Nghiên Cứu Sự Ảnh Hưởng Của Chiều Rộng Thanh Cơ Sở Đến Chất Lượng Của Ván Ghép Khối Làm Mặt Cầu Thang Từ Gỗ Keo Lai

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

BÁO CÁO
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ
NĂM 2012

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU RỘNG THANH
CƠ SỞ ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA VÁN GHÉP KHỐI LÀM MẶT
CẦU THANG TỪ GỖ KEO LAI

Mã số: T2012-68

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Nguyễn Thị Tuyên


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy cô giáo, lãnh đạo khoa
lâm nghiệp – trường Đại học Nông lâm Thái nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ
để tôi về thiết bị, phòng thí nghiệm để tôi hoàn hành đề tài này.
Tôi xin cảm ơn tới lãnh đạo trung tâm thí nghiệm khoa chế biến, trung
tâm chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng – trường Đại học lâm nghiệp đã
tạo điều kiện về thiết bị thí nghiệm để tôi hoàn thành đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, các nhà khoa học, bạn bè
cùng gia đình đã quan tâm động viên giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 15 Tháng 2 năm 2013
Tác giả

Nguyễn Thị Tuyên


1

TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Tên đề tài: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều rộng thanh cơ sở đến
chất lượng của ván ghép khối làm mặt cầu thang từ gỗ Keo lai.
Mã số: T2012-68
Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thị Tuyên

Tel: 0916134648

Cơ quan chủ trì đề tài: Đại học Thái Nguyên
Cơ quan và cá nhân phối hợp thực hiện: Trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên.
Thời gian thực hiện: 01 năm
1. Mục tiêu
- Xác định được sự ảnh hưởng của chiều rộng thanh cơ sở đến chất
lượng sản phẩm thông qua một số chỉ tiêu vật lý và cơ học của ván ghép khối
từ gỗ keo lai.
- Đề xuất được loại sản phẩm có kích thước chiều rộng thanh cơ sở cho
chất lượng sản phẩm tốt nhất khi sản xuất từ gỗ keo lai.
2. Nội dung chính
- Thực nghiệm tạo ván ghép khối 3 lớp với kích thước chiều rộng thanh
cơ sở khác nhau đề tài đã lựa chọn:
- Kiểm tra chất lượng sản phẩm thông qua các chỉ tiêu vật lý và cơ học
theo tiêu chuẩn AS/NZS 1328.2:1998.
- Đề xuất loại ván có kích thước chiều rộng thanh cơ sở cho chất lượng
ván tốt nhất sản xuất từ gỗ keo lai.

2

3. Kết quả chính đạt được (khoa học, ứng dụng, đào tạo, kinh tế-xã
hội…)
Trong điều kiện thực hiện của đề tài, chúng tôi có được những kết quả
nghiên cứu sau:
- Thực nghiệm tạo được ván ghép khối 3 lớp với sự biến đổi chiều rộng
làm mặt cầu thang
- Xác định được một số tính chất của ván ghép khối với sự biến động
về chiều rộng thanh cơ sở
- Kết quả của đề tài có ý nghĩa quan trọng trong thực tiễn sản xuất cho
các cơ sở sản xuất mặt cầu thang làm từ loại gỗ này.
- Kết quả đề tài là tài liệu tham khảo quan trọng trong nghiên cứu,
giảng dạy liên quan đến lĩnh vực chế biến gỗ.


3

SUMMARY
Research title: Research the effects of radio base width to the quality of
laminated wood to block the stairs from Acacia wood.
Code of research: T2012-68
Coordinator: Nguyen Thi Tuyen

Tel: 0916134648

Implementing Instittution: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
Cooperating Institution (s) and participants: Thai Nguyen University of

Agriculture and Forestry.
Duration: 1 year
1. Objectives
- To determine spot the effect of base width to bars quality through
indicators of physical and mechanical laminated wood block from acacia wood.
- To proposal sized product base width bar for best quality when produced
from Acacia wood.
2. Research contents
- Experimental create 3 layers laminated wood block with size bars width
basis different selected topics:
- Check the product quality targets through physical and mechanical
standards AS / NZS 1328.2:1998.
- Proposal boards sized base width bars for best quality boards made from
Acacia wood.
3. Main achieved results (science, application, training, socio-economic ...)
In condition of research, we achieve result:
- To experimental create 3-layer laminated wood blocks with variable
width as the stairs


4

- To identify some properties of laminated wood block with wide
variation in bars basis
- The results of the study have important implications for the practical
production of the manufacturing base of the stairs made of wood.
- The results of the subject is important references in research, teaching
related to wood processing sector.

