực nghiệm và lý thuyết hàm

64

Hình 3.19

Quy trình công nghệ ép ván dăm hỗn hợp

75


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, trồng rừng đã và đang là một vấn đề mà Nhà nước ta rất
quan tâm. Diện tích đất rừng tự nhiên ngày càng giảm thay vào đó là những
khu đất trống đồi trọc ngày càng gia tăng do con người đã khai thác rừng
bừa bãi, thiếu khoa học. Theo thống kê của Cục Kiểm Lâm thuộc bộ Nông
nghiệp và phát triển nông thôn năm 2007 độ che phủ của rừng trên toàn quốc
đạt 38,2%, tăng 0,52% so với năm 2006 là 37,7%. Tuy nhiên, mức độ gia
tăng diện tích rừng này vẫn không đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng gỗ của con
người. Vì vậy, nguyên liệu vẫn luôn là vấn đề được các nhà doanh nghiệp đề
cập đến hàng ngày. Hiện nay, ván nhân tạo đang là một nguồn nguyên liệu
khá phổ biến để thay thế cho nguyên liệu gỗ tự nhiên trong đó ván dăm được
các doanh nghiệp sử dụng rất nhiều trong sản xuất đồ nội thất. Song ngày
nay, nguồn nguyên liệu để làm ra những loại ván dăm đang được tận dụng
triệt để từ nguồn phế thải trong nông – lâm nghiệp. Do đó có thể thấy sản
xuất ván dăm là một hướng phát triển hiệu quả, vì quá trình công nghệ đã
tận dụng phế liệu trong khai thác, chế biến gỗ và các loại thực vật khác làm
nguyên liệu. Hiện nay, công nghiệp ván nhân tạo là một nhánh quan trọng
của ngành sản xuất vật liệu ở nhiều nước phát triển và cả ở nước ta. Trong
đó ván dăm ngày càng tăng tỷ trọng sản lượng so với những loại ván nhân
tạo khác. Vì vậy, cần đầu tư thích hợp cho quá trình sản xuất ván dăm để
tăng sản lượng và nâng cao hiệu quả đầu tư nhưng quan trọng hơn là tìm

1.1. Tình hình nghiên cứu
1.1.1. Tình hình nghiên cứu về ván dăm hỗn hợp trên thế giới
Ván dăm hỗn hợp là sản phẩm sử dụng dăm gỗ kết hợp với vật liệu
ngoài gỗ trộn với chất kết dính phù hợp, dưới tác động của các yếu tố vật lý
tạo thành.
Trên thế giới đã có nhiều nước nghiên cứu sản xuất ván nhân tạo từ
vật liệu ngoài gỗ. Do chủng loại và đặc điểm của nguyên liệu ở mỗi nước
khác nhau nên xử lý kỹ thuật ở mỗi công đoạn sản xuất cũng có những sự
khác biệt. Vì vậy, với mỗi loại nguyên liệu khác nhau cần có những nghiên
cứu cụ thể để đảm bảo ứng dụng vào sản xuất phù hợp.
Một số loại ván dăm hỗn hợp được sản xuất từ các nguyên liệu thực vật
khác nhau của các nước như :
Tại Hàn quốc, Han Seung Yang và các cộng sự (2003) đã tiến hành sản
xuất ván dăm từ hỗn hợp rơm rạ và gỗ sử dụng keo UF để tạo vật liệu cách
âm dùng trong xây dựng. Sản phẩm ván tạo ra có cường độ uốn tĩnh là 4,836,21 MPa (với ván có khối lượng thể tích 0,6 g/cm3) và là 9,65-20 MPa (với
ván có khối lượng thể tích 0,8 g/cm3). Đặc biệt, sản phẩm ván tạo ra có khả
năng hấp phụ âm thanh (hệ số hấp thụ âm thanh tới trên 0,3 - kiểm tra theo
tiêu chuẩn Mỹ ASTM C384) tốt hơn nhiều so với các loại ván nhân tạo khác.
Tại California, Mỹ, theo nghiên cứu của Kiran L.Kadam và các cộng
sự (2000) rơm rạ có thể được sử dụng để sản xuất giấy. Theo Alex Wilson
(1995) nguyên liệu rơm rạ (từ lúa mạch, lúa gạo, lúa mạch đen) có thể là một
loại nguyên liệu mới cho ngành xây dựng như tạo các vách tường trong các
ngôi nhà.
Ở Trung Quốc ngành công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông
nghiệp đã hình thành từ đầu những năm 50 của thế kỷ 20, thông qua hàng


