Nghiên cứu keo Synteko 1913/1999 làm đồ mộc ngoài trời từ gỗ Keo tai tượng

Chuyên khảo phân tích Nghiên cứu khả năng sử dụng keo synteko 1913 1999 để tạo gỗ ép định hình sử dụng làm đồ mộc ngoài, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Người hướng dẫn: Th.
• Trường học: Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Chế biến lâm sản
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng sử dụng của keo Synteko1913/1999 để tạo gỗ ép định hình sử dụng làm đồ mộc ngoài trời từ gỗ Keo Tai Tượng
• Loại tài liệu: Đề tài nghiên cứu khoa học

Tóm tắt

I. Tổng quan gỗ ép định hình từ keo Synteko 1913 1999

Việc phát triển các vật liệu mới, bền vững cho đồ mộc ngoài trời là một xu hướng tất yếu trong ngành chế biến gỗ. Gỗ ép định hình, hay còn gọi là plywood định hình, mở ra khả năng tạo ra các sản phẩm có thiết kế phức tạp, uốn lượn mà gỗ tự nhiên khó đáp ứng. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất nằm ở việc lựa chọn chất kết dính có khả năng chống chịu thời tiết khắc nghiệt. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá tiềm năng của keo Synteko 1913/1999, một loại keo Emulsion Polymer Isocyanate (EPI) hai thành phần, để sản xuất ván ép định hình từ gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium). Mục tiêu chính là xác định xem liệu loại keo này có đảm bảo độ bền liên kết keo và các tính năng cơ lý cần thiết cho sản phẩm ngoại thất hay không. Gỗ Keo tai tượng, với đặc tính tăng trưởng nhanh và cơ tính phù hợp, là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho ngành công nghiệp này. Sự kết hợp giữa công nghệ ép gỗ định hình hiện đại và một loại keo dán gỗ chống nước hiệu quả hứa hẹn tạo ra những sản phẩm bàn ghế sân vườn và đồ ngoại thất có giá trị thẩm mỹ cao và tuổi thọ lâu dài, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.

1.1. Giới thiệu về vật liệu gỗ composite và plywood định hình

Các sản phẩm vật liệu gỗ composite và plywood định hình là giải pháp thay thế hiệu quả cho gỗ nguyên khối, đặc biệt trong các thiết kế đòi hỏi chi tiết cong và phức tạp. Không giống như gỗ tự nhiên, việc tạo hình từ các lớp ván mỏng cho phép tiết kiệm nguyên liệu và tạo ra các kết cấu bền vững hơn. Công nghệ này sản xuất các chi tiết định hình theo khuôn mẫu, thỏa mãn yêu cầu về chịu lực, thẩm mỹ và tối ưu hóa chi phí. Các sản phẩm như lưng ghế cong, mặt bàn uốn lượn đều có thể được sản xuất hàng loạt, mở ra tiềm năng lớn cho ngành sản xuất đồ nội thất ngoại thất.

1.2. Vai trò của gỗ keo tai tượng Acacia mangium trong sản xuất

Gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium) là một loài cây mọc nhanh, được trồng rộng rãi tại Việt Nam. Với tuổi khai thác lý tưởng từ 8-10 năm, loại gỗ này có các đặc tính vật lý và cơ học phù hợp cho sản xuất ván nhân tạo. Theo các nghiên cứu trước đây, gỗ Keo tai tượng có khối lượng thể tích trung bình, thớ gỗ tương đối thẳng, phù hợp cho quá trình bóc ván mỏng. Việc xử lý gỗ keo tai tượng để đạt độ ẩm tiêu chuẩn (8-12%) là bước quan trọng đầu tiên trong quy trình sản xuất ván ép, đảm bảo chất lượng dán dính và độ ổn định của sản phẩm cuối cùng.

1.3. Mục tiêu nghiên cứu keo dán gỗ chống nước cho ngoại thất

Nghiên cứu này đặt ra mục tiêu cốt lõi: Đánh giá khả năng dán dính và độ bền của keo Synteko 1913/1999 khi ứng dụng trên gỗ Keo tai tượng để tạo ra sản phẩm mộc dùng ngoài trời. Các nội dung chính bao gồm: phân tích tính chất của nguyên liệu gỗ và keo; xây dựng quy trình thực nghiệm tạo mẫu gỗ ép uốn cong; kiểm tra các chỉ tiêu quan trọng như cường độ kéo trượt màng keo (theo tiêu chuẩn EN 314), lực bám đinh, và khả năng chịu thời tiết của gỗ (theo tiêu chuẩn EN 927-3). Kết quả sẽ là cơ sở khoa học cho việc ứng dụng rộng rãi loại chất kết dính gỗ ngoài trời này trong công nghiệp.

