Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới chất lượng ván LVL từ gỗ keo lai với độ dày 2mm

Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép đến chất lượng ván LVL từ gỗ keo lai, với độ dày 2mm, cung cấp thông tin hữu ích cho ngành sản xuất.

• Người hướng dẫn: Phan Duy Hưng
• Trường học: Trường Đại Học LN
• Chuyên ngành: Chế Biến Lâm Sản
• Đề tài: Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Ép Đến Chất Lượng Ván LVL Từ Gỗ Keo Lai Dày 2Mm
• Loại tài liệu: Luận Văn

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
• 1.1. Lịch sử phát triển của ván LVL
• 1.1.1. Trên thế giới
• 1.1.2. Tại Việt Nam
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Những yếu tố cố định
• 1.4.2. Yếu tố khảo sát
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Những vấn đề chung về nguyên liệu gỗ keo lai (Acacia mangium x auriculiformis)
• 2.1.1. Cấu tạo của gỗ Keo Lai
• 2.1.1.1. Cấu tạo thô đại
• 2.1.1.2. Cấu tạo hiển vi
• 2.1.2. Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai
• 2.2. Sự ảnh hưởng của nguyên liệu đến công nghệ ép và chất lượng sản phẩm
• 2.2.1. Ảnh hưởng của loài gỗ
• 2.2.2. Ảnh hưởng của ván mỏng
• 2.2.2.1. Chiều sâu vết nứt
• 2.2.2.2. Ảnh hưởng của sai số chiều dầy
• 2.2.2.3. Độ nhấp nhô bề mặt
• 2.2.2.4. Ảnh hưởng của độ ẩm ván mỏng tới công nghệ ép và chất lượng sản phẩm
• 2.2.2.5. Các giải pháp khắc phục khuyết tật ván mỏng
• 2.3. Chất kết dính
• 2.3.1. Những vấn đề chung về chất kết dính
• 2.3.2. Các loại chất kết dính thường dùng
• 2.3.2.1. Pha chất kết dính dán ép nguội
• 2.3.2.2. Pha chất kết dính dán ép nóng
• 2.3.2.3. Lượng chất kết dính dùng trong sản xuất

Tóm tắt

I. Giới thiệu về ván LVL và gỗ keo lai

Ván LVL (Laminated Veneer Lumber) là sản phẩm gỗ nhân tạo được sản xuất từ các lớp gỗ mỏng được dán ép với nhau. Sản phẩm này được phát triển nhằm thay thế gỗ tự nhiên, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về vật liệu xây dựng. Gỗ keo lai, một loại gỗ có nguồn gốc từ sự lai tạo giữa hai giống keo, đã được chứng minh là nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất ván LVL. Đặc điểm của gỗ keo lai bao gồm độ bền cao và khả năng chống cong vênh, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho ngành công nghiệp chế biến gỗ. Việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ ép đến chất lượng ván LVL từ gỗ keo lai dày 2mm là rất cần thiết để tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

II. Ảnh hưởng của nhiệt độ ép đến chất lượng ván LVL

Nhiệt độ ép là một yếu tố quan trọng trong quy trình sản xuất ván LVL. Nghiên cứu cho thấy rằng nhiệt độ ép ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng ván LVL thông qua việc tác động đến tính chất của chất kết dính và cấu trúc của ván. Khi nhiệt độ ép tăng, khả năng kết dính của các lớp gỗ cũng tăng, dẫn đến sự cải thiện về độ bền và độ ổn định của sản phẩm. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao, có thể gây ra hiện tượng phân hủy chất kết dính, làm giảm chất lượng sản phẩm. Do đó, việc xác định mức nhiệt độ ép tối ưu là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng ván LVL đạt tiêu chuẩn.

III. Quy trình sản xuất ván LVL từ gỗ keo lai

Quy trình sản xuất ván LVL từ gỗ keo lai bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc chuẩn bị nguyên liệu đến quá trình ép và hoàn thiện sản phẩm. Đầu tiên, gỗ keo lai được cắt thành các tấm mỏng với độ dày 2mm. Sau đó, các tấm này được sấy khô để đạt độ ẩm dưới 6%, điều này rất quan trọng để đảm bảo chất lượng dán. Tiếp theo, các tấm gỗ được tráng keo và xếp lớp theo quy định. Cuối cùng, quá trình ép nhiệt được thực hiện với nhiệt độ ép được điều chỉnh phù hợp để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Quy trình này không chỉ giúp tối ưu hóa chất lượng ván LVL mà còn giảm thiểu lãng phí nguyên liệu.

