Nghiên Cứu Một Số Yếu Tố Công Nghệ Tạo Ván Từ Vỏ Bánh Xe Máy Phế Liệu Dăm Gỗ Cao Su Có Phủ Mặt Bằng Ván Mỏng Để Sản Xuất Đồ Mộc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN PHONG PHÚ

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ TẠO VÁN TỪ

VỎ BÁNH XE MÁY PHẾ LIỆU, DĂM GỖ CAO SU CÓ PHỦ

MẶT BẰNG VÁN MỎNG ĐỂ SẢN XUẤT ĐỒ MỘC

KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ GỖ, GIẤY

60.52.24

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. LÝ TUẤN TRƯỜNG

Hà Nội - 2012

1

MỞ ĐẦU

Hàng năm, mỗi quốc gia thải ra hàng triệu vỏ xe các loại, như vậy trên

toàn thế giới mỗi năm có hơn 1 tỷ vỏ xe phế liệu các loại. Đây thực sự là

thách thức lớn cho môi trường sống của con người. Hầu hết chất thải từ cao

su rất khó phân hủy, phải mất khoảng vài chục năm nó mới có khả năng phân

hủy vào trong đất. Lượng vỏ xe phế thải mỗi năm lại tăng lên đáng kể vì

phương tiện đi lại của con người chủ yếu vẫn là các loại xe. Cuộc sống càng

hiện đại thì nhu cầu cho sự di chuyển ngày càng tăng dẫn đến vỏ xe bị vứt đi

ngày càng nhiều. Dẫn đầu về số lượng vỏ xe phế thải là: Bắc Mĩ, các nước

Tây Âu, Viễn Đông.

Với tình hình vỏ xe phế thải như hiện nay không cho phép chúng ta cứ

mặc sức thải ra môi trường và chờ đợi vài chục năm mới phân hủy. Ngành

công nghệ tái sử dụng vỏ xe phế liệu ra đời rất sớm. Từ trước những năm

1960, khi giá dầu mỏ còn rẻ và sự nghiền tách thép còn gặp nhiều khó khăn,

những lợi nhuận kinh tế ngắn hạn được tập trung vào sự tận dụng những vỏ

xe phế liệu. Người ta sử dụng những vỏ xe làm nhiên liệu đốt. Nhưng thực

tiễn đã có những hậu quả trái ngược đối với sức khỏe của con người và môi

trường, gia tăng sự ô nhiễm.

Việc sử dụng cao su vỏ xe phế liệu để làm một số sản phẩm sẽ có giá

thành rẻ hơn cao su mới. Ví dụ như dùng vỏ xe phế liệu làm những sản phẩm

như nhựa rải đường và lớp lót cho những bề mặt sân vườn có thể tăng tính an

toàn trong khi sử dụng và giá thành rẻ hơn so với vật liệu truyền thống. Tái sử

dụng vỏ xe phế liệu với những phương pháp khác nhằm tận dụng các nguồn

cao su cũng gia tăng đáng kể trong quá khứ.

2

Có nhiều cách khác nhau để tái sử dụng lại phế liệu nhưng những cách

này đều nhằm mang lại lợi ích về kinh tế và môi trường sống cho con người

để ngăn ngừa sự vứt bỏ những vỏ xe phế liệu. Tuy nhiên, cho đến nay lượng

vỏ xe được tái sử dụng không nhiều, trên thực tế đi đâu ta cũng thấy những

núi vỏ xe cao su không còn sử dụng cho xe cộ nữa. Vì vậy nghiên cứu sử

dụng vỏ cao su phế liệu cần phải được nghiên cứu để tái sử dụng theo những

hướng khác những cách hiện đang được sử dụng. Chúng tôi đề xuất đề tài:

“Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ tạo ván từ vỏ bánh xe máy phế liệu,

dăm gỗ cao su có phủ mặt bằng ván mỏng để sản xuất đồ mộc.”

