Nghiên cứu giải pháp tăng cường độ cứng bề mặt cho ván sàn công nghiệp sản xuất từ gỗ trồng rừng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

--------------------

Lê Ngọc Phước

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG ĐỘ CỨNG BỀ MẶT CHO
VÁN SÀN CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT TỪ GỖ RỪNG TRỒNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2010


Ơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

----------------------

Lê Ngọc Phước

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÁN SÀN CÔNG NGHIỆP (
ENGIEERING
GỖ MỌC
NHANH
TRỒNG

NGHIÊN
CỨU FLOORING)
GIẢI PHÁPTỪ
TĂNG
CƯỜNG
ĐỘRỪNG
CỨNG
BỀ MẶT

CHO VÁN SÀN CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT TỪ GỖ RỪNG TRỒNG
Chuyên ngành: Chế biến Lâm sản
Mã Số: 2 - 13 - 05

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị và công nghệ gỗ, giấy
Mã Số: 60.52.24
ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Đề nghị hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Phạm văn Chương

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
NGƯT. PGS.TS. PHẠM VĂN CHƯƠNG

Hà Nội - 2010


1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Đứng trước thực tế rừng tự nhiên ngày càng cạn kiệt, trong khi đó

nhu cầu về sử dụng gỗ của xã hội ngày càng gia tăng cả về số lượng và
chất lượng. Rõ ràng, gỗ tự nhiên không thể đáp ứng nhu cầu của xã hội,
cho nên việc sử dụng gỗ rừng trồng thay thế gỗ tự nhiên là một tất yếu. Do
vậy công nghệ sản xuất ván nhân tạo đang được đầu tư phát triển mạnh mẽ
trong một vài năm trở lại đây.
Hiện nay, sản phẩm ván nhân tạo đang có tốc độ phát triển rất
nhanh đặc biệt là ván sàn gỗ công nghiệp. Ván sàn gỗ cơng nghiệp có
nhiều ưu điểm giống như ván sàn làm bằng gỗ tự nhiên đó là: Bề mặt
khơng bị đọng nước khi thời tiết nồm, cách âm, cách nhiệt, vân thớ đẹp,
thân thiện với con người và môi trường…Qua điều tra một số loại ván sàn
hiện nay, trong quá trình sử dụng đã nảy sinh nhiều khuyết tật như: Nứt nẻ,
cong vênh, đặc biệt là độ cứng, độ bền và khả năng chịu mài mòn chưa đáp
ứng được yêu cầu đặt ra. Các yếu tố nêu trên cũng là những nhược điểm
trong tính chất của ván sàn mà trong đó khả năng chịu mài mòn lớp bề mặt
của ván sàn gỗ công nghiệp là một trong những chỉ tiêu chất lượng quan
trọng.
Một giải pháp đặt ra cho ngành công nghiệp ván sàn là rất cần
những phát minh, nghiên cứu giải pháp nâng cao độ bền và tính thẩm mỹ
của sản phẩm ván sàn hay biến tính nhằm nâng cao chất lượng của
ván,...để đáp ứng nhu cầu về việc sử dụng sản phẩm gỗ công nghiệp hiện
nay cũng như để nâng cao hiệu quả kinh tế.
Xuất phát từ những vấn đề trên tôi tiến hành thực hiện luận văn:
“Nghiên cứu giải pháp tăng cường độ cứng bề mặt cho ván sàn công
nghiệp sản xuất từ gỗ rừng trồng”


2
Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về ván sàn gỗ công nghiệp

1.1.1 Khái niệm về ván sàn gỗ công nghiệp
Ván sàn gỗ công nghiệp là loại vật liệu composite gỗ dạng lớp.
Thông thường, ván sàn gỗ công nghiệp có cấu tạo 3 lớp: lớp giữa được làm
từ gỗ xẻ ghép lại và lớp mặt là các lớp ván mỏng. Công nghệ sản xuất ván
sàn gỗ công nghiệp chú trọng vào vật liệu dán phủ bề mặt, đó là lớp vật
liệu mỏng ở bên trên cùng có tác dụng bảo vệ và trang sức cho lớp lõi. Một
lớp vật liệu mỏng khác ở phía dưới có tác dụng chống hút ẩm và chống
cong vênh. Tổng chiều dày các lớp ván mặt khơng nhỏ hơn 1/3 chiều dày
sản phẩm.[38]

Hình 1.1 Cấu tạo ván sàn công nghiệp
1. Lớp ván mặt, 2. Lớp ván lõi, 3. Lớp ván đáy


3
Với những tính năng ưu việt của ván sàn gỗ công nghiệp, chống chịu
được tác động của môi trường như chống ẩm, chống xước, nấm mốc, mối
mọt, ....đem lại sự ấm cúng và sang trọng cho mọi không gian nội thất. Sàn
nhà được lát ván sàn sẽ tạo cảm giác sạch sẽ, êm ái cho đơi chân người sử
dụng, có thể nằm ngủ trên sàn nhà mà không cần dùng giường. Nó đang
dần thay thế sàn gỗ tự nhiên và các vật liệu lát sàn khác như gạch men, đá
xẻ..

Hình 1.2 Sản phẩm ván sàn công nghiệp trong không gian sống
Trong luận văn này tôi chọn ván sàn công nghiệp dạng lớp (layer
flooring) được sản xuất từ gỗ Keo lá tràm. Kết cấu của nó gồm 2 phần
chính đó là ván mặt và ván lõi. (Hình 1.2)
Bảng 1.1 Kích thước ván sàn gỗ công nghiệp theo tiêu chuẩn Nhật Bản
JAS – SE – 7
Kích thước

Đơn vị

Cấp độ kích thước

Chiều dày

mm

3, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18

Chiều rộng

mm

75, 90, 100, 120, 150, 220, 300, 303

Chiều dài

mm

240, 300, 303, 800, 1800, 1818

Dựa vào tiêu chuẩn nông nghiệp Nhật Bản đưa ra tôi lựa chọn chiều
dày sản phẩm cho ván sàn là 15 mm.