IV. Tính chất vật lý và cơ học của ván LVL

Ván LVL từ gỗ keo lai có nhiều tính chất vật lý và cơ học vượt trội. Các nghiên cứu cho thấy rằng ván LVL có khả năng chịu lực tốt, độ bền cao và khả năng chống cong vênh. Đặc biệt, chất lượng gỗ và nhiệt độ ép có ảnh hưởng lớn đến các tính chất này. Khi nhiệt độ ép được điều chỉnh hợp lý, ván LVL có thể đạt được các tiêu chuẩn chất lượng cao, phù hợp cho nhiều ứng dụng trong xây dựng và sản xuất đồ mộc. Việc hiểu rõ các tính chất này sẽ giúp các nhà sản xuất tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

V. Ứng dụng của ván LVL trong thực tế

Ván LVL từ gỗ keo lai đang ngày càng được ưa chuộng trong ngành xây dựng và sản xuất đồ mộc. Sản phẩm này không chỉ có tính thẩm mỹ cao mà còn đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực tốt. Các ứng dụng phổ biến của ván LVL bao gồm làm khung cửa, dầm, xà và các chi tiết chịu lực khác trong xây dựng. Sự phát triển của công nghệ sản xuất ván LVL cũng mở ra nhiều cơ hội cho việc sử dụng nguyên liệu gỗ tái chế, góp phần bảo vệ môi trường và giảm thiểu việc khai thác gỗ tự nhiên. Điều này cho thấy rằng ván LVL không chỉ là một sản phẩm chất lượng mà còn có giá trị thực tiễn cao trong việc phát triển bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nguồn tài nguyên rừng tự nhiên ngày càng suy giảm nghiêm trọng, việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu tái tạo bền vững thay thế gỗ xẻ tự nhiên trở thành nhiệm vụ cấp bách của ngành công nghiệp chế biến lâm sản. Gỗ rừng trồng, tiêu biểu là dòng Keo lai (Acacia mangium x auriculiformis) thế hệ F1 ở độ tuổi 8 đến 9 năm với hàm lượng cellulose đạt từ 49% đến 51%, đang nổi lên như một nguồn sinh khối dồi dào tại Việt Nam. Tuy nhiên, gỗ rừng trồng thường có đường kính nhỏ (trung bình 28 cm) và nhiều khuyết tật tự nhiên, hạn chế khả năng ứng dụng trực tiếp vào kết cấu chịu lực xây dựng và đồ mộc cao cấp.

Để giải quyết nút thắt này, công nghệ sản xuất ván dán nhiều lớp thớ song song (Laminated Veneer Lumber - LVL) ra đời như một giải pháp đột phá. Luận văn tập trung nghiên cứu sâu sự ảnh hưởng của nhiệt độ ép nhiệt – một thông số công nghệ cốt lõi – đến chất lượng ván LVL sản xuất từ ván mỏng Keo lai có chiều dày 2,0 mm, sử dụng chất kết dính Urea-Formaldehyde (UF).

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại Trung tâm Chuyển giao Công nghệ Công nghiệp Rừng thuộc Trường Đại học Lâm nghiệp. Mục tiêu cụ thể là xác định quy luật biến đổi các chỉ tiêu cơ lý của ván LVL dưới tác động của ba cấp nhiệt độ ép thực nghiệm (110°C, 120°C và 130°C). Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn khi xác lập được dải nhiệt độ ép tối ưu từ 120°C đến 130°C, giúp nâng cao độ bền uốn tĩnh của sản phẩm lên tới 139,12 MPa và đạt khối lượng thể tích 0,697 g/cm³, tạo tiền đề kỹ thuật vững chắc cho việc thương mại hóa sản phẩm gỗ kỹ thuật chất lượng cao tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự kết hợp của hai nền tảng lý thuyết chuyên ngành chế biến gỗ:

Thứ nhất là thuyết dán dính và cơ chế trùng ngưng polyme nhiệt rắn của keo Urea-Formaldehyde. Khi chịu tác động nhiệt, dung dịch keo chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái nhớt dẻo và đóng rắn vĩnh viễn nhờ phản ứng tạo mạng lưới không gian ba chiều giữa urea và formaldehyde với sự xúc tác của muối amoni clorua (NH4Cl nồng độ từ 0,4% đến 1,5%).

Thứ hai là thuyết hóa dẻo nhiệt và tính nhớt đàn hồi của thành phần Lignin trong gỗ. Dưới tác dụng của nhiệt độ ép từ 110°C đến 130°C kết hợp cùng áp suất, lignin trong thành tế bào gỗ Keo lai chuyển từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái mềm dẻo, làm giảm độ rỗng cấu trúc và tăng diện tích tiếp xúc thực tế giữa các lớp ván mỏng.

