Công nghệ sản xuất ván ép nhiều lớp biến tính kích thước lớn từ gỗ bạch đàn Urophylla (Eucalyptus urophilla) làm vật liệu đóng tàu thuyền đi biển

BÁO CÁO

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM TIẾN BỘ KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ MỚI ĐĂNG KÝ CÔNG NHẬN

Tên tiến bộ kỹ thuật, công nghệ mới đề nghị công nhận:

Công nghệ sản xuất ván ép nhiều lớp biến tính, kích thước lớn từ gỗ bạch đàn urophylla (Eucalyptus urophylla) làm vật liệu đóng tàu thuyền đi biển

Tên cơ quan, cá nhân đề nghị:

Viện nghiên cứu Công nghiệp rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

Địa chỉ: Phường Đức Thắng, Quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội

Điện thoại: 0983 199002, E-mail: nqtrung-icd@vafs.gov.vn

Nhóm tác giả của sản phẩm TBKT,CN:

Nguyễn Quang Trung
Nguyễn Thị Phúc
Đặng Đức Việt

Nguồn gốc, phương pháp của công nghệ, tiến bộ kỹ thuật:

3.1 Nguồn gốc của công nghệ

Công nghệ sản xuất ván ép nhiều lớp biến tính, kích thước lớn từ gỗ bạch đàn urophylla (Eucalyptus urophylla) làm vật liệu đóng tàu thuyền đi biển là một trong các kết quả nghiên cứu của đề tài cấp Nhà nước mã số KC07.22/06-10. “Nghiên cứu xử lí một số loại gỗ rừng trồng từ nhóm 5 đến nhóm 8 làm nguyên liệu đóng tàu thuyền đi biển”.

Đề tài KC07.22/06-10 thuộc chương trình “Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ phục vụ công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp và nông thôn” mã số KC07/06-10; giai đoạn 2006-2010.

Đề tài do Bộ Khoa học và Công nghệ, văn phòng các chương trình trọng điểm cấp Nhà nước và Ban chủ nhiệm chương trình KC07 quản lí, Trung tâm nghiên cứu và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng, nay là Viện Công nghiệp rừng thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam là cơ quan chủ trì.

Thời gian thực hiện đề tài: 2008-2010

Mục tiêu của đề tài: Đề xuất công nghệ, thiết kế, chế tạo thiết bị biến tính và bảo quản một số loại gỗ rừng trồng phổ biến ở Việt Nam (keo và bạch đàn) nhằm nâng cao độ ổn định kích thước độ bền cơ học, độ bền tự nhiên của gỗ đáp ứng yêu cầu nguyên liệu đóng tàu thuyền đi biển.

3.2 Phương pháp thực hiện công nghệ

Vật liệu và thiết bị sử dụng

Vật liệu:

Gỗ bạch đàn urophylla rừng trồng trên 10 năm tuổi.
Keo pheenol foocmaldehyde thương mại có hàm lượng khô 52%

Thiết bị:

Máy bóc gỗ Loại máy lồng thông dụng đang sử dụng tại các hộ gia đình và các công ty sản xuất ván dán; gồm 2 loại kích thước: máy bóc ván khổ 1,3 m- cho lớp lõi và máy bóc ván khổ 2.6 m; cho lớp ngoài; máy cắt ván mỏng, máy ép nhiệt có kích thước mặt bàn khổ lớn (chiều dài 5200 mm) , thiết bị xử lí ván mỏng.

Phương pháp

Đề tài áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm xác định các thông số tối ưu về chế độ ép (nhiệt độ, thời gian, áp lực ép) nhằm đáp ứng các yêu cầu về hiệu quả kinh tế và các yêu cầu về chất lượng sản phẩm.

