Bùi Chí Kiên

Trần Tuấn Nghĩa

Trung tâm công nghiệp rừng

Hiện nay ở Việt Nam nói riêng cũng như ở các nuớc phát triển ngành chế biến lâm sản trên thế giới nói chung đã và đang tiến hành việc nghiên cứu tìm kiếm các loại nguyên liệu mới nhằm mục đích tạo ra các sản phẩm mới có giá trị cao, mang lại hiệu quả kinh tế nhưng hạn chế tối đa sự ảnh hưởng đến môi trường và tạo điều kiện cho các doanh nghiệp phát triển. Trong khi nguyên liệu gỗ từ rừng tự nhiên ngày càng hạn chế, gỗ rừng trồng chưa đáp ứng được nhu cầu của công nghiệp chế biến thì nguồn nguyên liệu tre luồng đã đóng góp một phần không nhỏ cho sự phát triển công nghiệp chế biến lâm sản ở Việt Nam. Theo báo cáo tổng quan ngành lâm sản ngoài gỗ của Việt Nam, tháng 6 năm 2002, thì nước ta có 88 công ty và nhà máy chế biến tre nứa, với khối lượng sản xuất hàmg năm bằng 540.000 tấn/năm. Luợng phế liệu từ các dây chuyền này thường chiếm khoảng 50 – 70%, trong đó mùn cưa khoảng 20-30% nguyên liệu. Một phần rất nhỏ lượng mùn cưa được tận dụng sản xuất giấy, phần còn lại chủ yếu là làm chất đốt hoặc bỏ đI gây ảnh hưởng không tốt đến môI trường. Vấn đề đặt ra hiện nay là làm cách nào để có thể tận dụng được nguồn phế liệu này một cách hiệu quả, mang lại lợi nhuận cho các doanh nghiệp để phát triển mở rộng sản xuất, tạo việc làm cho người lao động, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng những tác động không tốt đến môi trường. Từ thực tế đó chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thăm dò khả năng sử dụng mùn cưa tre để tạo cốt cho một số khay, đĩa sơn mài xuất khẩu bằng công nghệ ép định hình”.

Đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn là hầu hết các doanh nghiệp chế biến lâm sản hiện nay đang tìm cách để tận dụng nguồn phế liệu từ dây chuyền sản xuất chính, trong đó có mùn cưa, để nâng cao tỷ lệ sử dụng nguyên liệu. Cho nên, khi một Công ty kinh doanh các sản phẩm mỹ nghệ của Nhật Bản đặt hàng Công ty TNHH Thanh Hùng, Hà Nội, Việt Nam sản xuất một số khay, đĩa (theo mẫu) có nguồn gốc từ xenllulose, đã mở ra một triển vọng tận dụng có hiệu quả nguồn phế liệu trên. Đây cũng là công trình đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu tạo cốt khay, đĩa sơn mài từ mùn cưa tre, trên cơ sở sử dụng mùn cưa tre hiện có từ các dây chuyền sản xuất ván sàn tre xuất khẩu.

1. Mục tiêu nghiên cứu

Xác định khả năng sử dụng của mùn cưa tre để tạo cốt cho một số khay, đĩa sơn mài bằng công nghệ ép định hình.

2. Nội dung nghiên cứu

– Lựa chọn chất kết dính để đạt được một số yêu cầu về chất lượng sản phẩm của khách hàng.

– Xác định một số yếu tố công nghệ tạo cốt khay, đĩa từ mùn cưa tre.

3. Phạm vi nghiên cứu

+ Dạng sản phẩm: Cốt khay, đĩa theo mẫu.

+Nguyên liệu: Mùn cưa tre luồng từ dây chuyền sản xuất ván sàn tre xuất khẩu của Công ty liên doanh Sheng Jia Hoà Bình.

– Độ nhớt ở 30⁰C là 100 – 175 Mpa.s: 120 giây.

– Hàm lượng khô: 58 %; pH = 7; thời gian sống: 4 tháng

+ Một số tính chất chủ yếu của cốt khay, đĩa (Theo đơn đặt hàng):

– Khối lượng thể tích: g= 0.9 g/cm³. – Độ cứng va đập: Hw = 2500 – 3000 gmm/mm².

