1
MỞ ĐẦU
Công nghiệp sản xuất ván dán đang ngày một phát triển vì sự thiếu hụt
ngày một tăng của nguyên liệu từ gỗ rừng tự nhiên, đồng thời nguồn gỗ tự
nhiên có tính chất cơ lí cao không còn nhiều. Trong khi đó, nhu cầu về gỗ
cho cuộc sống của con người ngày một gia tăng cả về số lượng lẫn chất
lượng. Vì vậy, gỗ đã trở thành một loại vật liệu đặc biệt, có giá trị kinh tế cao
và đang được sự quan tâm từ các nhà sản xuất, kinh doanh, quản lí và các nhà
khoa học. Một trong những giải pháp được các nhà khoa học tập trung nghiên
cứu là sử dụng gỗ rừng trồng thay thế gỗ rừng tự nhiên là việc tạo ra ván
mỏng là một phương thức kinh tế nhất trong việc sản xuất gỗ chất lượng cao
và thể hiện được hình ảnh gỗ trong sản phẩm. Công nghệ mới đã có thể cho
phép công nghiệp gỗ sử dụng rừng trồng, nguồn nguyên liệu gỗ mà trước kia
bị xem là gỗ có đường kính quá nhỏ để sản xuất ván ép.
Công nghệ sản xuất ván dán nhiều lớp về cơ bản dựa trên công nghệ sản
xuất ván dán thông thường. Ván dán được tạo nên từ các lớp gỗ liên kết với
nhau bởi chất dán dính. Đây là loại vật liệu được đặc trưng bằng khả năng
của nó được thiết kế và cấu tạo cho các ứng dụng trong xây dựng hay trang
trí, định hình thẳng hay cong. Ván dán được tạo ra từ gỗ lá rộng thông thường
được sử dụng cho mục đích trang trí. Ván dán được tạo ra từ gỗ lá kim
thường được sử dụng cho xây dựng và kết cấu.
Do tính năng sử dụng ván dán mang tính hiệu quả cao và đa dạng, gần
gủi với con người nhất là những sản phẩm dùng trong hàng mộc và trong xây
dựng. Đồng thời cây gỗ Keo Lai ở nước ta là một sự phát hiện ngẫu nhiên,
hiện nay nó là loại nguyên liệu được ưu tiên phát triển và khả năng sử dụng
của nó áp dụng vào ngành ván nhân tạo là thế hệ lai nhân tạo F
1
. Ở Viêt Nam
giống cây này được trồng ở rất nhiều nơi như: Bình Dương, Bình Phước,
đồng Nai, Tây Ninh, Hoà Bình, Sơn La, Phú Thọ, Tuyên Quang, Vĩnh Phúc,


Để giải quyết vấn đề này các quốc gia đều tập trung theo hướng đẩy
mạnh trồng rừng và sử dụng nguồn nguyên liệu mới, phát triển ván nhân tạo
mà chủ yếu là ván dăm, ván dán, ván sợi, ván mộc các loại tăng nhanh công
nghiệp chế biến lâm sản.
Hình 1.1. Cháy rừng ở Sơn La

4
Cùng với sự khoa học công nghệ không ngừng phát triển kéo theo nhu
cầu của con người ngày càng cao cả về tinh thần và vật chất. Chính vì thế tài
nguyên thiên nhiên trên trái đất ngày cạn kiệt . Trong đó rừng là nguồn
nguyên liệu gỗ ngày càng bị suy thoái cả về số lượng lẫn chất luợng. Trên thế
giới con người coi gỗ là một loại vật liệu được sử dụng rộng rãi, vì nguồn
nguyên liệu gỗ phong phú và tái tạo vô tận. So với các vật liệu xây dựng thì
gỗ có nhiều ưu điểm như: Màu sắc, vân thớ đẹp, nhẹ vì tỷ lệ sức bền so với
trọng lượng cao nên giá trị sử dụng cao; dễ gia công; không bị gỉ như kim
loại; cách âm, cách điện, cách nhiệt tốt. Tuy vậy gỗ nguyên có một số nhược
điểm như tính chất không đồng đều theo chiều thớ, dễ bị cháy, bị mục, mọt,
bị nứt nẻ, bị thay đổi hình dạng, kích thước do tác động của nhiệt, ẩm, bề
rộng của ván xẻ bị hạn chế bởi đường kính của thân cây gỗ.
Để khắc phục những nhược điểm, mở rộng phạm vi và giá trị sử dụng
của gỗ và nhất là để tiết kiệm gỗ trong khai thác, chăm sóc rừng tự nhiên và
rừng trồng (gỗ tỉa thưa), sử dụng các phế liệu gỗ qua chế biến cơ học (phoi
bào, mùn cưa, đầu mẩu) và các phế liệu nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, thân
cây đay, xơ dừa ), tăng thêm nhiều sản phẩm mới cho sản xuất và tiêu dùng,
góp phần tích cực vào công tác bảo vệ rừng ; đến cuối thế kỷ thứ XIX nhờ
công nghệ hoá học phát triển tìm ra được những loại keo dán mới, công
nghiệp sản xuất ván nhân tạo ra đời. Xuất hiện gỗ dán có ảnh hưởng lớn đến
việc sử dụng gỗ, nó bắt đầu thay thế gỗ xẻ và cạnh tranh được gỗ xẻ nhờ có
tính chất đồng đều theo chiều thớ, có kích thước ván lớn, độ bền cơ học cao.

