Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép và thời gian ép đến chất lượng ván dán chậm cháy từ gỗ Keo Lai

1
MỞ ĐẦU
Công nghiệp sản xuất ván dán đang ngày một phát triển vì sự thiếu hụt
ngày một tăng của nguyên liệu từ gỗ rừng tự nhiên, đồng thời nguồn gỗ tự
nhiên có tính chất cơ lí cao không còn nhiều. Trong khi đó, nhu cầu về gỗ
cho cuộc sống của con người ngày một gia tăng cả về số lượng lẫn chất
lượng. Vì vậy, gỗ đã trở thành một loại vật liệu đặc biệt, có giá trị kinh tế cao
và đang được sự quan tâm từ các nhà sản xuất, kinh doanh, quản lí và các nhà
khoa học. Một trong những giải pháp được các nhà khoa học tập trung nghiên
cứu là sử dụng gỗ rừng trồng thay thế gỗ rừng tự nhiên là việc tạo ra ván
mỏng là một phương thức kinh tế nhất trong việc sản xuất gỗ chất lượng cao
và thể hiện được hình ảnh gỗ trong sản phẩm. Công nghệ mới đã có thể cho
phép công nghiệp gỗ sử dụng rừng trồng, nguồn nguyên liệu gỗ mà trước kia
bị xem là gỗ có đường kính quá nhỏ để sản xuất ván ép.
Công nghệ sản xuất ván dán nhiều lớp về cơ bản dựa trên công nghệ sản
xuất ván dán thông thường. Ván dán được tạo nên từ các lớp gỗ liên kết với
nhau bởi chất dán dính. Đây là loại vật liệu được đặc trưng bằng khả năng
của nó được thiết kế và cấu tạo cho các ứng dụng trong xây dựng hay trang
trí, định hình thẳng hay cong. Ván dán được tạo ra từ gỗ lá rộng thông thường
được sử dụng cho mục đích trang trí. Ván dán được tạo ra từ gỗ lá kim
thường được sử dụng cho xây dựng và kết cấu.
Do tính năng sử dụng ván dán mang tính hiệu quả cao và đa dạng, gần
gủi với con người nhất là những sản phẩm dùng trong hàng mộc và trong xây
dựng. Đồng thời cây gỗ Keo Lai ở nước ta là một sự phát hiện ngẫu nhiên,
hiện nay nó là loại nguyên liệu được ưu tiên phát triển và khả năng sử dụng
của nó áp dụng vào ngành ván nhân tạo là thế hệ lai nhân tạo F
1
. Ở Viêt Nam
giống cây này được trồng ở rất nhiều nơi như: Bình Dương, Bình Phước,
đồng Nai, Tây Ninh, Hoà Bình, Sơn La, Phú Thọ, Tuyên Quang, Vĩnh Phúc,

2
Thái Nguyên, Quảng Trị, Bình Định, Tây Ninh, Bình dương, Bình Phước,
Đồng Nai…
Từ những nhận định và tầm quan trong, ý nghĩa nêu trên, được sự cho
phép của trường Đại học Lâm nghiệp, Khoa Đào tạo Sau Đại học, tôi tiến
hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép và thời
gian ép đến chất lượng ván dán chậm cháy từ gỗ Keo Lai ”






3
Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Từ trước đến nay, nhu cầu sử dụng gỗ của nhân loại là rất lớn và ngày
càng tăng trên toàn cầu. Nhưng diện tích rừng ngày càng giảm do nhiều
nguyên nhân khác nhau: tốc độ tăng dân số quá nhanh, nhu cầu về củi đốt
cũng như các mặt hàng về đồ gỗ cũng nhiều hơn, khiến cho tổng nhu cầu và
khối lượng gỗ tính theo đầu người cũng tăng lên. Nhu cầu lương thực tăng
không ngừng, do đó nhiều diện tích rừng bị biến mất để nhường chỗ cho việc
gieo trồng những loại cây lương thực. Thêm vào đó, nạn cháy rừng xảy ra ở
tất cả các Châu lục làm cho diện tích rừng trên toàn thế giới ngày càng thu
hẹp, khả năng cung cấp gỗ của rừng tự nhiên ngày càng giảm xuống.

Để giải quyết vấn đề này các quốc gia đều tập trung theo hướng đẩy
mạnh trồng rừng và sử dụng nguồn nguyên liệu mới, phát triển ván nhân tạo
mà chủ yếu là ván dăm, ván dán, ván sợi, ván mộc các loại tăng nhanh công
nghiệp chế biến lâm sản.
Hình 1.1. Cháy rừng ở Sơn La

4
Cùng với sự khoa học công nghệ không ngừng phát triển kéo theo nhu
cầu của con người ngày càng cao cả về tinh thần và vật chất. Chính vì thế tài
nguyên thiên nhiên trên trái đất ngày cạn kiệt . Trong đó rừng là nguồn
nguyên liệu gỗ ngày càng bị suy thoái cả về số lượng lẫn chất luợng. Trên thế
giới con người coi gỗ là một loại vật liệu được sử dụng rộng rãi, vì nguồn
nguyên liệu gỗ phong phú và tái tạo vô tận. So với các vật liệu xây dựng thì
gỗ có nhiều ưu điểm như: Màu sắc, vân thớ đẹp, nhẹ vì tỷ lệ sức bền so với
trọng lượng cao nên giá trị sử dụng cao; dễ gia công; không bị gỉ như kim
loại; cách âm, cách điện, cách nhiệt tốt. Tuy vậy gỗ nguyên có một số nhược
điểm như tính chất không đồng đều theo chiều thớ, dễ bị cháy, bị mục, mọt,
bị nứt nẻ, bị thay đổi hình dạng, kích thước do tác động của nhiệt, ẩm, bề
rộng của ván xẻ bị hạn chế bởi đường kính của thân cây gỗ.
Để khắc phục những nhược điểm, mở rộng phạm vi và giá trị sử dụng
của gỗ và nhất là để tiết kiệm gỗ trong khai thác, chăm sóc rừng tự nhiên và
rừng trồng (gỗ tỉa thưa), sử dụng các phế liệu gỗ qua chế biến cơ học (phoi
bào, mùn cưa, đầu mẩu) và các phế liệu nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, thân
cây đay, xơ dừa ), tăng thêm nhiều sản phẩm mới cho sản xuất và tiêu dùng,
góp phần tích cực vào công tác bảo vệ rừng ; đến cuối thế kỷ thứ XIX nhờ
công nghệ hoá học phát triển tìm ra được những loại keo dán mới, công
nghiệp sản xuất ván nhân tạo ra đời. Xuất hiện gỗ dán có ảnh hưởng lớn đến
việc sử dụng gỗ, nó bắt đầu thay thế gỗ xẻ và cạnh tranh được gỗ xẻ nhờ có
tính chất đồng đều theo chiều thớ, có kích thước ván lớn, độ bền cơ học cao.

