Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép đến chất lượng ván ghép thanh dạng glulam glue laminated timber sản xuất từ gỗ keo lá tràm

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hồn thành đề tài này tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành
đến các thầy, các cơ, các phịng ban trong khoa chế biến lâm sản trường Đại
học Lâm nghiệp, những người đã tận tình giúp đỡ tơi trong q trình học tập
và nghiên cứu tại trường.
Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Văn Chương người
đã tận tình hướng dẫn tơi trong suốt q trình thực tập và hồn thành khóa
luận.
Tơi xin cảm ơn các cán bộ, công nhân viên thuộc Trung tâm công
nghiệp rừng trường Đại học Lâm nghiệp, Trung tâm thí nghiệm thực hành của
Khoa Chế biến lâm sản đã tạo điều kiện về máy móc thiết bị trong thời gian
thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn!


ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng gỗ của con
người ngày càng tăng trong khi nguồn cung cấp gỗ từ rừng tự nhiên ngày
càng cạn kiệt. Ngành Chế biến lâm sản đang đứng trước nguy cơ thiếu nguyên
liệu trầm trọng. Vì vậy, trong các năm gần đây ngành công nghệ sản xuất ván
nhân tạo được tập trung phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là ngành công nghệ sản
xuất ván ghép thanh. Ván ghép thanh là loại ván nhân tạo có tính chất gần
giống gỗ nguyên, từ những khúc gỗ nhỏ, bìa bắp có thể tạo ván có kích thước
lớn có độ biến dạng thấp hơn để sản xuất đồ mộc nội thất và các sản phẩm
khác…Công nghệ sản xuất ván ghép thanh phù hợp với điều kiện sản xuất ở
Việt Nam vì vốn đầu tư ban đầu ít, nguồn nhân cơng ở Việt Nam lại dồi dào.
Chính vì thế phát triển sản xuất ván ghép thanh là xu thế tất yếu. Đây là loại
hình cơng nghệ giúp sử dụng gỗ, đặc biệt là gỗ có kích thước nhỏ hiệu quả.
Tuy nhiên, các nghiên cứu trong nước mới chỉ tập trung nghiên cứu sản
xuất ván ghép thanh để cung cấp nguyên liệu trong các ngành sản xuất đồ
mộc và nội thất là chính, cịn các nghiên cứu về gỗ để ứng dụng sản xuất ván

ghép thanh cho ngành xây dựng còn hạn hẹp. Loại ván nhân tạo được sử dụng
rộng rãi trong ngành xây dựng trên thế giới là ván ghép thanh dạng Glulam.
Ván ghép thanh dạng Glulam là loại ván ghép thanh đặc biệt, với nhiều ưu
điểm như ít cong vênh, biến dạng, chiều dài có thể khống chế tùy ý và dễ tạo
các chi tiết cong. Với nhiều ưu điểm như vậy, Glulam ngày càng được sản
xuất và sử dụng rộng rãi.
Mặc dù tình hình sản xuất Glulam trên thế giới đang phát triển rất
mạnh, nhưng do quá trình sản xuất ván ghép thanh dạng Glulam có rất nhiều
yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván, thêm vào đó, các nghiên cứu về Glulam
trong nước chưa đưa ra được các thông số công nghệ cụ thể nên ngành công
nghiệp sản xuất ván ghép thanh dạng Glulam trong nước còn chưa được phát
triển. Để đóng góp vào sự phát triển của nghành công nghiệp sản xuất Glulam
của đất nước, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của thời
gian ép đến chất lượng ván ghép thanh dạng Glulam (Glue laminated
timber) sản xuất từ gỗ Keo lá tràm” nhằm xác định thông số thời gian ép tối
ưu trong phạm vi nghiên cứu của đề tài.

1


PHẦN 1
TỔNG QUAN
1.1.Khái niệm ván ghép thanh dạng Glulam (Glue Laminated Timber)[7]
Ván ghép thanh dạng Glulam là sản phẩm được tạo ra bằng cách dán
ghép các thanh gỗ xẻ đã sấy lại với nhau nhờ chất kết dính, trong một điều
kiện cơng nghệ nhất định.
Hầu hết sản phẩm Glulam có chiều thớ gỗ song song với chiều dài sản
phẩm. Hiện nay, glulam được chia thành hai loại chính (theo cấu trúc) là ván
Glulam dạng ghép ngang và ván Glulam dạng ghép dọc.

