Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai

Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai LỜI NÓI ĐẦU Nhân dịp hoàn thành bản khoá luận tốt nghiệp em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo : Phan Duy Hưng. Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa chế biến lâm sản, trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng, trung tâm thông tin thư viện - Trường Đại học Lâm Nghiệp, Xưởng chế biến - Viện khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam, Lâm trường Lạc Thuỷ , nhà máy chế biến gỗ Cầu Đuống…Cùng bạn bè người thân đã hết lòng giúp đỡ em hoàn thành bản khoá luận này. Hà Tây 5 - 2004. Sinh viên: Nguyễn Đức Vaxi. ĐẶT VẤN ĐỀ Đồ gỗ và vật liệu gỗ đã được chúng ta sử dụng từ rất lâu và cho đến nay nhu cầu đó vẫn ngày càng tăng tuy nhiên gỗ tự nhiên ngày càng khan hiếm, người ta đã và đang phát triển cây mọc nhanh rừng trồng song chỉ đáp ưng phần nào . Còn một phần khá lớn vẫn dùng từ gỗ tự nhiên. Hiện nay một số loài gỗ quý hiếm không thể khai thác, vấn đề đặt ra là tìm vật liệu để thay thế những loài gỗ này, ván nhân tạo là hướng đi mới. Cây Keo lai là loài cây được lai tạo giữa hai loài keo :Keo lá tràm và Keo tai tượng. Keo lai có nhiều ưu thế hơn cây bố mẹ về sinh trưởng cũng như tính chất cơ vật lý. Ván LVL (Laminted Veneer Lumber) là một loại ván dán đặc biệt, các lớp ván được xếp song song, ván mỏng có chiều dầy lớn và chiều dầy ván cũng rất lớn. Ván LVL có cường độ lớn có thể dùng trong xây dựng, đồ mộc, kiến trúc…Đặc biệt ván LVL có nhiều tính chất tương đương với một số loại gỗ quý như: Đinh, Lim, Sến, Táu…Do đócó thể sử dụng loại ván này để thay thế, đặc biệt tỏ ra hiệu quả khi dùng trong xây dựng và kiến trúc. Ván LVL là một loại hình ván mới và cây Keo lai là một loài cây mới, việc thử nghiệm một loại cây mới cho một loại hình sản phẩm mới không chỉ làm phong phú tập đoàn cây cho công nghiệp chế biến mà còn làm đa dạng loại hình sản phẩm ván nhân tạo. Để hoàn thiện hơn chúng ta phải tìm ra được thông số công nghệ hợp lý cho loại ván này.Chính vì lý do trên tôi nghiên cứu thông số ép nhiệt của loại ván này song vì điều kiện thưc thi có hạn do đó tôi chỉ nghiên cứu thông số nhiệt độ ép với các thông số khác được cố định .Đươc sự đồng ý của bộ môn ván nhân tạo khoa Chế Biến Lâm Sản, trường Đại học Lâm Nghiệp tôi nghiên cứu đề tài: "Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai" Chương 1 : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG. 1.1.Lược sử nghiên cứu. 1.1.1.Trên thế giới. Cây Keo lai được Hepbuon và Shim phát hiện năm 1972 tại Sook, Sabah, Malaysia.Năm 1976 đã được chứng minh là sản phẩm của sự lai tạo chéo giữa hai loại Keo thuộc chi thực vật họ đậu(Leguminose);Họ phụ trinh nữ(Mimosoideae) là Keo tai tượng (Acacia mangium Will) và Keo lá tràm (A.auriculiformis). Trong quá trình sinh trưởng và phát triển giữa hai dòng Keo(Acacia) này sảy ra hiện tượng lai tự nhiên, kết quả tạo ra cây con lai có nhiều đặc tính và khả năng phát triển hơn hẳn bố mẹ ( ). Hiện nay cây Keo lai phân bố ở một số nước như: Malaysia, Thái Lan, Quảng Châu - Trung Quốc, Canada… Ván LVL (Laminated Veneer Lumber) là loại hình sản phẩm mới được sản xuất với công nghệ hiện đại với mục đích tạo ra ván có chiều dầy sản phẩm lớn để có thể thay thế gỗ tự nhiên. Nó được đưa vào sản xuất trong mấy thập kỷ gần đây tại Bắc mĩ và Châu Âu. Ván LVL khác với ván dán thông thường ngoài chiều dày ván LVL lớn mà các lớp ván mỏng được xếp song song với nhau. Trong 20 năm trở lại đây loại hình sản phẩm này trở thành vấn đề được đặc biệt quan tâm và tỏ ra phù hợp với thực tế, đặc biệt các chi tiết chịu lực như: dầm, xà, khung cửa… chiều dày của ván có thể tới 0.075 m, chiều rộng : 1.8m, chiều dày trên lý thuyết là không có giới hạn. Sản phẩm ván LVL được giới thiệu vào những năm 70 của thế kỉ XX. Dây chuyền 1- được sản xuất vào năm 1981. Dây chuyền 2- được sản xuất vào năm 1986. Dây chuyền 3- được sản xuất vào năm 1997. Ngày nay có hai dây