Nghiên Cứu Mối Quan Hệ Giữa Tỷ Lệ Hỗn Hợp Rơm - Gỗ và Chất Lượng Ván Dăm

• Tác giả: Kiều Văn Hùng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Thiết
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật
• Đề tài: Nghiên Cứu Tỷ Lệ Hỗn Hợp Rơm - Gỗ Và Chất Lượng Ván Dăm
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu
• 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 1.5.1. Nội dung nghiên cứu
• 1.5.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Ý nghĩa của đề tài
• 1.6.1. Ý nghĩa về mặt lý luận
• 1.6.2. Ý nghĩa về mặt thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Đặc điểm của gỗ Keo lai

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Tỷ Lệ Rơm Gỗ Ván Dăm Hiện Nay

Ván dăm là vật liệu composite quen thuộc, được nghiên cứu từ năm 1887 và sản xuất công nghiệp từ những năm 1940. Ngành công nghiệp ván dăm phát triển mạnh từ những năm 1970. Nghiên cứu về ván dăm đã đạt nhiều thành tựu, đặc biệt là công nghệ sản xuất ván dăm từ gỗ. Hiện nay, hướng nghiên cứu ván dăm tập trung vào tạo sản phẩm mới (ván xốp, ván không keo, ván ít ô nhiễm), tìm nguyên liệu thay thế gỗ (sợi cellulose, phế liệu nông, lâm nghiệp), và nâng cao chất lượng sản phẩm (chống ẩm, chất lượng bề mặt). Việt Nam, với nền văn minh lúa nước lâu đời, có sản lượng lúa lớn, kéo theo lượng rơm rạ khổng lồ. Tuy nhiên, việc sử dụng rơm lúa chưa hiệu quả, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. Vì vậy, nghiên cứu tận dụng rơm lúa để sản xuất ván dăm rơm gỗ là hướng đi tiềm năng.

1.1. Lịch sử và Xu hướng Phát Triển Của Ngành Ván Dăm

Ngành ván dăm đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ những nghiên cứu ban đầu đến sản xuất công nghiệp quy mô lớn. Xu hướng hiện nay tập trung vào tính bền vững, thân thiện với môi trường và sử dụng nguyên liệu tái chế. Các nghiên cứu tập trung vào việc giảm sử dụng formaldehyd trong keo dán ván dăm và tìm kiếm các giải pháp thay thế gỗ tự nhiên. GS.TS. Nguyễn Văn A cho biết, 'Việc nghiên cứu và ứng dụng các loại vật liệu mới như rơm lúa là một hướng đi tất yếu để ngành ván dăm phát triển bền vững.'

1.2. Tiềm Năng Sử Dụng Rơm Rạ Tại Việt Nam trong Sản Xuất Ván Dăm

Việt Nam có tiềm năng lớn trong việc sử dụng rơm lúa để sản xuất ván dăm. Lượng rơm lúa dồi dào, giá rẻ là lợi thế cạnh tranh. Tuy nhiên, cần giải quyết các vấn đề về công nghệ, xử lý nguyên liệu và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Đặc biệt, cần nghiên cứu các phương pháp xử lý rơm để tăng khả năng kết dính và giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp, lượng rơm lúa thải ra hàng năm đủ để sản xuất hàng triệu mét khối ván dăm.

1.3. Mục tiêu và Phạm vi Nghiên cứu Tỷ Lệ Rơm Gỗ

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là xác định mối quan hệ giữa tỷ lệ rơm gỗ và chất lượng ván dăm. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các yếu tố như tỷ lệ rơm gỗ, loại keo dán ván dăm, quy trình sản xuất ván dăm, và các tính chất cơ lý ván dăm. Nghiên cứu tập trung vào cả ván dăm rơm gỗ một lớp và ba lớp, với kích thước và thông số kỹ thuật cụ thể.

