Đề tàI nghiên cứu khoa học
Tên đề tài :
Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván ghép thanh
dạng finger joint
từ gỗ Mỡ (Manglietia glauca anet)
Đặt vấn đề
Những năm gần đây ở nớc ta do sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, sự gia tăng
không ngừng của dân số, mức độ đô thị hoá ngày càng cao làm tăng nhanh nhu cầu về
gỗ.Trong khi đó, diện tích rừng tự nhiên đang bị thu hẹp dần, trữ lợng gỗ ngày càng
giảm. Ngành công nghiệp Chế biến Lâm sản đứng trớc thực trạng bị thiếu nguyên liệu
trầm trọng. Vì vậy, việc chuyển đổi sang sử dụng gỗ mọc nhanh rừng trồng làm
nguyên liệu cho quá trình sản xuất cộng với việc sử dụng gỗ hợp lí và có hiệu quả là
một trong những vấn đề đợc quan tâm hiện nay trong chế biến gỗ. Các hớng nghiên
cứu phục vụ mục đích này là tìm kiếm nguồn nguyên liệu, tìm kiếm loại sản phẩm
mới cũng nh nâng cao, đổi mới công nghệ, thiết bị để cho ra sản phẩm mới phù hợp
với yêu cầu sử dụng.
Để thực hiện thành công mục tiêu chiến lợc phát triển của ngành đến năm 2010
phấn đấu đạt 1 triệu m
3
ván nhân tạo [10], ngay từ bây giờ chúng ta phải sử dụng
đồng bộ và kết hợp nhiều chơng trình, kế hoạch khác nhau nh:
+ Tăng nhanh diện tích rừng trồng các loại gỗ mọc nhanh, thích hợp vói điều kiện
khí hậu, đất đai từng vùng của Việt Nam;
+ Đa dạng hoá nguồn nguyên liệu và các sản phẩm từ gỗ, không ngừng nâng cao
hiệu quả sử dụng đất, sử dụng nguyên liệu;
+ Tạo ra, duy trì và phát triển những loại cây gỗ có khả năng sinh trởng nhanh,
cung cấp nguồn nguyên liệu có đặc điểm và tính chất phù hợp với các chỉ tiêu, yêu
cầu của công nghệ sản xuất ván nhân tạo;
1
Việt Nam là một quốc gia nhiệt đới có khí hậu nóng, ẩm rất thích hợp cho sự sinh
trởng và phát triển của nhiều loại cây trong đó có cây Mỡ (Manglietia glauca anet).
ván, tới khả năng trang sức ván
1.2 Nguyên liệu và sản phẩm trong sản xuất ván ghép thanh
1.2.1 Nguyên liệu
Nguyên liệu để sản xuất ván ghép thanh, chủ yếu là việc tận dụng từ các loại gỗ phi
tiêu chuẩn nh bìa bắp của phân xởng xẻ, lõi gỗ bóc, gỗ có đờng kính nhỏ và một số
loại gỗ tận dụng khác.Yêu cầu nguyên liệu để sản xuất không đợc mục nát, mọt, phải
giới hạn các khuyết tật nh : mắt sống, mắt chết, phải phân loại gỗ chính phẩm riêng,
bìa bắp và lõi gỗ riêng khi đa vào sản xuất.
3
Để đảm bảo yêu cầu nguyên liệu ta cần quan tâm đến các chỉ tiêu về chất lợng
thanh nh sau:
- Các thanh ghép thành phần phải cùng một loại cây hoặc các cây có tính chất gần
giống nhau, không cho phép ghép lẫn gỗ mềm với gỗ cứng;
- Các thanh ghép thành phần phải đợc sấy đến độ ẩm từ 6 - 12%;
- Vết nứt trên thanh ghép thành phần nhỏ hơn 200mm, không cho phép mục mọt;
- Nếu thanh ghép có đờng kính mắt lớn 10mm phải đợc cắt bỏ;
- Hai thanh ghép liền kề nhau không đợc trùng mạch ghép, khoảng cách các mạch
ghép theo chiều dài lớn hơn 50mm;
- Khe hở giữa các thanh ghép thành phần trên mặt chính nhỏ hơn 1mm, mặt cạnh
nhỏ hơn 3mm;
1.2.2. Sản phẩm
Sản phẩm ván ghép thanh có rất nhiều dạng với nhiều tên gọi khác nhau, nếu định
nghĩa theo tiêu chuẩn BS 6100-1984 ván ghép thanh chia thành một số dạng chủ yếu
sau:
- Ván ghép thanh lõi đặc không phủ mặt (Laminated board).
