Nghiên cứu tạo ván dán bằng chất kết dính có nguồn gốc sinh học từ axit citric và sucrose

07/04/2020 by

Ký hiệu kho	VI24_677
Chuyên ngành	Ván dán
Địa phương	Toàn Quốc
Lĩnh vực	Công nghiệp rừng
Đề tài nghiên cứu khoa học	Nghiên cứu tạo ván dán bằng chất kết dính có nguồn gốc sinh học từ axit citric và sucrose
Cấp	Cấp Bộ
Mục tiêu	Mục tiêu tổng quát Thiết lập được công nghệ sản xuất ván dán sử dụng axit citric và sucrose, góp phần đa dạng hoá sản phẩm, nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu, giảm thiểu gây ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe con người. Mục tiêu cụ thể (1) Xác định được tỷ lệ phối trộn axit citric và sucrose để tạo chất kết dính gỗ thân thiện môi trường sử dụng trong sản xuất ván dán; (2) Dự thảo được quy trình công nghệ tạo ván dán thân thiện môi trường sử dụng chất kết dính từ axit citric và sucrose (quy mô Phòng thí nghiệm); (3) Tạo được 0,1m3 sản phẩm ván dán thân thiện môi trường sử dụng chất kết dính từ axit citric và sucrose.
Ngày bắt đầu	2020
Ngày kết thúc	2021
Chi tiết	Tóm tắt nội dung nghiên cứu chính: Nội dung 1: Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối trộn CA và SU để sản xuất ván dán thân thiện môi trường - Nghiên cứu đặc tính nguyên liệu CA, SU và ứng dụng làm chất kết dính cho sản xuất vật liệu gỗ; - Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối trộn CA và SU để sản xuất ván dán - Xác định tính chất hỗn hợp CA và SU (độ nhớt, độ pH). Nội dung 2: Nghiên cứu đề xuất quy trình công nghệ tạo ván dán thân thiện môi trường sử dụng CA và SU (Quy mô phòng thí nghiệm) - Nghiên cứu xác định thông số chế độ ép ván dán sử dụng chất kết dính từ CA và SU; - Đề xuất quy trình công nghệ tạo ván dán sử dụng CA và SU ở quy mô phòng thí nghiệm. Nội dung 3. Tạo 0,1m3 ván dán thân thiện môi trường sử dụng chất kết dính từ CA và SU - Nghiên cứu tạo 0,1 m3 sản phẩm ván dán (400 x 400 x 15 mm).
Phương pháp	Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu nội dung 1: Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối trộn CA và SU để sản xuất ván dán thân thiện môi trường a) Nghiên cứu đặc tính nguyên liệu CA và SU để sản xuất chất kết dính Để triển khai thực hiện nội dung này, trước hết đề tài tiến hành thu thập các thông tin, tài liệu, số liệu đã có về đặc điểm cấu tạo, tính chất hóa học và vật lý của CA và SU qua các nguồn trong và ngoài nước. Tiếp đó, đề tài sẽ tiến hành thu thập các thông tin, tài liệu, số liệu đã có về nghiên cứu về khả năng kết hợp của 02 chất này để sử dụng cho sản xuất ván gỗ nhân tạo. Trên cơ sở nắm được các thông tin trong tài liệu thu thập được, tiến hành lựa chọn, đánh giá cụ thể về nghiên cứu kết hợp của 02 chất này để sử dụng cho sản xuất ván dán. b) Phương pháp nghiên cứu xác lập tỷ lệ phối trộn CA và SU để sản xuất ván dán Từ việc nghiên cứu, kế thừa tài liệu về các mức tỷ lệ phối trộn CA và SU đã được sử dụng để sản xuất ván gỗ nhân tạo, tiến hành lựa chọn 07 mức tỷ lệ phối trộn khác nhau giữa CA và SU (% theo khối lượng) là: 90:10; 85:15; 75:25; 50:50; 25:75; 15:85; 10:90. Trong 07 mức tỷ lệ phối trộn này, sẽ lựa chọn ra một tỷ lệ phối trộn tối ưu nhất để sản xuất ván dán. Các chất này sau khi được phối trộn theo các mức tỷ lệ tương ứng sẽ được pha vào nước lọc để đạt được nồng độ dung dịch sử dụng trong nghiên cứu là 59%. Nghiên cứu này cần tối thiểu 1,5 m3 ván bóc gỗ Keo (chiều dày 1,8 mm) để thực hiện. Ván bóc được cắt thành các tấm nhỏ hơn có kích thước 400 x 400 mm cho phù hợp với kích thước máy ép ván thí nghiệm. Số lớp ván trong 1 tấm là 9 lớp, được xếp xen kẽ vuông góc theo