Các khái niệm then chốt cấu thành nghiên cứu bao gồm: ván LVL (vật liệu gỗ ghép từ các lớp ván mỏng có thớ gỗ xếp song song cùng chiều), phương pháp ép nhiều bước (Step by step - kỹ thuật ép nhiệt ngắt quãng giúp thoát hơi ẩm tối ưu), khối lượng thể tích sản phẩm, cường độ kéo trượt màng keo và mô đun uốn tĩnh (MOR).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được thu thập thông qua phương pháp thực nghiệm khoa học trực tiếp trên hệ thống máy móc chuyên dụng tại xưởng thực nghiệm. Nguyên liệu gỗ Keo lai đầu vào được chọn lựa đồng đều với đường kính khúc gỗ 28 cm, độ cong 2,6%, độ thót ngọn 1,9 cm/m và độ tròn đều đạt 80%. Khúc gỗ được xử lý nhiệt thủy nhiệt trực tiếp trong nước nóng (tốc độ gia nhiệt từ 5°C đến 6°C/phút) trước khi bóc ván mỏng 2,0 mm trên máy bóc BG 130.

Về quy mô mẫu và phương pháp chọn mẫu: Nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng theo các chế độ công nghệ khảo sát. Cỡ mẫu kiểm tra cơ lý được thiết lập nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn Tiệp Khắc CSN 490170 (đối với mô đun đàn hồi và mô đun uốn tĩnh) và CSN 490174 (đối với độ bền kéo trượt màng keo). Mỗi cấp nhiệt độ thực nghiệm tiến hành cắt và thử nghiệm 8 mẫu chuẩn (tổng số 24 mẫu uốn tĩnh kích thước 450 x 50 x 25 mm).

Phương pháp phân tích được lựa chọn là phương pháp thống kê mô tả và phân tích tương quan thực nghiệm (xác định giá trị trung bình, độ lệch chuẩn S, hệ số biến thiên S% và sai số tương đối P%). Lý do lựa chọn phương pháp này nhằm đảm bảo tính chuẩn xác, khách quan và loại trừ các sai số ngẫu nhiên trong quá trình đo đạc cơ tính vật liệu gỗ. Quá trình ép nhiệt nhiều bước được cố định ở áp suất cực đại 1,5 MPa, áp suất giảm tải 0,9 MPa, lượng keo tráng 250 g/m² và tổng chu kỳ ép 30 phút.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm đã chỉ ra 4 phát hiện quan trọng về mối quan hệ giữa nhiệt độ ép và tính chất cơ lý của ván LVL Keo lai:

Thứ nhất, độ bền uốn tĩnh (MOR) tăng trưởng vượt bậc theo chiều tăng của nhiệt độ ép. Ở mức nhiệt 110°C, giá trị uốn tĩnh trung bình chỉ đạt 100,90 MPa (độ lệch chuẩn 4,72 MPa). Khi nâng nhiệt độ lên 120°C, chỉ số này tăng lên 118,23 MPa (tăng 17,18%). Khi đạt nhiệt độ 130°C, độ bền uốn tĩnh xác lập mức cao nhất là 139,12 MPa, tương đương mức tăng 37,88% so với mức nhiệt 110°C.

Thứ hai, khối lượng thể tích sản phẩm có xu hướng tăng nhẹ và ổn định. Tại 110°C, khối lượng thể tích trung bình đạt 0,680 g/cm³; ở 120°C đạt 0,687 g/cm³ và ở 130°C đạt 0,697 g/cm³, phản ánh mức độ nén chặt và liên kết cơ học tốt hơn giữa các lớp ván mỏng.

Thứ ba, cường độ kéo trượt màng keo có xu hướng suy giảm khi nhiệt độ tăng cao. Độ bền kéo trượt màng keo ngoài cùng giảm từ 4,71 MPa (ở 110°C) xuống 4,28 MPa (ở 120°C) và 3,99 MPa (ở 130°C). Tương tự, màng keo trong cùng giảm từ 5,26 MPa (ở 110°C) xuống 4,61 MPa (ở 120°C) và 4,19 MPa (ở 130°C).

