TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
VIỆN PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GỖ KỸ
THUẬT CHỊU TẢI TRỌNG TỪ PHẾ LIỆU BÓC
VÁN MỎNG (GỖ ĐIỀU VÀ GỖ RỪNG TRỒNG)
SỬ DỤNG TRONG XÂY DỰNG VÀ ĐỒ MỘC
Mã số:
Chủ nhiệm đề tài: Thạc sỹ Nguyễn Văn Thoại
Bình Dương, tháng 11 năm 2018
MỤC LỤC
PHẦN 1. MỞ ĐẦU................................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................1
1.2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu .......................................................................2
1.2.1. Sản phẩm gỗ kỹ thuật chịu tải trọng. ............................................................2
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về gỗ kỹ thuật trên thế giới ........................................5
1.2.3.Tình hình nghiên cứu trong nước. .................................................................7
1.3. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................7
1.4. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................7
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu: Thông số công nghệ tạo gỗ kỹ thuật PSL ...............7
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................7
1.5. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu. ....................................................7
1.5.1. Cách tiếp cận ................................................................................................7
1.5.2. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................8
1.6. Nội dung nghiên cứu………………………………………………………..8
1.6.1.Thiết kế và chế tạo khuôn kim loại quy cách 450 x 450 x 1000 mm..............9
1.6.2. Nghiên cứu các thông số công nghệ (lượng keo, thời gian, áp lực) chế tạo
gỗ kỹ thuật dạng PSL (Parallel Strand Lumber) từ phế liệu ván mỏng gỗ điều và
keo MUF .................................................................................................................9
1.6.3. Sản xuất thử nghiệm gỗ PSL từ phế liệu ván mỏng gỗ điều với keo MUF
theo thông số công nghệ tối ưu ...............................................................................9
1.6.4. Kiểm tra tính chất cơ học và vật lý của gỗ PSL sản xuất từ phế liệu ván
mỏng gỗ điều với keo MUF theo thông số công nghệ tối ưu ..................................9
1.6.5 Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật PSL từ phế liệu ván
mỏng gỗ điều ...........................................................................................................9
1.6.6. Báo cáo tổng kết đề tài .................................................................................9
PHẦN HAI. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ...........................................................10
2.1.Thiết kế và chế tạo khuôn kim loại .............................................................10
2.2. Nghiên cứu các thông số công nghệ............................................................11
2.2.1. Cây đào lộn hột. ..........................................................................................11
2.2.1.1.Nguồn gốc và phân bố địa lý. ...................................................................11
2.1.1.2. Đặc điểm của gỗ điều ..............................................................................12
2.2.1.3. Đặc điểm công nghệ chế tạo ván mỏng của gỗ điều ...............................13
2.2.1.4 Tính chất của gỗ điều ...............................................................................14
2.2.2. Cây keo lai ..................................................................................................15
2.2.3. Chế tạo ván mỏng .......................................................................................16
2.2.3.1. Máy bóc....................................................................................................16
2.2.3.2. Bóc ván mỏng từ gỗ điều .........................................................................17
2.2.3.3. Bóc ván mỏng từ gỗ keo lai (hình 2.9).....................................................26
2.2.4. Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván PSL ...................................................28
2.2.4.1. Vật liệu thí nghiệm ...................................................................................28
2.2.4.2. Nghiên cứu công nghệ .............................................................................28
2.2.5. Quy trình công nghệ chế tạo gỗ PSL ..........................................................34
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................38
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Glulam ............................................................................................................3
Hình 1.2. Công trình sử dụng gỗ Glulam ........................................................................ 3
Hình 1.3. Gỗ LVL............................................................................................................3
Hình 1.4. LVL trong xây dựng ....................................................................................... 4
Hình 1.5. Cách xếp gỗ PSL .............................................................................................4
Hình 1.6. Mẫu gỗ PSL ..................................................................................................... 4
Hình 1.7. LSL ..................................................................................................................4
Hình 1.8. Sử dụng LSL .................................................................................................... 4
Hình 1.9. Khung dàn (Open-webbed ............................................................................................ 5
Hình 1.10. Dạng chữ I (I-Joists ) ..................................................................................... 5
Hình 1.11 Gỗ kỹ thuật làm kết cấu chịu lực ....................................................................5
Hình 2.1. Khuôn và gông nén ép gỗ kỹ thuật PSL ........................................................11
Hình 2.2. Cây điều .........................................................................................................12