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ VÁN DĂM

1.1.1. Lịch sử phát triển công nghiệp ván dăm

Ván dăm được tạo ra từ ý tưởng tận dụng phế liệu mạt cưa, gỗ vụn

trong cưa xẻ gỗ, trộn với keo để tạo ra tấm ván lớn đã được hình thành vào

khoảng cuối thế kỷ XIX. Đến đầu thế kỷ XX, các nhà khoa học Anh, Đức đã

đề xuất công nghệ sản xuất ván dăm và tạo ra được sản phẩm dạng tấm với

lớp lõi là gỗ vụn, mạt cưa, lớp ngoài là ván bóc. Tuy nhiên, sản phẩm này lúc

đầu không được chú ý lắm. Và phải đến gần giữa thế kỷ XX mới được giới

nghiên cứu quan tâm trở lại. Khoảng năm 1935 – Sansonow nghiên cứu ván

dăm có kích thước dăm dài xếp lớp như ván dán, là cơ sở ban đầu cho ván

dăm định hướng sau này. Năm 1936 – E.C. Loetscher đã tiến hành nghiên cứu

các thông số sản xuất ván dăm và hệ thống thiết bị đồng bộ. Năm 1936 – 37

xưởng ván dăm đầu tiên trên thế giới mới được xây dựng tại Đức, có tên là

Torfit. Nguyên liệu sản xuất là mạt cưa gỗ vụn và keo phenol. Năm 1938 Tiệp

Khắc xây dựng xưởng ván dăm Dias. Năm 1941 Thụy Điển, Pháp… cũng

phát triển loại hình sản phẩm này. Năm 1942 – Công ty Farley – Loetscher

xây dựng nhà máy ván dăm đầu tiên ở Mỹ. Sản phẩm của công ty này có tên

Loctex (ván không phủ mặt) Và Faloctex (ván có phủ mặt). Khối lượng thể

tích của ván từ 0,7 – 1,8 g/cm3

Nhưng ngành công nghiệp ván dăm trên thế giới chỉ thực sự phát triển

sau khi chiến tranh thế giới thứ II kết thúc. Trong vòng 5 năm, từ 1952 đến

1957 sản lượng ván dăm trên thế giới tăng hơn 10 lần. Và phát triển liên tục

từ đó đến nay.

Tại Liên Xô, sản phẩm ván dăm phát triển chậm. Mãi đến năm 1955 –

một xưởng sản xuất ván dăm nhỏ lần đầu tiên được đưa vào hoạt động tại nhà

4

máy gỗ dán xây dựng UFA. Sản phẩm ván dăm có khối lượng thể tích thấp

(400 kg/m3

), không đáp ứng các yêu cầu về độ bền. Sản xuất công nghiệp ván

dăm của Nga chỉ thực sự bắt đầu vào năm 1957 khi hai dây chuyền ép ván

kiểu liên tục BARTREV đặt mua của Anh bắt đầu hoạt động. Từ năm 1959

đến 1990, có 40 dây chuyền công suất 25.000 m3

/năm, thiết bị nội địa đã

được chế tạo. Nhưng mãi đến năm 1965, dây chuyền đầu tiên ở Подрезково

(quận Химкински) Москвa, mới đạt công suất thiết kế). Sau thời gian đó,

công nghiệp ván dăm tại Nga được tổ chức sản xuất trên 51 dây chuyền. Tuy

nhiên, do kỹ thuật lỗi thời, thiết bị dư thừa cũng như tình hình kinh tế Nga

làm cho một vài nhà máy sản xuất không hiệu quả, nên mức sản xuất ván dăm

giảm nhiều và chỉ đạt 2 triệu m3 năm 1998.

Nhưng hiện nay sản xuất ván dăm ở Nga đã khác do kỹ thuật mới được

áp dụng. Năm 2003: có 38 dây chuyền với công suất thiết kế: 3.868.000 m3

,

công suất thực tế: 3.176.000 m3

. Năm 2004: 38 dây chuyền với công suất thiết

kế: 4.011.000 m3

, công suất thực tế: 3.626.000 m3

; Năm 2005: lắp đặt 39 dây

chuyền, công suất thiết kế: 4.098.000 m3

, công suất thực tế: 3.930.000 m3

.

Năm 2006: lắp 44 dây chuyền, công suất thiết kế: 5.275.000 m3

, công suất

thực tế: 4.717.000 m3

. Năm 2007: 45 dây chuyền, công suất thiết kế:

6.209.000 m3

; công suất thực tế: 5.170.000 m3

(Tóm tắt theo Wood- Based

and Their Future – A.LEONOVICH & A.VOROPAEV)

Năm 2007 nước Nga đã sản xuất 7,2 triệu m3 gỗ ván nhân tạo, không

kể gỗ dán. Riêng ván dăm sản lượng lên tới 5.170.000 m3

, trong khi công suất

thiết kế là 6.209.000 m3

. Sở dĩ như vậy vì ván dăm là loại ván nhân tạo hàng

đầu ở Nga. Trong khi trên thế giới sản phẩm ván nhân tạo lại chủ yếu tập

trung vào loại ván OSB và MDF.