Cũng như các sản phẩm đồ mộc, nguyên liệu gỗ, gỗ. Ván dán là vật liệu
dể bắt lửa và có tính nguy hiểm gây cháy. Nó là nguyên nhân gây bùng phát
mở rộng ngọn lửa và duy trì đám cháy trong các vụ hoả hoạn. Việc sử dụng
rộng rãi ván dán làm sản xuất hàng mộc như mặt bàn, ghế, , làm trong trong
công nghiệp chế tạo tàu, xe như: sàn, vỏ tàu xe, giường, ghế, và các công

5
trình xây dựng (trần nhà, vách ngăn ) làm tăng mức độ nguy hiểm về cháy,
làm tăng phát sinh cháy. Vì vậy ở những nước có nền công nghiệp ván nhân
tạo phát triển người ta đã tạo được ván dán không những đảm bảo về tính
chất cơ, vật lý mà còn có khả năng chậm cháy rất tốt. Trong những năm gần
đây ở Việt Nam vấn đề này cũng đang được quan tâm và nghiên cứu. Việc
nghiên cứu tạo ván dán chậm cháy vừa góp phần đảm bảo công tác phòng
cháy chữa cháy mà còn nâng cao giá trị sử dụng của ván dán hiệu quả hơn.

Để tạo được ván dán chậm cháy thì chúng ta phải dùng hóa chất có tác
dụng chống cháy phun, quét lên bề mặt ván thành phẩm hoặc trộn chất chống
cháy vào ván dán, keo trong quá trình tạo ván. Vấn đề đặt ra đó là dùng hóa
chất với nồng độ, tỷ lệ bao nhiêu để đạt hiếu quả chống cháy cao nhất mà
không làm ảnh hưởng, hoặc ảnh hưởng trong giới hạn cho phép đến chất
lượng của ván.
Khí nghiên cứu về ván dán chậm cháy, các yếu tố công nghệ ép là một
trong những nguyên nhân quan trọng nhất ảnh hưởng đến chất lượng ván dán.
Đặc biệt với ván dán chậm cháy, nhiệt độ và thời gian ép ảnh hưởng nhiều
hơn đến chất lượng ván dán chậm cháy và mức độ phân giải nhiệt của chất
chống cháy.
Hình 1.2. Sử dụng ván dán làm cầu thang & trang trí nội thất

6
Vì vậy, trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu 2 thông số nhiệt độ và

thời gian ép.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Khối lượng tiêu dùng ván nhân tạo trên thế giới phát triển với tốc độ
cao, từ năm 1980 đến năm 2000 tăng lên 1,6 lần. Năm 2003 toàn thế giới sản
xuất khoảng 190 triệu m
3

ván nhân tạo.
Nước có khối lượng sản xuất ván nhân tạo lớn nhất là Mỹ tiếp đến là
Trung Quốc, Canada, Đức. Quốc gia tiêu dùng lượng ván nhân tạo lớn nhất là
Mỹ (chiếm khoảng 33%khối lượng tiêu dùng thế giới), Trung Quốc (chiếm
10%), sau đó đến Đức và Nhật Bản [4].
Các nước và vùng lãnh thổ Châu Á cũng đã phát triển mạnh sản xuất ván
nhân tạo, năm 1976 Thái Lan có 58 triệu dân, sản xuất 2,2 triệu m
3
ván nhân
tạo, bình quân 0,04m
3
/người/năm (trong đó ván dăm 1,3 triệu m
3
); Malaysia
có 19 triệu dân, sản xuất khoảng 1 triệu m
3
ván sợi, bình quân
0,05m
3
/người/năm; Đài Loan có 22 triệu dân, hàng năm sản xuất 40.000m
3

ván MDF và nhập khẩu 350.000m
3
ván nhân tạo các loại [4].
Quá trình hình thành và phát triển công nghiệp ván dán đã trải qua một
thời gian dài, nên về cơ bản công nghệ sản xuất ván dán đã được hoàn thiện.
Tuy nhiên, về chất lượng ván thì vẫn cần phải nghiên cứu đề cập tới, vì vậy,
đối với ván dán đã có rất nhiều các nghiên cứu được thực hiện theo hướng
nâng cao các chỉ tiêu chất lượng ván, trong đó có tính chậm cháy của ván.
Năm 1907, người ta dùng MgO, MgCl
2
, MgBr
2
vào trong các loại ván
tương tự như ván amiăng. Do đó, trong ván có thành phần halogen thể hiện
tính chống cháy rõ rệt và nó được công nhận là những chất có khả năng
chống cháy cho ván. Số lượng các chế phẩm chống cháy cũng được nghiên
cứu và chế tạo rất nhiều: Ở Mỹ sản xuất 2 tỷ đô US, ở Châu Âu.

