Xem mẫu

  1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TẠO VÁN DĂM THÔNG DỤNG TỪ NGUYÊN LIỆU VỎ HẠT ĐIỀU KẾT HỢP VỚI DĂM GỖ Bùi Văn Ái Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam TÓM TẮT Vỏ hạt Điều sau ép tận thu dầu là nguồn phế liệu trong công nghiệp chế biến hạt Điều của nước ta. Với thành phần hoá học chứa hàm lượng xenlulo xấp xỷ 20% nên vỏ hạt Điều có khả năng tận dụng, phối hợp với dăm gỗ để tạo ván dăm. Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu xác định loại dăm gỗ, tỷ lệ sử dụng dăm gỗ và dăm vỏ hạt Điều, tỷ lệ kết cấu để tạo ván dăm. Kết quả nghiên cứu đã khẳng định vỏ hạt điều đáp ứng được điều kiện kỹ thuật làm nguyện liệu để sản xuất ván dăm đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng của ván dăm thông dụng sử dụng trong điều kiện khô. Từ khóa: Ván dăm, Dăm vỏ hạt Điều, Vỏ hạt Điều. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những thập niên gần đây, sản phẩm ván dăm của ở nước ta được sản xuất và tiêu thụ tăng nhanh về số lượng. Ván dăm được sử dụng chủ yếu trong sản xuất đồ mộc, xây dựng, giao thông vân tải. Ván dăm được sản xuất theo cách truyền thống sử dụng nguồn nguyên liệu gỗ rừng trồng là chính. Xu hướng hiện nay trên thế giới cũng như trong nước đang có nhiều công trình nghiên cứu mở rộng nguồn nguyên liệu như phế liệu của các cơ sở chế biến gỗ, thứ phế liệu dạng xơ sợi trong nông nghiệp để sản xuất ván dăm nhằm giảm bớt sức ép lên tài nguyên rừng đồng thời sử dụng hiệu quả nguồn phế liệu nông nghiệp, góp phần giảm giá thành sản phẩm. Theo hướng nghiên cứu này, một số dạng nguyên liệu như cọng dừa nước, xơ dừa, dăm tre, bã mía, trấu … đã và đang được nghiên cứu để tạo ván dăm (Hoàng Thanh Hương (2002), Nguyễn Trọng Nhân (2002), Hoàn Xuân Niên (2004)). Nguồn nguyên liệu thực vật dạng xơ sợi rất đáng chú ý ở nước ta hiện nay là vỏ hạt điều (VHĐ). Lĩnh vực chế biến hạt điều hàng năm sản lượng hàng năm khoảng 500.000 đến 700.000 tấn hạt. Phần vỏ hạt sau tách nhân điều và ép để tận thu dầu chỉ được sử dụng một phần rất nhỏ để đốt lò, còn lại tập trung vào khu phế thải trong các xưởng ép dầu điều. VHĐ chứa hàm lượng xenlulo xấp xỉ 20% hứa hẹn khả năng sử dụng phối hợp với dăm gỗ để sản xuất ván dăm. Những đặc điểm trở ngại của VHĐ đến công nghệ sản xuất ván dăm đó là lượng dầu vỏ còn dư lại sau quá trình ép và lớp bề mặt của vỏ hạt chứa nhiều cutin. Những yếu tố này có thể gây ảnh hưởng không tốt đến mối liên kết dăm – keo làm giảm độ bền cơ học của ván dăm. Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng nguồn nguyên liệu VHĐ kết hợp với dăm gỗ để tạo ván dăm thông dụng với những nội dung như sau: - Nghiên cứu xác định loại dăm gỗ và tỷ lệ phối hợp dăm gỗ với dăm VHĐ để tạo ván dăm. - Nghiên cứu xác định tỷ lệ kết cấu lớp ván dăm hợp lý khi sử dụng dăm VHĐ và dăm gỗ. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu nghiên cứu - Vỏ hạt Điều sau ép tận thu dầu: thu mua tại cơ sở ép dầu Hải Phòng. - Dăm của 3 loại gỗ rừng trồng dùng để phối hợp với dăm vỏ hạt Điều: + Gỗ Bạch đàn Eucalyptus urophylla 6 tuổi, khai thác tại Phú Thọ;