Tóm tắt nội dung, kết quả, điều kiện, quy trình chuyển giao công nghệ

Nội dung của tiến bộ kĩ thuật-công nghệ

Bằng công nghệ biến tính cơ- hóa- nhiệt; nguyên liệu ván bóc được xử lí keo phenol foocmaldehyde sau đó được ép nhiệt ở áp lực 2 MPa, nhiệt độ 130⁰ C

Các bước công nghệ thể hiện trong sơ đồ trình bày tại hình 1, như sau: Gỗ Bạch đàn trên 10 năm tuổi, được cắt khúc tùy theo mục đích sử dụng (cho lớp lõi, cắt dài 1,3 m; cho lớp mặt cắt dài 2,5 m).Ván bóc được sấy đến độ ẩm từ 8% đến 10%; sau đó được ngâm tẩm keo PF; ván sau ngâm keo được sấy về độ ẩm từ 25% đến 30% hoặc có thể để xe mặt rồi xếp lớp trước khi đưa vào máy ép. Quá trình ép tạo ván ép nhiều lớp kích thước lớn được thực hiện trên máy ép khổ lớn với áp lực ép 2 MPa và nhiệt độ ép 130 ⁰C. Thời gian ép, tùy theo độ ẩm ván sau trang keo, thông thường từ 1,5 phút đến 2 phút/mm chiều dày. Ván sau khi đưa ra khỏi máy ép được xếp cố định trên giá sau 48 h được gia công xén cạnh xử lí bề mặt (nếu cần) và nhập kho.

Các kết quả từ nghiên cứu đến sản xuất thử nghiệm (nếu có); phân tích hiệu quả kinh tế, xã hội, môi trường khi áp dụng TBKT,CN vào sản xuất…).

Lí giải tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu

Sản lượng khai thác hàng năm các loại gỗ keo và bạch đàn rừng trồng rất lớn Theo số liệu thống kê, sản lượng gỗ rừng trồng khai thác năm 2013 ước tính trên 12 triệu m3 gỗ tròn, trong đó chủ yếu là gỗ keo và gỗ bạch đàn rừng trồng; đây thực sự là nguồn nguyên liệu tiềm năng của ngành công nghiệp chế biến gỗ ở Việt Nam. Tuy nhiên thực tế sử dụng gỗ keo và bạch đàn chưa tương xứng với tiềm năng của nguồn nguyên liệu này. Vì nhiều lí do trong đó phải kể đến các đặc điểm tự nhiên của các loại gỗ rừng trồng keo và bạch đàn còn tồn tại các hạn chế về kích thước (đường kính nhỏ, cong vênh), nhiều mắt, độ bền tự nhiên thấp, phát sinh nhiều nhiều khuyết tật trong quá trình gia công, chế biến, vì thế gỗ rừng trồng keo và bạch đàn chủ yếu được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất dăm gỗ (cho xuất khẩu, sản xuất giấy, sản xuất ván nhân tạo …); lượng gỗ keo và bạch đàn rừng trồng sử dụng làm nguyên liệu đóng đồ mộc hoặc các sản phẩm có giá trị cao hiện chưa nhiều (không quá 10%) vì thế giá trị gia tăng của các sản phẩm chế biến từ gỗ keo và bạch đàn còn rất thấp.

Ngành công nghiệp chế biến gỗ và các ngành có sử dụng dụng nguyên liệu gỗ (chẳng hạn như công nghiệp đóng tàu thuyền, công nghiệp xây dựng..) hiện đang sử dụng lượng rất lớn nguyên liệu gỗ rừng tự nhiên từ các nguồn nhập khẩu và khai thác trong nước. Trong bối cảnh hạn chế tàn phá rừng tự nhiên toàn cầu nhằm giảm thiểu tác hại do biến đổi khí hậu gây ra, việc nhập khẩu gỗ chắc chắn sẽ gặp khó khăn, sản lượng gỗ rừng tự nhiên khai thác trong nước giảm dần do thực hiện chính sách đóng cửa rừng của Chính phủ; việc hướng tới sử dụng gỗ rừng trồng thay thế dần nguyên liệu gỗ rừng tự nhiên là xu hướng tất yếu.

