Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép đến một số tính chất của ván ghép khối từ gỗ keo lá tràm sau biến tính thủy nhiệt

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 mới,
tiết kiệm, các loại sản phẩm mới đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm đang
là vấn đề được các cấp, các ngành chế biến gỗ quan tâm. Một trong những giải
pháp để nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ, hạn chế những nhược điểm của gỗ là sử
dụng gỗ mọc nhanh rừng trồng, những loại gỗ cơ tính thấp, phế liệu nơng
nghiệp để sản xuất ván nhân tạo nói chung, ván ghép khối nói riêng,
Ván ghép khối được sử dụng nhiều trên thế giới và trong nhiều lĩnh vực
như: làm dầm trong các cơng trình như các nhà máy, trong các văn phòng,
khách sạn, làm nhà thể thao, nhà thờ, làm cầu, làm cấu trúc trong công viên,
giàn hoa, làm bàn ghế, cầu thang....
Việc nghiên cứu những yếu tố công nghệ nhằm nâng cao chất lượng ván
nhân tạo nói chung và ván ghép khối nói riêng là rất quan trọng. Trong đó, áp
suất ép là một trong những yếu tố quan trọng, nhằm tạo ra sự tiếp xúc tốt nhất
giữa hai bề mặt vật dán, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Như vậy, việc
xác định trị số áp suất ép cho một đối tượng cụ thể là cần thiết.
Xuất phát từ những vấn đề trên, được sự đồng ý của khoa Chế biến lâm
sản, trường Đại học Lâm nghiệp, dưới sự hướng dẫn khoa học của
NGƯT.PGS.TS. Phạm Văn Chương tôi tiến hành làm luận văn: “Nghiên cứu
ảnh hưởng của áp suất ép đến một số tính chất của ván ghép khối từ gỗ Keo
lá tràm sau biến tính thủy nhiệt”


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về ván ghép khối dạng Glulam
1.1.1. Khái niệm ván ghép khối dạng Glulam
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
chống lại tác dụng trong quá trình sử dụng.


Đặc điểm chung của loại ván này là đa dạng về kích thước, khơng kén
chọn ngun liệu, cơng nghệ đơn giản, phạm vi sử dụng rộng.
Ở nhiều nước coi đây là vật liệu của kiến trúc, tức là chúng được sử dụng
để thay thế cho những loại gỗ trịn 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.
Về cơ bản gỗ ghép không làm thay đổi kết cấu nguyên có của gỗ, hoặc là
có thể nói, gỗ ghép vẫn phát huy được tác dụng tự nhiên của gỗ, do đó gỗ ghép
vẫn thuộc loại vật liệu tự nhiên. Gỗ ghép có tính đồng đều và tính ổn định về
kích thước tốt hơn so với gỗ tự nhiên cùng loại. Sản xuất gỗ ghép sẽ sử dụng
gỗ nhỏ vào những mục đích cần gỗ lớn, gỗ chất lượng kém nhưng lại sử dụng ở
những vị trí địi hỏi chất lượng cao, gỗ có độ rộng nhỏ nhưng lại dùng ở những
nơi có yêu cầu độ rộng lớn, điều đó có tác dụng rất lớn cho việc nâng cao hiệu
quả lợi dụng gỗ.
Ngoài ra, gỗ ghép cịn được ứng dụng trong: sản xuất cửa chính, cửa sổ,
cửa thơng phịng, 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,...
Một số ưu điểm chủ yếu của gỗ ghép:
 Có thể sản xuất từ gỗ có kích thước nhỏ, độ bền cơ học thấp;
 Dễ nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ;
 Sản phẩm đa dạng và ổn định về kích thước;
 Linh động khi liên kết và lắp ghép;
 Phạm vi sử dụng rộng.
Từ việc nghiên cứu và phát triển trong ngành công nghiệp chế biến gỗ
và xây dựng được hỗ trợ bởi các chương trình quốc gia và khu vực, các sáng
chế mới như gỗ ghép có thể là một mục tiêu đầu tư.

1.1.2. 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 cơng viên, giàn hoa, làm bàn ghế.....
Glulam là loại vật liệu được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1893, nó được
đưa vào xây dựng phịng hồ 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 phịng 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 chục 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 chuẩn PS-56-73, tiêu
chuẩn ANSI A190.1-1973. Năm 1982 và 1992 phiên bản tiêu chuẩn mới nhất
biết đến như ANSI/AITC A190.1-1992 Hiện nay khoảng 30 nhà sản xuất trên
khắp nước Mỹ và Canada có đủ điều kiện để sản xuất ván Glulam theo tiêu
chuẩn ANSI/AITC A190.1, tổng số sản xuất hàng năm là khoảng 300.000.000
feet tàu. Năm 1990 thị trường xuất khẩu Glulam được phát triển, một số lượng
lớn được di chuyển tới Thái Bình Dương, số lượng lớn đi đến đất nước Nhật
Bản.
Về lĩnh vực nghiên cứu, trên thế giới hiện nay đã có nhiều cơng trình
nghiên cứu về cấu trúc, kích thước của Glulam, nhưng chủ yếu là nghiên cứu