  2. + Gỗ Keo lai Acacia auriculiformic x A. mangium 6 tuổi, khai thác tại Xuân Mai; + Gỗ Tràm cừ Melaleuca cajuputi 5 tuổi, khai thác tại Cà Mau. - Keo U-F của hãng DYNO, hàm lượng khô 52 – 56, độ nhớt 110 – 130s. - Các thiết bị thí nghiệm chính: + Thước kẹp điện tử CD-6’’CS, độ chính xác 0,01mm; + Cân kỹ thuật 30kg, độ chính xác 5g, nhãn hiệu EB30EDE-lour; + Cân kỹ thuật 650g, độ chính xác 0,01g, nhãn hiệu Satorius; + Máy ép ván thí nghiệm, kích thước mặt bàn 400 x 400mm; + Thiết bị xác định tính chất cơ học ván STM 50KN United State. Phương pháp nghiên cứu Bố trí thực nghiệm để lựa chọn loại dăm gỗ và tỷ lệ phối trộn giữa dăm vỏ hạt điều và dăm gỗ để tạo ván + Yếu tố cố định Loại ván dăm thí nghiệm là ván 3 lớp có tỷ lệ kết cấu giữa lớp mặt và lớp lõi là 1:3:1. Khối lượng thể tích ván cần đạt 0,7g/cm3. Kích thước ván 1,6 x 35 x 35 (cm). Lượng keo sử dụng cho lớp mặt là 12%, lượng keo dùng cho lớp lõi là 8%. Ván dăm thí nghiệm được ép với các thông số ghi tại bảng 1. Bảng 1. Thông số chế độ ép tạo ván dăm thí nghiệm TT Thông số ép Đơn vị Chế độ 0 1 Nhiệt độ ép C 140 2 Thời gian ép phút 15 3 Áp suất ép Mpa 2,4 + Yếu tố biến động: - Loại dăm gỗ đưa vào thí nghiệm: 3 loại (Bạch đàn Uro, Keo lai và Tràm cừ) và 1 loại dăm VHĐ. - Tỷ lệ phối trộn giữa dăm VHĐ với dăm của từng loại gỗ là 1:1; 1:2; 1:3 và 1:4. Hỗn hợp dăm VHĐ và dăm gỗ được sử dụng làm dăm lớp lõi. Dăm lớp mặt dùng thuần dăm của mỗi loại gỗ tương ứng. Ký hiệu các công thức ván dăm thí nghiệm như sau. Bảng 2. Ký hiệu mẫu ván dăm thí nghiệm Tỷ lệ phối trộn giữa dăm VHĐ và dăm gỗ Loại hình dăm 1:1 1:2 1:3 1:4 VHĐ - Bạch đàn Uro BĐ1 BĐ2 BĐ3 BĐ4 VHĐ – Keo lai KĐ1 KĐ2 KĐ3 KĐ4
  3. VHĐ – Tràm cừ TĐ1 TĐ2 TĐ3 TĐ4 Ván dăm đối chứng: Ván dăm thuần dăm gỗ của mỗi loại, Ký hiệu: B, K, T. + Thông số đầu ra: Chất lượng ván dăm được đánh giá bằng tính chất cơ vật lý chủ yếu: Khối lượng thể tích, độ ẩm, độ dãn nở chiều dày, độ bền uốn tĩnh, độ bền kéo vuông góc của ván: Xác định theo tiêu chuẩn 04TCN2-1999 Ván dăm. Chất lượng ván dăm thí nghiệm được đối chiếu với Bảng phân loại ván dăm theo tiêu chuẩn TCVN 7754: 2007. Bố trí thực nghiệm xác định tỷ lệ kết cấu ván + Yếu tố cố định: Các công thức tạo ván dăm thí nghiệm của nội dung nghiên cứu lựa chọn loại dăm gỗ và tỷ lệ phối trộn được đánh giá đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng tiếp tục đưa vào nghiên cứu tại nội dung này. + Yếu tố biến động: bố trí thực nghiệm tạo ván dăm theo các tỷ lệ kết cấu với các mức: 1:3:1; 1:4:1; 1:5:1. + Thông số đầu ra: Chất lượng ván dăm được đánh giá bằng tính chất cơ học chủ yếu: độ bền uốn tĩnh và độ bền kéo vuông góc của ván: Xác định theo tiêu chuẩn 04TCN2-1999 ván dăm. Chất lượng ván dăm thí nghiệm được đối chiếu với Bảng phân loại ván dăm theo tiêu chuẩn ngành TCVN 7754: 2007. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Xác định loại dăm gỗ và tỷ lệ phối hợp với VHĐ tạo ván dăm Kết quả đánh giá chất lượng ván dăm thí nghiệm thông qua các tính chất vật lý, cơ học chủ yếu của ván được tổng hợp tại các bảng sau: Bảng 3. Kết quả xác định một số tính chất vật lý của ván dăm thí nghiệm Công thức thí Độ ẩm ván Khối lượng thể Độ dãn nở Loại ván nghiệm (%) tích (g/cm3) chiều dày (%) BĐ1 9,15 0,70 10,29 Dăm VHĐ + BĐ2 11,25 0,71 10,82 Dăm gỗ Bạch đàn BĐ3 12,70 0,71 14,08 Uro BĐ4 14,11 0,72 16,37 Đối chứng B 7,92 0,68 15,32 KĐ1 9,45 0,69 7,71 Dăm VHĐ + KĐ2 11,64 0,70 7,82 Dăm gỗ Keo lai KĐ3 12,54 0,70 8,45 KĐ4 12,87 0,71 9,46
  4. Đối chứng K 8,65 0,69 18,48 TĐ1 11,32 0,70 7,50 Dăm VHĐ + TĐ2 11,64 0,71 8,51 Dăm gỗ Tràm cừ TĐ3 12,15 0,71 9,33 TĐ4 14,37 0,72 11,67 Đối chứng T 10,97 0,67 7,58 Nhận xét kết quả thực nghiệm: Về độ ẩm ván: ván dăm phối trộn dăm VHĐ và dăm gỗ (cả 03 loại gỗ) đều có độ ẩm đạt cao hơn so với ván đối chứng tương ứng. Đồng thời khi tỷ lệ sử dụng dăm VHĐ tăng thì độ ẩm ván cũng tăng theo. Sở dĩ có hiện tượng như vậy là do sự có mặt của lượng dầu vỏ hạt điều còn dư trong vỏ đã cản trở quá trình bay hơi nước trong quá trình ép ván. Do vậy, khi lượng dăm VHD tăng thì lượng dầu vỏ hạt điều tăng theo làm cho độ ẩm ván cao hơn. Về khối lượng thể tích ván: ván dăm phối trộn dăm VHD và dăm gỗ có khối lượng thể tích tăng dần theo tỷ lệ phối trộn và cao hơn so với đối chứng. Với sự tham gia của VHĐ có khối lượng thể tích cao hơn khối lượng thể tích của 03 loại gỗ đưa vào thí nghiệm, do đó có tác động làm tăng khối lượng thể tích của ván dăm. Độ dãn nở chiều dày: Độ dãn nở của ván dăm kết hợp thấp hơn so với ván đối chứng. Điều này được giải thích là do dăm VHĐ chứa dầu vỏ hạt điều dư và lớp cutin trên bề mặt vỏ hạt điều cản trở quá trình thấm nước vào ván, vì vậy độ dãn nở của ván kết hợp thấp hơn ván đối chứng. Bảng 4. Kết quả xác định một số tính chất cơ học của ván dăm Công thức Độ bền uốn tĩnh Độ bền kéo vuông góc Loại ván thí nghiệm (Mpa) (Mpa) BĐ1 12,34 0,427 Dăm VHĐ + BĐ2 11,91 0,356 Dăm gỗ Bạch đàn Uro BĐ3 11,76 0,335 BĐ4 10,93 0,238 Đối chứng B 17,99 0,35 KĐ1 11,32 0,265 Dăm VHĐ + KĐ2 10,83 0,193 Dăm gỗ Keo lai KĐ3 10,15 0,234 KĐ4 9,86 0,213