4
Ván mặt bao gồm mặt trên và mặt dưới, mặt trên của ván gồm 2 lớp
ván bóc; mặt trên cùng được xử lý bằng hoá chất DMDHEU (dimethyloldihydroxyl-ethylene-urea), mặt dưới (lớp cân bằng lực) gồm 2 lớp ván bóc.

Ván lõi sử dụng ván ghép thanh. (Hình 1.3)

Hình 1.3 Cấu tạo ván sàn cơng nghiệp dạng lớp
1.1.2. Tình hình sản xuất ván sàn công nghiệp
a. Trên thế giới
Nhu cầu sử dụng ván sàn trên thế giới ngày càng tăng, nó trở thành
vật liệu lát sàn chủ yếu hiện nay, với nhiều tính năng nổi trội so với các
loại vật liệu lát sàn khác. Trước đây, ván sàn làm bằng gỗ tự nhiên thường
sử dụng như: Bách xanh, Pơmu, Giáng Hương, Sồi...nhưng nguồn gỗ tự
nhiên ngày càng khan hiếm, các nhà sản xuất đã chuyển hướng sang sản
xuất ván sàn từ gỗ nhân tạo (ván sàn công nghiệp).
Trên thế giới, ván sàn công nghiệp đã được đưa vào sử dụng rộng rãi
cách đây khoảng 10 năm, những nước đi đầu trong việc sản xuất và sử
dụng loại vật liệu này là Đức, Thụy Điển, Phần Lan, Mỹ, Nhật Bản, Pháp,
Italia, Hàn Quốc....Các thương hiệu ván sàn cơng nghiệp nổi tiếng có thể
kể đến như: Pergo (Thụy Điển), Kronotex, Parador (Đức), Picenza (Italia),
EPI (Pháp), Unili (Bỉ), Gago, Green Donghwa (Hàn Quốc),...Trong đó,
Pergo là hãng phát minh và sản xuất ván sàn gỗ công nghiệp đầu tiên trên


5
thế giới, cung cấp ván sàn cho cả thị trường xây dựng dân dụng cũng như
công nghiệp cùng với các nhà phân phối độc quyền trên 60 nước từ Châu
Âu, Bắc Mỹ, đến Châu Á Thái Bình Dương.
b. Tại Việt Nam
Hiện nay, sản lượng ván sàn công nghiệp trong nước còn thấp chưa
đáp ứng được yêu cầu nội địa mà chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngồi. Ván
sàn cơng nghiệp ở Việt Nam mới chỉ sử dụng phổ biến vài năm gần đây.
Nhưng sản lượng tiêu thụ tăng nhanh mỗi năm vào khoảng 20-30%.
Ván sàn cơng nghiệp có màu sắc vân thớ phong phú đa dạng tạo

được thẩm mỹ cho căn phòng. Bên cạnh việc tạo ra nhiều mẫu mã, sàn gỗ
cơng nghiệp hiện nay đã có những cải tiến kỹ thuật để phù hợp với khí hậu
Việt Nam, có thể chịu được độ ẩm lên đến 80%, bề mặt được xử lý nên có
độ bền lâu, khả năng chịu va đập và khả năng chống xước rất cao. Và việc
lắp đặt cũng khá dễ dàng với kết cấu mộng kép khơng phải dùng keo, với
các mộng khố đặc biệt làm cho liên kết giữa các tấm kín khít và luôn bền
vững với thời gian.
Theo thống kê sơ bộ, có đến 80% các căn hộ chung cư cao cấp mới
xây dựng sử dụng sàn gỗ nhân tạo và có đến 50% các cơng trình nhà dân
dụng mới xây lựa chọn ván sàn gỗ nhân tạo do giá thành hợp lý, giá trị sử
dụng cao. Bên cạnh đó, cũng đó rất nhiều cơng trình nhà dân dụng đang ở
và chung cư cũ nâng cấp từ sàn gạch men lên sàn gỗ công nghiệp do giá trị
sử dụng cao, giá thành hợp lý và quá trình sửa chữa nâng cấp đơn giản và
thuận tiện.
Theo số liệu mới nhất thì sản lượng ván sàn được sử dụng ở Việt
Nam năm 2008 đã đạt mức 2,5 triệu m2/năm. Thị trường ván sàn khá sơi
động và ngày càng phát triển, hiện có 30 hãng nổi tiếng giới thiệu và cung
cấp sản phẩm tới khách hàng. Các sản phẩm ván sàn gỗ đa dạng về chủng
loại và kiểu cách, từ sản phẩm được sản xuất trong nước đến sản phẩm
nhập ngoại. Sàn gỗ công nghiệp ngoại chủ yếu nhập khẩu từ Châu Âu và
Châu Á với khoảng trên 15 nhãn hiệu khác nhau. Các loại sàn gỗ công


6
nghiệp có giá từ 200.000-600.000 VNĐ/m2 sàn tuỳ loại, tuỳ hãng và cơng
nghệ sản xuất sàn.