4

chục năm nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm để phát triển về kỹ thuật, công

quốc nghiên cứu.
Thực vật có sợi và phế liệu nông nghiệp thường là cây một lá mầm
hoặc thân thảo, dây leo…Trong đó, một số loài có vỏ cứng, trơn bóng, khả
năng liên kết keo thấp (tre, mía…). Nhiều loài chứa tủy hoặc ruột bấc, không
có tính chất cơ học, khó trộn keo (mía, lau, thân cây ngô, thân cây sắn…).
Ngoài ra, đa số loài có thân hình ống, quả hoặc vỏ có sợi rất khó cắt ngắn và
nghiền thành dăm mảnh (rơm rạ, cỏ, sợi đay, sợi bông, thân chuối, xơ dừa,
…). Tạo dăm công nghệ trên các máy và thiết bị sản xuất dăm gỗ thường
không thực hiện được hoặc gặp nhiều khó khăn. Đặc biệt, rất khó trộn đều
keo với nguyên liệu dạng sợi mềm trong sản xuất ván dăm. Vì vậy, đa số các
nước sử dụng phế liệu nông nghiệp và thực vật ngoài gỗ làm nguyên liệu sản
xuất ván sợi, nhưng vẫn có những nước sản xuất cả ván sợi và ván dăm như:
ván dăm bã mía, tre (Trung Quốc), ván dăm trấu (Hàn Quốc, Malaysia), ván
dăm rơm (Ấn Độ)…
Bèo Lục bình có nguồn gốc từ Nam Mỹ và đã lan rộng ra hơn 50 nước
trên thế giới. Tác dụng lớn nhất của lục bình là góp phần làm sạch nguồn
nước, phân giải các chất độc. Là một trong những cây sinh trưởng nhanh nhất
được biết trên thế giới, bèo lục bình sinh sản chính bằng thân bò lan. Chúng
cũng có thể sinh sôi bằng hạt. Bèo lục bình thông dụng nhất (Eichhornia
crassipes) là loài sinh trưởng mạnh mẽ, chúng có thể nhân đôi số lượng chỉ
sau hai tuần. Ở nơi giàu dinh dưỡng, trong hai tháng một cây lục bình có thể
đẻ tới 1.000 cá thể. Sinh khối phát triển đạt 150 tấn chất khô/ha/năm.


6

Hình 1.1. Bèo lục bình phát triển nhanh trên mặt nước
Gỗ Keo lai mọc trên đất sét pha cát hoặc đất pha cát, Keo lai cũng có thể
sinh trưởng mạnh trên đất laterit. Keo lai thường phân bố ở những nơi có biên
độ nhiệt thay đổi từ 12 ÷ 350C, lượng mưa hàng năm từ 1200 ÷ 1800mm và

khả quan. Ngoài ra, ván dăm sản xuất từ rơm rạ kết hợp với trấu, mụn chỉ xơ
dừa kết hợp với trấu được Phạm Ngọc Nam, Lâm Trần Vũ nghiên cứu và
báo cáo trong các đề tài cấp bộ.
Năm 1999, Nguyễn Trọng Nhân nghiên cứu sử dụng cọng dừa nước
làm nguyên liệu sản xuất ván dăm. Cọng dừa nước có thể đập thành sợi hoặc
chẻ thành dăm mảnh. Trộn đều dăm với 12% keo U-F.
Ván dăm sản xuất từ xơ dừa (công ty Chỉ Xơ dừa 25/8 – Bến tre):
nguồn nguyên liệu xơ dừa tái sinh đều đặn, chu kỳ ngắn (8 – 12) tháng. Độ
bền kéo của sợi rất cao (1550 KG/cm2). Nhược điểm của xơ dừa là cong