Thứ tư, mô đun đàn hồi (MOE) ghi nhận sự suy giảm từ 1211,92 MPa ở mức 110°C xuống 972,69 MPa ở 120°C và chạm mức 713,84 MPa ở 130°C.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự gia tăng vượt bậc về độ bền uốn tĩnh được giải thích bằng hiện tượng hóa dẻo nhiệt của thành phần cao phân tử trong gỗ. Ở nhiệt độ 110°C, phôi gỗ chưa đạt đến điểm hóa mềm tối ưu, khiến các khuyết tật bề mặt ván mỏng 2,0 mm chưa được nén ép triệt để. Khi nhiệt độ nâng lên ngưỡng 120°C - 130°C, lignin chuyển hóa sang trạng thái dẻo, kết hợp áp suất ép 1,5 MPa giúp triệt tiêu các khoảng rỗng, màng keo UF trải đều liên tục và phản ứng đóng rắn diễn ra hoàn toàn, tạo nên cấu trúc ván đặc chắc chịu lực uốn xuất sắc.

Hiện tượng suy giảm độ bền kéo trượt và mô đun đàn hồi khi nhiệt độ đạt 130°C xuất phát từ bản chất của quy trình ép nhiều bước (máy ép phải nâng hạ mở bàn ép nhiều lần) kết hợp với hiện tượng giòn hóa cục bộ của màng keo UF dưới nhiệt độ cao kéo dài.

Để trực quan hóa các quy luật công nghệ này, dữ liệu thực nghiệm có thể được biểu diễn thông qua biểu đồ đường tương quan giữa nhiệt độ ép và độ bền uốn tĩnh (với đường xu hướng đi lên tuyến tính rõ rệt từ 100,90 MPa đến 139,12 MPa), kết hợp cùng bảng ma trận so sánh các chỉ tiêu cơ lý để các nhà quản trị sản xuất dễ dàng lựa chọn điểm cân bằng công nghệ.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết luận thực nghiệm, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể nhằm chuẩn hóa quy trình sản xuất ván LVL từ gỗ Keo lai:

1. Chuẩn hóa dải nhiệt độ ép công nghiệp ở mức 120°C đến 130°C: Bộ phận kỹ thuật tại các nhà máy chế biến gỗ cần thiết lập nhiệt độ bàn ép nhiệt ở mức 120°C cho các dòng sản phẩm đồ mộc thông dụng và 130°C cho các chi tiết dầm, xà kết cấu xây dựng đòi hỏi mô đun uốn tĩnh cao (mục tiêu đạt MOR trên 130 MPa), thực hiện ngay trong quý 1 sau khi tiếp nhận chuyển giao quy trình.

2. Kiểm soát chặt chẽ độ ẩm ván mỏng trước khi tráng keo: Doanh nghiệp cần nâng cấp hệ thống sấy cưỡng bức để hạ độ ẩm ván mỏng sau sấy xuống dưới 6% (thay vì mức 8% đến 11% như thiết bị sấy thông thường), triệt tiêu hoàn toàn nguy cơ nổ ván và phồng rộp màng keo khi ép nhiệt ở áp suất 1,5 MPa; thời gian hoàn thành lắp đặt và hiệu chuẩn trong vòng 6 tháng.

3. Tối ưu hóa công thức phối trộn và định mức quét keo Urea-Formaldehyde: Phòng nghiên cứu và phát triển (R&D) của doanh nghiệp cần áp dụng định mức tráng keo tiêu chuẩn 250 g/m², kết hợp lượng chất đóng rắn NH4Cl tỷ lệ từ 0,5% đến 1,0% theo độ pH của keo (duy trì pH từ 6,5 đến 7,5) nhằm đảm bảo màng keo đóng rắn đồng đều, hạn chế hiện tượng giòn keo khi tiếp xúc nhiệt độ cao.

4. Áp dụng đồng bộ biểu đồ chu kỳ ép nhiều bước: Đội ngũ kỹ sư vận hành xưởng ép cần tuân thủ nghiêm ngặt biểu đồ gia áp gồm 2,5 phút duy trì áp suất cực đại Pmax = 1,5 MPa và 0,5 phút duy trì áp suất hạ tải P1 = 0,9 MPa cho mỗi milimét chiều dày sản phẩm, duy trì tổng thời gian chu kỳ 30 phút nhằm giải phóng triệt để áp suất hơi nước nội tại.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả thực nghiệm của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

1. Các doanh nghiệp sản xuất ván nhân tạo và đồ gỗ nội thất: Nghiên cứu cung cấp thông số công nghệ ép nhiệt chính xác (120°C - 130°C, áp suất 1,5 MPa, lượng keo 250 g/m²) giúp doanh nghiệp rút ngắn thời gian thử nghiệm, giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi do nổ ván và tối ưu hóa chi phí sản xuất ván LVL thương mại.

2. Kỹ sư công nghệ và chuyên viên R&D ngành chế biến lâm sản: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu để xây dựng tiêu chuẩn cơ sở, thiết kế dây chuyền công nghệ bóc, sấy và ép ván mỏng Keo lai có chiều dày lớn 2,0 mm phục vụ sản xuất vật liệu gỗ kỹ thuật cao.

3. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Chế biến Lâm sản: Luận văn cung cấp khung phương pháp luận thực nghiệm hoàn chỉnh, hệ thống tiêu chuẩn kiểm tra cơ lý (CSN 490170, CSN 490174) và mô hình phân tích ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt - ẩm - áp lực trong cơ học gỗ.

4. Các nhà hoạch định chính sách lâm nghiệp và phát triển vùng nguyên liệu: Cung cấp luận cứ khoa học khẳng định giá trị gia tăng vượt trội của gỗ rừng trồng Keo lai F1 (8-9 năm tuổi), thúc đẩy chuyển đổi cơ cấu chế biến từ gỗ dăm xuất khẩu sang chế biến sâu thành gỗ kết cấu xây dựng có giá trị kinh tế cao.

Câu hỏi thường gặp

Nhiệt độ ép 120°C đến 130°C mang lại lợi ích gì vượt trội cho độ bền uốn tĩnh của ván LVL? Khi nhiệt độ ép đạt từ 120°C đến 130°C, lignin trong vách tế bào gỗ Keo lai được hóa mềm hoàn toàn, chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái biến dạng dẻo. Quá trình này giúp triệt tiêu các khoảng rỗng cấu trúc, hỗ trợ màng keo Urea-Formaldehyde dàn trải liên tục và đóng rắn triệt để, qua đó thúc đẩy mô đun uốn tĩnh tăng mạnh từ 100,90 MPa lên tới 139,12 MPa.

Tại sao cường độ kéo trượt màng keo lại có xu hướng suy giảm khi tăng nhiệt độ ép lên 130°C? Hiện tượng này bắt nguồn từ sự thoái hóa và giòn hóa cục bộ của màng keo Urea-Formaldehyde khi tiếp xúc với nền nhiệt cao kéo dài. Đồng thời, do quy trình ép nhiều bước đòi hỏi đóng mở bàn ép liên tục để thoát ẩm, liên kết mạng lưới không gian của màng keo bị xáo trộn nhẹ trong giai đoạn đầu đóng rắn, làm giảm độ bền kéo trượt từ 4,71 MPa xuống 3,99 MPa.

Phương pháp ép nhiệt nhiều bước (Step by step) khắc phục nhược điểm gì của phương pháp ép một bước? Trong sản xuất ván LVL chiều dày lớn (25 mm) với ván mỏng có độ ẩm cao từ 8% đến 11%, phương pháp ép một bước rất dễ gây nổ ván do áp suất hơi nước tích tụ không thoát được. Phương pháp ép nhiều bước cho phép hạ áp định kỳ (từ 1,5 MPa xuống 0,9 MPa), tạo đường thoát ẩm an toàn, phân bổ nhiệt lượng dư thừa đồng đều và giảm thiểu nguy cơ cháy màng keo mặt ngoài.

Yêu cầu độ ẩm của ván mỏng Keo lai trước khi ép nhiệt cần đạt ngưỡng bao nhiêu? Độ ẩm tối ưu của ván mỏng trước khi ép cần kiểm soát dưới 6% (thường từ 5% đến 6%). Nếu độ ẩm quá cao trên 10%, lượng nước dư thừa sẽ tạo túi khí áp suất cao trong ruột ván gây nổ khi mở máy ép. Ngược lại, nếu độ ẩm quá thấp, ván sẽ hút cạn dung môi của keo UF khiến màng keo phân bố không đều.

Loại keo Urea-Formaldehyde (UF) có phù hợp để sản xuất ván LVL sử dụng ngoài trời không? Keo UF trong nghiên cứu này được tối ưu hóa riêng cho các sản phẩm ván LVL nội thất và cấu kiện chịu lực trong nhà nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất. Đối với các kết cấu ván LVL sử dụng ngoài trời đòi hỏi khả năng kháng ẩm và chịu thời tiết khắc nghiệt, các nhà sản xuất cần chuyển đổi sang sử dụng chất kết dính Phenol-Formaldehyde (PF) hoặc Melamine-Urea-Formaldehyde (MUF).