Hình 1.1. Ván glulam dạng ghép ngang

Hình 1.2. Ván glulam dạng ghép dọc

Glulam là loại vật liệu được dùng trong nhiều lĩnh vực,với ứng suất
chịu uốn cao hơn 80% gỗ tự nhiên chúng có thể dùng làm cầu, dùng trong các
cơng trình xây dựng, sử dụng trong sản xuất mặt hàng mộc thơng dụng, trong
các cơng trình giao thơng, trường học, khu thể dục thể thao...
Tính linh hoạt của nó giúp mang lại một sự lựa chọn mới mẻ cho những
kết cấu bêtông và cho phép sử dụng rộng rãi một thành phần cơ bản để mang
lại một cấu trúc hấp dẫn

2


Q trình dát mỏng gỗ tạo ra lợi ích trong xây dựng theo một cách đặc
biệt, gỗ được dát mỏng và gắn kết với nhau bằng chất kết dính (đã được kiểm
chứng) hình thành nên một thành phần rất rắn chắc với độ dài, kích cỡ hay
hình dạng bất kỳ. Khả năng sản xuất Glulam nhẹ với kích thước dài và lớn
làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng để đáp ứng những cấu trúc đặc biệt mở
rộng. Những nhịp cuốn vịng đã được chứng minh tính kinh tế trong việc áp
dụng vào các cơng trình như nhà thi đấu thể thao, nhà chứa máy bay, bể bơi....
Trong quá trình sản xuất người ta nhận thấy Glulam có những tính năng
sau:
Trọng lượng nhẹ
Vì Glulam làm từ gỗ sấy khơ nên nó là vật liệu xây dựng nhẹ. Nó có
những tác động quan trọng đặc biệt hữu dụng khi cân nhắc thêm vào những
cấu trúc nhiều tầng. Một đặc điểm nữa là nếu sử dụng hệ kết cấu mái Glulam
trên nóc của một tịa nhà nhiều tầng có thể tạo ra khoảng cách hấp dẫn.
Lắp dựng nhanh và dễ dàng

Giảm khả năng phá hủy và dễ dàng lắp đặt trực tiếp trên những cấu kiện
gỗ giúp đẩy nhanh tiến độ thi công và hiệu quả hơn trong việc lắp đặt. Lắp
thử trước khi ghép đảm bảo cho việc lắp chuẩn hơn khi thi cơng
Có khả năng chậm cháy
Có một sự thật đã được kiểm chứng là các loại Glulam có tính chất hỗ trợ
chống cháy rất cao so với sản phẩm thép cùng loại, có thể thay thế thép và bê
tơng và có thể tái sử dụng nhiều lần. Khi gặp nhiệt độ cao, khác với thép, gỗ
glulam hình thành nên lớp cách nhiệt bảo vệ các kết cấu bên trong vì thế cơng
trình vẫn có thể đứng vững dưới tải trọng nặng do đó làm tăng độ an tồn.
Sự hao mịn thấp
Vì gỗ khá trơ nên về phương diện hóa học nó khơng bị gỉ hay hư hỏng
trong mơi trường khắc nghiệt. Có thể sử dụng cho những bể bơi nước nóng
mà khơng sợ bị hư hại thành phần cấu trúc.
Độ bền cao
3


Gỗ ép là sản phẩm lý tưởng trong việc sử dụng như những thành phần xây
dựng trong nhà. Bảo dưỡng ở mức tối thiểu vì loại vật liệu này khơng bị hao
mịn và thối hóa. Nhiều cấu trúc Glulam trong nhà đã có tuổi trên 35 năm và
chưa có bất kỳ dấu hiệu hư hỏng trên những vật liệu này.
Khả năng dẫn nhiệt nhỏ
Do glulam được sản xuất từ gỗ sấy khô với một phần độ ẩm cân bằng ở
mức xấp xỉ 12% cho nên phản ứng của nó với sự thay đổi về nhiệt luôn ở
mức tối thiểu. Sự dịch chuyển theo chiều dọc với những thay đổi về nhiệt độ
hay độ ẩm thường khơng ảnh hưởng gì.
Glulam với những đặc trưng bởi sự ổn định kích thước khi thay đổi độ ẩm,
hình dạng và kích thước có thể linh động điều chỉnh, có khối lượng thể tích
trung bình, độ bền cơ học cao và liên kết dễ dàng. Chính vì vậy mà Glulam
được sử dụng nhiều trong cơng trình xây dựng lớn như: cầu đường, vì kèo

nhà, trụ cột, dầm xà, đặc biệt rất thích hợp trong việc xây dựng các cơng trình
ngồi trời, khu nghỉ dưỡng, nhà hàng, khách sạn, hội trường, nhà thi đấu, sân
vận động, và những khu vực có khí hậu nhiệt đới..

4


Hình 1.3. Một số sản phẩm được làm từ ván ghép thanh dạng Glulam

Hình 1.3a.Ván ghép thanh dạng Glulam được sử dụng trong xây dựng

Hình 1.3b.Ván ghép thanh dạng Glulam được sử dụng trong đồ mộc

Hình 1.3b. Ván ghép thanh dạng
Glulam được sử dụng trong giao thơng.
Hình1.3c. Ván ghép thanh dạng Glulam được sử dụng trong giao thông

5


1.2. Lược sử vấn đề nghiên cứu
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở nước ta vài năm gần đây mới chú trọng sản xuất ván ghép thanh, về
sản phẩm ván ghép thanh dạng Glulam vẫn còn rất mới mẻ, mới chỉ mang
tính chất nghiên cứu, thử nghiệm ở một vài loại gỗ mà chưa đưa ra được các
thông số công nghệ cụ thể nên vẫn chưa có nhà máy sản xuất.
Năm 2007 với đề tài tốt nghiệp Đại học Lâm nghiệp của Hoàng Đức
Thận là “Nghiên cứu tạo ván ghép thanh dạng Glulam từ gỗ Dừa”.
Năm 2008 của Nguyễn Năng Phong là “Nghiên cứu tạo ván ghép thanh
dạng Glulam từ gỗ Keo lai”.