– Độ trương nở chiều dày sau ngâm nước 24 giờ: D £ 6%.

4. Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm các yếu tố đầy đủ để tìm mối liên hệ giữa hàm số và biến số một cách khoa học. Thực nghiệm được tiến hành theo các bước sau:

1. Xây dựng nội dung thí nghiệm.

2. Chọn kế hoạch thực nghiệm.

3. Tổ chức thí nghiệm.

4. Xử lý các số liệu thí nghiệm.

Kết quả thực nghiệm được kiểm tra và thoả mãn các tiêu chuẩn Koren, Student và Fisher.

5. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

5.1. Khảo sát lựa chọn chất kết dính

Qua khảo sát chúng tôi thấy một số loại keo đang được sử dụng trên thị trường hiện nay gồm có Urea Formaldehyde (U-F), Phenol Formaldehyde (P-F), Keo biến tính CASM (Mỹ), Poly êtylen vinyl axetat; Keo Casein 90M (Hà Lan). . . Tuy nhiên, do yêu cầu của khách hàng Nhật Bản thì loại keo sử dụng không được có nguồn gốc từ dầu mỏ, sản phẩm phải có độ cứng cần thiết và khả năng chịu nhiệt, chịu nước và phải sử dụng keo Casein. Qua thực nghiệm chúng tôi đã khẳng định rằng sử dụng Casein không thể cho sản phẩm có chất lượng theo yêu cầu. Đồng thời, chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm với một số loại keo khác và hỗn hợp keo theo các tỷ lệ trộn khác nhau. Sau một thời gian dài nghiên cứu và làm thực nghiệm chúng tôi đã xác định được hỗn hợp keo poly êtylen vinyl axetat + casein và một số phụ gia khác là thích hợp và được khách hàng Nhật Bản chấp nhận với tỷ lệ keo poly êtylen vinyl axetat không quá 30%. Để thực nghiệm, chúng tôi sử dụng keo Poly êtylen vinyl axetat do Trung tâm Công nghệ Vật liệu và Môi trường, Hà Nội cung cấp + Keo Casein được sản xuất tại Việt Nam (hoặc casein 90M được sản xuất tại Hà Lan) và một số phụ gia khác để đạt được sản phẩm theo các chỉ tiêu chất lượng của khách hàng, đồng thời cho sản phẩm không độc hại, dễ phân huỷ sau sử dụng, đảm bảo một số yêu cầu cần thiết thay thế cho các sản phẩm từ nhựa (plastic) hiện có trên thị trường.

5.2. Phương pháp tạo cốt mẫu khay, đĩa thực nghiệm.

* Quy trình tạo cốt:

Mïn ca tre luång

Ðps¬ bé

§a vµo khu«n khay, ®Üa

Trén keo

Sµng tuyÓn

SÊy

ÐpnhiÖt

Tr¶i th¶m theo khu«n

Hình 4.1. Quy trình tạo cốt khay, đĩa sơn mài từ mùn cưa tre

Mùn cưa tre, phế liệu của dây chuyền sản xuất ván sàn tre xuất khẩu được lấy từ Công ty liên doanh chế biến lâm sản Sheng Jia, Hoà Bình, đưa vào máy sàng để loại bỏ những đầu, mẩu, cục và một số cật tre ra. Mùn cưa sau sàng tuyển được đưa vào sấy đến độ ẩm khoảng 3 – 5%, sau đó được trộn keo và trải thảm (thủ công) theo khuôn của cốt khay, đĩa. Thảm mùn cưa tre được đưa vào ép sơ bộ (không gia nhiệt), mục đích ổn định thảm dăm để khi đưa vào khuôn được dễ dàng đồng thời tránh cho thảm dăm bị vỡ và bị xáo trộn khi đưa vào khuôn, cuối cùng đưa vào máy ép nhiệt. Để tạo sự ổn định và đồng đều cho thảm dăm khi trải thảm, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu và sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau như giấy, nilon chịu nhiệt, vải màn . . . và đã xác định được vải màn là vật liệu tốt để sử dụng lót trên và dưới thảm dăm khi trải thảm, tránh cho thảm dăm không bị kéo đứt hoặc bị xô trong quá trình ép nhiệt. Để làm thực nghiệm, chúng tôitiến hành ép một lô gồm 15 cốt đĩa để nghiên cứu thăm dò với một số điều kiện cho trước sau:

+ Kích thước cốt đĩa theo khuôn. + Khối lượng thể tích cốt đĩa: 0.9 g/cm³.

