Nghiên cứu tạo ván dăm từ gỗ cao su và vỏ hạt Jatropha
C«ng nghiÖp rõng
NGHIÊN CỨU TẠO VÁN DĂM TỪ GỖ CAO SU
VÀ VỎ HẠT JATROPHA
Trần Văn Chứ1
TÓM TẮT
Trong bài viết này, đề cập đến nghiên cứu tạo ván dăm hỗn hợp từ gỗ cao su với vỏ hạt Jatropha theo công nghệ
ván dăm gỗ thông dụng. Nguyên liệu vỏ hạt Jatropha được lấy mẫu từ Đắk Lắk và gỗ Cao su được lấy mẫu tại huyện
Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai là nguồn nguyên liệu được lựa chọn để tạo hỗn hợp dăm. Ván thực nghiệm là ván dăm 3
lớp với tỷ lệ pha trộn giữa dăm gỗ Cao su và vỏ hạt Jatropha theo khối lượng lần lượt là 75:25, 60:40, 50:50, 40:60.
Các thông số chế độ ép: Áp suất ép: 2.2 MPa, nhiệt độ ép: 1600C, thời gian ép: 0.6 phút/mm chiều dày. Keo dán được
sử dụng là keo Urea - Formaldehyde thương mại, với tỷ lệ keo lớp lõi 10% và lớp mặt 13%. Kết quả thực nghiệm và
thảo luận đã chỉ ra rằng: Gỗ Cao su, vỏ hạt Jatropha đáp ứng tốt yêu cầu của nguyên liệu dùng trong công nghệ sản
xuất ván dăm. Khi sử dụng hỗn hợp 2 loại nguyên liệu trên, chất lượng ván dăm đáp ứng tốt yêu cầu, chất lượng ngoại
quan của ván đẹp. Ván dăm hỗn hợp từ gỗ Cao su và vỏ hạt Jatropha theo công nghệ trên hoàn toàn đảm bảo được
những yêu cầu về chất lượng cho ván dăm dùng trong độ mộc dân dụng. Các thông số kỹ thuật của ván hỗn hợp có thể
đạt: cường độ uốn tĩnh (MOR): 152.44 KG/cm2, cường độ kéo vuông góc (IB), 4.26KG/cm2, tỷ lệ trương nở chiều dày
(TS): 8.29%.
Từ khóa: Cường độ uốn tĩnh (MOR), Cường độ kéo vuông góc (IB), Gỗ cao su, Jatropha, Tỷ lệ trương nở
chiều dài , Ván dăm hỗn hợp.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trên thế giới, cây jatropha trồng hàng trăm
ngàn ha, tập trung ở khu vực châu Á, châu Phi.
Có gần 300 giống cây jatropha được thu thập
từ 24 quốc gia trồng tại Philippine. Đã có nhà
máy chế biến dầu diezel sinh học cung cấp ra
thị trường. Ở Việt Nam, một số trường đại học
và viện nghiên cứu như: Đại học Tôn Đức
Thắng, Đại học Thành Tây, Viện Sinh học
nhiệt đới, Viện Nghiên cứu cây có dầu đã có
các nghiên cứu về cây jatropha. Một số tỉnh đã
trồng cây jatropha: Kon Tum, Gia Lai, Quảng
Trị,… Năm 2008, Bộ Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn có dự án phấn đấu trồng 30
ngàn ha cây này đến năm 2015; đến năm 2025
là 500 ngàn ha.
Hiện nay, khi nguồn gỗ rừng tự nhiên ngày
càng cạn kiệt, trong khi đó nhu cầu về sử dụng
gỗ và sản phẩm từ gỗ của con người ngày càng
gia tăng về số lượng và chất lượng. Do đó,
chúng ta bắt buộc phải chuyển hướng sử dụng
từ gỗ rừng tự nhiên sang gỗ mọc nhanh rừng
trồng hoặc ván nhân tạo.
Ở nước ta, những năm gần đây công nghệ
chế biến gỗ phát triển mạnh và đã góp phần to
lớn vào thu nhập quốc dân (đặc biệt công nghệ
sản xuất đồ mộc xuất khẩu). Nguồn nguyên
liệu gỗ mọc nhanh rừng trồng cũng chủ yếu
dùng cho đồ mộc xuất khẩu. Do đó, nguyên
liệu gỗ mọc nhanh rừng trồng dùng cho ván
dăm, ván sợi, ván dán cũng dần khan hiếm.
Cây Cao su ở nước ta được trồng nhiều ở
Tây Nguyên, Đông Nam bộ,.. Thân gỗ Cao su
sau chặt hạ được dùng nhiều vào sản xuất đồ
mộc xuất khẩu. Các phần cành ngọn, đầu mẩu
chủ yếu làm chất đốt. Trong những năm gần
đây, gỗ Cao su cũng đã được nghiên cứu làm
ván ghép thanh, ván dăm, ván dán, ván sợi.