về cấu trúc của dầm sử dụng trong các công trình xây dựng, cụ thể là nghiên
cứu về kích thước của dầm. Tuy nhiên, lĩnh vực nghiên cứu về cấu trúc sắp xếp
các thanh cơ sở chưa được đề cập một cách cụ thể về cấu trúc này....
1.2. Xử lý thuỷ - nhiệt và khả năng dán dính của gỗ sau xử lý thủy nhiệt
Biến tính thủy - nhiệt là q trình làm thay đổi một số tính chất vật lý, cơ
học, sinh học và tính chất cơng nghệ của gỗ dưới tác dụng của nhiệt độ cao khi
xử lý gỗ ở trong mơi trường nước, sau đó được gia nhiệt bằng phương pháp
sấy.
Nhiệt độ của môi trường trong biến tính thuỷ - nhiệt cho gỗ dao động từ
100°C đến 200°C. Ở nhiệt độ thấp hơn 100°C, tính chất vật liệu gỗ thay đổi
không đáng kể, nhưng nếu nhiệt độ lớn hơn 200°C, gỗ sẽ bị phá huỷ nghiêm
trọng, đặc biệt là cường độ của gỗ. Các quá trình biến tính thuỷ - nhiệt hiện nay
giới hạn nhiệt độ biến tính khơng vượt q 200°C và phụ thuộc vào rất nhiều
yếu tố như:
- Thời gian và nhiệt độ của quá trình xử lý
- Loại gỗ
- Độ ẩm của gỗ trước khi xử lý
- Kích thước của mẫu gỗ được xử lý
Q trình biến tính thuỷ - nhiệt làm thay đổi thành phần hoá học của cấu
trúc vách tế bào, đem đến một loạt thay đổi các tính chất của gỗ:
- Khối lượng thể tích giảm
- Tăng tính ổn định kích thước, giảm khả năng hút ẩm và hút nước
- Cải thiện độ bền sinh học
- Giảm cường độ và modul uốn tĩnh,
- Màu sắc của gỗ bị sẫm lại
- Công nghệ sạch, thân thiện với môi trường
- Độ cứng của gỗ tăng

Khả năng dán dính của gỗ sau xử lý thủy nhiệt:
Gỗ do nhiều tế bào cấu tạo nên, nó là một thể hỗn hợp rất phức tạp của
các chất cao phân tử polysaccarit gồm có nhóm cacbonin và nhân benzen tạo
thành. Ngoài các thành phần chủ yếu ấy ra, trong gỗ cịn có dầu nhựa, chất
chát, chất màu, tinh dầu, chất béo.
Nhiệt độ cao và thời gian xử lý dài làm các chất chiết suất trong gỗ dễ
dàng bị phân huỷ trong q trình làm nóng, phân huỷ các polyme vách tế bào,
phá huỷ hệ thống mao dẫn, hình thành một số chất mới trên bề mặt làm cho bề
mặt gỗ trở lên trơ hơn so với gỗ không xử lý và loại bỏ được tính ưa nước của
gỗ.
Khả năng dán dính của keo với gỗ sau khi xử lý giảm. Do trong quá
trình xử lý thủy - nhiệt một số nhóm –OH của các polyme trên vách tế bào bị
phân hủy, sự hình thành các chất mới có khả năng làm cho bề mặt có khả
năng trơ hơn. Do vậy, khả năng thẩm thấu keo vào gỗ và phản ứng giữa keo
với gỗ có thể giảm dẫn đến cường độ dán dính kém.
1.3. Sơ lược một số cơng trình nghiên cứu về áp suất ép
 Một số cơng trình trên thế giới
- J. Hra’zsky’, P. Kra’l (2007), Faculty of Forestry and wood technology,
Mendel University of Agriculture and Forestry Brno, Czech Republic đã
nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ ép cho ván dán chịu ẩm, sử
dụng gỗ Spruce (Vân Sam). Kết quả nghiên cứu đã xác định các tham số chế độ
ép là yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm.
- Kra’lp, (2006), Zvolen Forestry University nghiên cứu ảnh hưởng của các
thông số chế độ ép cho ván LVL (Laminated veneer lumber).
- O. Unsal (2007), Wood Mechanics and Technology Department, Faculty of
Forestry, Istanbul University, Bahcekoy, Sariyer, 34473, Istanbul, Turkey đã
nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép và nhiệt độ ép đến chất lượng ván ghép

dạng lớp từ gỗ Thông. Tác giả khẳng định rằng khi ép, áp suất ép có ảnh hưởng
đáng kể đến tính chất vật lý và độ bền cơ học của sản phẩm (thể hiện rõ nhất
thông qua biểu đồ profile mật độ theo chiều dày ván).
- J. Hra’zsky’, P. Kra’l (2006), đã nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ép (P, T,
 ) đến chất lượng ván dán từ gỗ Spruce.

 Một số cơng trình nghiên cứu ở Việt Nam
Ngày nay, công nghệ ván nhân tạo phát triển rất nhanh chóng và rộng rãi,
tuy nhiên ở Việt Nam lĩnh vực vực sử dụng ván ghép khối chưa được ứng
dụng nhiều trong thực tế cũng như trong nghiên cứu.
Một số công trình về áp suất ép trong sản xuất ván nhân tạo:
- Đề tài “ Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ sản xuất ván ghép thanh từ gỗ
Keo lá tràm “ của tác giả Phạm Văn Chương, 2011, đây là một cơng trình
nghiên cứu rất tổng quan, giải quyết những vấn đề liên quan đến sản xuất ván
ghép thanh, trong đó có áp suất ép.
- Đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép tới tính chất của ván hỗn hợp
tre – gỗ”, Đỗ Văn Nhàn, 2004. Với áp suất 16 kgf/ cm 2 , ván có thể đáp ứng mọi
yêu cầu cơ bản của ván sử dụng trong đồ mộc cũng như trong xây dựng. Điều
này rất ý nghĩa khi các làng nghề mây tre phát triển mạnh mẽ, tận dụng được
phế liệu nông nghiệp.
- Đề tài “ Ảnh hưởng của áp suất ép tới khả năng dán dính một số loại vật
liệu gỗ sử dụng chất kết dính Synteko”, Đỗ Vũ Thắng, ĐH Lâm Nghiệp, 2008,
tác giả tìm ra áp suất hợp lí đối với một số loại gỗ keo như sau: keo lá tràm 0.60.8 MPa, keo lai 0.8-1.0 MPa.
-Đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép đến ván dạng glulam (Glue
Laminated Lumber) sản xuất từ keo tai tượng”, Nguyễn Trường Tú, 2009.
- Đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép tới khả năng dán dính của gỗ
Bạch Đàn sử dụng chất kết dính EPI 1911/1999, PVAc”, Nguyễn Thị Mơ,
2009.

