NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Cây Keo lai, được phát hiện bởi Hepbuon và Shim năm 1972 tại Sook, Sabah, Malaysia, là sản phẩm của sự lai tạo chéo giữa Keo tai tượng (Acacia mangium Will) và Keo lá tràm (A.auriculiformis) vào năm 1976 Quá trình sinh trưởng của cây đã dẫn đến hiện tượng lai tạo tự nhiên, tạo ra giống Keo lai với nhiều ưu điểm vượt trội Nhờ đó, Keo lai đã trở thành nguyên liệu phổ biến trong ngành chế tạo ván nhân tạo, đặc biệt là ván dán.
Chất lượng ván dán chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố khác nhau, và đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm Một số công trình nghiên cứu đáng chú ý có thể kể đến bao gồm
Nhóm tác giả G Vázquez, J González-Álvarez, F López-Suevos, và G Antorrena đã tiến hành nghiên cứu về ảnh hưởng của các vết nứt tế vi trên mặt trái và mặt phải của ván bóc gỗ Bạch đàn Eucalyptus globulus đến chất lượng dán dính của ván dán sử dụng keo tannin–phenol–formaldehyde Kết quả cho thấy việc dán mặt trái của ván bóc làm giảm cường độ kéo trượt nhưng đồng thời tăng tỷ lệ phá hủy sợi gỗ, do keo có khả năng thấm sâu vào bề mặt ván.
Năm 2015, nghiên cứu của Maksudur và cộng sự đã chỉ ra rằng việc sử dụng bột gỗ cao su đã qua xử lý với hóa chất như nitric acid 20%, hydrogen peroxide 30% và dung dịch acetone làm tăng cường độ kéo trượt của keo MUF trong sản xuất ván dán, đồng thời giảm hàm lượng formaldehyde Kỹ thuật FTIR đã xác định mối liên kết hóa, lý giữa gỗ, keo và chất độn, với sự liên kết giữa nhóm N-H của keo MUF và C=O của bề mặt ván cùng bột gỗ cao su Hình thái liên kết giữa gỗ và keo cũng được phân tích qua hiển vi điện tử, cho thấy keo và chất độn đã lấp đầy các lỗ rỗng vi mô trên bề mặt ván, từ đó cải thiện chất lượng dán dính của ván mỏng.
Gần đây, các nhà nghiên cứu Nhật Bản, như Motoki Okuma và Hiroshi Tanaka (1999), đã xác định tỷ trọng, lực cắt và mô đun uốn cho mẫu gỗ dán 13 lớp từ cây Keo lai, cho thấy đây là vật liệu xây dựng chất lượng cao Với sự phát triển mạnh mẽ của cây Keo lai hiện nay, việc nghiên cứu và ứng dụng gỗ Keo lai cùng các sản phẩm từ loại gỗ này cần được đẩy mạnh hơn nữa.
Nhóm tác giả Soerianegara và R.H.M.J Lemmens (1994) từ trung tâm nghiên cứu và phát triển sinh học Indonesia đã tiến hành nghiên cứu về đặc điểm lâm sinh, cấu trúc thô đại, hiển vi và tính chất cơ lý của hơn 2500 loài gỗ ở Đông Nam Á, bao gồm cả gỗ Keo lai Nghiên cứu này đã công bố chi tiết hơn 15 tính chất cơ học và vật lý của các loài gỗ.
Cây Keo lai, được phát hiện vào những năm 1970, đã được nghiên cứu và phát triển rộng rãi tại các vùng như Hòa Bình, Tuyên Quang, và Thái Nguyên Nhiều công trình nghiên cứu hiện nay đã chỉ ra ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ và nguyên liệu đến tính chất vật lý, cơ học và chất lượng dán dính của ván dán cùng các sản phẩm ván nhân tạo khác.