- Ván ghép thanh khung rỗng (Veneer spaced lumber).
- Ván ghép thanh lõi đặc có phủ bề mặt (Core plywood/ Block board/ Lamin board).
a. Ván ghép thanh lõi đặc không phủ mặt
Là loại sản phẩm thu đợc bằng cách ghép các thanh gỗ có kích thớc nhỏ, ngắn lại
với nhau nhờ chất kết dính trong điều kiện nhất định. Loại sản phẩm này yêu cầu
hai bề mặt ván lõi. Ván lõi đợc làm từ các thanh gỗ xẻ có kích thớc nhỏ, ngắn, các
cạnh đợc gia công nhẵn và đợc liên kết với nhau theo chiều rộng và chiều dài thanh.
Các thành lõi là các thanh gỗ xẻ có chiều rộng từ 7 30 mm, chiều dày phụ thuộc
vào chiều dày sản phẩm, thông thờng chiều dàt sản phẩm : 16; 19; 22; 25; 30 mm.
Loại sản phẩm của Block board hiện đang đợc sản xuất rất nhiều nó phù hợp với
nguyên liệu gỗ rừng trồng, tỉ lệ lợi dụng gỗ tơng đối cao và giá thành hợp lí.
Loại sản phẩm của Lamin board là sản phẩm có dạng tơng tự nh Block board
nhng kích thớc thanh lõi của Lamin board cao hơn so với Block board. Chính vì
vậy mà loại hình sản phẩm này sản xuất rất ít, nó biến động từ 1.5-1.7mm [4]. Giá
5
thành chế tạo Lamin board cao hơn so với Block board. Chính vì vậy mà loại hình
sản phẩm này sản xuất rất ít, nó chỉ đợc sản xuất cho các công trình sử dụng tấm
phẳng, có khả năng sử dụng lớn, sự co rút là rất nhỏ.
Từ các đặc điểm và tính chất nêu trên của ván ghép thanh thấy rằng: công nghệ sản
xuất ván ghép thanh không kén chọn nguyên liệu, công nghệ sản xuất đơn giản, phạm
vi sử dụng rộng. Ngoài ra nó còn một số u điểm sau:
- Nguyên liệu để sẩn xuất chủ yếu từ gỗ có kích thớc nhỏ, độ bền cơ học thấp;
- Dễ nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ.
- Sản phẩm đồng đều về độ ẩm, đa dạng và ổn định về kích thớc;
- Linh động liên kết và lắp ghép;
- Giá thành (tính theo m
3
sản phẩm) nhỏ hơn các loại ván nhân tạo khác nh: ván
dăm, ván dán, ván sợi;
Hiện nay, ở các nớc Bắc Âu ngời ta thờng sản xuất ván ghép thanh lõi đặc có phủ bề
mặt từ các thanh lõi với chiều rộng nhỏ hơn 25mm. Cấu trúc của Block board có thể
làm khác nhau nó phụ thuộc vào số lớp ván mỏng dán mặt và chiều thớ của các lớp
ván mỏng so với lớp lõi. Theo kết quả nghiên cứu của Kotka of Forestry and wood
Technology, Finland hiện nay sản phẩm dạng Block board có 4 loại sau:
- Loại A : 5 lớp AA lõi AA
số của nguyên liệu và sản phẩm.
1.6. Những điều tra ban đầu
7
1.6.1 Điều tra về nguyên liệu
Gỗ màu trắng hoặc vàng nhạt, nhẹ (tỉ trọng gỗ 0.422g/cm
3
), mềm, thơm, mịn, ít co
rút, nứt nẻ, tỉ lệ cellulo cao, chịu đợc ma nắng, dễ gia công, đợc dùng làm giấy, gỗ
dán lạng, bút chì, trụ mỏ, đồ mĩ nghệ, ván ghép thanh, các đồ gia dụng bền đẹp. Là
một trong những loài cây trồng chủ yếu trên đất rừng thứ sinh nghèo kiệt ở vùng trung
tâm và một số tỉnh ở phía Bắc nớc ta.
Cây thờng cao 15 - 20m, đờng kính có thể đạt 50-60cm. Phân bố tự nhiên ở Lào,
Thái Lan, miền Nam Trung Quốc, ở Việt Nam phân bố chủ yếu ở Hà Giang,Tuyên
Quang, Yên Bái, Vĩnh Phú, Thanh Hoá, Hoà Bình, rải rác gặp ở Hà Tĩnh, Quảng
Bình.