Năm 2009 của Nguyễn Trường Tú là “Nghiên cứu ảnh hưởng của áp
suất ép tới chất lượng ván ghép thanh dạng Glulam từ gỗ Keo tai tượng”. Của
Nguyễn Trọng Phương là “Nghiên cứu ảnh hưởng của loại keo tới chất lượng
ván ghép thanh dạng Glulam sản xuất từ gỗ Keo tai tượng”.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Glulam lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1893 để xây dựng phòng
hòa nhạc ở Basel thuộc Phần Lan. Ở châu Âu, lần đầu tiên bằng sáng chế ra
Glulam được cấp ở Đức năm 1906 cho Hetzet Binder.
Ở Mỹ lần đầu tiên vào năm 1934 Glulam mới được sản xuất thử tại
phịng thí nghiệm lâm sản, viện Hàn lâm khoa học và khoảng chừng năm
1961 việc ghép ngón giữa các thanh với nhau mới ra đời và được áp dụng
rộng rãi từ năm 1970 cho đến nay.
Công nghiệp chế biến glulam Na-Uy hình thành vào những năm 50 của
thế kỉ trước, Công ty Limtre A/S là nhà sản xuất glulam lớn nhất thế giới có
các nhà máy hoạt động ở Na-Uy, Thụy Điển và Đan Mạch rồi đến công ty
Spitkon ở Honefoss. Cuối thập kỉ trước, công nghiệp chế biến glulam nổi
tiếng toàn thế giới do đã thiết kế và xây dựng đấu trường thế vận hội mùa
đông ở Lillehamer vào năm 1994. Cầu gỗ sải nhịp trên sông Glomma cũng
được làm bằng glulam. Đến giữa những năm 70 của thế kỉ trước, công nghiệp
6


chế biến glulam phát triển mạnh ở Đức và các nước Châu Âu khác. Năm 2005
nhu cầu glulam ở Châu Âu là 1.500.000 m3, dự đoán năm 2010 là 2.400.000
m3.
Một trong những nước sản xuất ván ghép thanh dạng Glulam có sản
lượng lớn là Phần Lan, vào những năm 2006 có 11 cơng ty sản xuất ván ghép
thanh dạng Glulam. Hàng năm sản xuất ra khoảng 206.000 m3, trong đó
39.000 m3 tiêu thụ trong nước, 27.000 m3 xuất khẩu sang các nước EU,
140.000 m3 được xuất sang Nhật Bản.[8

Là một trong những nhà thiết kế và cung cấp giải pháp sử dụng Glulam
hàng đầu tại New Zealand với hơn 50 năm kinh nghiệm ,ông Owen
Griffith,giám đốc tiếp thị và bán hàng của công ty Mclntosh cho biết “Tất cả
các vật liệu do Mclntosh sản xuất ra đều khai thác từ rừng tái sinh Radiata
(New Zealand) và phải trải qua quy trình kiểm định gắt gao để đạt được các
tiêu chuẩn quốc tế AS/NZS 1328 và AS/NZS 1491, yêu cầu về độ cứng và độ
dẻo dai, cũng như có khả năng chống chịu lâu dài với môi trường và thời tiết
khắc nghiệt như ẩm mốc sâu bọ. Hàng năm hơn 70% sản lượng gỗ Glulam
của Mclntosh được xuất ra thị trường thế giới. Cùng với Intalok, Mclntosh đã
và đang là hai nhà cung cấp các giải pháp xây dựng trọn gói, tinh tế từ thiết
kế, dự toán chế tạo, thử nghiệm, vận chuyển và giám sát cho thị trường xây
dựng Việt Nam.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu và xác định ảnh hưởng của thời gian ép tới chất lượng ván
ghép thanh dạng Glulam được sản xuất từ gỗ Keo lá tràm.
1.4. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
1.4.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu để sản xuất ván ghép thanh dạng Glulam là gỗ Keo lá tràm
1.4.2. Chất kết dính
Chất kết dính sử dụng là keo Synteko 1911 và chất đóng rắn Hardener
1999 do công ty Casco cung cấp
7