5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Đơn vị

Stt

Ký hiệu

Tên gọi

1

Glulam

Glue Laminated Timber

-

2

U-F

Keo Urea formaldehyde

-

3

PVAc

Keo Polyvinyl Acetate

-

4

PU

Keo Polyurethane

-

5

P-F

Keo Phenol Formaldehyde

-

6

MUF

Keo Melamin Ure formaldehyde

-

7

GL

Glulam

-

8

LVL

Laminated Veneer Lumber

-

9

TCVN

Tiêu chuẩn việt nam

-

10

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn

11

AS/NZS
Tiêu chuẩn kiểm tra tính chất ván Glulam
1328.2:1998

12

MC

Độ ẩm

%

13

P

Áp suất

MPa

14

τ

Thời gian

Phút

15

∆

Tỷ lệ chiều rộng thanh/chiều dày thanh

-

16

R

Tỷ lệ kết cấu

%

17

MOE

Modul đàn hồi

Mpa

18

MOR

Độ bền uốn tĩnh

Mpa

19

KLTT

Khối lượng thể tích

g/cm3


6

DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

Tran
g

1

Bảng 2.1. Bảng phân cấp Glulam với các thông số tính chất cơ học

5

2

Bảng 2.2. Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai

21

3

Bảng 2.3. Đặc điểm kỹ thuật của keo dán EPI 1985/1993

22

4

Bảng 4.1. Kích thước thanh cơ sở

32

5

Bảng 4.2. Kích thước thanh khi xẻ

32

6

Bảng 4.3. Kết quả kiểm tra khối lượng thể tích của ván, g/cm3

34

7

Bảng 4.4. Kết quả kiểm tra độ ẩm của ván, %

35

8

Bảng 4.5. Kết quả kiểm tra bong tách màng keo của ván, %

36

9

Bảng 4.6. Kết quả kiểm tra độ bền uốn tĩnh sản phẩm, Mpa

37

Bảng 4.7. Kết quả kiểm tra Modul đàn hồi uốn tĩnh của sản phẩm,

10
11

Mpa
Bảng 4.8. Tổng hợp kết quả kiểm tra chất lượng sản phẩm

39
40


7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Tên hình vẽ, đồ thị

TT
1
2

Hình 2.1. Một số hình ảnh về ván ghép khối

Hình 2.2. Một số lĩnh vực sử dụng ván Glue Laminated
Timber

Tran
g
3
8

3

Hình 4.1. Sơ đồ thực nghiệm tạo ván

31

12

Hình 4.2. Sơ đồ vị trí cắt mẫu kiểm tra

33

13

Hình 4.3. Kích thước mẫu kiểm tra khối lượng thể tích

34

14

Hình 4.4. Mẫu kiểm tra độ ẩm ván

35

15

Hình 4.5. Kích thước kiểm tra bong tách màng keo của sản phẩm

36

16

Hình 4.6. Kích thước mẫu thử độ bền uốn tĩnh

37


8

PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trong thực tế ngày nay gỗ tự nhiên, gỗ có kích thước lớn ngày càng

khan hiếm về trữ lượng và chủng loại. Do vậy, việc tìm ra nguồn nguyên liệu
hợp lý, tiết kiệm đang là vấn đề được các cấp, các ngành chế biến gỗ quan
tâm. Các hướng nghiên cứu phục vụ mục đích này là: tìm nguồn nguyên liệu
mới, tìm kiếm sản phẩm mới cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm hiện có
và đổi mới công nghệ.
Một trong những giải pháp để nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ, hạn chế
những khuyết tật của gỗ là sử dụng gỗ mọc nhanh rừng trồng để sản xuất ván
nhân tạo nói chung, ván ghép khối nói riêng. Ván nhân tạo không những nâng
cao tỷ lệ lợi dụng gỗ, hạn chế những nhược điểm của gỗ mà nó còn có ưu
điểm về tính chất vật lý, cơ học, hoá học và cho phép ta sử dụng những loại
gỗ mọc nhanh (có cơ tính thấp), các phế liệu nông - lâm nghiệp để sản xuất.
Ván ghép khối (Glue Laminated Timber) được sử dụng nhiều trên thế
giới và trong nhiều lĩnh vực như: Làm dầm trong các công trình như các nhà
máy, phân xưởng, trong các văn phòng, khách sạn, Làm nhà thể thao, nhà thờ,
làm nhà gia đình, trường học, làm cầu, làm cấu trúc trong công viên, giàn hoa,
làm bàn ghế, cầu thang.....[18]
Tại Việt Nam, loại ván này mới được tiến hành nghiên cứu sản xuất và
sử dụng, tuy nhiên lĩnh vực sử dụng loại ván này tại nước ta mới chỉ dừng lại
nghiên cứu sản xuất, chưa có nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều dày và
chiều rộng thanh cơ sở có ảnh hưởng như thế nào đến cường độ của sản phẩm


9

Cấu trúc ván glulam là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến chất
lượng của ván. Với những tỷ lệ kết cấu khác nhau, tỷ lệ chiều rộng thanh cơ
sở khác nhau sẽ cho ta những kết quả về chất lượng ván là khác nhau.
Do vậy cần phải có hướng nghiên cứu đánh giá sự biến đổi đó đến chất
lượng của ván như thế nào. Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến
hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều rộng thanh cơ sở đến chất

lượng của ván ghép khối làm mặt cầu thang từ gỗ Keo lai.”