Mỡ là cây sinh trởng nhanh, đến tuổi 9 hầu hết cây cha có lõi, rừng Mỡ trồng thuần
loài mật độ 2500 - 3300 cây/ha, sau 4 lần tỉa tha, mật độ còn giữ lại 350 - 500 cây/ha;
ở tuổi 15, chiều cao bình quân đạt 17.4-20.2m, đờng kính 19.9-22.6cm, (Vũ Đình
Phơng -1980). Nhìn chung tăng trởng chiều cao trung bình năm là 0.7-1m, đờng kính
1cm, [11].
1.6.2. Điều tra về chất kết dính
Trong sản xuất ván nhân tạo ngời ta sử dụng rất nhiều loại chất kết dính, tùy thuộc
vào đặc điểm của từng loại chất kết dính mà ngời ta lựa chọn chất kết dính phù hợp
với mục đích sử dụng sản phẩm.
- Theo trạng thái vật lí của chất kết dính chia thành các loại nh sau: chất kết dính
dạng lỏng, chất kết dính dạng bột, chất kết dính dạng tấm phiến, chất kết dính dạng
hạt.
- Theo tính chất của chất kết dính chia ra chất kết dính nhiệt rắn, chất kết dính nhiệt
dẻo.
- Theo nguồn gốc chia ra chất kết dính có nguồn gốc tự nhiên, chất kết dính tổng
các yêu cầu của ván nhân tạo. Sản phẩm thu đợc từ ván ghép thanh cũng khá đa dạng
vì bản thân ván ghép thanh rất phong phú, chúng có thể ở dạng tấm rộng, dầm, xà và
các sản phẩm định hình khác. Trong các loại trên thì sản phẩm tấm tộng là phổ biến
hơn, vì nó có thể phủ mặt hoặc không phủ mặt, Với loại phủ mặt thì lõi cũng có nhiều
dạng: dạng lõi đặc, lõi rỗng. Loại không phủ mặt cũng có nhiều kiểu liên kết nh liên
kết mộng, đinh, chốt, chất kết dính, ngón.
Sản phẩm từ các loại ván ghép thanh trên có thể dùng trong sản xuất đồ mộc xây
dựng, tàu thuyền. Ván ghép thanh dạng tấm tộng thờng đợc dùng trong sản xuất đồ
9
mộc thông dụng nh: Ván ốp tờng, ván ốp trần, các chi tiết dạng tấm phẳng trong sản
xuất đồ mộc.
1.7.4. Điều tra về thiết bị
Đề tài này chúng tôi dùng phơng pháp thực nghiệm để nghiên cứu, chúng tôi tiến
hành sản xuất thử một số sản phẩm theo yêu cầu của đề tài. Các thiết bị cần sử dụng
đơc điều tra tại Trung tâm công nghệ và chuyển giao công nghiệp rừng-trờng Đại học
Lâm nghiệp.
Bảng 1.2
Tên máy Thông số kĩ thuật trị số Đơn vị
Ca vòng CD
3
Kích thớc bao: LxBxH 295*140*175 cm
Đờng kính bánh đà 84 mm
Động cơ chính: Công suất 11 Kw
Cos
0.85
Số vòng
quay
1450 v/ph
Động cơ phụ:
Công suất 0.75 Kw
Công suất 2.2 Kw
Số vòng quay 1460 v/ph
Công suất 1.5 Kw
Số vòng quay 1430 v/ph
Công suất 2.2 Kw
Số vòng quay 1460 Kw
Kích thớc bao : L*B*H 217*210*190 cm
Động cơ bào mặt
trong = mặt ngoài:
Công suất 3.0 Kw
Số vòng quay 2870
v/ph
Cos
0.88
Động cơ bào mặt
trên = mặt dới
Công suất 4.0 Kw
Số vòng quay 2890 v/ph
Cos
0.89
Động cơ kéo rulo Công suất 1.1 Kw
Số vòng quay 940 v/ph
Cos
0.76
Kích thớc bao: L*B*H 720 *195 *195 cm
Công suất động cơ 1.1*4 Kw
Số vòng quay 1410 v/ph
Thể tích gỗ sấy cho một lò 36 m
3
Máy ép dọc
Máy ép ngang Kích thớc bao: L * B * H 270*235*140 cm
Động cơ thuỷ lực
Công suất
động cơ
3.7 Kw
Số vòng quay 1420 v/ph
áp suất ép
max
350 kgf/cm
2
Động cơ kéo gỗ
Công suất
động cơ
0.75 Kw
Số vòng quay 1380 v/ph
Chơng 2
Cơ sở lí thuyết
2.1. Nguyên lí hình thành ván ghép thanh
Ván ghép thanh là loại ván đợc hình thành từ việc dán ghép các thanh (tre, gỗ) có
kích thớc nhỏ lại với nhau nhờ chất kết dính trong điều kiện nhất định, tạo thành
những tấm ván có kích thớc lớn hơn, khả năng sử dụng cao hơn.