II. Thách thức chọn chất kết dính cho đồ mộc ngoài trời

Sản phẩm mộc ngoài trời phải đối mặt với nhiều yếu tố môi trường khắc nghiệt, là thử thách lớn đối với độ bền liên kết keo. Các tác nhân chính bao gồm sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ, độ ẩm cao, bức xạ UV và sự tấn công của vi sinh vật như nấm mốc. Các loại keo dán gỗ truyền thống như keo Phenol Formaldehyde (PF) hay keo Melamine Urea Formaldehyde (MUF) tuy có khả năng kháng nước nhưng thường có tính giòn, thời gian ép lâu và chứa hàm lượng formaldehyde tự do cao. Yêu cầu đặt ra là phải tìm được một loại keo dán gỗ chống nước không chỉ có độ bám dính ban đầu cao mà còn phải duy trì được sự ổn định cấu trúc trong thời gian dài. Khả năng chống ẩm và chống lại chu kỳ ẩm-khô lặp đi lặp lại là tiêu chí hàng đầu. Một mối dán kém chất lượng sẽ nhanh chóng bị bong tách, rạn nứt, làm hỏng kết cấu và giảm tuổi thọ của sản phẩm, gây thiệt hại về kinh tế và uy tín cho nhà sản xuất. Do đó, việc lựa chọn đúng loại chất kết dính là yếu tố then chốt quyết định sự thành công của sản phẩm đồ mộc ngoài trời.

2.1. Yêu cầu khắt khe về khả năng chống ẩm và thời tiết

Môi trường ngoại thất tại Việt Nam có đặc trưng là độ ẩm không khí cao (thường trên 80%) và nhiệt độ thay đổi lớn. Điều này gây ra hiện tượng co ngót, giãn nở liên tục trong gỗ, tạo ra ứng suất lớn lên màng keo. Một chất kết dính lý tưởng phải có khả năng đàn hồi nhất định để chịu được sự biến dạng này mà không bị phá hủy. Hơn nữa, khả năng chịu thời tiết của gỗ và keo còn phải chống lại sự phân hủy do tia cực tím và sự xâm nhập của nước, nguyên nhân chính gây ra mục nát và làm giảm độ bền uốn tĩnh của vật liệu.

2.2. Hạn chế của keo UF và PF trong ứng dụng đồ ngoại thất

Keo Urea-Formaldehyde (UF) phổ biến trong sản xuất nội thất do giá thành rẻ nhưng khả năng chịu ẩm rất kém, dễ bị thủy phân khi tiếp xúc với nước. Keo Phenol Formaldehyde (PF) và keo Melamine Urea Formaldehyde (MUF) có khả năng chịu nước tốt hơn nhưng lại yêu cầu ép nóng ở nhiệt độ và áp suất cao, làm tăng chi phí sản xuất. Ngoài ra, màu sẫm của keo PF có thể ảnh hưởng đến thẩm mỹ sản phẩm. Vấn đề phát thải formaldehyde cũng là một lo ngại lớn về sức khỏe và môi trường, thúc đẩy nhu cầu tìm kiếm các giải pháp thay thế an toàn và hiệu quả hơn.

2.3. Vấn đề độ bền liên kết keo dưới tác động môi trường

Độ bền liên kết keo không phải là một hằng số. Nó bị suy giảm theo thời gian dưới tác động của các yếu tố ngoại cảnh. Độ ẩm cao làm giảm khả năng thẩm thấu của keo vào gỗ trong quá trình ép, đồng thời cản trở phản ứng đóng rắn hoàn toàn. Vi sinh vật, đặc biệt là nấm mốc, có thể phát triển trên bề mặt và trong các kẽ hở, tiết ra các enzyme phân hủy cả gỗ và màng keo. Do đó, một mối dán bền vững cho sản phẩm ngoài trời đòi hỏi keo phải có cấu trúc hóa học ổn định, kháng nước, kháng vi sinh vật và tương thích tốt với đặc tính của gỗ keo lai hay Keo tai tượng.