Tuy nhiên, trong các cơng trình này, chưa có đề tài nào tiến hành nghiên
cứu về áp suất ép kết hợp với xử lý thủy nhiệt các thanh cơ sở tới chất lượng
của sản phẩm ván ghép khối.
Vì vậy, việc chúng tôi tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của áp suất ép
đến chất lượng sản phẩm là một nghiên cứu cần thiết, bổ sung vào việc sử dụng
rộng rãi và hiệu quả loại ván này trong thực tế.


Chương 2
Đối tượng, phạm vi, mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác lập ảnh hưởng trị số áp suất ép đến chất lượng ván ghép khối dạng
glulam sản xuất từ keo lá tràm đã qua xử lý thủy nhiệt.
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu
- Ảnh hưởng của áp suất ép phẳng.
- Chất lượng ván ghép khối từ gỗ Keo lá tràm.
 Phạm vi nghiên cứu
- Ván ghép khối có cấu trúc 2 lớp làm từ gỗ Keo lá tràm.
- Quá trình kiểm tra chất lượng ván tại Trung tâm thí nghiệm khoa Chế
biến lâm sản – Trường Đại học Lâm nghiệp.
- Kích thước thanh ghép: Chiều dài l = 650 (mm)
Chiều rộng w = 80 (mm)
Chiều dày t = 10 (mm)
- Chế độ xử lí thủy nhiệt: Nhiệt độ: 150 0 C , thời gian  = 4h.
- Các mức áp suất ép khảo nghiệm: 1.0 MPa; 1.25 MPa; 1.5 MPa; 1.75
MPa; 2.0 MPa.
- Keo dán sử dụng trong đề tài là keo EPI 1913/1999.
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết ép ván.

- Biến tính phơi gỗ.
- Thực nghiệm tạo ván ghép khối 2 lớp với các mức áp suất ép khác nhau
đề tài đã lựa chọn.
- Xác định ảnh hưởng của áp suất ép đến một số tính chất của ván ghép
khối với các thanh ghép đã được xử lý thủy – nhiệt.
- Kiểm tra chất lượng sản phẩm thông qua các tiêu chuẩn.


2.4. Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp thu thập số liệu
- Cho việc viết tính cấp thiết của đề tài, tổng quan vấn đề nghiên cứu (lịch
sử ván ghép khối, các đề tài, lĩnh vực sử dụng trên thế giới và trong nước có
liên quan đến ván glulam và các đề tài về áp suất ép và biến tính thủy nhiệt).
- Cho việc thực nghiệm tạo ván và phân tích kết quả đạt được.
* Phương pháp kế thừa số liệu
- Kế thừa số liệu về đặc điểm cấu tạo, tính chất vật lý, cơ học và hoá học
của gỗ keo lá tràm.
* Phương pháp thực nghiệm tạo ván theo các cấu trúc và kiểm tra
chất lượng ván
 Xác định khả năng bong tách của màng keo
- Tiêu chuẩn kiểm tra: Mẫu bong tách được kiểm tra theo tiêu chuẩn Nhật
Bản JAS Type II.
- Kích thước mẫu: 75 x 75 x t (mm)
- Dung lượng mẫu: 8 mẫu/chế độ
- Dụng cụ kiểm tra: Thước kẹp có độ chính xác 0,01 mm và kính lúp.
- Quy trình kiểm tra: Mẫu được luộc trong nồi luộc tự động ở 700C trong
2 giờ, sau đó để ráo 15 phút ở điều kiện mơi trường, cuối cùng được sấy ở nhiệt
độ 600C trong 3 giờ. Chiều dài vết nứt được xác định bằng kính lúp đối với các
bong tách nhỏ rồi đo bằng thước kẹp điện tử có độ chính xác đến 0,01mm.
- Cơng thức xác định: Độ bong tách màng keo được tính theo cơng thức:

ĐBT =
Trong đó:

l
C

× 100%

 l - là tổng chiều dài vết nứt (mm)
C - là chu vi của mẫu (mm)


* Xác định độ bền kéo trượt màng keo
- Tiêu chuẩn kiểm tra: Mẫu được kiểm tra theo tiêu chuẩn AS/NZS
1328.2:1998.
- Kích thước mẫu: 40 x 40 (mm)
- Dung lượng mẫu: 10 mẫu/chế độ;
- Dụng cụ kiểm tra: Thước kẹp có độ chính xác 0,01 mm và máy thử tính
chất cơ lý MTS Q- test.
- Quy trình kiểm tra: Đo tiết diện của khu vực trượt dọc màng keo. Trên máy
thử tính chất cơ lý, mẫu được lắp vào bộ gá theo phương thẳng đứng so với trục
máy, đồng thời mẫu nằm trong mép bộ gá từ 5 mm. Tốc độ tăng tải chậm, đều và
duy trì thời gian tăng tải cho đến khi mẫu bị phá huỷ.
- Công thức xác định:
Độ bền kéo trượt màng keo được tính theo cơng thức:
k =