chuyền sản xuất ván LVL với sản lượng 60.000 m3/ 1 dây chuyền/ năm, trong đó 75-80% xuất khẩu .Thị trường chính tiêu thụ loại hình sản phẩm này là các nước Trung Âu.Lượng tiêu hao nguyên liệu :2.7 m3 gỗ /m3 sản phẩm . Theo các tác giả nghiên cứu về ván LVL sản xuất từ Keo tai tượng và gỗ Cao su(11). Các tấm ván mỏng sau khi bóc được sấy xuống độ ẩm < 6% ở nhiệt độ 150 - 170 oC. Có thể sử dụng 3 loại keo làm chất kết dính: U-F, P-F, MUF .Cấu trúc của ván LVL có thể theo nguyên tắc đối xứng ( các tấm ván mỏng được xếp mặt phải với mặt phải hoặc mặt trái với mặt trái ) hoặc không đối xứng(trái - phải).Ván LVL sau khi xếp được ép nguội khoảng 20 phút với P = 10 kgf/cm2, sau đó được ép nhiệt với thời gian 50 phút với nhiệt độ 125, 120, 110 oC tương ứng với các loại keo: MUF, PF, UF. 1.1.2. Trong nước: Cây Keo lai được phát hiện vào những năm 1970 và đã được đưa vào nghiên cứu và phát triển ở nhiều vùng của nước ta như: Hà Tây, Hoà Bình, Tuyên Quang, Thái Nguyên… Hiên nay,đã có một số công trình nghiên cứu về cây Keo lai nhu:  GS. Lê Đình Khả(1999): "Nghiên cứu sử dụng giống Keo lai tư nhiên giữa keo tai tượng và keo lá tràm ở Việt Nam".Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.  Bùi Đình Toàn (2002):Luận văn thạc sỹ:"Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất chủ yếu của cây keo lai và định hướng sử dụng trong công nghệ sản xuất ván ghép thanh".  Bạch Công Nam (2002): Luận văn tốt nghiệp: "Nghiên cứu cấu tạo, tính chất chủ yếu của gỗ keo lai và đề xuất hướng sử dụng ". Đây là cây có nhiều thế mạnh và là nguồn nguyên liệu to lớn cho các nghành công nghiệp chế biến gỗ và đang được đầu tư nghiên cứu .Ngoài nguồn keo lai tự nhiên, cây keo lai đã và đang được nhân giống bằng hom từ cây mẹ lai tự nhiên ở các trung tâm nghiên cứu và các lâm trường. Từ những nghiên cứu về gỗ keo lai cho thấy loại cây này có thể sử dụng làm ván LVL và trong tương lai đây có thể là nguồn nguyên liệu để phục vụ cho sản xuất ván LVL. Như chúng ta đã biết nhu cầu về gỗ trong xây dựng hiên nay là rất lớn trong khi đó gỗ tự nhiên ngày càng cạn kiệt, nhất là với gỗ tư nhiên đường kính lớn. Để đáp ứng nhu cầu về gỗ xây dựng, cũng như giảm thiểu sự khai thác gỗ tự nhiên cho nên nghiên cứu và đưa ván LVLvào sản xuất là cần thiết. Hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu ván LVL dùng cho đồ mộc với loại keo sử dụng là keo UF như:  Lê Công Nam - Luận văn tốt nghiệp: "Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai với chiều dầy ván mỏng là 2 mm ".  Lê Vũ Thanh - Luận văn tốt nghiệp :"Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai với chiều dầy ván mỏng là 2 mm".  Nguyễn Văn Nam - L uận văn tốt nghiệp :"Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai với chiều dầy ván mỏng là 2 mm". Và một số nghiên cứu khác của các đồng nghiệp. Để sản xuất ván LVL chúng ta cần có nhiều nghiên cứu cụ thể hơn về loại ván này. 1.1.3.Những vấn đề còn tồn tại và hướng đề xuất: Tuy hiên nay đã có một số công trình nghiên cứu về ván LVL nhưng tựu chung lại đây mới chỉ là một phần nhỏ .Với các nghiên cứu đó mới chỉ tập chung cho đồ mộc còn một lĩnh vực về nhu cầu cũng như khả năng tiêu thụ loại ván này rất lớn đó là ván dùng trong xây dựng và kiến trúc lại chưa được chú ý nhiều. Đối với ván LVL sử dụng trong xây dựng yêu cầu phải có khả năng chống chịu môi trường, chịu nước, nhiệt…Ván LVL sản xuất với chất kết dính là keo PF rất phù hợp, không chỉ về chất lượng sản phẩm mà ngay cả về hiêu quả kinh tế. Do vậy tôi chọn chất kết dính là keo PF cho loại hình sản phẩm ván LVL với chiều dầy ván mỏng là 3 mm. Đề tài " Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới một số tính chất của ván LVL sản xuất từ gỗ Keo lai ". Là một hướng nghiên cứu thăm dò cho khả năng sản xuất ván LVL ở nước ta. 1.1.4.Tính cấp thiết của đề tài. Việt nam là một nước nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều, khí hậu thay đổi theo mùa, đây là điều kiện bất lợi cho vật liệu có nguồn gốc từ kim loại và