III. Giải pháp keo Synteko 1913 1999 cho độ bền vượt trội

Keo Synteko 1913/1999 thuộc dòng keo EPI (Emulsion Polymer Isocyanate), là một hệ keo dán gỗ 2 thành phần tiên tiến, được xem là giải pháp tối ưu cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao. Hệ keo này không chứa formaldehyde, thân thiện với môi trường và đáp ứng tiêu chuẩn F****. Thành phần chính là polyme dạng nhũ tương (Synteko 1913) và chất đóng rắn isocyanate (Hardener 1999). Cơ chế hoạt động của keo EPI rất đặc biệt: isocyanate phản ứng mạnh mẽ với các nhóm hydroxyl có trong cellulose của gỗ và cả với nước, tạo ra các liên kết cộng hóa trị bền vững. Quá trình này không chỉ tạo ra một màng keo liên tục mà còn hình thành các cầu nối hóa học (cross-linking) giữa các chuỗi polyme và giữa keo với bề mặt gỗ. Nhờ đó, độ bền liên kết keo được cải thiện đáng kể, mang lại khả năng chống nước, chịu nhiệt và chống biến dạng vượt trội so với các loại keo truyền thống. Đây chính là yếu tố then chốt giúp sản phẩm gỗ ép định hình có thể chống chịu tốt trong điều kiện ngoài trời.

3.1. Phân tích thông số kỹ thuật keo Synteko 1913 1999

Theo tài liệu từ nhà sản xuất Casco Adhesives, thông số kỹ thuật keo Synteko 1913/1999 rất phù hợp cho ứng dụng ép nguội và ép nóng. Keo Synteko 1913 có dạng lỏng màu trắng, độ nhớt khoảng 7000-15000 mPas, trong khi chất đóng rắn 1999 có màu hơi nâu. Tỷ lệ pha trộn theo trọng lượng là 100 phần keo và 15 phần chất đóng rắn. Thời gian sống của hỗn hợp sau khi pha trộn là khoảng 90 phút ở 30°C, cho phép đủ thời gian để tráng keo và xếp phôi. Lượng keo tráng khuyến nghị là 160-330 g/m², tùy thuộc vào độ nhẵn bề mặt và loại gỗ.

3.2. Cơ chế đóng rắn của keo EPI Emulsion Polymer Isocyanate

Quá trình đóng rắn của keo EPI diễn ra qua hai giai đoạn song song: đông kết vật lý và liên kết hóa học. Đầu tiên, nước trong nhũ tương bay hơi hoặc thấm vào gỗ, làm các hạt polyme xích lại gần nhau và tạo thành một màng keo ban đầu. Đồng thời, các nhóm isocyanate có hoạt tính cao sẽ phản ứng với nước và các thành phần trong gỗ (cellulose, lignin), tạo thành một mạng lưới không gian ba chiều không thể đảo ngược. Phản ứng này diễn ra nhanh chóng ngay cả ở nhiệt độ thường, cho phép ép nguội và rút ngắn thời gian sản xuất.

3.3. So sánh ưu điểm của keo dán gỗ 2 thành phần EPI

So với keo PRF (Phenol Resorcinol Formaldehyde) thường dùng cho các kết cấu chịu lực, keo dán gỗ 2 thành phần EPI có nhiều ưu điểm. Keo EPI có độ đàn hồi tốt hơn, giúp mối dán chống lại ứng suất cơ học tốt hơn. Nó không yêu cầu điều kiện ép nghiêm ngặt như PRF, có thể đóng rắn ở nhiệt độ thường (ép nguội), và có màu sáng không làm ảnh hưởng đến thẩm mỹ của gỗ. Đặc biệt, keo EPI không chứa formaldehyde, là một lợi thế lớn về an toàn sức khỏe và bảo vệ môi trường, đáp ứng các tiêu chuẩn xuất khẩu khắt khe.

IV. Phương pháp ép gỗ định hình từ gỗ keo tai tượng tối ưu

Để tạo ra sản phẩm gỗ ép định hình chất lượng cao, việc tuân thủ một quy trình sản xuất được kiểm soát chặt chẽ là điều bắt buộc. Quy trình sản xuất ván ép định hình bắt đầu từ khâu xử lý nguyên liệu gỗ Keo tai tượng. Gỗ sau khi được bóc thành các tấm ván mỏng sẽ được sấy khô đến độ ẩm mục tiêu là 8-12% để đảm bảo khả năng thấm hút keo và độ ổn định kích thước. Bề mặt ván cần được làm sạch, phẳng. Tiếp theo, keo Synteko 1913/1999 được pha theo tỷ lệ 100:15 và tráng đều lên bề mặt các lớp ván. Các tấm ván đã tráng keo được xếp vào khuôn định hình, với các lớp ván được xếp vuông thớ với nhau để tăng cường độ bền cơ học. Giai đoạn quan trọng nhất là ép định hình. Trong nghiên cứu này, quá trình ép nguội được thực hiện với áp suất ép khoảng 1.3 MPa trong thời gian 2 giờ. Áp suất này đảm bảo sự tiếp xúc tối đa giữa các bề mặt, loại bỏ bọt khí và giúp keo dàn trải đều, tạo ra một liên kết bền chắc và định hình sản phẩm theo đúng thiết kế.