Vì vậy, một trong những hướng cần được
quan tâm nghiên cứu là sử dụng các phế liệu
nông nghiệp (rơm, rạ, thân cây đay, bã mía,..),
bèo tây, vỏ điều,… làm ván dăm hoặc hỗn hợp
với gỗ làm ván dăm. Nếu công nghệ ván hỗn
hợp này được đưa vào sản xuất sẽ có ý nghĩa
rất lớn lao trong hạ giá thành sản phẩm, đa
dạng hóa các loại hình sản phẩm.
Việc kết hợp giữa vỏ hạt Jatropha và dăm
gỗ để sản xuất ván dăm sẽ mở ra một hướng
1PGS. TS. Trường Đại học Lâm nghiệp
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012
88
C«ng nghiÖp rõng
mới khả quan hơn trong ngành công nghệ chế
biến gỗ, giúp đa dạng hóa các loại hình sản
phẩm trên thị trường, giải quyết bài toán về
thiếu hụt nguồn nguyên liệu trong ngành gỗ
hiện nay.
Đặc điểm nhận biết: cây gỗ nhỏ, vỏ màu
xám tro. Vết vỏ đẽo chảy nhiều nhựa trắng,
nhựa đàn hồi cao. Lá kép 3 lá chét, mọc cách,
lá kèm sớm rụng lá, lá chét hình trái xoan hoặc
trứng ngược, đầu có mũi lồi ngắn, đuôi nêm,
dài 10 – 17cm, rộng 6 – 8 cm. Cuống lá dài 5 –
11 cm, đỉnh thường có 3 tuyến tròn. Hoa lưỡng
tính cùng gốc, hoa tự hình xim viên chùy ở
nách lá, phủ lông mềm màu xám trắng. Hoa
đực không có tràng, nhị 10, chỉ nhị hợp thành
một cột, bao phấn xếp thành hai hàng. Hoa cái:
bầu trên 3 ô, có 3 múi rõ. Quả nang hình cầu
có múi tròn, đường kính 6cm. Hạt hình trái
xoan, khi chín màu nâu nhiều đốm trắng.
Tuy nhiên, khi nghiên cứu sử dụng nguyên
liệu mới vào sản xuất ván dăm, chúng ta không
thể chỉ căn cứ vào một số tính chất cơ bản để
nóng vội áp dụng ngay vào sản xuất mà cần
phải có các nguyên cứu triệt để từ đặc điểm
nguyên liệu, công nghệ và các điều kiện đưa
vào sản xuất. Có như vậy, mới đảm bảo, đáp
ứng yêu cầu của công nghệ hiện đại và phù
hợp với điều kiện sản xuất.
Cây Cao su phát triển tốt ở vùng nhiệt đới
ẩm, có nhiệt độ trung bình từ 220C đến 300C
(tốt nhất ở 260C đến 280C), cần mưa nhiều (tốt
nhất là 2.000 mm) nhưng không chịu được sự
úng nước và gió. Cây Cao su có thể chịu được
nắng hạn khoảng 4 đến 5 tháng, tuy nhiên năng
suất mủ sẽ giảm. Cây chỉ sinh trưởng bằng hạt,
hạt đem ươm được cây non. Khi trồng cây
được 5 tuổi có thể khai thác mủ, và sẽ kéo dài
trong vài ba chục năm.
Do đó, hướng nghiên cứu sử dụng hỗn hợp
giữa dăm gỗ Cao su và vỏ hạt Jatropha là một
hướng có ý nghĩa và cần thiết cho nghiên cứu.
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
1.1. Nguyên liệu dùng trong thí nghiệm
1.1.1. Nguyên liệu gỗ
- Gỗ Cao su: Gỗ dùng trong thí nghiệm là
gỗ Cao Su (tên khoa học là Heveabrasiliensis
Muell – Arg), 14 tuổi khai thác tại Huyện
Trảng Bom, Tỉnh Đồng Nai [6].
Thân cây Cao su có 2 phần chính là phần gỗ
và phần vỏ. Thân thẳng có đường kính từ 25 –
60cm, cao khoảng 15– 20m, là phần chính
cung cấp nhựa và gỗ. Vỏ cây Cao su gồm 3
lớp, lớp da sần là tập hợp các tế bào chết bảo
vệ lớp trong, lớp vỏ cứng là lớp da cát có chứa
một số mạch nhựa, trong cùng là lớp vỏ mềm
hay lớp da lụa chứa nhiều mạch nhựa. Về cấu
tạo, gỗ Cao su có gỗ giác - gỗ lõi khó phân
biệt, vòng năm phân biệt rõ nhất là ở phần gốc,
thớ thẳng. Gỗ Cao su có lỗ mạch khá lớn, phân
bố dạng phân tán, tia gỗ có cấu tạo dị bào xếp
từ 2 – 3 hàng tế bào, sợi gỗ thẳng.
