Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nguồn gỗ tự nhiên ngày càng cạn kiệt, nhu cầu sử dụng gỗ công nghiệp và gỗ rừng trồng tăng cao nhằm đáp ứng thị trường nội địa và xuất khẩu. Việt Nam với diện tích rừng trồng lớn, đặc biệt là gỗ Cao su và gỗ Dừa, đang đối mặt với thách thức về chất lượng và tính ứng dụng của nguyên liệu gỗ mềm, xốp, dễ biến dạng. Đề tài “Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ tạo gỗ kỹ thuật trang sức từ gỗ Cao su (Hevea brasiliensis Pohl) và gỗ Dừa (Cocos nucifera L)” được thực hiện từ tháng 7/2020 đến tháng 8/2022 tại Công ty TNHH Dat Mới và Trường Đại học Thủ Dầu Một nhằm phát triển công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật có tính năng trang trí, nâng cao giá trị sử dụng và mở rộng phạm vi ứng dụng của hai loại gỗ này.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung xác định các thông số công nghệ tối ưu như lượng keo UF, áp lực ép và chiều dày phôi gỗ kỹ thuật để tạo ra sản phẩm có tính năng cơ lý và thẩm mỹ cao, phù hợp cho sản xuất đồ nội thất. Phạm vi nghiên cứu bao gồm nguyên liệu gỗ Cao su lấy tại Bình Dương và gỗ Dừa lấy tại Bến Tre, với quy trình ép nguội sử dụng keo UF. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển vật liệu gỗ kỹ thuật thân thiện môi trường, tiết kiệm nguyên liệu và đáp ứng nhu cầu thị trường nội thất hiện đại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên lý thuyết về gỗ kỹ thuật (Reconstituted Decorative Lumber - RDL), là sản phẩm được tạo thành từ các lớp ván mỏng gỗ tự nhiên hoặc công nghiệp, kết dính bằng keo chuyên dụng theo thiết kế hoa văn và cấu trúc tổ chức lớp nhằm mục đích trang trí và ứng dụng trong sản xuất đồ gỗ. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết cấu trúc gỗ kỹ thuật: Mô tả sự tổ chức lớp ván mỏng xen kẽ với lớp keo có thể nhuộm màu để tạo hoa văn giả lập vòng sinh trưởng tự nhiên, đồng thời đảm bảo tính cơ lý và thẩm mỹ của sản phẩm.
  • Mô hình công nghệ ép nguội với keo UF: Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ như lượng keo, áp lực ép và chiều dày phôi đến chất lượng cơ lý và ngoại quan của gỗ kỹ thuật.

Các khái niệm chính bao gồm: ván mỏng, keo Ure-Formaldehyde (UF), áp lực ép, chiều dày phôi, ứng suất uốn tĩnh, ứng suất kéo trượt, khối lượng thể tích, và hoa văn vân tiếp tuyến.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập từ nguyên liệu gỗ Cao su tại Bình Dương và gỗ Dừa tại Bến Tre, với các mẫu ván mỏng được bóc từ thân gỗ tươi, đảm bảo độ ẩm 60-80%. Keo UF 515 được sử dụng với hàm lượng khô 50% và lượng formaldehyde tự do dưới 0,5%. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được thiết kế theo quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố với ba biến số đầu vào: lượng keo (170, 200, 230 g/m²), áp lực ép (2, 2.2, 2.4 MPa), và chiều dày phôi (400, 500, 600 mm). Tổng số thí nghiệm là 23 lần, lặp lại 3 lần để đảm bảo độ tin cậy.