Hình 2.3. Gỗ Điều..........................................................................................................15
Hình 2.4. Rừng cây keo lai và mặt cắt ngang gỗ keo lai ...............................................16
Hình 2.5. Máy bóc và dao bóc .......................................................................................17
Hình 2.5. Khuyết tật trên bề mặt khúc gỗ đã bóc tròn ..................................................22
Hình 2.6. Một số khuyết tật của ván mỏng bóc từ gỗ điều ..........................................24
Hình 2.7. Ván mỏng bóc từ gỗ điều chiều dài từ 0,5 – 0,7 m. ......................................25
Hình 2.8. Phế liệu sau khi bóc ván mỏng ......................................................................26
Hình 2.9. Bóc ván mỏng từ gỗ keo lai ...........................................................................28
Hình 2.10. Máy ép nguội kiểu ép trên 1 tầng. ...............................................................29
Hình 2.11. Mẫu gỗ PSL .................................................................................................34
Hình 2.12. Sơ đồ công nghệ chết tạo gỗ PSL ................................................................34
Hình 2.13. Minh hoạ các bước chủ yếu của công nghệ chế tạo gỗ PSL ......................35
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Quy cách tấm ép trên và dưới .......................................................................10
Bảng 2.2. Quy cách buloong neo...................................................................................10
Bảng 2.3. Góc dao bóc gỗ điều và keo lai .....................................................................17
Bảng 2.4. Tỷ lệ ván mỏng bóc từ gỗ điều chiều dài 1,1 – 1,4 m ..................................18
Bảng 2.5. Tỷ lệ ván mỏng bóc từ gỗ điều chiều dài 0,5 – 0,7 m ..................................19
Bảng 2.6. Tỷ lệ ván mỏng bóc từ gỗ điều chiều dài 0,5 – 0,7 m ..................................20
Bảng 2.7. Tỷ lệ ván mỏng keo lai / nguyên liệu gỗ tròn ...............................................27
Bảng 2.8. Khoảng thay đổi của các thông số ................................................................29
Bảng 2.9. Kế hoạch thực nghiệm ..................................................................................29
Bảng 2.10. Kết quả kiểm tra tính chất của phôi gỗ thí nghiệm. ....................................30
Bảng 2.11. Các thí nghiệm đạt chất lượng khi kiểm tra ................................................32
Bảng 2.12. Kết quả kiểm tra các mẫu thí nghiệm theo thông số hợp lý .......................33
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Nhu cầu sử dụng gỗ cho các ngành kinh tế kỹ thuật nói chung và ngành xây
dựng, ngành sản xuất đổ gỗ phục vụ thị trường nội địa hoặc xuất khẩu nói riêng ngày
càng tăng trong khi khả năng cung cấp gỗ từ rừng tự nhiên ngày càng hạn chế. Vì vậy,
sử dụng gỗ rừng trồng, gỗ vườn ngày càng được chú trọng.
Hiện nay, tại Bình Phước gỗ vườn và gỗ rừng trồng như gỗ điều, keo lai, xà cừ,
cao su,... được sử dụng làm nguyên liệu để cưa xẻ và bóc ván mỏng để sản xuất ván
dán. Quá trình bóc ván mỏng từ những loại gỗ nói trên thông thường chỉ đạt tỷ lệ 40 50%, đối với gỗ điều tỷ lệ còn thấp hơn chỉ đạt 25 - 30%. Vì thế, một lượng phế liệu
(rác) rất lớn được thải ra trong quá trình bóc ván. Lượng rác này có thể được nghiền
thành dăm, nhưng do chiều dày của ván không phù hợp với kích thước chiều dày của
dăm nên ván dăm có chất lượng thấp. Mặt khác, máy và thiết bị nghiền dăm thường
không tương thích với nghiền ván mỏng nên năng suất không cao. Vì thế phần lớn phế
liệu trong quá trình bóc ván mỏng chỉ sử dụng làm chất đốt nên hiệu quả kinh tế và
hiệu quả sử dụng không đáng kể.
Gỗ điều phân nhánh sớm nên đoạn thân cắt được rất ngằn và cành nhánh có mắt,
cong nên thông thường gỗ điều có chiều dài khoảng 0,7 - 0,8 m. Những khúc cây suôn
thẳng dài hơn kích thước trên không nhiều. Chất lượng gỗ điều thấp dễ bị sinh vật phá
hại. Vì vậy, sử dụng gỗ điều để tạo ra một loại nguyên liệu gỗ có những tính năng mới
vượt trội hơn so với gỗ điều sẽ mở rộng phạm vi sử dụng và làm tăng giá trị kinh tế
của gỗ điều cũng như những loại gỗ có chất lượng thấp khác.
Nghiên cứu công nghệ và triển khai ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật vào thực tế
để tận dụng phế liệu ván mỏng hoặc gỗ nhỏ có chất lượng thấp chế tạo thành các khối
nguyên liệu có kích thước lớn sử dụng trong xây dựng và sản xuất đồ gỗ đã thực hiện
ở các nước có trình độ chế biến gỗ phát triển. Tuy nhiên những tiến bộ kỹ thuật này
chưa được ứng dụng tại Việt Nam. Mặt khác, các kết quả nghiên cứu của các nước
cũng không công bố đầy đủ các quá trình công nghệ và mỗi một quá trình công nghệ
cụ thể cần phải phù hợp với những đặc điểm của nguyên liệu và mục đích sử dụng.
Gỗ điều, gỗ cao su ... là những loại gỗ có chất lượng gỗ thấp, khả năng chống
chịu trước tác động của môi trường tự nhiên và sinh vật hại gỗ kém. Vì vậy, để sử
1
dụng lượng phế liệu lớn (trong quá trình bóc ván mỏng) hoặc gỗ tròn có kích thước
nhỏ, giá trị kinh tế và giá trị sử dụng thấp tạo thành nguồn nguyên liệu có giá trị kinh
tế và giá trị sử dụng cao, phạm vi sử dụng rộng cần phải nghiên cứu các thông số công
nghệ và xây dựng quy trình công nghệ phù hợp với loại gỗ hiện có tại Bình Phước và
mục đích sử dụng trong sản xuất các sản phẩm gỗ tiếp theo.
Công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật chịu tải trọng cho phép tạo được những khối
nguyên liệu gỗ có kích thước chiều dài, chiều rộng, chiều dày lớn từ những miếng ván
mỏng phế liệu, những thanh gỗ xẻ nhỏ, ngắn. Những khối nguyên liệu này có tính chất
cơ học, vật lý, khả năng chống chịu môi trường tốt hơn hẳn so với nguyên liệu ban đầu
tạo ra chúng và hoàn toàn có thể cưa xẻ thành các dạng phôi gỗ (thanh, ván...) dùng
trong xây dựng và sản xuất đồ gỗ. Chất kết dính có nhiều trên thị trường Việt Nam, giá
hợp lý và có thể lựa chọn phù hợp với mục đích sử dụng sản phẩm cuối cùng. Máy và
thiết bị để sản xuất gỗ kỹ thuật đơn giản, phù hợp với điều kiện và trình độ sản xuất
hiện tại của Việt Nam.
