Khóa luận Nghiên cứu sự ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng sản phẩm ván block board từ nguyên liệu gỗ bồ đề (styrax tonkinensis – pierre)

n: chiều dày màng keo không đều, chất lượng mối dán giảm. Vì vậy sai số chiều dày của ván mỏng không được vượt quá giới hạn cho phép. Sai số chiều dày cho phép của ván mỏng Chiều dày ván mỏng (mm) Mức sai số cho phép (mm) 1 – 1.5 1.5 – 2 2 – 3 >3 ± 0.05 ± 0.08 ± 0.1 ± 0.12 2.3. Các thông số thuộc về công nghệ 2.3.1. ảnh hưởng của ván mỏng Độ ẩm ván mỏng: Độ ẩm ván mỏng là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Vì trong quá trình tráng keo độ ẩm ván tạo điều kiện cho quá trình thẩm thấu và khuyếch tán dễ dàng. Còn quá trình ép độ ẩm đóng vai trò chất trung gian dẫn truyền nhiệt từ mặt bàn ép tới màng keo trong cùng thực hiện quá trình đóng rắn. Độ ẩm của ván là một thông số phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Wván mỏng = f (wNL, lượng keo, loại keo…) Nếu W ván mỏng (wvm) quá cao dẫn đến hiện tượng làm giảm độ nhớt của keo, do đó dễ tạo thành màng keo không liên tục và kéo dài thời gian đóng rắn của keo. Trong điều kiện ép nhiệt màng keo có thể bị vỡ ở giai đoạn cuối ( nổ ván) do lượng hơi nước trong ván lớn không bốc ra ngoài được. Trong điều kiện ép nguội độ ẩm ván mỏng lớn nghĩa là độ ẩm sản phẩm cao, do vậy phảI sấy ván sau khi ép tạo thành nội ứng suất trong sản phẩm. Ngược lại, nếu độ ẩm ván mỏng nhỏ hơn độ ẩm quy định gỗ sẽ hút dung môi của keo làm cho nồng độ keo tăng dần tới khi có khả năng trải đều keo trên bề mặt ván. Khi ván mỏng có độ ẩm nhỏ thì độ đàn hồi kém dẫn tới khả năng tiếp xúc giữa hai lóp ván mỏng khó. Hiện nay xu thế độ ẩm ván mỏng ngày càng thấp đi nhằm rút ngắn thời gian ép, nâng cao năng suất. Trong khoá luận này tôi chọn Wván mỏng = 6 – 8%. Độ nhẵn bề mặt: chúng ta biết rằng do cấu tạo gỗ, chất lượng lưỡi dao bóc nên trên bề mặt ván mỏng bao giờ cũng tồn tại một độ nhấp nhô đặc biệt ở mặt trái của ván mỏng. Do quá trình bóc mặt trái của ván chịu ứng suất kéo còn mặt phải chịu ứng suất nén. Mỗi loại gỗ khác nhau thì chất lượng bề mặt ván mỏng cũng khác nhau. Gỗ có khối lượng thể tích lớn có chất lượng bề mặt tốt hơn nhưng nếu xử lý không tốt thì tần số vết nứt và chiều sâu vết nứt lớn hơn gỗ có khối lượng thể tích nhỏ. Qua công trình nghiên cứu và thực nghiệm cho thấy rằng ở một mức độ nào đó khi độ nhấp nhô bề mặt tăng thì chất lượng mói dán cao nhưng đến một giai đoạn nhất định thì ảnh hưởng theo chiều ngược lại. Vì khi độ nhấp nhô quá lớn có nghĩa là màng keo lớn để đảm bảo điều kiện trải đều và liên tục trên bề mặt ván mỏng. Điều đó dẫn đến là nội ứng suất sinh ra trong màng keo khi đóng rắn lớn, làm chất lượng mối dán giảm. 2.3.2. ảnh hưởng của điều kiện dán ép ảnh hưởng của áp suất ép. Đây là thông số nghiên cứu chính trong đề tài. Trong thực tế, tất cả các mối dán đều cần có áp lực ép. Nó chính là điều kiện cần khi dán ép các vật lại với nhau. Theo thuyết dán dính khi bề mặt vật dán phẳng nhẵn tuyệt đối thì áp lực ép không đáng kể, then chí bằng không. Nhưng trong thực tế bề mặt vật dán không đáp ứng được những yêu cầu trên, nên cần phải có áp lực để