Xây dựng mô hình dây chuyền thiết bị và công nghệ sản xuất Ván dăm Bạch đàn phế liệu qui mô nhỏ

Trần Tuấn Nghĩa

Trung tâm Thực nghiệm & Chuyển giao kỹ thuật CNR

Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

Tại các tỉnh phía Bắc Việt Nam, đã hình thành 2 vùng rừng trồng cho 2 mục đích sử dụng:

Vùng rừng trồng cung cấp gỗ làm trụ mỏ (chủ yếu là Bạch đàn) cho công nghiệp khai thác than, nằm trên địa bàn các tỉnh vùng Đông Bắc như Thái Nguyên, Bắc Giang, Lạng Sơn và Quảng Ninh.

Vùng rừng trồng (bạch đàn, keo lá tràm, keo tai tượng, mỡ, bồ đề …) chủ yếu cung cấp gỗ băm dăm sản xuất giấy, nằm trên địa bàn các tỉnh phía Bắc và Tây Bắc như Phú Thọ, Yên Bái, Tuyên Quang, Lào Cai, Hoà Bình, Sơn La. Gỗ rừng trồng (chủ yếu là bạch đàn, keo lá tràm, mỡ) còn được sử dụng cho các nhu cầu xây dựng. Ngoài ra, gỗ rừng trồng cũng được cung cấp cho một vài dây chuyền băm dăm công nghệ xuất khẩu.

Các dây chuyền băm dăm công nghệ cung cấp dăm cho các cơ sở sản xuất giấy và đặc biệt là băm dăm công nghệ xuất khẩu, phải qua công đoạn sàng để loại bỏ phần dăm vụn. Lượng dăm vụn phế thải này (chiếm từ 3 – 5%) ngoài việc cho nhân dân xung quanh lấy về làm chất đốt, thì còn phải chi phí để chuyển chúng khỏi khu vực sản xuất.

Từ thực tế đó, chúng tôi đề xuất việc nghiên cứu xây dựng mô hình dây chuyền công nghệ và thiết bị sản xuất ván dăm bạch đàn, tận dụng dăm phế liệu từ các dây chuyền băm dăm công nghệ, để gia công các chi tiết đồ mộc

I. Nội dung và phương pháp

1.1 Phân loại dăm

– Loại bỏ dăm phi tiêu chuẩn: Dùng sàng, mắt sàng kích thước 12×12 mm để loại bỏ dăm có kích thước quá lớn dạng cục; và mắt sàng có kích thước 2×2 mm để loại bỏ số dăm có kích thước quá nhỏ (dạng bột).

– Lựa chọn dăm cho lớp ruột: Dùng sàng, mắt sàng kích thước 5×5 mm để chọn dăm cho lớp ruột.

– Lựa chọn dăm cho lớp mặt: Dùng sàng, mắt sàng kích thước 2×2 mm để chọn dăm cho lớp mặt (loại bỏ dăm dạng bột).

Số liệu theo dõi trong công đoạn này cho thấy lượng dăm phi tiêu chuẩn khoảng 10% (trong đó dăm có kích thước quá lớn chiếm gần 10%); dăm lớp ruột chiếm 60%; dăm lớp mặt 30%.

1.2 Sấy dăm

– Xác định độ ẩm ban đầu của dăm

Vì không có thiết bị xác định trực tiếp độ ẩm của dăm, nên chúng tôi đã sử dụng tủ sấy (ở 100oC) và dùng phương pháp cân để xác định độ ẩm ban đầu của dăm, theo công thức :

mđ – mo

Wđ = x 100 (%) (2.1)

Trong đó: mđ là trọng lượng ban đầu của dăm ẩm (g)

mo là trọng lượng cuối của dăm khô tuyệt đối (g)

Độ ẩm ban đầu của dăm bạch đàn phế liệu được đưa từ dây chuyền sản xuất dăm bạch đàn công nghệ từ thị xã Sơn Tây về xưởng thực nghiệm của Trung tâm CNR (Hà Nội) vào tháng 6-7/ 2000, trung bình từ 45-60%.

Vì không có thiết bị sấy chuyên, chúng tôi đã sử dụng lò sấy gỗ xẻ, cho dăm vào từng khay để sấy (ở nhiệt độ Tmax = 75oC). Để giảm thời gian sấy dăm được phơi từ 2-3 ngày (mỗi ngày 6-8 giờ) để dăm đạt tới độ khô gió (khoảng 15-18%). Thời gian sấy trong lò là 48h để dăm đạt tới độ ẩm cuối Wc = 5-8%.

1.3 Xác định cấu trúc ván dăm

Trên cơ sở các số liệu về phân loại dăm (khối lượng dăm lớp ruột gấp đôi khối lượng dăm lớp mặt), chúng tôi đã chọn sản xuất thử nghiệm ván dăm 3 lớp với cấu trúc: 1 – 4 – 1 (vỏ-ruột-vỏ).

1.4 Xác định định mức chất kết dính

Vì dăm có kích thước dạng mảnh, nên định mức chất kết dính được xác định là 10%. Khối lượng thể tích ván dăm được lựa chọn là 650 kg/m3 nên khối lượng chất kết dính cần thiết để sản xuất được 1 m3 ván dăm là 60 kg.