1.4.3. Điều kiện thực hiện
Sản phẩm được thực hiện và kiểm tra tính chất bằng các máy móc thiết
bị sẵn có tại Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm và Chuyển giao cơng nghiệp
rừng và Trung tâm thí nghiệm trường Đại học Lâm nghiệp.
1.4.4. Mục tiêu sử dụng của sản phẩm
Sản phẩm ván ghép thanh dạng Glulam có chiều dày t=30mm. Được

dùng làm đồ mộc, xây dựng và giao thông.
1.5. Nội dung nghiên cứu
1.5.1. Điều tra về nguyên liệu [5]
Đặc điểm và cấu tạo gỗ là nhân tố chủ yếu nhất quyết định đến mọi tính
chất của gỗ. Cấu tạo được xem như biểu hiện bên ngồi của tính chất, những
biểu hiện về cấu tạo là cơ sở khoa học để giải thích các hiện tượng sản sinh
trong q trình gia công chế biến, lựa chọn các thông số công nghệ phù hợp
Keo lá tràm là loại cây có giác, lõi phân biệt. Gỗ giác có màu trắng
xám, gỗ lõi có màu vàng nhạt để lâu chuyển màu nâu xám. Tỷ lệ giác lõi phụ
thuộc vào tuổi cây, ở độ tuổi 6-10 năm tỷ lệ trung bình phần gỗ lõi chiếm
72%. Giữa phần lõi có tuỷ nhỏ (đặc biệt ở giai đoạn 10 năm trở đi), xung
quanh tuỷ nhẹ, xốp, có những nét gỗ già giống Keo tai tượng.
Keo lá tràm là một loại cây mọc nhanh, vòng năm phân biệt khơng rõ
ràng, mỗi vịng năm rộng khoảng 1-1,5cm, trong mỗi vịng năm gỗ sớm, gỗ
muộn phân biệt khơng rõ ràng. Keo lá tràm có thớ gỗ hơi nghiêng và tương
đối mịn, mạch gỗ có thể quan sát bằng mắt thường, lỗ mạch khoảng 5-8
lỗ/1mm2. Tia gỗ nhỏ, số lượng trung bình, khoảng 3-7 tia /1mm2. Mạch gỗ
vừa xếp vịng, vừa xếp phân tán, phân bố khơng đều, hình thức tụ hợp đơn. Tế
bào nhu mơ dọc vịng quanh lỗ mạch theo kiểu hình trịn kín và nửa kín. Keo
lá tràm có tỷ lệ mắt nhiều, từ 6-7 mắt/m chiều dài.
Tính chất vật lý, cơ học của Keo lá tràm được ghi ở biểu 01.

8


Căn cứ vào một số tính chất cơ học và vật lý của gỗ Keo lá tràm thấy rằng đây
là một loại gỗ có độ cứng và nặng trung bình phù hợp với nhiều loại hình sản
phẩm.
1.5.2. Điều tra về máy móc thiết bị [7]
Dây chuyền cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh của Trung tâm nghiên

cứu, thực nghiệm và chuyển giao cơng nghiệp rừng và phịng thử tính chất cơ
lí, Trường Đại học Lâm Nghiệp.
Các thiết bị máy móc sử dụng trong q trình làm thực nghiệm:
- Lị sấy
- Cưa vòng xẻ phá
- Các loại cưa đĩa
- Máy dọc cạnh
- Các loại máy bào
- Máy đánh nhẵn
- Máy ép nhiệt
Hình 1.4. Một số thiết bị chính tạo mẫu.

Hình 1.4a. Máy đánh nhẵn

Hình 1.4b. Máy bào cuốn

9


Hình 1.4c. Máy cưa đĩa cắt ngắn

Hình 1.4d. Máy bào hai mặt

Hình 1.4e. Máy ép nhiệt BYD 113

Hình 1.4f. Máy dọc cạnh

1.5.3. Điều tra về chất kết dính
Hiện nay trên thị trường keo EPI (Emulsion Polymer Isocyanate) được
sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất ván ghép thanh, đó là một

loại keo 2 thành phần, có thể đóng rắn nóng hoặc đóng rắn nguội, cường độ
dán dính khá tốt, khơng độc hại đối với con người và có tính chống chịu mơi
trường. Thời gian bảo quản dài, ở 300C có thể bảo quản trong 9 tháng, chất
đóng rắn dạng lỏng, màu nâu, độ nhớt ở 25 0C <200mPas.
Đối với tất cả các loại ván nhân tạo người ta yêu cầu loại keo được sử
dụng không được gây độc hại với con người. Hàm lượng Formaldehyde tự do
không được vượt quá 1,5 %.
Keo EPI có các ưu nhược điểm chủ yếu sau:
10




Ưu điểm:
- Khơng có formaldehyde tự do
- Màng keo bền khi gia cơng cắt gọt
- Khả năng đóng rắn dễ dàng
- Bền với thời tiết
 Nhược điểm:
- Cần phải bảo quản rất cẩn thận do keo dễ bị đóng rắn ở điều kiện
bình thường.
- Isocyanate có thể là tác nhân gây độc hại nếu không được sử dụng
đúng cách.
Bảng 1.1. Thơng số kỹ thuật chủ yếu của chất kết dính EPI(1911/1999)[10]