thời gian ép.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Khối lượng tiêu dùng ván nhân tạo trên thế giới phát triển với tốc độ
cao, từ năm 1980 đến năm 2000 tăng lên 1,6 lần. Năm 2003 toàn thế giới sản
xuất khoảng 190 triệu m
3

ván nhân tạo.
Nước có khối lượng sản xuất ván nhân tạo lớn nhất là Mỹ tiếp đến là
Trung Quốc, Canada, Đức. Quốc gia tiêu dùng lượng ván nhân tạo lớn nhất là
Mỹ (chiếm khoảng 33%khối lượng tiêu dùng thế giới), Trung Quốc (chiếm
10%), sau đó đến Đức và Nhật Bản [4].
Các nước và vùng lãnh thổ Châu Á cũng đã phát triển mạnh sản xuất ván
nhân tạo, năm 1976 Thái Lan có 58 triệu dân, sản xuất 2,2 triệu m
3
ván nhân
tạo, bình quân 0,04m
3
/người/năm (trong đó ván dăm 1,3 triệu m
3
); Malaysia
có 19 triệu dân, sản xuất khoảng 1 triệu m
3
ván sợi, bình quân
0,05m
3
/người/năm; Đài Loan có 22 triệu dân, hàng năm sản xuất 40.000m
3


hữu cơ (chất cloparaffin). Rất nhiều các nhà khoa học đã nghiên cứu về cơ
chế chống cháy cho gỗ và sản phẩm từ gỗ. Tuy nhiên, các giải thích về cơ chế
chống cháy chỉ dừng lại ở một đến hai hướng và chỉ đúng cho một vài vật
liệu. Phải từ những năm 1970, các cơ chế chống cháy cho gỗ và sản phẩm từ
gỗ mới hoàn thiện. Các nhà khoa học đã đưa ra cơ chế chống cháy tương đối
hoàn thiện như: A.A. Moslemi-1978, леонович A.A-1994, Arsenault H.R.D-
1959, F.C Browe-1982…
Năm 1953, Anon đã đưa ra một số chất chống cháy vô cơ, như: chất
chống cháy nhóm Bo, hợp chất kim loại. Đến năm 1960, S.M.Gorxin đã công
bố các chất chống cháy vô cơ, như: chất chống cháy hệ P-N, nhóm halôzen.
Vào những năm 1970 đến năm 1980, các nhà khoa học Liên Xô đã tạo
ra chất chống cháy axít photphoric đa tụ . Chất này được tạo ra do các phản
ứng của urê, mêlamin với axít photphoric (H
3
PO
4
). Chất chống cháy này
được sử dụng nhiều để xử lý các loại vải chống cháy, trong ván dăm, ván sợi.
Từ những năm 1970 trở lại đây, hợp chất đa tụ nhóm P-N, chất chống
cháy ký hiệu (A-PP) có công thức phân tử (NH
4
)
n+2
P
n
O
3n+1
, được tạo ra. Nó là