thực hiện quá trình dán dính. Vai trò của áp suất ép trong sản xuất ván dán là nhằm tạo ra sự tiếp xúc cần thiết giữa các lớp ván mỏng để thu được mối dán phù hợp. Để xấc định trị số áp suất ép hợp lý phải căn cứ vào nhiều yếu tố. Giữa chúng mối liên hệ thúc đẩy và hạn chế lẫn nhau làm cho chất lượng sản phẩm thay đổi. Khi áp suất ép cao, độ ẩm của phôi lớn, nhiệt độ ép cao làm cho quá trình truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào phôi lớn, gỗ được hoá dẻo tốt tạo khả năng tiếp xúc giữa các tấm ván lớn. Do khi áp suất cao nó làm cho khoảng cách của ván nhanh chóng đạt được chiều dày cần thiết, các tấm ván mỏng được hoá dẻo dẫn đến lực đàn hồi của phôi giảm, tăng khả năng nén ván. Chúng ta biết rằng ngoài các yếu tố công nghệ khác thì một trong những yếu tố để tạo ra chiều dày màng keo là áp suất ép. Người ta xác định trị số áp suất dán ép phải tính đến các thông số của ván mỏng và của keo như sau: Độ ẩm của ván mỏng; Trạng thái bề mặt của ván mỏng; Loại gỗ; Độ đàn hồi và độ nhớt của keo; Nồng độ keo. áp suất dán ép cần phải lớn khi khối lượng thể tích sản phẩm lớn và độ ẩm của ván nhỏ. ấp suất dán ép phải lớn khi độ nhấp nhô bề mặt ván mỏng lớn, độ nhớt và nồng độ của keo cao. Xác định trị số áp suất ép còn đặc biệt lưu ý tới sự sai số về chiều dày của ván mỏng và mức độ đồng phẳng của bàn ép. Bằng thực nghiệm cho thấy trị số áp suất ép phổ biến: ép bằng phương pháp khô, lạnh: P = 0,6 ữ 1,4 MPa. ép bằng phương pháp khô nhiệt: P = 1,4 ữ 2,2 MPa Chiều dày màng keo thích hợp: Sk = 40 ữ 100 μk Điều quan trọng hơn cả là kết cấu sản phẩm phức tạp, độ đàn hồi cao khi ép với áp suất thấp sẽ có hiện tượng đàn hồi của vật dán, trong khi màng keo đã đóng rắn, hiện tượng đàn hồi của vật dán sẽ dẫn tới sự rung động màng keo ở các lớp, phá vỡ kết cấu dẫn tới chất lượng ván không tốt. áp suất ép ảnh hưởng tơí chiều dày sản phẩm , khối lượng thể tích sản phẩm. Nêú ta thay đổi Pmax thì chiều dày cũng thay đổi theo. Có nghĩa khi tăng áp suất, độ ẩm phôi lớn thì chiều dày sản phẩm giảm, khối lượng thể tích sản phẩm tăng. Nhưng đến một chừng mực nào đó nếu cứ tăng áp thì khối lượng thê tích sản phẩm không tăng nó có thể phá vỡ kết cấu ván. Vì áp suất ép còn phụ thuộc vào giới hạn bền khi kéo ngang thớ gỗ hay áp suất ép phải nhỏ hơn giới hạn đàn hồi của ván mỏng 0 < P < [δu]. Đối với những loại gỗ để sản xuất ván Blockboard thì tỷ suất nén từ 10 ữ 14%. Trị số áp suất ép max có thể duy trì trong toàn bộ thời gian dán ép hoặc chỉ bằng 0,5 ữ 0,65 của thời gian duy trì trong máy ép, nghĩa là khi các mối liên kết keo được định hình, thời gian còn lại có thể giảm áp suất ép một cách từ từ. Ngoài ra, điều này còn cho phép làm giảm biến dạng dư trong vật liệu dán, giảm chi phí nguyên liệu. Khi xét ảnh hưởng của áp suất ép có hai đặc điểm quan trọng nhất cần lưu ý: + Sự xung đột áp suất ép trong quá trình ép làm tăng khả năng thấm keo vào gỗ và đặc biệt nguy hiểm khi mối dán đã được tạo thành. + Màng keo có thể bị phá huỷ trong điều kiện giảm áp tức thời vì nước quá nhiệt trong các tấm ván khi bỏ áp lực ngoài sẽ bị chuyển từ trạng thái pha này sang trạng thái pha khác, tăng thể tích và