1.2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định được sự ảnh hưởng của chiều rộng thanh cơ sở đến chất
lượng sản phẩm thông qua một số chỉ tiêu vật lý và cơ học của ván ghép khối
từ gỗ keo lai.
- Đề xuất được loại sản phẩm có kích thước chiều rộng thanh cơ sở cho
chất lượng sản phẩm tốt nhất khi sản xuất từ gỗ keo lai.


10

Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1. Cơ sở khoa học
2.1.1. Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng ván ghép khối
Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
δ = (X, Y, Z)
Trong đó:

X- Các yếu tố thuộc về vật dán
Y- Các yếu tố thuộc về chất kết dính
Z- Các yếu tố thuộc về thông số chế độ ép.

2.1.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng thuộc về vật dán
X = f (Xi)
Sự ảnh hưởng của loại gỗ (X1)
Gỗ được cấu tạo do các tế bào gỗ, các tế bào được hình thành bởi các
hợp chất hữu cơ và vô cơ: Cellulose, hemicellulose, lighin và các chát chiết

xuất. Do gỗ có cấu tạo đặc biệt và tính chất không đồng đều nên các loại gỗ
khác nhau sẽ có tính chất và thành phần hóa học khác nhau. Từ đó sự ảnh
hưởng của nó đến chất lượng dán dính, độ nhẵn bề mặt, tính chất cơ học là
khác nhau.
Khối lượng thể tích gỗ là một yếu tố ảnh hưởng lớn đến chất lượng ván
ghép. Gỗ có khối lượng thể tích nhỏ sẽ có kết cấu lỏng lẻo, làm tăng lượng
keo thấm vào gỗ dẫn tới màng keo có thể bị dán đoạn, lượng keo dán thực tế
trên bề mặt gỗ giảm làm ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối dán và gây
tốn keo dán. Mặt khác, gỗ có KLTT nhỏ, lượng co ngót trong quá trình ép sẽ
lớn gây biến dạng cho ván hoặc áp suất ép sẽ không đảm bảo.


11

Các loại gỗ khác nhau có cấu tạo và tính chất khác nhau ngay trong
cùng một loại gỗ. Trong cùng một loại gỗ từng vị trí theo chiều cao, theo
đường kính của cây tính chất của gỗ là khác nhau. Do vậy, để đạt được mối
dán tốt và sự đồng đều về tính chất của ván cần lựa chọn gỗ có tính chất đồng
đều nhau giưa hai vật dán.
Thông thường, theo yêu cầu của nguyên liệu sản xuất ván ghép khối
dạng Glulam nói riêng và nguyên liệu dùng trong sản xuất cầu thang nói riêng
thì KLTT của gỗ là: 0,4-0,6g/cm3.
Trong đề tài này chúng tôi sử dụng nguyên liệu gỗ Keo lai có γ0 =
0,466g/cm3, γ12=0,549 g/cm3, kết quả về KLTT của gỗ và các thông số khác
cho thấy gỗ keo lai phù hợp với yêu cầu trong việc sản xuất ván ghép khối
dạng Glulam.
Sự ảnh hưởng của độ ẩm thanh ghép (X2)
Độ ẩm gỗ ảnh hưởng đến độ bền mối dán được xem xét ở hai khía cạnh
là ảnh hưởng tới khả năng thấm keo và biến dạng của thanh:
Với phương pháp ép nguội mà luận văn áp dụng, nếu độ ẩm thanh khi

dán ép quá lớn (lớn hơn mức quy định) sẽ làm giảm độ nhớt của keo, làm cho
keo dễ bị tràn ra ngoài, thẩm thấu vào gỗ khi ép, làm cho keo khó đón rắn và
đóng rắn chậm, làm cho chất lượng của mối dán giảm xuống. Mặt khác, độ
ẩm của ván sau khi ép sẽ rất cao nên trong quá trình sử dụng dễ bị co ngót gây
ra hiện tượng cong vênh cho sản phẩm.
Ngược lại nếu độ ẩm của thanh thấp khả năng hút dung môi của keo
vào trong gỗ là rất lớn, làm cho độ nhớt của keo tăng lên, giảm lượng keo
thực tế trên bề mặt vật dán, khả năng dàn trải của màng keo không đều, liên
tục, làm giảm chất lượng mối dán.
Vì thế thông thường yêu cầu về độ ẩm thanh ghép 8 - 12%, chênh lệch
độ ẩm giữa các thanh phải trong khoảng 2 - 2,5%.


