Đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai part 2 pptx

Căn cứ vào các đặc điểm ngoại quan, cấu tạo, tính chất vật lý, cơ học
của gỗ Keo lai đã đợc kiểm tra, cùng với các yêu cầu về nguyên liệu sản xuất
ván mỏng khi bóc chúng ta thấy rằng : Gỗ Keo lai hoàn toàn có thể đáp ứng
đợc yêu cầu đối với nguyên liệu làm ván mỏng.
Tuy nhiên, đây mới chỉ là kết luận dựa trên yêu cầu đối với nguyên liệu
sản xuất ván dán. Để có thể khẳng địng gỗ Keo lai có thực sự dùng làm
nguyên liệu sản xuất ván LVL đợc hay không cần phải tiến hành thực
nghiệm tạo ván mỏng và sản xuất thử sản phẩm ván LVL, thông qua kiểm tra
tính chất của ván để khẳng định khả năng sử dụng gỗ Keo lai dùng làm
nguyên liệu sản xuất ván LVL.
2.2. Các yếu tố ảnh hởng đến chất lợng ván LVL.
2.2.1.Sự ảnh hởng của nguyên liệu
+Loại gỗ:
Các loại gỗ khác nhau sẽ đòi hỏi công nghệ sản xuất khác nhau, đồng
thời cũng sẽ tạo ra các sản phẩm có các tính chất khác nhau. Loại gỗ mềm sẽ
thuận lợi cho quá trính gia công cắt gọt hơn gỗ cứng, đặc biệt trong quá trình
bóc ván mỏng, để đảm bảo chất lợng các loại gỗ cúng nhất thiết phải đợc xử
lý nhiệt trớc khi bóc. Ngoài ra, loại gỗ mềm sẽ dễ sấy, khả năng thẩm thấu
keo cao, và đợc nén ép nhiều hơn khi ép nhiệt, vì vậy nó sẽ có chất lợng mối
dán tốt hơn cứng với cùng một áp suất ép. Tuy nhiên, gỗ mềm thờng có
cờng độ thấp do đó tạo ra sản phẩm có cờng độ thấp hơn khi sử dụng
nguyên liệu là gỗ cứng hay gỗ có khối lợng thể tích cao hơn. Chính vì vậy,
khi sản xuất ván dán nói chung và ván LVL nói riêng ngời ta thờng sử dụng
các loại gỗ có khối lợng thể tích trung bình từ 0,4 0,7g/cm
3
. Gỗ Keo lai
cũng thuộc nhóm các loại gỗ có khối lợng thể tích trung bình cho nên hoàn
toàn có thể tạo ra đợc sản phẩm có chất lợng tốt.

+Chiều dày và khuyết tật ván mỏng:
Chiều dày ván mỏng có ảnh hởng rất lớn đến các khuyết tật của nó.

Chiều dày ván mỏng càng lớn thì chiều sâu vết nứt, tần số vết nứt, sai số chiều
dày ván càng lớn [2]. Những khuyết tật này càng lớn thì lợng keo dùng cho
một đơn vị diện tích ván càng lớn, màng keo khó có thể mỏng đều liên tục, do
đó chất lợng mối dán cũng sẽ giảm xuống rõ rệt. Đối với ván LVL chiều dày
ván mỏng thờng lớn (2mm) do đó khuyết tật của ván mỏng là khó tránh
khỏi. Để hạn chế khuyết tật của ván ngời ta thờng sử dụng các giải pháp
nh xử lý nhiệt cho gỗ trớc khi bóc, dùng thớc nén trong quá trình bóc ván
mỏng.