1.2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Gỗ kỹ thuật (Engineered Wood) là gỗ được tổ chức sắp xếp lại theo mục đích
sử dụng. Có hai hình thái sản phẩm gỗ kỹ thuật chủ yếu: Gỗ kỹ thuật sử dụng trong
các công trình chịu tải trọng (gỗ kỹ thuật chịu tải trọng) và gỗ kỹ thuật sử dụng cho
trang sức bề mặt sản phẩm gỗ, sản xuất đồ mộc và vật liệu trang trí nội thất (gỗ kỹ
thuật trang sức).
1.2.1. Sản phẩm gỗ kỹ thuật chịu tải trọng.
Sản phẩm gỗ kỹ thuật chịu tải trọng được sử dụng trong các công trình xây
dựng (Engineered timber products) gồm những loại chủ yếu sau: Glue – Laminated
(Glulam); Laminated veneer Lumber (LVL); Parallel strand Lumber (PSL); Laminated
strand lumber (LSL)
*Glulam: (Glue- laminated timber, glue-laminated beams) là gỗ kỹ thuật được
sản xuất từ các thanh gỗ xẻ, bào nhẵn, sấy khô, quét keo, xếp chồng lên nhau, nén ép
tạo thành. Các thanh có thể ghép dọc theo chiều dài. Glulam có dạng thẳng và cong,
ứng suất chịu uốn cao hơn so gỗ nguyên liệu ban đầu, được sử dụng làm cột, kèo,
dầm, xà, khung cong, cầu và các kết cấu khác trong xây dựng… Hình 1.1 là mẫu gỗ
glulam, hình 1.2 là công trình xây dựng sử dụng gỗ glulam
2
Hình 1.1. Glulam
Hình 1.2. Công trình sử dụng gỗ Glulam
*LVL (Laminated veneer lumber): là gỗ ép lớp được sản xuất bằng cách tổ
chức các lớp ván mỏng đã tráng keo, xếp chồng lên nhau theo chiều dọc thớ, sau đó
nén ép tạo thành. LVL có loại được chế tạo và sử dụng giống như Glulam, có loại chế
tạo như ván dán, sử dụng sóng radio (RF) để gia nhiệt. LVL có thể được sản xuất từ
những loại gỗ nhẹ, chất lượng gỗ thấp. Cũng như Glulam, LVL được sử dụng cho các
bộ phận của toà nhà bao gồm: xà, cột và dầm với nhiều độ dài khác nhau, nhất là các
nhịp dài trước đây thường dùng sắt và bê tông trong xây dựng nhà và cầu. Hình 1.3 và
1.4 là gỗ LVL và kết cấu sử dụng gỗ LVL trong xây dựng.
*PSL (Parallel Strand Lumber).
PSL (Parallel Strand Lumber ) là sản phẩm gỗ kỹ thuật được cấp bằng sáng chế
sản xuất ở cả Canada và Mỹ.
Hình 1.3. Gỗ LVL
Hình 1.4.LVL trong xây dựng
Gỗ PSL được sản xuất giống như sản xuất gỗ LVL, nhưng các mảnh ván mỏng có
chiều dài, chiều rộng nhỏ hơn chiều dài, chiều rộng sản xuất ván LVL được xếp song
song nhau trong cấu trúc của sản phẩm (Hình 1.5; 1.6). Chất lượng của gỗ PSL phù
hợp với các điều kiện chịu tải tĩnh. Vì vậy, kích thước của các phần tử ván mỏng gỗ
(hay các đơn nguyên) trong cấu trúc của gỗ PSL cần phải được chọn để đảm bảo đúng
như thiết kế, đáp ứng tải trọng yêu cầu. Nếu sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với môi
3
trường ngoài trời hoặc nhiệt độ cao, độ ẩm cao trong thời gian chịu tải cần phải xử lý
từ khi thiết kế và thực hiện khi chế tạo, để gỗ PSL có thể làm việc tốt trong môi trường
có những yêu cầu cụ thể. PSL rất thích hợp để sử dụng làm dầm, cột, khung…, trong
xây dựng khu dân cư và cả xây dựng các tòa nhà thương mại. Việc trao đổi thông tin
giữa nhà thiết kế, đơn vị sản xuất và người sử dụng gỗ kỹ thuật nói chung và gỗ PSL
nói riêng luôn luôn cần thiết cho phát triển và hoàn thiện sản phẩm. Gỗ PSL được cưa
xẻ như gỗ xẻ hoặc glulam. Tuy nhiên, PSL khác với gỗ xẻ và glulam ở chỗ gỗ PSL có
thể được gia công, nhuộm màu. Vì vậy, gỗ PSL có thể đáp ứng được cả hai nhu cầu sử
dụng là cường độ chịu lực đạt yêu cầu, đồng thời có ngoại quan lạ và đẹp. Gỗ PSL dễ
dàng xử lý bảo quản để có được những đặc tính tốt.
Cũng như các sản phẩm gỗ tự nhiên, PSL không có khả năng chống cháy. Cần
lưu ý bổ sung đặc tính này khi thiết kế nếu có nhu cầu sử dụng.
