TỔNG QUAN
Tình hình nghiên cứu trên thế giới về độ nhấp nhô bề mặt gỗ
Độ nhấp nhô bề mặt là một thuộc tính vật chất quan trọng, không chỉ trong ngành công nghiệp gỗ mà còn trong nhiều lĩnh vực khoa học khác như kim loại hàng không, quang học và kỹ thuật ô tô Được định nghĩa là sự không đều trên bề mặt ở những khoảng nhỏ, độ nhấp nhô bề mặt xuất hiện trong quá trình gia công hoặc do các yếu tố khác, gây hạn chế sự phẳng phiu thông thường Nghiên cứu về ảnh hưởng của độ nhấp nhô bề mặt của hai loại gỗ thông: Pinus nigra và Pinus brutia trên mặt cắt xuyên tâm và tiếp tuyến đã chỉ ra tầm quan trọng của đặc tính này.
Không thể loại bỏ hoàn toàn sự nhấp nhô trên bề mặt gỗ, vì hiện tượng này tồn tại qua mọi phương pháp sản xuất Những lớp sần sùi này không chỉ có thể nhìn thấy rõ ràng mà còn cảm nhận được qua xúc giác, và kích thước của chúng có thể được đo bằng thiết bị điện tử.
Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã tập trung vào độ nhấp nhô bề mặt gỗ, bao gồm việc định giá và so sánh độ nhấp nhô qua xúc giác, cũng như các tham số ba chiều được suy ra từ các phương trình hồi quy Gaussian Nghiên cứu này được thực hiện bởi Yuko Fujiwara, Yoshihisa Fujii, Yutaka Sawada, và Shogo Okumura, và được công bố bởi Hiệp hội Nghiên cứu Gỗ Nhật Bản trong tạp chí The Japan Wood Research Society năm 2004, từ trang 35 đến 40.
Gỗ Japannese oak và Japannese beech được xử lý bằng cách đánh nhẵn thủ công với giấy nhám có số hạt khác nhau Để mô tả đặc điểm độ nhám bề mặt, hai tham số ba chiều được lựa chọn: một tham số cho phân phối đỉnh nhọn của độ nhấp nhô và một tham số khác cho các đỉnh nhọn trong vùng tương đối của độ nhấp nhô Những tham số này được xác định từ độ nhấp nhô bề mặt thông qua phương trình hồi quy gauxơ linh hoạt (robust Gaussian filter-RGRF), được điều chỉnh đặc biệt để đánh giá độ nhấp nhô bề mặt gỗ trong phạm vi bước sóng giới hạn 2,5mm.
RGRF đã cung cấp chính xác thông tin độ nhấp nhô bề mặt
Độ nhấp nhô bề mặt là tiêu chuẩn quan trọng trong việc đánh giá chất lượng sản phẩm gỗ, thường được xác định qua các tham số bề mặt theo tiêu chuẩn ISO 4287-1997 và JIS B 0601-2001 Tuy nhiên, các tham số này chỉ mô tả độ nhám một cách đơn giản và không phản ánh đầy đủ đặc điểm độ nhấp nhô bề mặt gỗ, do ảnh hưởng từ chế độ gia công và cấu trúc phức tạp của gỗ.
Những kết quả của quá trình nghiên cứu: dung sai của phương trình hồi quy GAUXƠ (RGRF)
Kết quả nghiên cứu là cần thiết để đƣa ra chế độ gia công hợp lý với từng cấp chất lƣợng bề mặt.
Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Nghiên cứu tại Việt Nam đã chỉ ra rằng chất lượng gia công bề mặt gỗ ảnh hưởng đến độ nhẵn và độ nhấp nhô của bề mặt qua các quy trình công nghệ khác nhau Đây là một chỉ tiêu quan trọng giúp các nhà sản xuất xác định chế độ gia công phù hợp cho từng loại sản phẩm.
Độ nhẵn bề mặt gia công được phân thành nhiều cấp, ký hiệu từ thô đến tinh, thường chia thành 10 hoặc 12 cấp Phân cấp độ nhẵn bề mặt 12 cấp giúp xác định mức độ hoàn thiện của bề mặt sản phẩm.
Có thể chia mức độ nhẵn bề mặt ra làm 3 mức:
- Bề mặt thô: độ nhẵn dưới cấp 6
- Bề mặt bán tinh: độ nhẵn từ cấp 7 đến cấp 9
- Bề mặt tinh: có độ nhẵn từ cấp 10 đến cấp 12
Bảng 1.1 Phân cấp độ nhẵn bề mặt gia công gỗ
Cấp độ nhẵn Ký hiệu Rzmax ( m ) Cấp độ nhẵn Ký hiệu Rzmax ( m )
Độ nhấp nhô bề mặt gia công giảm dần theo thứ tự các khâu công nghệ, bắt đầu từ pha phôi bằng cưa với độ nhấp nhô lớn Qua các khâu xẻ, độ nhấp nhô thường thô, tiếp theo qua khâu bào, phay, tiện, và đánh nhẵn bằng nhám thô đạt mức bán tinh Cuối cùng, qua khâu đánh nhẵn tinh và cạo nhẵn, bề mặt thường đạt mức tinh Các cấp độ nhẵn bề mặt gia công có thể được tổng hợp trong bảng 1.2.