7
Bắt đầu từ những năm 1940 đã có một số quốc gia đã bắt đầu sản xuất
các loại ván nhân tạo chậm cháy. Tuy nhiên, công nghệ sản xuất ván nhân tạo
chậm cháy phát triển mạnh từ những năm 1960.Các nước sản xuất nhiều các
loại ván chậm cháy trong thời kỳ này như: Mỹ, Anh, Na Uy, Liên Xô. Ngoài
các nước ở châu Âu và châu Mỹ kể trên, còn có nhiều nước khác đã sản xuất
ván nhân tạo chậm cháy và coi tiêu chuẩn chống cháy là tiêu chuẩn bắt buộc
của chất lượng sản phẩm. Các nước đó là: Brazil, Thuỵ Sĩ, Ireland, Phần Lan,
Thuỵ Điển, Na Uy, Hy Lạp, Đức, Nhật Bản, Trung Quốc, Canađa…
Năm 1940, các công trình nghiên cứu của hãng “Bankroft” đã công bố
một số chất chống cháy vô cơ (như: chất chống cháy muối bazơ), các sáng
chế của Z.A. Rogovin cùng các cộng tác viên đã tạo ra các chất chống cháy

hữu cơ (chất cloparaffin). Rất nhiều các nhà khoa học đã nghiên cứu về cơ
chế chống cháy cho gỗ và sản phẩm từ gỗ. Tuy nhiên, các giải thích về cơ chế
chống cháy chỉ dừng lại ở một đến hai hướng và chỉ đúng cho một vài vật
liệu. Phải từ những năm 1970, các cơ chế chống cháy cho gỗ và sản phẩm từ
gỗ mới hoàn thiện. Các nhà khoa học đã đưa ra cơ chế chống cháy tương đối
hoàn thiện như: A.A. Moslemi-1978, леонович A.A-1994, Arsenault H.R.D-
1959, F.C Browe-1982…
Năm 1953, Anon đã đưa ra một số chất chống cháy vô cơ, như: chất
chống cháy nhóm Bo, hợp chất kim loại. Đến năm 1960, S.M.Gorxin đã công
bố các chất chống cháy vô cơ, như: chất chống cháy hệ P-N, nhóm halôzen.
Vào những năm 1970 đến năm 1980, các nhà khoa học Liên Xô đã tạo
ra chất chống cháy axít photphoric đa tụ . Chất này được tạo ra do các phản
ứng của urê, mêlamin với axít photphoric (H
3
PO
4
). Chất chống cháy này
được sử dụng nhiều để xử lý các loại vải chống cháy, trong ván dăm, ván sợi.
Từ những năm 1970 trở lại đây, hợp chất đa tụ nhóm P-N, chất chống
cháy ký hiệu (A-PP) có công thức phân tử (NH
4
)
n+2
P
n
O
3n+1
, được tạo ra. Nó là

8

một hợp chất dạng bột màu trắng, có khả năng chống cháy tốt, khả năng tan
trong nước 0.1  6%. Vào những năm 1970, các nhà khoa học Trung Quốc đã
tạo ra các loại keo kí hiệu (U.D.PF), MDPF, H
3
PO
4
.PFAC, H
3
BO
3
.MFAC,
H
3
PO
4
.MFAC có khả năng chống cháy. Lưu Yến Cát và cộng sự đã lấy acid
photphoric và Amoniac làm thành phần chính để tụ hợp nhiệt chế thành 3 loại
dung dịch chống cháy: Ngâm tẩm gỗ thông với điều kiện áp suất không khí,
lượng thấm thuốc phân biệt là 32,30,25 kg muối khô/m
3
gỗ, gỗ được xử lý
chống cháy có thể đạt khó cháy cấp I JISD
1201-77
và chống cháy cấp I
JISD
1322-75
. Chống uốn của gỗ xử lý theo chiều dọc thớ đã giảm đi 6,25%-
8,25%, việc làm rỉ sắt đối với tính tương tự như các gỗ khác, gỗ xử lý có thể
được dùng trong nội thất [6].
Năm 1989, chính quyền Newyork đã quy định nếu là nhà từ 12 tầng trở

lên thì nhất định phải dùng loại gỗ nhân tạo và gỗ đã được qua xử lý chống
cháy. năm 1984, pháp lệnh của Nhật quy định đối với nhà cao tầng(>31 m),
các siêu thị, cửa hàng ăn uống và những công trình công cộng nhất thiết phải
dùng sản phẩm gỗ và cellulose đã qua xử lý chống cháy ví dụ như đối với gỗ
ván dán, ván sợi hoặc thảm.
Hiện nay, các chất chống cháy có chứa photpho đang được ưa chuộng
trong ván dăm, ván sợi. Lượng hoá chất chứa photpho trên thế giới hiện nay
có khoảng 20 tỷ tấn, được sản xuất nhiều ở Nga, Mỹ.
Ở Liên Xô cũ và Cộng Hòa Liên Bang Nga bây giờ các nhà khoa học
rất chú trọng đến nghiên cứu ván gỗ chậm cháy. Năm 1978, A.A. Leonovich
đã viết những nghiên cứu của mình trong tác phẩm “Lý thuyết và thực hành
chống cháy cho gỗ và sản phẩm từ gỗ”. Ngoài ra còn rất nhiều nhà khoa học
nghiên cứu về chống cháy như: I Litkin B.C; Nhikitin, ceprocki M.K,
Urolep… Đặc biệt nhất là tác giả A.A Moslemi đã đưa ra phương pháp trộn
chất chống cháy cùng keo dán. Phương pháp này đã nhanh chóng được các

