i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ kỹ thuật mang tên “Nghiên cứu
công nghệ sản xuất vật liệu PSL(Parallel Strand Lumber) từ nguyên liệu tre
gỗ kết hợp” mã số 85 49 001 là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Tôi xin
cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực
và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác dưới mọi hình
thức.
Tơi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận văn Thạc sĩ về lời
cam đoan của mình.

Đồng Nai, tháng

năm 2020

Tác giả luận văn luận vănn văn

Nguyễn Văn Duyệtn Văn Duyệtt


ii

LỜI CẢM ƠN
Đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất vật liệu PSL(Parallel Strand

Lumber) từ nguyên liệu tre gỗ kết hợp là cơng trình nghiên cứu mới tại Việt
Nam. Việc tìm tài liệu trong và ngồi nước, cũng như máy móc thiết bị để thực hiện
đề tài này gặp rất nhiều những khó khăn. Tuy nhiên, với sự nỗ lực của bản thân và
sự giúp đỡ tận tình của hai thầy hướng dẫn và quý thầy, cô thuộc Viện Công nghiệp
gỗ và nội thất, Trường Đại học Lâm nghiệp, cùng các đồng nghiệp và gia đình đến

nay luận văn đã hoàn thành nội dung nghiên cứu và mục tiêu đặt ra. Mặc dù vậy, do
năng lực của bản thân cùng các điều kiện khách quan và chủ quan khác, luận văn
của đề tài này sẽ không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Rất mong nhận được
sự thông cảm và những ý kiến chỉ bảo của của quý thầy, cơ để luận văn được hồn
thiện hơn.
Nhân dịp này, Tơi xin đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo
hướng dẫn TS. Phan Duy Hưng và thầy giáo PGS.TS. Vũ Mạnh Tường đã hết lịng
dìu dắt, định hướng, tận tình hướng dẫn và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị khoa
học và thực tiễn để tôi hồn thành luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn tới Ban Giám hiệu, Khoa Sau đại học, Viện Công
nghiệp gỗ và Nội thất, Trung tâm Thí nghiệm và phát triển công nghệ, Thư viện,
các thầy, cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám
hiệu, tập thể cán bộ, thầy cô bạn bè tại trường Cao đẳng Công nghệ và Nông Lâm
Nam bộ nơi tôi cơng tác đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện và dành thời gian và tinh
thần cho tôi trong thời gian tôi học tập và thực hiện luận văn.
Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn tới tồn thể gia đình và
những người thân đã ln động viên và tạo điều kiện thuận lợi về vật chất, tinh thần
cho tôi trong suốt thời gian qua.
Đồng Nai, tháng

năm 2020

Nguyễn Văn Duyệt


iii

MỤC LỤC
Tran


LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN...........................................................................................................ii
MỤC LỤC...............................................................................................................iii
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT..................................................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH.......................................................................................vii
ĐẶT VẤN ĐỀ...........................................................................................................1
Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................................3
1.1.

Công nghệ sản xuất ván PSL [2].....................................................................3

1.2.

Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Namu trên thế giới và ở Việt Nam giới và ở Việt Nami và ở Việt Nam Việt Namt Nam......................................8

1.2.1.

Tình hình nghiên cứu ở nước ngồi.............................................................8

1.2.2.

Tình hình nghiên cứu trong nước...............................................................20

1.2.3.

Kết luận rút ra từ tổng quan.......................................................................23

1.3.


Mục tiêu của luận văn....................................................................................25

1.3.1.

Mục tiêu tổng quát.....................................................................................25

1.3.2.

Mục tiêu cụ thể...........................................................................................26

1.4.

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu....................................................................26

1.4.1.

Đối tượng nghiên cứu.................................................................................26

1.4.2.

Phạm vi nghiên cứu....................................................................................26

1.5.

Nội dung nghiên cứu.....................................................................................27

1.6.

Phương pháp nghiên cứu...............................................................................27


1.6.1.

Phương pháp kế thừa và phương pháp chuyên gia....................................27

1.6.2.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:.....................................................28

1.6.3. Phương pháp phân tích xử lý số liệu [1]......................................................40
Chương 2 CƠ SỞ LÍ LUẬN....................................................................................44
2.1.

Lý thuyết về vật liệu......................................................................................44


iv

2.1.1.

Nguyên liệu tạo dải ván mỏng và nan tre...................................................44

2.1.2.

Chất kết dính UF........................................................................................47

2.2.

Lý thuyết dán dính.........................................................................................48

2.2.1.


Lý thuyết liên kết cơ học (liên kết đinh keo)...............................................49

2.2.2.

Lý thuyết điện tử.........................................................................................50

2.2.3.

Lý thuyết đường ranh giới và miền tiếp xúc...............................................51

2.2.4.

Lý thuyết khuếch tán...................................................................................51

2.2.5.

Lý thuyết hấp phụ.......................................................................................52

2.2.6.

Lý thuyết liên kết hóa học...........................................................................53

2.3.

Các yếu tố ảnh hưởng của độ bền mối dán....................................................54

2.3.1.

Các yếu tố thuộc về vật dán........................................................................54


2.3.2.

Ảnh hưởng của q trình tráng keo và các thơng số công nghệ ép............59

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.....................................................................61
3.1.