• Bùi Công Nam (2002) luận văn tốt nghiệp: ‘Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất chủ yếu của cây Keo lai và đề xuất hướng sử dụng” (6)
• Phạm Duy Hưởng(2008) trong khóa luận tốt nghiệp đại học đã “Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng keo tráng EPI tới độ bền dán dính một sỗ loại gỗ”
Tác giả đã tìm ra lượng keo tráng thích hợp cho từng loại gỗ keo như sau: Keo lai: 240g/m 2 ; Keo lá tràm: 240g/m 2 ; Keo tai tượng: 200g/m 2 (7)
Trần Văn Trung trong nghiên cứu "Ảnh hưởng chất lượng gia công bề mặt gỗ keo lai tới cường độ dán dính EPI" (ĐHLN 2009) đã chỉ ra rằng, với cùng chế độ gia công, cường độ dán dính của màng keo EPI 1980/1993 cao hơn so với keo EPI 1911/1999 khi áp dụng cho gỗ keo lai.
Bùi Đình Toàn (2002) trong luận văn thạc sĩ của mình đã nghiên cứu các đặc điểm cấu tạo và tính chất chủ yếu của cây keo lai, đồng thời đề xuất định hướng sử dụng công nghệ trong sản xuất ván ghép thanh.
Lê Vũ Thanh đã thực hiện nghiên cứu luận văn tốt nghiệp về ảnh hưởng của áp suất ép đến các tính chất của ván LVL được sản xuất từ keo lai, với độ dày của ván mỏng là 2mm Nghiên cứu này nhằm tìm hiểu mối liên hệ giữa áp suất ép và chất lượng sản phẩm, đóng góp vào việc cải thiện quy trình sản xuất ván LVL.
Nguyễn Thị Lan Phương đã thực hiện nghiên cứu về ảnh hưởng của tỷ lệ chất đóng rắn đến cường độ dán dính của màng keo EPI 1991/1999, được công bố tại ĐHLN năm 2009 Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ chất đóng rắn hợp lý để đạt được cường độ đóng rắn tối ưu là 12%.
Nguyễn Thị Phương đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu về ảnh hưởng của lượng keo tráng đến các tính chất vật lý và cơ học của ván dán, sử dụng chất kết dính Prefere™ 14G552 từ công ty AICA Kết quả cho thấy việc điều chỉnh mức keo tráng có tác động đáng kể đến chất lượng của ván dán.
Trị số cơ học của 250 g/m² tốt hơn so với keo tráng 300 g/m² và 350 g/m², giúp dàn trải keo hiệu quả trên bề mặt ván mà không gây lãng phí, tiết kiệm chi phí và ngăn ngừa tình trạng tràn keo gây bong ván Việc sử dụng keo MUF trong sản xuất ván dán mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với keo UF về các tính chất vật lý và cơ học.
Mục tiêu, đối tượng, phạm vi, nội dung, phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa của đề tài
Nghiên cứu tìm hiểu về dây chuyền công nghệ sản xuất ván dán phủ phim (film)
Khảo sát, đánh giá các tính chất vật lý, cơ học của ván dán phủ phim tại Công ty cổ phần công nghiệp tre gỗ Tiến Bộ
So sánh các tính chất vật lý, cơ học của ván dán phủ phim với các loại ván dán trên thị trường hiện nay
1.2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Khảo sát tình trạng máy móc, thiết bị trong phân xưởng, quan sát tìm hiểu thông tin nguyên liệu, dây chuyền sản xuất ván dán phủ phim tại Công ty cổ phần công nghiệp tre gỗ Tiến Bộ
- Tìm hiểu, nghiên cứu thông số công nghệ dây chuyền sản xuất ván dán phủ phim tại Công ty cổ phần công nghiệp tre gỗ Tiến Bộ
Ván dán phủ phim do Công ty cổ phần công nghiệp tre gỗ Tiến Bộ sản xuất đã được đưa về phòng thí nghiệm TT THTN&PTCN - Viện công nghiệp gỗ - Trường ĐHLN để kiểm tra và đánh giá các tính chất ngoại quan, vật lý và cơ học Quá trình này tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng trong nước và quốc tế.