9
nhà sản xuất chấp nhận. Từ đó đến nay, phương pháp này là một trong những
phương pháp được sử dụng nhiều nhất.
Đầu thế kỷ 20, các phương pháp chống cháy đầu tiên được đưa vào sản
xuất là phương pháp quét và phương pháp ngâm tẩm chất chống cháy. Đến
năm 1970, các nhà khoa học Trung Quốc đã dùng phương pháp tẩm áp lực và
tẩm bằng dòng cao tần. Cũng vào những năm này các nhà khoa học của Liên
Xô và Trung Quốc đã đưa ra phương pháp dán phủ lên ván nhân tạo các
màng chống cháy. Năm 1972, K.C.Shen và Fung.D.P.C đã đưa ra một
phương pháp chống cháy mới cho ván nhân tạo nói chung và ván dán nói
riêng- phương pháp ép nhiệt [22]. Phương pháp này ngay lập tức được ứng
dụng để chống cháy cho ván nhân tạo. Phương pháp ép nhiệt vào những năm
1980 cũng được ứng dụng nhiều ở Liên Xô. Năm 1978, Từ Vịnh Lan đã tiến
hành ngâm dăm, sợi ván mỏng vào trong dung dịch chất chống cháy. Phương

pháp này sau đó, được ứng dụng nhiều trong chống cháy cho ván sợi ở Liên
Xô. Sau đó, một số nước như Liên Xô, Thuỵ Sĩ, Mỹ, Trung Quốc đã tiến
hành một số phương pháp chống cháy nữa, như: phun chất chống cháy riêng
và phun keo riêng, cho chất chống cháy vào công đoạn trải thảm…. Tuy
nhiên, các phương pháp đó cũng nhanh chóng bị các nhà sản xuất phê
phán[5].
Ở Vương quốc Anh, các hãng nổi tiếng sản xuất ván nhân tạo chậm
cháy gồm: Gardex, Homasote, Sundeala, Masonite, Caberboard, Caberwood,
Spanboard FR. Ngoài ra, còn các hãng Homasote của Mỹ, Huntonit của Thuỵ
Sỹ, Medite FR của Ireland, Schauman Pelloflam của Phần Lan, Swan và
Unitex FCM của Thuỵ Điển, Homanit, Huntonit và Panelite của Na Uy cũng
sản xuất ván dăm chậm cháy.

10
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở nước ta, công nghiệp chế biến gỗ chậm phát triển và vẫn còn ở trình
độ thấp so với thế giới. Sản phẩm chủ yếu gồm đồ gỗ gia dụng, hàng thủ
công mỹ nghệ, gỗ xây dựng cơ bản
Hiện nay cả nước có 25 dây chuyền sản xuất ván nhân tạo với hầu hết là
công suất nhỏ dưới 6000 m
3
/năm. Trong đó có 08 nhà máy ván dán.
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã có dự án 1999-2010 sản xuất
1.100.000m
3
ván nhân tạo. Trong đó ván dăm 698.000m
3
chiếm 63,4%, ván
sợi 375.000m
3

chiếm 34,15%, ván ghép thanh khoảng 18.000m
3
, và ván dán
chiếm 2,45%
Bộ cũng chủ trương hạn chế xây dựng mới các nhà máy ván dán vì sản
phẩm này đòi hỏi loại gỗ có kích thước lớn; đồng thời chủ trương cải tạo
nâng cấp hoàn chỉnh cơ sở sản xuất ván dán hiện có để tăng cường sử dụng
gỗ rừng trồng và gỗ nhập khẩu, lượng ván dán sản xuất khoảng 50.000m
3
sản
phẩm/năm.
Tình hình sản xuất và nhập khẩu ván dán ở nước ta như sau:
TÌNH SẢN XUẤT VÁN DÁN Ở VIỆT NAM
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2009
37.000
37.000
37.000
37.000
37.000
37.000
37.000
37.000

70.000

TÌNH NHẬP KHẨU VÁN DÁN Ở VIỆT NAM
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2009
12.278
18.300
14.548
31.547
28.400
28.400
30.000
10.000
96.000

Ở Việt Nam, về phòng chống cháy nói chung đã và đang được chính phủ
rất quan tâm. Về phòng chống cháy cho vật liệu cũng đã được các nhà khoa
học của trường Đại Học Phòng Cháy Chữa Cháy, Cục Phòng Cháy Chữa
Cháy và Cục An Toàn Lao Động nghiên cứu. Tuy nhiên, các nghiên cứu đó

11
chủ yếu là chữa cháy. Còn việc phòng chống cháy cho gỗ và sản phẩm từ gỗ
thì có rất ít người nghiên cứu.

Năm 2004, Quốc Hội nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam đã
thông qua Luật Phòng chống cháy. Trong đó, một trong những yêu cầu bắt
buộc đối với gỗ dùng trong sản xuất hàng mộc, đồ dân dụng, trong xây dựng
là phải có tính chống cháy. Vì vậy các nhà khoa học và các nhà sản xuất của
ngành chế biến lâm sản cần phải có các nghiên cứu và sử dụng các loại gỗ và
sản phẩm gỗ chống cháy.
Ở Việt Nam, tính đến thời điểm hiện tại, cũng chỉ có một công trình
nghiên cứu chống cháy cho gỗ và vật liệu gỗ. Đó là Luận án Tiến Sĩ thuộc
Viện Khoa Học Lâm Nghiệp Việt Nam của tác giả Trần Văn Chứ (2001) về:
“Nghiên cứu tạo ván dăm chậm cháy”. Tác giả đã nghiên cứu khá đầy đủ về
động học quá trình cháy ván dăm, phương pháp tạo ván dăm chậm cháy, sự
ảnh hưởng về tỷ lệ chất chống cháy, tỷ lệ chất chống ẩm đến tính chất của
ván dăm. Và đặc biệt là tác giả đã đưa ra được những công thức pha chế chất
chống cháy phù hợp.
Về quá trình cháy của gỗ ở Việt Nam cũng đã có một số nhà khoa học
nghiên cứu và đưa ra các kết quả nghiên cứu trong các công trình. Đó là các
công trình của các nhà khoa học: GS-TS Hà Chu Chử, PGS-TS. Hoàng Thúc
Đệ, TS. Nguyễn Cảnh Mão. Các nghiên cứu đó đều về công nghệ sấy gỗ và
hoá lâm sản.
1.2.3. Nhận xét chung
Qua điều tra về các nghiên cứu của các nhà khoa học của các nước,
chúng tôi thấy: các nhà khoa học của Liên Xô cũ (Liên Bang Nga ), Mỹ, Đức,
Phần Lan, Thuỵ Điển, Nhật Bản, Trung Quốc…, đã có những nghiên cứu về
ván dán chậm cháy rất kỹ lưỡng và ít hơn nhiều so với ván dăm chậm cháy,
do nguyên liệu đầu vào đòi hỏi loại gỗ có kích thước lớn. Tuy nhiên, các

12
công bố đó chỉ có giá trị tham khảo và chỉ dừng lại ở những thông tin khoa
học hết sức chung chung. Chúng ta không thể áp dụng những kết quả đó vào
sản xuất ván dán của nước ta.