Kết quả q trình tạo mẫu thí nghiệm............................................................62

3.2. nh hưở Việt Namng c a lượng keo tráng và nhiệt độ ép đến khối lượng riêng củang keo tráng và nhi ệt Namt độ ép đến khối lượng riêng của ép đ ế giới và ở Việt Namn khối lượng riêng củai lượng keo tráng và nhiệt độ ép đến khối lượng riêng củang riêng c a
ván PSL...................................................................................................................64
3.3.

Ảnh hưởng của lượng keo tráng và nhiệt độ ép đến trương nở chiều dày khi

ngâm nước 24 giờ của ván PSL...............................................................................68
3.4.

Ảnh hưởng của lượng keo và nhiệt độ ép đến độ bền uốn tĩnh......................71

3.5.

Ảnh hưởng của lượng keo và nhiệt độ ép đến mô đun đàn hồi uốn tĩnh của

ván…....................................................................................................................... 74
3.6.

Ảnh hưởng của lượng keo và nhiệt độ ép đến độ bền trượt nén dọc của


PSL…...................................................................................................................... 76
3.7.

Tối ưu hóa ảnh hưởng của tham số công nghệ đến chất lượng PSL..............79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊN VÀ KIẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊN NGHỊ....................................................................................82
1. Kết luận...............................................................................................................82
2.Kiế giới và ở Việt Namn nghị.............................................................................................................82
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ BIỂU BIỂUU


v

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệtu
CCD
KLR

Ý nghĩa
Thiế giới và ở Việt Namt kế giới và ở Việt Nam hỗn hợp trung tâmn hợng keo tráng và nhiệt độ ép đến khối lượng riêng củap trung tâm
Khối lượng riêng củai lượng keo tráng và nhiệt độ ép đến khối lượng riêng củang riêng
Ván kế giới và ở Việt Namt cấu Laminated strand u Laminated strand

LSL

lumbwer
Ván kế giới và ở Việt Namt cấu Laminated strand u Laminated veneer

LVL

MF
MOE
MOR
MUF
OSL
PF
PRF
PSL

lumber
Keo Melanine Formaldehyde
Mô đun đàn hồi uốn tĩnhi uối lượng riêng củan tĩnh
Độ ép đến khối lượng riêng của bền uốn tĩnhn uối lượng riêng củan tĩnh
Keo Melamine urea formaldehyde
Ván kế giới và ở Việt Namt cấu Laminated strand u Oriented strand lumber
Keo Phenol formaldehyde
Keo Phenol resorcinol formaldehyde
Ván kế giới và ở Việt Namt cấu Laminated strand u Parallel strand lumber
Vật liệu Structural composite t liệt Namu Structural composite

SCL
TS

lumber
Trương nở chiều dàyng nở Việt Nam chiền uốn tĩnhu dày

Đơn vịn vị
kg/m3

MPa

MPa

%


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Bố trí thí nghiệm..............................................................................30
Bảng 2.1 Tính chất vật lý và cơ học của gỗ keo lai 10-15 t̉i.......................44
Bảng 2.2. Tính chất vật lý và cơ học của gỗ keo lai 8-10 tuổi........................45
Bảng 2.3 Một số tính chất cơ, vật lý của tre luồng..........................................46
Bảng 3.1. Tởng hợp kết quả thực nghiệm.......................................................64
Bảng 3.2 Kết quả phân tích INOVA mơ hình bậc 2 sự ảnh hưởng của tham số
đến khối lượng riêng.......................................................................................64
Bảng 3.3. Kết quả phân tích sự phù hợp của mơ hình với thực nghiệm.........65
Bảng 3.4. Kết quả phân tích INOVA mơ hình bậc 2 sự ảnh hưởng của tham số
đến độ bền mức độ trương nở chiều dày của ván PSL....................................68
Bảng 3.5. Kết quả phân tích sự phù hợp của mơ hình với thực nghiệm........69
Bảng 3.6. Kết quả phân tích INOVA mơ hình bậc 2 sự ảnh hưởng của tham số
công nghệ đến độ bền uốn tĩnh của ván PSL..................................................71
Bảng 3.7. Kết quả phân tích sự phù hợp của mơ hình với thực nghiệm.........72
Bảng 3.8. Kết quả phân tích INOVA mơ hình bậc 2 sự ảnh hưởng của tham số
công nghệ đến mô đun đàn hồi uốn tĩnh của ván PSL....................................74
Bảng 3.9. Kết quả phân tích sự phù hợp của mơ hình với thực nghiệm.........75
Bảng 3.10. Kết quả phân tích INOVA mơ hình bậc 2 sự ảnh hưởng của tham
số công nghệ đến độ bền trượt nén dọc thớ.....................................................77
Bảng 3.11. Kết quả phân tích sự phù hợp của mơ hình với thực nghiệm.......77
Bảng 3.12. Tham số lựa chọn tối ưu hóa tham số công nghệ đến chất lượng
ván...................................................................................................................80

