Lịch sử nghiên cứu về trang sức bề mặt sản phẩm gỗ
Trên thế giới
Công nghệ trang sức bề mặt vật liệu gỗ đã tồn tại từ lâu và hiện nay đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện về các thành tựu của công nghệ này, dẫn đến việc ứng dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia và khai thác được tiềm năng lớn trong ngành công nghiệp gỗ.
- Nghiên cứu về trang sức bề mặt vật liệu gỗ bằng chất phủ lỏng
Thời xƣa, vật đầu tiên đƣợc trang trí phủ mặt đó là các chiến thuyền
Người ta chế tạo thuyền từ gỗ cây Tuyết Tùng và cây Bách, vì hai loại cây này có nhựa chống chịu môi trường tốt Dầu hắc tín được sử dụng để bôi quanh thuyền, là chất liệu phổ biến trong hàng hải và hiện nay cũng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp Ngoài ra, người La Mã đã từng sử dụng một lượng lớn dầu hắc tín để quét lên vũ khí và các công trình kiến trúc Dầu hắc tín còn được áp dụng cho bề mặt sản phẩm ngoại thất như cột gỗ hoặc những vật dụng dễ bị mục nát và ẩm ướt.
Vài thế kỷ trước, người Hy Lạp đã sử dụng vecny từ dầu thực vật và nhựa cây để bôi lên thuyền, giúp tăng cường khả năng chống chịu với môi trường và nâng cao tính thẩm mỹ Các thành phần chính bao gồm dầu thông, sáp ong và cánh kiến đỏ từ côn trùng ký sinh trên cây Lacifier lacca.
Trong thế kỷ 18, cánh kiến đỏ được sử dụng để trang sức sản phẩm mà không qua chế biến Đến thế kỷ 19, cánh kiến đỏ được chế biến thành senlac và gỗ, sản phẩm từ gỗ được trang sức chủ yếu bằng vécny từ senlac Một số nước vẫn sử dụng vécny cánh kiến để trang sức sản phẩm mộc Cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, xuất hiện các loại chất phủ gốc dầu thực vật như dầu trẩu, dầu gai, và dầu đay, với phương pháp trang sức chủ yếu là thủ công Đến giữa năm 1990, thị trường xuất hiện các loại sơn và màng phủ từ cellulose, cùng với việc nghiên cứu các phương pháp trang sức cơ giới.
Vào đầu những năm 50 của thế kỷ 20, nhiều loại chất phủ như Epoxy, sơn gốc urea, sơn gốc melamine và sơn polyester đã được nghiên cứu và đưa vào sản xuất Cùng với sự phát triển của các loại màng phủ, các phương pháp trang sức cũng được phát triển, góp phần vào sự tiến bộ của công nghệ trang sức bề mặt gỗ trên toàn thế giới, đạt đến trình độ công nghệ cao.
- Nghiên cứu về ván mỏng dán phủ mặt
Bắt đầu từ thế kỷ 14, thời kỳ Phục Hưng, kỹ thuật dán mặt đồ mộc bằng ván mỏng đã được phát triển mạnh mẽ, chủ yếu áp dụng trong việc sản xuất đồ mộc cao cấp cho cung đình Pháp.
Vào thế kỷ 17, Vương triều Anh đã nhập khẩu Satin wood từ Ấn Độ, loại gỗ này nhanh chóng trở nên phổ biến trong việc trang trí mặt tường, cánh tủ và đồ mộc Vì lý do đó, nó được gọi là vương triều Satin wood Công nghệ trang sức truyền thống này, có nguồn gốc từ thời cổ đại, đã trở thành nền tảng cho kỹ thuật trang sức bề mặt ván nhân tạo hiện nay tại Âu Mỹ.
Trung Quốc đang phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực sản xuất ván mỏng dán mặt, với các cơ sở tiêu biểu như Hoàng Hải và Yến Đài Ngoài ra, hai nhà máy Quang Hoa và Bắc Kinh cũng đã thành công trong kỹ thuật dán ván vi mỏng ướt trang sức, cung cấp sản phẩm cho nhiều quốc gia trên toàn thế giới.