4.1. Quy trình sản xuất ván ép từ xử lý gỗ keo tai tượng

Quy trình bắt đầu bằng việc lựa chọn gỗ Keo tai tượng đủ tuổi, sau đó bóc thành ván mỏng. Các tấm ván này được cắt theo kích thước yêu cầu, phân loại và sấy khô. Công đoạn tráng keo được thực hiện thủ công hoặc bằng máy, đảm bảo lượng keo tráng đồng đều trên bề mặt. Sau đó, ván được xếp vào khuôn ép có hình dạng cong của sản phẩm (ví dụ: lưng tựa ghế). Việc xếp các lớp ván vuông góc thớ là nguyên tắc cơ bản để tạo ra tấm plywood định hình có độ ổn định và khả năng chịu lực đa hướng.

4.2. Các thông số ép then chốt áp suất nhiệt độ và thời gian

Chế độ ép là yếu tố quyết định chất lượng mối dán. Áp suất ép (1.3 MPa trong nghiên cứu) phải đủ lớn để các bề mặt tiếp xúc hoàn toàn nhưng không quá cao để gây biến dạng gỗ hoặc làm keo trào ra ngoài. Nhiệt độ ép trong trường hợp này là nhiệt độ môi trường (ép nguội), phù hợp với đặc tính của keo EPI. Thời gian ép (2 giờ) phải đủ dài để keo đóng rắn sơ bộ, tạo ra cường độ ban đầu cần thiết trước khi tháo sản phẩm ra khỏi máy ép. Các nghiên cứu trước đây của Đỗ Vũ Thắng (2008) cũng chỉ ra rằng áp suất ép hợp lý cho gỗ Keo tai tượng là từ 0.6 – 0.8 MPa, tuy nhiên với ván ép định hình nhiều lớp, áp suất cao hơn là cần thiết.

4.3. Kỹ thuật tạo hình cho các sản phẩm gỗ ép uốn cong

Kỹ thuật tạo hình cho gỗ ép uốn cong dựa trên việc sử dụng khuôn ép có biên dạng mong muốn. Khuôn thường được làm từ kim loại hoặc bê tông cốt thép để chịu được áp lực lớn. Các lớp ván mỏng, sau khi được tráng keo, có tính linh hoạt cao và dễ dàng uốn theo hình dạng của khuôn dưới tác động của lực ép. Khi keo đóng rắn, nó sẽ cố định các lớp ván lại với nhau, giữ cho sản phẩm có hình dạng uốn cong vĩnh viễn sau khi tháo khuôn. Đây là công nghệ cốt lõi để sản xuất các chi tiết như chân ghế, lưng ghế hay các sản phẩm trang trí có hình dạng phức tạp.

V. Đánh giá kết quả nghiên cứu khả năng chịu thời tiết

Kết quả thực nghiệm đã chứng minh hiệu quả vượt trội của keo Synteko 1913/1999 trong việc tạo ra sản phẩm gỗ ép định hình từ gỗ Keo tai tượng cho ứng dụng ngoài trời. Các mẫu thử đã trải qua những bài kiểm tra nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn châu Âu. Về độ bền liên kết keo, kết quả kiểm tra kéo trượt màng keo theo EN 314 cho thấy cường độ đạt trên 1.0 N/mm² ngay cả sau khi ngâm nước và luộc sôi, đáp ứng tiêu chuẩn cho các ứng dụng ngoại thất. Thử nghiệm về khả năng chịu thời tiết của gỗ theo EN 927-3, sau khi phơi mẫu ngoài trời trong 2 tháng, cho thấy tỷ lệ bong tách màng keo và rạn nứt bề mặt rất thấp. Độ trương nở chiều dày của sản phẩm cũng được kiểm soát tốt, cho thấy khả năng chống ẩm hiệu quả của màng keo EPI. Bên cạnh đó, lực bám đinh của sản phẩm cũng rất cao, đảm bảo các liên kết bằng vít trong quá trình lắp ráp đồ mộc được chắc chắn. Những số liệu này khẳng định rằng keo Synteko 1913/1999 là lựa chọn đáng tin cậy cho sản xuất đồ mộc ngoài trời.