làm cho tách các tấm ván (nổ ván). Trong sản xuất người ta mong muốn tạo ra một màng keo thật mỏng nhờ áp suất ép. Qua các công trình nghiên cứu cho thấy rằng: Độ bền mối dán tăng khi chiều dày màng keo giảm (theo thuyết phân tử thì chiều dày màng keo bằng một phân tử là tốt nhất). Điều đó là vì: + Tăng số lượng phân tử hướng ở lớp ngoài của màng keo; + Độ co ngót và nội ứng suất là nhỏ nhất khi màng keo đóng rắn; + Xác suất sinh ra khuyết tật trong màng keo nhỏ. Trong đề tài này dựa vào những đặc điểm của những loại gỗ, nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng sản phẩm ván Blocboard, tôi đã chọn áp suất ép là Pmax = 1,1 MPa ữ 1,3 MPa ữ 1,5 MPa để khảo sát. Ảnh hưởng nhiệt độ Trong sản xuất về nguyên lý dán dính ta có thể ép ván ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao. Song thực tế cho thấy ép ván ở nhiệt độ cao thì tất cả các tính chất cơ, lý tốt hơn nhiều so với ép thường. Vì khi ép ván ở nhiệt độ cao, nhiệt độ truyền từ bàn ép vào ván nó có tác dụng làm dẻo hoá gố, các lớp ván tiếp xúc với nhau tốt, độ nhớt của keo giảm làm tăng khả năng dàn trải đều màng keo trên bề mặt ván. Đồng thời nhiệt độ cao nó làm lượng hơi nước trong ván thoát nhanh ra ngoài, rút ngắn thời gian đóng rắn của keo và giúp chất lượng mối dán đảm bảo. Tuy ép ván ở nhiệt độ cao có nhiều ưu điểm, có các tính năng tốt, nhưng chúng ta cần xem xét nó trong các mối quan hệ giữa các thông số khác để thấy được những ưu điểm và những vấn đề cần lưu ý khi ép ván ở nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ cao: khi chiều dày ván lớn thì trong thời gian duy trì áp suất màng keo bên ngoài có thể bị phá huỷ trước khi màng keo trong cùng đóng rắn hoặc màng keo bên ngoài đóng rắn ngay khi vừa mới đóng khoan mà ép và chưa giảm áp, do đó độ bền mối gián sẽ thấp Độ nhớt của keo giảm nhanh đặc biệt (khi dùng P – F) làm tăng khả năng thấm keo vào ván mỏng hoặc làm tràn keo ra ngoài. Khi áp suất ép lớn, điều đó dẫn đến màng keo dễ bị dán đoạn, độ bền mối dán giảm. Khi nhiệt độ ép quá thấp, thời gian ép ngắn thì chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu. Vì khi nhiệt độ thấp dẫn đến khả năng hoá dẻo gỗ kém làm cho các lớp ván mỏng tiếp xúc với nhau không tốt. Đồng thời khi nhiệt độ ép quá nhỏ, thời gian ép quá ngắn thì màng keo trong cùng không đạt được đóng rắn cần thiết làm chất lượng mối dán giảm, thậm chí nếu nhiệt độ ép quá nhỏ không đủ làm cho lượng ẩm trong ván thoát ra ngoài thì ván dễ bị phồng rộp, nổ ván. Nhiệt độ ép còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác: loại keo, độ ẩm, phôi, loại gỗ,… Nếu độ ẩm của phôi quá nhỏ, nhiệt độ ép thấp thì tốc độ truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào trong ván nhỏ, thời gian cần thiết để màng keo trong cùng đạt nhiệt độ đóng rắn dài làm giảm năng suất máy ép. Nếu thời gian ép không đủ sẽ làm chất lượng mối dán giảm, cường độ kéo trượt màng keo kém. Ngoài ra còn phải kể đến loại keo dùng để sản xuất ván. Mỗi loại keo khác nhau thì nhiệt độ ép cũng khác nhau. Nhiệt độ ép còn phụ thuộc vào từng loại gỗ, mỗi loại gỗ khác nhau thì hệ số truyển nhiệt cũng khác nhau. Nhiệt độ ép là một thông