Thông số

EPI Adhesive 1911

Isocyanate hardener 1999

Trạng thái

Lỏng

Lỏng

Màu sắc

Trắng

Nâu

Độ nhớt (25oC),
mPas

8000 – 15000

170 – 250

pH

7–8

NA

20oC/ 68oF

30oC/ 86oF

20oC/ 68oF

30oC/ 86oF

9 tháng

6 tháng

12 tháng

9 tháng

Thời gian bảo quản
Nhiệt độ bảo quản
Nhiệt độ bảo quản 5 - 35oC;
và điều kiện bảo
5 - 35oC; nếu nhiệt độ thấp
o
nếu nhiệt độ thấp hơn 5 C hoặc
quản
hơn 5oC hoặc cao hơn 35oC,
o
cao hơn 35 C, chỉ bảo quản
chỉ bảo quản được trong
được trong thời gian ngắn
thời gian ngắn
Formaldehyde
Khối lượng riêng,
kg/m3

Đáp ứng tiêu chuẩn :
1300

F****
1300

11


Bảng 1.2. Tính chất màng keo

Sự chấp thuận: Đáp ứng Tiêu chuẩn
Nhiệt độ màng keo: Không quá 70oC
Thời gian
ép ở 20oC/68oF

40-80 phút,tùy thuộc vào điều kiện cụ thể

Thời gian
ép ở 30oC/86oF

30-60 phút,tùy thuộc vào điều kiện cụ thể
15o C/59 oF

20 oC/ 68 oF

30 oC/ 86 oF

Pot life
Khoảng 2giờ

1-2giờ

Áp suất ép

1 giờ

0,8-1,2 Mpa

Assembly time ở
20oC/68oF

Mở: 4 phút

Đóng : 5 phút

Assembly time
ở 30oC/86oF

Mở : 3 phút

Đóng : 4 phút

Tỷ lệ pha trộn: 1911:1999 là 100:15 phần trọng lượng
Thời gian trộn

30 giây(bằng máy), 2 phút (thủ công), yêu cầu trộn
đồng đều

Lượng keo tráng,

g/m2

150-300, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể

Độ ẩm gỗ

8-15%

Chuẩn bị gỗ

Gỗ cần được bào nhẵn, tốt nhất tráng keo trong vịng
24 giờ sau khi bào, đối với gỗ có dầu nhựa tráng keo
trong vòng 4 giờ sau khi bào

Nhiệt độ gỗ

Không nhỏ hơn 20 oC/68 oF

Dán gỗ với nhôm

Nên sử dụng chất sơn lót 4457

Có thể gia cơng sau khi keo đóng rắn từ 2-6 giờ,
Gia cơng sau khi keo nhưng nên gia công sau 24 giờ. Khả năng chịu ẩm của
đóng rắn
màng keo tốt nhất sau 14 ngày. Nên thực hiện các q
trình gia cơng sau khi keo đóng rắn 7 ngày.

12

1.5.4. Điều tra về sản phẩm ván ghép thanh dạng Glulam
Sản phẩm ván ghép thanh dạng Glulam được sử dụng rộng rãi bởi các
tính chất ưu việt của nó như:
Ngun liệu để tạo ván đa dạng về chủng loại và kích thước;
Dễ nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ;
Sản phẩm đa dạng và ổn định về kích thước;
Độ bền của sản phẩm tương đối cao;
Ngoài ra nếu sử dụng biến tính sản phẩm thì glulam cịn là loại
vật liệu chống cháy và chịu hoá chất;
Linh động khi lắp ghép,
Dưới đây là một số loại liên kết chính của glulam trong q trình
sử dụng:[9]
Hình 1.5: Các dạng liên kết chính của Glulam dùng trong xây dựng

Hình 1.5a. Liên kết của glulam được sử dụng trong xây dựng làm Vì kèo

Hình 1.5b. Liên kết của Gulam được sử dụng trong xây dựng làm cột trụ,
dầm
xà

13


Hình 1.5c. Các dạng liên kết chính của Glulam khi liên kết với tương nền

Glulam ngoài việc phân loại theo cấp chất lượng của sản phẩm còn
được phân loại theo kích thước.
Theo tiêu chuẩn AS/NZS 1328.2 : 1998 thì kích thước sản phẩm
khuyến nghị trong sản xuất glulam làm dầm với sự phân loại như sau:

Bảng 1.3. Phân loại glulam theo kích thước [11]

Loại Glulam theo
chiều rộng

Chiều rộng sau gia công (mm)
New Zealand

Australia

75

65

65

100

90

85

125

113

110

150

135

130

200

180

225

205

250

230

300

280

1.6.1.Phương pháp nghiên cứu trong đề tài
+ Phương pháp kế thừa: Sử dụng thực hiện nội dung cở sở lý thuyết;
+ Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ;
+Phương pháp chuyên gia;
+Xử lý số liệu bằng phương pháp thống kê toán học;
+ Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn: Sử dụng thực hiện nội dung kiểm
tra chất lượng sản phẩm
1.6.2.Tiêu chuẩn sử dụng kiểm tra sản phẩm
Kiểm tra sản phẩm theo tiêu chuẩn AS/NZS 1328.2: 1998 [11]

14


Bảng 1.4. Bảng phân cấp chất lượng sản phẩm Glulam theo tiêu chuẩn

Cấp

Độ bền

Độ bền

Độ bền kéo

Độ bền nén

Modul

Glulam

uốn

kéo

trượt

song song sợi gỗ

đàn hồi

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(MPa)

GL18

50

25

5,0

50

18500

GL17

42

21

3,7

35

16700

GL13

33

16

3,7

33

13300

GL12

25

12.5

3,7

29

11500

GL10

22

11

3,7

26

10000

GL8

19

10

3,7

24

8000

Nội dung kiểm tra bao gồm:
+ Kiểm tra khối lượng thể tích;
+ Kiểm tra độ ẩm của ván;
+ Kiểm tra mức độ bám dính của keo;
+ Kiểm tra modul đàn hồi;
+ Kiểm tra độ bền uốn tĩnh

.