Cây Cao su thuộc họ Thầu dầu
Euphorbiaceae Juss. Cây Cao su phân bố chủ
yếu ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ và Tây
Nguyên. Gỗ Cao su trước những năm 1990
được sử dụng làm chất đốt là chủ yếu, sau khi
Chính phủ hạn chế và tiến hành cấm khai thác
rừng tự nhiên thì các loại gỗ rừng trồng như gỗ
Cao su ngày càng thể hiện vai trò quan trọng
trong ngành chế biến lâm sản.
Gỗ từ cây Cao su, gọi là gỗ Cao su, được sử
dụng trong sản xuất đồ gỗ. Gỗ Cao su được
đánh giá cao vì có thớ gỗ dày, ít co rút, màu
sắc hấp dẫn và có thể chấp nhận các kiểu hoàn
thiện khác nhau. Nó cũng được đánh giá như là
loại gỗ "thân thiện môi trường", do người ta
chỉ khai thác gỗ sau khi cây cao su đã kết thúc
chu trình sản sinh nhựa mủ.
Các chỉ tiêu tính chất của gỗ Cao su 14 tuổi
tại huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai qua kiểm
tra theo tiêu chuẩn TCVN 7756-4: 2007 như sau:
Khối lượng thể tích gỗ tươi: 0.937g/cm3;
khối lượng thể tích gỗ khô kiệt: 0.633g/cm3;
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012
89
C«ng nghiÖp rõng
khối lượng thể tích thăng bằng: 0.693g/cm3;
khối lượng thể tích cơ bản: 0.550g/cm3; điểm
bão hòa thớ gỗ: 29.5%; độ co rút dọc thớ:
0.33%; độ co rút xuyên tâm: 2.43%; độ co rút
tiếp tuyến: 4.05%; ứng suất nén ngang thớ:
7.12KG/cm2; ứng suất nén dọc thớ: 83.16
KG/cm2; ứng suất uốn xuyên tâm:
451.43KG/cm2; ứng suất uốn tiếp tuyến:
751.36KG/cm2; lực tách: 48.51KG/cm2;
Cellulose: 44 – 46%; Pentosan: 18 – 20%;
Lignin: 22 - 24%.
tiềm lực giá trị cực kỳ to lớn, được đánh giá rất
cao, thậm chí đã có những lời ca ngợi có phần
quá đáng. Nhưng dù sao, Jatropha vẫn là một
loại cây hết sức quý giá mà loài người phải
quan tâm khai thác tốt những giá trị sinh học
của cây này.
Cây cọc rào thuộc họ thầu dầu
(Euphorbiaceae). Đây là một loài cây nhỏ hay
còn gọi là cây nhỡ, có chiều cao từ 2m - 5 m.
Cành mọc hơi tỏa ra, bấm có nhiều nhựa mủ.
Lá mọc so le, gốc hình tim, dài 10 -13 cm,
rộng 8 -11 cm, 5 – 7 gân chính, lá hình chân
vịt, cuống lá dài 7 – 12 cm, phình lên ở gốc.
Hoa đực có đài 5 phiến, tràng có 5 cánh, 10 nhị
(5 cái rời và 5 cái dính nhau ở phần giữa). Hoa
cái có đài và tràng giống nhau, không có nhị
hoặc có 5 nhị lép, bầu hình trứng thắt lại ở đầu.
Quả nang, đen, hình trứng, dài và rộng 2 – 2,5
cm, mỗi quả có 3 hoặc 4 hạt. Mỗi chùm hoa có
khả năng đậu hơn 10 quả. Khi hạt đã già, quả
nang chuyển từ màu xanh sang màu vàng sau 2
- 4 tháng kể từ khi thụ phấn. Mùa hoa quả:
tháng 5 – tháng 10. Cây ưa sáng, chịu hạn tốt,
thường được trồng dày làm bờ rào, ra hoa quả
nhiều, tái sinh tốt từ gốc bị chặt, cũng được
trồng bằng cách cắm cành.
Căn cứ vào các yêu cầu của nguyên liệu
dùng trong công nghệ sản xuất ván dăm cho
thấy: gỗ Cao su hoàn toàn có thể đáp ứng được
yêu cầu làm nguyên liệu cho sản xuất ván dăm.
- Jatropha:
Quả Jatropha được thu hoạch tại tỉnh Đắk
lắk bằng phương pháp hái trực tiếp trên cây.
Cây Jatropha curcas L. thuộc chi Jatropha, họ
Thầu dầu (Euphorbiaceae).
Chi Jatropha thuộc tông Joannesieae của
phân họ Crotonoideae thuộc họ Euphorbiaceae.
Jatropha là một loài cây có lịch sử 70 triệu
năm, nguồn gốc từ Mexico (nơi duy nhất có
hóa thạch của cây này) và Trung Mỹ, được
người Bồ Đào Nha đưa qua Cape Verde, rồi
lan truyền sang Châu Phi, Châu Á, sau đó được
trồng ở nhiều nước, trở thành cây bản địa ở
khắp các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới trên
toàn thế giới.
Thành phần hóa học của hạt: 18,2% protein,
38% dầu béo, 17,08% carbohydrat, tinh bột,
acid hữu cơ, hai chất độc và một chất nhựa.