Định mức chất kết dính cho lớp ruột được xác định là 10% và trên cơ sở cấu trúc của ván dăm (1 – 4 – 1), xác định được mức keo cho lớp mặt là 20%.

Như vậy, chúng ta sẽ tạo được loại ván dăm (lớp mặt 20%, lớp ruột 10% keo) có sự phân bổ định mức keo khác với thông lệ (lớp mặt 12%, lớp ruột 8%). Việc sử dụng dăm dạng mảnh để sản xuất ván dăm ngoài việc “tốn” keo thì cường độ uốn tĩnh cũng rất thấp nên việc tăng định mức keo ở lớp mặt sẽ làm tăng cường độ uốn tĩnh cho ván, đồng thời cũng làm chất lượng bề mặt tốt hơn, tạo điều kiện thuận tiện cho công đoạn gia công bề mặt và dán, phủ sản phẩm đồ mộc sau này.

1.5 Chất kết dính

Chúng tôi chọn sử dụng keo của hãng DYNO, mác WG 2111 là keo UF dạng lỏng, với chất đóng rắn là muối clorua amol với định mức 0,8%

Một số đặc tính kỹ thuật của keo WG 2111

– Nồng độ : 45-48%

– Độ nhớt (VS-4) : 50-100 s

– pH : 7,5-8,5

– Nhiệt độ đóng rắn : 100-120oC

– Thời gian đóng rắn: 25 giây

– Thời gian sống : £90 ngày

1.6 Trộn keo

Trên cơ sở kết cấu của ván (1-4-1), định mức keo và khối lượng thể tích đã lựa chọn chúng tôi tiến hành tính toán và chuẩn bị trọng lượng dăm (lớp ruột và lớp mặt), trọng lượng keo (lớp ruột và lớp mặt) cho một tấm ván dăm.

Việc trộn keo được thực hiện trên một thiết bị bán cơ giới gồm thùng trộn keo (có hệ thống cánh đảo dăm), súng phun keo (gắn với máy nén khí). Tiến hành phun keo riêng biệt đối với 2 lớp mặt và ruột.

1.7 Trải thảm

Việc trải thảm được tiến hành gián đoạn từng tấm ván một vào một chiếc khuôn gỗ kích thước 1300x1300x100 mm.

Dăm lớp mặt được chia làm 2 phần bằng nhau. Đầu tiên trải lớp dăm mặt thứ nhất, tiếp theo là trải toàn bộ lớp dăm ruột, và cuối cùng là trải lớp dăm mặt thứ hai lên trên cùng. Vì không có kinh phí chế tạo thiết bị trải thảm nên công đoạn này được thực hiện bằng phương pháp thủ công.

1 8. ép Ván dăm

– Nhiệt độ ép: Nhiệt độ đóng rắn của keo WG 2111 là 100-120oC, nên nhiệt độ ép được chọn là: 110-130oC

– áp lực ép: 15-18 kg/cm2

– áp suất dầu ép được xác định theo công thức:

Pd.åSp

Pe =

Trong đó:

Pd: ápsuất dầu (kg/cm2)

Sp: Diện tích của một Pistông

Sb: Diện tích mặt bàn ép

Từ công thức ( 2.2), ta tính được áp suất dầu

Pe .Sb

Pd = (2.3)

åsp

– Thời gian ép

Thời gian ép gồm: T = Tnl + Tna + Ta + Tha + Ttl = 900 s

Trong đó: Tnl = 60 s: thời gian nạp liệu

Tna = 60 s: thời gian nâng áp lực

Ta = 600 s: thời gian giữ áp lực

Tha = 120 s: thời gian hạ áp lực

Ttl = 60 s: thời gian tháo liệu

Sơ đồ qui trình ép (biểu đồ ép)

P (kg/cm2)

t(s)

60s 60s 600s 120s 60s

1.9 Xén cạnh

Ván dăm sau khi ép được xếp thành đống, sau 24 h có thể đưa ra xén cạnh bằng cưa đĩa dạng bàn trượt 1 lưỡi cưa hay 2 lưỡi cưa.

II. Kết quả

Ván dăm bạch đàn phế liệu (kích thước 1220x2440x16mm) sau khi sản xuất thử đã được thử nghiệm một số tính chất cơ lý, tính toán các chi phí để sản xuất 1m3 ván và các thiết bị trong dây chuyền sản xuất quy mô 1m3/ ca cũng đã được xác định. Cụ thể:

2.1 Kết quả thử nghiệm các tính chất cơ lý của ván dăm

Bảng 2.1 Một số tính chất cơ lý của ván dăm bạch đàn phế liệu

T.T	Các chỉ số	Đơn vị	Các giá trị
Min	Max	Trung bình
1	Khối lượng thể tích	g/cm3	0,59	0,65	0,62
2	Độ ẩm	%	9,2	10,8	10
3	Độ bền uốn tĩnh	kgf/cm2	53	72	64
4	Độ trương nở chiều dày ( sau khi ngâm nước 2 h)	%	4,3	6,3	4,8
5	Mô đun đàn hồi	kgf/cm2	6734	10726	9193
6	Độ bền màng keo (kéo vuông góc)	kgf/cm2	4,83	5,50	5,18
7	Độ bám đinh mặt ván	N	1190	1340	1278

Các số liệu chúng ta thấy:

– Khối lượng thể tích trung bình của ván dăm là 620 kg/m3, đạt tiêu chuẩn để sản xuất đồ mộc (580-680 kg/m3). Nguyên nhân sự biến động khối lượng thể tích lớn (gmin = 590 kg/m3 , gmax= 650 kg/ m3) là do công đoạn trải thảm thực hiện thủ công.