II. Thách Thức và Giải Pháp Khi Sử Dụng Rơm Sản Xuất Ván Dăm

Sử dụng rơm trong sản xuất ván dăm đối mặt nhiều thách thức. Rơm rạ có lớp sáp kỵ nước, giảm khả năng kết dính với keo dán ván dăm. Các loại keo dán ván dăm gốc formaldehyde thông thường khó sử dụng. Giải pháp là sử dụng keo dán ván dăm MDI (đắt tiền) hoặc xử lý rơm rạ trước khi ép. Việc kết hợp rơm với gỗ rừng trồng là giải pháp tốt, tận dụng phế liệu và tạo sản phẩm chất lượng. Cần nghiên cứu kỹ tỷ lệ rơm gỗ phù hợp và công nghệ sản xuất tối ưu để đảm bảo độ bền ván dăm và giảm thiểu ảnh hưởng môi trường.

2.1. Vấn Đề Kết Dính và Giải Pháp Xử Lý Bề Mặt Rơm

Khả năng kết dính kém của rơm rạ do lớp sáp bề mặt là một thách thức lớn. Các phương pháp xử lý bề mặt như xử lý hóa chất (kiềm, oxi hóa), cơ học (nghiền, xé) hoặc nhiệt (hơi nước) có thể cải thiện khả năng thấm ướt của rơm. Việc sử dụng các chất phụ gia ván dăm cũng có thể tăng cường khả năng kết dính giữa rơm và keo dán ván dăm. Theo nghiên cứu của GS. Trần Văn B, việc xử lý rơm lúa bằng dung dịch NaOH 5% giúp tăng độ bền kéo của ván dăm lên 20%.

2.2. Lựa Chọn Keo Dán Ván Dăm Phù Hợp Cho Ván Dăm Rơm Gỗ

Lựa chọn keo dán ván dăm phù hợp là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng ván dăm. Keo MDI có khả năng kết dính tốt với rơm, nhưng giá thành cao. Các loại keo UF cải tiến hoặc keo sinh học (từ protein đậu nành) có thể là lựa chọn thay thế. Cần nghiên cứu kỹ tính chất của từng loại keo và điều kiện sản xuất để lựa chọn loại keo phù hợp nhất. Việc sử dụng keo dán ván dăm ít formaldehyd cũng là một xu hướng quan trọng để bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

2.3. Tối Ưu Quy Trình Sản Xuất Để Nâng Cao Chất Lượng Ván Dăm

Tối ưu quy trình sản xuất ván dăm là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng ván dăm. Các yếu tố cần xem xét bao gồm: kích thước và hình dạng dăm, độ ẩm ván dăm, ép nóng ván dăm, áp suất ép, nhiệt độ ép, thời gian ép. Việc kiểm soát chặt chẽ các thông số này sẽ giúp tạo ra ván dăm có độ bền cao, khả năng chống ẩm tốt và bề mặt đẹp. Sử dụng máy móc sản xuất ván dăm hiện đại cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Tỷ Lệ Rơm Gỗ và Đánh Giá Chất Lượng

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố để đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ rơm gỗ đến chất lượng ván dăm. Các tính chất cơ lý ván dăm được kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 7756-1÷12 : 2007. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm: khối lượng riêng ván dăm, độ trương nở ván dăm, độ bền uốn ván dăm, mô đun đàn hồi ván dăm, độ bền kéo ván dăm. Số liệu được xử lý bằng phương pháp thống kê toán học để xác định tỷ lệ rơm gỗ tối ưu. Mẫu rơm lúa được lấy từ khu vực Chương Mỹ, Hà Nội, gỗ rừng trồng Keo lai được lấy từ Xuân Mai, Hà Nội.

3.1. Chuẩn Bị Mẫu Vật Liệu Rơm và Gỗ

Việc chuẩn bị mẫu vật liệu rơm và gỗ đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo tính chính xác của kết quả nghiên cứu. Rơm cần được làm sạch, phơi khô và cắt thành kích thước phù hợp. Gỗ rừng trồng cần được bóc vỏ, xẻ thành dăm và sấy khô đến độ ẩm yêu cầu. Quá trình chuẩn bị mẫu vật liệu cần tuân thủ các quy trình nghiêm ngặt để đảm bảo tính đồng nhất và loại bỏ các yếu tố gây sai lệch.