1.2.3 Nội dung nghiên cứu Để thực hiện được đề tài, nội dung nghiên cứu cần thực hiện là:
1- Nghiên cứu lý thuyết về ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến chất lượng ván dán phủ phim(film(
2- Tìm hiểu về chất kết dính của Công ty cổ phần công nghiệp tre gỗ Tiến Bộ: thành phần, chất đóng rắn, thông số kĩ thuật, …; Tìm hiểu về nguyên liệu sản xuất ván dán: chủng loại, kích thước, chất lượng nguyên liệu ; Tìm hiểu về vâ ̣t liê ̣u phủ phim
3- Nghiên cứu, tìm hiểu dây chuyển, thiết bi ̣ sản xuất trong công ty
4- Thực hiện sản xuất ván dán phủ phim tại Công ty cổ phần tre gỗ Tiến
5- Kiểm tra tính chất vật lý, cơ học của mẫu ván dán phủ phim
Phương pháp kế thừa trong nghiên cứu chất lượng ván dán bao gồm việc tham khảo các công trình nghiên cứu trước đó liên quan đến các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của ván dán, cũng như tài liệu về tính chất vật lý và cơ học của chúng.
Phương pháp thực nghiệm được áp dụng dựa trên số liệu thực tế thu thập tại công ty, kết hợp với việc kiểm tra các tính chất cơ học và vật lý của mẫu ván dán theo tiêu chuẩn của Việt Nam và Nhật Bản.
1.2.4.1 Kiểm tra tính chất vật lý
- Thước đo chiều dày chính xác đến 0.01mm
- Thước đo chiều dài và chiều rộng chính xác đến 0.1mm
- Cân khối lượng chính xác đến 0.01g
- Tủ điều hòa khí hậu
- Chậu nước có khả năng duy trì nhiệt độ của nước 20 o C
- Số lượng mẫu : 30 mẫu nghiên cứu
- Mẫu thử phải sạch, không dính các mảnh vỡ, bụi, mùn cưa, các vết cắt không bị cháy cạnh.
- Sai số khi gia công mẫu là ± 1mm.
- Mẫu được đánh số hiệu rõ ràng a Kiểm tra khối lượng thể tích ở điều kiện thường (τ % 0 C, độ ẩm 65%) (TCVN 7756 - 4 (2007)
- Chuẩn bị nguyên liệu, dụng cụ thí nghiệm
- Đo mẫu chiều dài, rộng ở vị trí các điểm, dày ở vị trí tâm (giao nhau của 2 đường chéo) , ghi số liệu
- Cân mẫu ghi số liệu (mts)
Tính toán kết quả theo công thức :
(g/cm 3 ) Trong đó: 𝛾 - Khối lượng thể tích (g/cm 3 ) m - Khối lượng mẫu (g) v - Thể tích mẫu (cm 3 )
• Ghi số liệu vào bảng b Xác định khối lượng thể tích ở điều kiện khô kiệt :
Sau khi xác định khối lượng tươi (KLTT) ở điều kiện thường, mẫu cần được đưa vào tủ sấy ở nhiệt độ 100 ± 3 °C cho đến khi khô hoàn toàn Chênh lệch khối lượng giữa hai lần cân liên tiếp, cách nhau 6 giờ, không được vượt quá 0.1% khối lượng mẫu.
- Đo mẫu chiều dài, rộng, dày , ghi số liệu
- Cân mẫu ghi số liệu
Tính toán kết quả theo công thức : (g/cm 3 )
Trong đó: - Khối lượng thể tích (g/cm 3 ) m - Khối lượng mẫu (g) v - Thể tích mẫu (cm 3 )
• Ghi số liệu vào bảng
• c Xác định độ hút nước, trương nở chiều dày ván (TCVN 7756 - 5 (2007).
- Mẫu sau khi sấy đến khô kiệt:
- Nhúng ngập mẫu trong nước ở chậu nước có pH = 7 , nhiệt độ 20 o C
- Sau các khoảng thời gian 2h, 4h, 24h, 48h,72h,148h … bão hòa nước.