Nhưng xét thấy thời gian ép ảnh hưởng ít tới khối lượng thể tích và độ ẩm ván
nên chúng tơi chỉ tiến hành 3 nội dung sau:
+ Kiểm tra mức độ dán dính của keo;
+ Kiểm tra modul đàn hồi;
+ Kiểm tra độ bền uốn tĩnh.
1.6.3.Phương pháp xử lý số liệu
Xử lý số liệu theo phương pháp thống kê toán học với những đặc
trưng cơ bản sau:
a) Trị số trung bình cộng:
n

x=

 xi

(1-1)

1

n

15


Trong đó:
xi- giá trị ngẫu nhiên của mẫu thí nghiệm
n- số mẫu thí nghiệm


x - trị số trung bình cộng

b)

Độ lệch tiêu chuẩn
n

S= 

Tính theo cơng thức:

 ( xi  x )
1

n 1

2

(1-2)

Trong đó:
S- sai quân phương;
Xi- giá trị của phần tử quan sát;


x -trung bình cộng của giá trị xi.

n- số mẫu quan sát
c) Sai số trung bình cộng
m= 

s
n

(1-3)

Trong đó:
S: Sai quân phương;
n: Số mẫu quan sát;
m: Sai số trung bình.
d)Hệ số biến động
s
x

S%= .100 %

(1-4)

Trong đó: S% là hệ số biến động.
e) Hệ số chính xác
m
x

P= .100%

(1-5)

Trong đó: P% là hệ số chính xác.
f) Sai số cực hạn của ước lượng C(95%)
C(95%)=t/2(k).

s
(với độ tin cậy 95%)
n

16

(1-6)


Trong đó: C(95%) Sai số cực hạn của ước lượng.
PHẦN 2
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
2.1. Nghiên cứu lý thuyết
2.1.1 Yêu cầu nguyên liệu cho sản xuất ván ghép thanh [4]
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.
2.1.2. Yêu cầu cụ thể nguyên liệu cho sản xuất ván ghép thanh dạng Glulam
a) Yêu cầu đối với thanh ghép.
Độ ẩm của thanh tại thời điểm xếp thanh từ 8-13%

17


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

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

Hình 2.1. Giới hạn khuyết tật cho phép

+ Khơng cho phép các khuyết tật sau:

Hình 2.2. 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
18

Hình 2.3. u cầu về kích thước thanh ghép

Hình 2.4.u cầu về kết cấu sản phẩm

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 2.5 Giải pháp làm giảm cong vênh (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.
b) Chất kết dính
Bảng 2.1. Bảng phân loại chất kết dính theo điều kiện sử dụng (khuyến nghị)

Loại

1

2

Điều kiện sử

MCthanh

dụng

ghép

Trong nhà

≤12 %
≤18 %

Ngoài trời được

≤20 %, gỗ

bảo vệ

đã xử lý

Tmtsd

Loại

≤50 0 c

II

≤50 0 c

19

II
I

Chất kết dính sử
dụng

Melamin Ure,
Resorcinol,
PVA,EPI
Resorcinol

phenol,


EPI
2.1.3. Nguyên tắc hình thành ván
Glulam được hình thành nhờ sự dán ghép các thanh lại với nhau bằng
chất kết dính trong điều kiện cơng nghệ nhất định nhằm hạn chế một số
khuyết điểm của gỗ vì vậy trong quá trình ghép thanh cần phải tuân theo
nguyên tắc xếp thanh. Có thể xếp thanh theo phương pháp đối xứng vịng năm
theo phương tiếp tuyến hay xuyên tâm. Ngoài ra để tránh trùng mạch keo theo
chiều dày sản phẩm thì các ván thành phần được xếp lệch nhau một khoảng ≥
chiều dày của thanh hoặc tối thiểu là 25 mm, như hình 2.3
2.1.4. Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Trong sản xuất ván ghép thanh, chất lượng ván phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố, chúng ta có thể biểu diễn quan hệ này theo một hàm phụ thuộc
ọ= f(x,y,z)
Trong đó: ọ - Hàm mục tiêu chất lượng sản phẩm
x -Tham số thuộc về vật dán
y -Tham số thuộc về chất kết dính
z - Tham số thuộc về chế độ dán ép

