Hiện nay, cả nước đã có hơn 11.300 doanh nghiệp chế biến gỗ. Sản phẩm gỗ của nước ta tương đối đa dạng, bao gồm các chủng loại sản phẩm như: Đồ gỗ nội thất, bàn ghế ngoài trời, đồ gỗ mỹ nghệ và các loại ván nhân tạo (ván dán, ván dăm, ván sợi…). Xét về thị trường tiêu thụ thì Hoa Kỳ, Trung Quốc, Nhật Bản, EU và Hàn Quốc là 5 thị trường nhập khẩu gỗ và sản phẩm gỗ lớn nhất từ Việt Nam với doanh số xuất khẩu gỗ công nghiệp lên tới hàng tỷ đô la.

Đối với quy trình sản xuất gỗ công nghiệp, một trong những nguyên liệu quan trọng không thể thiếu đó là chất kết dính. Trong các loại chất kết dính thông dụng, keo amino có những ưu thế nổi bật hơn khi so sánh với các chất kết dính khác (ví dụ: phenolformandehyt, polyeste, epoxy, MDI, ...) về: Chi phí sản xuất thấp, độ bám dính tốt đối với gỗ, thời gian xử lý nhiệt và ép nóng vừa phải, tính nhạy cảm với các loại gỗ khác nhau thấp, thao tác công nghệ dễ dàng và đem lại hiệu quả cao. Chính vì vậy keo amino mà đặc biệt là keo UF và UMF được lựa chọn sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp này.

Một trong số ít nhược điểm của keo có nguồn gốc từ ure và formandehyt là tính dễ hút ẩm và dễ phát thải khí formandehyt ra môi trường. Hàm lượng formandehyt tự do trong các loại keo ngày nay đã giảm đáng kể do các tiến bộ thay đổi công nghệ. Việc phân loại lại ảnh hưởng của formandehyt gần đây của Tổ chức Quốc tế về Nghiên cứu ung thư (IARC) là “gây ung thư cho con người”, đang buộc các nhà sản xuất keo phát triển công nghệ sản xuất hơn nữa nhằm giảm lượng khí formandehyt phát thải trong gỗ công nghiệp xuống mức thấp nhất.

Việc sản xuất sản phẩm keo UF, UMF chất lượng cao sẽ đảm bảo cung cấp một phần nhu cầu nguyên liệu cho quá trình sản xuất gỗ công nghiệp chất lượng cao và xuất khẩu, tăng quy mô và hiệu quả kinh tế cho ngành chế biến gỗ tái tạo, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, và có tác động không nhỏ đến phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Viện Hoá học Công nghiệp Việt Nam là một trong số đơn vị đầu tiên thành công trong triển khai nhà máy sản xuất formandehyt ở trong nước có công suất 10.000 tấn/năm 2 trên cơ sở công nghệ xúc tác bạc đã sản xuất ra sản phẩm thương mại formalin 37% từ năm 2008 tới nay với số lượng trung bình 5.000-6.000 tấn/năm.

Trên cơ sở dây chuyền formalin đã có, việc tích hợp dây chuyền sản xuất keo UF, UMF sẽ rất thuận lợi vì: Sử dụng nguyên liệu chính formalin tại chỗ, sử dụng chung cơ sở hạ tầng, sử dụng nguồn nhân lực có sẵn, tận dụng nguồn cung cấp phụ trợ điện nước, hơi nước... để giảm chi phí sản xuất. Điều đó cho phép tiết kiệm đầu tư, tiết kiệm rất nhiều thời gian triển khai để đưa vào vận hành dây chuyền sản xuất cho ra sản phẩm mới keo UF, UMF chất lượng cao với giá thành hạ, làm gia tăng giá trị sản phẩm của nhà máy, đem lại lợi ích kinh tế cho đơn vị cũng như cho xã hội.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Viện hóa học công nghiệp Việt Nam cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Thị Hà thực hiện đề tài “Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm keo ure-formandehyt (UF) và ure-melamin-formandehyt (UMF) sử dụng trong sản xuất ván ép đạt tiêu chuẩn xuất khẩu” với mục tiêu hoàn thiện quy trình công nghệ và xây dựng dây chuyền sản keo UF/UMF công suất 5.000 tấn/năm đạt chất lượng cao để ứng dụng trong sản xuất ván ép xuất khẩu.

Có nhiều loại keo amino khác nhau nhưng tất cả chúng đều có một đặc điểm chung là được tạo ra bằng phản ứng giữa formandehyt với các phân tử chứa một hoặc nhiều nhóm amin nhất định. Hai chất chứa nhóm amin được sử dụng phổ biến trong sản xuất keo amino là melamin và ure.