Theo quy hoạch phát triển ngành thủy sản, nhu cầu nguyên liệu gỗ cho đóng mới và sửa chữa tàu thuyền giai đoạn 2010-2020 ước tính 400 000 m³/năm; trong đó lượng nguyên liệu gỗ sử dụng cho các phần cabin, sàn, hầm, boong sàn tàu chiếm trên 30%; như vậy hàng năm nhu cầu gỗ sử dụng vào mục đích này ước tính cần từ 100 000 m3/năm đến 120 000 m³/năm, đây là một nhu cầu không nhỏ.

Nghiên cứu sử dụng gỗ rừng trồng keo, bạch đàn biến tính làm nguyên liệu đóng tàu thuyền (phần tàu trên mớn nước) sẽ góp phần nâng cao giá trị gia tăng cho gỗ rừng trồng, đồng thời góp phần giảm áp lực sử dụng gỗ rừng tự nhiên.

Chất lượng sản phẩm do công nghệ tạo ra

Kích thước sản phẩm:

Dài: 5000 mm

Rộng: 500 mm

Dày: thùy theo, từ 25 mm đến 35 mm

Đặc điểm cơ lí chủ yếu

– Khối lượng thể tích của sản phẩm: 751.35 kg/m³.

– Độ trương nở chiều dầy của ván trung bình là 4,56 %.

– Lực kéo trượt màng keo trung bình của tấm ván: 2,3 MPa

– Độ bền uốn tĩnh (MOR): 50,28 MPa

– Mô đun đàn hồi uốn tĩnh (MOE): 8568,86 MPa

Kết quả kiểm tra các đặc tính vật lí và cơ học giữa các phần trên chiều dài 5000 mm của sản phẩm không có sự khác biệt lớn, chứng tỏ sự đồng đều về chất lượng sản phẩm. Theo cách đánh giá gỗ qua độ dãn nở thể tích, sản phẩm đạt tương đương với các loại gỗ co rút ít. Kết quả kiểm tra theo tiêu chuẩn EN 13986: 2004 (ván nhân tạo sử dụng cho xây dựng) cho thấy chất lượng bám dính đã đạt yêu cầu. So sánh với tiêu chuẩn mô đun đàn hồi theo Peter Niemz (1994) quy định cho ván dán có chiều dày từ 15 mm đến 29 mm phải đạt từ 3500 đến 6500 MPa. Như vậy sản phẩm của đề tài vượt mức tối đa 31,83 %.

Phân tích hiệu quả kinh tế, xã hội, môi trường khi áp dụng TBKT,CN vào sản xuất …