• Vớt mẫu ra, lau sạch nước trên bề mặt rồi cân (ma), đo (ta) ngay.
• Ghi số liệu vào bảng
1.2.4.2 Kiểm tra tính chất cơ học a Xác định độ bền uốn tĩnh (MOR) và modun đàn hồi khi uốn tĩnh (MOE) của ván dán theo (TCVN 7756 - 6 (2007)).
- Thước đo chính xác đến 0.1mm
- Tủ điều hòa khí hậu
- Máy thử tính chất cơ học
- Mẫu thí nghiệm :Kích thước : 290 x 50 x 12 (mm)
- Số mẫu : 15mẫu nghiên cứu
- Mẫu thử phải sạch, không dính các mảnh vỡ, bụi, mùn cưa, các vết cắt không bị cháy cạnh.
- Sai số khi gia công mẫu là ± 1mm
- Mẫu được đánh số hiệu rõ ràng.
- Xác định điểm đặt lực
Hình 1 2: Hình vẽ thể hiện cách đặt mẫu thí nghiệm
- Đo chiều rộng mẫu tại điểm đặt lực, ghi số liệu
- Đo chiều dày mẫu tại điểm đặt lực, ghi số liệu
- Đóng cầu dao điện, khởi động máy
- Điều chỉnh tốc độ tăng lực
- Đặt mẫu lên bộ gá cố định (gá dưới)
- Điều chỉnh bộ gá di động (bộ gá trên)
- Tăng lực với tốc độ yêu cầu cho đến khi mẫu bị phá hủy
- Dừng máy, tháo mẫu đã phá hủy , thao tác lân lượt đến hết mẫu
- Ghi giá trị lực phá hủy
Hình 1 3: Máy thử độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi
Ghi kết quả thí nghiệm vào bảng b Xác định chất lượng dán dính của ván dán phủ phim theo tiêu chuẩn JAS Type 1 của nhật Nhật bản (JAS 233 :2003)
- Thước đo chính xác đến 0.1mm
- Tủ điều hòa khí hậu
- Độ ẩm mẫu trước khi thí nghiệm là > Số tấm ván mỏng nguyên liệu cần dùng để sản xuất 1 lớp ván mỏng của 1 tấm ván sản phẩm là: nván = 𝑆 𝑆 𝑣
Vậy mỗi 1 lớp ván mỏng theo kích thước sản phẩm (trưa rọc cạnh) cần 4 tấm ván mỏng gép lại với nhau
3.4.2 Tính toán lượng keo tráng
Công ty sử dụng keo MUF để sản xuất ván dán phủ phim (film) Theo tìm hiểu tại Công ty, lượng keo tráng trên diện tích 1 mặt ván là : 250 g/m 2
Do công ty sản xuất ván 7 lớp, nên cần tráng keo cho 3 tấm ván mỏng (có 6 mặt ván mỏng được tráng keo)
=>> diện tích ván mỏng cần tráng keo là: Skeo = 3 x L x W= 3 x 2,5 x 1,28 = 9,6 (m 2 )
Vậy lượng keo tráng cần sử dụng để sản xuất 1 tấm ván dán có kích thước sản phẩm là:
3.4.3 Tính toán nguyên liệu giấy tẩm keo (film) cần sử dụng
Sau khi hoàn tất quá trình ép nhiệt, bước tiếp theo là dán phủ giấy tẩm keo lên bề mặt ván dán Mỗi tấm ván sẽ được phủ 2 mặt giấy tẩm keo, do đó cần tính toán chính xác lượng giấy tẩm keo cần thiết để sử dụng.
Nguyên liệu giấy tẩm keo cần sử dụng để sản xuất 1 tấm ván dán có kích thước L x W x t = 2,440 x 1,220 x 0,012 là.
Vậy mỗi tấm ván cần dán phủ 6,4 (m 2 ) giấy tẩm keo lên bề mặt.