8

quăn, dễ rối. Khi trộn keo, hỗn hợp dăm xơ dừa – keo cuốn lại như tổ kén
bên trong chứa keo. Lúc nén ép tạo ván, lượng keo này tràn ra đóng rắn
thành cục rất cứng, rải rác trên toàn bộ diện tích bề mặt ván. Trong khi đó
những vị trí còn lại không có keo không liên kết các sợi với nhau. Vì vậy,
sản xuất ván dăm xơ dừa cần lưu ý công đoạn trộn đều dăm với keo. Thông
số sản xuất ván dăm xơ dừa như sau: tỷ lệ keo là 11– 12%, nhiệt độ bàn ép
160 – 1700C, thời gian ép 50 giây/1mm chiều dày, áp lực 17KG/cm2, ván
dày 18mm.
Nghiên cứu tạo ván dăm hỗn hợp từ gỗ và bã mía đã được tác giả Lâm
Thị Biên Thùy thực hiện vào năm 2010 với các thông số ván dăm như: ván
dày 18mm, áp lực ép 15kG/cm2, tỷ lệ keo 11-12%.
Nhìn chung, công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ thực vật có sợi và phế
liệu nông nghiệp dựa trên cơ sở công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ nguyên
liệu gỗ. Nhưng xử lý kỹ thuật ở từng công đoạn và thông số công nghệ tạo
ván đối với mỗi loại nguyên liệu cụ thể đều có sự khác biệt. Đối với những
nguyên liệu dạng sợi mềm, máy và thiết bị phải có cấu tạo và đặc tính kỹ
thuật phù hợp. Khi phối hợp những nguyên liệu có đặc tính công nghệ không

bình đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật của ván dăm dùng trong xây
dựng, hàng mộc, trong điều kiện công nghệ sản xuất của Việt Nam và đóng
góp những cơ sở khoa học cho việc sản xuất đó.
1.2.2. Mục tiêu thực tiễn
- Tìm ra các thông số công nghệ (nhiệt độ ép, thời gian ép, tỷ lệ phối
trộn) hợp lý, các giải pháp công nghệ tạo ván dăm phù hợp khi sản xuất ván
dăm hỗn hợp dăm gỗ Keo lai và dăm từ bèo lục bình.
- Xây dựng và đề xuất được quy trình công nghệ sản xuất ván dăm hỗn
hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lục bình.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
- Cây Bèo lục bình và cây gỗ Keo Lai.


10

- Công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp.
- Các thông số công nghệ tạo ván dăm hỗn hợp từ gỗ Keo lai với bèo
lục bình và keo U-F (nhiệt độ ép, thời gian ép, tỷ lệ phối trộn).
1.4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép đến chất lượng ván dăm hỗn
hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lục bình.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép đến chất lượng ván dăm hỗn
hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lục bình.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến chất lượng ván dăm
hỗn hợp từ gỗ Keo lai và Bèo lục bình.
- Xây dựng quy trình công nghệ tạo ván dăm hỗn hợp trong điều kiện
công nghệ của Việt Nam.
1.5. Phạm vi nghiên cứu
1.5.1. Các yếu tố cố định
- Dăm từ bèo lục bình và dăm từ gỗ Keo lai. Ván dăm 3 lớp có tỷ lệ kết