5.1. Kết quả kiểm tra độ bền uốn tĩnh và kéo trượt màng keo

Thử nghiệm kéo trượt màng keo là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng dán dính. Theo tiêu chuẩn EN 314, các mẫu được xử lý trong điều kiện khắc nghiệt (ngâm nước, luộc sôi) để mô phỏng tác động của môi trường. Kết quả cho thấy cường độ kéo trượt trung bình đạt 1.023 N/mm², vượt qua ngưỡng yêu cầu tối thiểu là 1.0 N/mm². Trong trường hợp cường độ thấp hơn, tỷ lệ phá hủy tại thớ gỗ trên 60% vẫn được coi là đạt. Điều này chứng tỏ mối dán keo bền hơn cả chính thớ gỗ, một minh chứng rõ ràng cho chất lượng của keo EPI.

5.2. Đánh giá độ trương nở chiều dày và khả năng chống ẩm

Các mẫu được đặt ngoài trời và theo dõi định kỳ. Kết quả cho thấy sau 4 lần đo trong 2 tháng, độ ẩm của sản phẩm thay đổi theo thời tiết nhưng độ trương nở chiều dày và tỷ lệ bong tách màng keo rất thấp (chỉ 0.611% sau lần đo thứ 4). Mặc dù có sự thay đổi nhẹ về màu sắc (sẫm màu hơn) và xuất hiện nấm biến màu ở mức độ không đáng kể, nhưng cấu trúc tổng thể của sản phẩm vẫn được duy trì tốt. Điều này cho thấy màng keo EPI đã tạo ra một lớp rào cản hiệu quả, hạn chế sự xâm nhập của hơi ẩm vào cấu trúc gỗ.

5.3. Phân tích lực bám đinh và liên kết trong sản phẩm hoàn thiện

Lực bám đinh là một chỉ số cơ học quan trọng, phản ánh khả năng gia công và lắp ráp sản phẩm. Kết quả kiểm tra cho thấy lực bám đinh của ván ép định hình 15 lớp từ gỗ Keo tai tượng đạt giá trị cao (trung bình 4.124 N). Nguyên nhân là do cấu trúc nhiều lớp ván xếp vuông góc thớ và áp suất ép lớn đã tạo ra một khối vật liệu đặc chắc. Khả năng này đảm bảo các liên kết vít, mộng trong bàn ghế sân vườn hay các đồ ngoại thất khác sẽ bền vững, không bị lỏng lẻo sau một thời gian sử dụng.

VI. Tiềm năng ứng dụng gỗ ép định hình cho đồ mộc tương lai

Kết quả nghiên cứu đã khẳng định rõ ràng tiềm năng to lớn của việc sử dụng keo Synteko 1913/1999 để sản xuất gỗ ép định hình từ gỗ Keo tai tượng. Giải pháp này không chỉ giải quyết được bài toán về độ bền cho đồ mộc ngoài trời mà còn mở ra những hướng đi mới cho ngành thiết kế và sản xuất nội ngoại thất. Các sản phẩm bàn ghế sân vườn, ghế thư giãn, hay các chi tiết kiến trúc ngoại thất với hình dáng uốn lượn, mềm mại hoàn toàn có thể được sản xuất hàng loạt với chất lượng ổn định và khả năng chống chịu thời tiết vượt trội. Tương lai của vật liệu gỗ composite bền vững phụ thuộc rất nhiều vào việc phát triển và ứng dụng các loại chất kết dính gỗ ngoài trời hiệu suất cao và thân thiện với môi trường như keo EPI. Việc tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa công nghệ ép gỗ định hình và kết hợp với các phương pháp xử lý bảo quản gỗ sẽ giúp nâng cao hơn nữa tuổi thọ và giá trị thẩm mỹ cho sản phẩm, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường trong nước và quốc tế.

6.1. Khả năng ứng dụng cho bàn ghế sân vườn và đồ ngoại thất

Với độ bền đã được chứng minh, ván ép định hình sử dụng keo EPI hoàn toàn phù hợp để sản xuất hàng loạt các sản phẩm như bàn ghế sân vườn, ghế hồ bơi, lan can, và các chi tiết trang trí ngoại thất khác. Ưu điểm về khả năng tạo hình tự do cho phép các nhà thiết kế sáng tạo ra những sản phẩm độc đáo, có tính thẩm mỹ cao mà vẫn đảm bảo độ bền và an toàn khi sử dụng trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.