Phân tích số liệu sử dụng phần mềm Statgraphics và Excel, xây dựng mô hình hồi quy đa thức bậc hai để mô tả mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và các chỉ tiêu chất lượng đầu ra gồm ứng suất uốn tĩnh, ứng suất kéo trượt và khối lượng thể tích. Các tiêu chuẩn kiểm tra bao gồm TCVN 12446:2018 (độ bền uốn tĩnh), TCVN 8328:2010 (độ bền kéo trượt), và TCVN 5694:2014 (khối lượng thể tích).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ứng suất uốn tĩnh: Giá trị ứng suất uốn tĩnh của hộp gỗ kỹ thuật dao động từ 40,27 MPa đến 67,28 MPa. Mẫu có lượng keo 200 g/m², áp lực ép 2,4 MPa và chiều dày phôi 500 mm đạt ứng suất uốn tĩnh cao nhất 67,28 MPa, tương đương với gỗ Dừa và thấp hơn gỗ Cao su nguyên liệu.
  2. Ứng suất kéo trượt: Ứng suất kéo trượt của sản phẩm nằm trong khoảng 0,17 MPa đến 0,28 MPa, với giá trị cao nhất đạt được ở các mẫu có lượng keo và áp lực ép lớn, chứng tỏ độ bền liên kết keo tốt.
  3. Khối lượng thể tích: Khối lượng thể tích trung bình của gỗ kỹ thuật là 863 kg/m³, phù hợp với tiêu chuẩn gỗ kỹ thuật dùng trong nội thất, đảm bảo độ bền và tính ổn định kích thước.
  4. Ảnh hưởng các yếu tố công nghệ: Lượng keo và áp lực ép có ảnh hưởng tích cực đến các chỉ tiêu cơ lý, trong khi chiều dày phôi tăng làm giảm ứng suất uốn tĩnh và kéo trượt. Mô hình hồi quy đa thức bậc hai cho thấy sự tương tác phức tạp giữa các yếu tố này.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc phối hợp gỗ Cao su và gỗ Dừa với tỷ lệ 1:1, sử dụng keo UF và ép nguội, tạo ra sản phẩm gỗ kỹ thuật có tính năng trang trí và cơ lý phù hợp cho sản xuất đồ nội thất không chịu tải trọng lớn. So với các nghiên cứu trước đây về gỗ kỹ thuật từ các loại gỗ rừng trồng khác, sản phẩm đạt được độ bền uốn và kéo trượt tương đương, đồng thời tận dụng được nguồn nguyên liệu dồi dào, giá thành thấp.

Biểu đồ ứng suất uốn tĩnh và kéo trượt minh họa rõ sự tăng trưởng của các chỉ tiêu khi tăng lượng keo và áp lực ép, đồng thời giảm khi chiều dày phôi tăng. Điều này phù hợp với lý thuyết về sự phân bố ứng suất và độ bám dính của keo trong cấu trúc lớp ván mỏng. Việc sử dụng keo UF với hàm lượng phù hợp giúp đảm bảo độ bền liên kết và hạn chế hiện tượng nứt, cong vênh sau ép.

Khối lượng thể tích ổn định cho thấy sản phẩm có mật độ vật liệu đồng đều, giảm thiểu biến dạng do co ngót và dãn nở không đồng đều giữa các lớp gỗ. Kết quả này cũng phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN áp dụng cho gỗ dán và gỗ kỹ thuật.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa quy trình ép nguội: Áp dụng lượng keo khoảng 204 g/m², áp lực ép 2,4 MPa và chiều dày phôi 470 mm để đạt chất lượng cơ lý và thẩm mỹ tối ưu. Thời gian giữ áp lực nên duy trì 16 giờ để đảm bảo keo đóng rắn hoàn toàn.
  2. Phát triển sản phẩm đa dạng hoa văn: Nghiên cứu mở rộng các kiểu hoa văn vân gỗ kỹ thuật, đặc biệt là hoa văn nghệ thuật, nhằm tăng tính cạnh tranh và đáp ứng nhu cầu thị trường nội thất cao cấp.
  3. Ứng dụng công nghệ nhuộm màu keo: Sử dụng keo UF nhuộm màu để tạo lớp mô phỏng vòng sinh trưởng, nâng cao giá trị trang trí và tính thẩm mỹ của sản phẩm.
  4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật cho các doanh nghiệp chế biến gỗ nhằm phổ biến quy trình sản xuất gỗ kỹ thuật từ gỗ Cao su và gỗ Dừa, thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp chế biến gỗ bền vững.
  5. Mở rộng nghiên cứu nguyên liệu: Khuyến khích nghiên cứu phối trộn thêm các loại gỗ rừng trồng khác để đa dạng hóa nguồn nguyên liệu, nâng cao chất lượng và giảm chi phí sản xuất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp chế biến gỗ và sản xuất nội thất: Áp dụng quy trình công nghệ và thông số kỹ thuật để sản xuất gỗ kỹ thuật trang trí, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí nguyên liệu.
  2. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành lâm nghiệp, kỹ thuật chế biến gỗ: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình thực nghiệm và kết quả để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo.
  3. Nhà quản lý và hoạch định chính sách ngành lâm nghiệp: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách phát triển bền vững nguồn nguyên liệu gỗ rừng trồng và thúc đẩy công nghiệp chế biến gỗ kỹ thuật.
  4. Các nhà thiết kế nội thất và kiến trúc sư: Khai thác tính năng trang trí và đặc tính vật liệu của gỗ kỹ thuật để sáng tạo các sản phẩm nội thất đa dạng, thẩm mỹ cao.

Câu hỏi thường gặp

  1. Gỗ kỹ thuật là gì và có ưu điểm gì so với gỗ tự nhiên?
    Gỗ kỹ thuật là sản phẩm được tạo thành từ các lớp ván mỏng gỗ tự nhiên hoặc công nghiệp kết dính bằng keo theo thiết kế hoa văn. Ưu điểm gồm đa dạng mẫu mã, ổn định kích thước, giảm cong vênh, tiết kiệm nguyên liệu và chi phí so với gỗ tự nhiên.

  2. Tại sao chọn gỗ Cao su và gỗ Dừa làm nguyên liệu nghiên cứu?
    Hai loại gỗ này có nguồn nguyên liệu dồi dào tại Việt Nam, đặc biệt là gỗ Dừa từ vùng Đồng bằng sông Cửu Long và gỗ Cao su từ Bình Dương. Tuy nhiên, tính chất cơ lý thấp và dễ biến dạng nên cần công nghệ chế biến phù hợp để nâng cao giá trị sử dụng.

  3. Lượng keo và áp lực ép ảnh hưởng thế nào đến chất lượng gỗ kỹ thuật?
    Lượng keo và áp lực ép tăng giúp cải thiện độ bền uốn và kéo trượt do tăng cường liên kết giữa các lớp ván mỏng. Tuy nhiên, cần cân đối để tránh lãng phí keo và giảm hiệu quả sản xuất.

  4. Quy trình ép nguội có ưu điểm gì so với ép nóng?
    Ép nguội giúp giảm tiêu hao năng lượng, đơn giản hóa thiết bị, phù hợp với sản xuất quy mô nhỏ và vừa, đồng thời giữ được màu sắc tự nhiên của gỗ và keo.

  5. Gỗ kỹ thuật từ gỗ Cao su và gỗ Dừa có thể ứng dụng trong lĩnh vực nào?
    Phù hợp cho sản xuất đồ nội thất gia dụng, ván sàn, cửa đi, cửa sổ, và các sản phẩm trang trí nội thất có yêu cầu thẩm mỹ cao nhưng không chịu tải trọng lớn.

Kết luận

  • Đã xác định được các thông số công nghệ tối ưu cho sản xuất gỗ kỹ thuật trang trí từ gỗ Cao su và gỗ Dừa: lượng keo 204 g/m², áp lực ép 2,4 MPa, chiều dày phôi 470 mm.
  • Sản phẩm gỗ kỹ thuật đạt ứng suất uốn tĩnh 67 MPa, ứng suất kéo trượt 0,28 MPa và khối lượng thể tích 863 kg/m³, phù hợp cho ứng dụng nội thất.
  • Quy trình ép nguội sử dụng keo UF là giải pháp hiệu quả, thân thiện môi trường và tiết kiệm chi phí.
  • Nghiên cứu góp phần mở rộng phạm vi sử dụng gỗ rừng trồng, nâng cao giá trị kinh tế và phát triển bền vững ngành chế biến gỗ.
  • Khuyến nghị triển khai ứng dụng quy trình sản xuất trong công nghiệp và tiếp tục nghiên cứu mở rộng về hoa văn và phối trộn nguyên liệu.

Hành động tiếp theo là tổ chức chuyển giao công nghệ, đào tạo kỹ thuật và phát triển sản phẩm mẫu để đưa vào sản xuất đại trà, góp phần nâng cao giá trị ngành chế biến gỗ Việt Nam.