BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NƠNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ CƠNG HUẤN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT VÁN DĂM TỪ VỎ XE PHẾ LIỆU VÀ DĂM GỖ CAO SU SỬ DỤNG LÀM VÁN CỐT PHA KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CƠNG NGHỆ GỖ, GIẤY 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS LÊ XN PHƯƠNG Hà Nội - 2012 ĐẶT VẤN ĐỀ Rác thải, chất thải từ cơng nghiệp, nơng nghiệp, sinh hoạt… ngày chất chồng Dù có bãi rác đến lúc khơng thể chứa nổi, với nhiễm mơi trường sống, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người Với vượt tải rác nay, loại rác khó phân hủy cần phải có hướng giải để hạn chế mức thấp xuất tồn mơi trường Vỏ xe phế liệu loại rác khó phân hủy Mỗi năm trung bình khoảng tỷ vỏ xe loại thải tồn giới Đây thực thách thức lớn cho mơi trường sống người Hầu hết chất thải từ cao su khó phân hủy, phải hàng trăm năm có khả phân hủy vào đất Và q trình phân hủy làm nhiễm đất Dù khơng mong muốn, lượng vỏ xe phế thải tăng lên cách đáng kể theo thời gian Vì tương lai xa lại người loại xe Cuộc sống đại nhu cầu cho di chuyển ngày tăng vỏ xe bị vứt ngày nhiều Với tình hình vỏ xe phế thải vậy, khơng thể khơng tìm cách tái chế vỏ xe Có nhiều cách khác để tái chế vỏ xe phế liệu nhằm mang lại lợi ích kinh tế, đồng thời ngăn ngừa thải bỏ vỏ xe phế liệu mơi trường Những phương pháp tái chế vỏ xe hầu hết cơng nghệ phức tạp đầu tư ban đầu lớn để tách lấy cao su tự nhiên, dầu DO phụ phẩm khác Nhưng vỏ xe phế liệu có tính chất đặc biệt độ bền cao, chịu nước tốt… Nếu tận dụng ưu điểm sẵn nói vỏ xe, sử dụng cơng nghệ có, với mức đầu tư ban đầu thấp để tạo nhữngvật liệu có tính mới, đáp ứng nhu cầu nhiều ngành kinh tế xã hội hướng cần nghiên cứu cần tiến hành Với suy nghĩ đó, chúng tơi đề xuất đề tài: “Nghiên cứu số yếu tố cơng nghệ tạo ván từ vỏ bánh xe máy phế liệu dăm gỗ Cao su sử dụng làm ván Copha xây dựng” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VÁN DĂM 1.1.1 Lịch sử phát triển cơng nghiệp ván dăm Ván dăm tạo từ ý tưởng tận dụng phế liệu mạt cưa, gỗ vụn cưa xẻ gỗ, trộn với keo để tạo ván lớn hình thành vào khoảng cuối kỷ XIX Đến đầu kỷ XX, nhà khoa học Anh, Đức đề xuất cơng nghệ sản xuất ván dăm tạo sản phẩm dạng với lớp lõi gỗ vụn, mạt cưa, lớp ngồi ván bóc Tuy nhiên, sản phẩm lúc đầu khơng ý Và phải đến gần kỷ XX giới nghiên cứu quan tâm trở lại Khoảng năm 1935 – Sansonow nghiên cứu ván dăm có kích thước dăm dài xếp lớp ván dán, sở ban đầu cho ván dăm định hướng sau Năm 1936 – E.C Loetscher tiến hành nghiên cứu thơng số sản xuất ván dăm hệ thống thiết bị đồng Năm 1936 – 37 xưởng ván dăm giới xây dựng Đức, có tên Torfit Ngun liệu sản xuất mùn cưa gỗ vụn keo phenol Năm 1938 Tiệp Khắc xây dựng xưởng ván dăm Dias Năm 1941 Thụy Điển, Pháp… phát triển loại hình sản phẩm Năm 1942 – Cơng ty Farley – Loetscher xây dựng nhà máy ván dăm Mỹ Sản phẩm cơng ty có tên Loctex (ván khơng phủ mặt) Và Faloctex (ván có phủ mặt) Khối lượng thể tích ván từ 0,7 – 1,8 g/cm3 Nhưng ngành cơng nghiệp ván dăm giới thực phát triển sau chiến tranh giới thứ kết thúc Trong vòng năm, từ 1952 đến 1957 sản lượng ván dăm giới tăng 10 lần Và phát triển liên