Ở các nước có ngành Chế biễn gỗ phát triển, khi sản xuất ván dán
người ta có thể thay đổi nhiều công đoạn trong dây chuyền công nghệ, thậm
chí thay cả dây chuyền mới mà không gặp quá nhiều khó khăn. Ở Việt Nam,
sự thay đổi dù chỉ là một công đoạn nhỏ của dây chuyền sản xuất cũng sẽ gây
rất nhiều khó khăn, do sự khác biệt của nước ta với các nước khác về điều
kiện trang thiết bị, điều kiện địa lý, khả năng tìm kiếm nguyên liệu.
Do đó, hướng nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu, tạo ra loại ván
dán chậm cháy có các tính chất cơ học, vật lý đáp ứng yêu cầu. Quy trình sản
xuất ván dán không xáo trộn (hoặc thay đổi rất ít) so với quy trình sản xuất
ván dán thông dụng.
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
1.3.1. Mục tiêu lý thuyết
- Đánh giá được mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ ép, thời gian ép đến
một số tính chất vật lý, cơ học và khả năng chậm cháy của ván dán.
- Nghiên cứu tạo ra được ván dán chậm cháy đáp ứng được yêu cầu kỹ
thuật của ván dán dùng trong hàng mộc, trong xây dựng và trong công nghiệp
chế tạo tàu,xe.
1.3.2. Mục tiêu thực tiễn
Tìm ra các thông số công nghệ (nhiệt độ ép, thời gian ép) hợp lý, các
giải pháp công nghệ tạo ván dán phù hợp khi sản xuất ván dán chậm cháy
trong điều kiện công nghệ và sản xuất của Việt Nam.
1.4. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Công nghệ tạo ván dán chậm cháy và keo Urea-Formaldehyde. Gỗ dùng
trong nghiên cứu là gỗ Keo lai.

13
1.5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu xác định chất lượng của ván mỏng gỗ Keo lai dùng trong
sản xuất ván dán chậm cháy.
- Thí nghiệm theo ma trận xác định chỉ tiêu, tính chất của ván và xây

dựng phương trình tương quan, xác định thông số công nghệ tối ưu.
- Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ ép, thời gian ép đến chất lượng ván
dán chậm cháy.
- Đề xuất quy trình công nghệ tạo ván dán chậm cháy từ gỗ Keo lai
trong điều kiện công nghệ sản xuất của Việt Nam.
1.6. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.6.1. Các yếu tố cố định - Ván dán 5 lớp. Chiều dày ván dán 6mm. Chiều dày ván mỏng 1.5mm.
- Ván dán 5 lớp. Chiều dày ván dán 6mm. Chiều dày ván mỏng 1.5mm
( 1,5mmx3=4,5mm, 2 lớp mặt mỗi lớp 0,75 mm)
- Loại keo dán: Urea – Formaldegyde, lượng keo tráng: 180g/m
2
,
- Loại chất chống ẩm: paraffin.
- Chất chống cháy: Borat và Axit boric (Na
2
B
4
O
7
.10H
2
O và H
3
BO
3
).
Lượng chất chống cháy cho vào 10% (so với lượng keo khô kiệt).
1.6.2. Các yếu tố thay đổi
Các thông số chế độ ép như sau:
- Nhiệt độ ép: T = 110, 120, 130, 140, 150

o
C.
- Thời gian ép: 5, 7, 9, 11, 13 phút.
1.7. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.7.1. Phương pháp chuyên gia
Phương pháp chuyên gia được sử dụng khi điều tra, khảo sát nghiên cứu
về hiện trạng công nghệ sản xuất ván dán. Các tư liệu, tài liệu có tính lịch sử,
tài liệu cung cấp các thông tin tổng quan về kinh tế xã hội, tự nhiên thuộc các
vùng lãnh thổ và các kết quả nghiên cứu có liên quan đã được xuất bản,

14
1.7.2. Phương pháp kế thừa
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ sản
xuất ván dán thông dụng và ván dán chậm cháy.
- Ngoài ra phương pháp này còn tìm hiểu và lựa chọn để kế thừa những
yếu tố công nghệ thích hợp phù hợp với mục đích nghiên cứu của đề tài nhằm
rút ngắn được thời gian và kinh phí nghiên cứu.
1.7.3. Phương pháp thực nghiệm
Ngày nay, để giải quyết các bài toán trong kỹ thuật, người ta thường sử
dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mà ít sử dụng phương pháp lý
thuyết thuần tuý. Tuy nhiên, trong nghiên cứu thực nghiệm, phương pháp
nghiên cứu cổ điển chỉ cho phép tìm kiếm các mối phụ thuộc đơn định giữa
chỉ tiêu đánh giá và yếu tố ảnh hưởng một cách riêng biệt nên không cho kết
quả chặt chẽ về mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố và sự tác động qua lại
giữa chúng với nhau.
Mục đích của kế hoạch đa yếu tố là nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt
độ ép, thời gian ép, lượng keo đến các tính chất vật lý, cơ học của ván dán từ
gỗ Keo lai.
Có rất nhiều yếu tố công nghệ tham gia vào quá trình sản xuất sản phẩm.
Tuy nhiên, dựa trên tính điều khiển được, khả năng tác động mạnh đến chất

