Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Châu Âu là nơi đi đầu trong các lĩnh vực khoa học công nghệ và không nằm ngoài quy luật đó, công nghệ sản xuất ván nhân tạo ra đời từ rất sớm nhƣng chỉ đƣợc phát triển mạnh từ sau những năm 1970.Từ đó đến nay, ván nhân tạo đã có nhiều bƣớc phát triển cả về số lƣợng, chất lƣợng và qui mô sản xuất. Tình hình nghiên cứu trong nước Ở nƣớc ta loại hình sản xuất ván nhân tạo nói chung và ván ghép thanh nói riêng mới đƣợc chú trọng phát triển vài năm gần đây.
Đặc biệt hiện nay các loại gỗ có đƣờng kính lớn ngày càng thu hẹp. Vì vậy, việc tìm kiếm thêm những chủng loại gỗ có tính chất phù hợp cho công nghệ sản xuất ván ghép thanh là sự quan tâm của nhiều nƣớc trên thế giới cũng nhƣ nƣớc ta hiện nay. Là một trong những cơ sở nghiên cứu đầu ngành, trƣờng Đại học Lâm nghiệp cũng đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu về ván nhân tạo nói chung, ván ghép thanh nói riêng Đối với hƣớng nghiên cứu về áp suất ép trong sản xuất ván ghép thanh, có một số công trình nổi bật sau: Đề tài tiến sĩ kỹ thuật “Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ sản xuất ván ghép thanh từ gỗ Keo tai tượng” của tác giả Phạm Văn Chƣơng, 2001. Đây là một công trình nghiên cứu rất tổng quát, giải quyết nhiều vấn đề liên quan đến sản xuất ván ghép thanh, trong đó có áp suất ép.
Các đề tài khác nhƣ: “Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép tới chất lượng ván ghép thanh dạng Finger Joint”, Đào Xuân Tuấn, ĐHLN 2006, “nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép dọc tới chất lượng mối ghép trong sản xuất ván ghép thanh”, Đỗ Ngọc Hoàn, ĐHLN 2002, “Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép tới khả năng dán dính của một số loại vật liệu gỗ (keo tai tượng và keo lai), sử dụng chất kết dính EPI 1980/1993”, Đỗ Vũ Thắng, 2008 với mức áp suất ép trong khoảng 0. Đã phần nào giải quyết đƣợc một số vấn đề liên quan đến áp suất ép trong sản xuất ván ghép thanh. Qua tài liệu tham khảo ở trên, tôi lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép tới chất lượng dán dính của gỗ thông nhựa sử dụng chất kết dính EPI 1999/1911 và PVAc”, với mức áp suất lựa chọn là 0. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định độ bền dán dính của gỗ Thông nhựa với chất kết dính EPI và PVAc khi thay đổi trị số áp suất ép.Từ đó đƣa ra trị số áp suất ép hợp lí, phục vụ cho ghép ngang trong sản xuất ván ghép thanh và dán đồ mộc thông dụng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nguyên liệu gỗ: Thông nhựa(Pinus merkusii). Chất kết dính: Keo EPI và PVAc. Nội dung nghiên cứu Phân tích lựa chọn nguyên liệu gỗ đang sử dụng phổ biến hiện nay. Tìm hiểu một số tính chất kỹ thuật, công nghệ của keo EPI và PVAc.
Lựa chọn khoảng trị số áp suất ép để thực nghiệm khảo sát. Kiểm tra độ bền dán dính của màng keo. Xử lý số liệu, viết báo cáo. Phương pháp nghiên cứu Các phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài -Phƣơng pháp kế thừa.
- Phƣơng pháp thực nghiệm. - Xử lý số liệu bằng phƣơng pháp thống kê toán học. - Sử dụng tiêu chuẩn để kiểm tra, đánh giá chất lƣợng sản phẩm. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Kết quả của đề tài bƣớc đầu làm cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu ứng dụng chất kết dính EPI và PVAc vào công nghiệp ván nhân tạo, cụ thể là ván ghép thanh tại Việt Nam.
Nguyên liệu gỗ Hiện nay, nguồn nguyên liệu dùng cho ngành công nghiệp gỗ nói chung và công nghiệp ván nhân tạo nói riêng, chủ yếu sử dụng nguồn nguyên liệu gỗ rừng trồng. Nguồn nguyên liệu này đa số là các loại cây có tốc độ sinh trƣởng nhanh, nhằm mục đích vừa phủ xanh đất trống đồi núi trọc, tái tạo rừng, vừa mang lại sản lƣợng gỗ khai thác cao, phục vụ cho ngành công nghiệp gỗ. Theo quyết định số16/2005QĐ-BNN ban hành ngày 15/03/2005, danh mục các loài cây gỗ đƣa vào trồng rừng phục vụ sản xuất gồm các loại cây chủ yếu nhƣ: Keo lai, keo tai tƣợng, keo lá tràm, bạch đàn, thông…. Trong các loại cây gỗ trên, có thể thấy rằng gỗ thông ngày nay đang có vị thế khá quan trọng.