P
(N/ mm 2 )
lw

Trong đó : P - Lực kéo khi màng keo bị phá huỷ (N);
w - Chiều rộng tiết diện kéo (mm);
l - Chiều dài tiết diện kéo (mm).
* Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
- Xử lý số liệu bằng phần mềm Excel và sử dụng thống kê toán học, với
các đặc trưng thống kê sau:
a. Trung bình mẫu
Được xác định theo cơng thức:
n

_

x


x
i 1

i

n

Trong đó: x - các giá trị ngẫu nhiên của mẫu thí nghiệm


n - số mẫu quan sát


x - trị số trung bình mẫu

b. Sai tiêu chuẩn mẫu
Được xác định theo cơng thức:



 xi  x 


S   i 1 
n 1
n

2

Trong đó: S - sai quân phương
xi - giá trị của các phân tử


x - trung bình cộng của các giá trị x i
n

- số mẫu quan sát

c. Hệ số biến động
Được xác định theo cơng thức:
S% 

s


 100%

x

Trong đó: S % - hệ số biến động
s - sai quân bình phương


x - trị số trung bình cộng

d. Hệ số chính xác
Được xác định theo cơng thức:
P

m
 100%
X

Trong đó: P - hệ số chính xác
m - sai số trung bình cộng
X - trị số trung bình cộng

e. Sai số trung bình cộng
Được xác định theo cơng thức:
m

Trong đó: m – sai số trung bình cộng

s

n


s – sai quân bình phương
n - số mẫu quan sát
f. Sai số tuyệt đối của ước lượng
Được xác định theo cơng thức:
C(95%)  t 
2

s
n

Trong đó: C(95%) - sai số tuyệt đối của ước lượng
t - mức tin cậy
2

s - độ lệch tiêu chuẩn
n

- dung lượng mẫu

Ngoài ra, để phân tích mối quan hệ giữa áp suất ép và chất lượng của ván
ghép khối, tơi tiến hành phân tích số liệu dựa trên phần mềm xử lý số liệu để
xây dựng một số chỉ tiêu lập phương trình tương quan hồi quy.
2.5. Vật liệu nghiên cứu
2.5.1. Gỗ Keo lá tràm
- Tên khoa học:

Acacia auriculiformis A. Cunn. ex Benth.

- Phân bố: New Guinea, Đảo Kai và Australia đã được trồng thành rừng
ở phía Bắc Malesia, Đơng Phi, Ấn Độ. Cây được đưa vào Việt Nam trồng
thành rừng ở các tỉnh: Quảng Nam, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Tuyên Quang,...
- Đặc điểm cấu tạo thơ đại: Gỗ lõi có màu nâu hồng đến nâu đen, nâu
cánh gián hoặc nâu xám, gỗ giác có màu vàng tía đến màu vàng rơm. Thớ gỗ
thẳng, đôi khi thấy thớ xoắn, bề mặt khá mịn và đồng nhất, thỉnh thoảng thấy
có các giải sọc do có các giải màu sẫm chạy dọc, gỗ có tính phản quang.
Xét về cấu tạo thô đại, Keo lá tràm thớ gỗ thẳng và mịn hồn tồn có thể
đáp ứng được làm nguyên liệu sản xuất ván ghép khối.
- Đặc điểm cấu tạo hiển vi: Tia gỗ nhỏ, số lượng trung bình, khoảng 3 - 7
tia/mm2. Thớ gỗ tuơng đối mịn. Mạch gỗ là những tổ chức của nhiều tế bào mô
mềm xếp dọc thân cây nối tiếp nhau thành ống dài, có thể quan sát bằng mắt


thường vì đường kính của mạch gỗ Keo lá tràm tương đối lớn, số lỗ mạch trên
1mm2 khoảng 5 - 8 lỗ. Khơng có cấu tạo lớp, mạch phân tán, tụ hợp đơn kép,
thể bít ít hoặc khơng rõ. Tinh thể hình lăng trụ có trong ruột của các tế bào mơ
mềm xếp dọc thân cây. Gỗ khơng có silic, phát quang khi có tia cực tím.
- Độ pH xác định theo tiêu chuẩn ASTM70 –68: pH = 6,2 –6,3. Độ pH
của gỗ nằm trong khoảng axit yếu nên không ảnh hưởng nhiều đến q trình
đóng rắn của màng keo khi ép nhiệt.
- Tính chất vật lý, cơ học cơ bản của gỗ Keo lá tràm:
Bảng 1.1. Một số tính chất vật lý của gỗ Keo lá tràm
TT
1
2

3
4

5

Thông số
Khối lượng thể tích cơ bản
Độ co rút: - xuyên tâm
- tiếp tuyến
- thể tích
Hệ số co rút
Độ hút ẩm
pH

Đơn vị
g/cm3
%
%
%
%

Trị số
0,47
1,53
3,81
4,72
0,41
23,60
6,5

Bảng 1.2. Một số tính chất cơ học của gỗ Keo lá tràm
TT
1

2
3
4
5

Thông số
Độ bền ép dọc thớ
Độ bền uốn tĩnh: - xuyên tâm
- tiếp tuyến
Độ cứng tĩnh
Sức chống tách: - xuyên tâm
- tiếp tuyến
Modun đàn hồi: - xuyên tâm
- tiếp tuyến