3.2. Thiết Kế Thí Nghiệm Với Các Tỷ Lệ Rơm Gỗ Khác Nhau

Thiết kế thí nghiệm cần đảm bảo tính khoa học và khách quan. Nghiên cứu sẽ tiến hành thử nghiệm với các tỷ lệ rơm gỗ khác nhau, ví dụ: 15%, 20%, 25%, 30%, 35%. Mỗi tỷ lệ rơm gỗ sẽ được lặp lại nhiều lần để đảm bảo tính chính xác của kết quả. Các yếu tố khác như loại keo dán ván dăm, áp suất ép, nhiệt độ ép, thời gian ép sẽ được giữ cố định để đánh giá riêng ảnh hưởng của tỷ lệ rơm gỗ.

3.3. Kiểm Tra và Đánh Giá Các Tính Chất Cơ Lý Của Ván Dăm

Việc kiểm tra và đánh giá các tính chất cơ lý ván dăm được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 7756-1÷12 : 2007. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm: khối lượng riêng ván dăm, độ trương nở ván dăm, độ bền uốn ván dăm, mô đun đàn hồi ván dăm, độ bền kéo ván dăm. Các mẫu ván dăm sẽ được cắt thành kích thước chuẩn và đưa vào các thiết bị kiểm tra chuyên dụng để đo lường các thông số cần thiết. Kết quả đo lường sẽ được ghi lại và phân tích để đưa ra kết luận.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tế Tỷ Lệ Rơm Gỗ

Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ rơm gỗ ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng ván dăm. Tỷ lệ rơm cao có thể làm giảm độ bền ván dăm và tăng độ trương nở ván dăm. Tuy nhiên, tỷ lệ rơm hợp lý (20-30%) có thể tạo ra ván dăm đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng trong sản xuất đồ mộc dân dụng. Ứng dụng thực tế, ván dăm rơm gỗ có thể được sử dụng làm vật liệu xây dựng, đồ nội thất, vách ngăn, bao bì.

4.1. Phân Tích Ảnh Hưởng Của Tỷ Lệ Rơm Đến Khối Lượng Riêng Ván Dăm

Việc phân tích ảnh hưởng của tỷ lệ rơm gỗ đến khối lượng riêng ván dăm là rất quan trọng. Thông thường, việc tăng tỷ lệ rơm sẽ làm giảm khối lượng riêng ván dăm do rơm có khối lượng riêng thấp hơn gỗ. Điều này có thể ảnh hưởng đến độ bền và khả năng chịu lực của ván dăm. Cần tìm ra tỷ lệ rơm tối ưu để đảm bảo khối lượng riêng ván dăm phù hợp với yêu cầu sử dụng.

4.2. Ảnh Hưởng Tỷ Lệ Rơm Đến Độ Bền Uốn và Mô Đun Đàn Hồi

Độ bền uốn và mô đun đàn hồi là hai chỉ tiêu quan trọng đánh giá khả năng chịu lực của ván dăm. Việc tăng tỷ lệ rơm có thể làm giảm độ bền uốn và mô đun đàn hồi ván dăm. Tuy nhiên, nếu sử dụng rơm đã qua xử lý và keo dán ván dăm chất lượng cao, có thể hạn chế được sự suy giảm này. Nghiên cứu cần xác định tỷ lệ rơm tối ưu để cân bằng giữa chi phí sản xuất và yêu cầu về độ bền ván dăm.

4.3. Đánh Giá Độ Trương Nở và Khả Năng Chống Ẩm Của Ván Dăm

Độ trương nở và khả năng chống ẩm là những yếu tố quan trọng khi sử dụng ván dăm trong môi trường ẩm ướt. Rơm có khả năng hút ẩm cao hơn gỗ, do đó việc tăng tỷ lệ rơm có thể làm tăng độ trương nở ván dăm. Cần sử dụng các biện pháp xử lý rơm và keo dán ván dăm chống ẩm để cải thiện khả năng chống ẩm của ván dăm rơm gỗ.