+Độ ẩm ván mỏng:
Độ ẩm của ván mỏng trớc khi tráng keo là một trong những yếu tố ảnh
hởng rất lớn đến chất lợng của ván. Độ ẩm của ván mỏng qúa lớn, khó có
thể đa đợc một lợng keo cần thiết lên bề mặt ván mỏng, đồng thời khi ép
nhiệt sẽ tạo ra các túi khí làm cho khả năng nổ ván rất cao, cờng độ dán dính
thấp. Nếu độ ẩm ván mỏng quá thấp lợng keo thấm vào ván nhiều làm cho
lợng keo trên bề mặt giảm cũng làm cho cờng độ liên kết của màng keo
giảm. Vì vậy, độ ẩm của ván sau khi sấy phải đảm bảo nằm trong khoảng 6-
8%.

b/Sự ảnh hởng của chất kết dính
Đối với ván dán nói chung và ván LVL nói riêng có thể sử dụng các loại
chất kết dính khác nhau. Hiện nay, ngời ta thờng sử dụng các loại chất kết
dính có nguồn gốc từ nhựa nhiệt rắn để sản xuất ván LVL nh: U-F (Urea
Formalđehye); P-F (Phenol Formaldehye); U-M-F (Urea Melamine
Formaldehyde) [5]. Mỗi một loại chất kết dính sẽ tạo ra một loại ván có tính
chất và công dụng khác nhau nh ván dùng trong đồ mộc, ván chịu nớc, ván
chống chịu thời tiết. Trong các loại chất kết dính trên thì nhựa P-F đợc dùng
phổ biến nhất trong công nghiệp sản xuất ván LVL, bởi đây là loại chất kết
dính có cờng độ dán dính cao, có khả năng chịu nớc, chống chịu môi
trờng, mặc dù màu sắc không đẹp, song phần lớn các sản phẩm ván LVL đều

sử dụng trong các chi tiết cần dán phủ bề mặt nên nó vẫn đợc dùng.
Keo P-F khi sử dụng trong sản xuất ván LVL sẽ cho ta cơ hội ép nhiệt ở
nhiệt độ cao hơn so với KeoU-F hay U-M-F, do đó có thể rút ngắn đợc thời
gian ép mà vẫn đảm bảo chất lợng sản phẩm. Chính vì vậy, trong đề tài này
chúng tôi sử dụng chất kết dính là keo P-F dạng lỏng do hãng Dynochem Việt
Nam cung cấp, với tên thơng mại Dynosol WG 6111.

Keo P F dạng lỏng có các đặc điểm sau:
+ Dạng keo: Dạng lỏng màu nâu đỏ.
+ Độ nhớt tại 30
0
C : 70 110cps.
+ Hàm lợng chất rắn (2h/ 120
0
C) : 43 1 %
+ Độ pH tại 25
0
C : 12 13.

Khi sử dụng keo P- F đợc pha chất đóng rắn có tên thơng mại H 632M.
Keo Dynosol WG 6111 đợc đóng gói trong thùng sắt mạ kẽm với trọng
lợng 245 kg/thùng, chất đóng rắn H-632M đợc đóng gói trong bao với trọng
lợng 25 kg/bao. Thời gian bảo quản ở nơi thoáng mát với nhiệt độ khoảng
25
0
C là từ 3 4 tháng, nếu nhiệt độ cao hơn thời gian bảo quản sẽ ngắn lại;
Chất đóng rắn H-632M có thời gian bảo quản vô thời hạn nếu đợc để ở nơi
khô ráo, thoáng mát.

Công thức pha keo khi tráng keo nh sau:

Keo dynosol WG 6111 : 100 phần trọng lợng.
Chất đóng rắn H-632M : 30 phần trọng lợng.
Nớc (dùng pha chất đóng rắn): 4 phần trọng lợng.
Chất độn (bột sọ dừa nếu có): 10 phần trọng lợng.