tục từ đến Tại Liên Xơ, sản phẩm ván dăm phát triển chậm Mãi đến năm 1955 – xưởng sản xuất ván dăm nhỏ lần đưa vào hoạt động nhà máy gỗ dán xây dựng UFA Sản phẩm ván dăm có khối lượng thể tích thấp (400 kg/m3), khơng đáp ứng u cầu độ bền Sản xuất cơng nghiệp ván dăm Nga thực bắt đầu vào năm 1957 hai dây chuyền ép ván kiểu liên tục BARTREV đặt mua Anh bắt đầu hoạt động Từ năm 1959 đến 1990, có 40 dây chuyền cơng suất 25.000 m3/năm, thiết bị nội địa chế tạo Nhưng đến năm 1965, dây chuyền Подрезково (quận Химкински) Москвa, đạt cơng suất thiết kế Sau thời gian đó, cơng nghiệp ván dăm Nga tổ chức sản xuất 51 dây chuyền Tuy nhiên, kỹ thuật lỗi thời, thiết bị dư thừa tình hình kinh tế Nga làm cho vài nhà máy sản xuất khơng hiệu quả, nên mức sản xuất ván dăm giảm nhiều đạt triệu m3 năm 1998 Nhưng sản xuất ván dăm Nga khác kỹ thuật áp dụng Năm 2003: có 38 dây chuyền với cơng suất thiết kế: 3.868.000 m3, cơng suất thực tế: 3.176.000 m3 Năm 2004: 38 dây chuyềnvới cơng suất thiết kế: 4.011.000 m3, cơng suất thực tế: 3.626.000 m3; Năm 2005: lắp đặt 39 dây chuyền, cơng suất thiết kế: 4.098.000 m3, cơng suất thực tế: 3930.000 m3 Năm 2006: lắp 44 dây chuyền, cơng suất thiết kế: 5.275.000 m3, cơng suất thực tế: 4.717.000 m3 Năm 2007: 45 dây chuyền, cơng suất thiết kế: 6.209.000 m3; cơng suất thực tế: 5.170.000 m3 (Tóm tắt theo Wood- Based and Their Future – A.LEONOVICH & A.VOROPAEV) Năm 2007 nước Nga sản xuất 7,2 triệu m3 gỗ ván nhân tạo, khơng kể gỗ dán Riêng ván dăm sản lượng lên tới 5.170.000 m3, cơng suất thiết kế 6.209.000 m3 Sở dĩ ván dăm loại ván nhân tạo hàng đầu Nga Trong giới sản phẩm ván nhân tạo lại chủ yếu tập trung vào loại ván OSB MDF 1.1.2 Sản xuất ván dăm Việt Nam Ván dăm xuất Việt Nam vào năm đầu thập kỷ 70 kỷ trước, khơng phát triển Năm 1972 dây chuyền sản xuất ván dăm có cơng suất 1000m3/năm Cộng Hòa Dân Chủ Đức viện trợ lắp đặt Quảng Ninh Năm 1974 dây chuyền ván dăm Thụy Điển viện trợ có cơng suất 1000m3/năm lắp đặt Việt Trì Cả hai dây chuyền có chung đặc điểm khơng đưa sản phẩm thị trường Cũng vào thời điểm này, Miền Nam, Tân Mai, Biên Hòa dây chuyền sản xuất ván dăm theo phương pháp ép đẩy lắp đặt chưa đưa vào hoạt động Trên thực tế, đến năm 80 kỷ 20 ngành sản xuất ván dăm Việt Nam mức khơng Chỉ từ năm 1990, ván dăm Việt Nam ý sản xuất liên tục phát triển Năm 1994, Nhà máy đường Hiệp Hòa – Long An lắp đặt phân xưởng sản xuất ván dăm với máy thiết bị nhập tồn từ Trung quốc Năm 1995 tổ chức sản xuất sản phẩm ván dăm từ phế liệu bã mía, sản lượng 5000m3, đến năm 1998 sản lượng nâng lên 8500 m3/năm sử dụng thêm ngun liệu gỗ điều bạch đàn Đến năm 2005 nhà máy đường La Ngà – Đồng Nai, tổ chức lắp đặt dây chuyền máy thiết bị sản xuất ván dăm từ bã mía nhập đồng từ Trung Quốc có cơng suất 5000 m3/năm tiến hành sản xuất vào năm 2007 Cũng năm 2007, Tổng Cơng Ty Lâm Nghiệp Việt Nam đưa dây chuyền ván dăm gỗ nhập từ Trung Quốc, lắp đặt Phú Xá, Thành Phố Thái Ngun, tỉnh Thái Ngun vào sản xuất Những nhà máy nêu hoạt động có hiệu quả, chất lượng sản phẩm có sức cạnh tranh thị trường Ngồi cơng ty nhiều địa phương nước lắp đặt dây chuyền sản xuất ván dăm với quy mơ nhỏ từ 1000 – 3500 m3/ năm như: cơng ty Chế Biến