Bảng 3.13. Kết quả phân tích bằng phần mềm Design Expert 11.0................80


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mơ hình bài tốn ảnh hưởng và thơng số tối ưu.............................28
Hình 1.2. Thiết kế thí nghiệm trong phương pháp RSM.................................29
Hình 1.3. Quy trình thực nghiệm....................................................................31
Hình 1.4 Máy ép nhiệt Henrriet......................................................................32
Hình 1.5 Thơng số kỹ thuật của máy ép nhiệt Henrriet..................................33
Hình 1.6 Máy thử tính chất cơ học MTS Qtest/25..........................................34
Hình 1.7 Kích thước mẫu và sơ đồ vị trí đo kích thước mẫu xác định khối
lượng riêng của vật liệu gỗ..............................................................................35
Hình 1.8. Cách lắp mẫu thử độ bền uốn tĩnh và mơ-đun đàn hồi uốn tĩnh.....37
Hình 1.9. Cách cắt mẫu thử độ bền trượt nén dọc...........................................39
Hình 1.10. Cách gá lắp mẫu thử độ bền trượt nén dọc....................................39
Hình 2.1 Thơng số kỹ thuật của keo UF.........................................................59
Hình 3.1 Tạo dải ván mỏng và nan tre............................................................62
Hình 3.2 Tạo sản phẩm PSL gỗ keo lai và tre luồng, keo UF.........................63
Hình 3.3 Đồ thị so sánh giá trị dự đoán và giá trị thực tế...............................66
Hình 3.4. Đồ thị thể hiện giá trị thực của tham số công nghệ ảnh hưởng đến
khối lượng riêng..............................................................................................67
Hình 3.5. Đồ thị so sánh giá trị dự đốn và giá trị thực tế..............................69
Hình 3.6. Đồ thị thể hiện giá trị thực của tham số công nghệ ảnh hưởng đến
mức độ trương nở chiều dày ván.....................................................................70
Hình 3.7. Đồ thị so sánh giá trị dự đoán và giá trị thực tế..............................72
Hình 3.8. Đồ thị thể hiện giá trị thực của tham số công nghệ ảnh hưởng đến
độ bền uốn tĩnh................................................................................................73
Hình 3.9. Đồ thị so sánh giá trị dự đốn và giá trị thực tế..............................75

Hình 3.10. Đồ thị thể hiện giá trị thực của tham số công nghệ ảnh hưởng đến
mô đun đàn hồi uốn tĩnh..................................................................................76


viii

Hình 3.11. Đồ thị so sánh giá trị dự đốn và giá trị thực tế............................78
Hình 3.12. Đồ thị thể hiện giá trị thực của tham số công nghệ ảnh hưởng đến
độ bền trượt nén dọc thớ..................................................................................79


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Sơ bộ công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam trong những năm gần đây,
tỷ lệ phần trăm tăng trưởng trung bình trên hai con số. Năm 2020 cơ bản đạt
mục tiêu xuất khẩu khoảng 12,5 tỷ USD và xuất siêu ước đạt 10 tỷ USD.
Trong khi đó, diện tích rừng tự nhiên đang bị thu hẹp dần, trữ lượng gỗ
ngày càng giảm. Ngành công nghiệp Chế biến Lâm sản đứng trước thực
trạng bị thiếu nguyên liệu trầm trọng. Vì vậy, việc chủn đởi sang sử dụng
gỗ mọc nhanh rừng trồng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất cộng với
việc sử dụng gỗ kết hợp với các loại nguyên liệu khác như tre nứa là một
trong những vấn đề được quan tâm hiện nay trong chế biến gỗ. Các hướng
nghiên cứu phục vụ mục đích này là tìm kiếm nguồn nguyên liệu, tìm kiếm
loại sản phẩm mới cũng như nâng cao, đổi mới công nghệ, thiết bị để cho ra
sản phẩm mới phù hợp với yêu cầu sử dụng.
Để thực hiện thành công mục tiêu chiến lược phát triển của ngành
ngay từ bây giờ chúng ta phải sử dụng đồng bộ và kết hợp nhiều chương
trình, kế hoạch khác nhau như: Tăng nhanh diện tích rừng trồng các loại gỗ
mọc nhanh, thích hợp với điều kiện khí hậu, đất đai từng vùng của Việt

Nam; Đa dạng hoá nguồn nguyên liệu và các sản phẩm từ gỗ, không ngừng
nâng cao hiệu quả sử dụng đất, sử dụng nguyên liệu; Tạo ra, duy trì và phát
triển những loại cây gỗ có khả năng sinh trưởng nhanh, cung cấp nguồn
nguyên liệu có đặc điểm và tính chất phù hợp với các chỉ tiêu, yêu cầu của
công nghệ sản xuất ván nhân tạo;…
Ở Việt Nam, tre là loại thực vật có có diện tích và trữ lượng đứng thứ 2
sau gỗ. Với diện tích gần 1,4 triệu ha, nguồn nguyên liệu này đem về tởng giá
trị sản xuất trung bình đạt 0,25 tỷ USD/năm. Trong đó, rừng tre luồng
(Dendrocalamuss membranaceus Munro) rất lớn, với nhiều giá trị sử dụng và
giá trị kinh tế. Tuy nhiên chúng ta vẫn chưa sử dụng hết lợi thế về tài nguyên