Thời gian sống của mẻ keo:
Với nhiệt độ (
0
C) : 30 35
Thời gian sống (h): 20 10

Lợng chất kết dính cũng ảnh hởng không nhỏ đén chất lợng ván
LVL. Lợng chất đóng rắn quá lớn hoặc quá nhỏ đều ảnh hởng xấu đến tính
chất của ván. Lợng chất kết dính nhỏ làm cho màng keo bị nghèo, nếu chất
lợng ván mỏng và độ ẩm ván mỏng thì lợng keo có thực trên bề mặt liên kết
là rất ít, thậm trí có những diện tích không có keo, cờng độ dán dính của ván
giảm xuống. Nếu lợng keo tráng quá nhiều, sau khi keo đã đợc trải đều trên
bề mặt và thấm vào trong ván mỏng lợng keo còn lại quá nhiều, khi ép nhiệt
keo sẽ tràn ra ngoài gây lãng phí keo, đồng thời màng keo càng dày khả năng
đàn hồi càng kém và rất dễ bị rạn nứt, và cũng làm cho chất lợng mối dán
giảm. Lợng keo tráng phải đợc tính toán và lựa chọn trên cơ sở thông số kỹ
thuật của keo, tính chất của keo, chất lợng bề mặt ván mỏng, độ ẩm ván
mỏng và yêu cầu về chất lợng sản phẩm. Căn cứ vào kết cấu sản phẩm, loại
gỗ, loại keo, thông số ván mỏng mà đề tài thực hiện, cũng nh dựa trên các kết
quả nghiên cứu đã có chúng tôi chọn lợng keo tráng là 200g/m
2
bề mặt tráng
keo.

2.2.1.Sự ảnh hởng của thông số chế độ ép nhiệt

Trong sản xuất ván LVL có rất nhiều phơng pháp ép khác nhau, mỗi
phơng pháp sẽ có các thông số công nghệ khác nhau và từ đó tạo ra các sản
phẩm có các đặc tính khác nhau. Hiện nay có 3 phơng pháp chính đợc sử
dụng là:

+Phơng pháp ép một công đoạn Single step hot-pressing
Phơng pháp này có nguyên tắc dán ép giống nh đối với ván dán thông
thờng. Tất cả các lớp ván mỏng sau khi tráng keo, xếp ván theo đúng kết cấu
và ép sơ bộ sẽ đợc đa vào ép nhiệt. Chỉ sau một lần ép nhiệt sẽ tạo ra sản
phẩm theo thiết kế. Phơng pháp này đòi hỏi thời gian ép dài, nhiệt độ ép thấp,
độ ẩm ván mỏng sau khi sấy phải thấp ( 6%), khả năng xảy ra nổ ván hoặc
ván phồng rộp là rất cao, ngoài ra cờng độ dán dính của màng keo trong cùng
và màng keo ngoài cùng cũng khác nhau.
+Phơng pháp ép nhiều công đoạn Step by step hot-pressing
Phơng pháp này dùng cho các loại ván có số lớp ván chẵn hoặc lẻ,
thông thờng sử dụng cho ván có số lớp chẵn, tuy nhiên vẫn đợc sử dụng với
ván có số lớp le bởi các u điểm của nó. Chẳng hạn ván có 11 lớp, sau khi
tráng keo ngời ta đa 3 lớp trong cùng vào ép dới áp suất, nhiệt độ trông
một thời gian nhất định, sau khi keo dán đóng rắn gần nh hoàn toàn thì mở
bàn ép đa ván ra và xếp 2 lớp kế tiếp vào hai bên rồi tiến hành tiếp tục ép. Cứ
nh thế ép cho đến lớp ván cuối cùng. Ngoại trừ 3 lớp đầu tiên đa vào ép, các
lớp tiếp theo có thời gian ép rất ngắn do tận dụng đợc lợng nhiệt d của tấm
trớc đó. Phơng pháp này có thời gian rất ngắn, khả năng nổ ván thấp, yêu
cầu về độ ẩm ván mỏng sau khi sấy không cần quá thấp. Tuy nhiên, phơng
pháp này đòi hỏi thao tác phức tạp.
+Phơng pháp ép cao tần High frequency pressing
Phơng pháp này sử dụng điện trờng có tần số cao (tần số f = 4MHz)
Hiệu điện thế V = 8 kw, công suất dòng điện P = 375 v)để đóng rắn màng keo,
thờng dùng đối với keo nhiệt rắn. Thời gian ép ván khi sử dụng phơng pháp
ép nhiệt cao tần cũng rất ngắn 30 giây đến 3 phút. Tuy nhiên đòi hỏi cần có