1.6.2. Phương pháp thực nghiệm
Căn cứ vào nội dung luận văn, điều kiện tiến hành luận văn, chúng tôi
chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm theo lý thuyết quy hoạch thực
nghiệm. Phương pháp thực nghiệm trong luận văn gồm: kế hoạch thực
nghiệm đơn yếu tố và kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố.
Trong kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố, các số liệu đo đếm theo mô
hình bố trí thí nghiệm sẽ được xử lý theo phương trình toán học bậc nhất
trước. Khi xử lý số liệu, nếu các số liệu tính toán đảm bảo tính tương thích
của mô hình toán học thì mô hình toán bậc nhất được chấp nhận. Nếu không
tương thích thì phải nâng bậc của mô hình toán lên bậc hai.
Quá trình kiểm tra theo thống kê toán học nếu đảm bảo độ tin cậy của
các yếu tố và tính tương thích của mô hình thì các phương trình tương quan sẽ
ở dạng bậc 2.


12

1.6.2.1. Kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố
Chúng tôi tiến hành các thí nghiệm theo kế hoạch thực nghiệm đơn yếu
tố nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố riêng lẻ: Thời gian ép, nhiệt độ
ép và tỷ lệ phối trộn đến chất lượng ván dăm hỗn hợp.
Thực nghiệm đơn yếu tố được tiến hành theo các bước sau:
- Thực hiện thí nghiệm với thông số thay đổi với số mức không nhỏ hơn
4, khoảng thay đổi lớn hơn 2 lần sai số bình phương trung bình của phép đo
giá trị thông số đó. Số thí nghiệm lặp lại n = 3 (theo tính toán).
- Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hưởng
của một số yếu tố đến chất lượng ván dăm hỗn hợp.
- Đánh giá tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm, để
chứng tỏ ảnh hưởng khác đối với thông số cần xét là không có hoặc không
đáng kể.

số trong khoảng 120 – 1800C. Thời gian có các trị số từ 20 giây đến 90
giây/1mm chiều dày, áp suất ép khoảng 1.5 - 1.85MPa.
Các chỉ tiêu chất lượng đầu ra của ván dăm chọn trên cơ sở ván dăm cấp
II dùng cho đồ mộc như sau: Các chỉ tiêu chất lượng ván dăm gồm có: tỷ lệ
trương nở chiều dày ΔD = Y1  12%, độ bền uốn tĩnh u = Y2  140KG/cm2,
độ bền kéo vuông góc bề mặt k = Y2  3.5KG/cm2.
Có thể diễn tả mô hình khối bài toán tối ưu trong nghiên cứu thực
nghiệm tạo ván dăm theo sơ đồ ở hình sau:
x1 Nhiệt độ ép (0C)

Tỷ lệ trương nở (%)

x2 Thời gian ép (phút)

Độ bền uốn tĩnh (KG/cm2)

Hộp đen

x3 Tỷ lệ phối trộn (%)

Độ bền kéo vuông góc (KG/cm2)

Hình 1.3. Mô hình bài toán hộp đen


14

Như đã chọn và từ kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình bài toán tối ưu ở
hình 1.3 thuộc dạng bậc hai.
Quan hệ giữa hàm Y và các thông số x1, x2…. xn được mô tả bằng phương

- Các thí nghiệm của luận văn tiến hành theo kế hoạch thực nghiệm các
yếu tố rút gọn.
Với 3 biến số thí nghiệm, số thí nghiệm với 01 lần lặp là 20.
Các mức thí nghiệm và bước thay đổi của các thông số thí nghiệm được
trình bày ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Mức, bước thay đổi của các thông số thí nghiệm
Yếu tố tác
động

Ký hiệu

Mức thí nghiệm

Đơn vị
đo

-α

-1

0

+1

+α

Nhiệt độ ép

N


%

6.4

20

40

60

73.6

Tỷ lệ phối
trộn


15

Bảng ma trận kế hoạch thí nghiệm được trình bày ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Ma trận bố trí thí nghiệm
N0

X1

X2

X3

1


5

-

-

-

6

-

-

+

7

-

+

-

8

-

+


0

0

13

0

0

0

14

0

0

0

15

+α

0

0

16


20

0

0

-α

Y1

Y2

+ Tiến hành các thí nghiệm theo ma trận đã lập.

Y3

YTB