Các nhà máy đồ mộc tại Thượng Hải và các khu vực khác đã áp dụng kỹ thuật dán lạng vi mỏng cho các bộ phận cấu kiện đồ mộc, tấm kim loại, cũng như sản phẩm phù điêu từ ván sợi ép và ván dăm, được coi là vật liệu kiến trúc quý giá để trang trí nội thất.
- Các công trình nghiên cứu về ván lạng kỹ thuật:
Vào những năm 70, Cộng Hòa Liên Bang Đức đã chuyển giao công nghệ và thiết bị sản xuất ván lạng kỹ thuật cho Trung Quốc, với sự tham gia của nhà máy kiến thiết Thượng Hải và nhà máy gỗ Bắc Kinh Kể từ đó, Trung Quốc đã phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực trang sức bề mặt sản phẩm ván nhân tạo Đến đầu thế kỷ XXI, công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật đã được ứng dụng rộng rãi trên toàn cầu, với nhiều nhà sản xuất như Alpiligum (Italia) và Anqing Hengtong Wood Co.Ltd (Trung Quốc) áp dụng công nghệ này Các sản phẩm được sản xuất đã được các nhà sản xuất ván sàn và vật liệu trang trí nội thất như Shanghai YELS Artificial Plank Limited Company và Foshan Nanhai Jingcheng Woodwork Co.Ltd sử dụng và đánh giá cao về độ bền cũng như hiệu quả thẩm mỹ.
- Một số nghiên cứa về ván mỏng nhuộm màu:
Vào những năm 1860, Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nhuộm màu ván mỏng Đến nay, công nghệ này đã trở nên phổ biến trên toàn thế giới, lan rộng tới nhiều quốc gia như Đức, Mỹ, Anh, Pháp, Trung Quốc, Indonesia và Philippines Các nghiên cứu của Grelier et al (1997), Hon (1995) và Kai et al (1985) đã tập trung vào nhuộm màu gỗ, nhuộm màu ván mỏng và ổn định màu gỗ bằng hóa chất.
Trong những năm gần đây, nhiều tác giả ở Trung Quốc, bao gồm Trần Quế Hoa, đã nghiên cứu sâu về lĩnh vực nhuộm màu cho gỗ bằng hóa chất.
(2000) đã thí nghiệm công nghệ nhuộm màu ván mỏng gỗ Dương Tạp chí
Nghiên cứu của Trần Ngọc Hòa, Lục Nhân Thư và Lý Tông Nhiên (2000) đã chỉ ra ảnh hưởng của tỷ lệ nhuộm màu thêm vào trong quá trình nhuộm màu ván mỏng gỗ Bào Đồng, góp phần vào việc khai phá khoa học kỹ thuật Lâm nghiệp.
- Một số nghiên cứu về dán phủ giấy trang sức Melamin Formaldehyde
Năm 1984, ván mỏng trang sức Melamin -Formaldehyde ra đời và đã đƣợc phát triển rất nhanh chóng cho đến ngày nay
Cuối những năm 60, phương pháp dán mặt bằng giấy tẩm Melamin - Formaldehyde chu kỳ ngắn đã phát triển mạnh mẽ, đặc biệt ở Châu Âu, trở thành trào lưu độc quyền trong sản xuất ván nhân tạo Kỹ thuật chế bản in hoa văn vân thớ gỗ tạo ra cảm giác chân thực và nổi bật về không gian, từ đó thúc đẩy sự phát triển của in trực tiếp và in giấy vân hoa cho việc dán mặt ván nhân tạo.
Từ năm 1972 đến nay, ngành công nghiệp trang sức bề mặt ván nhân tạo đã có sự phát triển mạnh mẽ với nhiều loại ván trang trí đến từ các quốc gia trên thế giới.