Ván ghép thanh đợc sản xuất theo nhiều phơng pháp khác nhau dẫn đến ảnh hởng
đến chất lợng sản phẩm cũng khác nhau, ảnh hởng đến sự co rút giữa các thanh ghép,
sự liên kết của các thanh ghép, ảnh hởng đến khả năng ổn định của ván dẫn đến hiện
tợng cong vênh của ván ghép hay hiện tợng bong mối ghép do nội lực co rút của
thanh ghép sinh ra, để ván đợc ổn định thì vấn đề triệt tiêu nội lực là cần thiết. Phơng
pháp ghép và việc quan tâm đến vị trí của thanh ghép trong thân cây gỗ là một trong
các giải pháp để khắc phục những nhợc điểm trên.
Thờng có ba phơng pháp chủ yếu để tạo ván lõi đặc :
- Phơng pháp ghép khối.
Để đảm bảo chất lợng sản phẩm, trong quy trình công nghệ sản xuất có một số yêu
cầu bắt buộc sau:
- Các thanh thành phần phải gia công đúng quy cách.
14
Sấy thanh
Gia công thanh
Gỗ tròn
Cắt khúc Xẻ ván Xẻ thanh
Cắt ngắnPhay ngónTráng keo
ép dọc
Bào bốn mặt Tráng keo
Xếp thanh
ép ngang
Xử lí sản phẩm
- Đảm bảo độ kín khít khi xếp các thanh ghép.
- Xếp các thanh ghép liền nhau theo phơng pháp đối xứng vòng năm.
- Hai thanh ghép liền kề nhau không đợc trùng mạch ghép.
- Chiều dài thanh ghép không hạn chế tuỳ thuộcvào khả năng tận dụng của gỗ,
thông thờng chiều dài từ 170-1200mm.
- Lợng chất kết dính tráng từ 150-250g/m
2
.
- Lực ép phụ thuộc vào loại gỗ, chất lợng gia công bề mặt thanh. Theo tài liệu công
bố của hãng DYNEA thì:
+ Đối với gỗ mềm có < 0.5g/cm
3
P = 3 - 10 kgf/cm
2
.
+ Đối với gỗ cứng có > 0.5 g/cm
y- Tham số thuộc về chất kết dính
z - Tham số thuộc về chế độ dán ép
2.3.1. ảnh hởng của vật dán
a. ảnh hởng của loại gỗ
ứng với mỗi loại gỗ sẽ có một khối lợng thể tích và thành phần các chất trong gỗ
khác nhau. Gỗ có khối lợng thể tích lớn, có kết cấu các tể bào mạch gỗ chặt chẽ, khi
gia công cho chất lợng bề mặt thanh tốt, do đó lợng chất kết dính tráng cần ít nhng
vẫn đảm bảo mối dán. Ngợc lại gỗ có khối lợng thể tích nhỏ dẫn đến kết cấu trong gỗ
lỏng lẻo do các tế bào mạch gỗ xếp không chặt chẽ, khi gia công cho bề mặt thanh
kém dẫn đến lợng chất kết dính tráng lớn.
b. ảnh hởng của độ ẩm thanh
Nếu độ ẩm thanh khi dán ép quá lớn (lớn hơn mức quy định) sẽ làm giảm độ nhớt
của chất kết dính, làm cho chất kết dính dễ bị tràn ra ngoài và thẩm thấu vào gỗ khi
ép, vì vậy lợng chất kết dính trên bề mặt thanh bị nghèo làm chất lợng mối dán giảm.