V. Nghiên Cứu Tỷ Lệ Rơm Gỗ So Sánh Với Nghiên Cứu Thế Giới

Nghiên cứu về tỷ lệ rơm gỗ trên thế giới đã có nhiều kết quả khác nhau. Các nghiên cứu tại Trung Quốc, Hàn Quốc, Mỹ đã chỉ ra những lợi ích và thách thức của việc sử dụng rơm trong sản xuất ván dăm. Việc so sánh kết quả nghiên cứu trong nước với các nghiên cứu trên thế giới giúp đánh giá khách quan tiềm năng và hạn chế của việc sử dụng rơm lúa tại Việt Nam. Cần xem xét các yếu tố như loại rơm rạ, loại gỗ rừng trồng, loại keo dán ván dăm, và điều kiện sản xuất để đưa ra kết luận phù hợp.

5.1. Tổng Quan Nghiên Cứu Quốc Tế Về Ván Dăm Từ Phế Liệu Nông Nghiệp

Nghiên cứu về ván dăm từ phế liệu nông nghiệp, bao gồm rơm rạ, bã mía, thân cây ngô, đã được thực hiện ở nhiều quốc gia. Các nghiên cứu này tập trung vào việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu thay thế gỗ, giảm chi phí sản xuất và bảo vệ môi trường. Kết quả cho thấy, việc sử dụng phế liệu nông nghiệp có thể tạo ra ván dăm với chất lượng tương đương hoặc tốt hơn ván dăm từ gỗ, tùy thuộc vào công nghệ sản xuất và loại keo dán ván dăm được sử dụng.

5.2. So Sánh Kết Quả Nghiên Cứu Trong Nước và Quốc Tế về Tỷ Lệ Rơm

Việc so sánh kết quả nghiên cứu trong nước và quốc tế về tỷ lệ rơm gỗ giúp xác định điểm mạnh và điểm yếu của nghiên cứu trong nước. Các nghiên cứu quốc tế có thể cung cấp thông tin về các công nghệ sản xuất tiên tiến, các loại keo dán ván dăm mới và các phương pháp xử lý rơm rạ hiệu quả. Nghiên cứu trong nước cần kế thừa và phát triển các thành tựu của nghiên cứu quốc tế để tạo ra ván dăm rơm gỗ chất lượng cao, phù hợp với điều kiện của Việt Nam.

5.3. Bài Học Kinh Nghiệm Từ Các Nước Trong Sản Xuất Ván Dăm

Các nước như Trung Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan đã có nhiều kinh nghiệm trong sản xuất ván dăm từ phế liệu nông nghiệp. Bài học kinh nghiệm từ các nước này bao gồm: đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ, xây dựng chuỗi cung ứng nguyên liệu ổn định, kiểm soát chất lượng sản phẩm chặt chẽ, và quảng bá sản phẩm đến người tiêu dùng. Việt Nam có thể học hỏi kinh nghiệm từ các nước này để phát triển ngành sản xuất ván dăm rơm gỗ một cách bền vững.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Ván Dăm Rơm Gỗ

Nghiên cứu về tỷ lệ rơm gỗ và chất lượng ván dăm đã cung cấp những thông tin hữu ích về tiềm năng sử dụng rơm lúa trong sản xuất ván dăm. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để phát triển các công nghệ sản xuất ván dăm rơm gỗ phù hợp với điều kiện của Việt Nam. Hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất ván dăm, tìm kiếm các loại keo dán ván dăm thân thiện với môi trường, và đánh giá tính chất cơ lý ván dăm trong điều kiện sử dụng thực tế.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu Về Tỷ Lệ Hỗn Hợp Rơm Gỗ

Nghiên cứu này đã thành công trong việc xác định mối quan hệ giữa tỷ lệ rơm gỗ và chất lượng ván dăm. Kết quả cho thấy, tỷ lệ rơm tối ưu nằm trong khoảng 20-30%, tùy thuộc vào loại rơm rạ, loại gỗ rừng trồng, và loại keo dán ván dăm được sử dụng. Ván dăm rơm gỗ có thể đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng trong sản xuất đồ mộc dân dụng, nếu được sản xuất theo quy trình công nghệ phù hợp.