6.2. Hướng nghiên cứu phát triển vật liệu gỗ composite bền vững

Nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc kết hợp keo EPI với nhiều loại gỗ rừng trồng khác, không chỉ riêng gỗ keo lai hay Keo tai tượng. Đồng thời, việc nghiên cứu ảnh hưởng của các chất phụ gia, chất độn vào keo để cải thiện thêm một số tính năng như chống cháy, chống tia UV cũng là một hướng đi đầy hứa hẹn. Phát triển các vật liệu gỗ composite không chỉ bền mà còn có quy trình sản xuất xanh, ít tác động đến môi trường là mục tiêu dài hạn của ngành.

6.3. Kiến nghị về việc lựa chọn chất kết dính gỗ ngoài trời

Dựa trên kết quả của đề tài, có thể đưa ra kiến nghị rằng keo EPI như Synteko 1913/1999 là lựa chọn hàng đầu cho các sản phẩm gỗ sử dụng ngoài trời đòi hỏi độ bền và thẩm mỹ cao. Mặc dù chi phí ban đầu có thể cao hơn so với keo UF, nhưng hiệu quả kinh tế lâu dài nhờ vào việc giảm thiểu chi phí bảo trì, sửa chữa và tăng tuổi thọ sản phẩm là rất rõ ràng. Các doanh nghiệp chế biến gỗ nên cân nhắc đầu tư vào công nghệ sử dụng loại chất kết dính gỗ ngoài trời tiên tiến này để nâng cao năng lực cạnh tranh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Một số vấn đề chung 1. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá khả năng dán dính của keo Synteko 1913/1999 cho các sản phẩm mộc sử dụng ngoài trời từ gỗ Keo tai tượng. Từ đó đưa ra kết luận hợp lý về keo Synteko 1913/1999 với ứng dụng được sản phẩm mộc sử dụng ngoài trời.

Phạm vi, đối tượng nghiên cứu Trong đề tài này giới hạn chỉ nghiên cứu độ bền dán dính của màng keo thông qua khả năng kéo trượt màng keo (theo tiêu chuẩn EN 324), lực bám đinh và khả năng chống chịu của màng keo với môi trường (theo tiêu chuẩn EN 927 – 3) Nguyên liệu sử dụng cho nghiên cứu là: - Nguyên liêu gỗ: Gỗ keo tai tượng độ tuổi từ 8 – 10 năm, độ ẩm mẫu 8 – 12 % - Chất kết dính: keo EPI 1913/1999 do công ty keo dán Casco Adhesives cung cấp. Nội dung nghiên cứu - Phân tích nguyên liệu gỗ Keo tai tượng - Tìm hiểu một số tính chất kỹ thuật, công nghệ của keo EPI 1913/1999 - Xây dựng cơ sở lý luận (giả thuyết nghiên cứu) - Thực hiện tạo mẫu thí nghiệm - Kiểm tra độ bền dán dính của màng keo - Xử lý số liệu, viết báo cáo 1. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa để tìm hiểu về nguyên liệu gỗ và keo. - Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến của các nhà chuyên môn - Phương pháp thực nghiệm : Tạo sản phẩm mẫu và xác định một số tính chất cơ bản của mẫu.

2 - Phương pháp xử lý số liệu bằng thống kê toán học 1. Ý nghĩa của đề tài - Thực nghiệm đề tài nghiên cứu khoa học nhằm tăng khả năng làm và giải quyết một số vấn đề khoa học của sinh viên. - Kết quả nghiên cứu sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho công tác học tập và nghiên cứu khoa học của sinh viên và các nhà chuyên môn, các cơ sở sản xuất sử dụng keo. Kết quả của đề tài bước đầu sẽ làm cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu ứng dụng chất kết dính EPI vào công nghiệp sản xuất ván nhân tạo với các mối dán ép nguội.

Các nghiên cứu về sản phẩm mộc ngoài trời Sản phẩm mộc nói chung và sản phẩm mộc sử dụng ngoài trời nói riêng là một trong những mặt hàng xuất khẩu chiến lược của nước ta. Có thể thấy rằng sản xuất sản phẩm mộc và nhu cầu sử dụng sản phẩm mộc chúng ta là rất lớn. Các sản phẩm đã trở thành một nhu cầu thưởng thức của người, chúng làm cho không gian nội thất trở nên sang trọng, thoáng tự nhiên. Ngày nay, sử dụng sản phẩm mộc vấn đề công năng ứng dụng không còn mối quan tâm hàng đầu, mà vấn đề được đặt ra hàng đầu cho các nhà sản xuất là thẩm mỹ của sản phẩm.