+ Nhiệt độ sấy mùn cưa: 150 ^OC. + Độ ẩm mùn cưa sau sấy: 3 – 5%.

+ áp suất ép: 40 kg/cm². + Nhiệt độ ép: 110 ^OC.

+ Thời gian ép công nghệ: 4 phút/sản phẩm. + Tỷ lệ keo sử dụng: 25; 30; 35; 40; 45 %.

Kết quả của thí nghiệm thăm dò về độ trương nở chiều dầy được cho ở bảng 1

Bảng 1. Kết quả xác định độ trương nở chiều dầy của thí nghiệm thăm dò

TT	X (%)	Y₁ (%)	Y₂ (%)	Y₃ (%)	YTB (%)
1	25	8.16	8.02	8.10	8.09
2	30	6.37	6.31	6.44	6.37
3	35	5.09	5.00	5.23	5.10
4	40	4.20	4.08	4.25	4.18
5	45	3.96	3.77	3.85	3.86

Các số liệu ở bảng 1 được kiểm tra và đảm bảo thoả mãn các tiêu chuẩn Student, tiêu chuẩn Kohren và tiêu chuẩn Fisher. Từ kết quả của thí nghiệm thăm dò, chúng tôi đã tính toán được số lần ép lặp lại cho các thí nghiệm tiếp theo là 3 lần sẽ đạt được độ tin cậy với 95% và có sai số £3.5%.

5.3. Tiến hành thực nghiệm và xây dựng các phương trình tương quan

Sau khi tiến hành thí nghiệm theo ma trận thực nghiệm các yếu tố đầy đủ cho ở bảng 2, chúng tôi có được kết quả về khối lượng thể tích, độ trương nở chiều dầy và độ cứng va đập của cốt khay và cốt đĩa cho ở bảng 4:

Bảng2. Ma trận thực nghiệm chế độ ép cốt khay, đĩa

TT	X₁	X₂	X₃
1	+	+	+
2	–	+	+
3	+	–	+
4	–	–	+
5	+	+	–
6	–	+	–
7	+	–	–
8	–	–	–
9	+ a	0	0
10	– a	0	0
11	0	+ a	0
12	0	– a	0
13	0	0	+ a
14	0	0	– a
15	0	0	0

Bảng 3. Mức và khoảng biến thiên của các yếu tố công nghệ

Mức và khoảng	Giá trị	Giá trị thực của các biến số tác động
	mã	T (^OC)	t(phút)	D (%)
Mức sao dưới	– 1.682	93	2.3	26.6
Mức dưới	–	100	3	30
Mức cơ sở	0	110	4	35
Mức trên	+	120	5	40
Mức sao trên	+ 1.682	126	5.6	43.4
Khoảng biến thiên	l	10	1	5

Bảng 4. Kết quả thực nghiệm ép cốt đĩa và cốt khay.

	Cốt đĩa				Cốt khay
N	Y_1tb g/cm³	Y_2tbgmm/mm²	Y_3tb(%)	Y₁ g/cm³	Y₂gmm/mm²	Y₃(%)
1	0.91	2972	4.61	0.90	2946	4.70
2	0.92	3216	4.14	0.88	3193	4.14
3	0.90	2850	4.83	0.90	2827	4.81
4	0.91	2742	5.01	0.89	2719	5.06
5	0.89	2867	5.69	0.90	2844	5.65
6	0.91	2743	6.02	0.91	2720	6.08
7	0.90	3158	5.50	0.89	3135	5.56
8	0.90	2660	6.31	0.91	2637	6.37
9	0.90	3035	4.82	0.91	3012	4.95
10	0.91	2909	5.38	0.91	2886	5.07
11	0.90	2782	5.73	0.89	2759	5.80
12	0.91	2651	6.20	0.91	2628	6.26
13	0.91	3045	4.17	0.92	3022	4.16
14	0.91	2861	5.94	0.89	2837	5.89
15	0.91	2832	5.36	0.91	2809	5.31