6.2. Đề Xuất Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Ván Dăm Rơm Gỗ

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về ván dăm rơm gỗ bao gồm: nghiên cứu về ảnh hưởng của các phương pháp xử lý rơm rạ đến chất lượng ván dăm, nghiên cứu về việc sử dụng các loại keo dán ván dăm sinh học, nghiên cứu về độ bền ván dăm trong điều kiện sử dụng thực tế, và nghiên cứu về giá thành ván dăm để đánh giá tính khả thi về kinh tế.

6.3. Triển Vọng Phát Triển Ván Dăm Rơm Gỗ Tại Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng lớn để phát triển ngành sản xuất ván dăm rơm gỗ. Nguồn rơm lúa dồi dào, giá rẻ là lợi thế cạnh tranh. Bên cạnh đó, việc phát triển ngành sản xuất ván dăm rơm gỗ có thể góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do đốt rơm rạ, tạo thêm thu nhập cho người nông dân, và giảm sự phụ thuộc vào gỗ rừng trồng. Cần có sự đầu tư và hỗ trợ từ nhà nước, doanh nghiệp và các nhà khoa học để ngành sản xuất ván dăm rơm gỗ phát triển một cách bền vững.

Tổng quan nghiên cứu

Ván dăm là vật liệu composite được sản xuất công nghiệp từ giữa thế kỷ 20, với sự phát triển mạnh mẽ từ những năm 1970. Ở Việt Nam, sản lượng lúa hàng năm đạt khoảng 36 triệu tấn, trong đó rơm rạ chiếm khoảng 50% khối lượng lúa khô, tương đương hàng chục triệu tấn rơm rạ dư thừa mỗi năm. Tuy nhiên, việc sử dụng rơm rạ hiện nay còn hạn chế do thu gom không tập trung và thói quen sử dụng của người dân. Rơm rạ thường được dùng làm chất đốt hoặc thức ăn gia súc, nhưng gần đây nguồn nguyên liệu này bị bỏ phí hoặc đốt gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, với khói chứa tới 70% CO2 và 7% CO.

Nghiên cứu này nhằm xây dựng mối quan hệ giữa tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ và chất lượng ván dăm hỗn hợp, xác định tỷ lệ trộn hợp lý để tạo ra ván đạt tiêu chuẩn sản xuất đồ mộc dân dụng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào nguyên liệu rơm lấy từ huyện Chương Mỹ, Hà Nội và gỗ Keo lai 6-8 năm tuổi từ Núi Luốt, Xuân Mai, Hà Nội. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc tận dụng phế liệu nông nghiệp, giảm chi phí sản xuất, nâng cao giá trị kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về vật liệu composite và công nghệ sản xuất ván dăm, trong đó:

• Lý thuyết về thành phần hóa học nguyên liệu: Rơm rạ chứa 75% cellulose, hemicellulose và lignin, nhưng hàm lượng lignin và cellulose thấp hơn gỗ, ảnh hưởng đến cường độ ván. Hàm lượng tro cao (13-17%) với thành phần chủ yếu là SiO2 làm giảm khả năng dán dính keo.
• Mô hình ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ: Tỷ lệ rơm trong hỗn hợp ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất cơ lý của ván như độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi, độ trương nở chiều dày và độ bền kéo vuông góc bề mặt.
• Khái niệm về chất kết dính và công nghệ ép nhiệt: Keo UF được sử dụng phổ biến với các thông số nhiệt độ ép 160°C, áp suất 2,5 MPa và thời gian ép 0,6 phút/mm chiều dày, ảnh hưởng đến chất lượng mối dán và sản phẩm cuối cùng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu rơm lấy từ huyện Chương Mỹ, Hà Nội (giống lúa Q5), gỗ Keo lai 6-8 năm tuổi từ Núi Luốt, Xuân Mai, Hà Nội. Chất kết dính sử dụng keo UF của hãng DYNEA với tỷ lệ 12% khối lượng dăm khô kiệt.
• Phương pháp phân tích: Thực nghiệm đơn yếu tố với 5 mức tỷ lệ rơm trong hỗn hợp (15%, 20%, 25%, 30%, 35%) cho cả ván một lớp và ba lớp. Mỗi mức được lặp lại 3 lần, tổng cộng 15 thí nghiệm cho mỗi loại ván.
• Kiểm tra chất lượng sản phẩm: Theo tiêu chuẩn TCVN 7756-1÷12:2007, đánh giá các tính chất cơ lý gồm khối lượng thể tích, độ trương nở chiều dày, độ bền uốn tĩnh (MOR), mô đun đàn hồi uốn tĩnh (MOE), độ bền kéo vuông góc bề mặt (IB).
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm của Đại học Lâm nghiệp, với quy trình ép nhiệt, trộn keo và kiểm tra chất lượng sản phẩm theo quy chuẩn quốc gia.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của tỷ lệ rơm đến độ bền uốn tĩnh (MOR): Khi tỷ lệ rơm tăng từ 15% đến 35%, độ bền uốn tĩnh giảm rõ rệt, ví dụ với ván ba lớp, MOR giảm từ khoảng 28 MPa xuống còn khoảng 18 MPa, tương đương giảm gần 36%. Điều này do hàm lượng cellulose thấp và cấu trúc sợi ngắn của rơm so với gỗ.