lượng, năng suất, giá thành của quá trình sản xuất của các yếu tố, chúng tôi
lựa chọn các yếu tố nghiên cứu như sau:
- Nhiệt độ ép T (
0
C): mã hóa (X
1
)
- Thời gian ép  (phút) : ký hiệu (X
2
)
Các chỉ tiêu chất lượng đầu ra của ván dán theo tiêu chuẩn GB9846.8-88
và GB 9846.9-88 như sau: độ bền uốn tĩnh 
u
=Y
2
13MPa, độ bền kéo trượt
màng keo 
KT
=Y
3
0.7MPa, tỷ lệ tổn thất khối lượng ván dán Y
4
<20%; tỷ lệ
trương nở chiều dày TS = Y
1
 8%.

15
1.7.3.1 Phương pháp thực nghiệm
Quy hoạch thực nghiệm là phương pháp nghiên cứu khi ta không có

đầy đủ thông tin về đối tượng và phải thực nghiệm để xây dựng mô hình.
Theo nghĩa rộng thì quy hoạch thực nghiệm là tập hợp các tác động nhằm
đưa ra chiến thuật làm thực nghiệm, từ giai đoạn đầu tiên đến giai đoạn kết
thúc của quá trình nghiên cứu đối tượng.
Cơ sở toán học nền tảng của lý thuyết quy hoạch thực nghiệm là toán
học thống kê với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích
hồi quy.
Đối tượng nghiên cứu của quy hoạch thực nghiệm trong các ngành kỹ
thuật là một quá trình, một cơ cấu hoặc một hiện tượng có những tính chất,
đặc điểm chưa biết cần nghiên cứu.
Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm: không lấy toàn bộ
các trạng thái đầu vào, phức tạp dần mô hình toán học, đối chứng nhiễu, ngẫu
nhiên hóa, tối ưu.
Ưu điểm của phương pháp này là các thí nghiệm dễ dàng tiến hành, đối
tượng nghiên cứu đa dạng, chúng ta chỉ quan tâm đến các yếu tố đầu vào và
yếu tố đầu ra. Ngoài ra ta có thể khống chế các yếu tố đầu vào hoặc làm giảm
sự ảnh hưởng của các yếu tố khác tác động tới, số lần thí nghiệm ít, tiết kiệm
được thời gian cũng như chi phí, phương pháp này có thể xây dựng phương
pháp hồi quy rất thuận tiện cho việc khảo sát kết quả tìm phương pháp tối ưu.
Nhược điểm của phương pháp quy hoạch thực nghiệm là tính toán và
xử lý số liệu khá phức tạp. Tuy nhiên, vấn đề này có thể nhờ sự hỗ trợ của
các phần mềm máy tính để giải quyết một cách nhanh chóng và dễ dàng.
Từ các ưu nhược điểm trên, trong đề tài này chúng tôi chọn phương
pháp quy hoạch thực nghiệm cho quá trình nghiên cứu và phương trình hồi
quy có dạng tổng quát như sau :

16
2
11
0

j
n
j
jjji
n
ji
ijj
n
j
jj
xbxxbxbbY




Trong đó:
j
Y
: các yếu tố đầu ra

j
x
: các yếu tố đầu vào
b
0,
b
ij
, b
jj

: các hệ số cần xác định
n: số yếu tố đầu vào
Bố trí thí nghiệm gồm 3 loại thí nghiệm :
 Loại 1: Gồm N
1
= 2
n
thí nghiệm toàn phần. Yêu cầu phải đảm bảo tính
được các hệ số hồi quy tuyến tính
j
b
và tương tác cặp đôi
ij
b
.Tác động
của chúng không bị trộn lẫn với nhau.
 Loại 2: Gồm N
o
(N
o
>= 1) thí nghiệm ở tâm miền quy hoạch, tại đó giá
trị mã của các thông số bằng 0.
 Loại 3: N
α
= 2n thí nghiệm bố trí trên các trục toạ độ, cách gốc tọa độ
một đoạn α > 0 sao cho ma trận x trực giao, tức là ta lấy x
j
= ± α
Tổng số thí nghiệm cần tiến hành: N = N
1

+ N
α
+ n
o
= 2
n
+ 2n + n
o

Với n = 2 ta có:
 N
1
= 2
n
= 4: số thí nghiệm tuyến tính
 N
α
= 2n = 4: số thí nghiệm tại điểm sao ± α
 n
o
= 1: số thí nghiệm tại mức trung tâm
Số thí nghiệm cần tiến hành: N = 4 + 4 + 1 = 9 (thí nghiệm)
Có thể diễn tả mô hình khối bài toán tối ưu trong nghiên cứu thực nghiệm
tạo ván dán theo sơ đồ ở hình 1.3, đồng thời ma trận quy hoạch thực nghiệm,
mức và bước thay đổi các thông số thí nghiệm được trình bày ở bảng 1.1 và
1.2.