8

lên thì nhất định phải dùng loại gỗ nhân tạo và gỗ đã được qua xử lý chống
cháy. năm 1984, pháp lệnh của Nhật quy định đối với nhà cao tầng(>31 m),
các siêu thị, cửa hàng ăn uống và những công trình công cộng nhất thiết phải
dùng sản phẩm gỗ và cellulose đã qua xử lý chống cháy ví dụ như đối với gỗ
ván dán, ván sợi hoặc thảm.
Hiện nay, các chất chống cháy có chứa photpho đang được ưa chuộng
trong ván dăm, ván sợi. Lượng hoá chất chứa photpho trên thế giới hiện nay
có khoảng 20 tỷ tấn, được sản xuất nhiều ở Nga, Mỹ.
Ở Liên Xô cũ và Cộng Hòa Liên Bang Nga bây giờ các nhà khoa học
rất chú trọng đến nghiên cứu ván gỗ chậm cháy. Năm 1978, A.A. Leonovich
đã viết những nghiên cứu của mình trong tác phẩm “Lý thuyết và thực hành
chống cháy cho gỗ và sản phẩm từ gỗ”. Ngoài ra còn rất nhiều nhà khoa học
nghiên cứu về chống cháy như: I Litkin B.C; Nhikitin, ceprocki M.K,
Urolep… Đặc biệt nhất là tác giả A.A Moslemi đã đưa ra phương pháp trộn
chất chống cháy cùng keo dán. Phương pháp này đã nhanh chóng được các

9
nhà sản xuất chấp nhận. Từ đó đến nay, phương pháp này là một trong những
phương pháp được sử dụng nhiều nhất.
Đầu thế kỷ 20, các phương pháp chống cháy đầu tiên được đưa vào sản
xuất là phương pháp quét và phương pháp ngâm tẩm chất chống cháy. Đến
năm 1970, các nhà khoa học Trung Quốc đã dùng phương pháp tẩm áp lực và
tẩm bằng dòng cao tần. Cũng vào những năm này các nhà khoa học của Liên
Xô và Trung Quốc đã đưa ra phương pháp dán phủ lên ván nhân tạo các
màng chống cháy. Năm 1972, K.C.Shen và Fung.D.P.C đã đưa ra một
phương pháp chống cháy mới cho ván nhân tạo nói chung và ván dán nói
riêng- phương pháp ép nhiệt [22]. Phương pháp này ngay lập tức được ứng
dụng để chống cháy cho ván nhân tạo. Phương pháp ép nhiệt vào những năm
1980 cũng được ứng dụng nhiều ở Liên Xô. Năm 1978, Từ Vịnh Lan đã tiến
hành ngâm dăm, sợi ván mỏng vào trong dung dịch chất chống cháy. Phương

chiếm 34,15%, ván ghép thanh khoảng 18.000m
3
, và ván dán
chiếm 2,45%
Bộ cũng chủ trương hạn chế xây dựng mới các nhà máy ván dán vì sản
phẩm này đòi hỏi loại gỗ có kích thước lớn; đồng thời chủ trương cải tạo
nâng cấp hoàn chỉnh cơ sở sản xuất ván dán hiện có để tăng cường sử dụng
gỗ rừng trồng và gỗ nhập khẩu, lượng ván dán sản xuất khoảng 50.000m
3
sản
phẩm/năm.
Tình hình sản xuất và nhập khẩu ván dán ở nước ta như sau:
TÌNH SẢN XUẤT VÁN DÁN Ở VIỆT NAM
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2009
37.000
37.000
37.000
37.000
37.000
37.000
37.000
37.000

Năm 2004, Quốc Hội nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam đã
thông qua Luật Phòng chống cháy. Trong đó, một trong những yêu cầu bắt
buộc đối với gỗ dùng trong sản xuất hàng mộc, đồ dân dụng, trong xây dựng
là phải có tính chống cháy. Vì vậy các nhà khoa học và các nhà sản xuất của
ngành chế biến lâm sản cần phải có các nghiên cứu và sử dụng các loại gỗ và
sản phẩm gỗ chống cháy.
Ở Việt Nam, tính đến thời điểm hiện tại, cũng chỉ có một công trình
nghiên cứu chống cháy cho gỗ và vật liệu gỗ. Đó là Luận án Tiến Sĩ thuộc
Viện Khoa Học Lâm Nghiệp Việt Nam của tác giả Trần Văn Chứ (2001) về:
“Nghiên cứu tạo ván dăm chậm cháy”. Tác giả đã nghiên cứu khá đầy đủ về
động học quá trình cháy ván dăm, phương pháp tạo ván dăm chậm cháy, sự
ảnh hưởng về tỷ lệ chất chống cháy, tỷ lệ chất chống ẩm đến tính chất của
ván dăm. Và đặc biệt là tác giả đã đưa ra được những công thức pha chế chất
chống cháy phù hợp.
Về quá trình cháy của gỗ ở Việt Nam cũng đã có một số nhà khoa học
nghiên cứu và đưa ra các kết quả nghiên cứu trong các công trình. Đó là các
công trình của các nhà khoa học: GS-TS Hà Chu Chử, PGS-TS. Hoàng Thúc
Đệ, TS. Nguyễn Cảnh Mão. Các nghiên cứu đó đều về công nghệ sấy gỗ và
hoá lâm sản.
1.2.3. Nhận xét chung
Qua điều tra về các nghiên cứu của các nhà khoa học của các nước,
chúng tôi thấy: các nhà khoa học của Liên Xô cũ (Liên Bang Nga ), Mỹ, Đức,
Phần Lan, Thuỵ Điển, Nhật Bản, Trung Quốc…, đã có những nghiên cứu về
ván dán chậm cháy rất kỹ lưỡng và ít hơn nhiều so với ván dăm chậm cháy,
do nguyên liệu đầu vào đòi hỏi loại gỗ có kích thước lớn. Tuy nhiên, các