Dầu béo chứa acid myristic, acid palmitic, acid
stearic, acid arachidic, acid oleic (37-63%),
acid linoleic (19-40%), chất độc trong dầu béo
là diterpen và 12-desoxy-16-hydroxyphorbol.
Hàm lượng dầu trong hạt là 20 – 40% và trong
nhân là 46-58%. Lá tươi có vitexin, isovitexin.
Thân, cành, lá chứa triacontanol, 7-ceto-beta-
sitosterol. Vỏ cây chứa tanin (37%), sáp,
đường khử, saponin, một ít tinh dầu. Nhựa mủ
có curcain và 2 peptid mạch vòng là
curcacyclin A và curcacyclin B.
Hiện nay nhiều nước trên thế giới đang chạy
đua phát triển cây này, nhất là các nước Ấn
Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Malaixia,
Indonexia, Philippin, Mianma và nhiều nước
Châu Phi, nhằm phục vụ nhu cầu năng lượng
tại chỗ và xuất khẩu.
Jatropha vốn dĩ là một cây dại, bán hoang
dại mà người dân các nước trồng chỉ để làm bờ
rào và làm thuốc, nhưng với những phát hiện
mới của khoa học, đã cho thấy Jatropha có
Căn cứ vào các yêu cầu của nguyên liệu
dùng trong công nghệ sản xuất ván dăm cho
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012
90
C«ng nghiÖp rõng
thấy: vỏ Jatropha hoàn toàn có thể đáp ứng
được yêu cầu làm nguyên liệu cho sản xuất
ván dăm.
kỹ thuật của dung dịch paraffin: khối lượng
riêng 0.835-0.855g/cm3, nồng độ 60-65%,
nhiệt độ nóng chảy 600C, nhiệt độ phân giải
1700C, nhiệt độ bốc cháy 3600C [4]. Khi
nghiên cứu, lượng paraffin dùng trong ván dăm
là 1%[2], [12].
1.1.2. Keo dán
Keo sử dụng cho sản xuất ván dăm là keo
Urea-Formaldehyde (U-F) của hãng Giai Hân,
Đài Loan. Keo của hãng Giai Hân là một trong
những loại keo đang được sử dụng nhiều ở các
nước Đông Nam Á như: Malaixia, Inđonêxia,
Thái Lan… Ở nước ta, keo của hãng Giai Hân
đã và đang được sử dụng nhiều trong các xí
nghiệp sản xuất ván dán, ván dăm.
1.2. Phương pháp thí nghiệm
1.2.1. Các chỉ tiêu của ván thí nghiệm
Dựa vào đặc điểm của nguyên liệu và các
chỉ tiêu của ván dăm cấp II dùng cho sản xuất
hàng mộc, chúng tôi lựa chọn loại ván dăm
như sau:
Các chỉ tiêu kỹ thuật của keo dán U-F qua
kiểm tra như sau: Keo dạng lỏng; màu trắng
đục; hàm lượng khô 47%; tỷ trọng 1.25-
1.27g/ml; độ nhớt kiểm tra bằng máy đo dộ
nhớt (Rion Viscoteter VT-04) theo tiêu chuẩn
GB/T 14074.7-93 [12] là 100-180 mPa.s (ở
300C); độ pH 7.0-7.2 (kiểm tra ở 200C); thời
gian gel hoá 67s (ở 1000C); lượng
formaldehyde tự do nhỏ hơn 0.5%; thời gian
bảo quản 02 tháng ở 300C.
Loại ván dăm 3 lớp. Tỷ lệ kết cấu của ván
dăm là 1:4:1. Chiều dày ván dăm 18mm. Khối
lượng thể tích ván dăm 0.7g/cm3; khối lượng
thể tích lớp mặt 0.85g/cm3. Kích thước ván
(chưa dọc cạnh) là: 800 x 800 x 18 (mm). Độ
ẩm của thảm dăm trước khi ép nằm trong
khoảng: lớp mặt là 15-18%, lớp lõi là 10-12%.
Tỷ lệ keo trộn lớp trong 10% và lớp mặt 13%
(so với lượng dăm khô kiệt). Các chỉ tiêu tính
chất vật lý, cơ học đáp ứng được yêu cầu của
ván dăm cấp 2 dùng cho đồ mộc và xây dựng.
Các chỉ tiêu chất lượng của ván dăm, gồm
[11], [12], [17]: Độ bền uốn tĩnh (MOR) 1.40
MPa, Độ bền kéo vuông góc bề mặt (IB)
0.35 MPa, Tỷ lệ trương nở chiều dày (TS)
12%.
Để đánh giá khả năng kết dính của màng
keo chúng tôi đi kiểm tra độ bền liên kết của
màng keo. Độ bền liên kết của màng keo, kiểm
tra theo tiêu chuẩn GB/T 14070.10-83 [12].
Kết quả kiểm tra như sau: độ bền liên kết màng
keo qua 03 lần đo có giá trị trung bình 19.7
KG/cm2.