12

- Căn cứ vào đặc điểm của gỗ Keo lai;
- Căn cứ vào yêu cầu nguyên liệu, chỉ tiêu kỹ thuật của ván nhân tạo;
- Căn cứ vào cơ sở lý thuyết, trong đề tài chọn độ ẩm thanh sau khi
sấy 8-10%.
Sự ảnh hưởng của chất lượng bề mặt thanh ghép (X3)
Chất lượng bề mặt vật dán thường được xét ở 2 khía cạnh: độ nhẵn bề
mặt gỗ và độ sạch bề mặt vật dán.
- Độ nhẵn bề mặt vật dán
Theo thuyết dán dính, bề mặt vật dán càng phẳng, độ nhẵn bề mặt càng
cao thì khả năng bôi tráng chất kết dính càng dễ dàng, lượng chất kết dính tiêu
tốn ít, màng chất kết dính sẽ mỏng, đều liên tục, chất lượng mối dáng tốt, khả
năng chịu lực tăng lên. Ngược lại, nếu chất lượng bề mặt thanh thấp, độ mấp
mô lớn sẽ làm cho việc bôi tráng keo khó khăn, khả năng dàn trải của màng
keo không đều, màng keo bị dán đoạn, khả năng tiếp xúc của các thanh kém,
làm cho chất lượng mối dán giảm xuống. Thông thường độ nhẵn bề mặt của

thanh ghép phải đạt từ ∇6-∇8.
Độ nhẵn của bề mặt vật dán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loại gỗ,
chất lượng gia công..... Thông thường gỗ có khối lượng thể tích lớn thường
tạo ra bề mặt có độ nhẵn cao.
Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo của gỗ Keo lai: Mạch gỗ có kích thước
trung bình (0,1 – 0,2mm), số lượng ít, mạch gỗ xếp phân tán, hình thức tụ hợp
đơn và kép với số lượng 2-3lỗ/mm2. Trong mạch gỗ không có thể bít. Trên
mặt cắt ngang: Tia gỗ nhỏ và khá rõ (<0,1mm) số lượng trung bình 5-10
tia/mm. Lỗ thông ngang xếp so le, kích thước nhỏ (đường kính 6-8 µ m).
Ngoài các đặc điểm trên gỗ Keo lai không có ống dẫn nhựa dọc cho thấy gỗ
keo lai dễ tạo ra được một bề mặt có độ nhẵn cao, không có tạp chất dầu
nhựa.


13

Căn cứ vào điều kiện thực tế máy và thiết bị tại trường Đại học lâm
nghiệp chúng tôi chọn bề mặt thanh ghép trong đề tài là ∇8.
Sự ảnh hưởng của của cấu trúc ván (Kết cấu sản phẩm ván)
Cấu trúc ván ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, nếu tỷ lệ
kết cấu trong ván không phù hợp sẽ làm cấu trúc của ván không đồng nhất khi
đó trong ván sẽ xuất hiện nhiều biến dạng, đặc biệt là cong vênh.
Kết cấu sản phẩm bao gồm hai loại kết cấu cơ bản: kết cấu đối xứng và
kết cấu không đối xứng. Kết cấu đối xứng là loại kết cấu mà có lớp mặt trên
và lớp mặt dưới của sản phẩm cùng số lượng, cùng kích thước, cùng loại
nguyên liệu. Để giải quyết vấn đề này tôi đưa ra giải pháp sử dụng kết cấu đối
xứng là loại kết cấu mà có lớp mặt trên và lớp mặt dưới của sản phẩm cùng số
lượng và cùng loại nguyên liệu, nhưng yêu cầu vẫn phải đảm bảo cân bằng
lực giữa hai lớp ván mặt trên và dưới, hay nói cách khác yêu cầu sản phẩm
phải hạn chế tối đa độ cong vênh.

- Ảnh hưởng của tỷ lệ kết cấu đến cường độ ván: Tỷ lệ kết cấu thay đổi
hay chính là sự thanh đổi về kích thước lớp mặt và lớp lõi của sản phẩm. Khi
tỷ lệ kết cấu thay đổi sẽ làm cho cường độ gỗ thay đổi, đặc biệt là độ bền uốn
tĩnh và modul đàn hồi uốn tĩnh của ván. Theo tài liệu số [9], khi gỗ bị uốn
trong gỗ sản sinh 4 loại lực: mặt trên của gỗ chịu ép dọc, mặt dưới của dầm
chịu kéo dọc thớ, ở lớp thớ giữa trung hòa sản sinh ứng lực trượt dọc, tại hai
gỗi tựa xuất hiện lực cắt đứt thớ vuông góc. Do lực trượt dọc của gỗ nhỏ nên
khi gỗ bị uốn, hiện tượng dầm bị phá hủy thường do ứng lực trượt dọc vượt
quá giới hạn của nó làm cho phần trên và dưới của gỗ rời khỏi nhau. Do đó,
đối với những ván có tỷ lệ kết cấu càng lớn, có nghĩa là cạnh dán keo giữa các
lớp càng gần trục trung hòa của gỗ, do đó nếu mối dán không tốt khi uốn sẽ bị
trượt tại màng keo giữa lớp mặt và lõi, sẽ làm cho độ bền uốn tĩnh nhỏ và