số công nghệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố được biểu diễn: T0 = f (loại keo, số lớp ván, kết cấu ván…) Để tạo ván Blockboard với chất kết dính là keo U – F, dựa vào các đặc điểm của nguyên liệu, yêu cầu, kết cấu, chiều dày ván, cơ sở lý luận và các yếu tố công nghệ khác tôi chọn nhiệt độ ép là từ 110 – 1250C. Ảnh hưởng của thời gian ép Thòi gian ép là khoảng thời gian cần thiết phải duy trì ván trong máy ép để thu được cường độ dán dính tốt nhất. Dựa vào thiết bị, nhiệt độ ép, áp suất ép ta có thể chia thời gian ép thành nhiều giai đoạn khác nhau. Thời gian một chu kỳ thời gian ép: Trong đó: τ1 – thời gian nạp ván τ2 - thời gian đóng khoang máy ép τ3 – thời gian tạo áp suất max τ4 – thòi gian duy trì áp suất max τ5 – thời gian giảm áp suất τ6 – thời gian mở khoang máy ép τ7 – thời gian dỡ ván ở đây ta chỉ xét tới thời gian τ3 và τ4. Khi thời gian tăng áp suất τ3 quá ngắn tức là tốc độ tăng áp quá nhanh dễ gây ra hiện tượng tràn keo ra bề mặt ván. Khi thời gian tăng áp quá nhanh thì lớp ván trong sẽ lâu đạt đến nhiệt độ ép cần thiết. Vì vậy, tốc độ tăng áp phải rất hợp lý. Tốc độ tăng áp phụ thuộc vào chiều sâu vết nứt của ván mỏng và độ nhớt của keo. Thời gian duy trì áp suất ép max τ4 có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng ván. Khi ép ván trong thời gian ngắn và nhiệt độ thấp thì dễ xảy ra hiện tượng màng keo phía trong chưa đạt mức độ đóng rắn cần thiết và ván chưa được dẻo hoá dẫn đến chất lượng ván không cao, ván dễ bị bóc tách. Khi ép trong khoảng thời gian dài và nhiệt độ cao thì không những làm chất lượng mối dán giảm xuống mà còn ảnh hưởng đến năng suất và màu sắc của ván, đồng thời gây tốn kém năng lượng trong việc cung cấp nhiệt để đạt tới nhiệt độ dó. Như vậy, để có mối dán tốt thì phải có khoảng thời gian ép và nhiệt độ ép hợp lý. Việc lựa chọn thời gian ép phải dựa trên cơ sở: Chiều dày của sản phẩm ; Tỷ lệ kết cấu; Khả năng truyền nhiệt của ván; Thời gian gel hoá của keo; Loại keo; Loại gỗ. Chương III: Thực nghiệm Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất Blockboard: Xử lý nguyên liệu: Bóc vỏ Cắt khúc Xử lý nhiệt Bóc ván mỏng Nguyên liệu gỗ sản xuất vấn lõi Nguyên liệu sản xuất ván mặt Xử lý nguyên liệu: Bóc vỏ Cắt khúc Sấy ván mỏng Phay ngón Tráng keo Gia công thanh: cắt ngắn Gia công ván mỏng Xẻ thanh Bào bốn mặt Xếp ván Đánh nhẵn Ghép dọc Xử lý ván ép ván Rọc cạnh Xẻ ván Sấy ván ép ngang 3.1. Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu làm ván lõi là gỗ Bồ Đề. Cấu tạo gỗ Bồ Đề: Bồ Đề là loại cây gỗ có màu trắng phớt hồng, gỗ giác, gỗ lõi không phân biệt, vòng năm rõ, gỗ sớm gỗ muộn không phân biệt, mạch phân tán tụ hợp đơn kép. Tế bào mô mềm xếp dọc thân cây, tia gỗ sắp xếp đồng nhất không có tạo lớp và ống dẫn nhựa. Tia gỗ, lỗ mạch, vùng gỗ sớm gỗ muộn, tuỷ, chiều thớ, độ rỗng của gỗ ảnh hưởng đến chất lượng ván, trong đó độ rỗng của gỗ ảnh hưởng lớn nhất vì nó ảnh hưởng đến sự dàn trải và thấm của màng keo. Mạch gỗ, tia gỗ, các bó sợi gỗ gồm các thành phần chủ yếu: Xellulose, hêmixellulose, lignin, trong đó nhóm –OH của Xellulose, hêmixellulose tham gia liên kết với các nhóm chức của keo