Bảng 1.1 Tình hình trang sức ván nhân tạo của một số quốc gia trên thế giới
Phương pháp trang sức bề mặt
Mỹ Ván dăm cộng đồng Châu Âu Đồ mộc Đức
1978 1972 1977 1970 1980 1973 1974 1977 Ván trang sức nhựa tổng hợp - 14 9 8.8 7.3 10 5 - -
Giấy tẩm nhựa tổng hợp dán mặt 6.6 8 12 10 23.4 20 1.6 6.7 6.7
Ở trong nƣ ớc
Từ xa xưa, việc trang sức các sản phẩm mộc đã được thực hiện qua các phương pháp chạm khắc và khảm trai Các nghề truyền thống này được du nhập vào Việt Nam từ thế kỷ 15-16 và mặc dù trải qua thời kỳ thịnh vượng cũng như suy giảm, đến nay chúng vẫn tồn tại và phát triển mạnh mẽ Bên cạnh đó, các chất liệu sơn phủ từ dầu sơn đã ra đời và trở thành nguyên liệu chính trong việc trang trí sản phẩm trong nhiều thế kỷ.
Vào thế kỷ 17, các chất tự nhiên như đất màu, dầu thực vật, lòng trắng trứng gà và sáp đã được sử dụng để trang trí sản phẩm mộc Tại Việt Nam, từ thế kỷ 19, véc ny cánh kiến đã trở thành lựa chọn phổ biến để trang sức đồ mộc nội thất, và đến nay, sản phẩm này vẫn được thị trường ưa chuộng.
Trong những năm gần đây, sự tiến bộ của khoa học và công nghệ đã dẫn đến việc phát triển nhiều vật liệu trang sức mới, cả ở dạng lỏng lẫn rắn Điều này đã giúp nâng cao hiệu quả trang sức bề mặt cho các sản phẩm và đồ dùng.
Chính phủ Việt Nam đang chú trọng phát triển xuất khẩu các mặt hàng truyền thống như mây tre đan và đồ thủ công mỹ nghệ, yêu cầu một nền công nghiệp trang sức hiện đại với thiết bị công nghệ cao Nhiều nhà máy chế biến gỗ đã đầu tư vào dây chuyền sản xuất tự động để nâng cao chất lượng sản phẩm Các sản phẩm mộc hiện nay cũng được áp dụng nhiều loại chất phủ khác nhau, tạo ra sự đa dạng và chất lượng cao hơn cho các sản phẩm.
Trong những năm gần đây, nghiên cứu về công nghệ trang sức và sản phẩm gỗ đã có nhiều thành tựu đáng kể, hỗ trợ tích cực cho việc giảng dạy và học tập của giảng viên và sinh viên Dưới đây là một số công trình nghiên cứu tiêu biểu.
Nguyễn Văn Diễn (2010): “Nghiên cứu công nghệ xử lý màu sắc bề mặt cho ván sàn công nghiệp”; Luận văn thạc sỹ
Nguyễn Hải Hoàn (2011): “ Tìm hiểu một số quy trình trang sức đồ gỗ tại nhà máy Tiến Động”; Chuyên đề cấp bộ môn
Năm 2011, Ths Nguyễn Hài Hoàn đã thực hiện nghiên cứu cấp cơ sở về việc "Xây dựng cơ sở dữ liệu của một số loại chất phủ sử dụng trong trang sức đồ mộc phục vụ công tác đào tạo" Đề tài đã xây dựng cơ sở dữ liệu cho chất phủ dạng lỏng gốc Polyurethane và các loại sơn đóng rắn bằng tia cực tím hiện có trên thị trường, bao gồm thông tin về nhận biết sản phẩm, xuất xứ, đặc tính, tính chất, hướng dẫn sử dụng và phạm vi sử dụng.
Năm 2013, Ths Lê Ngọc Phước đã thực hiện đề tài "Nghiên cứu đề xuất các bước công nghệ tạo bề mặt trang sức đồ gỗ giả cổ" Đề tài này đã đề xuất các bước công nghệ nhằm tạo bề mặt trang sức đồ gỗ giả cổ, sử dụng vecny cánh kiến cho gỗ Mít mật và Gụ mật.