– Các chỉ số: Độ bền uốn tĩnh, modun đàn hồi, độ bền màng keo, độ bám đinh tương đối thấp vì chúng ta tận dụng dăm phế liệu.

– Các tính chất khác (độ ẩm ván, độ trương nở khi ngâm nước), đạt được giá trị theo tiêu chuẩn (GB/T 14974 – 10 – 93 của TQ).

Với các chỉ số trên ván dăm bạch đàn phế liệu có thể sử dụng làm các chi tiết nhỏ của đồ mộc gia dụng (kết hợp với các ván dăm chính phẩm khác).

2.2 Một số chỉ tiêu kinh tế sản xuất ván dăm Bạch đàn phế liệu

Bảng 2.2 Tổng hợp chi phí sản xuất 1 m3 ván dăm bạch đàn phế liệu

Danh mục

Đơn vị

Đơn giá (1000 đ)

Số lượng

T.tiền (1000 đ)

Dăm phế liệu

Keo

Năng lượng (điện)

Công lao động

Khấu hao TB, XDCB

Quản lý 1%

Tấn

–

150

–

120

200

–

150

600

200

180

100

Tổng cộng

1300

2.3 Dây chuyền thiết bị SX ván dăm Bạch đàn phế liệu công suất 1 m3 /ca

Bảng 2.3 Dây chuyền thiết bị

No	Tên thiết bị	Đặc tính kỹ thuật	Số lượng
1	Thiết bị sàng dăm	Nguyên lý hoạt động: sàng lắc, với 3 loại sàng	1
2	Thiết bị sấy dăm	Dạng trống quay, C. suất 200 kg dăm/mẻ, thời gian sấy 2 giờ, nguyên tắc hoạt động: gián đoạn	1
3	Thiết bị trộn keo	Dạng thùng trộn có cánh đảo, công suất 20 kg dăm/mẻ; nguyên tắc hoạt động: bán cơ giới	3
4	Thiết bị trải thảm	Nguyên lý chế tạo dạng dòng khí nén; nguyên tắc hoạt động: gián đoạn; công suất: 1,5 tấn/ca	1
5	Máy ép	3 tầng ép, dùng năng lượng điện, kích thước bàn ép 1300×1300 mm	1
6	Thiết bị xén cạnh	Dạng cưa đĩa bàn trượt, 2 lưỡi xén	1
7	Thiết bị đánh nhẵn	Dạng đánh nhám băng	1

Việc sản xuất thử nghiệm ván dăm bạch đàn, và việc thực hiện các hợp đồng với các cơ sở sản xuất như sản xuất ván dăm tre thử nghiệm sử dụng phế liệu từ dây chuyền sản xuất ván sàn tre xuất khẩu, hợp đồng hợp tác sản xuất ván dăm khổ nhỏ, sử dụng phế liệu từ dây chuyền sản xuất ván dán, hợp đồng cải tạo 1 số thiết bị trong dây chuyền SX ván dăm tận dụng phế liệu từ các cơ sở làm đồ mộc đã thu được các số liệu cần thiết, làm cơ sở khoa học và thực tiễn để xác định công nghệ thích hợp, và xây dựng dây chuyền sản xuất ván dăm quy mô nhỏ từ gỗ rừng trồng.

Tài liệu tham khảo

1. G.M Shvarsman. Công nghệ sản xuất ván dăm. Matxcơva-1977

2. V.M. Khruev,K.A. Martưnôv. Tăng cường độ bền của ván dăm. Matxcơva-1977

3. Nguyễn Mạnh Hoạt. Thiết kế cải tiến máy băm dăm lưu động. Hà Nội- 1996

4. Hoàng Thúc Đệ. Nghiên cứu định mức tiêu hao nguyên liệu (m3) để sản xuất 1 tấn ván dăm làm đồ mộc. Hà Nội 1997.

5. Chất lượng ván dăm. Tiêu chuẩn GB (TQ)

Developing model of equipment line and technology in small-scale production of particle board with eucalypt wood residue as raw material.

Summary: The research subjiect deals with the establishment on model of equipment lines and technology for producing Eucalyptus particle-board, using the waste from the chipping lines. The problems are as follows:

– To difine the approprate technology for producing Eucalyptus particle-

board with small dimenson to make family furniture.

– To propose the projiect of design to improve the equipment lines for producing Eucalyptus particle-board with small scale.

*******************************************