14

ngược lại, gỗ có tỷ lệ kết cấu càng nhỏ thì cường độ uốn tĩnh va modul đàn
hồi càng cao.
Kích thước ván không giống nhau, chiều dầy ván ở lớp mặt trên và mặt
dưới không bằng nhau cũng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm, theo
lý thuyết chiều dầy ván phải cân bằng nhau và có xu thế tăng dần từ ngoài vào
trong.
- Ảnh hưởng của tỷ lệ chiều rộng thanh/chiều dày thanh cơ sở: Khi tỷ lệ
chiều rộng thanh/chiều dày thanh cơ sở thay đổi có nghĩa là 1 trong 2 yếu tố
thay đổi. Nếu chiều dày thanh cơ sở thay đổi, chiều rộng thanh cố định, lúc
này hiện tượng xảy ra chính là sự biến đổi của tỷ lệ kết cấu sản phẩm. Nếu
chiều rộng thanh cơ sở thay đổi, chiều dày thanh cố định. Lúc này sự biến đổi
về cường độ phụ thuộc vào mối liên kết giữa gỗ và keo dán, khi chiều rộng
thanh thay đổi nghĩa là số lượng thanh cơ sở trên một tấm ván sẽ tăng lên, các
cạnh mối dán giữa các thanh cơ sở của lớp mặt thay đổi, tạo ra những khi hở

giữa các cạnh dán thay đổi, từ đó làm thay đổi số đinh keo khi thực hiện ép
lớp. Do vậy làm thay đổi cường độ trượt giữa các lớp ván mặt và ván lõi với nhau.
Đề tài nghiên cứu tạo ván ghép khối dạng Glulam từ gỗ keo lai và được
sử dụng vào việc làm mặt cầu thang với kích thước sản phẩm là 30 mm.
Trong sản xuất ván ghép khối dạng Glulam ba lớp, cách sắp xếp ván tuân theo
tổng chiều dày ván lớp mặt ≥ 1/3 chiều dày sản phẩm hay R≥ 33,3%.
Do vậy, chúng tôi lựa chọn giá trị R = 60% để nghiên cứu sự
Tương ứng với mỗi giá trị tỷ lệ kết cấu R=60% chúng tôi tiến hành
nghiên cứu sự ảnh hưởng của tỷ lệ giữa chiều rộng tới chất lượng của sản
phẩm. Chúng tôi tiến hành lựa chọn 4 tham số về tỷ lệ chiều rộng w = 13,5,
18, 22,5, 27 mm.


15

2.1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng thuộc về keo dán
Chất kết dính có vai trò là tác nhân liên kết giữa hai vật dán trong điều
kiện xác định, nó đảm bảo sao cho sau khi thực hiện quá trình dán ép các
phần tử liên kết được với nhau và đạt được cường độ chịu lực nhất định. Vì
vậy chất kết dính là nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối dán. Các
yếu tố thuộc về chất kết dính bao gồm: Loại keo, lượng keo, thông số kỹ thuật
của keo…..
Loại keo
Trong sản xuất ván ghép thanh sử dụng rất nhiều loại keo với thông số
kỹ thuật khác nhau. Việc lựa chọn keo dán phải phù hợp với công nghệ sản
xuất (ép nóng, ép nguội…) và mục đích sử dụng của sản phẩm.
Để lựa chọn loại keo dán phải căn cứ vào rất nhiều yếu tố như: chất
lượng sản phẩm, công nghệ sản xuất và giá thành sản phẩm…Khi sản phẩm
ván nhân tạo sử dụng trong từng lĩnh vực thì yêu cầu về chất lượng cũng khác
nhau, với sản phẩm cần cường độ cao, chống chịu được môi trường thì cần sử

dụng loại keo thích hợp như P-F, M-F,…Ngược lại, với sản phẩm ván được
sử dụng để sản xuất đồ mộc, đồ thủ công mỹ nghệ…là loại sản phẩm thường
xuyên tiếp xúc với con người, cường độ không yêu cầu quá cao thì có thể sử
dụng các loại keo có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp nhưng yêu cầu không
độc hại để đảm bảo sức khoẻ cho người sử dụng như keo PVA, PVAc, EPI…
Trong đề tài này, sản phẩm tạo ra sử dụng làm mặt cầu thang chúng tôi chọn
loại keo đóng rắn ở nhiệt độ thường (ép nguội) dùng để tạo sản phẩm. Vì vậy,
để đảm bảo được độ bền mối dán cao, đạt được yêu cầu của sản phẩm chúng
tôi lựa chọn loại keo EPI 1985/1993 với các thông số kỹ thuật tại bảng 1.3.
Lượng keo tráng
Lượng keo tráng là một nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản
phẩm, đến công nghệ sản xuất và giá thành sản phẩm. Lượng keo tráng là