Năm 2013, Ths Phạm Thị Ánh Hồng đã thực hiện đề tài cấp cơ sở
Đề tài "Xây dựng cơ sở dữ liệu cho các loại ván trang trí sử dụng trong trang sức ván nhân tạo" đã tạo ra một cơ sở dữ liệu chi tiết về các loại ván trang trí, bao gồm nhận biết sản phẩm, xuất xứ, đặc tính, tính chất, hướng dẫn sử dụng và phạm vi sử dụng.
Năm 2015, Ths Phạm Thị Ánh Hồng đã thực hiện chuyên đề về các loại chất phủ gốc nước trong sản xuất đồ gỗ, giới thiệu các khía cạnh như nhận biết sản phẩm, xuất xứ, đặc tính, tính chất, hướng dẫn sử dụng, phạm vi sử dụng, điều kiện an toàn và bảo quản.
Năm 2016, Sinh viên Nguyễn Duy Tiến đã thực hiện đề tài khóa luận
Bài viết "Đánh giá thực trạng công nghệ trang sức sản phẩm mộc tại công ty TNHH MTV – Công ty Lâm sản Giáp Bát" đã khảo sát tình hình sử dụng vật liệu, máy móc thiết bị, quy trình và phương pháp trang sức, cũng như kiểm tra chất lượng sản phẩm tại công ty Qua đó, đề tài đã đánh giá thực trạng công nghệ trang sức sản phẩm mộc, đưa ra nhận xét cho từng quy trình cụ thể và đề xuất giải pháp hoàn thiện một số quy trình công nghệ hiện có, nhằm nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm, cải thiện hiệu suất làm việc và mở rộng thị trường tiêu thụ.
Năm 2017, sinh viên “Sần văn Sướng” thực hiện khóa luận với đề tài “Đánh giá và đề xuất quy trình công nghệ trang sức sản phẩm mộc tại Công ty cổ phần Woodland” Đề tài đã khảo sát và đánh giá thực trạng của công ty, từ đó đưa ra các giải pháp nhằm hoàn thiện quy trình trang sức và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Lịch sử phát triển trang sức bề mặt sản phẩm gỗ cho thấy tầm quan trọng của lĩnh vực này, với sự chuyển mình từ các phương pháp trang sức đơn giản sang các công nghệ hiện đại như phun khí nén và phun tĩnh điện Những phương pháp mới này không chỉ tiết kiệm chất phủ mà còn nâng cao chất lượng trang sức, mang lại độ bền và thẩm mỹ cao Sự đa dạng về chủng loại và màu sắc của chất phủ giúp khách hàng dễ dàng lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu Hơn nữa, sự phát triển của các loại ván và giấy trang trí chất lượng cao mở ra nhiều hướng nghiên cứu nhằm hoàn thiện bề mặt trang sức.
Mục tiêu nghiên cứu
Đối tƣ ợng, phạm vi nghiên cứu
Bài viết này khảo sát và đánh giá quy trình công nghệ trang sức sản phẩm gỗ nội thất tại xí nghiệp Thắng Lợi, công ty CP Phú Tài, Bình Định, với sự tập trung vào việc sử dụng chất phủ lỏng như Nitrocellulose và Polyurethane.
- Thời gian điều tra, khảo sát 5 ca sản xuất.
Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu cơ sở lý luận về trang sức sản phẩm gỗ;
Điều tra và khảo sát thực trạng sử dụng vật liệu trang sức, máy móc thiết bị trong quy trình sản xuất trang sức và phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm gỗ nội thất tại xí nghiệp là rất cần thiết.
Phân tích và đánh giá hiện trạng sử dụng vật liệu trang sức, máy móc thiết bị, quy trình sản xuất trang sức, cũng như phương pháp kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩm gỗ nội thất tại xí nghiệp là rất cần thiết Việc này giúp xác định những điểm mạnh và yếu trong quy trình sản xuất, từ đó đưa ra các giải pháp cải tiến hiệu quả Đồng thời, việc đánh giá chất lượng sản phẩm cũng đảm bảo rằng các sản phẩm gỗ nội thất đáp ứng được tiêu chuẩn về thẩm mỹ và độ bền, góp phần nâng cao giá trị thương hiệu của xí nghiệp.