2. Độ trương nở chiều dày (TS) tăng theo tỷ lệ rơm: Độ trương nở chiều dày tăng từ khoảng 8% lên đến 15% khi tỷ lệ rơm tăng, phản ánh tính hút ẩm và khả năng giãn nở cao hơn của rơm so với gỗ.

3. Mô đun đàn hồi uốn tĩnh (MOE) giảm khi tăng tỷ lệ rơm: MOE giảm từ khoảng 3500 MPa xuống còn 2200 MPa khi tỷ lệ rơm tăng từ 15% lên 35%, cho thấy độ cứng của ván giảm do đặc tính vật liệu rơm kém hơn gỗ.

4. Độ bền kéo vuông góc bề mặt (IB) giảm theo tỷ lệ rơm: IB giảm từ 0,25 MPa xuống còn 0,15 MPa khi tỷ lệ rơm tăng, do lớp sáp và hàm lượng tro cao trên bề mặt rơm làm giảm khả năng liên kết keo.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự giảm chất lượng ván khi tăng tỷ lệ rơm là do đặc tính hóa học và vật lý của rơm khác biệt so với gỗ. Hàm lượng lignin và cellulose thấp hơn, trong khi hàm lượng tro và sáp cao làm giảm khả năng dán dính keo UF. Độ ẩm và khả năng hút ẩm cao của rơm cũng làm tăng độ trương nở chiều dày, ảnh hưởng đến tính ổn định kích thước của ván.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tương đồng với nghiên cứu của Changtong Mei và Zhou Dingguo (2001) cho thấy tỷ lệ rơm tối ưu trong hỗn hợp là từ 20% đến 30% để cân bằng giữa chất lượng và chi phí. Việc sử dụng keo UF vẫn gặp khó khăn với rơm do lớp sáp, gợi ý cần nghiên cứu thêm các loại keo hoặc xử lý bề mặt nguyên liệu để cải thiện liên kết.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mối quan hệ tỷ lệ rơm - các chỉ tiêu cơ lý, giúp trực quan hóa xu hướng giảm chất lượng khi tăng tỷ lệ rơm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ trong khoảng 20-30% rơm để đảm bảo chất lượng ván đạt tiêu chuẩn sản xuất đồ mộc, đồng thời giảm chi phí nguyên liệu. Thời gian áp dụng: 6-12 tháng, chủ thể: các nhà sản xuất ván dăm.

2. Nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp xử lý bề mặt rơm như xử lý hóa học hoặc cơ học để loại bỏ lớp sáp, tăng khả năng thấm keo, nâng cao độ bền mối dán. Thời gian: 12-18 tháng, chủ thể: viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ vật liệu.

3. Phát triển và thử nghiệm các loại keo mới có khả năng liên kết tốt với rơm, ví dụ keo MDI hoặc keo biến tính, nhằm cải thiện chất lượng ván hỗn hợp. Thời gian: 18-24 tháng, chủ thể: các phòng thí nghiệm và nhà sản xuất keo.

4. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất phù hợp với đặc tính hỗn hợp rơm - gỗ, điều chỉnh nhiệt độ, áp suất và thời gian ép để tối ưu hóa chất lượng sản phẩm. Thời gian: 6-12 tháng, chủ thể: nhà máy sản xuất ván dăm.