2

tre của Việt Nam, một trong yếu tố đó là kỹ thuật và thiết bị chế biến lạc hậu,
sản xuất quy mô nhỏ và phân tán nên công nghiệp chế biến tre của Việt Nam
chưa phát triển được, vì đó tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu thấp, giá trị gia tăng của
sản phẩm thấp.
Đối với nguyên liệu gỗ rừng trồng nước ta, hiện nay phát triển rất
nhanh về diện tích trồng và trữ lượng gỗ. Các loại gỗ rừng trồng chủ yếu là
lồi cây mọc nhanh, cơ tính thấp do đó phạm vi sử dụng nguyên liệu còn hạn
chế (sản xuất ván nhân tạo, giấy và đồ mộc). Hiện nay, gỗ keo lai (Accacia
mangium & A.auriculiformis Wild) đang được trồng và sử dụng rộng rãi,
cũng là một trong nhưng nguyên liệu tốt để sản xuất vật liệu composite gỗ.
Để nâng cao giá trị sử dụng và giá trị kinh tế cho nguồn nguyên liệu tre
gỗ, rất cần có nghiên cứu tạo vật liệu mới trên cơ sở nguồn nguyên liệu này,
đồng thời đáp ứng nhu cầu sử dụng phong phú của người tiêu dùng. Vật liệu
composite tre gỗ là một xu hướng mới cho giải pháp công nghệ này. Trong
đó, vật liệu tre-gỗ dưới dạng PSL (parallel strand lumber) là một loại vật liệu
mới chưa từng được nghiên cứu tại nước ta. Nghiên cứu các tạo vật liệu PSL

thông qua việc khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và lượng keo sử dụng đến
một số tính chất của sản phẩm là cần thiết. Xuất phát từ đó tôi tiến hành thực
hiện luận văn: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất vật liệu PSL(Parallel Strand
Lumber) từ nguyên liệu tre gỗ kết hợp”.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Công nghệ sản xuất ván PSL [2]
PSL (Parallel Strand Lumber) với tên thương mại Parallam, là vật liệu
composite gỗ được sản xuất bằng cách sử dụng các dải gỗ có chiều dày không
vượt quá 6,4mm và chiều dài tối thiểu bằng 150 lần chiều dày, được tráng keo
và được xếp tất cả các dải gỗ song song với nhau, rồi được nén ép tạo thành.
Các sản phẩm PSL thường được sử dụng trong các chi tiết chịu lực như dầm,
xà, và cũng được sử dụng trong các chi tiết sản phẩm đồ gỗ khác, đặc biệt
chúng được sử dụng để thay thế gỗ xẻ và glulam.
Ván ép lớp PSL là một loại hình sản phẩm ván gỗ nhân tạo, được sản
xuất bằng cách sử dụng ván mỏng thường có chiều dày 3 mm, trong một số
trường hợp có thế sử dụng các chiều dày khác nhưng không vượt quá 6,4 mm,
sau đó được cắt thành các dải mảnh có chiều rộng thông thường 19 mm. Các
dải mảnh ván mỏng này có chiều dài phở biến tối thiểu 600 mm, q trình sản
xuất được thiết kế để sử dụng các ván mỏng được tạo thành trong khi gọt tròn
để bóc gỗ, cũng như các loại ván mỏng khác mà khơng đủ kích thước tiêu
ch̉n để sản xuất ván dán hay LVL (Laminated veneer lumber). Do đó quá
trình này có thể sử dụng phế liệu ván mỏng từ quá trình sản xuất 2 loại sản
phẩm này. Loài gỗ dùng làm nguyên liệu chủ yếu là gỗ có khối lượng thể tích
trung bình và thấp, như vân sam, thông, gỗ dương,… tuy nhiên, cũng không
có ngăn cấm khi sử dụng các loại gỗ khác. Các dải mảnh ván mỏng sau khi

sấy và loại bỏ khuyết tật sẽ được tráng keo. Tùy thuộc vào mục tiêu sử dụng
sản phẩm mà có thể dùng các loại chất kết dính khác nhau. Đối với các chi
tiết chịu lực như dầm, xà thì keo chịu nước (PF, MF, PRF,…) được chỉ định,
trong khi đối với các chi tiết đồ mộc thì có thể sử dụng các loại chất kết dính
khác như UF, UMF,.. Các dải mảnh này sau đó được định hướng bằng thiết bị


4

đặc biệt để đảm bảo các dải ván mỏng này xếp cùng một phương chiều song
song với chiều dài sản phẩm và có phân bố đồng đều ở các vị trí khác nhau.
Kết quả của việc dán ép sẽ làm tăng khối lượng thể tích và làm cho keo đóng
rắn. Thông thường sử dụng ép nhiệt nhờ vi sóng (microwave). Tuy nhiên
cũng có thể sử dụng các phương pháp ép nhiệt khác nếu các yếu tố về phương
chiều và phân bố các dải mảnh đồng đều trong ván được đảm bảo. Chiều rộng
sản phẩm thường được thiết kế trong khoảng 280 mm đến 480 mm, và có thể
được xẻ nhỏ hơn. Chiều dài sản phẩm thường là 2400 mm đến 4800 mm và
có thể có kích thước khác như mong muốn trong trường hợp ép liên tục.
PSL là một dạng vật liệu composite gỗ, hay còn gọi là gỗ phức hợp,
hoặc vật liệu gỗ kết cấu (SCL – Structural composite lumber). Nó được
nghiên cứu từ những năm 1940, tuy nhiên với nhiều lý do khác nhau mà đến
tận vài thập niên gần đây loại vật liệu này mới được nghiên cứu ứng dụng vào
thực tế. Khu vực có khối lượng lớn nhất là Châu Âu, Châu Mỹ, Châu ÚC, và
ở Châu Á trong đó chủ yếu là ở Nhật Bản, và đặc biệt những năm gần đây
Trung Quốc cũng đặc biệt quan tâm đến loại vật liệu kết cấu này.
Ở Việt Nam ngành công nghệ sản xuất ván gỗ nhân tạo tuy đã được
quan tâm, nhưng sản xuất vẫn còn ở quy mô nhỏ. Đặc biệt đối với các loại vật
liệu kết cấu như LVL, PSL, LSL, OSL, Glulam mặc dù có một số loại đã
được nghiên cứu trong nước nhưng việc đưa vào sản xuất các loại vật liệu này
hiện nay vẫn chưa thực sự được quan tâm đúng mức. Để có được những cơ sở