  5. Đối chứng K 15,17 0,43 TĐ1 12,01 0,314 Dăm VHĐ + TĐ2 11,73 0,315 Dăm gỗ Tràm cừ TĐ3 11,58 0,348 TĐ4 10,08 0,301 Đối chứng T 15,73 0,40 Kết quả tại bảng 4 cho thấy các công thức thí nghiệm có tỷ lệ dăm VHĐ càng lớn so với dăm gỗ thì độ bền uốn tĩnh và độ bền kéo vuông góc của ván càng thấp. Độ bền uốn tĩnh và độ bền kéo vuông góc của ván dăm có kết hợp dăm VHĐ và dăm gỗ kém hơn so với ván dăm gỗ đối chứng tương ứng. Kết quả nhận được trên đây là do tác động ảnh hưởng của dăm VHĐ. Dăm VHĐ có cấu trúc và hình dạng không giống như dăm gỗ mà là loại dăm không định hình (độ thon và chiều rộng dăm không giống nhau). Bên cạnh đó dăm VHĐ và dăm gỗ là hai loại vật liệu có cấu trúc khác nhau, VHĐ có một lớp cutin ở trên bề măt phía ngoài và một lớp màng lụa ở bề mặt phía trong. Đặc điểm cấu tạo này gây cản trở quá trình thẩm thấu keo vào bên trong dăm. Các nguyên nhân kể trên đã làm cho lực liên kết giữa dăm VHĐ và dăm gỗ thấp, do đó dẫn đến độ bền cơ học của ván dăm giảm dần khi tăng tỷ lệ phối trộn dăm VHĐ. Căn cứ theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7754:2007 về phân loại và các chỉ tiêu chất lượng ván dăm, đối với ván dăm thông dụng sử dụng ở điều kiện khô (P1) quy định chiều dày ván 13- 20mm có độ bền uốn tĩnh ≥ 11,5MPa; độ bền kéo vuông góc ≥ 0,24 MPa. Từ bảng kết quả bảng 3 và bảng 4 đối chiếu với yêu cầu kỹ thuật của ván P1, cho thấy: - Ván dăm có lớp lõi được kết hợp giữa dăm VHĐ và dăm gỗ Bạch đàn Uro với tỷ lệ: 1:1, 2:1, và 3:1 (ký hiệu BĐ1, BĐ2, BĐ3) đáp ứng được yêu cầu chất lượng; công thức BĐ4 có tỷ lệ phối trộn 4:1 không đáp ứng yêu cầu chất lượng. - Ván dăm có lớp lõi được kết hợp giữa dăm VHĐ và dăm gỗ Tràm cừ với tỷ lệ: 1:1, 2:1, và 3:1 (ký hiệu TĐ1, TĐ2, TĐ3) đáp ứng được yêu cầu chất lượng. Công thức TĐ 4 có tỷ lệ phối trộn 4:1 không đáp ứng yêu cầu chất lượng. - Ván dăm có lớp lõi được kết hợp giữa dăm VHĐ và dăm gỗ Keo lai không đáp ứng yêu cầu chất lượng. Xác định tỷ lệ kết cấu ván dăm có sử dụng dăm vỏ hạt Điều Tỷ lệ kết cấu trong ván dăm là tỷ lệ về khối lượng dăm giữa các lớp với nhau (dăm lớp mặt và dăm lớp lõi), tỷ lệ kết cấu ván có vai trò quan trọng, ảnh hưởng tới các tính chất cơ vật lý của ván. Tuỳ theo mục đích sử dụng ván dăm mà trong sản xuất sẽ tạo ván dăm theo các tỷ lệ kết cấu khác nhau. Một số tỷ lệ kết cấu ván thường gặp là: 1:3:1, 1:4:1, 1:5:1. Để tiếp tục đánh giá khả năng sử dụng dăm VHĐ phối hợp với dăm gỗ Bạch đàn Uro, dăm gỗ Tràm cừ trong sản xuất ván dăm thông dụng, các công thức ván dăm thí nghiệm được tạo ra theo 03 cấp tỷ lệ kết cấu được xác định chất lượng ván thể hiện bằng chỉ tiêu độ bền uốn tĩnh và độ bền kéo vuông góc của ván, kết quả thể hiện tại bảng 5.