Kết luận

• Luận văn đã chứng minh rõ ràng tính khả thi vượt trội của việc sử dụng gỗ Keo lai F1 (8-9 năm tuổi) bóc ván mỏng 2,0 mm để sản xuất ván dán nhiều lớp thớ song song LVL thay thế gỗ tự nhiên.
• Xác lập được thông số công nghệ then chốt: nhiệt độ ép tối ưu nằm trong khoảng 120°C đến 130°C, giúp sản phẩm đạt mô đun uốn tĩnh đỉnh cao 139,12 MPa và khối lượng thể tích 0,697 g/cm³.
• Làm sáng tỏ quy luật tương tác giữa nhiệt độ ép, cơ chế hóa dẻo lignin và sự biến thiên độ bền kéo trượt của màng keo Urea-Formaldehyde trong điều kiện ép nhiệt nhiều bước.
• Hoàn thiện bộ thông số đồng bộ gồm áp suất ép 1,5 MPa, lượng keo 250 g/m² và chu kỳ ép duy trì 1 phút cho mỗi milimét chiều dày sản phẩm.
• Mở ra hướng đi chiến lược giúp nâng cao giá trị chuỗi cung ứng gỗ rừng trồng tại Việt Nam từ nguồn nguyên liệu Keo lai dồi dào.

Đóng góp lớn nhất của đề tài là xây dựng thành công cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác, giải quyết trọn vẹn bài toán công nghệ chế biến ván LVL dày 25 mm từ ván mỏng 2,0 mm trong điều kiện trang thiết bị sản xuất thực tế tại Việt Nam.

Trong giai đoạn tiếp theo từ 6 đến 12 tháng tới, các đơn vị sản xuất cần đẩy mạnh thử nghiệm phối hợp đa thông số giữa nhiệt độ, áp suất và các hệ keo chịu nước (MUF, PF) trên quy mô công nghiệp. Hãy liên hệ ngay với các chuyên gia chế biến lâm sản để nhận chuyển giao toàn bộ gói quy trình công nghệ ép ván LVL Keo lai, đón đầu xu hướng vật liệu xây dựng xanh và nâng tầm năng lực cạnh tranh cho doanh nghiệp của bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1. Lịch sử phát triển của ván LVN. Trên thế giới Ván LVL là loại sản phẩm mới và được sản xuất với công nghệ hiện đại, mục đích tạo ra ván có chiều dầy lớn hơn so với ván dán thông thường, để có thể thay thế được gỗ tự nhiên. Nó được sản xuất trong những thập kỷ gần đây ở các nước Bắc Mĩ và Châu Âu.

Theo tài liệu [6] thì ván LVL (Laminated Venner Lumber) là loại ván đặc biệt được tạo ra bàng cách dán ép các lớp ván mỏng song song với nhau theo chiều thớ gỗ. Trong 20 năm trở lại đây loại hình sản phẩm này đã trở thành một yếu tố quan trọng và hiện nay nó rất phù hợp cho ứng dụng thực tế, tạo ra các chi tiết chịu lực khác nhau điển hình như :khung cửa, dầm, xà.trong xây dựng và trong sản xuất đồ mộc. Các cấp kích thước của ván LVL: - Chiều dài lớn nhất: 23m (về mặt lý thuyết là không có giới hạn) - Chiều rộng lớn nhất: 1,8m - Chiều dầy lớn nhất: 0,075m Sản phẩm LVLđã được giới thiệu đầu tiên ở Phần Lan vào những năm 70. + Dây chuyền đầu tiên được sản xuất vào năm 1981.

+ Dây chuyền thứ hai được sản xuất vào năm 1986. + Dây chuyền thứ 3 được sản xuất vào khoảng 1997. Ngay nay có 2 dây truyền lớn sản xuất LVL với sản lượng sản xuất ra là 60000 m3/1 dây truyền trong năm, trong đó 75 – 80% xuất khẩu, thị trường chính tiêu thụ loại hình sản phẩm này là Chung Âu. - Lượng tiêu hao nguyên liệu vào khoảng 2,7 m3 gỗ/1m3sản phẩm.

Gỗ tròn bóc vỏ sau đó sử lý trong nước với nhiệt độ xử lý đã định rồi để nguội trong một thời gian nhất định đến khi nhiệt độ gỗ bằng 300C sau đó tiến hành bóc gỗ. Nguyên liệu dùng sản xuất LVL ở Mỹ có:NL= 300  600 Kg/m3. Kết quả của công trình nghiên cứu sản xuất ván LVL từ gỗ Keo tai tượng và gỗ Cao su bằng các loại chất kết dính khác nhau được trình bày trong tài liệu [5] cho thấy: Các loại ván LVL được sản xuất ở các nhà máy ván dán thông thường, các tấm ván mỏng ướt được sấy đến MC < 6% trên máy sấy ván mỏng ở nhiệt độ sấy là T = 150  1700C. Có ba loại keo sử dụng làm chất kết dính là: MUF, PF, UF.