Hình 1.4 Một số hình ảnh về sản phẩm sàn gỗ công nghiệp

7
1.2 Tổng quan về giải pháp tăng cường độ cứng cho gỗ
1.2.1 Trên thế giới
Năm 1965, trong hội thảo chuyên đề ở New York các nhà khoa học
Mỹ đã giới thiệu thành tựu đưa chất dẫn phát vào trong đơn thể dùng
phương pháp dùng phương pháp xúc tác gia nhiệt để sản xuất WPC (vật
liệu gỗ polyme).
Năm 1968, công ty hoá chất ARCO của Mỹ đã dùng tia  bức xạ
WPC. Sản phẩm này chủ yếu dùng làm sàn, chịu mài mịn cao, có độ cứng
cao. Ván sàn loại này khơng cần trang sức và rất khó cháy, thích hợp với
những nơi công cộng, đông người như: Ga tàu điện ngầm, phòng đợi sân
bay, siêu thị, sàn nhảy, khách sạn cao cấp. Tuy giá thành của sản phẩm này
cao nhưng tuổi thọ gấp 9  11 lần gỗ nguyên liệu nên hiệu quả sử dụng vẫn
rất hợp lý.
Từ năm 1970 Mỹ đã có 3 cơng ty dùng bức xạ để sản xuất WPC,
hình thành hệ thống cơng nghiệp sản xuất WPC tạo ra hơn 100 loại sản
phẩm. Gần đây WPC đã vượt quá con số 2 triệu m3.
Ở Pháp, các nhà khoa học đã đưa ra lý thuyết của đa thể ngâm tẩm
và được thực tiễn chứng minh: Đơn thể MMA (Methyl Methacrylate
Monomer) và Axetat propin với tỷ lệ 6: 4. Dùng bức xạ  để sản xuất WPC
có tính ổn định rất cao, giá thành sản phẩm giảm 40%. ở Anh, WPC dùng
làm cán dao, nhạc cụ, dụng cụ thể thao. ở Tây Ban Nha sử dụng WPC làm
thoi dệt rất thành công...
Năm 1965 trường Đại học Kỹ thuật Thượng Hải đã dùng Styrene và
đơn thể MMA ngâm tẩm gỗ dương, gỗ Đoạn chiếu xạ tia  tiến hành
nghiên cứu phương diện đa tụ. Năm 1966 Học viện Lâm nghiệp Nam Kinh
và một số đơn vị khác dùng MMA đơn thể ngâm tẩm
Những năm 1930, ở Liên Xô một số nhà khoa học đã nghiên cứu ép
gỗ tạo ra thoi dệt và tay đập của máy dệt. Sau đó, các nhà khoa học đã sử
dụng phương pháp này để tạo ra những chi tiết chịu mài mịn, tự bơi

8
trơn,...sử dụng trong ôtô, máy nông nghiệp. Gỗ nén theo phương pháp ép
này tạo ra vật liệu không ổn định hình dạng.
Để khắc phục, các nhà khoa học đã nghiên cứu đưa vào trong gỗ các
hoá chất dưới dạng monome hoặc polyme. Năm 1936, một số nhà khoa học
của liên xô đã đưa vào gỗ dung dịch Bakelit 5-10%. Vào năm 1966,
G.B.klarđ dùng dung dịch phuphurol Spirt tẩm vào gỗ tạo ra vật liệu có
tính cơ học cao.
Biến tính gỗ là q trình tác động hố học, cơ học, nhiệt học hoặc
đồng thời làm thay đổi lại cấu trúc của gỗ mà chủ yếu là tác động vào các
nhóm hydroxyl. Q trình này làm cho các tính chất của gỗ thay đổi. Các
cơng nghệ khác nhau của biến tính gỗ đã được nghiên cứu và ứng dụng vào
sản xuất từ lâu. Nhưng do giá thành gỗ biến tính và địi hỏi của mơi trường
nên chỉ gần đây nó mới được áp dụng. Cơng nghệ biến tính gỗ (khơng độc
hại) đang là một xu thế đòi hỏi cần được nghiên cứu và áp dụng.[8]
1.2.2 Tại Việt Nam
Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu giải pháp tăng cường độ cứng cũng
như độ ổn định cho gỗ được đưa vào từ những năm 19871988, với mục
tiêu nghiên cứu sử dụng gỗ để tạo ra thoi dệt đáp ứng yêu cầu của ngành
dệt, thay thế các loại thoi nhập ngoại có giá thành cao.
Tại Trường Đại học Lâm Nghiệp, đi đầu là các giáo viên và sinh viên
Khoa chế biến lâm sản đã nghiên cứu một số phương pháp biến tính gỗ
bằng các phương pháp khác nhau (ngâm thường, ngâm tẩm nóng lạnh, tẩm
áp lực chân khơng...) gỗ được tẩm trong dung dịch hố chất.
Trần Văn Chứ “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị biến tính gỗ có khối
lượng thấp thành ngun liệu chất lượng cao”.
Hoàng Tiến Đượng “Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến tính
ổn định kích thước của gỗ Keo lá tràm”.