thiết bị ép chuyên dùng. Đây cũng là một phơng pháp ép phổ biến trên thế
giới, tuy nhiên trong điều kiện Việt Nam thì còn rất hạn chế.
Do phơng pháp ép nhiệt nhiều công đoạn là một phơng pháp mới,
thời gian ép ngắn, hạn chế đợc khả năng nổ ván khi ép nhiệt, đặc biệt là với
ván nhiều lớp, vì vậy trong để tài này chúng tôi chọn phơng pháp ép nhiều
công đoạn để sản xuất ván LVL. Vấn đề quan trọng cần xác định ở đây là
thông số chế độ ép nhiệt hợp lý cho loại sản phẩm cụ thể là ván LVL dày
30mm, khối lợng thể tích 0,65g/cm
3
từ nguyên liệu gỗ Keo lai. Để có thể tìm
ra đợc thông số chế độ ép nhiệt chúng ta cần tìm hiểu sự ảnh hởng của các
thông số chế độ ép đến công nghệ và tính chất của ván.
a/ áp suất ép
Trong công nghiệp sản xuất ván nhân tạo nói chung và ván LVL nói
riêng thì áp suất ép là thông số hết sức quan trọng. Nó quyết định đến khối
lợng thể tích của ván, đến cờng độ dán dính của màng keo, từ đó quyết định
đến chất lợng sản phẩm. áp suất ép phải đủ lớn để tạo ra khả năng tiếp xúc
tốt nhất giữa các lớp ván, đồng thời có thể dàn trải đợc màng keo mỏng, đều
và liên tục để có thể tạo ra mối dán có cờng độ lớn nhất. Thông thờng trị số
áp suất ép đợc lựa chọn trên cơ sở loại gỗ, khối lợng thể tích của gỗ, tính
chất cơ vật lý của gỗ, loại keo, các thông số kỹ thuật của keo, chiều dày sản
phẩm, khối lợng thể tích của sản phẩm, kết cấu của sản phẩm, phơng pháp
ép, nhiệt độ ép, thiết bị ép nhiệt. Khi gỗ có khối lợng thể tích lớn, chiều dày
ván lớn đòi hỏi một áp suất ép cao hơn so với gỗ có khối lợng thể tích nhỏ và
chiều dày ván nhỏ. Đối với phơng pháp ép một công đoạn cần một áp suất ép
lớn hơn so với phơng pháp ép nhiều công đoạn. Bởi vì tất cảc các lớp ván đều
chịu một áp lực ép nh nhau khi ép theo phơng pháp nhiều công đoạn, do đó
chỉ cần một áp suất vừa đủ để đảm bảo yêu cầu thiết kế sản phẩm. Ngợc lại,
khi tạo ra cùng một sản phẩm thì phơng pháp ép một công đoạn đòi hởi một
áp suất ép lớn hơn. Để làm rõ hơn vấn đề này chúng ta tìm hiểu các bớc của

quá trình ép nhiệt theo phơng pháp nhiều công đoạn Step by step (hình 01):
Bớc1: Khi nhiệt độ bàn ép đạt nhiệt độ T
0
C đa phôi gồm 1 tấm lõi (1)
và 2 tấm ngoài (2) vào bàn ép, đóng bán ép và tạo áp suất Pmax, duy trì áp
suất max trong thời gian
1
sau đó giảm áp lấy ván ra (ta có tấm V1).
Bớc 2: Ngay sau khi đa V1 ra khỏi bàn ép đa ngay hai tấm (3) vào
hai bên và tiến hành ép ngay. Tổng thời gian tiến hành hạ bàn ép, đa V1 ra
khỏi bàn ép xà xếp ván, đa ván vào bàn ép, đóng bàn ép là 30 giây. Chế độ ép
tơng tự với tấm V1. Sau khi ép xong ta có tấm V3.
Bớc 3: Hoàn toàn tơng tự nh bớc 2, đa hai tấm (4) vào hai bên V3
vào ép ta đợc tấm V4 sau khi ép.
Bớc 4: Tơng tự nh bớc 3 ta có tấm V5 sau khi ép.
Bớc 5: Tơng tự bớc 4 ta xếp hai tấm (6) vào hai bên tấm V5, tiến
hành ép nh các bớc trên, cuối cùng ta thu đợc tấm V6, đây chính là tấm
sản phẩm cần phải ép.