Hình 1.5. Cách xếp gỗ PSL
Hình 1.6. Mẫu gỗ PSL
*LSL (Laminated Strand Lumber) được sản xuất tương tự công nghệ sản xuất
ván dăm. Nguyên liệu là ván mỏng phế liệu được xén, đập thành mảnh lớn, rộng trung
bình từ 2 – 10 cm, chiều dài nhỏ 30 cm, trộn keo, trải theo các lớp không định hướng,
nén ép tạo thành. (xem hình 1.7 và 1.8)
Hình 1.7. LSL
Hình 1.8. Sử dụng LSL
4
Hình 1.9. Khung dàn (Open-webbed
Hình 1.10. Dạng chữ I (I-Joists )
Joists)
* Gỗ I–Joists
Từ những loại gỗ kỹ thuật chủ yếu trên, người ta tạo ra kết cấu gỗ dạng dầm
chữ I (I–Joists) hoặc khung dàn (Open-webbed Joists)…(hình 1.9 và hình 1.10)
Gỗ kỹ thuật chịu lực được sử dụng nhiều cho các công trình chịu lực. Từ những
dầm, dàn, khung ở hình 1.9 và 1.10, người ta tạo ra những kết cấu chịu tải trọng trong
các công trình dân dụng có kích thước lớn hoặc cầu đường mà trước đây thường sử
dụng kết cấu bê tông cốt thép.
Dưới đây là một số hình ảnh sử dụng gỗ kỹ thuật làm kết cấu chịu lực trong các
công trình dân dụng và cầu đường (hình 1.11)
Hình 1.11 Gỗ kỹ thuật làm kết cấu chịu lực
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về gỗ kỹ thuật trên thế giới
Gỗ kỹ thuật được nghiên cứu ở châu Âu và Bắc Mỹ từ nửa đầu của thế kỷ
trước. Sau đó triển khai ứng dụng và phát triển liên tục cho đến nay. Vào những năm
50 của thế kỷ 20, công ty Limtre A/S là nhà sản xuất glulam lớn nhất thế giới xây
dựng các nhà máy hoạt động ở Na uy, Thuỵ Điển và Đan Mạch. Đến giữa những năm
70 của thế kỷ trước, công nghiệp sản xuất gỗ glulam phát triển mạnh ở Đức và các
nước châu Âu khác. Cuối thế kỷ 20, công nghiệp sản xuất gỗ kỹ thuật trở nên nổi tiếng
5
toàn thế giới vì sản phẩm gỗ glulam được chọn làm vật liệu xây dựng đấu trường thế
vận hội mùa đông ở Lillehamer vào năm 1994. Cầu gỗ nhịp dài trên sông Slomma
cũng được làm bằng glulam. Nhu cầu sử dụng gỗ glulam ngày càng tăng ở châu Âu :
Năm 2005 đã sử dụng khoảng 1.500.000 m3, dự đoán năm 2010 là 2.400.000 m3. Ở
Mỹ năm 1999 sản lượng gỗ Glulam là 750.000 m3 đến năm 2000 đã là 3.060.000 m3.
Để đảm bảo chất lượng gỗ glulam, các nước công nghiệp đã xây dựng và hoàn
thiện nhiều tiêu chuẩn, quy phạm cho công nghiệp sản xuất gỗ glulam. Có thể dẫn ra
các tiêu chuẩn của Đức làm ví dụ: DIN EN 14080: 2005: Yêu cầu kết cấu ván ghép
glulam. DIN EN 385: 2002-2003: Kết cấu gỗ nối ngón. Các yêu cầu sản xuất và sản
phẩm DIN 368: 2002-2004: Ván ghép glulam. Các yêu cầu sản xuất và sản phẩm. DIN
EN1194: 1999-2005: Kết cấu ván ghép glulam - xếp loại cường độ và xác định giá trị
đặc trưng…
Ngoài gỗ glulam, những sản phẩm gỗ kỹ thuật khác như LVL, PSL hay những
loại ván nhân tạo hoặc composite khác cũng được chú ý nghiên cứu và triển khai ứng
dụng ở hầu hết các nước phát triển trên thế giới. Quá trình sản xuất LVL tương tự quá
trình sản xuất ván gỗ dán, nhưng khác biệt là trong cấu trúc gỗ LVL, thớ của các tấm
ván bóc đều hướng theo chiều dài, và nối dài. Còn sản phẩm ván dán, các lớp ván
mỏng liền kề có thớ xếp vuông góc với nhau. Để sản xuất gỗ LVL, người ta sử dụng
ván mỏng có chiều dày 2,5 – 4mm, sấy, tráng keo, ép sơ bộ trước khi ép nhiệt. Chiều
dày phổ biến của LVL là 24, 30, 32, 38, 40 và 45mm, nhưng cũng có khi tới 105 và
150 mm. Gỗ LVL có thể sản xuất trên dây chuyền sản xuất ván gỗ dán. Nhật Bản đã
cải tiến hàng chục dây chuyền sản xuất ván gỗ dán để sản xuất LVL. ở Malaysia,
Indonesia, Úc, NewZealand cũng có nhà máy LVL.
Ở châu Âu có hàng chục nhà máy tại các nước Phần lan, Thụy điển, Đức, Liên
xô… sản xuất gỗ LVL. Trong đó có những nhà máy được xây dựng rất sớm như
Malarphy (Thụy điển) có công suất 20.000m3/năm; nhà máy Kerto (Phần lan) có công
suất 100.000m3/năm. Tuy nhiên, sản lượng gỗ LVL ở Âu Châu thấp hơn so Bắc Mỹ.