qua các cầu nối cơ bản là -CH2-. Vì vậy, hàm lượng Xellulose, hêmixenllulose càng lớn càng tốt. Lignin nếu trong điều kiện dán ép thuận lợi sẽ có tác dụng như chất kết dính, còn không thuận lợi sẽ làm cho độ cứng của gõ tăng lên, ảnh hưởng trực tiếp tới lực ép. Xuất phát từ đặc điểm cấu tạo, tính chất của cơ vật lý của gỗ Bồ Đề cho thấy chúng đều có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới quá trình dán dính. Gỗ Bồ Đề 8 năm tuổi, số cây 1. Thông số kích thước của gỗ Bồ Đề trong đề tài là: Thông số Ký hiệu Đơn vị Trị số đo Đường kính D Cm 27 Độ cong C % ≤ 2 Độ tròn đều K % ≥ 70 Độ thót ngọn F Cm/m ≤ 2 3.1.1 Vật liệu ván mặt Gỗ sử dụng làm ván mỏng thường có khối lượng thể tích trung bình γ = 0,4 – 0,6 g/cm3 mềm, thường những loại cây gỗ này có công cắt bé. độ dẻo dai cao, đồng thơì về mặt hình học gỗ phải tương đối tròn đều và thẳng như: Trám, Xoan, Ràng ràng, Vên vên, Sồi trắng… Trong đề tài này ván mỏng dùng phủ mặt được sử dụng là gỗ Sồi trắng thuộc nhóm VII có tên khoa học là Pasania hemisphaerica – Hickel et Camus sản xuất theo phương pháp bóc. Sau khi sấy ván mỏng đạt độ ẩm 8 -10%. Với các thông số được nêu ở bảng sau: Bảng 3.1: Một số thông số chủ yếu của ván mặt Chiều dày ván mỏng (mm) Tần số vết nứt (vết/cm) Chiều sâu vết nứt (%) 1 4.08 48 2 4.26 50 3.1.2. Chất kết dính Chất kết dính: sử dụng keo Urea –formalđehyde (U-F) của hãng DYNEA dùng cho ép ván lõi và keo Dynokoll WG 211 là loại keo PVAc (Polivinyl acetate) ép phủ bề mặt. Bảng 3.2 Một số thông số kỹ thuật chủ yếu của chất kết dính Dynokoll WG 211 Stt Thông số kỹ thuật của keo PVAc Đơn vị Trị số, đặc điểm 1 Dạng tồn tại Chất lỏng nhớt 2 Màu sắc Trắng ngà 3 Hàm lượng chất rắn % 48- 50 4 Độ nhớt ở 200C cps 110 - 150 5 Độ pH ở 250C 7,5 – 8,5 6 Khối lượng thể tích tại 200C g/ml 1,18 – 1,20 7 Thời gian sử dụng Năm 1 8 Độc tính Không 9 Tính dễ cháy Không 10 Màng keo dẻo và trong 11 Pha loãng Có thể thêm nước tối đa 5% Bảng 3.3. Một số thông số kỹ thuật chủ yếu của chất kết dính U-F Stt Thông số kỹ thuật của keo Đơn vị Trị số, đặc điểm 1 Dạng tồn tại Dạng bột 2 Màu sắc Trắng 3 độ nhớt mPas 4000 – 4500 4 Hàm lượng khô % ≥ 60 5 Độ pH 5 – 6 6 Geltime (1000C) Giây 75 7 Thời hạn sử dụng Năm 1 8 tính dễ cháy Không 3.2.Sơ lựoc các bước công nghệ Tính toán kích thước thanh xẻ Việc tính toán kích thước thanh trước khi xẻ là công vệc rất quan trọng vì nó quyết định đến kích thước chiều rộng và chiều dày của thanh và tỷ lệ lợi dụng của gỗ. Theo cơ sở lý thuyết kích thước thanh cơ sở chuẩn như sau: R(%) 40 35 30 25 20 Chiều dày ()mm 15 16 18 19 20 Chiều rộng (mm) 28 32 34 36 38 Để tính toán kích thước thanh khi xẻ cần tính toán thêm lượng dư do sấy và quá trình gia công. Vậy kích thước thực tế của thanh: wth= w1 + Δw1 + Δw2 tth= t1 + Δt2 Trong đó: w1, t1 – kích thước chuẩn của thanh, mm; Δw1 - lượng hao hụt do sấy, mm; Δw2, Δt2 – lượng hao hụt do gia công, mm. Tính lượng dư do sấy: ; mm Tính lượng dư do gia công: Căn cứ vào độ nhô của lưỡi dao, độ phồng phẳng của mạch xẻ, qua thực nghiêm tôi nhận thấy có một lượng dư cho mỗi bề mặt gia công: Lượng dư gia công theo chiều rộng thanh: Bào 4 mặt: 3 mm Lượng dư gia