chiều thớ gỗ. Chiều dày dự kiến của ván dán là 15mm. Ở mỗi tỷ lệ phối phối trộn, 10 tấm ván kích thước 400 x 400 x 15 mm sẽ được ép tạo sản phẩm phục vụ việc đánh giá tính chất vật lý và cơ học. Do đó, cần chuẩn bị số tấm ván bóc là: 9 lớp x 10 tấm/ tỷ lệ phối trộn x 7 tỷ lệ phối trộn = 630 tấm ván bóc. - Ở mỗi đơn pha trộn CA và SU (07 đơn), hỗn hợp CA và SU (nồng độ 59%) được sử dụng với định mức 150g/m2 bề mặt ván bóc; - Ván bóc sau khi được tráng hỗn hợp CA và SU sẽ được sấy khô về độ ẩm khoảng 7-8%; Thời gian sấy ván bóc dự kiến là 1 ngày/ chế độ phối trộn CA và SU. - Dựa vào kết quả nghiên cứu tạo ván gỗ (ván dăm và ván dán) sử dụng CA và SU làm chất kết dính. Kế thừa một số thông số công nghệ ép ván như sau: Nhiệt độ ép: 1900C, thời gian ép: 15 phút, áp suất ép 1,2 MPa. Ván dán sau khi được tạo ra sẽ tiến hành đánh giá một số tính chất vật lý bao gồm: khối lượng riêng (Theo TCVN 7756-4:2007); độ trương nở chiều dày (Theo ASTM D1037-12); tính chất cơ học bao gồm: độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi tĩnh (Theo TCVN 7756-6:2007), chất lượng dán dính (Theo TCVN 8328-1:2010). Mỗi một tính chất thử cần gia công 30 mẫu nhỏ. Dựa vào kết quả đánh giá chất lượng ván, sẽ xác định được tỷ lệ phối trộn nguyên liệu CA và SU hợp lý. Tất cả quá trình thực hiện nội dung này được thực hiện tại Viện NC Công nghiệp rừng. - Phương pháp xác định tính chất hỗn hợp CA và SU Đặc tính kỹ thuật hỗn hợp chất kết dính gỗ từ CA và SU (07 đơn) ở nồng độ dung dịch 59% sẽ được cho vào cốc đong thủy tinh dung tích 250ml. Các đặc tính cần xác định bao gồm: độ pH được xác định bằng máy đo độ pH cầm tay. Đo độ nhớt dung dịch được thực hiện trên máy độ nhớt con quay (Theo ASTM D2556-14). Phương pháp nghiên cứu nội dung 2: Nghiên cứu đề xuấy quy trình công nghệ tạo ván dán sử dụng CA và SU (Quy mô phòng thí nghiệm) a) Nghiên cứu xác định thông số chế độ ép ván dán sử dụng chất kết dính từ CA và SU Từ kết quả nghiên cứu của nội dung 1, đã xác định được tỷ lệ phối trộn nguyên liệu CA và SU hợp lý. Hỗn hợp CA và SU được pha trong nước cất để đạt nồng độ 59%. Dung dịch này được sử dụng với định mức 150g/m2 bề mặt ván bóc; Trong nội dung này sẽ bố trí quy hoạch thực nghiệm 2 yếu tố (nhiệt độ ép và thời gian ép), mỗi một thông số tiến hành với 3 mức thí nghiệm nhằm xác định thông số chế độ ép ván tối ưu. Trong đó, nhiệt độ ép gồm 3 cấp: 180, 200 và 2100C. Trong khi đó, thời gian ép lựa chọn bao gồm 3 cấp: 12, 14 và 16 phút. Áp suất ép sử dụng là 1,2 MPa. Nghiên cứu này cần tối thiểu 2 m3 ván bóc gỗ Keo (chiều dày 1,8 mm) để thực hiện cho 9 cấp thí nghiệm. Ván bóc được cắt thành các tấm nhỏ hơn có kích thước 400 x 400 mm cho phù hợp với kích thước máy ép ván thí nghiệm. Số lớp ván trong 1 tấm là 9 lớp, được xếp xen kẽ vuông góc theo chiều thớ gỗ. Ở mỗi tỷ lệ phối phối trộn, 10 tấm ván kích thước 400 x 400 x 15 mm sẽ được ép tạo sản phẩm phục vụ việc đánh giá tính chất vật lý và cơ học. Do đó, cần chuẩn bị số tấm ván bóc là: 9 lớp x 10 tấm/ chế độ ép x 9 chế độ = 810 tấm ván bóc. Ván bóc sau khi được tráng keo sẽ tiến hành sấy khô về độ ẩm khoảng 7-8%; Thời gian sấy ván bóc dự kiến là 1 ngày/ chế độ. Ván sau đó sẽ được ép dựa trên các thông số công nghệ ép ván nghiên cứu. Chiều dày dự kiến của ván dán là 15mm. Ngoài ra, đề tài cũng sử dụng 01 mẫu ván đối chứng từ nguyên liệu gỗ keo, sử dụng keo dán UF (mua trên thị trường). Ván dán có chiều dày là 15mm. 10 loại ván dán (9 loại sử dụng hỗn hợp chất kết dính là CA và SU, và 1 loại sử dụng chất kết dính UF) sẽ được tiến hành đánh giá một số tính chất vật lý