Thông không những cho sản lƣợng nhựa lớn hàng năm mà có thể đáp ứng đƣợc tốt cho ngành sản xuất ván nhân tạo. Căn cứ vào đặc điểm trên, trong đề tài này em chọn nguyên liệu gỗ là Thông nhựa. Dƣới đây là một vài nét tổng quan về nguyên liệu. Do điều kiện không cho phép nên tính chất của loại gỗ này đƣợc nêu ra là sự kế thừa các nghiên cứu đã có từ trƣớc (đƣợc nêu trong phần tài liệu tham khảo).
Gỗ thông nhựa. Là loại thông nhiệt đới ƣa sáng, sống trong vùng có lƣợng mƣa 1200-2200mm, có mùa khô nóng dài từ 2-4 tháng. Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất từ 20- 280C, tháng lạnh nhất 15-160C, nhiệt độ thấp tuyệt đối 00C. Có khả năng chịu hạn cao, không sống ở nơi vùng nƣớc.Thông nhựa thƣờng mọc trên các loại đất, phát triển đá mẹ Grannit, Sa thạch, Diệp thạch, …sống đƣợc trên đất nghèo xấu, khô, chua, đang bị đá ong hoá hoặc đá cát bồi tụ ven biển.
Ở nƣớc ta, Thông nhựa phân bố ở độ cao 1200m trở xuống so với mặt nƣớc biển, mọc tự nhiên thuần loài hoặc hỗn giao với cây lá rộng ở các tỉnh Lâm Đồng, Gia Lai, Kon Tum, Phú Yên, Khánh Hoà, Sơn La, các tỉnh ven biển nhƣ:Quảng Bình, Quảng Trị,Thừa Thiên Huế, Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hoá, Quảng Ninh. Cấu tạo gỗ Cấu tạo gỗ là nhân tố chủ yếu nhất quyết định đến mọi tính chất của gỗ. Cấu tạo đƣợc xem nhƣ là biểu hiện bên ngoài của tính chất. Những biểu hiện về cấu tạo là cơ sở khoa học để giải thích các hiện tƣợng sản sinh trong quá trình gia công chế biến, lựa chọn công nghệ sản xuất phù hợp.
Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Lê Xuân Tình thì vỏ thông có 2 lớp, lớp ngoài màu xám nâu mỏng và sần sùi, lớp trong dày có màu nâu nhạt. Gỗ có giác lõi phân biệt. Gỗ giác có màu vàng nhạt, gỗ lõi có màu nâu đỏ. Vòng năm rõ độ rộng trung bình bằng 1cm, trong mỗi vòng năm có gỗ sớm và gỗ muộn phân biệt (gỗ sớm do quản bào gỗ sớm tạo nên, gỗ muộn do quản bào gỗ muộn tạo nên), tia gỗ nhỏ, có ống dẫn nhựa tập trung ở phần gỗ muộn, gỗ thẳng thớ.