17













Bảng 1.1: Mức, bước thay đổi các thông số thí nghiệm
Các mức
Giá trị mã
Giá trị thực
X
1
(nhiệt độ ép
0
C)
X
2
(thời gian ép -phút)
Mức sao trên
+
150
13

Mức trên
+
140
11
Mức giữa
0
130
9
Mức dưới
-
120
7
Mức sao dưới
-
110
5



Hộp đen
Nhiệt độ ép (
0
C)
Thời gian ép (
0
C)
Độ bền uốn tĩnh (KG/cm
2
)
Tỷ lệ trương nở chiều dày (%)

Độ bền kéo trượt màng keo (KG/cm
2
)
Hình 1.3. Mô hình bài toán xác định các thông số tối ưu tạo ván dán









Tỷ lệ tổn thất khối lượng (%)

18
Bảng 1.2: Ma trận thí nghiệm

STT
X
1

X
2

T (
0
C)
 (phút)
Y

TN
(Y
1)

Y
UT
(Y
2
)
Y
TMK

(Y
3
)

Y
TTKL

(Y
4
)

1
-1

1
120
11

2
1
1
140
11




3
-1
-1
120
7




4
1
-1
140
7

5
-1,41
0
110
9




6
1,41
0
150
9




7
0
-1,41
130
5




8
0
1,41

130
13




9
0
0
130
9





1.7.3.2. Phương pháp xử lý số liệu
Các số liệu được xử lý bằng phần mềm Stat Graphic. Áp dụng phương
pháp phân tích phương sai (ANOVA) để đánh giá mức độ ảnh hưởng của
thông số nghiên cứu đến quá trình nghiên cứu chỉ là ngẫu nhiên hay thực sự
có ảnh hưởng. Phương pháp này giúp loại bỏ các yếu tố ít làm ảnh hưởng đến
quá trình nghiên cứu cũng như mức độ tương quan. Ngoài ra, còn giúp kiểm
tra các giả thiết đồng nhất phương sai, độ tin cậy các hệ số hồi quy và mức độ
phù hợp của mô hình lựa chọn theo tiêu chuẩn Fisher khi thực nghiệm.
Nội dung xử lý số liệu bao gồm các bước sau:
 Bước 1: Xây dựng phương trình hồi quy.
 Bước 2: Phân tích phương sai để loại bỏ các hệ số hồi quy không đảm
bảo đủ độ tin cậy ở mức ý nghĩa  = 0,05.
 Bước 3: Xác định các hệ số hồi quy theo hàm toán mới, sau khi đã loại
bỏ các hệ số hồi quy không đảm bảo độ tin cậy.

19
 Bước 4: Kiểm tra sự phù hợp của mô hình theo tiêu chuẩn Fisher.
Kiểm tra tính tương thích mô hình: F
t
 F
b
= F (0,05; k
1
; k
2
)
Nếu F
t
< F
b
thì mô hình đảm bảo tính tương thích. Ngược lại, nếu F
t
>
F
b
thì mô hình không đảm bảo tính tương thích, lúc này cần loại bỏ các hệ số
không đảm bảo tính tương thích khỏi mô hình và tiến hành chạy lại phương
trình tương quan.
 Bước 5: Chuyển mô hình về dạng thực theo công thức sau:
x
j
=
l
xZ

jj


0
; j =
4,1
(1.1)

Trong đó: Z
j
là các giá trị thay thế.
x
j0
lần lượt là các giá trị tại mức cơ sở (điểm 0).
l là cánh tay đòn của các yếu tố công nghệ tính toán
(khoảng biến thiên)
Sau khi lập được phương trình hồi qui Y = f(x
j
), tiến hành tính toán các
giá trị tối ưu của các thông số mục tiêu bằng phần mềm Excel.
1.7.4. Kiểm tra chất lượng ván dán chậm cháy
1.7.4.1. Kiểm tra chất lượng keo
Độ pH của hỗn hợp keo, thời gian gel hoá của hỗn hợp keo được đo
bằng máy đo độ pH HI 9224 Microprocessor printing pH meter (Hình 1.4).
Độ chính xác của máy đo độ pH là ± 0.1.
Độ nhớt của dung dịch keo đo bằng máy đo độ nhớt (DV-I +
Viscometer).

20













1.7.4.2. Kiểm tra độ ẩm ván mỏng
Độ ẩm là tỷ lệ phần trăm giữa lượng nước có trong gỗ so với khối lượng
gỗ khô kiệt.
%100
0
01



m
mm
W

(1.2)

Trong đó: m
1

- khối lượng gỗ ban đầu (có nước) (g); m
0

- khối lượng gỗ
khô kiệt (g).
Sử dụng máy đo độ ẩm kiểu cảm ứng để xác định độ ẩm ván mỏng
1.7.4.3. Kiểm tra sai số chiều dày ván mỏng
+ Dụng cụ kiểm tra thước panme điện tử, độ chính xác 10
-2
mm.
+ Kích thước mẫu kiểm tra: 100 x 100 (mm), số lượng 10 mẫu.
+ Phương pháp kiểm tra.
Kẻ 4 điểm t
1
, t
2
,

t
3
, t
4
trên mẫu như hình vẽ:
Máy đo độ pH
HI 9224 Microprocessor printing pH meter

Máy đo độ nhớt
DV-I + Viscometer
Hình 1.4. Máy kiểm tra chất lượng của keo


21
100
100
25
25
t1
t3
t2
t4

Dùng thước panme lần lượt đo chiều dày tại 4 điểm t
1
, t
2
, t
3
và t
4
cho 10
mẫu thử rồi tính giá trị trung bình.
Kết quả: Sai số chiều dày của ván mỏng được tính theo công thức :
S =
Tdn
TtbTdn
x 100 (%). (1.3)

Trong đó: Tdn - chiều dày ván mỏng danh nghĩa;
Ttb - chiều dày ván mỏng trung bình.
1.7.4.4. Kiểm tra tần số vết nứt và chiều sâu vết nứt
- Dụng cụ kiểm tra: Mực tàu, chổi quét, kéo cắt, cốc đựng và kính lúp
- Phương pháp kiểm tra: kẻ mẫu thành các ô có kích thước 100 x 100
(mm), dùng mực tàu quét vào các ô xen kẽ như hình vẽ.

Để ván khô khoảng 30 phút rồi dùng kéo cắt các ô đã quét mực tàu.
Dùng kính lúp đếm số vết nứt và chiều sâu vết nứt lần lượt trên 10 mẫu. Kết
quả được tính như sau:
Tần số vết nứt được xác định theo công thức.