- Nghiên cứu giải pháp hoàn thiện quy trình trang sức bề mặt sản phẩm gỗ nội thât tại xí nghiệp
- Phương pháp kế thừa: Kế thừa cơ sở lý luận về trang sức sản phẩm gỗ có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu
- Phương pháp thực nghiệm: Điều tra, khảo sát các số liệu, hình ảnh liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu tại xí nghiệp
- Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Tham khảo lấy ý kiến của những người có kinh nghiệm trong lĩnh vực nghiên cứu
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1 Các giả thuyết của sự bám dính
Do sự phức tạp trong cấu trúc của chất phủ và gỗ, các hiện tượng lý hóa trong quá trình bám dính cũng rất đa dạng Có nhiều thuyết giải thích về sự bám dính của màng chất phủ lên ván nền, có thể được tóm tắt thành ba hướng chính: thuyết nguyên nhân thấm ướt và chảy loang, thuyết nguyên nhân dính kết, và thuyết nguyên nhân hấp thụ.
2.1.1 Thuyết về nguyên nhân dính kết
Hình 2.1 sự bám dính của giọt chất lỏng trên bề mặt vật rắn
Hiện tượng thấm chất phủ là quá trình vật lý đầu tiên xảy ra khi chất phủ được áp dụng lên bề mặt gỗ, liên quan đến sự dính kết do các lực căng bề mặt Bề mặt gỗ có cấu trúc mao mạch cho phép chất phủ thẩm thấu vào các lỗ này Khi chất phủ tiếp xúc với bề mặt gỗ, các lực sức căng bề mặt xuất hiện giữa các pha tiếp xúc: chất rắn – môi trường, chất rắn – lỏng, và chất lỏng – môi trường Lực bám dính giữa chất phủ và bề mặt gỗ được minh họa qua sơ đồ hình 2.1.
Lực căng giữa chất rắn và không khí, cũng như giữa giọt chất lỏng và không khí, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì trạng thái cân bằng của giọt chất lỏng Ngoài ra, lực căng giữa giọt chất lỏng và chất rắn, cùng với góc hợp giữa giọt chất lỏng và chất rắn, cũng ảnh hưởng đến sự ổn định của giọt chất lỏng Để giọt chất lỏng giữ được trạng thái cân bằng, các lực này cần phải được cân nhắc kỹ lưỡng.
Góc phụ thuộc vào bản chất của ba thể và thay đổi theo trạng thái cũng như độ sạch của bề mặt Nếu lực căng của thể rắn và thể khí lớn hơn so với thể lỏng, thì góc sẽ nhỏ hơn 90 độ Khi cos góc lớn hơn 0, giọt chất lỏng sẽ có dạng cụp vào và dính ướt bề mặt chất rắn.
Khi một giọt chất lỏng có dạng cong ra, điều này cho thấy giọt đó không dính ướt bề mặt chất rắn Trong trường hợp này, giá trị của cos không lớn.
│ - ≤ (2.3) Đây là điều kiện kết dính ƣớt với bề mặt vật phải nhẵn
Lớp phủ bề mặt cần mỏng để tạo góc nhỏ, nhưng không nên quá mỏng để tránh hiện tượng "đói chất phủ" Khi làm nóng chất phủ, độ nhớt giảm, dẫn đến góc giảm và khả năng chất lỏng chảy đều trên bề mặt được cải thiện.
Hình 2.2: Hình dáng của giọt chất lỏng
Trong đó : a – dạng cụp vào; b – dạng cong
Hiện tượng thấm ướt là cơ chế tạo ra các "đinh keo", một hình thức liên kết dán dính đầu tiên giữa chất phủ và bề mặt gỗ Bề mặt gỗ với cấu trúc mao mạch rỗng, xốp cho phép các phân tử chất phủ thâm nhập và đóng rắn, hình thành nên các đinh keo Lực ma sát giữa các đinh keo và thành mao mạch tạo ra lực bám dính Theo lý thuyết, bề mặt gỗ càng sần sùi và có nhiều lỗ hổng thì khả năng bám dính càng cao.