Đơn vị
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa

Trị số
46,20
102,80
99,00
46,00

1,00
1,20
90×102
89×102

Qua tìm hiểu về đặc điểm cấu tạo và căn cứ vào một số tính chất cơ học,
vật lý của gỗ Keo lá tràm ta thấy rằng đây là một loại gỗ có độ cứng trung bình,
gỗ nặng trung bình phù hợp với nhiều loại hình sản phẩm, do đó việc sử dụng
Keo lá tràm để làm ván ghép khối là phù hợp. Song, có một số tính chất còn


hạn chế như hút ẩm dẫn đến hiện tượng cong vênh làm giảm chất lượng sản
phẩm đồ gỗ. Do vậy cần phải có các biện pháp để khắc phục các hạn chế đó.
2.5.2. Thơng số keo dán
Keo dán sử dụng trong luận văn là keo EPI, Synteko 1913 với chất đóng
rắn 1999. Loại keo này được phát triển đặc biệt để ghép các loại gỗ có tỷ trọng
thấp đến tỷ trọng trung bình ở các điều kiện mơi trường khác nhau. Đường keo
có khả năng chịu nước tốt và chịu nhiệt độ cao, chịu rão nhiệt và kháng dung
môi. Synteko 1913/1999 có thể sử dụng trong ép nguội và ép nóng cũng như
ghép nhiệt cao tần (HF – heated press).
Quy cách sản phẩm:
Chỉ tiêu kỹ thuật
Loại sản phẩm

1913
Keo dán EPI

Trạng thái
Màu sắc
Độ nhớt

Lỏng
Trắng
7000 - 13000 mPas

pH
Thời gian bảo quản

6.5 - 8
6 tháng (tại 300C)
9 tháng (tại 200C)
Nhiêt độ bảo quản từ 5350C. Đậy chặt nắp sau khi
sử dụng.

Điều kiện bảo quản

Sản phẩm có thể tạo màng
mỏng trên bề mặt nếu
thùng chứa khơng được
đóng kín.
Nếu sản phẩm bị đơng
lạnh thì khơng thể tan ra
và sử dụng được vì nó
khơng thể thay đổi ngược
lại tính chất vật lí.
Keo có thể bị phân lớp sau
1-2 tháng lưu trữ, sự phân
lớp này không làm ảnh

1999

Chất đóng rắn
Isocyanate
Lỏng
Nâu
150 - 450 mPas
Khơng áp dụng
9 tháng (tại 300C)
12 tháng (tại 200C)
Nhiêt độ bảo quản từ 5350C. Đậy, niêm phong
thùng chứa sau khi sử
dụng.
Sản phẩm có thể tạo màng
ở bề mặt nếu thùng chứa
khơng được đóng kín.
Nếu sản phẩm bị đơng
lạnh thì khơng thể tan ra
và sử dụng được vì nó
khơng thể thay đổi ngược
lại tính chất vật lí.


Formaldehyde tự do
Tỷ trọng
Phê duyệt

hưởng đến chất lượng dán
dính nếu thùng chứa được
khuấy đều trước khi sử
dụng.
Đạt được chuẩn F****

Khoảng 1300 Kg/m3
Khoảng 1200 Kg/m3
Phê duyệt bởi IFT, Đức theo EN 204, mức D4

Thơng tin về q trình sử dụng keo:
Tính chất màng keo
Áp dụng
Loại hình ép
Nhiệt độ đường keo
Thời gian ép, 200C
(thông – thông, 65% RH, 180 g/ m 2 )
Thời gian ép, 300C
(thông – thông, 65% RH, 180g/m2)
Thời gian sống

Áp suất ép
Assembly Time, 300C
(thông –thông, 65% RH, 180g/m2)
Assembly time, 20 0C
(thông –thông, 65% RH, 180g/m2)
Tỷ lệ pha trộn (theo trọng lượng)
Thời gian pha trộn
Lượng tráng keo
Độ ẩm của gỗ
Chuẩn bị gỗ

Độ bền màng keo có thể đáp ứng tiêu
chuẩn JAIA-005440 F****,
Ghép thanh gỗ thịt, ghép khối, ván sàn
Ép nguội và ép nóng, ép cao tần

Trên 50C
30 – 80 phút tùy thuộc vào điều kiện
áp dụng
30-60 phút tùy thuộc vào điều kiện áp
dụng
15 0 C
20 0 C
30 0 C
 2 giờ
 1-2 giờ
 1giờ
8-15 kgf/ cm 2 phụ thuộc vào điều kiện
áp dụng
OAT: 3 phút
CAT: 4 phút
OAT: 4 phút
CAT: 5 phút
1913:1999 = 100:15 phần
30 giây với trộn tự động bằng máy,
2 phút nếu trộn thủ công bằng tay. Các
hỗn hợp phải được đồng đều.
160-330 g/m2 tùy vào điều kiện áp
dụng
8-15%
Để cho kết quả tốt nhất thì bề mặt gỗ
phải được bào phẳng. Để có lực kết
dính tốt nhất các bề mặt phải được đưa


Nhiệt độ gỗ

Thời gian khơ cứng

vào sử dụng trong vịng 24 giờ sau khi
gia công.
Không thấp hơn 20 0C.
Mẫu gỗ đã ghép có thể gia cơng các
bước tiếp theo sau khoảng 2-6 giờ phụ
thuộc vào loại gỗ, nhưng kết quả tốt
nhất sẽ đạt được nếu mẫu ghép được
để sau 24 giờ trước khi gia công bằng
máy.
Nhiệt độ cao sẽ làm giảm thời gian
đóng rắn. Sự kháng ẩm của đường keo
đạt được hoàn toàn sau khoảng 14
ngày, hầu hết chúng đạt được sau 7
ngày.