9
Vũ Huy Đại  Nguyễn Minh Hùng “Nghiên cứu ảnh hưởng của q
trình xử lý vi sóng đến tính ổn định kích thước của gỗ Trám trắng, ảnh
hưởng của tỷ suất nén đến tính ổn định kích thước của gỗ biến tính”.
Tạ Thị Phương Hoa “Nâng cao tính ổn định kích thước của gỗ Keo tai
tượng bằng phương pháp xử lý nhiệt kết hợp với q trình Axetyl hố”.
Bùi Thị Tuyết Nhung “Tìm hiểu một số giải pháp nâng cao khối
lượng thể tích gỗ và tiến hành nâng cao khối lượng thể tích gỗ bằng nhựa
Novolac”.
Nguyễn Thị Yên “Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ, thời gian tẩm
amoniac (NH3) đến một số chỉ tiêu chất lượng gỗ biến tính”.
Nguyễn Thị Thanh Hải “Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ, thời
gian tẩm Ure đến một số chỉ tiêu chất lượng gỗ biến tính”.
1.2.3 Phân tích lựa chọn giải pháp tăng cường độ cứng
Biến tính gỗ có rất nhiều phương pháp. Trong những năm gần đây ở
các nước phát triển như Mỹ, Nhật, Nga, Phần Lan đang sử dụng các
phương pháp biến tính sau: nhiệt cơ, hố cơ, hố học, nhiệt hố, bức xạhố học. Biến tính gỗ theo hai xu hướng chủ yếu: nén chặt và không nén
chặt. Một số loại hình biến tính; ngâm tẩm, gỗ ép lớp, gỗ nén, gỗ tăng tỷ
trọng, polyme hố. Các phương pháp biến tính gỗ được mô tả như sau:
a Phương pháp nhiệt cơ:
Nguyên lý của phương pháp này là gỗ được gia nhiệt trước, sau đó
được nén (ép) dưới áp suất nhất định để tạo sản phẩm có kết cấu chặt chẽ.
Gỗ được biến tính bằng phương pháp ép nhiệt cịn gọi là gỗ ép. Trước khi
ép gỗ cần hấp hoặc làm nóng gỗ, trong q trình ép gỗ ở trong mặt phẳng
vng góc với chiều thớ gỗ sẽ xảy ra sự thay đổi về cấu trúc thô đại của gỗ.
Kết quả là ta thu được loại sản phẩm mới có khối lượng thể tích và các tính
chất cơ lý tương đối cao. Biến tính theo phương pháp này, sử dụng nguyên
liệu chủ yếu là các loại gỗ lá rộng loại mềm. Gỗ ép có độ bền, độ cứng lớn

hơn nhiều so với gỗ tự nhiên (0.8 -1.35g/cm3) có khả năng chịu mài mòn


10
tốt và có khả năng thay thế một số chi tiết máy bằng kim loại mầu (ống
bọc, ván sàn,..). Trong một số trường hợp có thể tẩm thêm các chất như:
dầu, polyme để tạo ra vật liệu có khả năng chịu mài mịn tốt. Cũng có
những loại gỗ được bóc hoặc lạng mỏng, sau đó ván mỏng được tẩm các
loại hoá chất và được ép lại tạo ra gỗ ép lớp. Phương pháp này địi hỏi máy
ép có áp lực rất lớn. Tỷ trọng của ván rất cao, tính đàn hồi của ván trở lại
cũng lớn.
Ưu điểm: Qui trình đơn giản, dễ gia cơng, sản phẩm ít bị thay đổi về màu
sắc
Nhược điểm: Chi phí lớn, ít có khả năng áp dụng cho các doanh nghiệp
nhỏ, lượng hao hụt nguyên liệu lớn do nén ép, sản phẩm có thể bị nứt nếu
tính tốn về trị số áp suất ép khơng đúng [28]
b Phương pháp hoá- nhiệt- cơ:
Trước tiên, gỗ cần được tẩm hố chất, sau đó được dồn nén lại và
các hố chất trong gỗ sẽ đóng rắn. Xử lý hoá học gỗ sẽ làm thay đổi vách tế
bào, gỗ sẽ dẻo, do đó ta dễ dàng làm thay đổi hình dạng của gỗ. Gỗ được
hố dẻo bằng hố chất sẽ thấm nước, trương nở và sẽ đàn hồi trở lại. Gỗ ép
theo phương pháp này được ứng dụng để sản suất đồ mộc, ván sàn...các sản
phẩm thuộc loại biến tính này là ván sàn, đồ mộc và một số sản phẩm khác.
Theo hướng khác gỗ được tẩm các monome có khả năng kết dính,
oligome hoặc nhựa hố học. Sau đó sẽ qua giai đoạn nhiệt hố với mục
đích tạo ra các phản ứng trùng hợp hoặc trùng ngưng xảy ra trong gỗ.
Trong một số trường hợp sẽ xảy ra các phản ứng hoá học của các chất tẩm
với polyme của gỗ. Các chất tẩm thông thường là các chất rượu phenol,
nhựa Polieste (PE). Ngồi ra để biến tính người ta có thể dùng càc kim loại
có nhiệt độ nóng chảy thấp. Các kim loại này là Zn, Sb, Pb, Bi, Cd. Biến

tính gỗ bằng phương pháp các chất nhựa hoá học sẽ làm giảm khả năng hút
ẩm, thấm nước, hút nước làm giảm khả năng trương nở, tăng độ bền, độ


11
cứng. Gỗ biến tính theo phương pháp này được sử dụng trong xây dựng, đồ
mộc dân dụng.[8]
Ưu điểm: Sản phẩm có độ cứng tốt, ít có khả năng hút nước và ẩm
Nhược điểm: Chi phí lớn, qui trình phức tạp khó áp dụng, sản phẩm rất
khó gia cơng vì có các gốc kim loại trong gỗ.
b Phương pháp bức xạ-hoá học:
Gỗ được tẩm các chất metilmeta krilat, stirol và các chất monome
khác, dưới tác dụng của các tia bức xạ xảy ra phản ứng trùng hợp ở trong
gỗ. Gỗ được biến tính theo phương pháp này sẽ tạo ra sản phẩm có kích
thước ổn định, các tính chất cơ lý, sử dụng tương đối cao. Gỗ ép được sử
dụng để sản suất ra ván sàn thanh, các chi tiết máy.
Phương pháp này là một hướng đi mới có tính khả thi cao, tuy nhiên trong
phạm vi cho phép của luận văn tơi khơng lựa chọn.
c Phương pháp hố học:
Gỗ được tẩm các chất hoá học như amoniac, DMDHEU và một số
chất khác. Các chất này có khả năng làm thay đổi cấc trúc và thành phần
hoá học của gỗ. Tẩm chất amoniac, PEG, DMDHEU.. sẽ làm tăng khả
năng biến dạng của gỗ, gỗ sẽ dồn nén lại trong quá trình sấy.
Gỗ có khả năng thay đổi màu. Gỗ sau khi biến tính theo phương
pháp này thì tính chất cơ học có giảm đi một chút, tuy vậy khả năng hút
ẩm, hút nước, trương nở, co giãn có giảm đi đáng kể. Vì vậy nó được ứng
dụng làm các vật liệu có hình dạng, kích thước ổn định [2]
Ưu điểm: Qui trình đơn giản, chi phí thấp, dễ thực hiện, gỗ có độ
cứng tốt hơn, kích thước ổn định.
Nhược điểm: Màu sắc có thay đổi nhưng khơng đáng kể, hóa chất