là điều kiện lý tưởng cho vi sinh vật phá hoại các sản phẩm có nguồn gốc từ gỗ tự nhiên làm giảm độ bền của vật liệu, tuổi thọ của công trình . Việc nghiên cứu và tìm ra một loại vật liệu chịu lực có khả năng khắc phục được các hạn chế trên là hết sức cấp bách và cần thiết. Một hướng giải quyết là sử dụng một số loại gỗ quý như: Đinh, Lim, Sến, Táu…Tuy nhiên, trên thực tế hiện nay nhữnh loại gỗ này đã bị cấm khai thác, còn sử dụng gỗ nhập khẩu loại này giá thành lại quá lớn (16 - 18 triệu/m3 gỗ thành khí). Tronh khi đó ván LVL với chất kết dính là keo PF sẽ cho ta một loại ván có khả năng chống chịu môi trường và cường độ ván lại lớn rất phù hợp với các chi tiết chịu lực đặc biệt là các chi tiết dùng trong xây dựng và kiến trúc. Hơn nữa ván LVL còn cải thiện một số nhược điểm của gỗ tư nhiên như : tính chất đồng đều hơn gỗ nguyên, có thể tạo ra các chi tiết có kích thước và khẩu độ lớn khắc phục được hạn chế về đường kính và chiều cao. Sản xuất ván LVL từ gỗ keo lai là một hướng đi tắt đón đầu một loai nguyên liệu mới cho một loại hình sản phẩm mới, điều này có ý nghĩa rất lớn không chỉ làm phong phú tập đoàn cây công nghiệp mà còn đáp ứng mục tiêu sử dụng gỗ đa mục đích và đa dạng hoá loại hình sản phẩm từ gỗ. Nghiên cứu các thông số ép nhiệt là một vấn đề hết sức quan trọng trong quá trình sản xuất ván nhân tạo nói chung và ván LVL nói riêng . Do đó, để tạo ra một loại hình sản phẩm mới chúng ta phải đặc biệt chú ý tới vấn đề này. Tuy nhiên, trên thực tế do điều kiện thực thi có hạn cho nên đề tài chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của thông số nhiệt độ ép đến một số tính chất cuả ván LVL trên cơ sở khống chế các thông số khác. 1.2. Mục tiêu 1.2.1. Mục tiêu tổng quan. Nhằm tạo ra được loại ván có chất lượng tốt có thể thay thế được một số loại gỗ tự nhiên có chất lượng tốt hiện nay nhưng khả năng cung cấp của chúng trong tương lai sẽ bị hạn chế. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể: Xác định được ảnh hưởng của nhiệt độ tới một số tính chất cơ bản của Ván LVL từ gỗ Keo lai. Xác định được thông số nhiệt độ ép hợp lý khi ép ván Ván LVL bằng phương pháp ép nhiệt ( bằng hai phương pháp Single step và step by step). 1.3. Nội dung nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu: 1.3.1.Nội dung Tạo Ván LVL (dày 30mm, 11 lớp  nằm trong khoảng 0,65 – 0,7g/cm3 ). Bằng các phương pháp Single step và step by step và ở các nhiệt độ ép khác nhau. Kiểm tra các tính chất cơ bản của ván theo các phương pháp và các chế độ ép. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của phương pháp ép và nhiệt độ ép tới tính chất của ván. Bước đầu lựa chọn trị số nhiệt độ hợp lý của từng phương pháp. 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu. 1.3.2.1 Các phương pháp cố định.  Nguyên liệu: là gỗ Keo lai (8-10 tuổi)  Phương pháp step by step  Áp suất ép P = 13kgf/cm2  Thời gian ép:  = 0,2 phút/1mm chiều dày sản phẩm.  Phương pháp Single step +  = 1,4 phút/mm chiều dày sản phẩm  Áp suất ép P = 17kgf/cm2  Lượng keo tráng: G = 200g/m2 ( keo PF) 1.3.2.2. Yếu tố khảo sát: Đề tài lựa chọn yếu tố nhiệt độ ép là thông số khảo sát với 5 cấp nhiệt độ là: 120 , 130, 140, 1500c. Phương pháp ép: Đề tài dùng hai phương pháp ép để so sánh. - Single step - Step by step 1.4- Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp kế thừa. - Phương pháp thực nghiệm ( sử dụng phương pháp thực nghiệm thăm dò, xử lý số liệu theo thống kê toán học sau đó đánh giá kết quả). 1.5- ý nghĩa: 5.1. ý nghĩa khoa học: Trên cơ sở kết quả thực hiện sẽ là cơ sở khoa học cho công trình nghiên cứu tiếp theo. 5.2. ý nghĩa thực tiễn: Kết quả thu được có thể áp dụng cho các cơ sở sản xuất khi sản xuất ván LVL. Kết quả tốt khi đó việc sản xuất ván LVL sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ cũng như sẽ nâng cao được hiệu quả kinh tế. Chương 2 :Cơ sở lý thuyết. 