  6. Bảng 5. Kết quả xác định độ bền uốn tĩnh và độ bền kéo vuông góc của ván dăm ở các tỷ lệ kết cấu khác nhau Tỷ lệ kết cấu Công thức thí Độ bền uốn tĩnh Độ bền kéo vuông góc ván nghiệm (Mpa) (Mpa) BĐ2 11,91 0,356 BĐ3 11,76 0,335 TĐ2 11,73 0,315 1:3:1 TĐ3 11,58 0,348 BĐ2 11,63 0.342 BĐ3 11,54 0,318 TĐ2 11,71 0,309 1:4:1 TĐ3 10,41 0,304 BĐ2 11,09 0,318 BĐ3 10,79 0,285 TĐ2 11,18 0,302 1:5:1 TĐ3 10,41 0,269 So sánh kết quả đạt được với yêu cầu chất lượng ván được quy định tại TCVN 7754:2007 đối với ván dăm thông dụng sử dụng ở điều kiện khô (P1) cho phép đánh giá như sau: - Với tỷ lệ kết cấu 1:3:1, các công thức ván thí nghiệm đều có độ bền uốn tĩnh >11,5Mpa, độ bền kéo vuông góc >0,24 Mpa, đảm bảo yêu cầu về chất lượng ván. - Với tỷ lệ kết cấu 1:4:1, công thức thí nghiệm BĐ2, BĐ3 (Dăm VHĐ + Dăm gỗ Bạch đàn Uro) đạt yêu cầu chất lượng. Đối với ván dăm (dăm VHĐ + Dăm gỗ Tràm cừ) có tỷ lệ sử dụng dăm 2:1 đạt yêu cầu chất lượng. Công thức ván có tỷ lệ sử dụng dăm 3:1 không đáp ứng được chỉ tiêu chất lượng về độ bền uốn tĩnh. - Với tỷ lệ kết cấu 1:5:1, toàn bộ các công thức thí nghiệm không đáp ứng được chỉ tiêu về độ bền uốn tĩnh của ván. Từ kết quả thực nghiệm trên đây cho thấy có thể sử dụng dăm VHĐ kết hợp với dăm gỗ Bạch đàn, Tràm cừ để tạo ván dăm thông dụng sử dụng trong điều kiện khô có tỷ lệ kết cấu là 1:3:1và 1:4:1. KẾT LUẬN
  7. VHĐ sau ép dầu là nguồn phế liệu của lĩnh vực chế biến hạt điều có khối lượng rất lớn song chưa được sử dụng có hiệu quả. Các kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng vỏ hạt điều sau ép đầu làm nguyên liệu phối trộn với dăm gỗ để sản xuất ván dăm cho kết luận như sau: - Dăm VHĐ kết hợp với dăm gỗ Bạch đàn và dăm gỗ Tràm cừ với các tỷ lệ 1:1, 1:2 và 1:3 làm dăm lớp lõi đáp ứng được điều kiện làm nguyên liệu sản xuất ván dăm. - Ván dăm sử dụng nguyên liệu dăm gỗ bạch đàn hoặc Tràm cừ làm dăm lớp mặt và hỗn hợp dăm VHĐ và dăm gỗ tương ứng làm dăm lớp lõi, với tỷ lệ kết cấu 1:3:1, 1:4:1 có các tính chất cơ học chủ yếu đáp ứng được tiêu chuẩn của ván dăm thông dụng sử dụng trong điều kiện khô. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bùi Văn Ái, 2010. Nghiên cứu sử dụng dăm vỏ hạt điều kết hợp với dăm gỗ bạch đàn Eucalyptus urophylla để sản xuất ván dăm thông dụng. Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp 2. Bùi Văn Ái, 2010. Nghiên cứu xác định thông số công nghệ của quá trình ép tạo ván dăm từ nguyên liệu dăm vỏ hạt điều và dăm gỗ. Tạp chí Nông nghiệp & Phát triển nông thôn. 3. Hoàng Thanh Hương, 2002. Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván tre lồ ô, gỗ cao su kết hợp, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. 4. Nguyễn Trọng Nhân, 1999. Định hướng tính chất ván dăm để sản xuất đồ mộc ở Việt Nam, Thông tin Khoa học Kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. 