Chất kết dính

Chế độ ép

Vật dán

Chất lượng
sản
phẩm

20


2.1.4.1. Ảnh hưởng của vật dán
Ảnh hưởng của loại gỗ
Ứng với mỗi loại gỗ sẽ có một khối lượng thể tích và thành phần các
chất trong gỗ khác nhau. Gỗ có khối lượng thể tích lớn, có kết cấu các tể bào
mạch gỗ chặt chẽ, khi gia công cho chất lượng bề mặt thanh tốt, do đó lượng
chất kết dính tráng cần ít nhưng vẫn đảm bảo mối dán. Ngược lại gỗ có khối
lượng thể tích nhỏ dẫn đến kết cấu trong gỗ lỏng lẻo do các tế bào mạch gỗ
xếp không chặt chẽ, khi gia công cho bề mặt thanh kém dẫn đến lượng chất
kết dính tráng lớn. Người ta đã chứng minh rằng độ bền màng keo tăng dần
theo KLTT của gỗ khi KLTT của gỗ không vượt quá 0,7 – 0,8 g/cm3 (MC =
12%). Nếu gỗ có KLTT vượt quá giới hạn này thì quá trình dán dính của gỗ
với keo sẽ bị hạn chế, chất lượng mối dán giảm đáng kể.
Trong đề tài này chúng tôi lựa chọn gỗ keo lá tràm có khối lượng thể
tích 0,47 g/cm3.
Ảnh hưởng của độ ẩm gỗ
Gỗ là vật liệu có độ rỗng lớn, trong cấu tạo hóa học có nhiều nhóm thân
nước (nhóm OH-). Vì vậy ở mơi trường bình thường, gỗ ln có độ ẩm nhất
định, giá trị của độ ẩm gỗ phụ thuộc vào điều kiện của môi trường. Hiện
tượng co giãn, trương nở của gỗ do sự thay đổi giá trị của độ ẩm ở một giá trị
nhất định sẽ có thể dẫn tới những khuyết tật của sản phẩm (cong, vênh,…).
Ngoài ra nếu độ ẩm của gỗ quá cao, lúc đó độ nhớt của keo dán giảm xuống,

keo thẩm thấu quá nhiều sẽ dễ gây ra hiện tượng thiếu cong vênh, nứt,… Độ
ẩm của gỗ sau khi dán dính và cường độ cũng quan hệ chặt. Chọn MC gỗ= 8 –
12%.
Ảnh hưởng của bề mặt gia cơng
Theo thuyết dán dính, bề mặt vật dán càng phẳng và độ nhẵn bề mặt
càng cao thì khả năng bơi tráng chất kết dính càng dễ dàng, lượng chất kết
dính tráng tiêu tốn ít, màng chất kết dính sẽ mỏng, đều, liên tục chất lượng
21


mối dán tốt khả năng chịu lực tăng lên; ngược lại, nếu chất lượng bề mặt các
thanh thấp, độ mấp mơ lớn, việc bơi tráng khó, màng chất kết dính sẽ không
mỏng, đều, liên tục, làm giảm sự tiếp xúc giữa các thanh, do đó chất lượng
mối dán giảm.
Ảnh hưởng của quan hệ kích thước thanh giữa chiều dày và chiều rộng
Trong quá trình sản xuất ván ghép thanh quan hệ giữa chiều dày và
chiều rộng thanh ghép là một vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu. Sự thay
đổi quan hệ kích thước này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm
và giá thành sản phẩm. Sở dĩ khi thay đổi kích thước thanh làm cho các tính
chất vật lí, cơ học của ván thay đổi bởi gỗ là vật liệu dị hướng có các tính chất
khác nhau theo ba phương dọc thớ, xuyên tâm, tiếp tuyến. Chính vì sự khác
nhau này đã làm cho gỗ dễ bị cong vênh, dẫn tới các khuyết tật của sản phẩm.
Trong đề tài, kích thước thanh cơ sở:
+ Lõi: b1 x t1= 120 x 18 (mm)
+ Mặt: b2 x t2= 120 x 6 (mm)
2.1.4.2. Ảnh hưởng của chất kết dính
Quá trình dán dính là sự gắn kết giữa hai vật thể dưới tác dụng của một
vật thứ ba trong những điều kiện nhất định, vật thứ ba được gọi là chất kết
dính, vì vậy chất kết dính sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối dán. Sự
ảnh hưởng của chất kết dính tới chất lượng sản phẩm có thể được mơ tả bằng

hàm sau:
y = f(x1,x2,x3,x4,x5)
Trong đó:

y - Là hàm mục tiêu chất lượng mối dán;
x1- Ảnh hưởng của loại chất kết dính;
x2- Ảnh hưởng của độ nhớt;
x3- Ảnh hưởng của hàm lượng khô;
x4- Ảnh hưởng của độ pH của chất kết dính;
x5- hưởng của lượng chất kết dính.