Lâm Sản Đắc Lắc, cơng ty Chế Biến Gỗ Hòa Bình (Kon Tum), nhà máy ván dăm Hương Quỳnh (Bình Dương), cơng ty Hiệp Ngun (Bình Dương), cơng ty Lâm Nghiệp U Minh Thượng (Cà Mau), cơng ty ván dăm Tân Phú (Đồng Nai), cơng ty Chỉ Xơ Dừa 25/8 (Bến Tre)… đưa tổng sản lượng ván dăm Việt Nam tử 20.000 m3 năm 1995 tăng lên 200.000 m3 năm 2010 1.1.3 Sản lượng nhu cầu sử dụng ván dăm giới (dự báo BIS Shrapnel) Sản lượng ván dăm tồn giới dự báo tăng từ 69,9 triệu m3 năm 2009 lên 84,1 triệu m3 vào năm 2013 Năm 2009 sản lượng ván dăm sản xuất khu vực giới sau: Châu Âu 62%; Bắc Á 14%; Bắc Mỹ 9%; Nam Á 8%; Nam Mỹ 6%; Úc 1% Sản lượng ván dăm Châu Âu dự báo giảm nhẹ vào năm 2013 khoảng 60% sản lượng ván dăm giới Trong dự báo khu vực Bắc Mỹ Nam Á sản lượng ván dăm tăng nhẹ khoảng 9%, Nam Mỹ 7% Sản lượng ván dăm Bắc Á Úc dự báo khơng thay đổi vào năm 2013 Do khủng hoảng tài năm 2009, lượng tiêu thụ ván dăm giảm 5%; tăng nhẹ 3% vào năm 2010; dự báo lượng tiêu thụ tăng 8% năm 2011 giảm nhẹ xuống 5% vào năm 2013 Mức tiêu thụ trung bình năm tăng trưởng 6% giai đoạn 2010 – 2013 Hình 1.1 Sản lượng ván dăm tồn giới năm 2009 1.1.4 Ngun liệu sản xuất ván dăm Ngun liệu sản xuất ván dăm truyền thống chủ yếu gỗ Nhưng nhu cầu sử dụng gỗ ngày tăng khả cung cấp gỗ từ rừng ngày hạn chế nên từ năm đầu kỷ XX nhà khoa học thực nghiên cứu sử dụng thực vật ngồi gỗ để sản xuất ván nhân tạo Tổng khối lượng thực vật ngồi gỗ phế liệu nơng nghiệp sử dụng để sản xuất ván nhân tạo giấy giới năm 2006 khoảng 2281,4 triệu Trong chủ yếu ngun liệu sản xuất giấy ván sợi Cơng nghệ sử dụng ngun liệu từ thực vật có sợi phế liệu nơng nghiệp để sản xuất ván nhân tạo nhiều nước nghiên cứu, triển khai ứng dụng Một số loại ván dăm sản xuất từ ngun liệu thực vật khác nước sau: Ván dăm bã mía ( Trung Quốc, Brazil, Malaysia, Thái Lan ): Cơng nghệ sản xuất ván dăm bã mía nước hầu hết giống nhau, so với cơng nghệ sản xuất ván dăm từ gỗ có số cơng đoạn khác biệt: Ván dăm bã mía sử dụng bã mía khơng cần cơng đoạn cắt ngắn xử lý ngun liệu thơ Nhưng lại thêm cơng đoạn khử tủy ủ cho đường bã mía tự phân hủy Thơng thường sau giai đoạn ủ, bã mía biến màu sẫm, biến màu làm cho ván dăm có ngoại quan đẹp Sau ủ bã từ – tháng chất lượng sợi bã mía có giảm, lượng đường dư khơng nên thuận lợi cho q trình ép ván Ván vỏ lạc (Trung Quốc, Bắc Mỹ, Nhật ): Vỏ lạc nghiền máy nghiền dăm gỗ với kích thước lưới dăm điều chỉnh thích hợp với kích thước dăm cần sử dụng Một phần vỏ lạc tách sợi thơ xe lại thành sợi dài, đan lưới để tạo lớp lõi sản xuất vật liệu composit Trong trường hợp sản xuất ván dăm thơng dụng, cơng nghệ tiến hành giống sản xuất ván dăm gỗ nghiền dăm cần sử dụng lưới dăm hình chữ nhật để tạo dăm có chiều dài khơng cần máy băm dăm Ván dăm từ trấu: Được nước Hàn Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc nghiên cứu, chưa thấy sản phẩm xuất thị trường Việt Nam Nhìn chung, cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo từ thực vật có sợi phế liệu nơng nghiệp dựa sở cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo từ ngun liệu gỗ Nhưng xử lý kỹ thuật cơng đoạn thơng số cơng nghệ tạo ván loại ngun liệu cụ thể có khác biệt Ở nước có cơng nghệ ván nhân tạo phát triển