Keo thuộc hệ keo hai thành phần đang được sử dụng trong ngành công
nghiệp chế biến gỗ từ những năm 1960 trở lại đây.
 Ưu điểm:
- Màng keo bền khi gia cơng cắt gọt
- Khơng có Formaldehyde tự do
- Có thể đóng rắn dễ dàng, đặc biệt ở điều kiện ẩm cao
- Bền với thời tiết
 Nhược điểm:
- Do keo dễ dàng đóng rắn khi gặp ẩm, nên cần phải có thiết bị chống
bám dính, trên bề mặt ép có tấm lót chống bám dính.
- Isocyanate có thể là tác nhân gây độc hại nếu không sử dụng đúng
cách, điều kiện bảo quản cẩn thận hơn, thời gian sống công nghệ thấp hơn một
số loại keo khác.

Do keo EPI khơng có hàm lượng Formaldehyde tự do, thời gian đóng
rắn nhanh, nhiệt độ ép thấp có nhiều lợi thế trong sản xuất.


Chương 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1. Lý thuyết dán dính 2;4
Quá trình dán dính là một q trình dán ép hai hay nhiều vật dán với
nhau, có sự tham gia của chất kết dính trong một điều kiện nhất định.
Thơng thường vật dán và keo dán là hai loại vật chất có cấu trúc cấu tạo
khác. Keo dán dính là chất lỏng hoặc ít nhớt có khả năng bơi tráng lên bề mặt
vật dán. Cường độ dán dính khơng chỉ phụ thuộc vào các lực liên kết trên bề
mặt vật dán mà còn phụ thuộc vào độ bền liên kết giữa các phân tử keo sau khi
đóng rắn.
Tập hợp tất cả các quan điểm, lý thuyết về q trình dán dính và bản chất
của mối dán được gọi là lý thuyết dán dính
Một số quan điểm trước đây giải thích quá trình dán dính là do dung dịch
keo sau khi dán được vào các lỗ hổng, sự mấp mô của bế mặt vật dán đóng rắn
cán lại trở thành các đinh keo có tác dụng liên kết hai vật dán lại với nhau. Đó
là lý thuyết cơ học nó khơng đủ cơ sở để giải thích khi dán các vật dán có bề
mặt phẳng nhẵn hoặc trường hợp dán gỗ dọc thớ gỗ tốt hơn khi dán các mặt
dán vng góc thới gỗ. Hiện nay các lý thuyết về keo dán có một số quan điểm
sau:
a. Lý thuyết cơ học (liên kết đinh keo)
Khi tráng keo dán ở dạng lỏng lên bề mặt gỗ, do gỗ có cấu trúc rỗng, xốp nên
dung dịch keo sẽ thấm vào gỗ sau đó đóng rắn tạo thành các đinh keo. Keo càng
thấm sâu vào gỗ thì diện tích tiếp xúc giữa keo và gỗ càng lớn làm tăng hiệu quả của
liên kết đinh keo. Liên kết đinh keo tốt nhất khi keo dán thấm vào cả phần rỗng
trong ruột tế bào và cả vách tế bào để tạo nên mức độ tiếp xúc ở mức độ phân tử
giữa phân tử keo dán và xellulose,hemixellulose hay linnhin. Khi đó cường độ của

màng keo có thể vượt qua cường độ của gỗ. Liên kết đinh keo hiệu quả nhất khi keo
thấm sâu vào gỗ khoảng 6 hàng tế bào.


b. Lý thuyết vật lý
Liên kết vật lý bao gồm 3 loại lực hấp dẫn phân tử được cho là quan trọng
nhất tới sự hình thành liên kết phân tử giữa keo dán và gỗ: Lực liên kết Van
Der Waal’s, liên kết hydrogen.
- Lực liên kết Van Der Waal’s là lực hấp dẫn giữa các phần tử lưỡng cực
hoặc có cực (dương, âm).
- Lực liên kết London bao gồm lực liên kết yếu hơn của lực hấp dẫn giữa
các phân tử khơng có cực và các phần tử khác.
- Liên kết hydrogen là loại liên kết đặc biệt giữa các phân tử lưỡng cực
với nhau, tạo nên lực hấp dẫn mạnh giữa cation H+ của một phần tử và aion của
một phân tử khác. Liên kết hydrogen đóng vai trị quan trọng đối với những
loại keo là hợp chất cao phân tử có cực liên kết với bề mặt gỗ.
c. Lý thuyết hóa học
Liên kết hóa học giữa phân tử keo và gỗ được thực hiện qua các cầu nối
như: - CH2 - O - CH2 - ……..Tuy nhiên cho đến nay các liên kết hóa học được
cho là khơng đóng vai trị quan trọng trong chất lượng mối dán giữa chất kết
dính và gỗ trừ trường hợp của Isocynate có tạo cầu nối với nhóm OH- của gỗ
thơng qua nhóm NCOPhản ứng của Isocynate với các thành phần và nhóm chức của gỗ
=

o

(1) Cellulose
Lignin

OH + OCN-R-NCO

Wood

O - C-NH-R-NCO + HO

Wood

O - C-NH-R-NCO

(2) Water

OCN - R - NCO + H2O

=

o

=

o

Slow

Wood

Wood

o

=

Wood

O-C-NH-R-NH-C-O

Wood

H2N - R - NH2 + CO2

Chất đóng rắn phản ứng với nhóm OH trong gỗ sẽ tạo thành sản phẩm
n OCN - R - NCO + n H2N - R - NH2