(2)
(1)
P
(2)
(1)

(3)

Hình 01: Sơ đồ ép nhiệt theo phơng pháp nhiều công đoạn (step by step)
Trị số áp suất ép là một hàm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố:
P = f(

K , K,
p
P , t
vm
, t
sp
, Kc,
v

,)
Trong đó:
K

- Loại gỗ
K- Loại keo và thông số kỹ thuật của keo.

p
P
- Phơng pháp ép nhiệt, thiết bị ép.
t
vm
Chiều dày ván mỏng
t
vm
Chiều dày sản phẩm
Kc Kết cấu ván

v
Khối lợng thể tích của ván.
Thông thờng với keo P-F áp suất ép cao hơn so với keo U-F từ 0,2
0,3MPa [2]. Bên cạnh đó, khi dùng keo P-F, với phơng pháp ép nhiều công
đoạn áp suất ép khoảng 0,7 1,7MPa tuỳ thuộc vào chiều dày ván mỏng, với
phơng pháp ép một công đoạn áp suất ép nằm trong khoảng 1,1 1,9MPa
tuỳ thuộc vào loại gỗ và chiều dày sản phẩm [5]. Do đề tài sử dụng phơng
pháp ép nhiều công đoạn nên áp suất ép thấp. Căn cứ vào phơng pháp ép,
chiều dày ván mỏng (3 mm), loại chất kết dính P-F, loại gỗ keo lai, khối lợng
thể tích của sản phẩm (0,65g/cm
3
), trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã có [5]

[13] chúng tôi lựa chọn áp suất ép để nghiên cứu là 1,3MPa và cố định yếu tố
áp suất. Vì phơng pháp ép nhiều công đoạn không sử dụng thanh cữ nên
không thể khảo sát sự ảnh hởng của áp suất đến các tính chất của ván, bởi
nếu thay đổi áp suất ép thì khối lợng thể tích ván cũng thay đổi, có nghĩa là
đã tạo ra một sản phẩm khác với thiết kế ban đầu nên không thể khảo sát đợc
sự ảnh hởng của áp suất trong trờng hợp này.
b/ Nhiệt độ ép
Nhiệt độ ép là thông số quan trọng quyết định đến chất lợng sản phẩm
và năng suất của máy ép nhiệt. Nhiệt độ ép phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác
nhau:
T = f(

K , K,
p
P , t
vm
, t
sp
, Kc, MC,)
Trong đó:
K

- Loại gỗ
K- Loại keo và thông số kỹ thuật của keo

p
P
- Phơng pháp ép nhiệt, thiết bị ép
t
vm

Chiều dày ván mỏng
t
vm
Chiều dày sản phẩm
Kc Kết cấu ván
MC - Độ ẩm của ván trớc khi ép.
Với phơng pháp ép khác nhau thì nhiệt độ ép cũng khác nhau. Với
phơng pháp một công đoạn thờng rất thấp khi ép ván có chiều dày lớn (100
130
0
C), với phơng pháp ép nhiều công đoạn nhiệt độ ép có thể cao hơn
(130 150
0
C) [5][14]. Khi ép nhiều tầng nhiệt độ ép thờng thấp hơn khoảng
10 20
0
C so với ép nhiệt trên máy ép một tầng. Khi sử dụng keo P-F nhiệt
độ ép cũng cao hơn 10- 20
0
C so với keo U-F [2] [5]. Khi độ ẩm ván mỏng lớn,
chiều dày lớn thì nhất thiết không thể sử dụng nhiệt độ ép cao, vì nếu ép ở
nhiệt đọ cao sẽ rất dễ gây nổ ván hoặc màng keo phía ngoài sẽ dòn trớc khi
màng keo trong cùng đóng rắn. Đối với loại gỗ khác nhau, chiều dày ván
mỏng khác nhau thì khả năng truyền nhiệt và thoát ẩm của ván cũng sẽ khác
nhau. Vì vậy, với loại gỗ, loại keo, và sản phẩm đã định trớc chúng ta cần
phải khảo sát để tìm ra nhiệt độ ép thích hợp nhất. Căn cứ vào các kết quả
nghiên cứu đã có, dựa trên các đặc tính của gỗ Keo lai, chất kết dính P-F,
phơng pháp ép nhiều công đoạn chúng tôi chọn khoảng giá trị nhiệt độ cấn
khảo sát trong đề tài này là:
T = 120; 130; 140;150 (