Năm 2005 Bắc Mỹ sản xuất khoảng hơn 2 triệu m3 LVL. Các loại gỗ mềm và gỗ cứng
nhẹ (như dương rụng lá, dương, thông…) đặc biệt các loại gỗ mềm Bắc Mỹ thường
được dùng để sản xuất LVL.
Chất kết dính thường dùng để sản xuất gỗ kỹ thuật nói chung và gỗ LVL nói
riêng là keo PF (Phenole Formaldehyde), có hoạt tính cao và chống ẩm tốt, keo MF,
6
hoặc keo MUF (Melamine Urea Formaldehyde). Ngoài ra, tùy theo công dụng hoặc
giá thành mà có thể sử dụng keo UF hoặc các loại keo thích hợp khác.
1.2.3.Tình hình nghiên cứu trong nước.
Hầu như chưa có công trình nghiên cứu nào về gỗ kỹ thuật chịu tải trọng được
công bố ở nước ta. Tuy nhiên, sản phẩm gỗ ép lớp sử dụng trong các chi tiết chịu lực
của sản phẩm mộc như tấm cong mặt ghế liền lưng, các tấm cong tựa ghế, mặt ghế rời,
tay ghế uốn cong không nối, tay vịn cầu thang… đã được các công ty trong nước và
nước ngoài đầu tư tại Việt Nam sản xuất.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu công nghệ chế tạo gỗ kỹ thuật chịu tải trọng từ gỗ điều và phế liệu
(rác) của quá trình bóc ván mỏng từ gỗ điều, gỗ vườn và gỗ rừng trồng có chất lượng
thấp tại tỉnh Bình Phước làm nguyên liệu sử dụng cho sản xuất đồ mộc và gỗ xây
dựng.
Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật chịu tải trọng.
1.4. Đối tượng nghiên cứu
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu: Thông số công nghệ tạo gỗ kỹ thuật PSL
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu công nghệ chế tạo gỗ kỹ thuật dạng PSL
- Nguyên liệu sử dụng :
+ Phế liệu ván mỏng gỗ điều
+ Chất kết dính keo UF (ureformaldehyde)
+ Chất kết dính keo MUF (melaminureformaldehyde)
1.5. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu.
1.5.1. Cách tiếp cận
Trao đổi các vấn đề nghiên cứu với các chuyên gia, các nhà khoa học trong và
ngoài nước. Khảo sát, tham quan, tìm hiểu, thảo luận về chuyên môn với một số
trường đại học trong khu vực như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc… và các trường
đại học trong nước.
Đề tài được xây dựng trên cơ sở tổng hợp, đánh giá và phân tích thông tin mới
nhất về tình hình sản xuất chế biến gỗ tại tỉnh Bình Phước, những thuận lợi và khó
khăn trong sản xuất ván mỏng hiện nay trên địa bàn tỉnh, trên cơ sở thành tựu về gỗ kỹ
thuật hiện nay để ứng dụng vào nghiên cứu đề tài.
7
1.5.2. Phương pháp nghiên cứu
+ Phương pháp lý thuyết: trên cơ sở lý thuyết về sản xuất vật liệu ván nhân tạo
để nghiên cứu.
+ Phương pháp kế thừa: Trên cơ sở kết quả đã nghiên cứu của nhóm tác giả và
tham khảo những kết quả nghiên cứu của các nhà nghiên cứu khác trên thế giới tiếp
tục nghiên cứu sâu và mở rộng các nội dung nghiên cứu.
+ Phương pháp thực nghiệm: Nghiên cứu các yếu tố công nghệ.
Có 2 phương pháp thực nghiệm có thể sử dụng để nghiên cứu:
1. Phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố (phương pháp kinh điển): Chọn một
biến số cần theo dõi cho thay đổi và theo dõi yếu tố kiểm tra). Theo phương pháp này,
từng yếu tố lần lượt thay đổi các yếu còn lại cố định. Yếu tố kiểm tra là kết quả trung
bình của 3 lần thí nghiệm lặp lại. Số liệu được xử lý, lập thành bảng, vẽ đồ thị và dựa
vào phương pháp gần đúng tìm ra các phương trình toán học biểu thị quá trình sấy. Đặt
các đồ thị một biến riêng rẽ vào chung một tọa độ sẽ tìm được điểm hợp lý nhất chung
cho các yếu tố thay đổi (biến số). Ưu điểm của phương pháp này là thấy rõ tác động
của từng yếu tố biến đổi (yếu tố điều khiển) lên yếu tố kiểm tra, nhưng nhược điểm là
phải làm nhiều thí nghiệm, số lượng mẫu lớn, xử lý số liệu mất nhiều thời gian.
2. Phương pháp thực nghiệm đa yếu tố (lý thuyết quy hoạch thực nghiệm):
Phương pháp này dựa trên cơ sở lựa chọn một mô hình toán học có nhiều yếu tố biến
đổi đồng thời. Các yếu tố biến đổi chọn để nghiên cứu phải là những yếu tố điều khiển
được. Chọn các yếu tố nghiên cứu là lực ép, lượng keo tráng lên mặt ván, thời gian ép
sản phẩm. Các yếu tố kiểm tra là tính chất cơ học: độ bền uốn tĩnh, độ bền kéo vuông
góc, tính chất vật lý: khối lượng thể tích của ván, độ hút ẩm.