Bảng 1.2 Độ nhấp nhô bề mặt qua các khâu gia công gỗ thông dụng
Các khâu gia công Độ lớn của nhấp nhô bề mặt theo chỉ số đặc trƣng
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của chất lượng gia công bề mặt đến cường độ dán dính của keo với các loại gỗ như gỗ thông, gỗ bách và gỗ sồi, nhưng vẫn chưa có công trình nào nghiên cứu sâu về độ nhấp nhô bề mặt của gỗ keo tai tượng (Acacia mangium Willd) Các nghiên cứu hiện tại chỉ dừng lại ở mức độ khảo sát và đánh giá sơ qua về độ nhấp nhô bề mặt Hơn nữa, chưa có công bố chính thức nào về kết quả đánh giá độ nhấp nhô của loại gỗ này khi sử dụng các công cụ gia công như cưa rong, bào và đánh nhẵn với các cấp giấy nhám khác nhau.
Công nghệ sản xuất ván nhân tạo, đặc biệt là ván ghép thanh tại Việt Nam, đang phát triển nhanh chóng về cả số lượng và chất lượng Nguyên liệu chính được sử dụng là gỗ mọc nhanh từ rừng trồng và keo tai tượng Hầu hết các sản phẩm ván ghép thanh hiện nay sử dụng chất kết dính từ hãng Casco Do đó, việc tìm ra độ nhẵn bề mặt phù hợp để nâng cao chất lượng dán dính cho sản phẩm ván ghép thanh khi sử dụng hai loại keo của Casco đang trở thành mối quan tâm hàng đầu của các doanh nghiệp sản xuất ván ghép thanh cũng như của hãng keo Casco.
Bên cạnh đó việc nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng gia công bề mặt tới độ bền dán dính thông qua việc sử dụng 2 loại keo : SYNTEKO 1980-
HARDENER 1993 và SYNTEKO 1911-HARDENER 1999 cũng giúp các doanh nghiệp lựa chọn loại keo nào thích hợp với sản phẩm ván ghép thanh của mình
Nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng gia công bề mặt gỗ keo tai tượng đến cường độ dán dính của hai loại keo Casco là một lĩnh vực chưa được khai thác Do đó, việc tiến hành nghiên cứu này là rất cần thiết để cung cấp những hiểu biết mới và ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp gỗ.
Mục tiêu nghiên cứu
Khảo sát chất lượng bề mặt gỗ keo tai tượng thông qua các phương pháp gia công như cưa rong, bào và đánh nhẵn bằng giấy nhám giúp đánh giá độ nhấp nhô của bề mặt gỗ.
+ Xác định được sự ảnh hưởng của chất lượng gia công bề mặt tới cường độ dán dính với chất kết dính EPI của hãng keo Casco
Nội dung nghiên cứu
+ Phân tích nguyên nhân ảnh hưởng tới chất lượng mối dán
+ Xác định các tính chất kỹ thuật, công nghệ keo EPI do Casco sản xuất
Thực nghiệm đã được tiến hành để tạo mẫu và xác định độ nhấp nhô bề mặt của vật dán khi áp dụng các chế độ gia công khác nhau, bao gồm cƣa rong, bào và đánh nhẵn với cấp giấy nhám A100 và A400 Kết quả cho thấy sự ảnh hưởng rõ rệt của từng phương pháp gia công đến chất lượng bề mặt, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc lựa chọn công nghệ phù hợp trong sản xuất.
+ Tạo mẫu và xác định cường độ dán dính ở các chế độ gia công khác nhau
Phạm vi nghiên cứu
+ Nguyên liệu gỗ là keo tai tƣợng 6- 8 tuổi Sử dụng 2 loại keo EPI : SYNTEKO 1980-HARDENER 1993 và SYNTEKO 1911-HARDENER 1999 do hãng keo Casco sản xuất
+ Sử dụng phương pháp ép nguội với nhiệt độ môi trường, áp suất ép, thời gian ép là cố định.
Phương pháp nghiên cứu
+ Phương pháp kế thừa : Kế thừa các kết quả nghiên cứu đã có về nguyên liệu gỗ, chất kết dính và chế độ ép
- Thực nghiệm tạo mẫu kiểm tra chất lượng bề mặt và xác định cường độ dán dính của keo theo tiêu chuẩn Châu Âu hiện hành EN 205 :2003
- Sử dụng phương pháp thống kê toán học để phân tích đánh giá kết quả kiểm tra.
Ý nghĩa
+ Kết quả nghiên cứu là cơ sở để xác định chất lƣợng bề mặt gỗ keo tai tƣợng ở các chế độ gia công khác nhau
Nghiên cứu này xác định ảnh hưởng của chất lượng bề mặt gỗ đến độ bền dán dính của ván ghép thanh từ gỗ keo tai tượng, sử dụng chất kết dính EPI của hãng Cascco Kết quả sẽ cung cấp cơ sở quan trọng cho việc cải thiện quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Khái niệm vế độ nhấp nhô bề mặt gia công
Gỗ trải qua quá trình gia công cắt gọt hoặc ép, và chất lượng bề mặt gỗ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như trạng thái máy gia công, độ chính xác của dao, áp suất ép, nhiệt độ, loại gỗ và độ ẩm Kết quả là bề mặt gỗ có thể không phẳng, và độ không phẳng này có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau.
Vết hằn do dao để lại thường có hình dạng răng lược hoặc đường thẳng, với kích thước và độ sâu phụ thuộc vào hình dạng của lưỡi dao và đặc điểm của chuyển động cắt Ví dụ, bề mặt gỗ xẻ bằng cưa đĩa sẽ tạo ra vết cắt có hình dạng cung.
Gợn sóng là một dạng sóng có hình dạng và kích thước đồng nhất, được hình thành trên bề mặt gia công của dao cắt gọt hoặc do sự rung động trong quá trình gia công Khi gia công phay, bề mặt chi tiết sẽ xuất hiện gợn sóng do quỹ đạo lưỡi dao tạo ra.