Tại thời điểm khảo sát (tháng 10 năm 2010), Giá bán 1m³ ván ép nhiều lớp có kích thước như trên, tại xưởng sản xuất tại Thái Nguyên là: 6500 000 đ/m³. Trong khi đó theo điều tra về giá gỗ nhập khẩu từ các cơ sở đóng tàu thuyền, giá nhập khẩu một số loại gỗ đang được sử dụng cho đóng tàu thuyền tại Quảng Ninh (thời điểm tháng 10 năm 2010) là:
Giá ván gỗ táu:………………… .…12.000.000 đồng/m³
Giá ván gỗ chò chỉ: ……………… .. 9.000.000 đồng/m³
Giá ván gỗ dầu…………………………7.800.000 đồng/m³
Vì sản phẩm là ván đã đạt chiều dày đúng theo mục đích sử dụng, nên các cơ sở sản xuất trong quá trình gia công tạo chi tiết chỉ cần xẻ dọc và cắt ngang. Vì thế tỉ lệ sử dụng nguyên liệu ván ép nhiều lớp của đề tài để đóng sàn, hầm cabin tàu thuyền rất cao (có thể đạt từ 85% đến 90%); Trong khi tỉ lệ sử dụng ván xẻ chỉ đạt 70%. Như vậy nếu sử dụng ván mỏng biến tính của đề tài so với sử dụng gỗ táu, người sản xuất tiết kiệm chi phí mua gỗ là 57,6% so với sử dụng gỗ táu; tiết kiệm 41,5 %; so với sử dụng gỗ chò chỉ, tiết kiệm 35,4 % so với sử dụng gỗ dầu
Ngoài ra sử dụng sản phẩm của đề tài, người sản xuất không phải chi phí cho các công đoạn xẻ bong ván, bào; vì thế sẽ tiết kiệm nhân công, chi phí điện năng và tăng năng suất….
Sản phẩm được ứng dụng trong sản xuất góp phần nâng cao giá trị gỗ rừng trồng, đa dạng sản phẩm gỗ rừng trồng. là động lực phát triển bền vững rừng trồng ở Việt Nam. Công nghệ sản xuất sản phẩm đãnâng cao giá trị gia tăng sau chế biến cho các sản phẩm gỗ rừng trồng và đa dạng hóa sản phẩm nhằm tạo cơ hội tăng thu nhập cho người trồng rừng, khuyến khích người trồng rừng duy trì và phát triển diện tích rừng trông các loài cây mọc nhanh góp phần bảo vệ môi trường và cải thiện cuộc sống nhờ thu nhập từ trồng rừng.
Phát triển công nghiệp địa phương, góp phần công nghiệp hóa hiện đại hóa nông thôn miền núi vì công nghệ áp dụng không quá phức tạp, có thể áp dụng cho các công ty chế biến gỗ quy mô vừa và nhỏ, khuyến khích các hộ đầu tư sản xuất ván bóc…
Tạo thêm việc làm cho trồng rừng và việc làm trong chế biến gỗ rừng trồng cho người lao động ở địa phương, góp phần phát triển kinh tế nông thôn miền núi.
Về môi trường: sản phẩm đảm bảo đủ chất lượng thay thế gỗ rừng tự nhiên, như vậy sẽ góp phần giảm áp lực sử dụng gỗ rừng tự nhiên, hạn chế khai thác gỗ rừng tự nhiên, góp phần bảo vệ môi trường rừng nói chung.

Đánh giá tổng hợp chung, một số tính chất cơ lí quan trong của sản phẩm ván ép nhiều lớp biến tính từ gỗ bạch đàn urophylla theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN:2002) về “quy phạm phân cấp và đóng tàu sông, vỏ gỗ”; sản phẩm được xếp hạng II. Theo “Phân loại đặc tính sử dụng của gỗ làm tầu, thuyền, phà”– Nguyễn Đình Hưng -1995; sản phẩm được xếp loại A , nguyên liệu sử dụng cho đóng tàu thuyền, phà

So sánh một số đặc tính cơ lí của sản phẩm với một số loại vật liệu tương đương và nguyên liệu gỗ đóng tàu thuyền:

Đặc tính	Ván ép nhiều lớp biến tính	Ván dán cốp pha	Gỗ Sao đen (gỗ dùng đóng tàu thuyền
Dài (mm)	5000	2400	Có thể hoặc hơn
Rộng (mm)	500	1200	thường nhỏ hơn
Dày (mm)	30	15÷18	Có thể
Khối lượng thể tích (kg/m3)	751,35	513	740
Trương nở (5)	4,56	6
Uốn tĩnh	50,28	41	163
Trượt màng keo (MPa)	2,3	–
Mô đun đàn hồi uốn tĩnh (MPa)	8568,86	4673

Nếu lấy chỉ tiêu khối lượng thể tích (một chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng tới các tính chất cơ học của vật liệu gỗ) thì sản phẩm ván ép nhiều lớp có khối lượng thể tích đạt tương đương và cao hơn các vật liệu gỗ thông thường đang được sử dụng làm nguyên liệu đóng tàu thuyền hiện nay.