Ngợc lại nếu độ ẩm của thanh thấp khả năng hút dung môi của chất kết dính vào
trong gõ là rất lớn, làm cho độ nhớt của chất kết dính tăng lên, khả năng dàn trải của
màng chất kết dính không đều, liên tục, làm giảm chất lợng mối dán.
- Căn cứ vào đặc điểm của Mỡ.
- Căn cứ vào chỉ tiêu kĩ thuật của ván nhân tạo.
16
- Căn cứ vào cơ sở lí thuyết, chúng tôi chọn độ ẩm thanh sau khi sấy 8-10%.
c. ảnh hởng của bề mặt thanh lõi
Theo thuyết dán dính, bề mặt vật dán càng phẳng và độ nhẵn bề mặt càng cao thì
khả năng bôi tráng chất kết dính càng dễ dàng, lợng chất kết dính tráng tiêu tốn ít,
màng chất kết dính sẽ mỏng, đều, liên tục chất lợng mối dán tốt khả năng chịu lực
tăng lên; ngợc lại, nếu chất lợng bề mặt các thanh thấp, độ mấp mô lớn, việc bôi tráng
khó, màng chất kết dính sẽ không mỏng, đều, liên tục, làm giảm sự tiếp xúc giữa các
thanh, do đó chất lợng mối dán giảm.
Căn cứ vào điều kiện thực tế của máy móc thiết bị, chúng tôi chọn chất lợng bề mặt
thanh ghép ở 6.
phẳng hơn. Loại ván nh vậy chỉ có thể tạo ra từ các thanh ghép xẻ xuyên tâm. Tuy
nhiên khi xẻ các thanh dạng xuyên tâm tỉ lệ lợi dụng gỗ nhỏ hơn rất nhiều so với ph-
ơng pháp xẻ tiếp tuyến.
- Căn cứ vào cơ sở lí thuyết.
- Căn cứ vào mục tiêu sử dụng cho sản phẩm là đồ mộc thông dụng và hiệu quả
kinh tế.
- Căn cứ vào chỉ tiêu kĩ thuật của ván ghép thanh chúng tôi chọn phơng pháp các
thanh ghép có mặt tiếp tuyến với đờng vòng năm xếp đối xứng theo phơng chiều
rộng ván.
- ảnh hởng của phơng pháp ghép theo chiều dài thanh thành phần
Để nâng cao tỉ lệ lợi dụng gỗ, trong đề tài này chúng tôi tiến hành loại bỏ khuyết tật
thanh ghép bằng cách cắt ngắn. Việc nối ghép các thanh ngắn này có thể thực hiện
theo phơng pháp tiếp xúc hoặc phơng pháp ghép ngón, căn cứ vào mục tiêu của đề tài,
chúng tôi chọn phơng pháp nối ngón (Finger-joint).
f. ảnh hởng của bề mặt tạo ngón ghép
Tuỳ theo mục đích sử dụng và yêu cầu của chất lợng sản phẩm mà ngón ghép có thể
tạo theo phơng chiều dày hoặc phơng chiều rộng.
Nếu xét về khả năng chịu lực thì hai phơng pháp này rất khác nhau, về độ bền uốn
tĩnh thì tạo ngón ghép theo phơng chiều dày lớn hơn so với phơng chiều rộng. Sở dĩ
tạo ngón ghép theo phơng chiều rộng có độ bền uốn tĩnh nhỏ hơn là do khả năng chịu
18
uốn theo phơng tiếp tuyến nhỏ hơn phơng xuyên tâm (do cấu tạo gỗ). Mặt khác khả
năng kéo đứt mối ghép theo phơng chiều dày khó hơn theo phơng chiều rộng, vì khi
tạo ngón theo phơng chiều dày là phay theo chiều tiếp tuyến của gỗ, nó cho độ nhẵn
bề mặt, khả năng liên kết bằng chất kết dính là tốt hơn khi tạo ngón theo chiều rộng
thanh. Ngoài ra khi phay ngón theo chiều dày thanh còn có một số u điểm sau:
- Bề mặt ngón phẳng, nhẵn nên tạo đợc màng chất kết dính đều, liên tục, do đó lợng
chất kết dính tráng giảm, áp suất ép nhỏ vì lợng ma sát trên các ngón ít. Nhng khi
phay ngón theo chiều dày thanh còn có một số nhợc điểm nh: Nếu cùng một khối l-
ợng sản phẩm thì khi phay ngón theo chiều dày sẽ mất nhiều nguyên liệu hơn. Vì khi
Copyright: Tài liệu đại học ©