5

1.1.2. Sản xuất ván dăm ở Việt Nam

Ván dăm xuất hiện ở Việt Nam vào những năm đầu thập kỷ 70 của thế kỷ

trước, nhưng không phát triển. Năm 1972 một dây chuyền sản xuất ván dăm

có công suất 1000m3

/năm của Cộng hòa dân chủ Đức viện trợ được lắp đặt tại

Quảng Ninh. Năm 1974 dây chuyền ván dăm do Thụy Điển viện trợ cũng có

công suất 1000m3

/năm lắp đặt tại Việt Trì. Cả hai dây chuyền này đều có

chung một đặc điểm là không đưa được sản phẩm ra thị trường. Cũng vào thời

điểm này, ở miền Nam, tại Tân Mai, Biên Hòa một dây chuyền sản xuất ván

dăm theo phương pháp ép đẩy đã lắp đặt nhưng chưa đưa vào hoạt động. Trên

thực tế, đến những năm 80 của thế kỷ XX ngành sản xuất ván dăm của Việt

Nam vẫn ở mức không. Chỉ từ những năm 1990, ván dăm ở Việt Nam mới

được chú ý sản xuất và liên tục phát triển cho đến nay. Năm 1994, Nhà máy

đường Hiệp Hòa – Long An lắp đặt phân xưởng sản xuất ván dăm với máy và

thiết bị nhập toàn bộ từ Trung Quốc. Năm 1995 tổ chức sản xuất sản phẩm

ván dăm từ phế liệu bã mía, sản lượng 5000m3

, và đến năm 1998 sản lượng

được nâng lên 8500 m3

/năm sử dụng thêm nguyên liệu gỗ điều và bạch đàn.

Đến năm 2005 nhà máy đường La Ngà – Đồng Nai, tổ chức lắp đặt dây

chuyền máy thiết bị sản xuất ván dăm từ bã mía nhập đồng bộ từ Trung Quốc

có công suất 5000 m3

/năm và tiến hành sản xuất vào năm 2007. Cũng năm

2007, Tổng công ty Lâm Nghiệp Việt Nam đưa dây chuyền ván dăm gỗ nhập

từ Trung Quốc, lắp đặt tại Phú Xá, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên

đi vào sản xuất. Những nhà máy nêu trên đều hoạt động có hiệu quả, chất

lượng sản phẩm có sức cạnh tranh trên thị trường. Ngoài ra các công ty ở

nhiều địa phương trong cả nước cũng lắp đặt các dây chuyền sản xuất ván

dăm với quy mô nhỏ từ 1.000 – 3.500 m3

/năm như: công ty chế biến lâm sản

Đắc Lắc, công ty chế biến gỗ Hòa Bình (Kon Tum), nhà máy ván dăm Hương

Quỳnh (Bình Dương), công ty Hiệp Nguyên (Bình dương), công ty Lâm

6

nghiệp U Minh Thượng (Cà Mau), công ty ván dăm Tân Phú (Đồng Nai),

công ty chỉ xơ dừa 25/8 (Bến Tre )… đưa tổng sản lượng ván dăm Việt Nam

từ 20.000 m3

/năm 1995 tăng lên 200.000 m3 năm 2010.

1.1.3. Sản lượng và nhu cầu sử dụng ván dăm trên thế giới (dự báo của

BIS Shrapnel)

Sản lượng ván dăm toàn thế giới dự báo tăng từ 69,9 triệu m3

trong năm

2009 lên 84,1 triệu m3 vào năm 2013. Năm 2009 sản lượng ván dăm sản xuất

tại các khu vực trên thế giới như sau: Châu Âu 62%; Bắc Á 14%; Bắc Mỹ

9%; Nam Á 8%; Nam Mỹ 6%; Úc 1%.

Sản lượng ván dăm của Châu Âu được dự báo giảm nhẹ vào năm 2013

còn khoảng 60% sản lượng ván dăm thế giới. Trong khi đó dự báo tại khu vực

Bắc Mỹ và Nam Á sản lượng ván dăm tăng nhẹ khoảng 9%, còn Nam Mỹ là

7%. Sản lượng ván dăm tại Bắc Á và Úc được dự báo là không thay đổi vào

năm 2013.

Do cuộc khủng hoảng tài chính năm 2009, lượng tiêu thụ ván dăm

giảm 5%; nhưng tăng nhẹ 3% vào năm 2010; dự báo lượng tiêu thụ tăng 8%

năm 2011 và giảm nhẹ xuống còn 5% vào năm 2013. Mức tiêu thụ trung bình

mỗi năm sẽ tăng trưởng 6% trong giai đoạn 2010 – 2013.