1.2.2. Mô hình toán học
Với các chỉ tiêu kỹ thuật như vậy, keo U-F
hoàn toàn có thể đáp ứng được yêu cầu của keo
Mô hình toán học được chọn cho thí nghiệm
là quy hoạch thực nghiệm bậc nhất với biến số
đầu vào là tỷ lệ pha trộn giữa dăm gỗ cao su và
vỏ hạt cây Jatropha. Tỷ lệ pha trộn giữa dăm
gỗ cao su và vỏ hạt cây Jatropha trong ván dăm
75:25, 60:40, 50:50, 40:60. Số lần lặp cho mỗi
thí nghiệm là 3[1].
dán dùng trong công nghệ sản xuất ván dăm.
1.1.3. Chất chống ẩm
Căn cứ vào các kết quả đã được nghiên cứu
và sản xuất giới thiệu, chúng tôi dùng chất
chống ẩm là dung dịch paraffin của nhà máy
Tây Long – Quảng đông – Trung quốc cho sản
xuất ván dăm. Dung dịch paraffin là dung dịch
không màu, không hòa tan trong nước, keo
dán, cồn; hòa tan trong ete, CCl4,.. Các chỉ tiêu
1.2.3. Quá trình tạo ván dăm
Quá trình công nghệ sản xuất ván dăm hỗn
hợp từ gỗ Cao su và vỏ hạt Jatropha được trình
bày theo sơ đồ ở hình 01 [7]:
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012
91
C«ng nghiÖp rõng
Dăm gỗ cao su
Sấy dăm
Phân loại dăm
Dăm lớp lõi
Trộn dăm
Trộn keo
Trải thảm
Dăm lớp mặt
Trộn keo
Trộn dăm
Dăm lớp lõi
Phân loại dăm
Sản phẩm
Ủ ván
Ép nhiệt
Dăm lớp mặt
Vỏ hạt Jatropha
Phơi khô
Nghiền dăm
Sấy khô
Hình 01. Quá trình công nghệ tạo ván dăm hỗn hợp dăm gỗ Cao su
và vỏ hạt Jatropha
Gỗ Cao su sau chặt hạ, tập kết được loại trừ
Quả Jatropha được thu hoạch tại tỉnh Đắk
lắk bằng phương pháp hái trực tiếp trên cây.
Quá trình thu gom Jatrophan tồn tại cả quả đã
chín khô lẫn quả đã chín còn tươi vì vậy sau
khi thu gom chúng tôi phải tiến hành hong
phơi, phân loại và tách bỏ hạt. Sau khi đã tách
hạt ra khỏi quả, đem vỏ quả phơi khô tới độ ẩm
khoảng 3%. Tỷ lệ đạt được từ quả còn tươi đến
khi vỏ đã khô như sau: Chúng tôi tiến hành cân
thử trong 50kg quả đã chín còn tươi thì tỷ lệ
hạt chiếm 30%, tỷ lệ vỏ chiếm 70%. Trong 20
kg vỏ tươi khi phơi khô đạt 2 kg vỏ khô ở độ
ẩm 3%. Vỏ hạt sau đó được tạo dăm bằng máy
nghiền búa. Tỷ lệ dăm vỏ Jatropha khoảng
60%, còn lại 40% tạo ra mùn bụi.
vỏ và loại bỏ các đinh sắt. Sau đó được băm
trên máy băm dăm. Sau khi phân loại, loại bỏ
những dăm không đạt yêu cầu, dăm được sấy
trong lò sấy trống quay đến độ ẩm 3-5% cho
dăm lớp lõi, 4-6% cho dăm lớp mặt và được
phân loại, kiểm tra kích thước.
Kết quả kiểm tra về chất lượng dăm gỗ Cao
su cho thấy:
Dăm lớp mặt: Dăm màu trắng. Chiều dày
chủ yếu là loại dăm dày 0.25mm, tuy nhiên vẫn
có một số dăm hơi dày (>0.25mm). Trong khi
đó, chiều dày dăm theo tiêu chuẩn là 0.15-
0.25mm. Chiều dài chủ yếu loại dăm ngắn hơn
10mm. Chiều dài dăm lớp mặt tốt nhất theo tiêu
chuẩn là 20mm. Độ thon của dăm vào khoảng
40-50 (yêu cầu của tiêu chuẩn là 100-200).
Kết quả kiểm tra kích thước dăm vỏ
Jatropha như sau: chiều dài 15±5mm, chiều
dày 0.15 đến 0.52mm, độ ẩm 3±1%.
Dăm lớp lõi: Dăm màu trắng. Chiều dày
chủ yếu là loại dăm lớn hơn 0.35-0.45mm,
thậm chí còn có dăm dày 1-2mm (yêu cầu của
tiêu chuẩn là 0.35-0.45mm). Phần lớn dăm có
chiều dài dưới 30mm (chủ yếu dài 23mm).
Chiều dài dăm lớp giữa tốt nhất theo yêu cầu là
40mm. Độ thon của dăm vào khoảng 40-50
(yêu cầu của tiêu chuẩn là 60).