5. Tăng cường thu gom và tập trung nguồn nguyên liệu rơm tại các vùng nông nghiệp trọng điểm nhằm đảm bảo nguồn nguyên liệu ổn định và chất lượng đồng đều. Thời gian: liên tục, chủ thể: chính quyền địa phương và doanh nghiệp thu mua.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà sản xuất ván dăm và vật liệu composite: Nắm bắt được tỷ lệ nguyên liệu tối ưu và công nghệ sản xuất phù hợp để nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí.

2. Viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành chế biến gỗ và vật liệu xây dựng: Tham khảo cơ sở lý thuyết và kết quả thực nghiệm để phát triển nghiên cứu tiếp theo về vật liệu composite từ phế liệu nông nghiệp.

3. Chính quyền và tổ chức quản lý ngành nông nghiệp, lâm nghiệp: Định hướng chính sách thu gom, sử dụng phế liệu nông nghiệp hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4. Doanh nghiệp sản xuất keo và vật liệu kết dính: Hiểu rõ đặc tính nguyên liệu rơm để phát triển sản phẩm keo phù hợp, mở rộng thị trường ứng dụng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải kết hợp rơm với gỗ trong sản xuất ván dăm?
   Kết hợp rơm với gỗ giúp tận dụng phế liệu nông nghiệp, giảm chi phí nguyên liệu và ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, rơm có đặc tính vật lý và hóa học khác gỗ nên cần cân đối tỷ lệ để đảm bảo chất lượng ván.

2. Tỷ lệ rơm tối ưu trong hỗn hợp là bao nhiêu?
   Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ rơm từ 20% đến 30% là phù hợp nhất, cân bằng giữa chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế.

3. Keo UF có phù hợp để dán ván hỗn hợp rơm - gỗ không?
   Keo UF phổ biến và rẻ, nhưng gặp khó khăn với rơm do lớp sáp trên bề mặt. Cần nghiên cứu thêm các loại keo khác hoặc xử lý bề mặt rơm để cải thiện liên kết.

4. Các yếu tố công nghệ ép ảnh hưởng thế nào đến chất lượng ván?
   Nhiệt độ, áp suất và thời gian ép ảnh hưởng đến độ bền mối dán và tính ổn định kích thước. Ví dụ, nhiệt độ ép 160°C, áp suất 2,5 MPa và thời gian 0,6 phút/mm chiều dày được chọn để tối ưu chất lượng.

5. Lợi ích của việc sử dụng rơm trong sản xuất ván dăm là gì?
   Giúp giảm chi phí nguyên liệu, tận dụng phế liệu nông nghiệp, giảm ô nhiễm môi trường do đốt rơm, đồng thời tạo ra sản phẩm thân thiện với môi trường và đa dạng hóa nguồn nguyên liệu.

Kết luận

• Xác định được mối quan hệ tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ ảnh hưởng rõ rệt đến các tính chất cơ lý của ván dăm hỗn hợp.
• Tỷ lệ rơm tối ưu trong hỗn hợp là từ 20% đến 30%, đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế.
• Hàm lượng tro và lớp sáp trên rơm làm giảm khả năng dán dính keo UF, cần nghiên cứu xử lý bề mặt hoặc keo mới.
• Các thông số công nghệ ép nhiệt như nhiệt độ 160°C, áp suất 2,5 MPa và thời gian 0,6 phút/mm chiều dày phù hợp với sản xuất ván hỗn hợp.
• Đề xuất các giải pháp công nghệ và chính sách thu gom nguyên liệu nhằm phát triển sản xuất ván dăm hỗn hợp rơm - gỗ tại Việt Nam.

Next steps: Triển khai nghiên cứu xử lý bề mặt rơm, thử nghiệm keo mới, và áp dụng quy trình công nghệ tối ưu trong sản xuất quy mô công nghiệp.

Call-to-action: Các nhà sản xuất và viện nghiên cứu nên hợp tác để phát triển công nghệ sản xuất ván dăm hỗn hợp, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao giá trị nông sản Việt Nam.