Kết quả thực nghiệm được kiểm tra thoả mãn theo các tiêu chuẩn Kohren, Student, Fisher và chúng tôi xây dựng được các phương trình tương quan dạng thực giữa nhiệt độ ép, thời gian ép và tỷ lệ keo đến độ trương nở dầy và độ cứng va đập của sản phẩm như sau:

Y₁ = 9.42 + 0.073T – 0.00122T² – 2.332t + 0.0142Tt+ 0.185t²

– 0.023D + 0.0035TD – 0.0244tD – 0.00552D². (4.1)

Y₂ = 1558.6 – 11.24T + 0.54T² + 629.9t – 9.06Tt- 36.36t²

+ 5.04D – 1.896TD + 20.08tD + 1.899D². (4.2)

Y₃ = 12.88 + 0.0632T – 0.00121T² – 2.983t + 0.0148Tt+ 0.24t²

– 0.132D + 0.00385TD – 0.02tD –0.00464D². (4.3)

Y₄ = 1466.7 – 10.73T + 0.54T² + 637.2t – 9.1Tt- 36.429t²

+ 6.69D – 1.90TD + 20tD + 1.880D². (4.4)

Để xác định nhiệt độ ép, thời gian ép và tỷ lệ keo dùng cho mỗi sản phẩm hợp lý, chúng tôi áp dụng phương pháp trao đổi giá trị phụ theo tiêu chuẩn Y₁và kết hợp với phân tích thực nghiệm. Kết quả một số yếu tố công nghệ hợp lý như sau:

– Nguyên liệu: Mùn cưa tre. – Loại keo sử dụng: Poly êtylen vinyl axetat+casein.

– Nhiệt độ ép: 115^OC. – Thời gian ép: 4.5 phút/sản phẩm.

– Tỷ lệ keo sử dụng: 38 %. – áp suất ép: 40 kG/cm².

Mộtsố sản phẩm cốt khay và đĩa từ mùn cưa tre:

Cèt khay vµ ®Üa

<ぐ颵ᇏ芻ꨀ봀௎桐袘璆훿삅萏ﺈ?㫔?緩?诿ై咋ࠤઉ䲋ဤ즅蔏汐쀳︀?쀳蛈?邐邐৏瑡અ瑡ٮ瑡椂瑩斨瑩꿜璃楺瑩પ瑡璃歱瑩௼瑰娩瑩㈧瑮㈾瑮瑟瑟邐邐嚐璋ࠤ纃Ą፵䛶ș൴캋믨謀倈凿ｨц쀳쉞邐邐肐ᑹ༚㾄ᇻ᥁༂➄ࠝႎ>ぐ颵ᇏ芻ꨀ봀௎桐袘璆훿삅萏ﺈ?㫔?緩?诿ై咋ࠤઉ䲋ဤ즅蔏汐쀳︀?쀳蛈?邐邐৏瑡અ瑡ٮ瑡椂瑩斨瑩꿜璃楺瑩પ瑡璃歱瑩௼瑰娩瑩㈧瑮㈾瑮瑟瑟邐邐嚐璋ࠤ纃Ą፵䛶ș൴캋믨謀倈凿ｨЦ쀳쉞邐邐肐ᑹ༚㾄ᇻ᥁༂➄ࠝႎ>

Cèt ®Üa

6. Kết luận, kiến nghị

6.1. Kết luận

1. Mùn cưa tre luồng là nguồn phế liệu có trữ lượng lớn từ các dây truyền sản xuất ván sàn tre xuất khẩu hiện nay ở Việt Nam. Đây là nguồn phế liệu lớn nhưng cũng có thể coi nó như là một nguồn chất thải đang cần được xử lý và tận dụng. Như vậy, chúng ta có thể đầu tư nghiên cứu tiếp nhằm hoàn thiện quy trình công nghệ để xây dựng và mở rộng thêm các dạng nguồn nguyên liệu cho sản xuất ván nhân tạo nói chung, đồng thời giúp cho các cơ sở sản xuất tận dụng hiệu quả hơn nguồn phế liệu này và mở rộng sản xuất kinh doanh. Đây có thể là một trong những yếu tố quan trọng để các doanh nghiệp tăng hiệu quả kinh tế và tăng khả năng cạnh tranh trong tương lai.