Khả năng dán dính của các qua kiểm tra cho
thấy các dăm liên kết tốt với nhau. Để xem xét
khả năng thẩm thấu của keo vào trong dăm
Cao su và Jatropha, chúng tôi nhúng sợi vỏ
Jatropha vào keo U-F đã chọn theo thời gian:
5, 15 và 30 phút và lần lượt lấy để ra ngoài
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012
92
C«ng nghiÖp rõng
trong thời gian 2 giờ. Sau đó cắt tiêu bản
ngang sợi, dọc sợi và soi bằng kính hiển vi
điện tử Olympys CH30. Kết quả thu được là tất
cả các trường hợp không thấy keo thẩm thấu
vào bên trong. Điều này chứng tỏ dăm
Jatropha có thể đáp ứng yêu cầu cho sản xuất
ván dăm.
độ ẩm tương đối của không khí khoảng 65% và
thời gian 48 giờ trước khi gia công mẫu.
1.2.4. Phương pháp kiểm tra kết quả thí nghiệm
Độ pH của keo dán, dung dịch paraffin và
hỗn hợp các chất được đo bằng máy đo độ pH
(HI 9224 Microprocesser printing pH meter)
và được kiểm tra theo tiêu chuẩn GB/T4897-77
[7]. Độ chính xác của máy đo độ pH là 0.1.
Dăm gỗ Cao su và dăm Jatropha sau khi
được phân loại được trộn lẫn vào nhau theo các
tỷ lệ cho trước. Sau đó, dăm được trộn keo U-F
trong máy trộn keo trống quay. Tỷ lệ keo dùng
cho lớp mặt là 13%, lớp lõi là 10% (so với
lượng dăm khô kiệt). Lượng chất đóng rắn
NH4Cl 1% (so với lượng keo khô kiệt). Độ pH
của dăm lớp mặt sau trộn keo là 6.5, độ pH của
dăm lớp lõi sau trộn keo là 5.5 [5], [9].
Độ nhớt của keo dán được đo bằng máy đo
độ nhớt (Rion Viscoteter VT-04) theo tiêu
chuẩn GB/T 14074.7-93 [11].
Độ bền liên kết màng keo kiểm tra theo tiêu
chuẩn GB/T 14070.10-83 [12]. Thiết bị kiểm
tra là máy thử tính chất cơ lý AMSLE 5 tấn
11/2612 của Trường Đại học Lâm nghiệp.
Lên khuôn là quá trình trải thảm để tạo
thành khuôn trước khi ép thành ván cứng. Quá
trình lên khuôn là dăm sau khi trộn keo được
đưa lên thiết bị trải thảm để rải thành thảm
dăm nhằm mục đích tạo nền tảng về kết cấu,
kích thước cũng như khối lượng thể tích của
ván đặt ra.
Thời gian gel hóa của keo dán kiểm tra theo
tiêu chuẩn GB/T 14074.10-93[4].
Ván dăm sau khi ép được để ổn định 48h,
sau đó được sấy đến độ ẩm 12% (máy đo độ
ẩm Wagner L606 Moisture Meter). Độ chính
xác của máy là 0.1%. Các mẫu được cắt theo
các tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng [12], [13].
Do điều kiện thí nghiệm nên trong đề tài
chọn phương án trải thảm bằng thủ công. Dăm
sau khi trộn keo được trải vào khuôn gỗ và nén
ép bằng tay (ép sơ bộ) để giảm chiều cao
khoang máy ép nhiệt. Ván 3 lớp, dăm lớp mặt
và lớp lõi được trộn đều sau đó trải lên khuôn
theo tỷ lệ kết cấu 2 lớp mặt và 1 lớp lõi theo tỷ
lệ 1:4:1 [5].
Khối lượng thể tích của sản phẩm mẫu được
thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 7756-4: 2007
[3], [4]. Tỷ lệ trương nở chiều dày, độ bền kéo
vuông góc, độ bền uốn tĩnh ván dăm được xác
định theo tiêu chuẩn GB/T4965-92 [8],[9].
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Ván sau khi trải thảm và lên khuôn được
tiến hành ép nhiệt. Trong thí nghiệm sử dụng
máy ép nhiệt một tầng với các thông số của
chế độ ép được xác định như sau: Áp suất ép:
2.2 MPa, nhiệt độ ép: 1600C, thời gian ép: 0.6
phút/mm chiều dày. Phương pháp ép sử dụng
là ép phẳng có gia nhiệt bàn ép. Thanh cữ kim
loại có chiều dày 18mm.
Các chỉ số ngoại quan của các tấm ván này
đáp ứng yêu cầu. Ván có màu hanh vàng hoặc
nâu, trên bề mặt ván không có các vết đốm
hoặc vùng chuyển màu, bề mặt ván phẳng
không có xơ, xước. Khi quan sát tấm ván dăm
từ gỗ Cao su và Jatropha theo mặt cắt ngang
cho thấy: ở mặt cắt ngang của ván có nhiều
chỗ không đồng nhất.