công theo chiều dày thanh: Bào 4 mặt: 3 mm Lượng dư gia công theo chiều dày thanh: Đánh nhẵn: 1.0 mm Kích thước thanh xẻ là: R (%) 40 35 30 25 20 Chiều dầy (mm) 20 21 23 24 25 Chiều rộng (mm) 32 36 38 40 42 3.3. Các bước tiến hành thực nghiệm Căn cứ vào cơ sở lý luận và sơ đồ dây truyền công nghệ sản xuất Blockboard, tôi tiến hành thực hiện các bước thực nghiệm tạo ván như sau: Cắt khúc: Gỗ cây được cắt thành cac khúc có chiều dài phù hợp với chiều dài sản phẩm. Xẻ ván theo chiều rộng thanh. Gỗ sau khi cắt khúc được xẻ ván có chiều dày theo phương pháp chiều rộng của thanh ghép. Quá trình xẻ được thực hiện theo phương pháp xẻ suốt trên cưa vòng nằm. Sơ đồ xẻ ván theo phương pháp xẻ suốt được thể hiện trên hình vẽ 3.1. W mm Hình 3.1. Sơ đồ xẻ ván theo phương pháp xẻ suốt Rọc rìa: Ván sau khi xẻ được rọc rìa loại bỏ bìa bắp. Việc loại bỏ bìa bắp là cong việc bắt buộc trước khi đưa gỗ vào sấy. Loại bỏ bìa bắp làm cho quá trình sấy được dễ dàng, gỗ nhanh khô hơn và tiết kiệm được diện tích trong lò sấy. Rọc rìa loại bỏ bìa bắp được tiến hành trên cưa đĩa xẻ dọc. Ván được sấy bằng lò sấy hơi đốt gián tiếp tại Trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng Trường Đại học Lâm Nghiệp. Với chế độ sấy như sau: - Nhiệt độ sấy 50 – 700C; - Thời gian sấy 15 ngày; Sau khi sấy đạt độ ẩm cuối cùng là 8 – 12%. Xẻ thanh theo chiều dày thanh Ván sau khi rọc rìa được tiến hành xẻ thanh trên cưa đĩa xẻ dọc theo chiều dày thanh. Sơ đồ xẻ thanh được thể hiện như trên hình 3.2. t mm Hình 3.2. Sơ đồ xẻ thanh (theo chiều dày thanh) Cắt ngắn: Cắt ngắn là công đoạn bắt buộc trong sản xuất ván ghép thanh. Cắt ngắn nhằm loại bỏ các mắt chết, mục, cong… Việc cắt ngắn làm giảm lệ lợi dụng gỗ, nhưng nó nâng cao chất lượng sản phẩm. Cắt ngắn cần phải theo kích thước nhất định. Quá trình cắt ngắn được thực hiện trên cưa đĩa cắt ngắn. Chiều dài thanh sau khi cắt ngắn phải đảm bảo chiều dài 200 – 800 mm. Bào 4 mặt: Để co chất lượng mối dán tốt tôi tiến hành gia công tạo bề mặt phẳng nhẵn, không lẹm cạnh nhờ máy bào 4 mặt chuyên dùng. Tráng keo cho lớp ván lõi: Để có chất lượng mối dán tôt tôi tráng keo mỏng, đều và liên tục trên một mặt của thanh bằng phương pháp quét thủ công với lượng keo tráng dùng trong đề tài là: 250 g/m2. Xếp thanh theo chiều rộng và chiều dài ván. Sau khi tráng keo tôi tiến hành xếp thanh làm sao cho các thanh ghép được xếp theo nguyên tắc ghép đối xứng vòng năm theo phương pháp tiếp tuyến. Trong đề tài này được thực hiện bằng phương pháp thủ công. Phưong pháp xếp thanh được thể hiện trên hình 3.3. Hình 3.3. Ghép đối xứng vòng năm ép ván lõi. Các thanh ghép sau khi được tráng keo và xếp thanh được đưa đến máy ép ngang. Với điều kiện hiện có về thiết bị, trong quá trình thí nghiệm tôi thực hiện phương pháp ép ván lõi ở nhiệt độ thường (ép nguội) bằng máy ép chuyên dùng. Một số thông số chủ yếu của chế độ ép ván lõi: Nhiệt độ ép: 250C. áp suất ép biên: 0,45 Mpa. áp suất ép phẳng: 0,6 Mpa. Thời gian ép = f (chiều dày thanh, thông số kỹ thuật của keo). Biểu đồ ép thể hiện trên hình 3.4 0,35 0,45 0,6 P (MPa) τ(phút) τ6 τ1 τ5 τ4 τ3 τ2 Hình 3.4. Biểu đồ ép ván lõi Trong đó: áp suất