Sản phẩm mộc vô cùng phong phú và đa dạng. Tình đa dạng của sản phẩm mộc, thể hiện qua khía cạnh từ hình dạng, màu sắc chất liệu dạng liên kết, kết cấu và được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau. Xã hội phát triển, cuộc sống ngày càng phức tạp, lao động chân tay đang dần được thay thể bằng lao động trí óc… tất cả các yếu tố trên luôn gây sức ép cho con người, tạo cho chúng ta những cảm giác căng thẳng khó chịu. Các nghiên cứu về keo có khả năng sử dụng ngoài trời 1.

Keo Emulsion Polymer Isocyanante/EPI Keo EPI là một loại keo mới thuộc dòng keo có khả năng hoà tan trong nước và không có formandehyde, đáp ứng yêu cầu của thị trường keo hiện nay về khả năng đóng rắn nhanh, lưu hoá lạnh, các tác nhân gây dán dính có thể chấp nhận về môi trường (không quá độc hại). Keo EPI là một hệ có hai thành phần bao gồm polyme dạng nhũ tương và polysocyanate (hoặc polisocyanate biến tính). Khi được dán vào bề mặt gỗ nhũ tương (emulsion) là thành phần chính của keo và tạo lên một màng liên tục giữa các mặt dán ở nhiệt độ môi trường. Emulsion cũng tạo ra bám dính ban đầu tới gỗ và tạo độ nhớt thích hợp cho keo dán, đảm bảo vị trí ổn định của emilsion trên bề mặt gỗ.

Chất polysocyanate còn làm tăng khả năng chống chịu với nhiệt độ môi trường cho những liên kết hoá học tạo ra giữa các chuỗi polime, giữa các thàng phần keo và nền gỗ. Trong lớp keo có hai quá trình cạnh tranh: sự khuyếch tán phân tử polymer (hoặc sự đông kết màng keo) và hình thành liên kết kết nối (là liên kết cộng hóa trị của một mắt xích khác gọi là crosslinkng). Một lớp keo bền về phương diện hoá học có thể được tạo ra nếu sự hoà lẫn rộng giữa các phân tử của emulsion đạt được trước khi crosslinking xảy ra. Cách khác, phản ứng của polysocyanate với phân tử ít phân cực trước khi liên kết hình thành nên 4 sản phẩm, sản phẩm này sẽ hoạt động như các chất đàn hồi hoặc polymer có thể uốn dẻo như cao su.

Kinh nghiệm đã cho thấy sự lựa chọn polymer thể sữa và loại crosslinking nên được hướng định bởi nguyên tắc này. Từ năm 1975 keo EPI đã được sử dụng ở Nhật cho ván nhân tạo. Keo PRF (phenol, resorcinol, formandehyde) thường được sử dụng, cho đến nay đã được thay thế bởi keo EPI vì tính đàn hồi lớn hơn của chúng với nhiệt độ làm việc, hình dạng đường dán phù hợp hơn, dễ vận chuyển, và tốc độ sản xuất nhanh hơn. Rất nhiều căn nhà được xây sử dụng keo EPI với hiệu quả có thể so sánh được với PRF như: EPI gắn kết ván sàn nhà, mái nhà và tường, nhà một tầng hay nhiều tầng.

Nhũng tiêu chuẩn ở Mỹ và Nhật đã chứng minh hiệu quả tuyệt vời của keo EPI liên quan tới độ biến dạng, khả năng chống chịu nước và nhiệt. Thêm nữa keo EPI đã được thấy có độ bám dính tốt với loại chất liệu khác ngoài gỗ, ví dụ chúng có thể dùng để dán dính những tấm bọc bằng nhôm với gỗ. Khả năng này đem đến cho keo EPI triển vọng lớn về bán lẻ hơn các loại keo dán gỗ khác. Với keo EPI, việc nghiên cứu phản ứng hoá học xảy ra trong keo dán, và ảnh hưởng của emulsion và polyisocyanate đến đặc tính của keo trở nên rất quan trọng.

Những nhóm có cấu tạo chứa isocyanate có thể có tác động mạnh đến nỗi chúng phản ứng với hầu hết các chất có cực như nước, rượu, cacbonat và các chất trong một hệ. Thông thường những phản ứng phụ xảy ra ở liên kết C=N, chính sự ngưng tụ của isocyanate là một phảm ứng cơ bản khác. Sự ngưng tụ và phản ứng phụ được nối với nhau và xảy ra cùng một lúc, sinh ra sản phẩm đa dạng, đặc biệt khi polyisocyanate được sử dụng. Thêm nữa, những phản ứng này có thể xúc tác lẫn nhau, và những phản ứng lưu hoá nhanh hơn ngay khi chúng bắt đầu.