Đối với keo UF và PF được dùng theo công thức thông thường trong sản xuất ván dán thông dụng trong khi đó với loaị keo MUF được dùng cho loại ván LVL đặc biệt. Các tấm ván mỏng sau khi sấy và tráng keo xẽ được xếp theo quy định như sau: - Mặt phải với mặt phải. - Mặt trái với mặt trái. Kết cấu xếp như vậy được thực hiện trên cùng một mặt ở cùng một tầng xếp việc xếp ván mỏng để cấu trúc thành ván LVL có thể theo nguyên tắc đối xứng , mặt phải đối xứng với mặt phải và mặt trái đối xứng với mặt trái và cách xếp khác là không đối xứng mặt phải và mặt trái.

Tất cả các tấm ván mỏng đều không được nối đầu, ván LVL rộng 4  8 feet được làm ra bởi các thớ gỗ chạy song song với chiều rộng. Máy tráng keo kiểu ru lô ( roller coater) được sử dụng để tráng keo và thời gian để ráo và xếp ván là không quá 30 phút. Ván LVL sau khi được xếp lớp sẽ được ép nguội trên máy ép riêng ở áp suất là: P = 10 Kgf/cm2 trong 20 phút, sau đó được ép trên máy ép nhiệt ở áp suất ép là 12 Kgf/cm2, dưới nhiệt độ ép là 125, 120, 1100C tương ứng với các loại keo MUF, PF, UF trong khoảng thời gian là 50 phút. Khi dùng keo MUF trong sản xuất ván LVL gặp một số trở ngại trong ép nhiệt khí, số lớp ván được xếp là 15 lớp vì thế một vài loại ván khi dùng chất kết dính là MUF đã được hạ xuống bằng ván 13 lớp, để dễ dàng trong công việc xếp ván.

Tại Việt Nam. Trong những năm gần đây trở về trước, việc sản xuất ván LVL trong thực tế là chưa có. Nhưng trên thế giới các nước phát triển họ đã đi vào sản xuất loại ván này. Theo su thế phát triển của xã hội hiện nay thì như cầu về ván LVL trong nước cần phải được đáp ứng với mong muốn thay thế cho gỗ tự nhiên tránh hiện tương khai thác gỗ tự nhiên bừa bãi khiến cho lượng gỗ nguyên có đường kính lớn đang dần cạn kiệt.

Như chúng ta đã biết gỗ yêu cầu trong xây dựng ngày một tăng điều này dẫn đến những ý tưởng nghiên cứu và sản xuất LVL trong nước cần được đề cập đến. Hiện nay trong nước đã và đang có những công trình nghiên cứu về ván LVL của các sinh viên Trường Đại Học LN với mục đích có thể đi vào sản xuất từ các loại nguyên liệu như: - Bồ đề : ( ……. Riêng với cây Keo Lai thì đây là một sự phát hiện mới về nguyên liệu ở nhưng khu rừng hỗn giao giữa Keo Tai Tượng và Keo Lá Tràm ở một số nơi như: Ở trong nước:( Hà Tây, Hoà Bình, Sơn La, Phú Thọ, Tuyên Quang,Vĩnh Phúc,Thái Nguyên, Quảng Trị, Bình Định. Ở ngoài nước:( Malaysia, Úc .) Đặc điểm của cây Keo Lai cho thấy là: thế hệ lai F1 có tính chất tốt kết hợp được của hai cây bố và cây mẹ, còn thế hệ lai F2 bi thoái hoá khi lai tự nhiên cho nên người ta đã tiến hành lai nhân tạo giữa hai giống cây keo lá tràm và cây keo Tai Tượng để tạo ra giống Keo Lai, người ta chỉ sử dụng thế hệ lai F1 vào sản xuất ván nhân tạo, và đặc biệt sử dụng vào nghiên cứu và sản xuất ván LVL.

Đây có thể gọi là bước đầu nghiên cứu mở ra tầm phát triển quan trọng của ngành ván nhân tạo trong nước. Hiện nay đang có một số công trình nghiên cứu để sản xuất ván LVL của các đồng nghiệp có thể kể đến như: 1/ Lê Công Nam - “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời gian ép tới tính chất của ván LVL sản xuất từ cây gỗ Keo Lai với cấp chiều dày ván mỏng là 2 mm”. 2/ Lê Vũ Thanh - “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của áp suất ép tới tính chất của ván LVL sản xuất từ cây gỗ keo Lai với cấp chiều dày ván mỏng là 2 mm”. Và một số đề tài nghiên cứu khác.