Độ không phẳng của gỗ có thể do việc phá huỷ bề mặt, khi các bó sợi gỗ bị tước ra hoặc xé đứt do quá trình cắt không phù hợp Hiện tượng này thường xuất hiện trên bề mặt gỗ sau khi thực hiện phay hoặc bóc.
Độ không phẳng khôi phục đàn hồi của gỗ là kết quả của tính không đồng nhất trong cấu trúc của nó, dẫn đến sự khác biệt về khối lượng thể tích và độ cứng giữa các bộ phận gỗ khác nhau, tạo ra bề mặt không phẳng.
Lông gỗ được hình thành khi một đầu sợi gỗ kết nối với bề mặt gỗ, trong khi đầu kia dựng đứng hoặc dính vào bề mặt Sự hình thành của lông gỗ liên quan đến cấu tạo của sợi gỗ và các điều kiện gia công Hiện tại, khi đánh giá độ nhấp nhô của bề mặt, lông gỗ thường không được tính đến do chưa có công cụ và phương pháp phù hợp để đánh giá chính xác.
Độ nhấp nhô bề mặt gỗ, do tế bào gỗ bị cắt tạo ra các rãnh lồi hoặc lõm, là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng bề mặt sản phẩm mộc Kích thước và hình dạng của các rãnh này phụ thuộc vào kích thước của tế bào gỗ và vị trí của chúng với mặt cắt gọt Độ nhấp nhô không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng dán dính và trang sức của gỗ mà còn tác động đến lượng tiêu hao keo và chất phủ Yêu cầu về độ nhấp nhô cũng liên quan đến công nghệ gia công, xác định lượng dư gai công, từ đó ảnh hưởng đến tiêu hao nguyên liệu, năng suất lao động và giá thành sản phẩm.
Nhân tố ảnh hưởng đến độ nhấp nhô bề mặt gỗ
Độ nhấp nhô bề mặt gỗ là kết quả của tác dụng chung của các nhân tố dưới đây trong quá trình cắt gọt:
+ Chế độ cắt gọt: bao gồm tốc độ cắt gọt, tốc độ đẩy gỗ và chiều dày lớp phoi cắt (chiều sâu một lần bào)
+ Dao cắt gọt: tham số hình học, độ chính xác chế tạo, độ bóng nhẵn bề mặt làm việc, công nghệ mài và độ mòn lƣỡi dao
+ Độ cứng và tính ổn định của hệ thống công nghệ máy gia công - dao - chi tiết đƣợc gia công
+ Tính chất vật lý, cơ học của gỗ: bao gồm độ cứng, khối lƣợng thể tích, tính đàn hồi, độ ẩm
Chiều cắt gọt bao gồm cắt ngang vuông góc và cắt dọc song song Thay đổi lượng dư gia công và các yếu tố ngẫu nhiên khác có thể ảnh hưởng đến độ nhấp nhô của bề mặt.
Phương pháp gia công khác nhau có nguyên lý công nghệ và các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhấp nhô bề mặt gia công khác nhau Kết quả thực nghiệm cho thấy, khi gia công bằng máy bào cuốn, bào thẩm, và phay, độ không phẳng trên bề mặt chi tiết chủ yếu là do gợn sóng hình thành từ dao cắt quay tròn.
Khoảng cách giữa đỉnh sóng liền kề gọi là khoảng cách bước gợn sóng, giá trị t bằng lượng ăn dao, tức lượng đẩy gỗ tương ứng một lưỡi cắt
(mm) (1) Trong đó: u _ Tốc độ đẩy (m/p) n _ Tốc độ quay của đầu dao (v/p)
N _Số dao lắp trên đầu dao
Tăng số dao lắp trên đầu dao có thể làm giảm khoảng cách giữa các bước sóng, nhưng nếu dao không được lắp đặt chính xác, lưỡi của một số dao sẽ không nằm trên cùng một đường tròn cắt Kết quả là, bề mặt gia công sẽ bị ảnh hưởng bởi lưỡi dao lớn nhất trong vòng cắt Khi đó, giá trị N trong công thức sẽ bằng 1, và khoảng cách giữa các bước gợn sóng sẽ tương ứng với lượng ăn dao mỗi vòng quay của đầu dao.
Từ hình 2.1 có thể thấy chiều sâu gợn sóng N tính theo công thức sau:
(2) Trong đó: r _ bán kính vòng cắt gọt (mm)
Công thức chiều sâu gợn sóng giúp đạt giá trị chính xác cao hơn trong quá trình phay phẳng Để cải thiện hiệu suất, có thể áp dụng các biện pháp như tăng đường kính dao cắt, nâng cao tốc độ quay của dao, tăng số lượng dao sử dụng và giảm tốc độ đẩy gỗ, tất cả đều phải trong giới hạn cho phép nhằm giảm thiểu độ nhấp nhô của bề mặt gia công.
Khi sử dụng máy đánh nhẵn bề mặt gỗ, các yếu tố như kích thước hạt nhám, tốc độ đánh nhẵn, áp suất, chiều đánh nhẵn và tính chất của gỗ đều có ảnh hưởng đáng kể đến độ nhấp nhô của bề mặt.
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mối dán
* Ảnh hưởng của loại gỗ
Độ rỗng trong gỗ là thể tích rỗng được hình thành từ các ống mạch, khoảng cách giữa các mixen trên vách tế bào, ruột tế bào và lỗ thông ngang Nó có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt gia công và chất lượng của gỗ Độ rỗng chủ yếu phụ thuộc vào khối lượng thể tích, độ dày của vách tế bào và cấu trúc của gỗ.
Gỗ có khối lượng thể tích lớn thường có độ rỗng nhỏ, dẫn đến việc gia công bề mặt đạt chất lượng cao và mối dán tốt Ngược lại, loại gỗ có khối lượng thể tích nhỏ sẽ có độ rỗng lớn, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng gia công và mối dán.