Hoạt động hoá học của isocyanate làm cho keo EPI lưu hoá hoàn toàn và vĩnh cửu ngay sau khi màng keo được hình thành, từ đó các phản ứng lưu hoá bao gồm phản ứng không thuận nghịch và xảy ra nhanh. 5 Thông thường mạng lưới càng lớn bền hơn thì nhiệt độ chuyển pha thuỷ tinh (T) cao hơn. Với một loại keo tốt đối với gỗ T có thể đem lại sự chống kéo trượt và chống nhiệt trong nguyên liệu nhưng mặt khác làm các lớp keo quá giống để chống lại ứng suất cơ học. Để cân bằng các tính chất cần phải điều khiển T bằng cách điều chỉnh sự tổng hợp keo dán để đạt được yêu cầu sử dụng riêng.

Keo dán có cấu tạo điển hình đối với gỗ, như là PRF thông thường không có T đo được từ những đơn phân tử được polimer hoá ở đúng chỗ của nó và hình thành một mạng khổng lồ, kéo theo tính giòn. Keo EPI có thể kết hợp với những ưu điểm của keo cấu trúc và không cấu trúc. Sự lựa chọn kỹ lưỡng isocyanate và emulsion, và việc điều chỉnh tỷ lệ của chúng cho phép tạo phương án keo với T đáp ứng sử dụng đến cùng. Emulision được xác định và có công thức chính xác có thể tạo thành những màng keo tốt không cần kể đến T của chúng cao như thế nào.

Khi dán gỗ, isocyanate có thể phản ứng với các thành phần gỗ (cellulose, hemicellulose, lignin và các chất chiết xuất) để hình thành liên kết hóa trị. Rất nhiều phản ứng có thể xảy ra đồng thời và cạnh tranh. Trong tình trạng như vậy độ phản ứng của isocyanate và hydrophilicity của những thnàh phần khác sẽ điều khiển mức độ của mỗi phản ứng. Có thể dự đoán rằng sự thay đổi emulision hoặc isocyanate trong keo EPI sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của keo trong mối dán gỗ.

Dòng keo gốc Isocyanate đã được nghiên cứu và sử dụng vào nghành công nghiệp chế biến gỗ từ lâu trên thế giới. Tuy nhiên, nó chỉ mới được đưa vào nước ta những năm gần đây nên các đề tài nghiên cứu khoa học về loại keo này ở nước ta còn hạn chế. Là một trong những cơ sở đầu nghành nghiên cứu về chế biến gỗ, trường Đại học Lâm Nghiệp đã có một số đề tài nghiên cứu về loại keo dán này.  Nghiên cứư ảnh hưởng của lượng keo tráng FPI tới độ bền dán dính một số vật liệu gỗ.

(Phạm Duy Hưởng, ĐHLN 2008) Tác giả đã tìm ra lượng keo tráng thích hợp cho từng loại keo như sau: 6 - Keo lai : 240g/m2 cường độ đạt 6,017 (N/ m2) - Keo lá tràm : 240g/m2 cường độ đạt 6,284 (N/ m2) - Keo tai tượng: 200g/m2 cường độ đạt 6,186 (N/ m2)  Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép tới khả năng dán dính một số vật liệu gỗ sử dụng chất kết dính EPI. (Đỗ Vũ Thắng, ĐHLN 2008) Tác giả tìm áp suất ép hợp lý đối với một số loại gỗ keo như sau: - Keo tai tượng : 0,6 – 0,8 (Mpa) - Keo lai: 0,8 – 1,0 (Mpa)  Nghiên cứu ảnh hưởng chất lượng gia công bề mặt gỗ keo lai tới cường độ dán dính keo EPI (Trần Văn Trung, ĐHLN 2009) Qua nghiên cứu tác giả kết luận: khi chất lượng gia công bề mặt càng cao thì độ dán dính của màng keo càng cao. Ở cùng chế độ gia công thì cường độ màng keo EPI 1980/1993 cao hơn keo EPI 1911/1999 khi dán dính gỗ keo lai.  Nghiên cứu ảnh hưởng gỗ giác gỗ lõi của keo lá tràm tới cường độ dán dính keo EPI (Nguyễn Hà Giang, ĐHLN 2009) Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy cường độ dán dính tốt nhất khi gỗ lõi – lõi và thấp nhất khi gỗ giác – giác.