+ Kiểm tra các tính chất của sản phẩm : Tính chất của mẫu nghiên cứu kiểm tra
theo :
1. “ Tiêu chuẩn nhà nước về gỗ và sản phẩm gỗ ” Tuyển tập – Tập I – Hà nội –
1979
2. Tiêu chuẩn quốc gia – TCVN 7756 – 1 ÷ 12 : 2007 – Ván gỗ nhân tạo –
Phương pháp thử – Hà nội – 2007
1.6. Nội dung nghiên cứu
Có 6 nội dung nghiên cứu
8
1.6.1.Thiết kế và chế tạo khuôn kim loại quy cách 450 x 450 x 1000 mm
1.6.2. Nghiên cứu các thông số công nghệ (lượng keo, thời gian, áp lực) chế tạo gỗ
kỹ thuật dạng PSL (Parallel Strand Lumber) từ phế liệu ván mỏng gỗ điều và keo
MUF
1.6.3. Sản xuất thử nghiệm gỗ PSL từ phế liệu ván mỏng gỗ điều với keo MUF
theo thông số công nghệ tối ưu
1.6.4. Kiểm tra tính chất cơ học và vật lý của gỗ PSL sản xuất từ phế liệu ván mỏng
gỗ điều với keo MUF theo thông số công nghệ tối ưu
1.6.5 Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật PSL từ phế liệu ván mỏng
gỗ điều
1.6.6. Báo cáo tổng kết đề tài
9
PHẦN HAI: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
2.1.Thiết kế và chế tạo khuôn kim loại
Khuôn được thiết kế dựa trên cơ sở tham khảo các thiết khuôn tương tự và kinh
nghiệm đảo bảo khả năng chịu lực của khuôn khi làm việc. Hình dạng khuôn thiết kế
như hình 2.1.
Cấu tạo khuôn gồm có:
- Tấm ép trên và tấm ép dưới, được hàn thành hộp hình chữ nhật. Các đường
gân hàn thành các ô vuông. Mặt dưới của tấm trên, mặt trên của tấm dưới, bốn phía
của khung đều được hàn bằng thép tấm. Phần trên của tấm trên (để xy lanh thuỷ lực
phía trên) hoặc mặt dưới của tấm dưới (đặt xy lanh thuỷ lực phía dưới) hàn các tấm
thép gắn mặt bích đầu piston. Các thông số của tấm ép:
Chiều cao x chiều rộng x chiều dài = h x b x L (m).
Bảng 2.1. Quy cách tấm ép trên và dưới
Chiều dày phôi, cm
30 – 40
40 – 60
60 – 80
80 – 100
100 – 120
Chiều cao, cm
7
15
20
20 – 25
20 – 25
Chiều rộng, cm
50
50
70 – 80
80 – 100
> 100
Chiều dài, m
0,8 – 1
1 – 1,5
2 – 2,5
3 – 3,5
>4
Thép tấm và gân, mm
8
8 – 10
15
15 – 20
25
Quy cách hàn gân,cm
10 x10
12 x 12
15 x 15
20 x 20
20 x 20
- Các buloong neo: giữ 2 tấm ép trên và dưới đúng vị trí sau khi nén ép phôi
đến trị số áp lực tính toán. Đường kính buloong neo tuỳ theo kích thước phôi để lựa
chọn theo bảng sau 2.2.
Bảng 2.2. Quy cách buloong neo
Chiều dày phôi, cm
30 – 40
40 – 60
60 – 80
80 – 100
100 – 120
Đ/ kính buloong, cm
1
1,5
2
2,5
3
Số buloong / m dài
1
1,5
2
3
3
10
Hình 2.1. Khuôn và gông nén ép gỗ kỹ thuật PSL
2.2. Nghiên cứu các thông số công nghệ.
Thông số công nghệ là những yếu tố điều khiển được (lượng keo, thời gian, áp
lực) chế tạo gỗ kỹ thuật dạng PSL (Parallel Strand Lumber) từ phế liệu ván mỏng gỗ
điều và keo MUF.
2.2.1. Cây đào lộn hột.
2.2.1.1.Nguồn gốc và phân bố địa lý.
Cây điều còn gọi là cây đào lộn hột, có tên khoa học: Anacardium occidentale,
Giới: Plantae, Bộ: Sapindales, họ Anacardiaceae (Xoài), Chi: Anacardium Loài: A.
Occidentale. Nguồn gốc xuất hiện ở vùng Đông Bắc Brazil, cây mọc hoang dại trên
các bãi cát ven biển và một số vùng đất xung quanh. Sau khi phát hiện thấy giá trị của
nó người ta bắt đầu trồng điều trên một diện tích và biến nó trở thành một cây công
nghiệp.
Vào thế kỷ thứ 16 cây điều thường chỉ được sử dụng để che phủ và chống xói
mòn cho đất. Một số người Bồ Đào Nha đã mang điều đến trồng ở Ấn Độ, Malaysia và
một số nơi ở vùng bờ biển Đông Phi sau đó nó được nhiều người biết đến và trồng
rộng rãi tại các nước nhiệt đới ở Châu Á.
Điều thích hợp trồng ở những vùng có khí hậu nhiệt đới trên nhiều loại đất khác
nhau, đặc biệt là những vùng có đất cằn cỗi cây điều vẫn có thể sinh trưởng và phát
triển tốt.
Điều thường trồng ở những vùng có khí hậu nhiệt đới có vĩ tuyến từ 30 độ Bắc
đến 30 độ Nam. Điều được trồng phổ biến lên tới 50 quốc gia và nơi trồng nhiều điều
nhất là Ấn độm Mozambich, Brazil, Malayxia, Srilanca, Philipines, Tanzania,
Nigieria, Kênya.
11
Việt Nam đang là có sản lượng điều nhân xuất khẩu nhiều nhất trên thế giới.