Khi gia công gỗ, thớ gỗ đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt Gỗ có thớ thô thường cho chất lượng bề mặt kém hơn so với gỗ có thớ mịn Do đó, loại gỗ thô cũng dẫn đến chất lượng mối dán không đạt yêu cầu.
Gỗ giác và gỗ lõi là hai loại gỗ khác nhau, trong đó gỗ lõi hình thành từ quá trình biến đổi sinh hóa lý học phức tạp của gỗ giác Sự khác biệt về khối lượng thể tích và cấu trúc thành phần hóa học giữa gỗ giác và gỗ lõi dẫn đến chất lượng bề mặt khi gia công cũng không giống nhau Do đó, chất lượng mối dán ở phần gỗ giác và gỗ lõi cũng có sự khác biệt đáng kể.
Gỗ sớm và gỗ muộn có sự khác biệt rõ rệt về khối lượng thể tích, trong đó gỗ sớm có khối lượng nhỏ và xốp, còn gỗ muộn có khối lượng lớn và chắc mịn Sự phân biệt này ảnh hưởng đến bề mặt gia công của vật dán, dẫn đến sự không đồng nhất và làm giảm chất lượng mối dán.
Gỗ có tính chất hút nước và thấm nước, ảnh hưởng đến quá trình dán dính khi tráng keo lên bề mặt Sự co rút và giãn nở không đồng đều của gỗ theo ba chiều có thể làm xê dịch màng keo, dẫn đến sự sáo trộn của các phần tử keo đang liên kết với gỗ, từ đó làm giảm chất lượng mối dán.
Tính chất cơ học của gỗ liên quan đến khả năng chống lại tác động của lực bên ngoài trong quá trình gia công Cường độ gỗ ảnh hưởng lớn đến tiêu hao động lực trong các phương pháp chế biến như ép nhiệt Khi cường độ chịu lực của gỗ cao, khả năng nén ép sẽ giảm, dẫn đến hiện tượng tách màng keo sau khi ép.
Đặc điểm và cấu tạo của gỗ là yếu tố chính quyết định mọi tính chất của nó Cấu tạo gỗ không chỉ là biểu hiện bên ngoài mà còn là cơ sở khoa học giúp giải thích các hiện tượng xảy ra trong quá trình gia công và chế biến, từ đó lựa chọn các thông số phù hợp.
Gỗ là một loại thực vật hữu cơ được hình thành từ nhiều tế bào, trong đó có nhiều thành phần là tế bào chết Cấu trúc vách tế bào gỗ, chủ yếu được tạo nên từ xenlulo và lignin, ảnh hưởng lớn đến tính chất của gỗ Vách tế bào gồm ba phần chính: màng giữa, vách thứ sinh và vách sơ sinh Xenlulo, thành phần chính của gỗ, được cấu tạo từ nhiều phân tử liên kết với nhau thành chuỗi và tạo thành các bó mixenxenlulo Các nhóm -OH trong cấu trúc phân tử xenlulo có khả năng liên kết với các phân tử khác, tạo nên sự dán dính khi gỗ tiếp xúc với các chất keo.
Khi tráng keo lên bề mặt gỗ, hiện tượng thẩm thấu và khuyếch tán các phân tử keo sẽ diễn ra theo dung môi vào bên trong gỗ Quá trình này phụ thuộc vào cấu trúc và độ rỗng của gỗ, do đó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của quá trình dán dính.
* Ảnh hưởng của độ ẩm gỗ:
Hầu hết các loại keo trong ngành chế biến gỗ sử dụng dung môi là nước hoặc các chất dễ bay hơi Trong quá trình đóng rắn, dung môi chủ yếu bay hơi vào gỗ, trong khi lượng thoát ra không đáng kể Gỗ luôn có độ ẩm, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, và gỗ khô có thể hấp thụ nước từ môi trường đến điểm bão hòa khoảng 30% Phần nước này liên kết với các thành phần hóa học của gỗ qua cầu nối hóa học Khi thực hiện dán dính, nếu lượng nước từ keo kết hợp với nước có sẵn trong gỗ vượt quá độ ẩm bão hòa, gỗ sẽ ẩm lên nhanh chóng, dẫn đến tình trạng nước chảy ra ngoài, làm chậm quá trình đóng rắn và có thể tạo ra màng keo không đều, giảm cường độ dán dính Do đó, trước khi dán, cần đưa gỗ về độ ẩm hợp lý, mà độ ẩm này lại phụ thuộc vào loại keo và công nghệ dán ép sử dụng.
Khối lượng thể tích của gỗ ảnh hưởng tới cường độ chịu lực của gỗ nên nó ảnh hưởng tới khả năng dán ép khi dán dính
Gỗ có khối lượng thể tích nhỏ thường có cấu trúc lỏng lẻo, khiến cho các tế bào không xếp chặt chẽ và dẫn đến khả năng co rút giãn nở khi độ ẩm thay đổi Điều này làm cho việc gia công bề mặt vật dán trở nên khó khăn, do không thể đạt được độ phẳng nhẵn Trong quá trình tráng keo, lượng keo thẩm thấu vào gỗ cũng rất lớn, và khối lượng thể tích nhỏ gây ra sự co rút lớn trong quá trình dán ép, dẫn đến biến dạng Tất cả những yếu tố này đều ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng mối dán.
Khi gỗ có khối lượng thể tích cao, kết cấu gỗ sẽ chặt và khả năng co rút, dãn nở khi độ ẩm thay đổi là rất ít, dẫn đến việc dung dịch keo thấm vào gỗ không hiệu quả Để đạt được điều kiện tiếp xúc yêu cầu, cần áp suất ép cao, nếu áp suất không đủ, gỗ sẽ dễ bị bong tách lớp keo do tính đàn hồi lớn Cường độ cao của gỗ cũng gây tiêu hao động lực lớn trong quá trình gia công và ép nhiệt.
Tốc độ đông rắn của keo phụ thuộc vào nhiệt độ của gỗ; nếu gỗ có nhiệt độ thấp dưới 10°C, keo sẽ không đông rắn triệt để, gây mất thời gian gia nhiệt trên bàn ép và ảnh hưởng đến năng suất Ngược lại, nếu nhiệt độ gỗ quá cao, keo có thể đông rắn trước khi thực hiện ép mối dán, không phù hợp với quy trình công nghệ.
* Các thành phần hoá học của gỗ:
Các chất dầu nhựa trên bề mặt gỗ có thể cản trở hoặc kích thích quá trình đóng rắn của màng keo Tuy nhiên, việc loại bỏ nhựa khỏi gỗ không cần thiết, vì khi gỗ khô, nhựa chuyển từ trạng thái bão hòa sang dạng dính ướt và thể rắn, giúp tăng cường khả năng bám dính vào gỗ Nhựa cũng có khả năng liên kết tốt với keo dán, tạo ra mối dán chắc chắn.
Tổng quan về gỗ keo tai tƣợng dùng trong đề tài
+ Điều kiện sinh trưởng, đặc điểm ngoại quan :
Keo tai tượng, thuộc hơn 130 loài Acacia, được trồng rộng rãi ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, đặc biệt là ở Australia, New Guinea, Malaysia và Philippines Loại cây này có tốc độ sinh trưởng nhanh, có thể đạt đường kính 5cm/năm và chiều cao 5m/năm trong giai đoạn từ 1 đến 5 tuổi Ở độ tuổi 7 - 8 năm, tốc độ phát triển giảm dần, nhưng trong 2 - 4 năm đầu, cây đạt tốc độ tăng trưởng mạnh nhất cả về chiều cao và đường kính, với mật độ trồng lý tưởng là 2m x 2m hoặc 2,5m x 2,5m Điều kiện đất lý tưởng cho keo tai tượng là độ pH từ 4 - 6 và lượng mưa trung bình hàng năm từ 1400 - 2000mm.
Cấu tạo gỗ đóng vai trò quyết định đến các tính chất của gỗ Nghiên cứu của Lê Xuân Tình, Đinh Xuân Thành (1993) và Phạm Văn Chương (1997) chỉ ra rằng keo tai tượng có gỗ giác và gỗ lõi phân biệt rõ ràng, với gỗ giác màu vàng nhạt và gỗ lõi màu xám đen Khi cây được chặt, sự phân biệt này dễ nhận thấy Ở độ tuổi 5 - 10 năm, tỷ lệ gỗ lõi chiếm khoảng 75%, trong khi vùng tuỷ cây hình thành "gỗ già" mềm, xốp, màu nâu xám sau 10 năm Vùng "gỗ già" này làm giảm độ bền và tỷ lệ lợi dụng gỗ, với tỷ lệ rỗng ruột lên đến 35% thể tích cây từ 9 năm tuổi trở lên, là yếu tố quan trọng cần xem xét khi quyết định tuổi chặt hạ và lựa chọn công nghệ sản xuất.
Keo tai tượng là cây phát triển nhanh, với đường kính trung bình tăng từ 2,6 đến 3,4 cm mỗi năm Trong mỗi vòng năm, sự phân biệt giữa gỗ sớm và gỗ muộn không rõ ràng, tạo ra những vòng tròn đồng tâm đều đặn trên mặt cắt ngang Tốc độ tăng trưởng chiều cao của cây phụ thuộc nhiều vào điều kiện lập địa.
Keo tai tượng có cấu tạo thô với thớ gỗ thẳng và thô, mạch gỗ phân tán bao gồm cả đơn và kép, cùng với số lượng lỗ mạch dày đặc Tia gỗ xuất hiện nhiều với kích thước trung bình, trong khi tổ chức tế bào mô mềm sắp xếp thành các dây dọc theo thân cây, phân bố trên mặt cắt ngang xung quanh mạch theo hình tròn không kín.
* Một số tính chất vật lý chủ yếu của gỗ keo tai tƣợng
+ Độ ẩm tuyệt đối: Độ ẩm tuyệt đối của gỗ là tỷ số tính theo % giữa khối lượng nước có trong gỗ và khối lƣợng gỗ khô kiệt
Gỗ giác có các tỷ lệ giãn nở quan trọng như sau: theo phương dọc thớ là 0,28%, theo phương xuyên tâm là 2,26%, theo phương tiếp tuyến là 6,72% và tỷ lệ giãn nở thể tích đạt 9,47%.
Gỗ lõi có các chỉ số giãn nở quan trọng, bao gồm tỷ lệ giãn nở theo phương dọc thớ là 0,28%, theo phương xuyên tâm là 1,64%, theo phương tiếp tuyến là 5,42% và tỷ lệ giãn nở thể tích đạt 7,49%.
Gỗ giác có tỷ lệ co rút theo phương dọc thớ là 0,33%, theo phương xuyên tâm là 2,63%, và theo phương tiếp tuyến là 6,95% Tổng tỷ lệ co rút thể tích của gỗ giác đạt 10,34%.
Gỗ lõi có các đặc điểm co rút quan trọng, bao gồm tỷ lệ co rút theo phương dọc thớ là 0,30%, theo phương xuyên tâm là 1,86%, và theo phương tiếp tuyến là 6,04% Tổng tỷ lệ co rút thể tích của gỗ lõi đạt 8,18%.
- Gỗ giác: khối lƣợng thể tích gỗ khô kiệt 0,53 g/cm 3
Khối lƣợng thể tích cơ bản 0,47 g/cm 3
- Gỗ lõi: khối lƣợng thể tích gỗ khô kiệt 0,45 g/cm 3
Khối lƣợng thể tích cơ bản 0,42 g/cm 3
* Một số tính chất cơ học chủ yếu của gỗ keo tai tƣợng
- Ứng suất ép dọc của gỗ giác: 81,0 MPa
- Ứng xuất ép dọc của gỗ lõi: 66,5 MPa
- Ứng suất ép ngang toàn bộ tiếp tuyến của gỗ giác: 4,78 MPa
- Ứng suất ép ngang toàn bộ xuyên tâm của gỗ giác: 5,93 MPa
- Ứng suất ép ngang toàn bộ tiếp tuyến của gỗ lõi: 4,51 MPa
- Ứng suất ép ngang toàn bộ xuyên tâm của gỗ lõi: 5,31 MPa
- Ứng suất ép ngang cục bộ tiếp tuyến của gỗ giác: 7,50 MPa
- Ứng suất ép ngang cục bộ xuyên tâm của gỗ giác: 9,23 MPa
- Ứng suất ép ngang cục bộ tiếp tuyến của gỗ lõi: 6,75 MPa
- Ứng suất ép ngang cục bộ xuyên tâm của gỗ lõi: 6,15 MPa + Ứng suất uốn tĩnh:
- Ứng suất uốn tĩnh của gỗ giác: 94,6 MPa
- Ứng suất uốn tĩnh của gỗ lõi: 87,1 MPa + Môdul đàn hồi của gỗ:
- Môdul đàn hồi của gỗ giác: 9,35.10 3 MPa
- Môdul đàn hồi của gỗ lõi: 8,24.10 3 MPa
+ Độ uốn tĩnh của gỗ:
- Gỗ giác: mặt cắt ngang 46,2 MPa mặt cắt tiếp tuyến 36,97 MPa mặt cắt xuyên tâm 34,7 MPa
- Gỗ lõi: mặt cắt ngang 50,5 MPa mặt cắt tiếp tuyến 41,1 MPa mặt cắt xuyên tâm 36,95 MPa
Theo tác giả R.H.M.J Lemmens, I.Soerianegara and W.C Wong
(1995) thành phần chủ yếu của gỗ keo tai tƣợng đƣợc thể hiện trong bảng sau:
Thành phần hoá học Đơn vị Giá trị
Ash % 0,2 Độ acid - bazơ pH 6,2 - 6,4
* Khả năng chống phá hoại sinh vật và môi trường đối với gỗ keo tai tƣợng
Keo tai tượng là cây rừng trồng có tốc độ phát triển nhanh, nhưng khả năng chống lại sự phá hoại từ sinh vật và môi trường thấp hơn so với gỗ rừng tự nhiên Nghiên cứu của U Sehmitt và W Liese (1993) cùng với các công trình từ khoa chế biến lâm sản của trường đại học lâm nghiệp cho thấy, sau 4 tuần chặt hạ, gỗ keo tai tượng xuất hiện hiện tượng biến màu tại vùng tâm gỗ, nhưng không bị mối mọt xâm nhập.
Trong quá trình gia công chế biến tuỳ vào từng loại hình sản phẩm mà chúng ta lựa chọn công nghệ bảo quản thích hợp
Gỗ keo tai tượng có đặc điểm ngoại quan và tính chất vật lý, cơ học nổi bật, cho thấy đây là loại gỗ có độ cứng tĩnh trung bình Điều này hoàn toàn đáp ứng yêu cầu của nguyên liệu làm ván ghép thanh dạng Finger Joint.
Các tính chất của keo EPI
Chất kết dính đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng mối dán Độ bền của mối dán phụ thuộc vào nhiều yếu tố liên quan đến keo dán, bao gồm loại keo, thông số kỹ thuật, lượng keo tráng và phương pháp tráng.
Mỗi loại chất kết dính có đặc điểm riêng, yêu cầu công nghệ phù hợp để đảm bảo chất lượng sản phẩm Việc lựa chọn chất kết dính đúng với công nghệ và mục đích sử dụng là rất quan trọng Trong nghiên cứu này, tôi sử dụng hai loại keo 2 thành phần: SYNTEKO 1980 - HARDENER 1993 và SYNTEKO 1911 - HARDENER 1999.
* Giới thiệu về chất kết dính sử dụng trong đề tài:
Hai loại keo được dùng trong đề tài có tên thương mại là SYNTEKO 1980-HARDENER 1993 và SYNTEKO 1911-HARDENER 1999
+ SYNTEKO 1980-HARDENER 1993 có thể dử dụng trên máy ép nhiệt hoặc ép nguội, cho chất lượng màng keo tương đương nhau Đây là loại keo đạt TCNB JAIA - 005432
Thông số kỹ thuật của keo
Thành phần 1980 thành phần tan trong nước
Dạng tồn tại 1980 tồn tại ở dạng lỏng
1980 có độ nhớt khoảng 12000 MPas, Brookfield LVT, sp.4,6 rpm, 25 0 C
1993 có độ nhớt khoảng 900 MPas, Brookfield LVT, sp.2,30 rpm, 25 0 C
KLTT 1980 có KLTT khoảng 1200 kg/m 3
1993 có KLTT khoảng 1200 kg/m 3 Độ pH 1980 có độ pH từ 7 - 8
An toàn trong quá trình sử dụng
Nhãn hiệu: 1980 độc hại cho sức khoẻ con người
1993 độc hại cho sức khoẻ con người
Trong quá trình sử dụng cần đảm bảo sự thông thoáng
Khi lưu trữ và bảo quản chất đóng rắn và keo chứa isocyanate, cần đảm bảo vệ sinh cẩn thận Nếu tiếp xúc với da, hãy rửa sạch bằng nước và xà phòng Luôn sử dụng găng tay và kính bảo hộ khi làm việc với các chất này Tránh để chất đóng rắn tiếp xúc với nước hoặc môi trường ẩm thấp Trước khi sử dụng lại, hãy rửa sạch dụng cụ bằng nước.
Dụng cụ sử dụng: bàn chải, chổi lông, chổi lăn
Thời gian lưu trữ: 1980 là 9 tháng, bảo quản tốt ở 30 0 C
1990 là 9 tháng, bảo quản tốt ở 30 0 C
Hướng dẫn sử dụng: Độ ẩm vật dán 8 - 15%
Tỷ lệ trộn 1980 100phần khối lƣợng
1993 10 - 15 phần khối lƣợng Thời gian trộn khoảng 2phút khi trộn bằng tay để đồng nhất
Khoảng 30s khi trộn bằng máy Keo sau khi trộn phải đồng nhất
Thời gian sống của keo: keo sau khi trộn có thời gian sống là 30phút ở
Thời gian mở bàn ép: 4phút ở 30 0 C
Thời gian đóng bàn ép: 8phút ở 30 0 C
Thời gian ép: Đối với gỗ cao su - gỗ cao su
60phút ở 20 0 C 30phút ở 30 0 C Áp suất ép: 0,1 - 1 MPa cho chất lƣợng tốt
Chú ý: khuấy đều trước khi sử dụng
Thành phần 1911 thành phần tan trong nước
Dạng tồn tại 1911 tồn tại ở dạng lỏng
1911 có độ nhớt 8000-15000 MPas, Brookfield LVT, sp.4,6 rpm, 25 0 C
1999 có độ nhớt 170-250 MPas, Brookfield LVT, sp.2,30 rpm, 25 0 C
KLTT 1911 có KLTT khoảng 1300 kg/m 3
1999 có KLTT khoảng 1300 kg/m 3 Độ pH 1911 có độ pH từ 7 - 8
An toàn trong quá trình sử dụng
Nhãn hiệu: 1911 độc hại cho sức khoẻ con người
1999 độc hại cho sức khoẻ con người
Trong quá trình sử dụng cần đảm bảo sự thông thoáng
Khi lưu trữ và bảo quản chất đóng rắn và keo chứa isocynate, cần vệ sinh cẩn thận để đảm bảo an toàn Nếu tiếp xúc với da, hãy rửa ngay bằng nước và xà phòng Sử dụng găng tay và kính bảo hộ khi làm việc với các chất này Tránh để chất đóng rắn tiếp xúc với nước hoặc môi trường ẩm thấp Trước khi sử dụng lại, hãy rửa sạch dụng cụ bằng nước.
Dụng cụ sử dụng: bàn chải, chổi lông, chổi lăn
Thời gian lưu trữ: 1911 là 9 tháng, bảo quản tốt ở 20 0 C, ở 30 0 C là 6 tháng
1999 là 9 tháng, bảo quản tốt ở 30 0 C, ở 20 0 C là 1năm
Hướng dẫn sử dụng: Độ ẩm vật dán 8 - 15%
Tỷ lệ trộn 1911 100phần khối lƣợng
1999 10 - 15 phần khối lƣợng Thời gian trộn khoảng 2 phút khi trộn bằng tay để đồng nhất
Khoảng 30s khi trộn bằng máy Keo sau khi trộn phải đồng nhất Thời gian sống của keo: keo sau khi trộn có thời gian sống là 1h ở
Thời gian mở bàn ép: 4phút ở 20 0 C
3phút ở 30 0 C Thời gian đóng bàn ép: 4phút ở 30 0 C
Thời gian ép: (khi hai vật dán có cùng tính chất, độ ẩm tương đối của môi trường khoảng 65%, lượng keo tráng 180g/m 2 )
30 - 60 phút ở 30 0 C Áp suất ép: 8 - 12 kg/cm 2 cho chất lƣợng tốt
Nhiệt độ dán dính không vƣợt quá 70 0 C
Chú ý: khuấy đều trước khi sử dụng thành phần
Đánh giá độ nhấp nhô bề mặt
Đánh giá độ nhấp nhô bề mặt gỗ là một vấn đề phức tạp, hiện nay thường sử dụng các tham số như chiều cao mấp mô lớn nhất, độ không phẳng vi mô, chênh lệch trung bình thuật toán chiều cao điểm và đường bao, cùng với khoảng cách trung bình độ không phẳng vi mô để thực hiện đánh giá hiệu quả.
2.6.1 Thuật ngữ có liên quan đến đánh giá độ nhấp nhô bề mặt
Đường bao bề mặt, hay còn gọi là profin bề mặt, là đường bao được hình thành từ mặt phẳng cắt bề mặt Đường bao này phản ánh hình dạng thực tế của bề mặt, trong khi đường bao do mặt cắt phẳng tạo ra được xem là đường bao danh nghĩa.
Đường chuẩn được sử dụng để đánh giá tham số độ nhấp nhô bề mặt Chiều dày lấy mẫu 1 là một đoạn chiều dài của đường chuẩn, được quy định để phân biệt và đo đặc trưng độ nhấp nhô bề mặt Việc quy định và lựa chọn chiều dài này nhằm hạn chế ảnh hưởng của độ gợn sóng bề mặt đối với kết quả đo Chiều dài lấy mẫu sẽ tăng lên theo độ lớn nhấp nhô của đường bao.
Trung tuyến quy định được sử dụng làm tiêu chuẩn để đánh giá đặc tính của đường bao Trong quá trình lấy mẫu, chiều dài của trung tuyến sẽ được chia thành profin bề mặt, đảm bảo diện tích hai bên trên và dưới là bằng nhau.
+ Khoảng lệch đường bao Y: là khoảng cách vuông góc giữa điểm trên đường bao và đường chuẩn
2.6.2 Tham số đánh giá độ nhấp nhô bề mặt
+ Chiều cao lớn nhất đường bao Ry: là khoảng cách giữa đường đỉnh đường bao và đường đáy đường bao trong chiều dài lấy mẫu
Chiều cao lớn nhất của đường bao là một trong những yếu tố quyết định việc loại bỏ độ không phẳng do các công đoạn trước để lại trên chi tiết gia công, ảnh hưởng đến chiều dày lớp gỗ cần cắt bỏ Tham số này rất quan trọng trong việc đảm bảo độ nhấp nhô bề mặt cho gỗ xẻ, đồng thời liên quan đến giá trị lõm và cường độ dán dính của bề mặt chi tiết Tuy nhiên, nó chỉ thực sự phù hợp khi có thể nhìn thấy rõ ràng vị trí cao nhất của đường bao; trong trường hợp bề mặt có độ không phẳng vi mô nhỏ và độ nhấp nhô đồng đều, tham số này có thể không phải là tiêu chí đánh giá chính.
Độ không phẳng vi mô với độ cao 10 điểm (R z) là tổng giá trị của 5 giá trị trung bình sâu nhất của đường bao, được tính theo một công thức cụ thể.
Trong đó: Y pi là chiều cao lớn nhất đỉnh thứ i
Yvi là chiều sâu đỉnh lớn nhất thứ i, trong khi độ không phẳng vi mô với chiều cao 10 điểm Rz cung cấp thông tin đại diện rộng hơn so với chiều cao lớn nhất đường bao Ry, vì nó là giá trị trung bình của 5 chiều cao lớn nhất trong phạm vi chiều dài lấy mẫu Tham số này phù hợp với bề mặt độ không phẳng tương đối nhỏ và độ nhấp nhô phân bố đồng đều Đối với bề mặt gỗ và ván nhân tạo, Rz được sử dụng làm tham số để đánh giá độ nhấp nhô của bề mặt.
+ Sai lệch trung bình đường bao R a : nó là gái trị trung bình thuật toán của giá trị tuyệt đối sai lệch đường bao trong chiều dài lẫy mẫu
Tham số Ra có thể tính theo diện tích giữa đường bao và trung tuyến: dx l Y
Giá trị gần đúng được công thức dưới đây, lấy hàng loạt (n_ số lượng điểm đo) giá trị sai lệch Y theo trục tung với giá trị tuyệt đối
Sai lệch trung bình đường bao Ra là chỉ số quan trọng cho bề mặt có độ không phẳng nhỏ và độ nhấp nhô phân bố đồng đều Chỉ số này đặc biệt phù hợp với các vật liệu có kết cấu đồng nhất, như bề mặt đánh nhẵn của ván sợi và ván dăm nhiều lớp.
Máy đo tự động có khả năng ghi lại giá trị sai lệch trung bình thuật toán đường bao của bề mặt đo R a khi kim tiếp xúc dịch chuyển theo bề mặt gia công Điều này giúp đơn giản hóa quá trình đo, rút ngắn thời gian và tránh tính toán phức tạp Do đó, việc xác định R a so với Rz bằng máy đo đường bao sẽ thuận tiện hơn.
Khoảng cách trung bình độ không phẳng vi mô đường bao Sm là giá trị trung bình của khoảng cách độ không phẳng vi mô trong chiều dài mẫu được lấy.
Khoảng cách trung bình của độ không phẳng vi mô là tiêu chí quan trọng để đánh giá độ nhấp nhô bề mặt sau phay Nếu hai bề mặt sau phay được so sánh, việc xác định độ không phẳng vi mô sẽ giúp đảm bảo chất lượng bề mặt và hiệu suất của sản phẩm.
Mặc dù Rz đo được bằng nhau, nhưng không thể khẳng định rằng độ nhấp nhô của chúng cũng giống nhau, do khoảng cách trung bình của độ không phẳng có sự khác biệt Đặc tính độ nhấp nhô phản ánh sự sai khác lớn trong các bề mặt.
Sm không chỉ phản ánh đặc trưng của khoảng cách độ không phẳng mà còn giúp xác định mối quan hệ tỷ lệ giữa khoảng cách và chiều cao không phẳng Đối với các chi tiết dán keo, độ không phẳng của vật liệu nền có thể gây ra lõm ở lớp mặt, điều này không chỉ phụ thuộc vào chiều cao của độ không phẳng mà còn vào tỷ lệ giữa khoảng cách và chiều cao Để đảm bảo chất lượng bề mặt dán, Sm được sử dụng như một tham số bổ sung cho độ nhấp nhô của bề mặt ván dăm dán mặt hoặc trang sức bằng chất liệu mỏng.
Tổng chiều cao của từng độ không phẳng vi mô trong đơn vị chiều dài Rpv được tính bằng cách lấy tổng chiều cao của các độ không phẳng vi mô (hi) chia cho chiều dài đo (L) Công thức tính toán này giúp xác định mức độ không phẳng của bề mặt một cách chính xác.
Bề mặt gỗ lá rộng cứng với ống mạch thô thường gặp phải độ không phẳng do ống mạch bị cắt, điều này gây ra những trở ngại khác nhau trong việc xác định độ nhấp nhô của bề mặt sau khi gia công cắt gọt.