2. Các nghiên cứu của đề tài về một số chỉ tiêu chất lượng quan trọng đối với yêu cầu của sản phẩm cốt khay và cốt đĩa đã đưa ra được thông số hợp lý về nhiệt độ ép T = 115^OC, thời gian ép t= 4.5 phút/sản phẩm và tỷ lệ keo sử dụng D = 38%. Đây là các số liệu cơ sở quan trọng, cần thiết cho các nghiên cứu tiếp theo đồng thời có thể áp dụng vào thực tế sản xuất.

3. Sản phẩm cốt khay và đĩa từ mùn cưa tre có độ trương nở thấp và độ cứng va đập cao (tương đương với gỗ tự nhiên nhóm 3,4 và cao hơn một số loại gỗ như Sồi đá, Vàng rè, Giẻ cuống v.v), đảm bảo tiêu chuẩn cho sản xuất các chi tiết định hình.

4. Cốt khay và đĩa từ mùn cưa tre theo các chỉ số công nghệ trên có chất lượng tốt đảm bảo được các yêu cầu cho công đoạn sơn mài tiếp theo và sản phẩm sơn mài có chất lượng tốt, đạt tiêu chuẩn xuất khẩu.

5. Đã tổ chức sản xuất được 500 cốt khay, đĩa theo hợp đồng với Công ty TNHH Thanh Hùng, Hà Nội để làm sơn mài gửi chào hàng và đã được khách hàng Nhật Bản chấp nhận đặt hàng sản xuất tiếp.

6.2. Kiến nghị

1. Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện về công nghệ và một số tính chất chủ yếu của nguyên liệu mùn cưa để mở rộng sản xuất các chi tiết định hình từ mùn cưa tre, nâng cao giá trị sử dụng của các sản phẩm từ mùn cưa nói chung.

2. Mở rộng nghiên cứu chế biến các sản phẩm mang lại giá trị cao từ một số loại phế liệu khác của tre luồng như phần ngọn, phần gốc cây luồng, và phế liệu từ các công đoạn bào trong dây chuyền sản xuất ván sàn tre.

3. Cần nghiên cứu tạo hệ thống thiết bị, đặc biệt là cấu trúc và nguyên lý hoạt động của các dạng khuôn ép, để có thể xác lập được mức độ đồng đều về khối lượng thể tích và áp xuất ép trên khắp các vùng của chi tiết định hình. Nhằm hoàn thiện công nghệ sản xuất các chi tiết định hình từ mùn cưa tre.

4. Cần đầu tư một chương trình nghiên cứu cụ thể và toàn diện hơn để có thể sớm đưa kết quả nghiên cứu vào thực tiễn.

Tài liệu tham khảo

1. Nguyễn Văn Bỉ, (2/2004), “Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu trong công nghiệp rừng”, Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn (số 2), trang 266.

2. Trần Văn Chứ (2004), Công nghệ trang sức vật liệu gỗ, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.

3. Hoàng Thúc Đệ(2000), “Ván nhân tạo tre”, Thông tin khoa học lâm nghiệp, Đại học lâm nghiệp, Hà Tây.

4. Hoàng Xuân Niên(2003), Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ sản xuất ván dăm từ nguyên liệu sơ dừa, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội.

5. Nguyễn Văn Thiết(1993), Nghiên cứu một số yếu tố của công nghệ sản xuất ván dăm từ nguyên liệu tre Việt Nam, Luận án phó tiến sĩ khoa học, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Hà Nội.

Exploratory research on utilization of bamboo sawdust to make the core of lacquer plate and tray for export by shape pressing

Summary

Exploratory research of sawdust of bamboo to produce some lacquer plate and tray by frame pressing technology. This is the first project that is carried out in Vietnam. The project has determined sawdust of bamboo as good raw material to produce the frame for lacquer products and suggested prospects to utilize waste from bamboo processing lines. The first result of the project was to produce 500 lacquer products for Thanh Hung Co., ltd, Vietnamthat were accepted by a Trade Company in Japan. However, by actual production we realize that to produce these products on industrial scale we need research on the technology and equipment to perfect the processing process.