16

lượng keo tính cho một đơn vị diện tích dán ép. Trong công nghệ sản xuất ván
ép cần tạo ra một màng keo mỏng, đều, liên tục không chỉ vì yêu cầu của
cường độ màng keo mà còn vì chi phí cho giá thành sản phẩm. Lượng keo
tráng quá nhiều thì màng keo dày, sinh ra nội lực ứng suất trong màng keo,
làm cường độ dán dính giảm và chi phí cho keo dán cũng tăng, ảnh hưởng đến
giá thành sản phẩm. Nếu lượng keo tráng quá ít gây hiện tượng thiếu keo trên
bề mặt vật dán, màng keo không liên tục, dẫn đến cường độ dán dính giảm
đáng kể.
Cơ sở lựa chọn lượng keo tráng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loại
gỗ, độ ẩm gỗ, chất lượng bề mặt gia công, khối lượng thể tích của gỗ, loại
keo, thông số công nghệ của keo, phương pháp tráng keo, nhiệt độ và độ ẩm
môi trường ép, áp suất ép, assembly time (OAT, CAT)….
Theo tài liệu, lượng keo tráng thích hợp cho sản xuất ván ghép thanh
dạng glulam, và theo khuyến cáo của nhà sản xuất keo EPI 1985/1993.: 150250 g/cm2.

Gỗ keo lai là loại gỗ có khối lượng thể tích trung bình 0,549g/cm3,
đường kích lỗ mạch không lớn nên khi gia công tạo bề mặt thanh ghép có độ
nhẵn tương đối cao đạt được ∇8. Vì vậy, trong đề tài này chúng tôi dùng
lượng keo tráng cho sản xuất ván là: 200 g/m2.
2.1.1.3. Ảnh hưởng của chế độ dán ép
Chế độ dán ép được đặc trưng bởi 3 thông số: áp suất, thời gian, nhiệt độ.
Các thông số này lựa chọn căn cứ vào: loại gỗ, loại keo. Nếu gỗ cứng
cần áp suất ép lớn, thời gian ép lâu, nhiệt độ lớn. Ngược lại với gỗ mềm cần
áp suất ép nhỏ, thời gian ép ngắn, nhiệt độ thấp.
Ảnh hưởng của áp suất ép
Trong sản xuất gỗ ghép áp suất ép đóng vai trò định hình sản phẩm còn
làm tăng khả năng tiếp xúc giữa bề mặt vật dán. Theo lý thuyết dán dính khi


17

bề mặt vật dán phẳng nhẵn, khả năng dàn trải đều của màng keo lớn thì lực ép
không đáng kể, trong thực tế gia công không thể thực hiện được đến độ phẳng
lý tưởng. 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. Nhưng áp suất đó không được quá lớn sẽ gây nên hiện tượng tràn keo ra
ngoài làm mất tính liên tục của màng keo, lượng keo tráng không đảm bảo
ảnh hưởng đến chất lượng mối dán.
Trong sản xuất gỗ ghép cần phải có lực tác dụng theo hai phương, lực
ép theo phương ngang (ghép ván theo chiều rộng) có vai trò tạo ra sự tiếp xúc
tốt nhất cho vật dán. Lực ép theo phương đứng có tác dụng ổn định bề mặt
ván không cho nó biến dạng trong quá trình ép ván. Còn lực ép dọc (ghép
theo chiều dài thanh) có tác dụng ghép nối các thanh gỗ ngắn để được kích
thước thanh dài công nghệ mà vẫn đảm bảo cường độ và thẩm mỹ. Nếu áp
suất ép nhỏ thì sự tiếp xúc giữa vật dán kém, do đó cường độ dán dính giảm

dẫn tới ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Trị số áp suất ép Max phụ thuộc vào rất nhiều thông số, chúng ta có thể
biểu diễn qua công thức:
Pmax= f (loại gỗ, khối lượng thể tích sản phẩm, độ ẩm vật dán, nhiệt độ
ép, độ mấp mô bề mặt vật dán…).
Keo lai là loại gỗ có khối lượng thể tích trung bình 0,549g/cm3, giới
hạn bền khi nén ngang toàn bộ thớ gỗ 7,289 Mpa, đường kích lỗ mạch không
lớn nên khi gia công tạo bề mặt thanh ghép có độ nhẵn tương đối cao đạt
được ∇8. Để cho các lớp ván tiếp xúc được với nhau cần một trị số áp suất ép
đủ lớn nhưng vẫn đảm bảo được vật dán không bị phá hủy. Trong đề tài này,
khi các yếu tố như khối lượng thể tích sản phẩm cố định, độ ẩm vật dán 12%,
số lớp ván ghép là 3 lớp với tỷ lệ kết cấu R khác nhau. Chúng tôi lựa chọn các
thông số áp suất ép ván như sau:


18

- Áp suất ép ván lõi:
+ Áp suất ép phẳng: Pphẳng = 1.0 MPa;
+ Áp suất ép biên: Pbiên = 0.6 MPa;
- Áp suất ép lớp: P = 1.8 MPa.
Ảnh hưởng của thời gian ép
Thời gian ép là thời gian duy trì ván trong máy ép để thu được cường
độ dán dính của sản phẩm là tốt nhất. Thời gian ép chủ yếu quan tâm đến thời
gian duy trì áp suất ép max.
Thời gian duy trì áp xuất max = f (loại gỗ, độ ẩm vật dán, loại keo,
thông số kỹ thuật của keo, nhiệt độ ép…).
Gỗ mềm, nhẹ keo dễ đóng rắn, thời gian ép nhanh hơn so với gỗ cứng.
Phương pháp ép nhiệt độ cao (ép nhiệt), thời gian ép ngắn hơn phương
pháp ép nhiệt độ thấp (ép nguội).

Độ ẩm thanh ghép lớn, keo khó đóng rắn, thời gian ép dài hơn so với
các thanh có độ ẩm nhỏ.
Với mỗi loại keo khác nhau có thời gian đóng rắn khác nhau, do vậy
thời gian duy trì áp suất ép cũng khác nhau.
Đối với ghép ngang thì (τ n1 , τ n 2 , τ n 3 , τ n 4 , τ n 5 ) phụ thuộc vào công nghệ
sản xuất, đây là khoảng thời gian đóng rắn màng keo. Trong ép nguội nếu thời
gian này quá ngắn, màng keo sẽ không kịp đóng rắn, làm ảnh hưởng đến chất
lượng mối dán và làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Trong đề tài này ép ván lõi và ép lớp được dán ép bằng keo EPI
1985/1993 với tỷ lệ chất đóng rắn là 15%, thực hiện phương pháp ép nguội,
độ ẩm thanh ghép 8-12%, loại gỗ có khối lượng thể tích và kích thước lỗ
mạch trung bình ít ảnh hưởng đến việc thấm keo bề mặt. Do vậy, thời gian ép
chủ yếu phụ thuộc vào loại keo, thông số kỹ thuật của keo. Theo khuyến cáo
của nhà sản xuất keo EPI, việc ép ván đối với keo này thường là từ 30 – 60


19

phút tùy thuộc vào điều kiện áp dụng. Xuất phát từ những đặc điểm và
khuyến cáo trên chúng tôi lựa chọn thời gian ép là 60 phút.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ ép
Khi sử dụng keo dán, việc dán ép ván có thể thực hiện ở nhiệt độ
thường (ép nguội) hoặc nhiệt độ cao (ép nhiệt).
Theo lý thuyết và thực nghiệm cho thấy khi ép ván ở nhiệt độ cao (sử
dụng keo nhiệt rắn) thì dưới tác dụng của nhiệt độ gỗ được mềm hoá nên khả
năng tiếp xúc của bề mặt vật dán tăng, độ nhớt của keo ở giai đoạn đầu quá
trình ép giảm nên khả năng dàn trải màng keo tốt hơn. Mặt khác, nhiệt độ cao
sẽ làm thời gian đóng rắn của màng keo giảm làm cho chất lượng mối dán tốt
hơn so với ép nguội khi sử dụng loại keo đó. Nếu nhiệt độ ép quá cao sẽ làm
cho màng keo lớp bề mặt đóng rắn trong thời gian rất ngắn, trong khi màng

keo lớp trong chưa kịp đóng rắn, điều đó thường dẫn tới hiện tượng nổ ván
khi giảm áp. Ngược lại, nhiệt độ ép quá thấp sẽ làm cho màng keo đóng rắn
lâu, dễ gây màng keo không liên tục, hở mạch keo và thời gian ép lâu. Trong
sản xuất để đảm bảo chất lượng mối dán thì nhiệt độ ép phải lớn hơn 15 0C.
Trong đề tài này, căn cứ vào đặc điểm cấu tạo gỗ, độ ẩm gỗ và điều
kiện trang thiết bị, căn cứ vào loại keo chúng tôi lựa chọn nhiệt độ ép cho ép
nguội là 300C.
2.2. Tổng quan về ván ghép khối
2.2.1. Khái niệm ván ghép khối
Glulam (Glue Laminated Timber) là cấu trúc được thiết kế bởi việc sắp
xếp nhiều lớp gỗ, các lớp gỗ dài này được nối dài lại với nhau bằng dạng
ngón. Các lớp này liên kết với nhau thành một cấu trúc vững chắc nhờ keo
dán. Nhờ có sự liên kết của nhiều thanh gỗ nhỏ lại với nhau sẽ tạo ra được
một lực lớn để trống lại tác dụng trong quá trình sử dụng [18]