– Sản phẩm đã được sử dụng để đóng các phần cabin, sàn, hầm và boong sàn cho 01 tàu đánh các trên biển công suất 150 mã lực, sau một năm hoạt động, chất lượng phần boong tàu sử dụng sản phẩm của đề tài vẫn trong tình trạng ổn định thậm chí mức độ biến dạng của sản phẩm còn thấp hơn so với gỗ xẻ gỗ rừng tự nhiên tại cùng vị trí sử dụng. Đề tài đã sử dụng sản phẩm ván ép nhiều lớp làm nguyên liệu đóng mới 01 tàu đánh cá trên biển. Sau 3 năm sử dụng, phần ván ép nhiều lớp biến tính sử dụng làm boong sàn tàu vẫn trong tình trạng ổn định, chưa bị hư hại cần sửa chữa. Đây là bộ phận yêu cầu nguyên liệu gỗ có kích thước (chiều dài) lớn lại chịu điều kiện thời tiết khắc nghiệt ngoài trời, yêu cầu độ bền cơ học cao…

Địa điểm, thời gian và quy mô đã áp dụng; tổng hợp ý kiến nhận xét của các tổ chức, cá nhân áp dụng TBKT,CN; nhận xét của các địa phương;

Địa điểm áp dụng

Công nghệ sản xuất ván ép nhiều lớp biến tính từ gỗ Bạch đàn có thể áp dụng tại các cơ sở sản xuất ván ép nhiều lớp quy mô vừa và nhỏ tại Việt Nam

Nơi áp dụng công nghệ: Với quy trình công nghệ không quá phức tạp, sản phẩm ván ép nhiều lớp biến tính từ gỗ rừng trồng có thể áp dụng cho tất cả các công ty sản xuất ván dán, có máy ép thủy lực đạt các thông số sau: chiều dài bàn ép trên 5000 mm, chiều rộng bàn ép tùy theo yêu cầu sản phẩm, áp lực ép ép đạt trên 2,0 Mpa; nhiệt độ bàn ép tùy theo nguồn cấp nhiệt, phải đạt từ 130⁰ C đến 140⁰ C.

Cơ quan chuyển giao công nghệ: Viện NC Công nghiệp rừng thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam sẵn sàng phối hợp tập huấn hướng dẫn công công nghệ sản xuất sản phẩm ván ép nhiều lớp biến tính, kích thước lớn.

Nơi sử dụng sản phẩm: Sản phẩm ván ép nhiều lớp biến tính từ gỗ rừng trồng có chiều dài lớn, các đặc tính vật lí và cơ học chủ yếu tương đương với nguyên liệu gỗ xẻ rừng tự nhiên dùng cho đóng boong, sàn, hầm cabin tàu thuyền gỗ. Vì thế sản phẩm ván ép nhiều lớp biến tính từ gỗ rừng trồng có thể sử dụng làm nguyên liệu đóng các bộ phận trên mớn nước của các tàu thuyền có công suất vừa và nhỏ: sàn, hầm, cabin, boong sàn tàu thuyền gỗ..

Ý kiến nhận xét của các tổ chức, cá nhân áp dụng TBKT,CN

Ý kiến nhận xét của cơ sở nhận chuyển giao công nghệ sản xuất sản phẩm ván ép nhiều lớp biến tính từ gỗ rừng trông:

Công ty cổ phần tre-gỗ Tiến Bộ là đơn vị phối hợp trong khuôn khổ thực hiện dự án sản xuất thử “Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất ván ép nhiều lớp chất lượng cao và kích thước lớn đáp ứng nhu cầu sử dụng trong môi trường chịu lực lớn, độ ẩm cao” đã có nhận xét:

– Công nghệ sản xuất sản phẩm ván ép nhiều lớp biến tính có thể áp dụng và triển khai tại nhiều cơ sở sản xuất ván ép ở Việt Nam vì yêu cầu đầu tư thiết bị và công nghệ áp dụng thích hợp với điều kiện Việt Nam.

– Sản phẩm có tính mới, kích thước lớn, có khả năng chịu lực, chịu ẩm cao có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau

– Đây là chủng loại Sản phẩm lần đầu tiên được sản xuất tại Việt Nam. Trước đây có thể có một số công ty nhập sản phẩm của Trung Quốc để đóng sàn xe, công ten ner..