Điều thường chỉ được trồng ở các tỉnh phía Nam nhất là các tỉnh vùng Tây Nguyên,
Đông Nam Bộ và có một số ít trồng ở miền Tây. Hiện nay các tỉnh có diện tích trồng
điều lớn nhất gồm Bình Phước, Đồng Nai, Đắk Lắk, Bình Thuận, Bình Định. Đak
nông. Ngoài ra còn trồng ở các tỉnh Ninh Thuận, Tây Ninh, Bình Dương, huyện Cát
Tiên, Lâm Đồng …
Điều là cây công nghiệp lâu năm có tuổi thọ lên tới 40 năm tuổi, cây thường
cho năng suất ổn định trong giai đoạn từ 10 đến 20 năm sau khi trồng. cây có thể cao
tới trên 10 m, được trồng ở Cây điều được trồng để lấy quả làm nguồn nguyên liệu cho
công nghiệp chế biến hạt điều. Tuy nhiên do diện tích trồng khá lớn, chỉ riêng ở Bình
Phước và Đồng Nai đã có trên một nghìn ha và khối lương gỗ điều tỉa thưa, cắt cành,
chặt trắng trồng mới hàng năm lên tới cả trăm nhìn m3 (thống kê của sở NN&PTNN
BP và ĐN)
Hình 2.2. Cây điều
2.1.1.2. Đặc điểm của gỗ điều
Gỗ điều trồng trong vườn, được chăm sóc nhưng chủ yếu vẫn là quá trình sinh
trưởng trong tự nhiên. Gỗ mềm, nhẹ, sáng màu hoàn toàn đáp ứng yêu cầu của nguyên
liệu sản xuất ván nhân tạo. Gỗ điều thích hợp làm nguyên liệu cho sản xuất ván ghép
thanh. Bên cạnh đó do phân bố độ ẩm có sự chênh lệch từ gốc đến ngọn, từ trong ra
ngoài cũng như sự khác biệt về co rút theo các chiều. Do phân nhánh sớm và rất gần
gốc nên chiều dài của các đoạn thân gỗ điều không quá 1m. Cành ít khi suôn thẳng nên
cũng chỉ cắt được những đoạn có chiều dài dưới 1m. Chiều dài thông dụng thường cắt
0,7m.
12
2.2.1.3. Đặc điểm công nghệ chế tạo ván mỏng của gỗ điều
* Độ ẩm
Sau mùa thu hoạch, chủ các vườn điều thường cho chặt trắng để thay giống
hoặc tỉa thưa, cắt bớt cành nhánh. Những người buôn bán gỗ điều thường thu gom cây
theo từng vườn, vận xuất tập kết gỗ điều đã cắt từ các vườn theo quy cách về các bãi
chứa gần đường thuận tiện cho xe đến nhận vận chuyển về các đơn vị có nhu cầu sử
dụng. Khi mới chặt hạ và cắt khúc theo quy cách gỗ điều có độ ẩm của gỗ tươi,
khoảng trên dưới 90%. Nếu để trên bãi không mái che khoảng 2 – 3 tháng vào mùa
mưa độ ẩm của gỗ cũng không thay đổi nhiều. Nhưng cũng thời gian trên, để gỗ trong
nhà có mái che độ ẩm của cây vẫn ở mức trên 70 %. Độ ẩm của gỗ điều giảm nhanh
khi để gỗ trên bãi không có mái che từ 3 tháng vào cuối mùa mưa đầu mùa khô, độ ẩm
giảm còn khoảng 40 - 50%. Khi đó cần phun nước vào kho gỗ điều cho độ ẩm tăng.
Còn với độ ẩm cao trên 60% vẫn bóc ván mỏng không cần xử lý thuỷ nhiệt. Gỗ có độ
ẩm cao bóc ván dễ hơn và chất lượng ván mỏng cũng cao hơn khi bóc gỗ có độ ẩm
thấp. Nhưng khi gỗ có độ ẩm quá cao thì thời gian hong phơi hoặc sấy ván mỏng kéo
dài.
* Kích thước nguyên liệu
Cây điều phân nhánh sớm. Từ gốc đến vị trí phân cánh thường khoảng 0,5 –
1m, cành nhánh dài nhưng cong. Vì vậy, đoạn thân và cành suôn thẳng cắt được chủ
yếu chỉ có chiều dài 0,7 m, đường kính 0,15 – 0,6m hoặc lớn hơn. Chiếm trên 70%
tổng khối lượng gỗ điều chặt hạ/ một mùa. Tỷ lệ đoạn thân và cành có chiều dài 1,1 m
chỉ chiếm khoảng 10%. Còn lại là các kích thước khác. Do kích thước như vậy gỗ điều
bóc ván mỏng chủ yếu làm lớp trong của ván dám hoặc ván nhiều lớp uốn ép.
* Màu sắc – Vân thớ
Gỗ điều không có vân rõ ràng, màu sắc tuỳ từng giống cây, nhưng ván mỏng
bóc và sấy khô có màu từ trắng hơi ngà chuyễn sang nâu đậm và tối màu. Đặc biệt
trong trường hợp không kịp phơi ngay sau khi bóc hoặc hong phơi gặp mưa thì ván
mỏng bị thâm đen.