Liên Xơ, Mỹ, Nhật, Đức, Pháp, Hàn Quốc, Trung Quốc… có nghiên cứu hồn chỉnh cơng nghệ sản xuất sản phẩm sản xuất từ loại ngun liệu cụ thể Đối với ngun liệu dạng sợi mềm, máy thiết bị phải có cấu tạo đặc tính kỹ thuật phù hợp Khi phối hợp ngun liệu có đặc tính cơng nghệ khơng giống cần có nghiên cứu đầy đủ yếu tố cơng nghệ, máy thiết bị đáp ứng u cầu xử lý kỹ thuật cơng nghệ tạo sản phẩm từ nhóm ngun liệu cụ thể Ở Việt Nam nghiên cứu ngun liệu ngồi gỗ phế liệu nơng nghiệp để sản xuất ván dăm nhiều người nghiên cứu Nghiên cứu sản xuất ván dăm từ cọng dừa nước (Nguyễn Trọng Nhân – 1993); Nghiên cứu số yếu tố cơng nghệ sản xuất ván dăm từ xơ dừa (Hồng xn Niên – 2003); Nghiên cứu khả tạo ván từ số phế liệu nơng nghiệp (Hồng Xn Niên – 2007); Nghiên cứu cơng nghệ sản xuất ván dăm phối trộn từ trấu rơm rạ (Phạm Ngọc Nam – 2009), Nghiên cứu cơng nghệ sản xuất ván dăm từ trấu mụn xơ dừa (Lâm Trần Vũ – 2009) …Nhưng thực tế có ván dăm từ bã mía (cơng ty Đường Hiệp Hòa, cơng ty Đường La Ngà) ván dăm xơ dừa (cơng ty Chỉ Xơ Dừa 25/8 – Bến Tre) đưa sản phẩm thương mại tiêu thụ ngồi thị trường Ngun nhân chỗ lồi thực vật ngồi gỗ phế liệu nơng nghiệp khác nghiên cứu sử dụng làm ngun liệu sản xuất ván dăm, khơng đủ trữ lượng để sản xuất mức quy mơ cơng nghiệp, chưa nghiên cứu hòan thiện cơng nghệ, nên chưa thể sản xuất ván dăm thương phẩm Tuy nhiên nghiên cứu cho thấy khả tạo sản phẩm ván dăm nhiều dạng ngun liệu ngồi gỗ phế liệu nơng nghiệp có chất lượng đạt u cầu sử dụng Vì nghiên cứu ngun liệu ngồi gỗ để bổ xung cho nguồn ngun liệu sản xuất ván ván nhân tạo nói chung sản phẩm ván dăm nói riêng ln hướng nghiên cứu cần quan tâm 1.1.5 Lịch sử ngành cơng nghiệp tái chế cao su Thế giới Ngành cơng nghiệp tái sử dụng cao su phế liệu đời lúc với ngành sản xuất cao su Năm 1820, năm sau bắt đầu làm áo mưa vải tráng cao su, Charles Macintosh phải cần nhiều cao su lượng cao su mà ơng ta nhập Nghiên cứu người cộng Thomas Hancock, đem đến hướng giải cho vấn đề Hancock tạo máy để nghiền miếng cao su bỏ q trình tạo áo mưa Những miếng nhỏ cao su sau trộn với tạo thành khối để đưa ngược trở lại với q trình sản xuất áo mưa Handcock gọi máy hàm nhai chất nhai miếng cao su bỏ thành phần nhỏ sử dụng rộng rãi với tên “pickle” Tuy nhiên, ngày tái sử dụng cao su đơn giản ngắn Q trình lưu hóa để tạo sản phẩm cao su chịu thời tiết, áp dụng nhiều làm khó khăn việc tái sử dụng lại cao su Vì lưu hóa nên cao su khơng thể nóng chảy khó việc tạo sản phẩm có chất lượng, chất lưu hóa tạo mạng liên kết ngang phân tử cao su, tạo thành khối vững Mơ ước ngày đống lốp xe thải chất cao núi đưa tái chế, tạo cao su trạng thái cao su tự nhiên, mềm dính trở thành thực nhờ cơng nghệ nhà khoa học Mỹ… Trong sản xuất lốp xe, cao su tự nhiên phải lưu hóa - trộn với lưu huỳnh - luyện (theo cơng nghệ Charles Goodyear 160 năm trước) nên cao su lưu hóa trở nên bền Vấn đề làm mà tách cao su tự nhiên từ lốp thải để tái sử dụng Ở nhà khoa học đạt thành cơng chút ít, 65 3.2 XÁC ĐỊNH THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ HỢP LÝ 3.2.1 Khả dán dính vỏ xe phế liệu với keo PF Thí nghiệm: Cắt vỏ xe phế liệu quy cách 3,5 x cm, dán theo mặt : mặt ngồi – mặt ngồi; mặt – mặt