khó tìm kiếm.
Kết luận: Với những phân tích đánh giá trên tơi chọn hướng sử dụng
phương pháp biến tính hóa học làm cơ sở tìm giải phấp nâng cao độ cứng
cho sản phẩm của luận văn.


12
1.3 Tổng quan về biến tính gỗ bằng DMDHEU
1.3.1 Trên thế giới
Trong những năm gần đây, việc xử lý gỗ bằng các hóa chất có khả
năng biến tính làm thay đổi tính chất của gỗ được nghiên cứu nhiều trên
thế giới.
Ahmed Kabir et al (1992), xử lý gỗ bằng chất DMDHEU với chất
vinyl và xác định độ ổn định của gỗ Methane sulphonic acid được sử dụng
như là chất kích thích. DMDHEU làm giảm 50% trương nở của gỗ.
Marie Curie Fellowship đã nghiên cứu “sử dụng DMDHEU như là
một hóa chất có khả năng biến tính gỗ”. Cơng tác nghiên cứu này được
thực hiện trong tập đoàn của SHR (stichting hood resarch) Nederland của
sinh học gỗ và công nghệ gỗ tại trường đại học Goettingen Đức mà Marie
Curie Fellowship cũng là một thành viên của tập đoàn.
Militz xử lý gỗ dương bằng DMDHEU và đánh giá hiệu quả của
việc thay đổi chất xúc tác. Nhiệt độ xử lý ở 1000C. Hệ số ổn định kích
thước gỗ 75%.
Militz (2005), đã nghiên cứu nâng cao chất lượng sợi vải để sản xuất
quần áo jean bằng cách ngâm tẩm sợi vải với DMDHEU.
Militz (2005), cũng đã nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng chịu
ẩm, chịu nước của ván dăm, ván sợi từ gỗ thông bằng xử lý DMDHEU.
Năm 2003, Hội nghị châu Âu đầu tiên về biến tính gỗ được tổ chức
tại Bỉ. Hội nghị là kết quả cuối cùng của một EU hỗ trợ mạng lưới chuyên
đề: "biến tính gỗ, các cơ sở tiểu thuyết, cung cấp vật liệu gỗ không có

lượng chất độc hại". Trực tiếp điều phối để thâm nhập các thị trường trong
một số năm về việc biến đổi các quy trình hóa học gỗ là SHR (Van Acker
và Hill 2003). Hội nghị chú trọng đẩy mạnh các đầu tư vào công nghiệp để
phát triển công nghệ biến tính gỗ bằng các hóa chất khơng gây độc hại, và
phân biệt cụ thể việc biến tính gỗ thực hiện giữa ba vấn đề chính là: “quy
trình, thời gian và nhiệt độ xử lý”.


13
Krause et al 2003; Militz 1993; Zee 1998 (Đức) đã nghiên cứu tạo
các sản phẩm gỗ có tính năng chống chịu môi trường, sử dụng DMDHEU.
Waldermar J. Homan, L. S. M. Crag (Hà Lan) đã nghiên cứa sử
dụng dimethyl đihydroxyl ethylen Ure (DMDHEU) để nâng cao độ bền tự
nhiên, tính chất cơ lý của gỗ và khả năng chống tia tử ngoại cho một số
loại gỗ.
Videlov (1989) xử lý mẫu gỗ bằng dung dịch DMDHEU sử dụng
chất MgCl2 giống như chất chất xúc tác khi làm nóng gỗ. Gỗ biến tính có
khả năng chống nấm mốc tốt khi hàm lượng hoá chất vào trong gỗ khoảng
10%.
Một số kết quả nghiên cứu của luận văn về xử lý gỗ bằng DMDHEU
cho thấy rằng khả năng chống nấm mốc, độ ổn định chiều và kích thước
của gỗ xử lý được tăng lên.
1.3.2 Tại Việt Nam
TS. Vũ Huy Đại (2008), Chuyên đề nghiên cứu: “Quy trình cơng
nghệ xử lý ván phủ mặt từ gỗ Keo lai bằng DMDHEU (akrofix)”. Kết quả
nghiên cứu đã cho thấy: Sau khi được xử lý bằng DMDHEU với chất xúc
là MgCl2 ở nhiệt độ 1300C các tính chất vật lý và hầu hết các tính chất cơ
học của ván mỏng gỗ Keo lai xử lý đều được cải thiện. Khả năng chịu mài
mòn của ván mỏng xử lý tốt hơn so với ván mỏng không xử lý.
Nguyễn Văn Thoại (2009), Luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh

hưởng của thời gian ngâm tẩm hóa chất đến tính chất của gỗ biến tính bằng
DMDHEU dùng để phủ mặt ván sàn gỗ công nghiệp”. Kết quả đạt được
ván mỏng được xử lý bằng DMDHEU thì các tính chât cơ học đều tăng
theo chiều hướng tốt.
Đào Ngọc Anh (2009), Luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh
hưởng nồng độ hóa chất đến tính chất của gỗ biến tính bằng DMDHEU
dùng để phủ mặt ván sàn gỗ công nghiệp”. Kết quả đạt được ván mỏng
được xử lý bằng DMDHEU với nồng độ 30% thì các tính chât cơ học của
gỗ tốt nhất.