Cây điều có tán rộng, bán kính cây lâu năm có thể lớn hơn 5 m, trung bình từ 2
– 5 m, cành nhánh vươn dài nên gỗ điều thường chéo thớ nên mặc dù chất lượng gỗ
điều thấp, nhẹ, mềm nhưng vẫn khó bóc. Ngoài ra thớ gỗ điều thô nên chiều dày ván
bóc có trị số nhỏ dễ bị rách. Đây cũng là một lý do nữa trong thực tế thường bóc gỗ
13
điều có chiều dày 1,5 – 2 mm, để làm ván lớp trong. Gỗ điều nhanh mục ải và mốc,
nên cần lưu ý sấy hoặc phơi ván ngay sau khi bóc và bảo quản
* Vỏ
Thân và cành gỗ điều có vỏ rất dày, khoảng 2 cm hoặc lớn hơn đối với những
đoạn thân của cây điều lâu năm. Vỏ điều, sử dụng làm chất đốt để đốt lò hơi hoặc phối
hợp với phế liệu gỗ sản xuất viên nén. Do đó, nên bóc vỏ trước khi bóc để tận dụng
dạng phế liệu này. Mặt khác, bóc vỏ giúp cho quá trình bóc tròn gỗ thuận lợi hơn và để
tránh làm hư hại dao bóc.
2.2.1.4 Tính chất của gỗ điều
* Tính chất cơ học của gỗ điều (kG/cm2)
Gỗ điều là loại gỗ trồng trong các vườn, chất lượng thấp, gỗ mềm, có nhiều
giống khác nhau, khu vực trồng khác nhau, tuổi khác nhau, nên giữa chúng tính chất
cơ, lý cũng có sự sai khác nhất định. Ứng suất trượt dọc thớ gỗ điều 75,3. Ứng suất
nén dọc thớ gỗ điều 587. Ứng suất nén ngang thớ XT gỗ điều 58. Ứng suất nén ngang
thớ TT gỗ điều 45,4. Ứng suất kéo dọc thớ gỗ điều 511,8. Ứng suất kéo ngang thớ gỗ
điều 28,3. Ứng suất uốn tĩnh gỗ điều 640.
* Tính chất vật lý của gỗ điều
Khối lượng thể tích của gỗ điều ở độ ẩm w12% là 0,54 g/cm3. Co rút theo chiều
TT là 8,7 %. Co rút theo chiều XT là 4,6 %. Co rút theo chiều dọc thớ là 0,76 %. Dãn
nở TT 8,3%. Dãn nở XT 3,8 %. Dãn nở dọc thớ.
* Kích thước và khuyết tật của nguyên liệu
Gỗ điều đưa vào bóc là gỗ tươi, không xử lý nhiệt, gồm có thân và cành. Chiều
dài khúc gỗ điều lớn nhất có thể cắt được qua chỗ phân cành là 1,1 – 1,3 m. Còn dưới
vị trí phân cành chỉ đạt được chiều dài dưới 1 m. Đoạn gỗ gỗ điều cắt được cả thân và
cành có chiều dài chủ yếu là 0,7m. Đường kính trung bình sau khi bóc tròn từ 130 –
600mm hoặc lớn hơn, nhưng phần lớn đường kinh khoảng 200 – 450 mm. Khuyết tật
của gỗ điều nguyên liệu là vết cành, cong, vỏ dày, dễ mục, thâm đầu, biến màu ...
Trong thực tế sản xuất, gỗ điều nguyên liệu gồm nhiều loại quy cách đường kính,
chiều dài khác nhau chất thành nhiều đống lớn ngoài trời hoặc trong xưởng và ít khi
được chú ý bảo quản. Khi cắt gỗ điều người ta chỉ cố gắng sao cho đảm bảo quy cách
chiều dài nên rất nhiều khuyết tật không bị loại bỏ.
14
Hình 2.3. Gỗ Điều
2.2.2. Cây keo lai
Cây keo lai là sự kết hợp giữa loài keo lá tràm (Acacia Auriculiormis) và keo tai
tượng (Acacia Mangium), có nguồn gốc ở Australia, được trồng phổ biến ở Đông Nam
Á. Ở Việt nam, cây keo lai có 2 dạng : lai nhân tạo và lai tự nhiên. Tên khoa học:
Acacia mangium x Acacia auriculiformis. Họ thực vật: Trinh nữ (Minosaceae). Cây gỗ
thẳng, cao đến 25 - 30 m, đường kính lên đến 60 - 80 cm. Gỗ giác lõi phân biệt. Phần
giác màu vàng hơi tối, phần lõi màu tối. Cây có nhiều khuyết tật tự nhiên.
Phạm vi sử dụng: Kích thước nhỏ làm nguyên liệu giấy, kích thước lớn sử dụng
trong xây dựng, đồ mộc mỹ nghệ, hàng hóa xuất khẩu.
Tính chất cơ học của gỗ keo lai (kG/cm2): Ứng suất trượt dọc thớ Keo lai
104.03. Ứng suất nén dọc thớ Keo lai 1025,561. Ứng suất nén ngang thớ XT Keo lai
70,5976. Ứng suất nén ngang thớ TT Keo lai. 52,3172Ứng suất kéo dọc thớ Keo lai
595,61. Ứng suất kéo ngang thớ Keo lai 30,59. Ứng suất uốn tĩnh Keo lai 877,82
Tính chất vật lý của gỗ keo lai: Khối lượng thể tích cơ bản 0,446g/cm3 Khối
lượng thể tích (w12%) 0,549g/cm3. Khối lượng thể tích (w18%) 0,533 g/cm3. Co rút TT
7,61%. Co rút XT 3,75%. Co rút dọc thớ 0,59 %. Dãn nở TT 7,103 %. Dãn nở XT
3,41%. Dãn nở dọc thớ 0,373 %.
15
- Xem thêm -
.PDF 
43 
1 
107 