Sau khi ép nhiệt, ván được để ổn định trong
48 giờ nhằm hạn chế cong vênh do hút ẩm trở
lại. Ván mẫu được bảo quản trong môi trường
phòng thí nghiệm với nhiệt độ khoảng 27oC,
Kết quả kiểm tra một số chỉ tiêu chất lượng
của ván dăm hỗn hợp từ gỗ Cao su và Jatropha
trình bày ở bảng 01.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012
93
C«ng nghiÖp rõng
góc bề mặt ván dăm (K)] như sau:
Các phương trình tương quan biểu diễn
quan hệ giữa tỷ lệ pha trộn giữa dăm gỗ cao su
và vỏ hạt cây Jatropha (X) và một số chỉ tiêu
chất lượng ván dăm [tỷ lệ trương nở chiều dày
(TS), độ bền uốn tĩnh (u), độ bền kéo vuông
TS = 9.30 – 1.56X + 0.628X2
MOR = 151.97 + 2.11X – 1.44X2
IB = 3.78 + 0.8X – 0.21X2
Bảng 01. Một số chỉ tiêu chất lượng ván dăm
Các chỉ tiêu chất lượng của ván dăm
N0 Tỷ lệ phối trộn (%)
TS (%)
8.29
8.94
10.03
13.19
7.34
U (MPa)
15.244
15.113
14.474
13.768
16.123
K (MPa)
0.426
0.483
0.395
0.365
1
2
3
4
5
75:25
60:40
50:50
40:60
Ván đối chứng
0.562
Ghi chú: các số liệu ở bảng 01 là các số liệu trung bình đã qua xử lý thống kê.
Từ các kết quả nghiên cứu ở bảng 01 và các
thấy vỏ Jatropha có khối lượng thể tích nhỏ, độ
đàn hồi lớp, tỷ lệ sợi có chiều dài lớn ít. Hình
dạng dăm từ vỏ hạt Jatropha đa số là dạng cục,
khi trộn keo sẽ tạo với dăm gỗ ở dạng “kênh”.
Do đó, khi lượng vỏ hạt Jatropha càng nhiều,
khoảng trống trong tấm ván dăm càng nhiều.
Vì vậy, ván dăm từ hỗn hợp vỏ quả Jatropha và
dăm gỗ cao su sẽ có tỷ lệ trương nở chiều dày
cao hơn gỗ. Tuy nhiên kết quả nghiên cứu
cũng cho thấy trong vỏ hạt Jatropha có nhiều
dầu và chất béo. Các chất này có lợi cho dán
dính. Vì vậy, khi nghiền dăm nếu dăm có kích
thước phù hợp sẽ có lợi cho độ bền uốn tĩnh và
độ bền kéo vuông góc.
phương trình tương quan cho thấy:
- Các chỉ tiêu chất lượng của ván đối chứng
(độ bền kéo vuông góc bề mặt và độ bền uốn
tĩnh của ván dăm) cao hơn ván dăm hỗn hợp từ
gỗ Cao su và vỏ hạt Jatropha. Riêng tỷ lệ
trương nở chiều dầy của ván đối chứng thấp
hơn ván dăm hỗn hợp từ gỗ Cao su và vỏ hạt
Jatropha.
- Khi lượng dăm Jatropha trong ván dăm
hỗn hợp gỗ Cao su và vỏ hạt Jatropha tăng lên,
độ bền kéo vuông góc bề mặt và độ bền uốn
tĩnh của ván dăm có xu thế giảm đi. Ở tỷ lệ
40:60 độ bền kéo vuông góc bề mặt và độ bền
uốn tĩnh của ván dăm hỗn hợp đã vượt quá tiêu
chuẩn cho phép là 14 MPa và 0.35MPa.
Trong ván dăm, khi dăm gỗ nhiều, dăm có
kích thước và chất lượng của dăm công nghệ
càng nhiều thì độ bền uốn tính, độ bền kéo
vuông góc sẽ tăng lên và tỷ lệ trương nở chiều
dày sẽ giảm đi. Tuy nhiên, do dăm Cao su có
nhiều dăm kích thước lớn, trong khi đó dăm từ
vỏ hạt jatropha có nhiều chất dầu không có lợi
cho dán dính, các dăm từ vỏ hạt jatropha sẽ
chui vào các kẽ hở của dăm gỗ. Điều này giải
thích tại sao khi tỷ lệ phối trộn dăm gỗ giảm đi
từ 75:25 đến 60:40 độ bền uốn tĩnh, độ bền kéo
vuông góc bề mặt tăng lên, tỷ lệ trương nở
chiều dày có xu thế giảm đi.
- Khi lượng dăm Jatropha trong ván dăm
hỗn hợp gỗ Cao su và vỏ hạt Jatropha tăng lên,
tỷ lệ trương nở chiều dày của ván dăm có xu
thế tăng lên. Ở tỷ lệ 40:60 tỷ lệ trương nở
chiều dày của ván dăm hỗn hợp đã vượt quá
tiêu chuẩn cho phép là 12%.