2.1. Nguyên liệu: 2.1.1. Những vấn đề chung về gỗ Keo lai. a. Cấu tạo của gỗ Keo lai: - Cấu tạo thô đại: Gỗ Keo lai (8 - 10 tuổi) vỏ có mầu nâu xám, có nhiều dạn dọc nhỏ chạy dọc thân cây, lớp vỏ ngoài khô mủn, lớp trong xốp. Gỗ Keo lai có giác, lõi phân biệt, lúc chặt hạ thì chưa rõ ràng nhưng để sau mọt thời gian thì sự phân biệt giữa giác và lõi trở lên rõ ràng hơn. Vòng năm không rõ ràng, thớ gỗ thẳng và khá thô, khối lượng thể tích trung bình. - Cấu tạo hiển vi: Gỗ sớm, gỗ muộn không phân biệt, mạch gỗ xếp phân tán, hình thức tụ hợp đơn kép 2 - 4 lỗ mạch/mm2 . Đường kính lỗ mạch trung bình theo phương tiếp tuyến ( 0.1- 0.2)mm. Trong lỗ mạch không có thể bít. Tia gỗ nhỏ (< 0.1mm ) số lượng tia gỗ từ 5 - 10 tia/mm. Tế bào mô mền có hình thức phân bố phân tán, hìng thức tụ hợp vây quanh mạch kín, lỗ thông ngang xếp so le kích thước nhỏ có đường kính từ 0.6- 0.8 mm, gỗ Keo lai không có cấu tạo lớp và không có ống dẫn nhựa dọc. b.Một số tính chất vật lý - cơ học của gỗ Keo lai: Các thông số về tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai được xác định quả nghiên cứu về gỗ keo lai 9- 10 năm tuổi [13] được ghi trong bảng 02: Bảng 02: Một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Keo lai Tính chất Trị số Đơn vị 1 Khối lượng thể tích 0 = 0,466 549,012  553,018  g/cm3 2 Hút nước sau 24 giờ ngâm nước 21,2 % 3 Hút ẩm sau 24 giờ 2,0 % 4 Độ co rút +Dọc thớ +Xuyên tâm +Tiếp tuyến 0,59 3,73 7,61 % % % 5 Độ dãn dài sau 30 ngày ngâm nước +Dọc thớ +Xuyên tâm +Tiếp tuyến 0,37 3,41 7,94 % % % 6 Giới hạn bền khi nén dọc (MC=12%) 62,35 MPa 7 Giới hạn bền khi nén cục bộ (MC=12%) 12,07 MPa 8 Giới hạn bền khi nén toàn bộ (MC=12%) 7,289 MPa 9 Giới hạn bền khi kéo dọc 126,8 MPa thớ (MC=12%) 10 Giới hạn bền khi kéo ngang thớ (MC=12%) 3,764 MPa 11 Giới hạn bền khi uốn tĩnh (MC=12%) 88,6 MPa 12 Mô đun đàn hồi khi uốn tĩnh 7500 MPa 13 Giới hạn bền khi trượt dọc thớ xuyên tâm (MC=12%) 13,25 MPa 14 Giới hạn bền khi trượt dọc thớ tiếp tuyến (MC=12%) 12,3 MPa 15 Giới hạn bền khi trượt ngang thớ xuyên tâm (MC=12%) 5,17 MPa 16 Giới hạn bền khi trượt ngang thớ tiếp tuyến (MC=12%) 7,68 Mpa 17 Sức chống tách xuyên tâm (MC=12%) 14,25 Kgf/cm 18 Sức chống tách xuyên tâm (MC=12%) 17,57 Kgf/cm Để có thể xác định xem gỗ Keo lai có thể đáp ứng được làm nguyên liệu sản xuất ván mỏng hay không, đặc biệt là ván mỏng dùng trong công nghiệp sản xuất ván LVL thường có chiều dày tương đối lớn, chúng ta cần dựa trên cơ sở về yêu cầu đối với nguyên liệu sản xuất ván dán (Hiện chưa có yêu cầu cụ thể đối với nguyên liệu sản xuất ván LVL). Yêu cầu đối với nguyên liệu sản xuất ván mỏng theo TCVN 1762-75 được thể hiện ở bảng 03. Bảng 03: Yêu cầu đối với nguyên liệu dùng cho sản xuất ván dán Stt Thông số Yêu cầu Đơn vị 1 Đường kính gỗ tròn > 18 cm 2 Độ tròn đều > 70 % 3 Độ cong một chiều < 2-3 tuỳ loại % 4 Độ cong nhiều chiều < 1 % 5 Độ thót ngọn < 2-4 tuỳ loại cm/m 6 Xoắn thớ < 10 % 7 Dẹt thân, u bướu, vạnh vè loại 8 Mắt gỗ hạn chế 9 Mục, nấm mốc loại 10 Xốp, rỗng ruột hạn chế 11 Khối lượng thể tích của gỗ (0,4 – 0,7) g/cm3 12 Dầu nhựa và chất chiết xuất hạn chế 13 pH (5-6,5) Căn cứ vào các đặc điểm ngoại quan, cấu tạo, tính chất vật lý, cơ học của gỗ Keo lai đã được kiểm tra, cùng với các yêu cầu về nguyên liệu sản xuất ván mỏng khi bóc chúng ta thấy rằng : Gỗ Keo lai hoàn toàn có thể đáp ứng được yêu cầu đối với nguyên liệu làm ván mỏng. Tuy nhiên, đây mới chỉ là kết luận dựa trên yêu cầu đối với nguyên liệu sản xuất ván dán. Để có thể khẳng địng gỗ Keo lai có thực sự dùng làm nguyên liệu sản xuất ván LVL được hay không cần phải tiến hành thực nghiệm tạo ván mỏng và sản xuất thử sản phẩm ván LVL, thông qua kiểm tra tính chất của ván để khẳng định khả năng sử dụng gỗ Keo lai dùng làm nguyên liệu sản xuất ván LVL. 2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván LVL. 2.2.1.Sự ảnh hưởng của nguyên liệu +Loại gỗ: Các loại gỗ khác nhau sẽ đòi hỏi công nghệ sản xuất khác nhau, đồng thời cũng sẽ tạo ra các sản phẩm có các tính chất khác nhau. Loại gỗ mềm sẽ thuận lợi cho quá trính gia công cắt gọt hơn gỗ cứng, đặc biệt trong quá trình bóc