ép biên; áp suất ép phẳng; τ1- thời gian tạo áp suất ép max; τ2- thời gian tăng áp suất ép phẳng; τ2 + τ3- thời gian duy trì áp suất biên; τ3 + τ4- thời gian duy trì áp suất phẳng; τ4- thời gian giảm áp suất ép biên; τ5- thời gian giảm áp suất ép phẳng. Rọc cạnh và đánh nhẵn. Rọc cạnh và đánh nhẵn tạo ra kích thước chuẩn về bề mặt nhẵn trước khi thực hiện viện dán phủ bề mặt. Việc đánh nhẵn bề mặt ván lõi được thực hiện trên máy đánh nhẵn chuyên dùng. Tráng keo và xếp ván mặt. Ván mỏng sau khi sấy đạt độ ẩm 8 – 10%, được tráng keo một mặt và xếp lên ván lõi theo quy luật xếp ván dán. Lượng keo tráng cho ván mặt là 200 g/m2. ép phủ bề mặt. Ván mặt sau khi tráng keo và xếp ván lõi được đưa đến máy ép. Với điều kiện máy và thiết bị của trung tâm, tôi chọn phương pháp áp suất ép cao. Thông số chế độ ép ván mặt lên ván lõi: áp suất ép max: 1,3 Mpa; Nhiệt độ ép: 1250C; Thời gian ép: 5 – 7 phút. Biểu đồ ép nhiệt được thể hiện hình 3.5 0,5 1,3 P (MPa) τ, phút τ3 τ4 τ5 Hình 3.5. Biểu đồ ép ván mặt Trong đó: τ3- thời gian tạo áp suất max; τ4- thời gian duy trì áp suất max; τ5- thời gian giảm áp. Sản phẩm sau khi phủ mặt bằng ván mỏng có kích thước cuối cùng là: 800 ì 800 ì 25 mm. 3.4. Thiết bị. 3.4.1. Máy bóc ván mỏng Máy bóc nhằm tạo ra kích thước chiều dày của ván mỏng theo yêu cầu công nghệ. ở đây chúng tôi sử dụng máy bóc có các thông số công nghệ sau: - chiều dài khúc gỗ có thể bóc được: 600 – 1300 (mm) - đường kính gỗ bóc được 180 – 800 (mm) - chiều dài dao bóc: 1350 (mm) - tốc độ trục true: 20 -180 (vòng/phút) - công suất động cơ quay trục true kẹp gỗ: 11Kw - công suất của động cơ tiến lùi dao: 1,5Kw - tốc độ động cơ chính: 1450vòng/phút - tốc độ động cơ tiến lùi dao: 1500vòng/phút - các cấp chiều dày máy bóc có thể bóc được: 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 1,7; 2,0. Chiều dày ván mỏng: Khi bóc ván mỏng ta phải kiểm tra các thông số về máy bóc và đặt cấp chiều dày ván mỏng cần bóc là 2 mm. Sau khi bóc thu được các băng ván mỏng nên phải cắt ngắn thành các tấm ván mỏng có kích thước là 65 ì 65 cm. Xử lý ván mỏng: Ván mỏng sau khi cắt ngắn được cho vào sấy để làm giảm độ ẩm của ván tới độ ẩm phù hợp với yêu cầu công nghệ. Độ ẩm cuối cùng đạt được sau khi sấy là 8 – 10%. Xác định tính chất ván mỏng: chất lượng ván mỏng sau khi bóc được đánh giá bằng các chỉ tiêu sau: Tần số vết nứt, chiếu sâu vết nứt, sai số chiều dày, độ ẩm… 3.4. Phương pháp ép Trong ép phủ bề mặt, vì khoảng cách đến màng keo trong cùng nhỏ và số lớp ván ít nên ta chỉ sử dụng phương pháp ép một lần. ép một lần (Single step) là các tấm ván mỏng sau khi tráng keo được sắp xếp theo đúng quy luật, nguyên tắc chọn trước và được ép cùng lúc. Phương pháp ép này thường được sử dung cho các loại ván có số lớp ván mỏng nhỏ, độ ẩm của ván mỏng nhỏ (dưới 5%), nhiệt độ ép thấp, thời gian ép dài. Biểu đồ ép tương tự như của ván dán thông thường, chỉ khác nhau về chỉ số. Ưu điểm của phương pháp này là thao tác đơn giản, tính ổn định của ván cao. Bên cạnh đó còn một số nhược điểm là do số lớp ván mỏng và chiều dày sản phẩm lớn nên nhiệt độ ép thấp, thời gian dài nên độ ẩm của phôi lớn dễ gây ra hiện tượng