Với yếu tố nhiệt độ ép nó ảnh hưởng tới rất nhiều yếu tố qua nhiều giai đoạn tạo ván LVL một cách rất khác nhau như: - Nó ảnh hưởng trực tiếp tới tính chất của ván mỏng - Ảnh hưởng chất kết dính - Ảnh hưởng tới việc lựa chọn thời gian ép… Từ đó các yếu tố đó nó dẫn đến sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới tính chất của ván LVL. Vì vậy đề tài đã đề cập đến vấn đề nhiệt độ một cách sâu sắc để cho quá trình tạo ván một cách thuận lợi và hạn chế một cách tối đa của sự ảnh hưởng về nhiệt độ tới các tính chất của loại ván này. Mục tiêu của đề tài. Xác định được sự ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới chất lượng sản phẩm LVL, để từ đó đưa ra được thông số công nghệ: nhiệt độ ép một cách hợp lý nhất.

Ngoài ra ta có thể căn cứ vào đó để chọn nhiệt độ ép cho ván LVL với các dạng sản phẩm có các cấp chiều dầy ván mỏng và chiều dầy sản phẩm khác nhau. Nội dung nghiên cứu. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ ép đến một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai, vơi phương pháp ép nhiệt nhiều bước “Step by step”. Phạm vi nghiên cứu.

Những yếu tố cố định. - Phương pháp ép. - Thời gian ép. - Lượng keo tráng.

Yếu tố khảo sát. Đề tài lựa chọn yếu tố nhiệt độ ép là thông số khảo sát với 3 cấp nhiệt độ là 1100C, 1200C, 1300C. Phương pháp nghiên cứu. Đề tài nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm.

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Những vấn đề chung về nguyên liệu gỗ keo lai ( Acacia mangium x auriculiformis). Cấu tạo của gỗ Keo Lai.  Cấu tạo thô đại.

Keo lai ở độ tuổi (8 – 9) tuổi vỏ có mầu nâu xám, sần sùi, trên phần vỏ ngoài có rãnh nứt chạy dọc thân cây. Phần thân cây từ 1,3m trở lên vỏ nhẵn dần và có mầu nâu, phần vỏ ngoài khô mủ, phần trong xốp. Gỗ mới khi chặt hạ phần gỗ giác và gỗ lõi không phân biệt nhưng sau khi một thờ gian phần gỗ lõi trở nên sẫm mầu làm cho gỗ giác và gỗ lõi phân biệt rõ hơn. Vòng năm của gỗ không rõ, chiều rộng vòng năm từ 1,2 – 1,7 cm, thớ gỗ thẳng và khá thô.

 Cấu tạo hiển vi. Mạch gỗ có kích thước trung bình từ 0,1 - 0,2mm, số lượng ít, mạch gỗ xế phân tán hình thức tụ hợp đơn và kép với số lượng 2 –3 lỗ/ mm2, trong mạch gỗ không có thể bít, quan sát trên mặt cắt ngang thấy rõ tia gỗ, kích thước tia gỗ nhỏ hơn 0,1mm, số lượng tia trung bình từ 5 – 10 tia/ 1mm.Tế bào mô mềm của gỗ keo lai có hình thức phân bố phân tán, hình thức tụ hợp vây quanh mạch hình kín. Trong gỗ Keo lai, lỗ thông ngang xếp so le kích thước nhỏ, đường kính 0,6 – 0,8 m, ngoài các thành phần trên gỗ Keo lai không có cấu tạo lớp và không có ống dẫn nhựa dọc. Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai.

Tính chất Trị số Đơn vị Tỷ lệ cenlulose 49  51 % Tỷ lệ co rút Dọc thớ 0,59 % Xuyên tâm 3,73 % Tiếp tuyến 7,61 % Tỷ lệ dãn nở Dọc thớ YL : 0,37 % Xuyên tâm YXT : 3,71 % Ứng suất uấn tĩnh UT : 88,60 MPa Modul đàn hồi E : 14000 MPa Cường độ kéo dọc thớ KD : 104,84 MPa KNXT : 3,83 MPa Cường độ kéo ngang thớ KNTT : 3,66 MPa TXT : 1,22 MPa Ứng suất tách TT : 1,50 MPa Độ cứng tĩnh Xuyên tâm HXT : 43,20 MPa Tiếp tuyến HTT : 46,00 MPa Mặt cắt ngang HMCN : 58,67 MPa 1. Sự ảnh hưởng của nguyên liệu đến công nghệ ép và chất lượng sản phẩm. Ảnh hưởng của loài gỗ. Đối với mỗi loại gỗ khác nhau xẽ có sự ảnh hưởng tới công nghệ ép và chất lượng sản phẩm là khác nhau, vì chúng có cấu tạo, tổ thành hoá học khác nhau.

Như chúng ta đã biết trong sản xuất ván dán nói chung và LVL nói riêng.