ván mỏng, để đảm bảo chất lượng các loại gỗ cúng nhất thiết phải được xử lý nhiệt trước khi bóc. Ngoài ra, loại gỗ mềm sẽ dễ sấy, khả năng thẩm thấu keo cao, và được nén ép nhiều hơn khi ép nhiệt, vì vậy nó sẽ có chất lượng mối dán tốt hơn cứng với cùng một áp suất ép. Tuy nhiên, gỗ mềm thường có cường độ thấp do đó tạo ra sản phẩm có cường độ thấp hơn khi sử dụng nguyên liệu là gỗ cứng hay gỗ có khối lượng thể tích cao hơn. Chính vì vậy, khi sản xuất ván dán nói chung và ván LVL nói riêng người ta thường sử dụng các loại gỗ có khối lượng thể tích trung bình từ 0,4 – 0,7g/cm3. Gỗ Keo lai cũng thuộc nhóm các loại gỗ có khối lượng thể tích trung bình cho nên hoàn toàn có thể tạo ra được sản phẩm có chất lượng tốt. +Chiều dày và khuyết tật ván mỏng: Chiều dày ván mỏng có ảnh hưởng rất lớn đến các khuyết tật của nó. Chiều dày ván mỏng càng lớn thì chiều sâu vết nứt, tần số vết nứt, sai số chiều dày ván càng lớn [2]. Những khuyết tật này càng lớn thì lượng keo dùng cho một đơn vị diện tích ván càng lớn, màng keo khó có thể mỏng đều liên tục, do đó chất lượng mối dán cũng sẽ giảm xuống rõ rệt. Đối với ván LVL chiều dày ván mỏng thường lớn (2mm) do đó khuyết tật của ván mỏng là khó tránh khỏi. Để hạn chế khuyết tật của ván người ta thường sử dụng các giải pháp như xử lý nhiệt cho gỗ trước khi bóc, dùng thước nén trong quá trình bóc ván mỏng. +Độ ẩm ván mỏng: Độ ẩm của ván mỏng trước khi tráng keo là một trong những yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của ván. Độ ẩm của ván mỏng qúa lớn, khó có thể đưa được một lượng keo cần thiết lên bề mặt ván mỏng, đồng thời khi ép nhiệt sẽ tạo ra các túi khí làm cho khả năng nổ ván rất cao, cường độ dán dính thấp. Nếu độ ẩm ván mỏng quá thấp lượng keo thấm vào ván nhiều làm cho lượng keo trên bề mặt giảm cũng làm cho cường độ liên kết của màng keo giảm. Vì vậy, độ ẩm của ván sau khi sấy phải đảm bảo nằm trong khoảng 6- 8%. b/Sự ảnh hưởng của chất kết dính Đối với ván dán nói chung và ván LVL nói riêng có thể sử dụng các loại chất kết dính khác nhau. Hiện nay, người ta thường sử dụng các loại chất kết dính có nguồn gốc từ nhựa nhiệt rắn để sản xuất ván LVL như: U-F (Urea Formalđehye); P-F (Phenol Formaldehye); U-M-F (Urea Melamine Formaldehyde) [5]. Mỗi một loại chất kết dính sẽ tạo ra một loại ván có tính chất và công dụng khác nhau như ván dùng trong đồ mộc, ván chịu nước, ván chống chịu thời tiết. Trong các loại chất kết dính trên thì nhựa P-F được dùng phổ biến nhất trong công nghiệp sản xuất ván LVL, bởi đây là loại chất kết dính có cường độ dán dính cao, có khả năng chịu nước, chống chịu môi trường, mặc dù màu sắc không đẹp, song phần lớn các sản phẩm ván LVL đều sử dụng trong các chi tiết cần dán phủ bề mặt nên nó vẫn được dùng. Keo P-F khi sử dụng trong sản xuất ván LVL sẽ cho ta cơ hội ép nhiệt ở nhiệt độ cao hơn so với KeoU-F hay U-M-F, do đó có thể rút ngắn được thời gian ép mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Chính vì vậy, trong đề tài này chúng tôi sử dụng chất kết dính là keo P-F dạng lỏng do hãng Dynochem Việt Nam cung cấp, với tên thương mại Dynosol WG 6111. Keo P – F dạng lỏng có các đặc điểm sau: + Dạng keo: Dạng lỏng màu nâu đỏ. + Độ nhớt tại 300C : 70 – 110cps. + Hàm lượng chất rắn (2h/ 1200C) : 43  1 % + Độ pH tại 250C : 12 – 13. Khi sử dụng keo P- F được pha chất đóng rắn có tên thương mại H – 632M. Keo Dynosol WG 6111 được đóng gói trong thùng sắt mạ kẽm với trọng lượng 245 kg/thùng, chất đóng rắn H-632M được đóng gói trong bao với trọng lượng 25 kg/bao. Thời gian bảo quản ở nơi thoáng mát với nhiệt độ khoảng 250C là từ 3 – 4 tháng, nếu nhiệt độ cao hơn thời gian bảo quản sẽ ngắn lại; Chất đóng rắn H-632M có thời gian bảo quản vô thời hạn nếu được để ở nơi khô ráo, thoáng mát. Công thức pha keo khi tráng keo như sau: Keo dynosol WG 6111 : 100 phần trọng lượng. Chất đóng rắn H-632M : 30 phần trọng lượng. Nước (dùng pha chất đóng rắn): 4 phần trọng lượng. Chất độn (bột sọ dừa – nếu có): 10 phần trọng