Các nghiên cứu được công bố đầu tiên về phản ứng giữa ure và formandehyt vào năm 1884. Nhà hóa học Goldschmidt (CHLB Đức) là tác giả của công trình đã mô tả sự hình thành kết tủa từ dung dịch do phản ứng của ure và formandehyt trong môi trường axit với cấu trúc xác định thực nghiệm của nó là C₅H₁₀O₃N₄. Đây là những viên gạch đầu tiên xây dựng nền móng cho việc nghiên cứu phát triển và ứng dụng sản phẩm của phản ứng này.

Năm 1931, Hãng BASF, CH liên bang Đức đã sản xuất formandehyt theo phương pháp công nghiệp bằng quá trình chuyển hóa metanol trên xúc tác bạc, sau đó công bố patent đầu tiên về sản xuất công nghiệp keo ure-formandehyt trên thế giới. Kể từ đó ở các nước phát triển đã bắt đầu sản xuất keo UF quy mô lớn cung cấp cho ngành công nghiệp sản xuất tấm gỗ panel, cụ thể là ván dăm và ván ép kéo theo sự tăng trưởng nhanh của ngành công nghiệp keo UF, đặc biệt phát triển rất mạnh từ sau Chiến tranh thế giới thứ 2.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

Đã hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất keo UF với các thông số đã được hiệu chỉnh và ổn định trên quy mô công nghiệp 10 tấn/mẻ:

Tỷ lệ nạp liệu:

- Tỷ lệ mol F/U = 1,2/1; U1/U = 3/4;

- Tỷ lệ khối lượng phụ gia 1:2%; Giai đoạn metylol hóa:

- Gia nhiệt đến 80^oC, tốc độ gia nhiệt 1,5^oC/phút; - pH = 8,0 - 9,0, duy trì trong 30 phút;

Giai đoạn ngưng tụ:

- Nhiệt độ phản ứng: 95^oC;

- Thời gian phản ứng: 60 phút; - pH = 5,0 - 5,5;

Giai đoạn hoàn thiện sản phẩm:

- Tỷ lệ mol U2/U1 = 1/3;

- Tỷ lệ khối lượng phụ gia 2: 4% - 6,5% (tinh bột và ethylen ure):

Kiểm tra, lưu trữ sản phẩm:

- pH = 7,5 - 9,0;

- Nhiệt độ: 40 - 50^oC;

Đã hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất keo UMF với các thông số đã được hiệu chỉnh và ổn định trên quy mô công nghiệp 10 tấn/mẻ:

Tỷ lệ nạp liệu:

- Tỷ lệ mol F/(U+M) = 1,2/1; U1/U = 3/4; M1/M2 = 1/3, M/U = 0,15/1;

- Tỷ lệ khối lượng phụ gia 1:2%;

Giai đoạn metylol hóa:

- Gia nhiệt đến 70^oC, tốc độ gia nhiệt 1,5^oC/phút;

- pH phản ứng = 8,0 - 9,0, duy trì trong 30 phút;

Đã thiết kế, chế tạo, lắp đặt dây chuyền sản xuất keo UF, UMF công suất 7.000- 10.000 tấn/năm bao gồm hệ thống liên hoàn: Hệ thống cấp nhiệt, hệ thống nạp liệu, hệ thống 02 nồi phản ứng 10m³, hệ thống xử lý khí, hệ thống làm mát. Dây chuyền sản xuất keo UF, UMF hoạt động ổn định, an toàn năng suất cao.

Đã sản xuất thử nghiệm thành công trên 5500 tấn keo UF và 500 tấn UMF, quy mô sản xuất 10 tấn/mẻ với quy trình sản xuất ổn định, hiệu quả, thân thiện môi trường, hiệu suất thu hồi đạt trên 97%.

Đã triển khai đánh giá thử nghiệm thành công keo UF, UMF tại nhà máy sản xuất gỗ ép công nghiệp xuất khẩu Thanh Hùng. Kết quả thử nghiệm được khách hàng đánh giá cao và được chọn là nhà cung cấp chiến lược cho nhà máy.

Thử nghiệm đã thu được 10m² gỗ sử dụng keo UF và 10m² sử dụng keo UMF đạt các tiêu chuẩn cơ lý của nhà máy và tiêu chuẩn phát thải formandehyt Quốc tế. Trên thực tế với trên 6.000 tấn keo UF/UMF của dự án cung cấp cho thị trường, các nhà máy gỗ đã sản xuất và xuất khẩu được trên 55.000 m³ gỗ đạt tiêu chuẩn E0, E1, E2, CARB P2.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18016/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)