14
Đặng Văn Hạnh (2009), Luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh
hưởng của tỷ lệ MgCl2 đến tính chất của gỗ biến tính bằng DMDHEU dùng
phủ mặt ván sàn gỗ cơng nghiệp”. Kết quả đạt được ván mỏng được xử lý
bằng DMDHEU với nồng độ 30%, chất xúc tác 5% thì các tính chât cơ
học của gỗ tốt nhất.
Năm 2009, nhóm sinh viên khóa 51 Trường Đại học Lâm nghiệp
Việt Nam thực hiện chuyên đề nghiên cứu khoa học: “Nghiên cứu giải
pháp nâng cao độ cứng và khả năng chịu mài mịn của ván sàn gỗ cơng
nghiệp”. Đây cũng là một trong những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về
giải pháp nâng cao khả năng chịu mài mòn của ván sàn gỗ cơng nghiệp
bằng phương pháp biến tính gỗ lớp mặt (gỗ chọn nghiên cứu trong luận
văn là gỗ Keo lá tràm) dùng hố chất DMDHEU.
Độ mài mịn của ván mỏng xử lý đều giảm so với ván mỏng không
xử lý, điều đó chứng tỏ tác động của DMDHEU lên gỗ làm tăng độ cứng
của gỗ. Khả năng chịu mài mòn của mẫu xử lý tăng lên so với mẫu không
xử lý. Đây là chỉ tiêu quan trọng trong việc sử dụng ván mỏng làm ván phủ
mặt làm ván sàn gỗ cơng nghiệp. Ván xử lý bằng DMDHEU cịn cho thấy
độ bong tách màng keo giảm so với ván không được xử lý chứng tỏ độ bền

của ván tăng sau khi xử lý.
Công nghệ xử lý ván sàn công nghiệp bằng hóa chất DMDHEU so
với ván sàn khơng xử lý không khác xa nhau: Dây truyền công nghệ và
thiết bị xử lý không thay đổi nhiều và để xử lý đạt hiệu quả tốt thì cần thiết
bị xử lý trong mơi trường có nhiệt độ cao hoặc cả nhiệt độ cao và áp suất
cao.
Tuy nhiên, các cơng trình nghiên cứu để nâng cao khả năng chịu
mài mịn của gỗ nói chung và của ván sàn gỗ cơng nghiệp nói riêng còn
chưa được nghiên cứu cụ thể. Luận văn nghiên cứu giải pháp nâng cao độ
cứng và khả năng chịu mài mịn của ván sàn gỗ cơng nghiệp bằng phương
pháp biến tính sử dụng hố chất DMDHEU mà chúng tơi đã nghiên cứu đó
mới chỉ dừng lại ở mức thăm dị và kết quả thu được là kết luận chung


15
chứng tỏ về sự ảnh hưởng của hóa chất DMDHEU đến độ cứng, khả năng
chịu mài mòn của ván sàn gỗ công nghiệp.
Vấn đề đặt ra cho ngành công nghiệp gỗ nói chung và cho ngành
cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo nói riêng là mức độ biến tính bằng hóa
chất chịu ảnh hưởng của những yếu tố, chế độ cụ thể nào, và phương pháp
xử lý để đạt được hiệu quả tối ưu nhất kết thúc ở giai đoạn nào và sự ảnh
hưởng của các yếu tố đó đến tính chất của ván sàn. Đó là nội dung quan
trọng chủ yếu xuyên suốt luận văn tốt nghiệp mà tôi nghiên cứu.
1.4 Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu giải pháp cơng nghệ nhằm góp phần hồn thện công
nghệ sản xuất ván sàn công nghiệp từ gỗ mọc nhanh rừng trồng.
- Mục tiêu cụ thể
+ Xác định được sự ảnh hưởng của nồng độ DMDHEU và thời gian
ngâm hợp lý nhằm tăng cường độ cứng bề mặt của ván sàn công nghiệp.

+ Đề xuất trị số thời gian ngâm và nồng độ DMDHEU hợp lý.
1.5 Phạm vi nghiên cứu
1.5.1 Thông số cố định
a. Nguyên liệu dùng để sản xuất ván sàn gỗ công nghiệp dạng lớp cụ thể
là:
- Ván mặt từ gỗ Keo lá tràm (Acacia auriculiformis A. Cunn. ex Benth),
bao gồm 2 lớp ván bóc, chiều dày mỗi lớp: 2mm
- Ván đáy (lớp cân bằng lực) từ gỗ Keo lá tràm (Acacia auriculiformis A.
Cunn. ex Benth), bao gồm 2 lớp ván bóc, chiều dày mỗi lớp: 2mm
- Ván lõi từ gỗ Keo lá tràm (Acacia auriculiformis A. Cunn. ex Benth).
- Kích thước sản phẩm: 800x100x15mm.
b. Chất kết dính:
Sử dụng keo Synteko 1980/1993 là một loại keo thơng dụng do hãng
Cassco sản xuất.
c. Hoá chất dùng để biến tính ván phủ mặt:


16
Dimethyl- Dihydroxyl Ethylen –Ure (DMDHEU).
Tên thương mại: Akrofix - Orange 84A
Trong đó chất xúc tác là MgCl2 0,02 M được khống chế ở mức: 5%
d. Phương pháp xử lý: Hóa học, có sự tham gia của yếu tố nhiệt độ sấy
- Ngâm ván mỏng bằng 3 cấp nồng độ và thời gian
- Vớt ra để ráo: 24 h
- Sấy ván mỏng bằng lị sấy tại Trung tâm thực hành thí nghiêm
khoa Chế biến ở nhiệt độ 40oc trong thời gian 24 h.
- Sấy ván mỏng bằng máy ép thí nghiệm tại Trung tâm NCTN
& CGCN Công nghiệp rừng ở nhiệt độ 130oC trong thời gian
10 phút.