lượng. Thời gian sống của mẻ keo: Với nhiệt độ (0C) : 30 35 Thời gian sống (h): 20 10 Lượng chất kết dính cũng ảnh hưởng không nhỏ đén chất lượng ván LVL. Lượng chất đóng rắn quá lớn hoặc quá nhỏ đều ảnh hưởng xấu đến tính chất của ván. Lượng chất kết dính nhỏ làm cho màng keo bị nghèo, nếu chất lượng ván mỏng và độ ẩm ván mỏng thì lượng keo có thực trên bề mặt liên kết là rất ít, thậm trí có những diện tích không có keo, cường độ dán dính của ván giảm xuống. Nếu lượng keo tráng quá nhiều, sau khi keo đã được trải đều trên bề mặt và thấm vào trong ván mỏng lượng keo còn lại quá nhiều, khi ép nhiệt keo sẽ tràn ra ngoài gây lãng phí keo, đồng thời màng keo càng dày khả năng đàn hồi càng kém và rất dễ bị rạn nứt, và cũng làm cho chất lượng mối dán giảm. Lượng keo tráng phải được tính toán và lựa chọn trên cơ sở thông số kỹ thuật của keo, tính chất của keo, chất lượng bề mặt ván mỏng, độ ẩm ván mỏng và yêu cầu về chất lượng sản phẩm. Căn cứ vào kết cấu sản phẩm, loại gỗ, loại keo, thông số ván mỏng mà đề tài thực hiện, cũng như dựa trên các kết quả nghiên cứu đã có chúng tôi chọn lượng keo tráng là 200g/m2 bề mặt tráng keo. 2.2.1.Sự ảnh hưởng của thông số chế độ ép nhiệt Trong sản xuất ván LVL có rất nhiều phương pháp ép khác nhau, mỗi phương pháp sẽ có các thông số công nghệ khác nhau và từ đó tạo ra các sản phẩm có các đặc tính khác nhau. Hiện nay có 3 phương pháp chính được sử dụng là: +Phương pháp ép một công đoạn “Single step hot-pressing” Phương pháp này có nguyên tắc dán ép giống như đối với ván dán thông thường. Tất cả các lớp ván mỏng sau khi tráng keo, xếp ván theo đúng kết cấu và ép sơ bộ sẽ được đưa vào ép nhiệt. Chỉ sau một lần ép nhiệt sẽ tạo ra sản phẩm theo thiết kế. Phương pháp này đòi hỏi thời gian ép dài, nhiệt độ ép thấp, độ ẩm ván mỏng sau khi sấy phải thấp ( 6%), khả năng xảy ra nổ ván hoặc ván phồng rộp là rất cao, ngoài ra cường độ dán dính của màng keo trong cùng và màng keo ngoài cùng cũng khác nhau. +Phương pháp ép nhiều công đoạn “Step by step hot-pressing” Phương pháp này dùng cho các loại ván có số lớp ván chẵn hoặc lẻ, thông thường sử dụng cho ván có số lớp chẵn, tuy nhiên vẫn được sử dụng với ván có số lớp le bởi các ưu điểm của nó. Chẳng hạn ván có 11 lớp, sau khi tráng keo người ta đưa 3 lớp trong cùng vào ép dưới áp suất, nhiệt độ trông một thời gian nhất định, sau khi keo dán đóng rắn gần như hoàn toàn thì mở bàn ép đưa ván ra và xếp 2 lớp kế tiếp vào hai bên rồi tiến hành tiếp tục ép. Cứ như thế ép cho đến lớp ván cuối cùng. Ngoại trừ 3 lớp đầu tiên đưa vào ép, các lớp tiếp theo có thời gian ép rất ngắn do tận dụng được lượng nhiệt dư của tấm trước đó. Phương pháp này có thời gian rất ngắn, khả năng nổ ván thấp, yêu cầu về độ ẩm ván mỏng sau khi sấy không cần quá thấp. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thao tác phức tạp. +Phương pháp ép cao tần “High frequency pressing” Phương pháp này sử dụng điện trường có tần số cao (tần số f = 4MHz) Hiệu điện thế V = 8 kw, công suất dòng điện P = 375 v)để đóng rắn màng keo, thường dùng đối với keo nhiệt rắn. Thời gian ép ván khi sử dụng phương pháp ép nhiệt cao tần cũng rất ngắn 30 giây đến 3 phút. Tuy nhiên đòi hỏi cần có thiết bị ép chuyên dùng. Đây cũng là một phương pháp ép phổ biến trên thế giới, tuy nhiên trong điều kiện Việt Nam thì còn rất hạn chế. Do phương pháp ép nhiệt nhiều công đoạn là một phương pháp mới, thời gian ép ngắn, hạn chế được khả năng nổ ván khi ép nhiệt, đặc biệt là với ván nhiều lớp, vì vậy trong để tài này chúng tôi chọn phương pháp ép nhiều công đoạn để sản xuất ván LVL. Vấn đề quan trọng cần xác định ở đây là thông số chế độ ép nhiệt hợp lý cho loại sản phẩm cụ thể là ván LVL dày 30mm, khối lượng thể tích 0,65g/cm3 từ nguyên liệu gỗ Keo lai. Để có thể tìm ra được thông số chế độ ép nhiệt chúng ta cần tìm hiểu sự ảnh hưởng của các thông số chế độ ép đến công nghệ và tính chất của ván. a/ Áp suất ép Trong công nghiệp sản xuất ván nhân tạo nói chung và ván LVL nói riêng thì áp