(Có bản nhận xét kèm theo);

Ý kiến của cơ sở sử dụng sản phẩm: Công ty TNHH Hiệp May, cơ sở đóng mới và sửa chữa tàu thuyền gỗ đi biển tại Huyện Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh.
Chất lượng gỗ tốt, đáp ứng yêu cầu nguyên liệu gỗ đóng sàn, hầm, cabin và boong tàu thuyền gô
Dễ sử dụng, tốn ít chi phí gia công
Hiệu quả kinh tế, sử dụng cao hơn so với sử dụng gỗ xẻ từ rừng tự nhiên.
Có thể ứng dụng trong công nghiệp đóng tàu thuyền gỗ và có thị trường tiêu thụ sản phẩm này

(có bản nhận xét kèm theo)

Đề xuất địa bàn áp dụng:

Địa điểm:

– Sản xuất ván bóc có thể triển khai ở các hộ gia đình vùng nông thôn miền núi;

– Công nghệ sản xuất ván ép nhiều lớp biến tính có kích thước lớn, có thể áp dụng ở các công ty chế biến ván ép quy mô vừa và nhỏ;

– Sử dụng ván ép nhiều lớp biến tính từ gỗ rừng trồng có kích thước lớn hoàn toàn ứng dụng được ở các cơ sở đóng mớivà sửa chữa tàu thuyền gỗ, các cơ sở đóng mới và sửa chữa sàn xe ô tô. Phạm vi ứng dụng sản phẩm lớn, hiện nay các cơ sở trong nước phải nhập sản phẩm tương tự sản xuất tại Trung Quốc.

Thời gian: Có thể tổ chức sản xuất và sử dụng sản phẩm bất kì thời gian nào trong năm (không phụ thuộc thời tiết)

Quy mô và phạm ứng dụng:

– Sản xuất và sử dụng sản phẩm ván ép nhiều lớp biến tính kích thước lớn có thể ứng dụng sản xuất và sử dụng trên phạm vi toàn quốc:

– Các hộ gia đình quy mô sản xuất nhỏ có thể đầu tư máy bóc gỗ và sản xuất ván bóc theo yêu cầu chất lượng do các cơ sở sản xuất ván ép đặt ra.Tất cả các vùng nguyên liệu rừng trồng keo và bạch đàn đều có thể phát triển sản xuất ván bóc vì thị trường tiêu thụ loại sản phẩm này khá lớn

– Các cơ sở sản xuất ván ép quy mô vừa, thường chỉ áp dụng được ở các thị trấn, thị xã, nơi có điện lưới quốc gia, điều kiện giao thông thuận lợi và có nguồn cung cấp nguyên liệu ván bóc và thị trường tiêu thụ sản phẩm. Các cơ sở có đầy đủ các thiết bị xử lí ván bóc, máy ép ván khổ lớn có thể sản xuất ván ép nhiều lớp kích thước lớn với sự hỗ trợ của cơ quan chuyển giao công nghệ theo hình thức tập huấn, hướng dẫn kĩ thuật

– Sử dụng sản phẩm ván ép nhiều lớp biến tính, kích thước lớn là các cơ sở sửa chữa, đóng mới tàu thuyền, các công ty đóng sàn xe ô tô, sàn công ten ner có thể sử dụng sản phẩm này

Kết luận và đề nghị:

Kết luận:

– Sản phẩm được sản xuất trên cơ sở các thiết bị và công nghệ sử dụng ở mức trung bình, không cần công nhân đào tạo ở trình độ cao; phạm vi ứng dụng rộng.

– Sản phẩm có thể thay thế hàng nhập khẩu từ Trung Quốc, thay thế gỗ rừng tự nhiên có kích thước lớn, độ bền cơ lí cao.

Kiến nghị:

Nhà nước, chính quyền địa phương nên có các chính sách hỗ trợ hoặc ưu đãi đầu tư cho các cơ sở sản xuất ứng dụng công nghệ sản xuất ván ép nhiều lớp từ gỗ rừng trồng thay thế gỗ rừng tự nhiên và sử dụng ván ép nhiều lớp biến tính từ gỗ rừng trồng; trang bị các máy cần thiết đáp ứng yêu cầu kĩ thuật để áp dụng công nghệ.

Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng