Đề tài : Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván ghép thanh dạng finger joint từ gỗ Mỡ (Manglietia glauca anet) part 3 pot

21
khối lợng thể tích 0.3- 0.7g/cm
3
thì sự phụ thuộc bớc ngón vào chiều dài ngón
tuân theo bảng sau:
Bảng 2.1. quan hệ chiều dài ngón và bớc ngón






Căn cứ vào đặc điểm nguyên liệu, căn cứ vào chiều dài ngón chúng tôi chọn độ lớn
bớc ngón p = 4.3 mm
- ảnh hởng của độ lớn đỉnh ngón (t)
Nh ta đã biết dạng ngón trong mối ghép đầu dạng ngón thờng rất mảnh, vì vậy
khi phay hoặc vận chuyển rất dễ rỡ đầu ngón. Để khắc phục hiện tợng này ngón
đợc phay bao giờ cũng tồn tại độ rộng đỉnh ngón (t). Độ rộng đỉnh ngón chủ yếu
phụ thuộc vào loại gỗ. Gỗ càng nhẹ, xốp, độ bền cơ học thấp thì độ rộng đỉnh ngón
càng lớn và ngợc lại.
Căn cứ vào loại gỗ chúng tôi chọn độ rộng đỉnh ngón cho thực nghiệm là: t =
0.9mm.
- ảnh hởng của góc đỉnh ngón
Góc đỉnh ngón là góc nhọn tạo bởi mặt phẳng cạnh ngón và mặt phẳng song song
với chiều dọc thanh. Khi cố định dạng ngón thì góc ở đỉnh phụ thuộc vào chiều dài
ngón và bớc ngón = 5 - 10
0
. Trong đề tài này chúng tôi chọn góc ở đỉnh ngón
= 7
0

.
2.3.2. ảnh hởng của chất kết dính
Quá trình dán dính là sự gắn kết giữa hai vật thể dới tác dụng của một vật thứ ba
trong những điều kiện nhất định, vật thứ ba đợc gọi là chất kết dính, vì vậy chất kết
l (mm) p (mm)
7.5 < l

10
10 < l 24
24 < l 35
l > 35

p

= l/2.5

p = l/3
p = l/3.5
p = l/4

22
dính sẽ ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng mối dán. Sự ảnh hởng của chất kết dính
tới chất lợng sản phẩm có thể đợc mô tả bằng hàm sau:
y = f(x
1
,x
2
,x
3
,x

4
,x
5
)
Trong đó: y - Là hàm mục tiêu chất lợng mối dán
x
1
- ảnh hởng của loại chất kết dính
x
2
- ảnh hởng của độ nhớt
x
3
- ảnh hởng của hàm lợng khô
x
4
- ảnh hởng của độ pH của chất kết dính
x
5
- ảnh hởng của lợng chất kết dính tráng
a. ảnh hởng của loại chất kết dính
Mỗi loại chất kết dính có những thông số và đặc tính riêng của nó, từ đó kéo theo
các yếu tố công nghệ khác cũng phải phù hợp. Vì vậy lựa chọn chất kết dính phù
hợp với công nghệ, với mục đích sử dụng, đảm bảo chất lợng sản phẩm. Trong đề
tài này chúng tôi sử dụng chất kết dính là DYNOCOLL 1186 LV do hãng DYNEA
sản xuất.
b. ảnh hởng của hàm lợng khô của chất kết dính
Hàm lợng khô của chất kết dính có ảnh hởng lớn đến chất lợng mối dán vì
trong quá trình dán ép dung môi của chất kết dính chủ yếu đợc gỗ hút thấm (trong
điều kiện ép nguội) do đó làm cho độ ẩm tăng ảnh hởng đến chất lợng mối dán,

dẫn tới ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm, đặc biệt là đối với ván ghép thanh tạo
ván lõi để phủ mặt, sẽ gây ra nổ ván hoặc có cờng độ dán thấp vì độ ẩm quá cao.
Ngợc lại nếu hàm lợng khô của chất kết dính quá cao thì khả năng dàn trải đều
giữa chất kết dính và gỗ là khó do vậy tạo chất kết dính không đều, liên tục dẫn đến
chất lợng mối dán giảm. Theo tài liệu số [12], trị số hàm lợng khô thích hợp nhất
từ 40 60%. Trong đề tài này chúng tôi sử dụng chất kết dính là PVAc với hàm
lợng khô 40%.



23
c. ảnh hởng của độ nhớt của chất kết dính
Độ nhớt của chất kết dính là nội lực của dung dịch hình thành do tổng hợp các lực
sinh ra trong lòng dung dịch. Nó biểu hiện qua khả năng thấm ớt của dung dịch
chất kết dính lên bề mặt vật dán. Vì vậy độ nhớt của chất kết dính ảnh hởng rất lớn
đến công nghệ sản xuất, ảnh hởng đến khả năng tráng chất kết dính, chiều dày
màng chất kết dính.
Nếu độ nhớt của chất kết dính quá lớn quá trình bôi tráng lên bề mặt rất khó,
màng chất kết dính khó dàn trải đều, liên tục do đó, chất lợng mối dán giảm, độ
bền kéo trợt màng chất kết dính thấp. Nếu độ nhớt chất kết dính quá thấp tuy khả
năng bôi tráng chất kết dính lên bề mặt vật dán dễ dàng, nhng lợng chất kết dính
tráng thấm vào vật dán tăng lên làm nghèo lợng chất kết dính trên bề mặt vật dán,
làm cho chất lợng mối dán giảm. Qua các công trình nghiên cứu trớc đây và tài
liệu tham khảo số [12] cho thấy độ nhớt của chất kết dính trong sản xuất ván nhân
tạo thích hợp nhất trong khoảng 50 90 giây (theo Bz
4
) ở 25
0
C. Trong đề tài này
chúng tôi sử dụng chất kết dính có độ nhớt 8 Pa.s ở 34

0
C.
d. Độ acid-bazơ của chất kết dính
Độ acid-bazơ của chất kết dính là một trong những đại lợng đặc trng cho tính
chất hoá học, nó ảnh hởng trực tiếp đến độ bền mối dán. Tính acid mạnh hay bazơ
mạnh đều phá hoại các tổ chức tế bào của gỗ, vì vậy độ pH của chất kết dính khi sử
dụng phải đảm bảo không phá huỷ vật dán. Độ pH của chất kết dính đóng rắn ở môi
trờng acid khoảng 6 6.5. Đề tài chúng tôi sử dụng loại chất kết dính có pH =
6.5.
e. ảnh hởng của lợng chất kết dính
Độ bền mối dán phụ thuộc rất nhiều vào lợng chất kết dính khi thực hiện quá
trình dán ép. Nếu lợng chất kết dính tráng trên một diện tích bề mặt quá ít thì khả
năng dàn trải màng chất kết dính không đều, không liên tục làm cho chất lợng mối
dán kém. Nếu lợng chất kết dính quá nhiều sẽ làm cho màng chất kết dính dày,
sinh ra nội ứng suất rrong màng chất kết dính khi đóng rắn. Khi dán ép chất kết dính
sẽ bị tràn ra ngoài, gây lãng phí chất kết dính làm tăng giá thành sản phẩm một cách

24
đáng kể. Theo một số công trình nghiên cứu trớc đây và tài liêu tham khảo số [2]
thì lợng chất kết dính tráng thích kợp cho ván ghép thanh từ 150-250g/m
2
.
Căn cứ vào cơ sở lí thuyết, chất lợng bề mặt của thanh ghép chúng tôi chọn lợng
chất kết dính là 190g/m
2
. Các thông số kĩ thuật của chất kết dính PVAc.
Giới thiệu sản phẩm của công ty DYNEA :
Dynocoll 1186 LV là một loại chất kết dính thích hợp cho việc liên kết các loại gỗ
cứng nh ash, elm, hay gỗ mềm nh gỗ Cao Su,
Dynocoll 1186 LV có thể đóng rắn ở nhiệt độ bình thờng hay đóng rắn nhờ

nhiệt.
Dynocoll 1186 LV có độ pH trung tính, nên không ảnh hởng lên chất lợng, tính
chất của gỗ.
Dynocoll 1186 LV không chứa các độc tố nh Formaldehyde, Phenol, kim loại
nặng
Dynocoll 1186 LV có khả năng kháng ẩm, nhiệt, dung môi.
Thông số kĩ thuật
Dạng tồn tại Chất lỏng màu trắng sữa

Đơn vị
Độ nhớt (27
0
C) 17000 22500 cps
Độ pH 3.5 5.5
Hàm lợng rắn 48 1 %

Điều kiện bảo quản thời gian sử dụng :
ở nhiệt độ bình thờng, Dynocoll 1186 LV có thể sử dụng đợc trong khoảng thời
gian 6 tháng.
ở nhiệt độ cao hơn, thời gian sử dụng sẽ giảm đi.
Thời gian để ngoài càng ngắn càng tốt.
2.3.3. ảnh hởng của các thông số chế độ ép
a. ảnh hởng của áp suất ép

25
Trong sản xuất ván nhân tạo, áp suất ép đóng vai trò định hình sản phẩm, làm tăng
khả năng tiếp xúc giữa bề mặt vật dán và tạo ra khối lợng thể tích theo yêu cầu.
Theo lí thuyết dán dính khi bề mặt vật dán phẳng nhẵn, khả năng dàn trải đều của
màng chất kết dính lớn thì lực ép không dáng kể, trong thực tế gia công không thể
thực hiện đợc độ phẳng lí tởng. Vì vậy, cần phải chọn ra một trị số áp suất đủ lớn,

để làm tăng khả năng tiếp xúc giữa các bề mặt thanh ghép là tốt nhất mà không phá
huỷ vật dán. Nhng áp suất đó không đợc quá lớn sẽ gây nên hiện tợng tràn chất
kết dính ra ngoài làm mất tính liên tục của màng chất kết dính, lợng chất kết dính
tránh không đảm bảo ảnh hởng đến chất lợng mối dán.
Trong sản xuất ván ghép thanh cần phải có lực tác dụng theo hai phơng, lực ép
theo phơng ngang (ghép ván theo chiều rộng) có vai trò tạo ra sự tiếp xúc tốt nhất
cho vật dán. Lực ép theo phơng đứng có tác dụng ổn định bề mặt ván không cho nó
biến dạng trong quá trình ép ván. Còn lực ép đợc kích thớc thanh dài công nghệ
mà vẫn đảm bảo cờng độ và thẩm mĩ.
Nếu áp suất ép nhỏ thì sự tiếp xúc giữa vật dán kém, do đó cờng độ dán dính
giảm dẫn tới ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm. Vậy trị số áp suất là một hàm phụ
thuộc vào rất nhiều yếu tố.
Căn cứ vào cơ sở lí thuyết, đặc điểm, cấu tạo gỗ Mỡ và chất lợng bề mặt thanh
chúng tôi chọn áp suất ép là:
1) ghép thanh
áp suất ép dọc thanh (nối ngón) : P
max
= 50 kgf/cm
2
;
áp suất ép biên (ép mặt trên của thanh) : P
max
= 60 kgf/cm
2
;
2) ghép ván
áp suất ép mặt (khi ép ngang): P = 8 kgf/cm
2
;
áp suất ép cạnh : P = 50 kgf/cm

2
;
b. ảnh hởng của thời gian ép
Đó là khoảng thời gian cần thiết để tạo ra một tấm ván, nếu thời gian ép quá dài
thì năng suất sản xuất thấp, nếu thời gian ép quá ngắn thì màng chất kết dính cha

26
đóng rắn làm cho mối dán không đảm bảo. Vì vậy thời gian một chu kì dán ép đợc
xác định theo công thức sau:



4
1i
ied






5
1k
ken


Trong đó:
i1
- Thời gian đóng bàn ép phẳng

i2
- Thời gian tạo áp suất ép max

i3
- Thời gian giảm áp suất ép max

i4
- Thời gian giảm áp suất ép phẳng

i2
+
i3
- Thời gian duy trì áp suất ép phẳng

k1
- Thời gian đóng bàn ép phẳng

k2
- Thời gian tạo áp suất ép max

k3
- Thời gian duy trì áp suất ép max

k4
- Thời giảm áp suất ép max

k2
+
k3
+

k4
- Thời gian duy trì áp suất ép phẳng

k5
- Thời gian giảm áp suất ép phẳng
Đối với ép dọc thì (
i1
,
i2
,
i
4
) nó là yếu tố cố định của máy và nó phụ thuộc vào
công nghệ sản xuất. Vì vậy chúng tôi quan tâm đến
i
2
nó đảm bảo cho độ kín khít
của mối ghép và độ bền của màng chất kết dính. Vì thời gian này quá ngắn sẽ gây
tách tại mối ghép và chất kết dính tràn ra ngoài nhiều làm giảm lợng chất kết dính
tráng trên bề mặt ảnh hởng đến chất lợng mối nối. Nếu
i2
quá dài sẽ gây lãng
phí thời gian trong sản xuất và chất kết dính có thể bị đóng rắn trớc. Vậy căn cứ
vào loại chất kết dính, loại nguyên liệu chúng tôi chọn
i2
= 15s.
Đối với ghép ngang thì (
k1
,
k2

,
k3
,
k4
,
k5
) nó phuộc vào công nghệ sản
xuất ván, vì vậy chúng tôi quan tâm đến, đây là khoảng thời gian đóng rắn chất kết
dính làm cho ván hình thành. Do đây là ép nguội nên khoảng thời gian này quá
ngắn, màng chất kết dính sẽ cha đóng rắn, ảnh hởng đến chất lợng mối dán và
ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm. Vậy căn cứ vào loại chất kết dính, lợng chất
kết dính, chúng tôi chọn
k3
=5 phút.

27




Chơng 3
Thực nghiệm
3.1. Chuẩn bị điều kiện thực nghiệm
3.1.1. Nguyên liệu
Để thực hiện đề tài này chúng tôi sử dụng gỗ Mỡ (Manglietia glauca anet) làm đối
tợng nghiên cứu đợc khai thác ở Hoà Bình, độ tuổi từ 10-12 năm.
3.1.2. Chất kết dính
Trong đề tài này chúng tôi dùng chất kết dính PVAc, các thông số nh bảng 2.2
mục 2.3.2 chơng 2
Lợng chất kết dính tráng là:190 g/m

2
.
Tổng lợng chất kết dính dùng: 800g.
3.1.3. Sản phẩm
Sản phẩm là ván ghép thanh không phủ mặt có kích thớc:
L * W * t = 915 * 915 * 19 mm
Số lợng: 3 tấm
Các thanh thành phần đợc tạo bằng cách gia công nguyên liệu trên các máy
chuyên dùng, thanh có kích thớc nh hình vẽ






Trong đó:
l
th
- Chiều dài thanh, mm
l
th
w
th
t
th

28
w
th
- Chiều rộng thanh, mm

t
th
- Chiều dày thanh, mm
l
th
= l
1
+l
1
+l
2

w
th
= w
1
+w
1
+w
2

t
th
= t
1
+t
1
+t
2

Trong đó:
l
1
, w
1
, t
1
: là kích thớc danh nghĩa
l
1
, w
1
, t
1
: là lợng d do sấy
l
2
, w
2
, t
2
: là lợng d do gia công
3.2. Tính toán kích thớc thanh trớc khi xẻ
3.2.1. Lợng d gia công
Các thanh sau khi xẻ đợc đa vào máy bào 2 mặt và máy bào 4 mặt để gia công.
Căn cứ vào độ đồng phẳng của các máy xẻ và độ nhô của lỡi dao trên các máy bào.
Qua thí nghiệm chúng tôi thấy cần phải có lợng d gia công nh sau:
- Khâu gia công thô: 1.5mm cho mỗi mặt
- Khâu gia công tinh:
+ Phay mặt (theo chiều dày ván): 1.5mm

+ Rọc cạnh thanh (theo chiều rộng): 3mm
Vậy lợng hao hụt do gia công: t
1
= 1.5 * 2 + 1.5 = 4.4mm
w
1
= 1.5 * 2 + 3 = 6mm
3.2.2. Lợng hao hụt do sấy
Khi độ ẩm của gỗ giảm xuống dới điểm bão hoà thớ gỗ thì gỗ bắt đầu co rút, nếu
độ ẩm này càng giảm thì lợng co rút càng tăng. Trong đề tài này thanh ghép có thể
thuần giác, thuần lõi hoặc cả giác và lõi không theo một tỉ lệ nào. Vì vậy chúng tôi
chọn trị số co rút theo các chiều là lớn nhất để đảm bao tính chắc chắn của kích
thớc vật liệu sau khi gia công. Độ co ngót theo các chiều ở độ ẩm 8-10% chúng tôi
chọn nh sau:
- Co ngót theo chiều dọc thớ không đáng kể nên có thể bỏ qua
- Co ngót theo chiều tiếp tuyến : 3.81%
- Co ngót theo chiều xuyên tâm : 1.53%

29
Vậy lợng co ngót theo các chiều là:
w
2
(xuyên tâm) =
100
*53.1
1
w
= 0.0153*40 = 0.61 mm;
t
2

(tiếp tuyến) =
100
*81.3
1
t
= 0.0381*19 = 0.72 mm;
Kích thớc thanh phải xẻ là:
W
th
= w
1
+ w
1
+ w
2
= 38 + 6 + 0.61 = 44.61 mm;
t
th
= t
1
+ t
1
+ t
2
= 19 + 4.4 + 0.72 = 24.12 mm;
3.3. Tính toán lợng chất kết dính tráng
3.3.1. Tính lợng chất kết dính tráng cho ép dọc
Kích thớc thanh
W x t = 44.61 x 24.12 mm
Chiều dài ngón: l = 11mm

Số thanh cho một tấm :
24
38
915
n
thanh;
Có 9 mặt cần tráng chất kết dính cho một đầu:
44.61 *11 * 9 = 0.00442728 m
2
;
Mỗi tấm tối đa có 4 thanh ghép lại với nhau, vậy số đầu ghép là : 24* 4 = 96 đầu;
Diện tích đầu tráng chất kết dính cho một tấm :
S
1
= 96 * 0.00442728 = 0.42501888 m
2
;
Diện tích mặt cần tráng chất kết dính cho một tấm :
S
2
= 23*915*24.12 = 0.399855 m
2
;
Vậy tổng diện tích cần tráng chất kết dính cho một tấm là :
S = S
1
+ S
2
= 0.82487388 m
2

;
Số lợng chất kết dính dùng cho một tấm là :
M = 190 * 0.82487388 = 156.7260372 g;
Với 5 tấm ta dùng hết số chất kết dính là :
5 * 156.7260372 = 783.630186 g; lấy 800 gam;
3.4. Gia công thanh
3.4.1. Xẻ phá

30
Do đờng kính gỗ tròn không lớn, mặt khác để tiết kiệm gỗ chúng tôi thực hiện
phơng pháp xẻ tiếp tuyến. Gỗ đợc xẻ theo sơ đồ :










Gỗ Mỡ non khi tiến hành xẻ ván do ứng suất sinh trởng lớn nên có hiện tợng nứt
từ tâm rất điển hình. Vì vậy, khi xẻ ta nên chọn phơng pháp xẻ thích hợp để triệt
tiêu ứng suất sinh trởng tránh hiện tợng nứt ván.
3.4.2. Xẻ thanh
Do gỗ Mỡ trong lúc xẻ có hiện tợng nứt đầu rất mạnh nên sau khi xẻ ván chúng
tôi quyết định xẻ thanh ngay để hạn chế nứt đầu.


3.4.3. Sấy thanh

Thanh đã đợc xẻ sơ bộ, hơn nữa do là gỗ mềm nên ta có thể sấy với chế độ sấy
tơng đối cứng, với nhiệt độ sấy 80 5
0
C trong thời gian 96 giờ. Độ ẩm cuối cùng
của ván là 8 10%.
3.4.4. Cắt ngắn và bào hai mặt
Thanh sau khi đợc sấy chúng tôi dùng ca cắt ngang cắt ngắn những thanh có độ
cong qúa lớn. Với độ dài thanh tối thiểu là 200mm.
24.12

44.61