Các nhận xét trên đây có thể giải thích
như sau:
Đối với vỏ hạt Jatropha, qua kết quả nghiên
cứu về các tính chất cơ học, vật lý, hóa học cho
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012
94
C«ng nghiÖp rõng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
IV. KẾT LUẬN
1. Nguyễn Văn Bỉ (1987). “Phương pháp lập và giải
bài toán tối ưu trong công nghiệp rừng”, Thông tin
KHKT Đại Học Lâm Nghiệp, (1), tr.50 -70.
Từ các kết quả trên, chúng ta có thể rút ra
một số kết luận sau:
- Gỗ Cao su, vỏ hạt Jatropha đáp ứng tốt
yêu cầu của nguyên liệu dùng trong công
nghệ sản xuất ván dăm. Khi sử dụng hỗn hợp
2 loại nguyên liệu trên, chất lượng ván dăm
đáp ứng tốt yêu cầu, chất lượng ngoại quan
của ván đẹp.
2. Hồ Xuân Các, Hữu Thị Huần (1994), Công
nghệ sản xuất ván dăm gỗ, Hội Khoa học kỹ thuật
Lâm Nghiệp TP Hồ Chí Minh, tr.71-83.
3. Phạm Văn Chương, Nguyễn Văn Thuận (1993),
Công nghệ sản xuất ván nhân tạo, Đại học Lâm nghiệp,
Hà Tây, Tr 63-67.
8. J.M Dinwoodie (1987), Timber its structure,
properties and utilisation, 6th edition, Van nostrand
reinhold coMPany, London, Paris… Tr 121-156.
- Ván dăm hỗn hợp từ gỗ Cao su và vỏ hạt
Jatropha theo công nghệ trên hoàn toàn đảm
bảo được những yêu cầu về chất lượng cho ván
dăm dùng trong độ mộc dân dụng.
10. J.A. Youngquist, B.E. English, H. Spelter, P. Chow
(1993) Agricultural fibers in composition panels. In
proceedings
of
the
27th
International
- Ván dăm hỗn hợp từ gỗ Cau su và vỏ hạt
Jatropha nên pha trộn với tỷ lệ không quá
50:50 lượng dăm gỗ Cao su và dăm từ vỏ hạt
Jatropha.
particleboard/composite materials symposium. WSU,
Pullman tr112-115.
11. Академия наука Латвииской Институт
Химии
Древесины (1975),
Химическая
Модфикация древесины Рига Издатльство Зинатне
14-139с.
- Công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp từ
gỗ Cao su và vỏ hạt Jatropha, theo kết quả
nghiên cứu hoàn toàn có thể áp dụng vào thực
tế sản xuất của Việt Nam với những trang thiết
bị dùng trong sản xuất các loại ván dăm thông
dụng hiện nay.
13. Evalipt¸kov¸, Milansedliačik (1998) Chemia a
aplik¸cia pomocüch L·tok vdrev·rskom priemysle,
vydavateľstvo technickej a ekono mickej litertóry – Tr 367-
371.
STUDY ON UTILIZATION OF JATROPHA CURCAS L. AND RUBER WOOD
FOR PARTICLEBOARD
Tran Van Chu
SUMMARY
In this study, Jatropha curcas L. - ruber wood particleboard were manufactured as boards using the method used
in the wood-based panel industry. The raw material (the nut shell) Jatropha curcas L from Dak lak province and ruber
wood from Dong Nai province, were chosen. In order to study the feasibility of utilizing Jatropha curcas L as an
alternative raw material for panels, three-layer particleboard were produced by mixing Jatropha curcas L with
industrial ruber wood particles in a proportion 75:25, 60:40, 50:50, 40:60. The experimental technological parameters
were: temperature of 1600C and pressing time of 14.8 minutes and , pressure of 1.7 MPa. U-F adhesive was used (a
commercial urea-formaldehyde adhesive was used) for blending the raw materials with adhesive content of 10 wt%
for core and 13 wt% for surface layers. The results of discussion show that: Such a technlogical process are very
suitable for technlogical and equipments conditions of Vietnam. By using such a technological process, the physical
and mechanical properties of particleboard made from nut shell Jatropha curcas L and ruber wood are up to
GB/T4965-92 standard. The board can reach 14.5 MPa. of bending Modulus of Rupture (MOR) , 0.365 Ma. of Intenal
Bond (IB) and the Thickness Swelling (TS) of the board is 10.54%, with 0.7-0.73 specific gravity.
Keywords: Bending modulus of rupture (MOR), Intenal Bonding (IB), Jatropha curcas L, Ruber wood,
Thickness swelling (TS), Wood particle- Jatropha curcas L particleboard.
Người phản biện: PGS. TS. Nguyễn Văn Thiết
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2012
95
8 trang
19600
Free
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu tạo ván dăm từ gỗ cao su và vỏ hạt Jatropha", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_tao_van_dam_tu_go_cao_su_va_vo_hat_jatropha.pdf