22


Glulam được tạo thành từ việc dán ghép các thanh gỗ vào nhau trong điều
kiện cơng nghệ nhất định, chính vì vậy mà các yếu tố thuộc về keo dán có ảnh
hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm.
Các yếu tố thuộc về keo dán bao gồm: loại keo, lượng keo, thông số kỹ
thuật của keo dán và phương thức pha chế keo.
Loại keo: Như ta đã biết với mỗi loại keo khác nhau thì cường độ dán
dính khác nhau. Việc lựa chọn một loại keo trước khi đưa vào sử dụng cần
phải căn cứ vào: điều kiện công nghệ dán keo và căn cứ vào chủng loại vật
liệu dùng để dán keo và yêu cầu sử dụng của sản phẩm.
Ở đây chúng tôi chọn Synteko 1911/1999
Lượng keo: Lượng keo dùng có ảnh hưởng rất lớn đến độ bền mối dán
nếu lượng keo bơi tráng trên một diện tích bề mặt quá lớn, chiều dày của lớp
keo lớn làm giảm chất lượng mối dán, nó làm tốc độ đóng rắn của màng keo
giảm, thời gian đóng rắng dài ảnh hưởng đến năng suất sản xuất, ngồi ra nó
cịn là ngun nhân phát sinh nội ứng suất trong màng keo khi keo đóng rắn.
Nếu lượng keo tráng q ít thì độ bền mối dán khơng đảm bảo, màng keo

khó có thể liên tục, dán dính khơng tốt.
Lượng keo tráng mỗi mặt là 100g/m2.
Các thông số kỹ thuật của keo dán
Ảnh hưởng của độ pH của keo dán: độ pH biểu thị cho tính axit hay
bazơ của dung dịch, nó ảnh hưởng đến các tính chất kỹ thuật khác của keo,
ảnh hưởng đến cường độ mối dán cũng như ảnh hưởng đến cấu trúc vật dán.
Độ pH của keo đóng rắn ở mơi trường axit yếu, pH = 6,0 – 6,5.
Hàm lượng khô và độ nhớt: là hai thông số quan trọng, giữa chúng có
mối liên quan chặt chẽ với nhau. Khi hàm lượng khơ tăng thì độ nhớt tăng và
ngược lại. Hàm lượng khơ là cơ sở để tính tốn lượng keo tráng. Hàm lượng
khơ lớn thì cường độ dán dính lớn, nếu hàm lượng khô quá nhỏ sẽ làm tăng
độ ẩm vật dán và cản trở qua trình đóng rắn của keo, hơn nữa sẽ làm cho
lượng keo tráng thực tế không đạt yêu cầu.
23


Độ nhớt ảnh hưởng trực tiếp đến công nghệ bôi tráng keo. Độ nhớt nhỏ
sẽ xảy ra hiện tượng thẩm thấu thông thường, làm tăng độ ẩm vật dán, làm
keo dễ bị trào ra ngồi đặc biệt là khi có lực ép lớn. Độ nhớt lớn quá sẽ dẫn
đến khó dàn trải màng keo, màng keo không liên tục, ảnh hưởng xấu đến
cường độ mối dán.
Ảnh hưởng của thời gian sống của keo: là khoảng thời gian từ khi pha
chế (cho phụ gia vào dung dịch) tới khi dung dịch khơng cịn khả năng bơi
tráng. Thời gian sống của keo phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và độ pH của keo.
Ảnh hưởng của OAT (open assembly time): chính là khoảng thời gian
được tính từ khi tráng keo đến khi bắt đầu ép. Thời gian này còn gọi là thời
gian để ráo, mục đích của khoảng thời gian này là để làm cho dung dịch keo
thấm ướt triệt để bề mặt gỗ, làm cho nó co rút ở trạng thái tự do, làm giảm
ứng suất bên trong. Nếu thời OAT quá ngắn, dung dịch keo chưa kịp thấm
vào gỗ, khi ép dễ bị tràn ra ngoài, gây thiếu keo. Nếu thời gian OAT quá dài

vượt quá thời gian sống của keo, dung dịch lúc đó sẽ mất đi tính lưu động,
khơng thể tạo ra tác dụng dán dính.
Đối với loại keo sử dụng trong đề tài là keo EPI thì OAT thường là 5 – 9
phút.
2.1.4.3. Ảnh hưởng của chất lượng gia cơng thanh của máy móc thiết bị
Trình độ của máy móc thiết bị có ảnh hưởng lớn đến chất lượng gia cơng
bề mặt của các thanh thành phần, nó có quan hệ với lượng chất kết dính cần
tráng và áp suất ép ván.
Căn cứ vào thực tế máy móc tại Trung tâm công nghệ và chuyển giao
công nghiệp rừng, đây là dây chuyền ván ghép thanh của công ty SAFOMEC
(Việt Nam). Qua khảo sát đánh giá của Trung tâm thì chất lượng máy ở đây
cịn mới 100%.
Căn cứ vào loại gỗ Keo lá tràm có đặc điểm và cấu tạo nêu trên, ta thấy
đây là loại gỗ tượng đối mịn, từ đó chúng tơi chọn chất lượng gia cơng thanh
thành phàn của thiết bị có độ nhẵn từ

g7 24

g8.