Fast

OCN -- R-NH-CO-NH--R-NCO
n


trung gian thứ nhất, sau đó sản phẩm trung gian tiếp tục phản ứng với nhóm
OH của gỗ ở bề mặt gỗ bên kia để tạo cầu nối chất đóng rắn với 2 bề mặt (gỗ chất đóng rắn – gỗ).
Mặt khác chất đóng rắn phản ứng với nước tự do trong gỗ (phản ứng này
xảy ra chậm) tạo thành sản phẩm trung gian, giải phóng khí CO2, và sau đó tiếp
tục phản ứng với sản phẩm trung gian để tạo thành cấu trúc mạng. Những phản
ứng này xảy ra đồng thời và liên tục tạo ra hàng loạt cầu nối hóa hoc, tạo thành
liên kết mạng.
Phản ứng tạo cầu nối keo, chất đóng rắn và gỗ
NCO
+ OCN Ar ( CH2 Ar ) CH2 Ar

NCO

n

OH

Cross-linking Structure

O

=

OH
+

~~( CH

2

OCCH3

CH ) CH2 CH )
m

n

Đây chính là phương trình tổng hợp thể hiện phản ứng hóa học tạo cấu
trúc liên kết mạng giữa keo, chất đóng rắn và gỗ. Nhóm OH trong gỗ và keo
phản ứng với chất đóng rắn làm cho nước trong keo và trong gỗ giảm dần và
tạo thành cấu trúc liên kết ngang.
Từ những phương trình phản ứng trên cho thấy: Bản chất các phản ứng

hóa học của chất đóng rắn chứa gốc Isocynate với các thành phần của keo dán
(alcohol, nước,…) hay phản ứng với nhóm chức của gỗ đều tạo ra hợp chất có
độ phân cực lớn

C=O

Khi đó hợp chất có độ phân cực lớn này sẽ dễ dàng sẽ tạo cầu nối giữa O-(nhóm OH của gỗ) với chất đóng rắn để tạo kết dính.
đ. Lý thuyết khuếch tán

-O-C–
O

Lý thuyết khuếch tán khẳng định khả năng dán dính phụ thuộc vào thời
gian tiếp xúc, áp suất, nhiệt độ, tính chất của vật dán, keo dán. Khi áp suất ép


lớn các khoảng cách vật thể gần nhau hơn, sự khuếch tán tốt hơn cường độ dán
dính tăng. Ở nhiệt độ cao các phân tử dao động lớn hơn nên cường độ dán dính
lớn. Các phân tử ngắn, nhỏ chuyển động tốt hơn song cường độ dán dính nhỏ
hơn. Các chất có kết cấu chặt chẽ, bền vững hơn thì sự chuyển động của các
phân tử nhỏ hơn nên cường độ dán dính nhỏ. Các chất có độ phân cực lớn sẽ có
tác dụng tăng cường khả năng dán dính.
e. Lý thuyết tĩnh điện
Lý thuyết tĩnh điện là một cơ chế chuyển giao điện tử giữa bề mặt vật
dán và các chất kết dính mang điện tích trái dấu, hiện tượng này có thể gây ra
sự hình thành một lớp điện tích kép ở mặt phân cách, chỗ nối của keo với bề
mặt vật dán có thể phân tích như một tụ điện. Vì vậy, cường độ bám dính chính
là kết quả của lực tĩnh điện hấp dẫn qua lớp điện tích kép.
f. Lý thuyết đường biên
Lý thuyết đường biên cho rằng bề mặt vật dán sạch có thể tạo nên mối

dán tốt, một vào tạp chất như lớp gỉ, chất dầu, nhựa có thể dẫn đến đường biên
yếu nhưng không phải tất cả các tạp chất đều làm liên kết đường biên yếu,
trong một số trường hợp các tạp chất bị hịa tan bởi keo do trong keo có cấu
trúc axitacrylic. Cấu trúc này có thể hịa tan chất dầu nhựa.
Tóm lại
Qua các quan điểm, lý thuyết cơ bản trên cho chúng ta thấy rằng q
trình dán dính khơng phải là một q trình đơn giản. Nó là tổng hợp của nhiều
hiện tượng, nhiều qúa trình hố, lý phức tạp. Các mối dán muốn có độ bền cao
cần có keo dán tốt và các điều kiện dán dính thích hợp để các q trình hố lý
thực hiện thuận lợi và triệt để.
Có thể tóm tắt q trình thực hiện mối dán như sau:
Keo dán (đã mang đầy đủ các tính chất, điều kiện của một chất kết dính)
được đưa lên bề mặt vật dán (chất rắn) do sức căng bề mặt của dán dính đủ nhỏ