khoa học và thực tiễn cho việc phát triển một loại vật liệu PSL mới ở Việt
Nam, cũng như góp phần vào việc nghiên cứu, Trường Đại học Lâm nghiệp
đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu về ván nhân tạo, trong đó có một số đề tài
nghiên cứu về công nghệ sản xuất vật liệu kết cấu, chẳng hạn nhân tạo vật
liệu LVL từ gỗ bồ đề và gỗ keo lai, tạo vật liệu ép lớp từ tre luồng,… Tuy
nhiên, với đặc điểm công nghệ rất riêng biệt đối với việc sản xuất PSL nên


5

đến nay vẫn chưa có đề tài nào nghiên cứu về sản xuất vật liệu này tại Việt
Nam.
Nguyên liệu trong sản xuất PSL
Nguyên liệu để sản xuất vật liệu PSL chủ yếu là việc tận dụng từ các
loại gỗ phi tiêu chuẩn như cành ngọn, gỗ tròn ngắn, gỗ có đường kính nhỏ,
phần gọt trịn khi bóc ván mỏng, hoặc ván mỏng không đủ quy cách chiều dài
cho ván dán hoặc LVL và một số loại gỗ tận dụng khác. Bên cạnh đó PSL có
thể sử dụng các loại nguyên liệu khác như tre nứa, thân cây cọ dừa,… Tuy
nhiên, các loại nguyên liệu phi gỗ hiện vẫn trong quá trình nghiên cứu và
chưa được đưa vào sản xuất cơng nghiệp. Ngoài những yêu cầu về loại gỗ,
khối lượng thể tích, kích thước các dải mảnh ván mỏng như đã nêu, nguyên
liệu sản xuất PSL còn phải đáp ứng các yêu cầu chung đối với nguyên liệu
sản xuất ván gỗ nhân tạo nói chung và ván gỗ kết cấu nói riêng. Chẳng hạn
như: nguyên liệu để sản xuất không được mục nát, mối, mọt, nấm mốc, và
không chứa các vật liệu ngoại lai; đồng thời phải giới hạn các khuyết tật tự
nhiên của gỗ gồm mắt sống, mắt chết, tủy,…
Sản phẩm ván PSL
Từ mục đích tận dụng các loại phụ phẩm phế liệu của công nghệ chế
biến gỗ, bao gồm như cành ngọn, phụ phẩm của quá trình bóc tạo ván mỏng
cho sản xuất ván dán hay LVL, để tạo ra một vật liệu mới thay thế gỗ xẻ nên

sản phẩm PSL có những ưu điểm và nhược điểm nhất định.
Ưu điểm của PSL:
+ Khắc phục được những hạn chế của gỗ tự nhiên như: tính chất khơng
đồng đều ở các vị trí khác nhau của thân cây; kích thước bị hạn chế; dễ cong
vênh, nứt, nấm mốc, mọt, mục; khả năng chịu tải trọng không đồng đều;
khuyết tật tự nhiên khó bị loại bỏ khi sử dụng gỗ tự nhiên có kích thước tương


6

đối lớn, gỗ trịn đường kính nhỏ khó tạo ra các gỗ xẻ có kích thước, tính chất
đồng đều như mong muốn;…
+ Sản phẩm PSL hoàn toàn có thể thay thế gỗ xẻ. Có thể tạo ra sản
phẩm có kích thước hình dạng như mong muốn, có ngoại quan và tính chất
cơ-lý đồng đều hơn gỗ xẻ. Loại bỏ được các khuyết tật tự nhiên của gỗ như
mắt, mục,… Có thể được tăng cường các tính chất chống ẩm, chống nấm
mốc, chống cháy,… nếu được biến tính và bảo quản bằng các phương pháp
khác nhau.
+ Có thể tạo ra các kết cấu gỗ có kích thước và khả năng chịu lực lớn
như dầm, xà, cột gỗ mà gỗ tự nhiên khó có thể thực hiện được.
+ Có thể tăng khối lượng riêng của gỗ làm nguyên liệu sản xuất PSL
thông qua nén ép và dán dính.
+ Tận dụng được nguồn nguyên liệu gỗ rừng trồng và phế liệu của công
nghiệp sản xuất ván dán, LVL,… tăng hiệu quả kinh tế và hiệu quả sử dụng
gỗ.
+ Có thể kết hợp gỗ với các nguyên liệu khác để tạo ra sản phẩm PSL
có những đặc tính khác hẳn so với gỗ xẻ.
+ Có ngoại quan gần giống gỗ xẻ.
Nhược điểm của PSL:
+ Cần đầu tư máy móc, thiết bị và công nghệ phức tạp hơn so với sản

xuất gỗ xẻ.
+ Cần chi phí thêm nhiều nguyên, nhiên vật liệu: chẳng hạn như chất
kết dính và các chất phụ gia khác;
+ Giá thành cao hơn gỗ xẻ với cùng loại nguyên liệu gỗ.
+ Mặc dù có ngoại quan gần giống gỗ xẻ. Nhưng vì có sử dụng chất kết
dính và được nén ép làm tăng khối lượng riêng nên gia công cắt gọt khó khăn