22
T
s
=
10
N
, Vết/cm. (1.4)
Trong đó: T
s
- Tần số vết nứt (vết/cm);
N - Số lượng vết nứt đo được trên mẫu.
Chiều sâu vết nứt được tính theo công thức.
C
s
=
tN
Hi
i

.
10
1


x 100 (%) (1.5)
Trong đó: Hi - Chiều sâu vết nứt thứ i (mm);
t - Chiều dày trung bình của ván (mm).
N - Số lượng vết nứt đo được trên mẫu.
1.7.4.5. Tỷ lệ trưởng nở chiều dày ván dán
Độ trương nở của ván dán xác định theo tiêu chuẩn OCT 9624 – 72,
kích thước mẫu 25x25x6mm, số lượng mẫu thử: là 9
Công thức tính độ trương nở:

(%)100
1
12
s
ss
tn



Trong đó:

tn
. Độ trương nở của mẫu (%)
S
1
. Chiều dày mẫu thử trước khi ngâm nước

S
2
. Chiều dày mẫu thử sau khi ngâm nước
1.7.4.6. Độ bền uốn tĩnh của ván dán
Độ bền uốn tĩnh ván dán chậm cháy kiểm tra theo tiêu chuẩn GB
9846.8-88[21]. Phương pháp xác định các số liệu trên máy thử tính chất cơ lý
thuộc phòng thí nghiệm Khoa lâm sản – Đại học Nông Lâm TP HCM.
Dụng cụ: Máy kéo vạn năng, độ chính xác đến ±10N. Thước kẹp độ
chính xác ±0,1mm. Thước panme có độ chính xác ±0,01mm. Đồng hồ bấm
giây.

23

Hình 1.5. Sơ đồ kiểm tra độ bền uốn tĩnh

Hình 1.6. Thiết bị đo độ bền uốn tĩnh

Phương pháp kiểm tra như sau:
Mẫu đặt trong điều kiện chuẩn cho đến khi khối lượng không đổi.
Chiều rộng được xác định ở điểm giữa cạnh dài mẫu, độ chính xác đến
±0,1mm. Chiều dày được xác định ở điểm giữa cạnh dài mẫu, cách mép cạnh
10mm, mỗi cạnh xác định một điểm, độ chính xác đến ±0,1mm, khi tính
dùng giá trị bình quân toán học của hai điểm, chính xác đến ±0,1mm.
Khi chiều dày mẫu thử ≤ 7mm thì đường kính đặt tải và gối đỡ
15±0,5mm. Khi chiều dày mẫu thử > 7mm thì đường kính đặt tải và gối đỡ
30 ± 0,5mm. Chiều rộng bộ phận đặt tải và gối đỡ nên lớn hơn chiều rộng
mẫu thử. Khoảng cách giữa hai gối đỡ bằng 10 lần chiều dày danh nghĩa ván
nhưng không nhỏ hơn 150mm.
Tải trọng

24
Giao tuyến giữa mặt trục gia tải và mặt ván phải vuông góc với trục dài
mẫu thử. Khi xác định, căn cứ vào sự khác nhau giữa hướng trải thảm và bề
mặt phải trái mỗi loại xác định ba mẫu. Khi xác định tải trọng tăng đều (trong
vòng 30– 90 giây mẫu phải bị phá hủy). Ghi tải trọng lớn nhất chính xác
±10N.
Độ bền uốn tĩnh
xbxt
LP
2
xx3

(N/mm
2
)(KG/cm
2
) (1.6)

Trong đó: P - lực cực đại (N)(KG/cm
2
); L - khoảng cách giữa 2 gối đỡ
(mm)(cm); b - chiều rộng mẫu kiểm tra (mm)(cm); t - chiều dày mẫu kiểm tra
(mm)(cm)

Khi tính tìm ra giá trị bình quân của các mẫu thử cường độ bề mặt của
ván và công bố giá trị đó.
1.7.4.7. Độ bền kéo trượt màng keo
- Tiêu chuẩn kiểm tra: Tiêu chuẩn Nhật Bản JAS S – 11 15.2 (1993)
- Kích thước mẫu thử: L x W x t = 35 x 25 x t,mm
Cắt mẫu theo hình 1.7.

Hình 1.7. Mẫu kiểm tra độ bền kéo trượt màng keo


25
- Số lượng mẫu: Mỗi mức tỷ lệ hỗn hợp keo là 10 mẫu
Mẫu kiểm tra độ bền kéo trượt màng keo được kiểm tra trên máy thử
tính chất cơ lý Amsler 5 tấn 11/2612 thuộc phòng thí nghiệm Khoa lâm sản –
Đại học Nông Lâm Thủ đức TP HCM. Công thức xác định:
MPa
wa
P
;
10
max


(1.7)
Trong đó: P
max
: Lực phá hủy (KG); a,w: chiều rộng và chiều dài thiết
diện bề mặt trượt của màng keo, cm
Tiến hành thí nghiệm:
+ Dùng thước kẹp đo (a,w) để xác định diện tích kéo trượt
+ Gá mẫu vào bộ gá trên máy thử cơ lý.
+ Tiến hành tăng lực đến khi màng keo lớp giữa bị phá hủy thì dừng .
+ Đọc trị số lực phá hủy trên đồng hồ đo lực.
1.7.4.8. Kiểm tra tính chậm cháy của ván
Qua tìm hiểu các chỉ tiêu đánh giá khả năng chống cháy, các phương
pháp kiểm tra khả năng chống cháy và điều kiện vật chất thí nghiệm hiện tại

nên chỉ tiêu được lựa chọn cho thí nghiệm tạo ván chậm cháy là chỉ tiêu tổn
thất khối lượng (M) và được kiểm tra theo tiêu chuẩn ASTM – E69-70 của
Mỹ.
1.7.4.9. Chỉ tiêu tổn thất khối lượng
Phương pháp xác định của chỉ tiêu này được tính theo công thức:
(1.8)
Trong đó:
M
1
là khối lượng mẫu trước khi đốt.
M
2
là khối lượng mẫu sau khi đốt.