(độ nhớt thích hợp) hiện tượng thẩm thấu hấp thụ của dung môi sảy ra để thấm
vào vật dán. Các phân tử keo dán khuyếch tán theo dung môi trên hoặc qua bề
mặt (vật dán có tác dụng dàn đến các phân tử theo chiều ngang (màng keo).
Quá trình thẩm thấu dung môi và bay hơi dung dịch xảy ra đồng thời làm tăng
độ nhớt của keo.Với khoảng cách đủ nhỏ giữa keo dán và vật dán (0.2 –0.3
mm) thì các lực liên kết vật lý hình thành. Khi đó cũng hình thành các phản
ứng hố học giữa keo và vật dán các phản ứng hố học (phản ứng đóng rắn) có
thể xẩy ra trước đó song chúng sẽ hồn thành trong chế độ ép thuận lợi hơn.
Để giải thích trọn vẹn q trình dán dính cần kết hợp và dựa vào nhiều
cơ sở lý thuyết. Không thể dùng một lý thuyết riêng lẻ nào vì như thế là khơng
trọn vẹn.
3.2. Yêu cầu về nguyên liệu trong sản xuất ván ghép khối
3.2.1. Yêu cầu về nguyên liệu gỗ
Yêu cầu nguyên liệu cho sản xuất ván ghép thanh
Nguyên liệu để sản xuất ván ghép thanh chủ yếu là những loại gỗ có

đường kính nhỏ và một số loại gỗ tận dụng khác. Yêu cầu chung của nguyên
liệu là không được mục nát, mọt, về khuyết tật tự nhiên như mắt sống, mắt
chết phải nằm trong giới hạn cho phép nhất định tuỳ vào yêu cầu cấp chất
lượng sản phẩm.
Để đảm bảo yêu cầu nguyên liệu ta cần quan tâm đến các chỉ tiêu về chất
lượng thanh như sau:
+ Các thanh thành phần phải cùng một loại cây hoặc các cây có tính chất
gần giống nhau.
+ u cầu ngun liệu khơng chứa các chất tích tụ ảnh hưởng đến q
trình dán dính, pH thích hợp 6-6,5
+ Các thanh phải được sấy đến độ ẩm từ 6-13 %
+ Vết nứt trên thanh ghép thành phần phải nhỏ hơn 200 mm, không cho
phép mục nát


+ Nếu thanh ghép có đường kính mắt lớn hơn 10 mm thì phải loại bỏ
+ Hai thanh ghép liền nhau không được trùng mạch ghép, khoảng cách
các mạch ghép theo chiều dài lón hơn 50 mm.
+ Khe hở giữa các thanh ghép thành phần trên mặt chính nhỏ hơn 1mm,
mặt cạnh nhỏ hơn 3 mm.
Yêu cầu đối với thanh ghép (AS/NZS 1328.2:1998)
Độ ẩm của thanh tại thời điểm xếp thanh từ 8-13%
Một cạnh nào đó của thanh cơ sở phải nhỏ hơn 50 mm nhằm hạn chế
khuyết tật khi gỗ co rút.
+ Về giới hạn khuyết tật cho phép:
Khuyết tật
W
A

Trong đó:

A =0,35 w2
w- chiều rộng của thanh
A- diện tích khuyết tật

A
W

Hình 3.1. Giới hạn khuyết tật cho phép
+ Khơng cho phép các khuyết tật sau:


A≥W/
2

W

w/4

0,5 m

Hình 3.2. Các khuyết tật khơng cho phép
+ Khoảng cách giữa hai mạch keo liên tiếp lớn hơn chiều dày của thanh,
hoặc tối thiểu là 25 mm (W≥t hoặc W > 25 mm), như hình 2.3
W
tn

t
tsp

Hình 3.3. Cấu trúc ván Glulam
Và theo khuyến nghị thì chiều dày của ván ở lớp ngoài cùng phải lớn hơn
hoặc bằng 0,15 chiều dày sản phẩm (tn≥0,15.tsp).

Hình 3.4. Xẻ rãnh cho ván

Để tránh cong cho ván ta có thể tiến hành xẻ rãnh cho các thanh, khoảng
cách từ mép ván đến rãnh nhỏ hơn 1/3 chiều rộng ván và chiều sâu của rãnh
không lớn hơn 4 mm.


3.2.2. Yêu cầu về nguyên liệu keo dán
Trong sản xuất ván nhân tạo có rất nhiều loại keo được sử dụng, ta cần
nắm vững các loại keo để có thể chọn keo hợp lý cho từng loại mối dán và phù
hợp với công nghệ dán ép. Theo trạng thái người ta chia keo thành các loại
như: keo lỏng, keo bột, keo dạng hạt hoặc theo tính chất của keo người ta chia
thành keo nhiệt rắn và keo nhiệt dẻo, có thể phân loại keo theo nguồn gốc như:
keo tự nhiên, keo tổng hợp. Thực tế sản xuất hiện nay chủ yếu sử dụng keo
tổng hợp như: Ure Formaldehyde (U-F), Phenol Formaldehyde (P-F), Polyvinyl
Axetat (PVAc)...
Bảng phân loại chất kết dính theo điều kiện sử dụng (khuyến nghị):
1

Trong nhà

 12 %
 18 %

 50 0 C

II

2

Ngồi trời có mái
che

 20 %, gỗ

 50 0 C

II
I

Khơng mái che

MC bất kì

Bất kì

I

3

đã xử lý

MU,
Resorcinol,
PVA, EPI
Resorcinol

phenol
EPI

Trong sản xuất ván nhân tạo nói chung và ván ghép nói riêng, u cầu
loại keo sử dụng khơng độc hại hoặc ít độc hại với con người, hàm lượng
Formaldehyde tự do không vượt quá 1,5%, màu sắc của keo khi đóng rắn
khơng ảnh hưởng đến màu sắc của vật dán, độ pH của keo khơng làm thay đổi
tính chất của vật dán, các thông số kỹ thuật của keo phải đảm bảo thuận lợi cho
quá trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.
3.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng ván ghép khối