7

hơn và có thể có ảnh hưởng nhất định với mơi trường nếu sử dụng loại chất
kết dính có những chất phát thải nguy hại.
Sản phẩm PSL được phân loại bằng nhiều cách khác nhau tùy theo từng
mục đích, từng quốc gia và khu vực, từng mục tiêu sử dụng sản phẩm. Mặc
dù chưa có những tiêu chuẩn phân loại thống nhất, nhưng nhìn chung có thể
nêu ra một số cách phân loại sản phẩm PSL như sau:
+ Theo loại gỗ, có 2 loại sản phẩm: PSL gỗ lá kim và PSL gỗ lá rộng;
+ Theo mục đích sử dụng: PSL kết cấu dùng trong xây dựng và PSL
dùng trong đồ mộc. Nhìn chung PSL kết cấu dùng trong xây dựng thường sử
dụng chất kết dính có khả năng chịu nước, được thiết kế và sản xuất để tăng
khả năng chịu lực, độ bền và tính ởn định cao. Cịn PSL dùng trong đồ mộc
thường sử dụng chất kết dính thông thường không chịu nước, chủ yếu để thay
thế gỗ tự nhiên cũng như hạn chế được những nhược điểm của gỗ tự nhiên.
+ Theo phương pháp dán ép: PSL ép cao tần, ép phẳng, ép định hình,
ép liên tục, ép gián đoạn;
+ Theo điều kiện sử dụng: PSL sử dụng ngoài trời, sử dụng trong nhà
trong điều kiện ẩm; sử dụng trong nhà trong điều kiện khô;
Cũng giống như LVL, khác với gỗ xẻ, sự suy giảm cường độ chịu lực
của PSL được phân tán trong các dải mảnh ván mỏng nên nó ít bị ảnh hưởng
đến khả năng chịu lực. Chính vì vậy, sản phẩm PSL và LVL được thiết kế để

nhằm làm tăng cường độ chịu lực. Mặc dù, tất cả các loại vật liệu gỗ kết cấu
đều được làm từ gỗ - có cấu tạo rỗng và thường được sấy đến độ ẩm thấp hơn
độ ẩm ở điều kiện sử dụng, với một thay đổi nhỏ về độ ẩm có thể kéo theo
thay đởi về kích thước và hình dạng, thậm chí là sự suy giảm khả năng chịu
lực. Tuy nhiên, phần lớn các loại vật liệu này đều có những biện pháp bảo vệ
để trách điều đó xảy ra, như sử dụng chất kết dính, đặc biệt là chất kết dính


8

chống ẩm, chịu nước như PF, PRF và các giải pháp kết hợp như định hướng
ván mỏng, nén ép trong điều kiện định hướng trước.
1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Namu trên thế giới và ở Việt Nam giới và ở Việt Nami và ở Việt Nam Việtt Nam
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngồi
Nghiên cứu về cơng nghệ sản xuất PSL
Trên thế giới, những nghiên cứu đầu tiên về vật liệu gỗ kết cấu SCL có
từ giữa thế kỷ 20 nhưng đến những năm 1990 thì cơng nghệ này được nhiều
người nghiên cứu.
Trên thế giới, những nghiên cứu đầu tiên về tre composite đã xuất hiện
trong chiến tranh thế giới lần thứ hai. Một vài những nghiên cứu trong giai
đoạn này đã chỉ ra rằng ván nhân tạo làm từ tre có thể thay thế tốt cho gỗ
trong một số ứng dụng nào đó. Hiện nay, với sự phát triển của khoa học công
nghệ, composite tre là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng không chỉ đối với
các nước trồng tre mà cả các nước không có nguồn nguyên liệu này. Những
sản phẩm đầu tiên về composite tre được tạo ra bằng việc ép các phên tre đan
bằng keo casein (Tecli. Rep and Chengtu 1945). Sau đó, khoảng trên 30 loại
sản phẩm composte tre đã được nghiên cứu như các sản phẩm tre-gỗ
composite, tre kết hợp với chất vô cơ … Tuy nhiên chưa có cơng trình nghiên
cứu nào về sản xuất PSL từ cây luồng và gỗ keo lai.
Các sản phẩm PSL thường được sản xuất từ gỗ linh sam, gỗ thông

vàng, gỗ hemlock (Nelson 1997), gỗ tuyết tùng Nhật Bản và gỗ aspen (Suzuki
2005), thơng rụng lá và gỗ cáng lị (Shukla và đồng nghiệp 1999), từ các dải
mảnh của tre (Fan và đồng nghiệp 1995). Các loại gỗ mọc nhanh rừng trồng
cũng được sử dụng như gỗ dương lai tạo.
Jonowiak JJ (2001), và các đồng sự đã nghiên cứu về đặc tính thẳng
hướng của các loại vật liệu gỗ kết cấu phức hợp SCL, trong đó bao gồm LVL,
PSL, và LSL (Laminated strand lumber). Nghiên cứu thực nghiệm được tiến