bao gồm: khối lượng riêng (Theo TCVN 7756-4:2007); độ trương nở chiều dày (Theo ASTM D1037-12); tính chất cơ học bao gồm: độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi tĩnh (Theo TCVN 7756-6:2007), chất lượng dán dính (Theo TCVN 8328-1:2010). Mỗi một tính chất thử cần gia công 30 mẫu nhỏ. Để đánh giá khả năng liên kết của SU, CA với thành phần hóa học của gỗ, mẫu ván từ 9 chế độ ép ván sử dụng chất kết dính từ CA và SU được chuẩn bị. Các mẫu ván dán này sau đó được nghiền vụn. Các dăm mảnh có kích thước trung bình từ 100-150 µm được lựa chọn. Các dăm này được rửa trong nước nóng 3 lần nhằm loại bỏ phần SU và CA dư thừa (không có liên kết với thành phần hóa học gỗ). Sau đó, dăm gỗ được sấy ở nhiệt độ 600C đến khi khô kiệt. Mẫu dăm gỗ từ ván dán và mẫu dăm gỗ Keo đối chứng sau đó được xác định phổ hóa học trên máy quang phổ hồng ngoại chuyển đổi (FTIR) nhằm xác định sự thay đổi trong thành phần hóa học của ván dán. Dựa vào kết quả đánh giá các chỉ tiêu cơ học và vật lý của ván dán, sẽ xác định được thông số nhiệt độ ép và thời gian ép phù hợp. b) Đề xuất quy trình công nghệ tạo ván dán sử dụng CA và SU ở quy mô phòng thí nghiệm Từ tỷ lệ phối trộn CA và SU, thông số chế độ ép ván đã xác định được, Chủ trì nhiệm vụ đề xuất quy trình công nghệ tạo ván dán sử dụng CA và SU ở quy mô phòng thí nghiệm. Tất cả quá trình thực hiện nội dung này được thực hiện tại Viện NC Công nghiệp rừng. Phương pháp nghiên cứu nội dung 3: Tạo ván dán thân thiện môi trường sử dụng chất kết dính từ CA và SU. Căn cứ vào quy trình công nghệ tạo chất kết dính đã được xác lập ở nội dung 2, tính toán xây dựng quy trình tạo ván. Hỗn hợp CA và SU được xác định theo tỷ lệ phối trộn và được pha trong nước lọc để đạt nồng độ 59%. Dung dịch này được sử dụng với định mức 150g/m2 bề mặt ván bóc; Nghiên cứu này cần khoảng 0,15 m3 ván bóc gỗ Keo (chiều dày 1,8 mm) để thực hiện tạo 0,1m3 sản phẩm. Ván bóc được kiểm tra, loại bỏ các tấm ván bị rách hay mốc. Ván bóc được cắt thành các tấm nhỏ hơn có kích thước 400 x 400 mm cho phù hợp với kích thước máy ép ván thí nghiệm. Số lớp ván trong 1 tấm là 9 lớp, được xếp xen kẽ vuông góc theo chiều thớ gỗ. Để ép 0,1m3 sản phẩm ván dán, cần khoảng 42 tấm ván dán có kích thước 400 x 400 x 15mm. Do đó, số tấm ván bóc kích thước 400 x 400 x 1,8 mm cần chuẩn bị là: 9 ván bóc/ tấm ván thành phẩm x 42 tấm ván = 378 tấm ván bóc. Ván bóc sau khi được cắt sẽ tiến hành tráng keo. Thời gian tráng keo lên bề mặt tấm ván bóc khoảng 189 tấm/công x 2 công = 378 tấm ván. Sau quá trình tráng keo, tiến hành sấy khô ván về độ ẩm khoảng 7-8%; Thời gian sấy 0,15m3 ván bóc (378 tấm) dự kiến chia thành 2 mẻ x 1 công/mẻ = 2 công. Ván sau đó sẽ được ép dựa trên các thông số công nghệ ép ván nghiên cứu. Thời gian ép 0,1m3 ván dán (tương ứng 42 tấm ván dán có kích thước 400 x 400 x 15mm) dự kiến là 3,5 tấm/ngày x 12 ngày = 42 tấm ván. Sau đó, ván dán được để ổn định và tiến hành xẻ loại bỏ cạnh thừa của tấm ván. Kích thước ván tương ứng: 400 x 400 x 15 mm. Quá trình sấy, ép ván được thực hiện tại Viện NC Công nghiệp rừng.
Chủ nhiệm đề tài	TS. Nguyễn Đức Thành - Viện nghiên cứu Công nghiệp rừng
Đơn vị
Kết quả	Sản phẩm khoa học và công nghệ: - 01 quy trình công nghệ tạo ván dán thân thiện môi trường sử dụng axit citric và sucrose - 0,1m3 ván dán thân thiện môi trường sử dụng chất kết dính từ axit citric và sucrose ' Số lượng 0,1 m3 Ván dán sử dụng chất kết dính tư CA và SU. 01 Dự thảo Quy trình công nghệ tạo ván sử dụng chất kết dính từ CA và SU quy mô phòng thí nghiệm
Tiến bộ được công nhận
Phạm vi

[logo-slider]