Một số tính chất chủ yếu của gỗ Thông nhựa Tỷ lệ co rút Tỷ lệ co rút theo phƣơng dọc thớ: 0,53% Tỷ lệ co rút theo phƣơng xuyên tâm: 4,19% Tỷ lệ co rút theo phƣơng tiếp tuyến: 8,2% Tỷ lệ dãn nở Tỷ lệ dãn nở theo phuơng dọc thớ: 0,51% Tỷ lệ dãn nở theo phƣơng xuyên tâm: 4,14% Tỷ lệ dãn nở theo phƣơng tiếp tuyến: 8,02% Tỷ lệ co dãn thể tích Co rút: 14,09% Dãn nở: 13,28% Khối lượng thể tích(KLTT) KLTT cơ bản: 0,47 g/cm3 KLTT khô kiệt: 0,54 g/cm3 KLTT gỗ ƣớt ( 30 ):0,71 g/cm3 Ứng suất ép Ứng suất ép dọc thớ :481,29 (105 N/m2) Ứng suất ép ngang thớ toàn bộ xuyên tâm: 58,48 (105 N/m2) Ứng suất ép ngang thớ toàn bộ tiếp tuyến: 73,36 (105 N/m2) Ứng suất kéo dọc thớ : 678,30 (105 N/m2) Ứng suất kéo ngang thớ xuyên tâm : 29,48 (105 N/m2) Ứng suất kéo ngang thớ tiếp tuyến : 46,86 (105 N/m2) Ứng suất trƣợt dọc xuyên tâm : 100,08 (105 N/m2) Ứng suất trƣợt dọc tiếp tuyến : 85,36 (105 N/m2) Ứng suất uốn tĩnh : 636,92 (105 N/m2) Mô đun đàn hồi uốn tĩnh : 153,37 (105 N/m2) 1. Chất kết dính Trong đề tài này, chất kết dính đƣợc sử dụng là keo EPI và PVAc đƣợc ứng dụng trong ngành công nghiệp gỗ đặc biệt trong ngành sản xuất ván nhân tạo. Keo EPI: Ƣu điểm: + Có thể đóng rắn dễ dàng + Màng keo bền khi gia công cắt gọt + Bền với thời tiết + Hàm lƣợng formaldehyde tự do đạt tiêu chuẩn F**** Nhƣợc điểm: + Do keo dễ đóng rắn khi gặp ẩm, nên cần thiết phải có chất chống bám dính mặt bàn ép, hoặc tấm lót chống bám dính. +Có hiện tƣợng phân lớp.
+Đòi hỏi điều kiện bảo quản phải cẩn thận hơn, thời gian sống công nghệ thấp. +Isocyanate có thể là tác nhân gây độc hại nếu không đƣợc sử dụng đúng cách. Keo EPI gồm 2 thành phần ký hiệu là Synteko1911 và Hardener 1999. Các thông số kỹ thuật của keo nhƣ sau: TÊN KEO SYNTEKO 1911 AND HARDENER 1999 (TIÊU CHUẨN JAIA-005432) Thông số kỹ thuật Loại keo 1911:keo EPI 1999:Chất đóng rắn có thành phần Isocyanate Trạng thái 1911:lỏng 1999:lỏng Màu sắc 1911:màu trắng 1999:màu nâu Độ nhớt 1911: 8,000-15,000 mpas, Brookfield LVT,sp4, 6rpm,250C 1999:170- 250 mpas, Brookfield LVT,sp4, 6rpm,250C Khối lƣợng thể 1911:1300Kg/m3 tích 1999:1300Kg/m3 pH 1911: 7-8 1999: NA( không đo) Thời gian bảo 1911: 6 tháng (tại 300C) quản 1999: 9 tháng (tại 300C) Nhiệt độ bảo quản 1911: 5-350C 1999: 5-350C Khuyến nghị của nhà sản xuất Độ ẩm vật dán 8- 15% Trộn keo Bằng máy hoặc thủ công Tỷ lệ trộn 1911:1999 adhesive: hardener 100:15 phần Thời gian trộn 30 giây với máy trộn, 2 phút khi trộn bằng tay.Dung dịch sau khi trộn phải đồng nhất Thời gian sống Lớn nhất là 30 phút tại 300C công nghệ Lƣợng keo tráng 150-300g/m2 tuỳ thuộc vào từng điều kiện cụ thể Thời gian để ráo Khoảng 4 phút ở 300C Thời gian xếp ván Khoảng 8 phút ở 300C Áp suất ép 0,1-1,2 Mpa Keo PVAc (Polyvinyl axetate) Ƣu điểm: + Điều kiện thao tác tốt, an toàn.
+ Tốc độ đóng rắn ở nhiệt độ thƣờng tƣơng đối nhanh. + Nhiệt độ dán dính cao ở thời kì đầu, sử dụng đơn giản, không phải gia nhiệt, thời gian bảo quản dài(1 năm). +Lớp keo có tính dẻo dai Nhƣợc điểm: + Tính chịu nƣớc và tính chịu ẩm kém. + Tính chịu nhiệt kém.
+ Dƣới tác dụng của tải trọng tĩnh liên tục, thời gian dài, lớp keo có thể xuất hiện hiện tƣợng biến dạng. + Ở điều kiện mùa đông nhiệt độ thấp, keo lỏng sữa có thể đông kết, ảnh hƣởng đến sử dụng. Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mối dán Chất lƣợng mối dán phụ thuộc vào đặc tính của gỗ (vật dán), đặc tính của chất kết dính và thông số chế độ ép.
Quá trình dán ép hai hay nhiều vật liệu với nhau có sự tham gia của chất kết dính là một công đoạn đặc biệt quan trọng trong công nghiệp sản xuất ván nhân tạo.