trong; mặt ngồi – mặt Chất kết dính keo PF Dynosol WG 6111 Thơng số sau : lượng keo 150g/m2 [ 23], áp lực ép 1,35 Mpa [ 16 ] Nhiệt độ chọn sau ép thử 1800C, thời gian ép cho mức nhiệt độ phút/1mm chiều dày Ép lặp lại lần Các mẫu dán dính kiểm tra độ bền kéo vng góc trung tâm nghiên cứu Chế Biến Lâm Sản, Giấy Bột Giấy thuộc trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh (Hình 3.8) Kết sau bảng 3.4: Hình 3.8 Mẫu vỏ xe dán dính keo PF Dynosol WG 6111 – Dán dính mặt phía ngồi vỏ xe – Dán dính mặt phía ngồi với mặt phía vỏ xe 66 Hình 3.9 Các mẫu thử kéo vng góc Bảng 3.4 Kết thử độ bền kéo vng góc lớp keo PF dán vỏ xe Ký hiệu Kích thước mẫu (cm) mẫu Diện tích Pmax (kG) Độ bền kéo mẫu (cm2) đọc mối dán máy Chiều dài Chiều rộng keo (kG/cm2) 8,04 3,48 27,9792 136,9 6,72 8,15 3,47 28,2805 136,9 6,54 8,20 3,56 29,192 121,8 6,84 8,08 3,45 27,876 110,2 7,96 8,12 3,58 29,0696 136,9 8,17 8,25 3,51 28,9575 207,6 7,59 8,01 3,56 28,5156 134 9,28 8,07 3,54 28,5678 136,9 9,37 8,17 3,47 28,3499 136,9 8,93 Nhận xét: Cả mẫu dán keo PF Dynosol WG 6111có độ bền kéo vng góc cao so với tiêu chuẩn quy định kéo vng góc ván dăm theo tiêu chuẩn TCVN 7756 – 9: 2007 Tuy nhiên, trị số cụ thể mẫu thử cho thấy: Mẫu dán mẫu dán mặt ngồi vỏ xe có độ bền kéo thấp 67 Mẫu mẫu dán mặt ngồi mặt vỏ xe có độ bền kéo thấp thứ hai Mẫu mẫu dán mặt vỏ xe có độ bền kéo cao Điều giải thích sau: Mối dán mẫu tính tồn diện tích mẫu, thực chất diện tích chịu lực mối dán gồm diện tích đường gân mặt ngồi vỏ xe Những đường gân tiếp xúc khơng trùng khớp mà lệch nên tổng diện tích dán dính nhỏ tổng diện tích bề mặt đường gân mặt ngồi vỏ xe Nên mẫu có trị số bền kéo vng góc nhỏ Mẫu thứ dán mặt ngồi mặt nên diện tích mối dán gồm diện tích đầy đủ đường gân nên tổng diện tích chịu lực mối dán lớn trường hợp mẫu Mẫu dán mặt nên tổng diện tích chịu lực đầy đủ nên có trị số cao Mặc dù vậy, mẫu thử cho thấy khả dán dính vật liệu vỏ xe keo PF đạt trị số tiêu chuẩn mối dán dính ván dăm 3.2.2 Thí nghiệm dán dính vỏ xe phế liệu với gỗ cao su keo PFDynosol WG 6111 Vỏ xe phế liệu gỗ cao su dày 5mm dán với keo PF Dynosol WG 6111.Kích thước mẫu thử ghi bảng 3.6 Các thơng số dán dính sau: lượng keo 150g/m2, nhiệt độ 1800C, áp lực ép 1,85 MPa, thời gian ép phút (Hình 3.9) Chiều dày mảnh vỏ xe 3,54mm Khi nén ép xong chiều dày vỏ xe 3,07 Độ lún nén 13,28% Mẫu thử gồm loại: dán gỗ với mặt vỏ xe dán gỗ với mặt ngồi vỏ xe Kết kiểm tra mẫu thử ghi bảng 3.5 68 Hình 3.10 Các mẫu thử kéo vng góc mối dán vỏ xe gỗ cao su Bảng 3.5 Kết thử độ bền kéo vng góc lớp keo PF dán lớp ngồi vỏ xe phế liệu với gỗ cao su Ký Kích thước mẫu (cm) hiệu Diện tích Pmax (kG) Độ bền kéo mẫu (cm2) đọc mối dán máy mẫu Chiều dài Chiều rộng keo (kG/cm2) 8,14 3,48 28,3272 62,31984 2,2 8,17 3,52 28,7584 66,4319 2,31 8,11 3,55 28,7905 68,8093 2,39 8,23 3,49 28,7227 199,91 6,96 8,07 3,53 28,4871 204,2525 7,17 8,21 3,57 29,3097 213,6677 7,29 Độ bền kéo vng góc lớp keo PF dán lớp vỏ xe phế liệu với gỗ cao su có trị số thấp so với lớp ngồi vỏ xe phế liệu với gỗ 69 3.2.3 Khối lượng thể tích ván hỗn hợp Khi sử dụng loại vật liệu khác khối lượng thể tích tính theo cơng thức sau [ 20, trang 33 ]:  = (1 p1 + 2 p2 + … + npn) Trong đó:  khối lượng thể tích thảm dăm hỗn hợp 1; 2 … khối lượng thể tích dăm thành phần hỗn hợp p1; p2 … tỷ lệ dăm thành phần hỗn hợp Khối lượng thể tích hỗn hợp dăm vỏ xe phế liệu dăm gỗ cao su theo tỷ lệ phối trộn dăm gỗ /dăm vỏ xe phế liệu: 75 % -50% - 25% tính sau: 75 = (0,75 0,577 g/cm3+ 0,25 0,929cm3) = 0,665g/cm3 50 = (0,5 0,577 g/cm3+ 0,5 0,929cm3) = 0,753g/cm3 25 = (0,25 0,577 g/cm3+ 0,75 0,929cm3) = 0,841g/cm3 Do dăm cao su bị lún nén khoảng 13,28% nên cần tính thêm lượng dăm bù vào chỗ bị lún ép ván Vì thế, khối lượng thể tích loại ván là: 75 = (0,75 0,577 g/cm3+ 0,25 0,929g/cm3 + 13,28% 0,25 0,929) = 0,696g/cm3 50 = (0,5 0,577 g/cm3+ 0,5 0,929g/cm3+13,28% 0,5 0,929g/cm3) = 0,815g/cm3 25 = (0,25 0,577 g/cm3+ 0,75 0,929g/cm3+13,28% 0,75 0,929g/cm3) = 0,934g/cm3 Theo [21] , ván dăm có 75 = 0,696 g/ cm3 ván dăm có khối lượng thể tích cao Ván dăm có 50= 0,753 g/ cm3 25 = 0,934g/cm3 ván dăm có khối lượng thể tích cao Như vậy, phối trộn dăm gỗ dăm cao su với tỷ lệ khác tạo thành loại ván có khối lượng thể tích 70 cao cao Nếu khơng tính khối lượng thể tích cho loại ván Khi ép phần tử dăm tham gia vào cấu trúc ván khơng tạo liên kết vững cần thiết Hình 3.10 cho thấy kết ép ván có khối lượng thể tích (0,7 g/cm3) thấp khối lượng thể tích tính tốn (0,755g/cm3) nên khơng tạo liên kết vững chắc, khơng thành ván Hình 3.11.Ván dăm vỏ xe KLTT 0,7 g/cm3 3.2.4 Trị số áp lực ép Trị số áp lực ép chọn theo khối lượng thể tích ván bảng 2.5 khối lượng thể tích ván 0,696 chọn áp lực ép 1,8 MPa, khối lượng thể tích ván 0,815 trị số áp lực ép ván 2,2, sử dụng phép nội suy trị số áp lực ép từ khối lượng thể tích 0,7kg/m3 chiều dày 16 – 19 mm đến khối lượng thể tích 0,8g/cm3 chiều dày 16 – 19 mm, tìm trị số áp lực ép ván có khối lượng thể tích 0,934 g/cm3 2,8 MPa 3.2.5 Chọn tỷ lệ dăm vỏ xe dăm gỗ cao su thích hợp 3.2.5.1.Vật liệu thí nghiệm + Dăm cơng nghệ nghiền từ gỗ cao su + Dăm cắt từ vỏ xe phế liệu (loại vỏ xe bánh gắn động cơ) + Keo PF Dynosol WG 6111 71 3.2.5.2 Tính tốn vật tư thí nghiệm + Quy cách ván thí nghiệm: 320 x 320 x 18mm + Tỷ lệ phối trộn dăm gỗ /dăm vỏ xe phế liệu: 75 % -50% - 25% + Lượng keo PF 13% + Lượng dăm: ván 75% lượng dăm gỗ cao su 977 g, dăm vỏ xe phế liệu 323 g, lượng keo PF 167,7 g, khối lượng thể tích ván 0,7 g/cm3 + Lượng dăm: ván 50% lượng dăm gỗ cao su 751 g, dăm vỏ xe phế liệu 751 g, lượng keo PF 195,3 g, khối lượng thể tích ván 0,815 g/cm3 + Lượng dăm: ván 25% lượng dăm gỗ cao su 430 g, dăm vỏ xe phế liệu 1291 g, lượng keo PF 223,7 g, khối lượng thể tích ván 0,934 g/cm3 3.2.5.3 Chế độ ép ván +Nhiệt độ ép 1800C + Thời gian ép: 1phút / mm chiều dày + Áp lực ép: 1,8 – 2,2 – 2,8 MPa tương ứng với loại KLTT Thí nghiệm lặp lại lần với loại ván 3.2.5.4 Kết Mẫu kiểm tra tính chất Trung tâm nghiên cứu Chế biến lâm sản Giấy Bột giấy Kết kiểm tra ghi bảng 3.6: Bảng 3.6.Tính chất ván dăm hỗn hợp vỏ xe dăm gỗ cao su theo tỷ lệ khác Loại dăm Tính chất ván theo tỷ lệ (%) dăm Gỗ cao su % 75 50 25 Vỏ xe phế liệu % 25 50 75 Độ bền uốn tĩnh MPa 14,6 18,8 11,2 Tỷ lệ trương nở % 3,6 3,2 8,7 72 Theo kết thí nghiệm, chọn ván có tỷ lệ kết cấu dăm gỗ cao su / dăm vỏ xe phế liệu = 50/50 So với tiêu lý ván dăm