5. Nguyễn Trọng Nhân, 2002. Xác định tính chất nguyên liệu gỗ rừng trồng phục vụ công nghiệp dăm và ghép thanh với keo và bạch đàn. Báo cáo đề tài cấp Bộ, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. 6. Hoàng Nguyên, Phạm Văn Chương, Nguyễn Phan Thiết, 1999. Hiện trạng công nghệ sản xuất các vật liệu thay thế gỗ phế liệu và thứ liệu lâm-nông nghiệp. 7. Hoàn Xuân Niên, 2004. Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ nguyên liệu xơ dừa, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. 8. Trần Đăng Thông, 1997. Dùng bã mía sản xuất ván ép thay thế gỗ ở Công ty đường Hiệp Hòa – Long An. Tạp chí Lâm nghiệp 12/1997. 9. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2001. Thực trạng và xu hướng phát triển công nghiệp chế biến gỗ ở Việt Nam đến 2010. Tài liệu hội thảo, Hà Nội. 10. British Standard, 1992. Particleboard, South Bank University, London. 11. Moslemi A.A., 1978. Particleboard, Southern Ilinois University Press, London and Amsterdam, Volume 1, pp. 123 – 131. RESEARCH ON USING CASHEW NUT SHELL AND WOOD PARTICLE FOR PARTICALBOARD PRODUCTION Bui Van Ai Product Preservation Research Division, FSIV SUMMARY Particleboard, traditionally produced from processed wood, is mainly used in production of furniture, construction, transportation. To reduce pressure on forest resources and effectively use
  8. agricultural waste resources, various kinds of fibre waste from agriculture production have been used in combination with wood for particleboard production. Cashew nut processing in Vietnam has an annual production of 500,000 tons. The residue in the form of the cashew nut shell has a cellulose content of approximate 20%, which can be used in combination with wood particles for particleboard production. Unfortunately the cashew nut shell contains significant quantities residual oils, which on pressing force the waxy polymer, cutin, to the surface of cashew nut shell. Cutin has an adverse affect on the particle-glue bond, reducing the mechanical strength of the particleboard. The three kinds of plantation wood Eucalyptus urophylla, Acacia auriculiformis x mangium and Melaleuca cajiputy were used in combination with cashew nut shell to make particleboard to meet the necessary standrads, 04TCN2-1999 and TCVN 7754: 2007. Results show that E. urophylla and M. cajiputy can be combined with cashew nut shell to make particleboard. The board surface layers should consist of Eucalyptus urophylla or Melaleuca cajiputy, with the the core layer consisting of weight ratio of 1:1, 1:2 or 1:3 cashew nut shell to Eucalyptus urophylla or Melaleuca cajiputy. Keywords: Particleboard, Cashew nut shell particle, Cashew nut shell.
nguon tai.lieu . vn