9

hành nhằm nâng cao tính năng chịu lực và khả năng đàn hồi của vật liệu.
Trong đó PSL được tạo bởi các dải mảnh ván mỏng gỗ dương vàng và thông
miền nam có chiều dày 3,2 mm và chiều rộng 19 mm, chiều dài tối thiểu 600
mm, với chất kết dính PF có biến tính bằng Resol. Nghiên cứu chỉ ra rằng, các
sản phẩm LVL và PSL thể hiện mô đun đàn hồi uốn tĩnh (MOE) tăng, trong
khi các sản phẩm LSL có xu hướng giảm.
Ahmad M, Kamke FA (2003) Nghiên cứu phân tích cấu tạo bề mặt của
tre Calcutta cho vật liệu phức hợp. Mục đích của cơng việc này là đánh giá
tính khả thi về mặt kỹ thuật của việc sản xuất vật liệu phức hợp từ tre
Calcutta. Cách tiếp cận là so sánh các tính chất hóa học, vật lý và cơ học được
lựa chọn của tre với các loài gỗ thường được sử dụng trong sản xuất vật liệu
phức hợp. Nội dung nghiên cứu này đề cập đến pH, khả năng thấm ướt và sức
căng bề mặt. Kết quả đưa ra cho thấy có sự thay đởi của các tính chất này liên
quan đến vị trí dọc theo chiều dài của thân tre, các lóng so với theo chiều
xuyên tâm so chiều tiếp tuyến. Tính chất cơ học, cũng sẽ ảnh hưởng đến
cường độ chịu lực trong vật liệu composite. Tre Calcutta được tìm thấy có đặc
điểm bề mặt tương tự như các loại gỗ thương mại được sử dụng ở Bắc Mỹ.[1]
Ramazan Kurt (2009), nghiên cứu sản xuất PSL từ ván mỏng bóc của
gỗ dương lai tạo I-214 với chất kết dính là keo PF và keo UF. Ảnh hưởng của

loại chất kết dính đã được kiểm tra. Đồng thời sự thích hợp của gỗ dương I214 để sản xuất các sản phẩm PSL cũng được xác định. Kết quả chứng minh
rằng tính chất vật lý và cơ học của các sản phẩm PSL sử dụng chất kết dính
PF tốt hơn hẳn so với các sản phẩm sử dụng chất kết dính UF. Bên cạnh đó,
kết quả cũng chứng tỏ rằng gỗ dương lai tạo I-214 hồn tồn thích hợp để sản
xuất các sản phẩm PSL.
Ramazan Kurt (2009), nghiên cứu tính chất của PSL được sản xuất từ
hai loại gỗ dương lai đơn tính với chất kết dính melamine urea formaldehyde


10

(MUF) đã xác định rằng tính chất của PSL từ gỗ dương lai đơn tính với chất
kết dính MUF hồn toàn đáp ứng yêu cầu chất lượng; đồng thời PSL từ những
loại nguyên liệu này có tính chất tốt hơn hẳn so với gỗ xẻ. Chất kết dính MUF
thương mại với lượng dùng 200 g/m 2, hàm lượng khô 54±2 %, độ nhớt 130
cps, pH ở 9,5; với chiều dày sản phẩm 20 mm, rộng 600 mm, dài 600 mm,
nhiệt độ ép 110 0C, áp suất ép 1,7 MPa, thời gian ép 30 phút. Kết quả cho thấy
khối lượng riêng (SG) khoảng 0,56 g/cm 3 đến 0,57 g/cm3, độ bền uốn tĩnh
(MOR) từ 76 MPa đến 84 MPa, mô đun đàn hồi uốn tĩnh (MOE) từ 6600
MPa đến 11000 MPa, độ bền nén song song thớ gỗ (CS) từ 56 MPa đến 63
MPa.
SR Arwade, PL Clouston, R Winans (2009) Đo lường và mơ hình tính
tốn ngẫu nhiên các tính chất đàn hồi của vật liệu PSL từ gỗ. Cơng trình này
mô tả sự biến đổi của mô đun đàn hồi của gỗ xẻ song song (PSL) dựa trên các
thí nghiệm uốn và cũng mơ tả một mơ hình tính tốn ngẫu nhiên được xác
nhận kết hợp với độ đàn hồi và độ khơng ởn định của tính chất vật liệu. PSL
thể hiện sự thay đổi đáng kể cả trong tấm và giữa các tấm gỗ, nhưng độ biến
thiên này thấp hơn so với các tấm gỗ xẻ tương đương và giảm khi tăng số
lượng tấm. Phương sai của mô đun đàn hồi của vật liệu PSL được tìm thấy có
tỷ lệ nghịch với số tấm trong mặt cắt ngang.[2]

Anwar UMK et al. (2009), khi nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép
tới tính chất cơ vật lý của sản phẩm tre ghép lớp. Nan tre (Gigantochloa
scortechinii) 4 tuổi được ngâm tẩm chân không áp lực với keo PF, sau đó các
nan (kích thước nan 400mm x 20mm x 4mm) được ép nhiệt ở các mức thời
gian 5, 8, 11, 14, 17 phút, nhiệt độ ép 1400C, áp lực ép 14kg/cm2, kết quả xác
định các tính chất cơ lý: độ hấp thụ nước (WA), trương nở chiều dày (TS), chỉ
số chống trương nở (ASE), giãn nở thể tích, độ bền uốn và modun đàn hồi khi
uốn tĩnh như sau: so với mẫu đối chứng, mẫu được ngâm tẩm PF có độ hút