sử dụng điều kiện khơ [TCVN 7754 :2007] tỷ lệ hỗn hợp dăm vỏ xe phế liệu /dăm gỗ cao su 50% có độ bề uốn tĩnh xấp xỉ trị số u cầu tiêu (12,8 MPa so với [11]) ván sử dụng làm nội thất điều kiện khơ; tỷ lệ trương nở thấp tiêu ván dăm khơng chịu tải, sử dụng điều kiện ẩm (4,6% so với [13%]) Trên sở kết thí nghiệm, chúng tơi chọn tỷ lệ hỗn hợp dăm 50% Hình 3.12.Mẩu ván theo theo tỷ lệ 75%; 50% ; 25% ; 0% dăm vỏ xe 3.3 NGHIÊN CỨU THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ ÉP VÁN TỪ HỖN HỢP VỎ XE PHẾ LIỆU, DĂM GỖ CAO SU VÀ KEO PF 3.3.1 Thơng số cơng nghệ tham gia q trình tạo sản phẩm Trên sở thơng số điều khiển có khả ảnh hưởng trực tiếp đến khả tạo ván chúng tơi lựa chọn thơng nhiệt độ ép thời gian giữ sản phẩm máy Mức thay đổi thơng số cơng nghệ ma trận thực nghiệm sau: 73 Bảng 3.7 Mức thay đổi thơng số cơng nghệ Thơng số Ký hiệu Nhiệt độ X1 Thời gian X2 Đơn vị Mức thay đổi –α –1 +1 +α C 150 150 170 190 190 Phút 20 20 30 40 40 3.3.2.Quy hoạch thực nghiệm Các thí nghiệm tiến hành theo kế hoạch trung tâm hợp thành trực giao: Số thí nghiệm tính theo cơng thức: N = N0 + N1 + Nα N0 = số thí nghiệm tâm N1= 2n = 22 = Nα = 2.2 = 2.2= N = + 22 + 2.2 = Thí nghiệm lặp lại lần, tổng số 27 thí nghiệm Trị số tay đòn α (hay điểm sao) tính theo cơng thức: α = √√2n-2(2n + 2n + 1) – 2n – p – n: số yếu tố ảnh hưởng (n = 2) p: Số yếu tố rút gọn Ở thực thí nghiệm yếu tố đầy đủ TYĐ nên p = 0, thay n p vào biểu thức α: α = √√22-2(22 + 2.2 + 1) – 22 – – = Đặt biến số: X1 – nhiệt độ bàn ép, X2 – Thời gian giữ sản phẩm máy 74 Các yếu tố kiểm tra: – Độ bền uốn tĩnh Y1 –Tỹ lệ trương nở Y2 Bảng 3.8.Ma trận thực nghiệm X2 (phút) Số TN X1 (0C) +1 +1 +1 –1 – +1 –1 –1 0 –α +α +α –α Y1 Y2 Các thí nghiệm khơng thiết phải thực theo thứ tự bảng Y1 Y2 giá trị trung bình tiêu chất lượng ván theo tiêu chuẩn Trong trường hợp chúng tơi chọn tiêu trương nở độ bền uốn tónh để kiểm tra theo tiêu chuẩn [TCVN 7754: 2007 trang 41 bảng 4.] 3.3.3 Thí nghiệm Quy cách ván thí nghiệm : 320 x 320 x 18 mm Khối lượng thể tích : 0,850 g/cm3 Lượng dăm gỗ cao su : 50% Lượng dăm vỏ xe : 50% Lượng keo PF : 13% Trộn keo : 75 Dăm gỗ cao su, dăm vỏ xe phế liệu cho vào thùng trộn, đảo khoảng 20 giây, sau đổ lượng keo định lượng vào thùngtrộn đảo phút Tốc độ đảo trộn 70 vòng/phút: Trộn hỗn hợp dăm vỏ xe phế liệu dăm gỗ cao su với keo P-F trộn dăm gỗ – keo, nhiên lượng keo khơng thấm vào dăm vỏ xe nên dễ nhận thấy mức độ bám ướt keo bề mặt dăm Hình 3.13 Thùng trộn keo Lên khn Lên khn q trình trải thảm để tạo thành khn trước ép sơ ép có gia nhiệt thành sản phẩm ván dăm Q trình lên khn dăm sau trộn keo đưa lên thiết bị trải thảm để rải thành thảm dăm nhằm mục đích tạo tảng kết cấu, kích thước khối lượng thể tích ván đặt Do điều kiện thí nghiệm nên đề tài chọn phương án trải thảm thủ cơng Dăm sau trộn keo trải vào khn gỗ nén ép tay (ép sơ bộ) để giảm chiều cao khoang máy ép nhiệt Thí nghiệm thực với ván lớp Ép nhiệt Ép nhiệt cơng đoạn quan trọng cơng nghệ sản xuất ván dăm, liên quan mật thiết đến tính chất học ván 76 Q trình ép nhiệt, tác dụng nhiệt độ, áp suất, thời gian ép làm cho keo đóng rắn, phơi ván đạt đến chiều dày khối lượng thể tích định Trong đề tài sử dụng