Hình 1.5 Chế độ xử lý nhiệt cho ván mỏng ngâm hóa chất
e. Thơng số chế độ ép:
 Áp suất: P = 1.5 MPa
 Nhiệt độ: T= 300C
 Thời gian: = 60 phút


17
f. Điều kiện thực hiện:
Luận văn được thực hiện với điều kiện máy móc hiện có tại Trung tâm
nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ- công nghiệp rừng, Trung
tâm thí nghiệm thực hành khoa Chế biến lâm sản thuộc Trường Đại học Lâm
nghiệp.
1.4.2 Thông số thay đổi
 Thời gian ngâm tẩm hóa chất: 48 h, 96 h, 144 h (2 ngày, 4 ngày, 6 ngày)
 Nông độ DMDHEU: 10%, 30%, 50%.
1.5 Nội dung chính của luận văn
- Tổng quan của vấn đề nghiên cứu, tìm hiểu về lịch sử và quá trình
phát triển, đưa ra hướng của luận văn.
- Cơ sở lý thuyết.
- Thực nghiệm tạo sản phẩm.
- Kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm và xử lý số liệu.
- Kết luận chung.
1.6 Phương pháp nghiên cứu
1.6.1 Phương pháp nghiên cứu trong luận văn
- Nội dung 1, nội dung 2: Sử dụng phương pháp kế thừa và phương pháp
chuyên gia.
+ Kế thừa các tài liệu trong và ngoài nước, kế thừa các kết quả nghiên cứu
của các luận văn về xử lý gỗ bằng DMDHEU.
+ Thăm dò hỏi ý kiến chuyên gia.

- Nội dung 3:
+ Quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m theo yế u tố đầ y đủ, quan hê ̣ bâ ̣c nhất
Y = ao + a1X1+ a2X2…+anXn (1.1)
+Xây dựng đồ thi quan
hê ̣ da ̣ng Monograph.
̣
+ Thực nghiệm tạo ván mẫu cho các chế độ
+ Thực nghiệm kiểm tra chất lượng sản phẩm (mục 1.6.2)


18
Bảng 1.2 Chế độ xử lý tăng cường độ cứng cho gỗ
Thông số chế độ xử lý
Series

DMDHEU (%)

 ngâm (giờ)

1

10

48

2

10

96

3

10

144

4

30

48

5

30

96

6

30

144

7

50

48

8

50

96

9

50

144

1.6.2 Tiêu chuẩn kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩm
Căn cứ vào đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu tơi chọn
phương pháp nghiên cứu thực nghiệm có kế thừa các kết quả của nghiên
cứu trước đó. Xử lý số liệu bằng phương pháp thống kê toán học, áp dụng
tiêu chuẩn JAS-SE-7 của Nhật Bản để kiểm tra các tính chất và chất lượng
sản phẩm [38],[27]
a. Khối lượng thể tích của sản phẩm
- Kích thước mẫu thử: 100 x 100 x t, mm trong đó t là chiều dầy sản phẩm
(15 mm), số lượng mẫu thử 10 mẫu trên một mức thí nghiệm.
- Phương pháp xác định: Sử dụng phương pháp cân đo
Hình 1.5. Sơ đồ vị trí kiểm tra kích thước khối lượng thể tích
- Dụng cụ kiểm tra:

+ Thước kẹp có độ chính xác 0,05 mm.
+ Thước banme có độ chính xác 0,01 mm.
+ Cân điện tử có độ chính xác 0,01 g.

19
- Cơng thức xác định:


Trong đó:

m
, g/cm3
V

(1.2)

 - khối lượng thể tích, g/cm3;
m - khối lượng mẫu thử, g;
V – thể tích mẫu thử, cm3.

b.Xác định độ mài mịn bằng sự tổn hao khối lượng
- Kích thước mẫu thử: 100 x 100 x t, mm trong đó t là chiều dầy sản phẩm
(15 mm), số lượng mẫu thử 10 mẫu trên một mức thí nghiệm.
- Phương pháp xác định: Sử dụng phương pháp cân đo và thử độ mài mòn
- Dụng cụ kiểm tra: + Thước kẹp có độ chính xác 0,05 mm.
+ Thước banme có độ chính xác 0,01 mm.
+ Cân điện tử có độ chính xác 0,01 g.
- Cơng thức xác định:
m 

m1  m2
.100%
m1

(1.3)

Trong đó: m1  khối lượng mẫu trước khi mài;
m2  khối lượng mẫu sau khi mài

c. Kiểm tra độ bng tách màng keo
- Kích thước mẫu: 75 x 75 x t, mm trong đó t là chiều dầy sản phẩm
(15 mm), số lượng mẫu thử 10 mẫu trên một mức thí nghiệm.
- Dụng cụ thiết bị:
+ Thước kẹp độ chính xác 0,05 mm;
+Tủ sấy đối lưu.
- Phương pháp kiểm tra:
Mẫu sau khi cắt được cho vào nước sơi có nhiệt độ 70 ± 3 0C sao cho
mẫu ngập trong nước 10-20 mm, ngâm trong 2 giờ, vớt ra lau khô bề mặt
và đưa vào tủ sấy ở nhiệt độ 60 ± 3 0C trong 3 giờ. Sau đó đưa mẫu ra làm
nguội trong 10 phút và tiến hành đo độ dài dán dính màng keo trên từng
cạnh sản phẩm.