7

Hình 1.1: Sản lượng ván dăm trên toàn thế giới năm 2009

1.1.4. Nguyên liệu sản xuất ván dăm

Nguyên liệu sản xuất ván dăm truyền thống và chủ yếu là gỗ. Nhưng nhu

cầu sử dụng gỗ ngày càng tăng trong khi khả năng cung cấp gỗ từ rừng ngày

càng hạn chế nên từ những năm đầu thế kỷ XX các nhà khoa học đã thực hiện

những nghiên cứu sử dụng thực vật ngoài gỗ để sản xuất ván nhân tạo. Tổng

khối lượng thực vật ngoài gỗ và phế liệu nông nghiệp được sử dụng để sản

xuất ván nhân tạo và giấy trên thế giới năm 2006 khoảng hơn 2.281,4 triệu

tấn. Trong đó chủ yếu là nguyên liệu sản xuất giấy và ván sợi. Công nghệ sử

dụng nguyên liệu từ thực vật có sợi và phế liệu nông nghiệp để sản xuất ván

nhân tạo được nhiều nước nghiên cứu, triển khai ứng dụng. Một số loại ván

dăm sản xuất từ các nguyên liệu thực vật khác nhau của các nước như sau:

Ván dăm bã mía ( Trung Quốc, Brazil, Malaysia, Thái Lan...): công nghệ

sản xuất ván dăm bã mía của các nước hầu hết đều giống nhau, nhưng so với

công nghệ sản xuất ván dăm từ gỗ có một số công đoạn khác biệt: ván dăm bã

mía sử dụng bã mía không cần công đoạn cắt ngắn và xử lý nguyên liệu thô.

Nhưng lại thêm công đoạn khử tủy và ủ cho đường còn trong bã mía tự phân

hủy. Thông thường sau giai đoạn ủ, bã mía biến màu hơi sẫm, nhưng sự biến

8

màu này làm cho ván dăm có ngoại quan đẹp hơn. Sau khi ủ bã từ 1 – 3 tháng

chất lượng sợi trong bã mía có giảm, nhưng lượng đường dư không còn nên

thuận lợi cho quá trình ép ván.

Ván vỏ lạc (Trung Quốc, Bắc Mỹ, Nhật...): Vỏ lạc được nghiền trên các

máy nghiền dăm gỗ với kích thước lưới thoát dăm được điều chỉnh thích hợp

với kích thước dăm cần sử dụng. Một phần vỏ lạc được tách các sợi thô và xe

lại thành sợi dài, đan lưới để tạo lớp lõi sản xuất vật liệu composit. Trong

trường hợp sản xuất ván dăm thông dụng, công nghệ tiến hành giống như sản

xuất ván dăm gỗ nhưng khi nghiền dăm cần sử dụng lưới thoát dăm hình chữ

nhật để tạo dăm có chiều dài và không cần máy băm dăm.

Ván dăm từ trấu: được các nước Hàn Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Trung

Quốc nghiên cứu, nhưng chưa thấy sản phẩm xuất hiện trên thị trường Việt

Nam.

Nhìn chung, công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ thực vật có sợi và phế

liệu nông nghiệp dựa trên cơ sở công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ nguyên

liệu gỗ. Nhưng xử lý kỹ thuật ở từng công đoạn và thông số công nghệ tạo

ván đối với mỗi loại nguyên liệu cụ thể đều có sự khác biệt. Ở các nước có

công nghệ ván nhân tạo phát triển như Liên Xô, Mỹ, Nhật, Đức, Pháp, Hàn

Quốc, Trung Quốc… đều đã có nghiên cứu hoàn chỉnh công nghệ sản xuất

đối với sản phẩm sản xuất từ mỗi loại nguyên liệu cụ thể. Đối với những

nguyên liệu dạng sợi mềm, máy và thiết bị phải có cấu tạo và đặc tính kỹ

thuật phù hợp. Khi phối hợp những nguyên liệu có đặc tính công nghệ không

giống nhau cần có sự nghiên cứu đầy đủ các yếu tố công nghệ, cũng như máy

và thiết bị đáp ứng những yêu cầu xử lý kỹ thuật và công nghệ tạo sản phẩm

từ nhóm nguyên liệu cụ thể.

Ở Việt Nam nghiên cứu nguyên liệu ngoài gỗ và phế liệu nông nghiệp

để sản xuất ván dăm được nhiều người nghiên cứu. Nghiên cứu sản xuất ván