0
C)
c/ Thời gian ép
Thời gian ép là yếu tố không thể thiếu trong các thông số chế độ ép
nhiệt quyết định đến chất lợng sản phẩm. Mặc dù vậy, thời gian ép phụ thuộc
vào rất nhiều yếu tố khác nhau:
= f(

K
, K,
p
P
, t
vm
, t
sp
, Kc, MC, T,)
Trong đó:
K

- Loại gỗ
K- Loại keo và thông số kỹ thuật của keo

p
P
- Phơng pháp ép nhiệt, thiết bị ép
t
vm
Chiều dày ván mỏng
t

vm
Chiều dày sản phẩm
Kc Kết cấu ván
MC - Độ ẩm của ván trớc khi ép
T Nhiệt độ ép.
Đối với phơng pháp ép khác nhau thời gian ép cũng khác nhau. Khi sử
dụng phơng pháp ép một công đoạn thời gian ép có thể kéo dài từ 1-
2phút/mm chiều dày sản phẩm. Với phơng pháp ép nhiệt một công đoạn
nhiệt độ ép chỉ khoảng 0,1- 0,6phút/mm chiều dày sản phẩm [5]. Gỗ nhẹ xốp,
chiều dày ván mỏng lớn đòi hỏi thời gian ép dài hơn so với gỗ có khối lợng
thể tích lớn và chiều dày ván mỏng thấp, do hệ số truyền nhiệt của các loại gỗ
khác nhau là khác nhau, chiều dày ván càng lớn thì thời gian truyền nhiệt cũng
càng dài. Bản thân loại keo và các thông số của keo khi ép quyết định rất lớn
đến thời gian ép. Thời gian ép có thể tính theo công thức :
=
t
+ geltime; [1]
Trong đó:
t
là thời gian truyền nhiệt từ bàn ép đến màng keo để đạt nhiệt độ
đóng rắn. Geltime là thời gian gel hoá của màng keo, phụ thuộc vào từng loại
keo, nhiệt độ, pH của keo khi ép.
Nhiệt độ ép càng cao thì thời gian ép càng ngắn. Tuy nhiên, ngời ta không
thể ép ở nhiệt độ quá cao để giảm thời gian ép nếu độ ẩm ván mỏng quá cao,
mặc dù độ ẩm cao làm khả năng truyền nhiệt sẽ tốt hơn nhng dễ gây nổ ván.
Do đó thời gian ép còn phụ thuộc vào cả độ ẩm của ván mỏng sau khi tráng
keo. Căn cứ vào loại gỗ, loại keo, phơng pháp ép, nhiệt độ ép, chiều dày ván
mỏng và các kết quả nghiên cứu đã có chúng tôi quyết định chọn khoảng thời
gian ép cần khảo sát trong đề tài này là:
= 0,2; 0,4; 0,6 (phút/mm chiều dày sản phẩm)

Sở dĩ chọn khoảng thời gian ngắn nh vậy là vì: Ngoài bớc 1 (hình 01) cần
thời gian dài do mất thời gian nhiệt lợng truyền từ mặt bàn ép đến màng keo
(bằng chiều dày ván mỏng 3mm) thì các bớc tiếp theo thời gian ép là rất
ngắn. Từ bớc thứ 2 trở đi quãng đờng tryuền nhiệt gần nh bằng 0 do màng
keo tiếp xúc trực tiếp với lớp lõi đang có nhiệt độ cao (100
0
C). Bản thân
lợng nhiệt d cũng đã đảm bảo cho keo đóng rắn ngay. Bên cạnh đó, thời
gian gel hoá của keo cũng đủ lớn (60 90 giây) để thực hiện tất cả các công
đoạn: xếp dỡ ván, đóng khoang máy ép, tạo áp suất max (
1
+
2
+
3
= 30-50
giây), cho nên màng keo khó có thể đóng rắn trớc khi đạt đợc áp suất ép
max. Tuy nhiên, trong qua trình pha keo cần phải pha chế sao cho thời gian
gel hoá có thể dài hơn để đảm bảo chất lợng mối dán, thờng là geltime xấp
xỉ 90-120giây.