20
Cơng thức xác định:
BT 

Trong đó:

 l 100
C

0

(1.4)

0

∑l - tổng chiều dài bong tách, mm;
C – chu vi mẫu, mm.

d. Độ võng do uốn
- Kích thước mẫu thử 750 x 100 x t, mm trong đó t là chiều dầy sản phẩm
(15 mm), số lượng mẫu thử 10 mẫu trên một mức thí nghiệm.
- Phương pháp kiểm tra: mẫu thử được đặt lên hai gối đỡ, khoảng cách
giữa hai gối đỡ là 700 mm, tiến hành gia lực 02 lần, lần 1 gia lực 3kg sau
đó nhả tải rồi tiến hành gia lực lần 2 với 7kg. So sánh độ võng giữa hai lần
gia tải. Mẫu đạt tiêu chuẩn là mẫu có độ võng giữa hai lần đo khơng chênh
lệch quá 3,5 mm. Đối với tính chất này kiểm tra theo cả hai chiều dọc thớ
và ngang thớ ván lõi.
- Cơng thức xác định:
ĐVDU = ĐV7 – ĐV3

(1.5)

Trong đó:
+ ĐVDU - độ võng do uốn
+ ĐV7 - độ võng khi chịu tải 7kg;
+ ĐV3 - độ võng khi chịu tải 3kg.
e. Độ ẩm của sản phẩm
- Kích thước mẫu thử: 100 x 100 x t, mm trong đó t là chiều dầy sản phẩm
(15 mm), số lượng mẫu thử 10 mẫu trên một mức thí nghiệm.
- Phương pháp xác định: sau khi lấy mẫu tiến hành cân để xác định khối

lượng ban đầu rồi đặt vào tủ sấy và tăng dần nhiệt độ lên. Nhiệt độ cuối
cùng là 103±20c cho đến khi khối lượng mẫu không thay đổi (chênh lệch
khối lượng của hai lần cân liên tiếp nhỏ hơn 0,01g), cân nhanh để xác định
khối lượng mẫu khô kiệt.
- Dụng cụ xác định:
+ Cân điện tử độ chính xác 0,01g;


21
+ Tủ sấy đối lưu.
- Công thức xác định:
MC 

Trong đó:

m1  m0
x100,%
m0

(1.6)

MC – độ ẩm của mẫu thử, %;
m1 – khối lượng ban đầu của mẫu, g;
m0 – khối lượng mẫu khô kiệt, g.

1.6.3. Xử lý số liệu bằng phương pháp thống kê toán học
Các số liệu thu thập sau quá trình thực nghiệm được xử lý bằng phương
pháp thống kê toán học, qua các đại lượng đặc trưng mẫu sau: [18]
a. Trung bình mẫu
Được xác định theo cơng thức:

X
Trong đó:

1 n
 xi
n i 1

(1.7)

xi – các giá trị ngẫu nhiên của mẫu thí nghiệm;
X - trị số trung bình mẫu;

n – số mẫu quan sát.
b. Sai tiêu chuẩn mẫu
Được xác định theo cơng thức:
S

Trong đó:

1 n
2

xi  x 

n  1 i 1

s – sai quân phương;
xi – giá trị của các phân tử;
X – trung bình cộng của các giá trị xi;

n – dung lượng mẫu quan sát.
c. Sai số trung bình cộng
Được xác định theo cơng thức:

(1.8)


22

m
Trong đó:

s
n

(1.9)

m – sai số trung bình cộng;
s – sai quân bình phương;
n – dung lượng mẫu quan sát.

d. Hệ số biến động
Được xác định theo công thức:

S 00 

S



 100

(1.10)

Trong đó: S% - hệ số biến động;
s - sai quân bình phương;
X - trị số trung bình cộng.

e. Hệ số chính xác
Được xác định theo cơng thức:

P
Trong đó:

m
100, 0 0
X

(1.11)

P - hệ số chính xác;
m - sai số trung bình cộng;
X - trị số trung bình cộng.

f. Sai số tuyệt đối của ước lượng
Được xác định theo công thức:

C(95%)  ta / 2 

s
n

Trong đó: C(95%) - sai số tuyệt đối của ước lượng;
ta/2 - mức tin cậy;
s - độ lệch tiêu chuẩn;
n - dung lượng mẫu quan sát.

(1.12)


23
1.7 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn
1.7.1 Ý nghĩa khoa học:
Bước đầu nghiên cứu và xác lập cơ sở khoa học của q trình biến
tính gỗ bằng DMDHEU, sự ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm hóa chất và
nồng độ hóa chất đến tính chất của gỗ biến tính bằng DMDHEU dùng để
phủ mặt ván sàn gỗ công nghiệp.
1.7.2 Ý nghĩa thực tiễn:
Kết quả luận văn là cơ sở cho việc lựa chọn giải pháp, xây dựng quy
trình cơng nghệ, xác lập thông số công nghệ để nâng cao tính chất của ván
sàn gỗ cơng nghiệp bằng phương pháp biến tính DMDHEU.
Xác định được ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm hóa chất và nồng
độ hóa chất đến tính chất của gỗ Keo lá tràm biến tính bằng DMDHEU
dùng để phủ mặt ván sàn gỗ công nghiệp.