12
công bố đó chỉ có giá trị tham khảo và chỉ dừng lại ở những thông tin khoa
học hết sức chung chung. Chúng ta không thể áp dụng những kết quả đó vào
sản xuất ván dán của nước ta.

dựng phương trình tương quan, xác định thông số công nghệ tối ưu.
- Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ ép, thời gian ép đến chất lượng ván
dán chậm cháy.
- Đề xuất quy trình công nghệ tạo ván dán chậm cháy từ gỗ Keo lai
trong điều kiện công nghệ sản xuất của Việt Nam.
1.6. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.6.1. Các yếu tố cố định - Ván dán 5 lớp. Chiều dày ván dán 6mm. Chiều dày ván mỏng 1.5mm.
- Ván dán 5 lớp. Chiều dày ván dán 6mm. Chiều dày ván mỏng 1.5mm
( 1,5mmx3=4,5mm, 2 lớp mặt mỗi lớp 0,75 mm)
- Loại keo dán: Urea – Formaldegyde, lượng keo tráng: 180g/m
2
,
- Loại chất chống ẩm: paraffin.
- Chất chống cháy: Borat và Axit boric (Na
2
B
4
O
7
.10H
2
O và H
3
BO
3
).
Lượng chất chống cháy cho vào 10% (so với lượng keo khô kiệt).
1.6.2. Các yếu tố thay đổi
Các thông số chế độ ép như sau:
- Nhiệt độ ép: T = 110, 120, 130, 140, 150

lượng, năng suất, giá thành của quá trình sản xuất của các yếu tố, chúng tôi
lựa chọn các yếu tố nghiên cứu như sau:
- Nhiệt độ ép T (
0
C): mã hóa (X
1
)
- Thời gian ép  (phút) : ký hiệu (X
2
)
Các chỉ tiêu chất lượng đầu ra của ván dán theo tiêu chuẩn GB9846.8-88
và GB 9846.9-88 như sau: độ bền uốn tĩnh 
u
=Y
2
13MPa, độ bền kéo trượt
màng keo 
KT
=Y
3
0.7MPa, tỷ lệ tổn thất khối lượng ván dán Y
4
<20%; tỷ lệ
trương nở chiều dày TS = Y
1
 8%.

15
1.7.3.1 Phương pháp thực nghiệm
Quy hoạch thực nghiệm là phương pháp nghiên cứu khi ta không có


j
n
j
jjji
n
ji
ijj
n
j
jj
xbxxbxbbY




Trong đó:
j
Y
: các yếu tố đầu ra

j
x
: các yếu tố đầu vào
b
0,
b
ij
, b
jj

+ N
α
+ n
o
= 2
n
+ 2n + n
o

Với n = 2 ta có:
 N
1
= 2
n
= 4: số thí nghiệm tuyến tính
 N
α
= 2n = 4: số thí nghiệm tại điểm sao ± α
 n
o
= 1: số thí nghiệm tại mức trung tâm
Số thí nghiệm cần tiến hành: N = 4 + 4 + 1 = 9 (thí nghiệm)
Có thể diễn tả mô hình khối bài toán tối ưu trong nghiên cứu thực nghiệm
tạo ván dán theo sơ đồ ở hình 1.3, đồng thời ma trận quy hoạch thực nghiệm,
mức và bước thay đổi các thông số thí nghiệm được trình bày ở bảng 1.1 và
1.2.