Nhưng qua nghiên cứu thực nghiệm người ta cho rằng giữa hai vật thể có bề mặt càng nhẵn thì khả năng bám dính càng cao [1,2]
2.1.3 Hiện tượng hấp thụ a Liên kết vật lý hay liên kết bằng lực hấp dẫn
Theo thuyết này, lực bám dính giữa các phân tử chất phủ và gỗ được tạo ra bởi lực hấp dẫn Lực hấp dẫn giữa các phân tử được tính toán theo một công thức nhất định.
Trong đó : F – lực hấp dẫn (N); k – hằng số hấp dẫn; r – khoảng cách giữa hai vật; và - khối lƣợng của hai vật
Thực ra lực hấp dẫn tạo lên lực bám dính là rất nhỏ, ta có thểbor qua lực này [1] b Lý thuyết phân tử
Lực liên kết giữa các vật thể được hình thành do ảnh hưởng của lớp điện tích kép, xảy ra khi các điện tử dẫn điện di chuyển trong quá trình chuyển động nhiệt Khi điện tử vượt khỏi ranh giới bề mặt gỗ, chúng tạo thành một lớp mây điện tử, tương tác với các nguyên tử ở bề mặt để hình thành lớp điện tích kép Lớp này bao gồm một cực là mây điện tử và một cực là các nguyên tử bề mặt Khi hai vật tiếp xúc, sự chênh lệch hiệu điện thế giữa hai bề mặt tạo ra lực điện tác dụng, được tính theo công thức 2.5.
F = 2π S (2.5) Trong đó: – diện tích riêng trên một đơn vị diện tích của lớp mây điện tử;
Lực F phụ thuộc nhiều vào bản chất của vật liệu và các yếu tố bề mặt vật liệu
Lực Van der Waals là lực liên kết phân tử xảy ra khi một phân tử hoặc nguyên tử va chạm với bề mặt gỗ, do tác động tương hỗ giữa hai mô men lưỡng cực của chúng Lực này xuất hiện khi trọng tâm điện tích của điện tử không trùng với tâm điện tích của hạt nhân nguyên tử, tạo ra mô men lưỡng cực cho nguyên tử.
Mômen lưỡng cực của phân tử hoặc nguyên tử thay đổi theo thời gian và có giá trị trung bình bằng không Khi một phân tử hoặc nguyên tử có mômen lưỡng cực tương tác với một nguyên tử khác cũng có mômen lưỡng cực, sẽ xuất hiện lực tác dụng giữa chúng Theo Đebai, năng lượng trao đổi giữa các phân tử này được xác định bởi các yếu tố liên quan đến mômen lưỡng cực.
Trong đó: , mô men lƣỡng cực; – khoảng cách gữa hai nguyên tử ; T – nhiệt độ
Khi nguyên tử hay phân tử tương tác với bề mặt gỗ, việc xác định năng lượng trao đổi trở nên phức tạp do sự hiện diện của các nguyên tử kim loại trong mạng liên kết với các nguyên tử khác Năng lượng trao đổi có thể được tính toán bằng phương pháp cổ điển dựa trên các lực tĩnh điện.
Lực liên kết của các phân tử ở vị trí lõm cao hơn so với các nguyên tử trên bề mặt, và lực liên kết ở những nguyên tử nằm trong hố sâu còn mạnh mẽ hơn so với các nguyên tử ở chỗ lõm Đặc biệt, lực liên kết tại các đỉnh nhấp nhô là thấp nhất Điều này cho thấy rằng các nguyên tử ở vị trí lõm có khả năng liên kết với nhiều nguyên tử khác trong mạng tinh thể, dẫn đến lực liên kết mạnh hơn.
Trong đó: X – hệ số hấp thụ khí; – khối lƣợng điện tử; - số Avandro; C – tốc độ ánh sáng
Hình 2.3 Ảnh hưởng của vị trí nguyên tử đến lực liên kết
Trong đó: a – chổ lõm; b – hố sâu c Lý thuyết điện tử (liên kết tĩnh điện)