20

Hình 2.1. Một số hình ảnh về ván ghép khối

Kích thước và cấu trúc của Glulam được xác định theo tiêu chuẩn
AS/NZS 1328.2:1998 và được phân thành 6 cấp sau: GL8, GL10, GL12,
GL13, GL17, GL18. Với các cấp này sẽ có các thông số tính chất cơ học khác
nhau, sự phân cấp đó được thể hiện theo bảng sau:
Bảng 2.1. Bảng phân cấp Glulam với các thông số tính chất cơ học
Phân cấp

Dạng cường độ (Mpa)

Môdun đàn hồi

Độ bền uốn

Độ bền

Độ bền

Độ bền nén

tĩnh

kéo

kéo trượt

dọc thớ

GL18

50

25

5,0

50

18500

GL17

42

21

3,7

35

16700

GL13

33

16

3,7

33

13300

GL12

25

12

3,7

29

11500

Glulam

(Mpa)


21

GL10

22

11

3,7

26

10000

GL8

19

10

3,7

24

8000

CÊu tróc cña v¸n th−êng cã d¹ng sau:

Ở nhiều nước coi đây là vật liệu của kiến trúc, tức là chúng được sử
dụng để thay thế cho những loại gỗ tròn có đường kính lớn. Nếu như dùng để
sản xuất đồ gia dụng, thì căn cứ vào loại gỗ khác nhau, hoặc loại keo sử dụng
khác nhau mà công dụng của chúng cũng sẽ khác nhau.
Ngoài ra, gỗ ghép còn được ứng dụng trong: sản xuất cửa chính, cửa
sổ, cửa thông phòng, đồ gia dụng, tay vịn ghế, mặt bàn ăn, dụng cụ dạy học,
tủ kính, tay vịn cầu thang, ghép tường trong phòng thể thao, ván sàn, khung
cửa,...
2.2.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng ván ghép khối trên thế giới
Trên thế giới, ván ghép khối dạng Glulam (Glue Laminated Timber)
được sử dụng nhiều trên thế giới và trong nhiều lĩnh vực như: Làm dầm trong
các công trình như các nhà máy, phân xưởng, trong các văn phòng, khách sạn,
Làm nhà thể thao, nhà thờ, làm nhà gia đình, trường học, làm cầu, làm cấu
trúc trong công viên, giàn hoa, làm bàn ghế.....


22

Gỗ ghép glulam được dùng làm đồ

Gỗ ghép glulam được dùng làm cầu vượt

mộc nội thất

qua đường

Gỗ ghép glulam được dùng làm dầm xây

Gỗ ghép glulam được dùng làm dầm cong

dựng công trình công cộng

xây dựng nhà


23

Gỗ ghép glulam được dùng làm cầu thang

Gỗ ghép glulam được dùng làm cầu

Hình 2.2. Một số lĩnh vực sử dụng ván Glue Laminated Timber

Glulam là loại vật liệu được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1893, nó
được đưa vào xây dựng phòng hoà nhạc ở Besel thuộc Phần Lan. ở Châu âu,
glulam đã được sử dụng cách đây khoảng 100 năm, cùng với khả năng chống
ẩm của chất kết dính nó đã được đưa vào sử dụng rộng rãi hơn 50 năm trước.
Tại Mỹ lần đầu tiên vào năm 1934 tại phòng thí nghiệm lâm sản Viện
hàn lâm khoa học. Năm 1930 một số công ty được thành lập sử dụng công
nghệ chế tạo Glulam cho các phòng tập thể dụng, nhà thờ, trường học, nhà
máy. Trong thế chiến thế giới thứ II sự cần thiết của Glulam được sử dụng
xây dựng các tòa nhà nhà quân sự. Vào đầu năm 1950 đã có ít nhất một trục

nhà sản xuất Glulam tại Mỹ, năm 1952 các nhà sản xuất kết hợp với nhau
hình thành nên viện xây dựng gỗ tại Mỹ (AITC). Hiệp hội này lần đầu tiên
sản xuất theo tiêu chuẩn quốc gia vào năm 1963, tiêu chuẩn CS-253-63 kết
cấu nhiều lớp gỗ dán vào nhau. Năm 1973 AITC đã tiếp tục đưa ra các tiêu