máy ép nhiệt tầng với thơng số chế độ ép xác định sau: Nhiệt độ: Nhiệt độ thay đổi khoảng: 150, 150, 170, 190, 1900C Thời gian ép: Thời gian ép thay đổi khoảng 20; 20, 30;40; 40 phút Áp suất ép nâng lên xấp xỉ 2,4 MPa Sau cho giảm dần thời gian cuối van chỉnh áp (đường 2) Áp lực ép (phút) Thời gian ép Ổn định ván Hình 3.14 Diễn biến q trình ép nhiệt Sau ép nhiệt, ván làm nguội để ổn định trạng thái ứng suất, hạn chế cong vênh hút ẩm trở lại khơng Ván mẫu bảo quản mơi trường phòng thí nghiệm với nhiệt độ khoảng 27 oC, độ ẩm tương đối khơng khí khoảng 65% lưu thời gian 48 trước gia cơng mẫu Sau ván thí nghiệm gia cơng thành mẫu để kiểm tra tính chất theo tiêu chuẩn 77 Hình 3.15: Máy ép gia nhiệt 3.3.4 Kết thí nghiệm Kiểm tra tình chất ván theo tiêu chuẩn TCVN7751: 2007, TCVN 7756 – 5: 2207 ; TCVN 7756: 2007 Kết sau: Bảng 3.9.Ứng suất uốn tĩnh Số X1 X2 TN (0C) (phút) Y1 Y2 Y2 190 40 13,76 13,52 13,37 190 20 15,84 15,58 15,29 150 40 12,77 12,63 12,46 150 20 10,46 10,25 10,15 170 30 19,97 19,86 19,67 150 30 12,19 11,9 11,82 190 30 24,16 23,8 23,71 170 40 16,83 16,36 16,21 170 20 14,42 14,23 14,11 78 Bảng 3.10 Trương nở Số TN X1 (0C) X2 (phút) Y1 Y2 Y2 190 40 8,12 8,39 8,45 190 20 6,46 6,87 6,86 150 40 8,0 8,29 8,47 150 20 10,34 10,60 10,75 170 30 4,12 4,43 4,56 150 30 9,53 9,78 9,82 190 30 2,08 2,21 2,47 170 40 6,41 6,6 6,79 170 20 7,29 7,57 7,66 Sử dụng phần mềm xử lý số liệu OPT Viện Cơ Điện Nơng Nghiệp Việt Nam kết sau: Phương trình tương quan biến số dạng mã sau: Yut = 18,238 – 5,638 X1 – 3,738X1X1 – 2,318 X2 – 1,205X2X1 – 5,088X2X2 Phương trình dạng thực: Yut (dạng thực) = 226,01 + 2,8594 X1 – 0,00935 X1X1 + 3,2758 X2 – 0,006 XX1X2 – 0,051X2X2 Ytn= 4.458 + 0.615 X1 + 1.479X12 - 0.271 X2 + 0.975X1X2 Ytn(dạng thực) = 154.74 - 1.373 X1 + 0.00367X12 - 2.38 X2 + 0.00487X1X2 -0.0255X22 Các giá trị tối ưu: + Nhiệt độ: 1830C + Thời gian: 29,6 phút Tính chất ván đạt được: Độ bền uốn tĩnh 22,4 Mpa , tỷ lệ trương nở 2,54% 79 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Vỏ xe phế liệu dăm từ gỗ cao su kết hợp để tạo ván dăm với chất kết dính keo PF Tỷ lệ loại dăm lựa chọn hợp lý 50/50 (tỷ lệ khác có đặc tính khác) Chế độ ép hợp lý nhiệt độ ép 180 (1830C); thời gian ép hợp lý 29, phút (30 phút) Áp suất ép 1,8 – 2,2Mpa Ván có khả chịu nước làm việc điều kiện ẩm : Độ bền uốn tónh : 22.4Mpa ( Tiêu chuẩn :  14 Mpa) Độ trương nở theo chiều dày: 2.54% ( Tiêu chuẩn :  14%) 4.2 Kiến nghị Máy thiết bị chế tạo dăm từ vỏ xe phế liệu chưa có để tạo dăm dự kiến Cơng nghệ nghiên cứu luận văn bước đầu, cần tiếp tục nghiên cứu hồn thiện ... hội hướng cần nghiên cứu cần tiến hành Với suy nghĩ đó, chúng tơi đề xuất đề tài: Nghiên cứu số yếu tố cơng nghệ tạo ván từ vỏ bánh xe máy phế liệu dăm gỗ Cao su sử dụng làm ván Copha xây dựng”... gỗ phế liệu nơng nghiệp để sản xuất ván dăm nhiều người nghiên cứu Nghiên cứu sản xuất ván dăm từ cọng dừa nước (Nguyễn Trọng Nhân – 1993); Nghiên cứu số yếu tố cơng nghệ sản xuất ván dăm từ xơ... nghiên cứu + Vỏ xe phế liệu: vỏ xe MơTơ + Dăm gỗ cao su + Keo PF 16 1.2.4.2.Thơng số cơng nghệ Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến chất lượng ván dăm từ hỗn hợp vỏ xe phế liệu, dăm cao