Mức trên
+
140
11
Mức giữa
0
130
9
Mức dưới
-
120
7
Mức sao dưới
-
110
5
Hộp đen
Nhiệt độ ép (
0
C)
Thời gian ép (
0
C)
Độ bền uốn tĩnh (KG/cm
2
)
Tỷ lệ trương nở chiều dày (%)

TN
(Y
1)

Y
UT
(Y
2
)
Y
TMK

(Y
3
)

Y
TTKL

(Y
4
)

1
-1

1
120
11


5
-1,41
0
110
9

6
1,41
0
150
9

7
0
-1,41
130
5

8
0
1,41


19
 Bước 4: Kiểm tra sự phù hợp của mô hình theo tiêu chuẩn Fisher.
Kiểm tra tính tương thích mô hình: F
t
 F
b
= F (0,05; k
1
; k
2
)
Nếu F
t
< F
b
thì mô hình đảm bảo tính tương thích. Ngược lại, nếu F
t
>
F
b
thì mô hình không đảm bảo tính tương thích, lúc này cần loại bỏ các hệ số
không đảm bảo tính tương thích khỏi mô hình và tiến hành chạy lại phương
trình tương quan.
 Bước 5: Chuyển mô hình về dạng thực theo công thức sau:
x
j
=
l
xZ20

1.7.4.2. Kiểm tra độ ẩm ván mỏng
Độ ẩm là tỷ lệ phần trăm giữa lượng nước có trong gỗ so với khối lượng
gỗ khô kiệt.
%100
0
01



m
mm
W

Máy đo độ nhớt
DV-I + Viscometer
Hình 1.4. Máy kiểm tra chất lượng của keo 21
100
100
25
25
t1
t3
t2
t4

Dùng thước panme lần lượt đo chiều dày tại 4 điểm t
1
, t
2
, t
3
và t
4
cho 10
mẫu thử rồi tính giá trị trung bình.
Kết quả: Sai số chiều dày của ván mỏng được tính theo công thức :
S =
Tdn
TtbTdn
x 100 (%). (1.3)

.
10
1


x 100 (%) (1.5)
Trong đó: Hi - Chiều sâu vết nứt thứ i (mm);
t - Chiều dày trung bình của ván (mm).
N - Số lượng vết nứt đo được trên mẫu.
1.7.4.5. Tỷ lệ trưởng nở chiều dày ván dán
Độ trương nở của ván dán xác định theo tiêu chuẩn OCT 9624 – 72,
kích thước mẫu 25x25x6mm, số lượng mẫu thử: là 9
Công thức tính độ trương nở:

(%)100
1
12
s
ss
tn



Trong đó:

tn
. Độ trương nở của mẫu (%)
S
1
. Chiều dày mẫu thử trước khi ngâm nước

24
Giao tuyến giữa mặt trục gia tải và mặt ván phải vuông góc với trục dài
mẫu thử. Khi xác định, căn cứ vào sự khác nhau giữa hướng trải thảm và bề
mặt phải trái mỗi loại xác định ba mẫu. Khi xác định tải trọng tăng đều (trong
vòng 30– 90 giây mẫu phải bị phá hủy). Ghi tải trọng lớn nhất chính xác
±10N.
Độ bền uốn tĩnh
xbxt
LP
2
xx3

(N/mm
2
)(KG/cm
2
) (1.6)

Trong đó: P - lực cực đại (N)(KG/cm
2
); L - khoảng cách giữa 2 gối đỡ
(mm)(cm); b - chiều rộng mẫu kiểm tra (mm)(cm); t - chiều dày mẫu kiểm tra
(mm)(cm)

Khi tính tìm ra giá trị bình quân của các mẫu thử cường độ bề mặt của
ván và công bố giá trị đó.
1.7.4.7. Độ bền kéo trượt màng keo
- Tiêu chuẩn kiểm tra: Tiêu chuẩn Nhật Bản JAS S – 11 15.2 (1993)
- Kích thước mẫu thử: L x W x t = 35 x 25 x t,mm
Cắt mẫu theo hình 1.7.

nên chỉ tiêu được lựa chọn cho thí nghiệm tạo ván chậm cháy là chỉ tiêu tổn
thất khối lượng (M) và được kiểm tra theo tiêu chuẩn ASTM – E69-70 của
Mỹ.
1.7.4.9. Chỉ tiêu tổn thất khối lượng
Phương pháp xác định của chỉ tiêu này được tính theo công thức:
(1.8)
Trong đó:
M
1
là khối lượng mẫu trước khi đốt.
M
2
là khối lượng mẫu sau khi đốt.

Trích đoạn Chỉ tiêu tổn thất khối lượng Ảnh hưởng của keo dán (chất kết dính) bền kéo trượt màng keo H3BO3 Na 2B4 O 7 10H 2 O

---