suất ép là thông số hết sức quan trọng. Nó quyết định đến khối lượng thể tích của ván, đến cường độ dán dính của màng keo, từ đó quyết định đến chất lượng sản phẩm. Áp suất ép phải đủ lớn để tạo ra khả năng tiếp xúc tốt nhất giữa các lớp ván, đồng thời có thể dàn trải được màng keo mỏng, đều và liên tục để có thể tạo ra mối dán có cường độ lớn nhất. Thông thường trị số áp suất ép được lựa chọn trên cơ sở loại gỗ, khối lượng thể tích của gỗ, tính chất cơ vật lý của gỗ, loại keo, các thông số kỹ thuật của keo, chiều dày sản phẩm, khối lượng thể tích của sản phẩm, kết cấu của sản phẩm, phương pháp ép, nhiệt độ ép, thiết bị ép nhiệt. Khi gỗ có khối lượng thể tích lớn, chiều dày ván lớn đòi hỏi một áp suất ép cao hơn so với gỗ có khối lượng thể tích nhỏ và chiều dày ván nhỏ. Đối với phương pháp ép một công đoạn cần một áp suất ép lớn hơn so với phương pháp ép nhiều công đoạn. Bởi vì tất cảc các lớp ván đều chịu một áp lực ép như nhau khi ép theo phương pháp nhiều công đoạn, do đó chỉ cần một áp suất vừa đủ để đảm bảo yêu cầu thiết kế sản phẩm. Ngược lại, khi tạo ra cùng một sản phẩm thì phương pháp ép một công đoạn đòi hởi một áp suất ép lớn hơn. Để làm rõ hơn vấn đề này chúng ta tìm hiểu các bước của quá trình ép nhiệt theo phương pháp nhiều công đoạn “Step by step” (hình 01): Bước1: Khi nhiệt độ bàn ép đạt nhiệt độ T0C đưa phôi gồm 1 tấm lõi (1) và 2 tấm ngoài (2) vào bàn ép, đóng bán ép và tạo áp suất Pmax, duy trì áp suất max trong thời gian 1 sau đó giảm áp lấy ván ra (ta có tấm V1). Bước 2: Ngay sau khi đưa V1 ra khỏi bàn ép đưa ngay hai tấm (3) vào hai bên và tiến hành ép ngay. Tổng thời gian tiến hành hạ bàn ép, đưa V1 ra khỏi bàn ép xà xếp ván, đưa ván vào bàn ép, đóng bàn ép là 30 giây. Chế độ ép tương tự với tấm V1. Sau khi ép xong ta có tấm V3. Bước 3: Hoàn toàn tương tự như bước 2, đưa hai tấm (4) vào hai bên V3 vào ép ta được tấm V4 sau khi ép. Bước 4: Tương tự như bước 3 ta có tấm V5 sau khi ép. Bước 5: Tương tự bước 4 ta xếp hai tấm (6) vào hai bên tấm V5, tiến hành ép như các bước trên, cuối cùng ta thu được tấm V6, đây chính là tấm sản phẩm cần phải ép. (2) (2) (1) P (2) (2) (1) (3) (3) P (5) (6) P (B1) (B2) (B5) Hình 01: Sơ đồ ép nhiệt theo phương pháp nhiều công đoạn (step by step) Trị số áp suất ép là một hàm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: P = f( K , K, pP , tvm, tsp, Kc, v,…) Trong đó: K - Loại gỗ K- Loại keo và thông số kỹ thuật của keo. pP - Phương pháp ép nhiệt, thiết bị ép. tvm – Chiều dày ván mỏng tvm – Chiều dày sản phẩm Kc – Kết cấu ván v – Khối lượng thể tích của ván. Thông thường với keo P-F áp suất ép cao hơn so với keo U-F từ 0,2 – 0,3MPa [2]. Bên cạnh đó, khi dùng keo P-F, với phương pháp ép nhiều công đoạn áp suất ép khoảng 0,7 – 1,7MPa tuỳ thuộc vào chiều dày ván mỏng, với phương pháp ép một công đoạn áp suất ép nằm trong khoảng 1,1 – 1,9MPa tuỳ thuộc vào loại gỗ và chiều dày sản phẩm [5]. Do đề tài sử dụng phương pháp ép nhiều công đoạn nên áp suất ép thấp. Căn cứ vào phương pháp ép, chiều dày ván mỏng (3 mm), loại chất kết dính P-F, loại gỗ keo lai, khối lượng thể tích của sản phẩm (0,65g/cm3), trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã có [5] [13] chúng tôi lựa chọn áp suất ép để nghiên cứu là 1,3MPa và cố định yếu tố áp suất. Vì phương pháp ép nhiều công đoạn không sử dụng thanh cữ nên không thể khảo sát sự ảnh hưởng của áp suất đến các tính chất của ván, bởi nếu thay đổi áp suất ép thì khối lượng thể tích ván cũng thay đổi, có nghĩa là đã tạo ra một sản phẩm khác với thiết kế ban đầu nên không thể khảo sát được sự ảnh hưởng của áp suất trong trường hợp này. b/ Nhiệt độ ép Nhiệt độ ép là thông số quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm và năng suất của máy ép nhiệt. Nhiệt độ ép phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: T = f( K , K, pP , tvm, tsp, Kc, MC,…) Trong đó: K - Loại gỗ K- Loại keo và thông số kỹ thuật của keo pP - Phương pháp ép nhiệt, thiết bị ép tvm – Chiều dày ván mỏng tvm – Chiều dày sản phẩm Kc – Kết cấu ván MC - Độ ẩm của ván trước khi ép. Với phương pháp ép khác nhau thì nhiệt độ ép cũng khác nhau. Với phương pháp một công đoạn thường rất thấp khi ép ván có chiều dày lớn (100 – 1300C), với phương pháp ép nhiều công đoạn nhiệt độ ép có thể cao hơn (130 – 1500C) [5][14]. Khi ép nhiều tầng nhiệt độ ép thường thấp hơn khoảng 10 – 200C so với ép nhiệt trên máy ép một tầng. Khi sử dụng keo P-F nhiệt độ ép cũng cao hơn 10- 200C so với keo U-F [2] [5]. Khi độ ẩm ván mỏng lớn, chiều dày lớn thì nhất thiết không thể sử dụng nhiệt độ ép cao, vì nếu ép ở nhiệt đọ cao sẽ rất dễ gây nổ ván hoặc màng keo phía ngoài sẽ dòn trước khi màng keo trong cùng đóng rắn. Đối với loại gỗ khác nhau, chiều dày ván mỏng khác nhau thì khả năng truyền nhiệt và thoát ẩm của ván cũng sẽ khác nhau. Vì vậy, với loại gỗ, loại keo, và sản phẩm đã định trước chúng ta cần phải khảo sát để tìm ra nhiệt độ ép thích hợp nhất. Căn cứ vào các kết quả nghiên cứu đã có, dựa trên các đặc tính của gỗ Keo lai, chất kết dính P-F, phương pháp ép nhiều công đoạn chúng tôi chọn khoảng giá trị nhiệt độ cấn khảo sát trong đề tài này là: T = 120; 130; 140;150 (0C) c/ Thời gian ép Thời gian ép là yếu tố không thể thiếu trong các thông số chế độ ép nhiệt quyết định đến chất lượng sản phẩm. Mặc dù vậy, thời gian ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau:  = f( K , K, pP , tvm, tsp, Kc, MC, T,…) Trong đó: K - Loại gỗ K- Loại keo và thông số kỹ thuật của keo pP - Phương pháp ép nhiệt, thiết bị ép tvm – Chiều dày ván mỏng tvm – Chiều dày sản phẩm Kc – Kết cấu ván MC - Độ ẩm của ván trước khi ép T – Nhiệt độ ép. Đối với phương pháp ép khác nhau thời gian ép cũng khác nhau. Khi sử dụng phương pháp ép một công đoạn thời gian ép có thể kéo dài từ 1- 2phút/mm chiều dày sản phẩm. Với phương pháp ép nhiệt một công đoạn nhiệt độ ép chỉ khoảng 0,1- 0,6phút/mm chiều dày sản phẩm [5]. Gỗ nhẹ xốp, chiều dày ván mỏng lớn đòi hỏi thời gian ép dài hơn so với gỗ có khối lượng thể tích lớn và chiều dày ván mỏng thấp, do hệ số truyền nhiệt của các loại gỗ khác nhau là khác nhau, chiều dày ván càng lớn thì thời gian truyền nhiệt cũng càng dài. Bản thân loại keo và các thông số của keo khi ép quyết định rất lớn đến thời gian ép. Thời gian ép có thể tính theo công thức :  = t + geltime; [1] Trong đó: t là thời gian truyền nhiệt từ bàn ép đến màng keo để đạt nhiệt độ đóng rắn. Geltime là thời gian gel hoá của màng keo, phụ thuộc vào từng loại keo, nhiệt độ, pH của keo khi ép. Nhiệt độ ép càng cao thì thời gian ép càng ngắn. Tuy nhiên, người ta không thể ép ở nhiệt độ quá cao để giảm thời gian ép nếu độ ẩm ván mỏng quá cao, mặc dù độ ẩm cao làm khả năng truyền nhiệt sẽ tốt hơn nhưng dễ gây nổ ván. Do đó thời gian ép còn phụ thuộc vào cả độ ẩm của ván mỏng sau khi tráng keo. Căn cứ vào loại gỗ, loại keo, phương pháp ép, nhiệt độ ép, chiều dày ván mỏng và các kết quả nghiên cứu đã có chúng tôi quyết định chọn khoảng thời gian ép cần khảo sát trong đề tài này là:  = 0,2; 0,4; 0,6 (phút/mm chiều dày sản phẩm) Sở dĩ chọn khoảng thời gian ngắn như vậy là vì: Ngoài bước 1 (hình 01) cần thời gian dài do mất thời gian nhiệt lượng truyền từ mặt bàn ép đến màng keo (bằng chiều dày ván mỏng 3mm) thì các bước tiếp theo thời gian ép là rất ngắn. Từ bước thứ 2 trở đi quãng đường tryuền nhiệt gần như bằng 0 do màng keo tiếp xúc trực tiếp với lớp lõi đang có nhiệt độ cao (1000C). Bản thân lượng nhiệt dư cũng đã đảm bảo cho keo đóng rắn ngay. Bên cạnh đó, thời gian gel hoá của keo cũng đủ lớn (60 – 90 giây) để thực hiện tất cả các công đoạn: xếp dỡ ván, đóng khoang máy ép, tạo áp suất max (1 + 2 + 3 = 30-50 giây), cho nên màng keo khó có thể đóng rắn trước khi đạt được áp suất ép max. Tuy nhiên, trong qua trình pha keo cần phải pha chế sao cho thời gian gel hoá có thể dài hơn để đảm bảo chất lượng mối dán, thường là geltime xấp xỉ 90-120giây. Phần 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1.Nội dung thực nghiệm 3.1.1.Nguyên liệu