11

nước thấp hơn, độ ởn định kích thước tốt hơn (độ hấp thụ nước sau 24h ngâm
của ván đối chứng là 51,32%, ở thời gian ép 5 phút là 33,3%, ở thời gian ép
17 phút là 21,8%, trương nở chiều dày ở thời gian ép 5, 8, 11, 14, 17 phút lần
lượt là (3,64%; 3,55; 2,52; 2,53; và 2,41%) so với mẫu đối chứng là 7,89%.
Chỉ số ASE tăng lên khi thời gian ép tăng, cao nhất là 75% ở thời gian ép 17
phút. Độ bền uốn và modun đàn hồi tăng nhẹ ở các chế độ ép khi thời gian ép
tăng lên tương ứng, ván đối chứng (MOR: 177 N/mm 2, MOE: 17.813N/mm2)
và cao nhất là ở thời gian ép 17 phút (MOR: 224 N/mm 2, MOE: 21.719
N/mm2.[3]
Mansur Ahmad và cộng sự (2011), phân tích cường độ chịu lực của
PSL dùng trong xây dựng được sử dụng từ nguyên liệu tre Calcutta
(Dendrocalamus strictus). Sử dụng chất kết dính PF với lượng dùng 200 g/m 2,
áp suất ép trước cực đại 5,4 MPa, áp suất ép duy trì sau đó là 1,0 MPa, nhiệt
độ ép 120 0C, thời gian ép 15 phút với chiều dày sản phẩm 19 mm, rộng 610
mm, dài 610 mm. Các nan tre có chiều dày từ 2,5 đến 5,0 mm, chiều rộng từ 6
đến 20 mm, dài 600 mm, độ ẩm 5%. Sản phẩm được ổn định ở 20 0C, độ ẩm
môi trường 65% trong vài tuần. Sau đó mẫu được cắt theo tiêu chuẩn ASTM
D5456, mẫu thử uốn có kích thước 19 x 40 x 400 mm, mẫu thử nén 19 x 19 x

84 mm; tốc độ tăng lực với kiểm tra uốn là 5 mm/phút và kiểm tra nén là 2,5
mm/phút.
HX Cui, MJ Guan, YX Zhu, ZZ Zhang (2012) Đã nghiên cứu tính chất
uốn của thanh tre được ép theo dạng ván (PSL) Nghiên cứu loại vật liệu mới
(PSL) đã được sản xuất từ thanh tre biến tính với ván mỏng cây dương với tỷ
lệ trọng lượng 1: 4, sau đó kiểm tra đặc tính uốn của PSL đã được nghiên cứu.
Kết quả cho thấy biến tính kéo dài là một phương pháp hiệu quả để tạo ra biến
dạng dẻo của các thanh tre, điều này sẽ tạo ra ứng suất trong các thanh tre,
Mô-đun (MOR) và mô-đun đàn hồi (MOE) của các mẫu thí nghiệm PSL lần


12

lượt cao hơn 7,84% và 11,76% so với PSL đối chứng. Chỉ số độ bền uốn mẫu
tăng 27,55% so với PSL đối chứng.[4]
Inayah Fridiyanti1 and M Y Massijaya (2018), nghiên cứu về tính chất
vật lý và cơ học của sản phẩm PSL được sản xuất từ phế liệu thân cây cọ dầu
đã được xử lý ép trước. Chất kết dính được sử dụng là Isocyanate và UF với
lượng keo tráng lần lượt là 150 g/m 2 và 300 g/m 2. Các dải gỗ cọ dầu sau khi
xử lý có kích thước dày 6 mm, rộng 60 mm, dài 1200 mm, được tráng keo và
ép nhiệt ở áp suất 0,9 MPa, nhiệt độ với keo Isocyate là 150 0C và với UF là
130 0C, trong thời gian 40 phút, với kích thước sản phẩm cuối cùng là 40 x 60
x 1200 mm. Kết quả chỉ ra rằng độ ẩm sản phẩm PSL từ 9,3% đến 11,8%;
khối lượng riêng (SG) từ 0,64 đến 0,78 g/cm 3; Trương nở thể tích từ 5,69%
đến 7,17%; MOR từ 29,6 MPa đến 72,4 MPa, MOE từ 5100 MPa đến 9800
MPa; độ bền nén vuông góc thớ gỗ là 15,3 đến 30 MPa, song song thớ gỗ là
8,7 đến 32 MPa.
Nhìn chung, các cơng trình tập trung chủ yếu vào nghiên cứu ảnh
hưởng của loại gỗ, loại tre và lượng chất kết dính và các thơng số công nghệ
như nhiệt độ ép, áp suất ép và thời gian ép đến tính chất của ván PSL.

Nghiên cứu về ngun liệu tre l̀ng
Tre là lồi cây phân bở ở nhiều nước trên thế giới. Do đó có rất nhiều
công trình nghiên cứu về lồi cây này với nhiều mục đích khác nhau. Những
nghiên cứu này tựu chung lại cũng nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc phát
triển, khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả loại nguyên liệu tái sinh tiềm
năng này trong thực tế xã hội.
Yusoff et al. (1992) đã nghiên cứu thành phần hóa học của một, hai và
ba tuổi. Các kết quả chỉ ra rằng hemicellulose không thay đổi nhiều giữa các
độ tuổi khác nhau của tre. Alpha-cellulose, lignin, pentosan, tro và hàm lượng
silica tăng theo tuổi của tre [38].