nổ ván. 3.4.1. Máy ép nhiệt một tầng Các thông số của máy ép nhiệt một tầng: Lực giới hạn: 2400 kN áp suất dầu: 23,6 MPa đường kính xi lanh: 300 mm Số lượng xi lanh: 01 kích thước mặt bàn ép: L ì W ì t = 800 ì 800 ì 65 mm - khoảng cách tối đa hai mặt bàn ép: 800 mm - Số lượng ống gia nhiệt: 12 ì2 = 24 - Công suất nhiệt (thiết bị làm nóng: 10,2 ì 2 = 20,4 kW - Công suất động cơ : 7,5 kW - Kích thước bao máy chính: L ì W ì H = 1300 ì 200 ì 2142 (mm) - Khối lượng máy: 8000 (kg) 3.4.2. Các cấp áp suất ép Để đánh giá được chính xác chất lượng ván Blockboard từ gỗ Bồ đề với chất kết dính là keo U – F, đề tài tiến hành ép ván ở nhiều chế độ khác nhau nhằm tìm ra áp suất ép hợp lý. Căn cứ trong phần cơ sở lý luận và dựa vào đặc điểm cấu tạo của gỗ Bồ đề là một loại gỗ mềm, nhẹ, co rút ít, thớ mịn đều, vì thế đề tài chọn 3 chế độ áp suất ép: P1 = 1,1 MPa P2 = 1,3 MPa P3 = 1,5 MPa. Từ 3 cấp áp suất tôi xây dung được 3 chế độ ép như sau: Chế độ ép 1 2 3 Ký hiệu: Nhiệt độ (0C) Thời gian (phút) áp suất ( MPa) T, τ, P1 125 2.5 1.1 T, τ, P2 125 2,5 1.3 T, τ, P3 125 2.5 1.5 3.5. Xử lý cuối Các ván thí nghiệm để ổn định ở điều kiện bình thường trong 72 giờ. Sau đó cắt mẫu theo tiêu chuẩn: CSN 490110. Gồm những mẫu sau: Mẫu thử khối lượng thể tích; Mẫu thử kéo trượt màng keo; Mẫu thử modul đàn hồi; Mẫu thử cường độ uốn tĩnh. Chương IV: đánh giá kết quả Mục đích của chương này la tìm ra một chế độ ép thích hợp có chất lượng và đạt yêu cầu, đánh giá đúng được mức độ ảnh hưởng của áp suấp tới chất lượng của ván. Vì vậy để đánh giá đúng được chất lượng sản lượng sản phẩm ván Blockboard thì cần phải kiểm tra chất lượng ở từng chế độ ép. Có rất nhiều chỉ tiêu để đánh giá chất lượng song do điều kiện thực tế tôi chỉ kiểm tra một số tính chất cơ bản sau: Độ bền kéo trượt màng keo lớp giữa. Khối lượng thể tích ván. Modul đàn hồi. Cường độ uốn tĩnh. 4.1. Phương pháp xử lý số liệu. 4.1.1 Cơ sở chọn mẫu Mẫu được chọn theo phương pháp tiêu chuẩn, căn cứ vào các tiêu chuẩn cần kiểm tra và phương pháp cắt mẫu. 4.1.2 Các tiêu chuẩn về tính toán và xử lý số liệu. Cơ sở chủ yếu của các tiêu chuẩn tính toán và xử lý số liệu là phương pháp thống kê toán học. 4.1.3.Phương pháp nghiên cứu thống kê toán học Để đánh giá một cách khách quan số liệu thực nghiệm và tìm ra quy luật ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng sản phẩm ván Blockboard, khả năng liên kết các lớp ván mỏng của ván, các số liệu thực nghiệm được xử lý bằng thống kê toán học. Trung bình mẫu: Trong đó: - Trumg bình mẫu. Xi - Giá trị ngẫu nhiên thứ i n – Số mẫu thí nghiệm - Sai tiêu chuẩn: Phương sai mẫu: Sai số trung bình: Hệ số biến động: Hệ số chính xác: Độ lệch: Độ lệch là chỉ tiêu thuyết minh mức độ chênh lệch của đỉnh đường cong phân bố so với trị số trung bình mẫu: Nếu: Sk = 0 phân bố đối xứng; Sk > 0 thì đỉnh đường cong lệch trái so với vị trí trung bình; Sk < 0 thì đỉnh đường cong lệch phải so với vị trí trung bình. Độ nhọn phân bố: Độ nhọn phân bố là chỉ tiêu thuyết minh mức độ biến động (phân bố hay tập trung) của trị số quan sát xung quanh trị số trung bình. Nếu: Ex = 0 thì đường cong thực nghiệm tiệm cận chuẩn; EX > 0 thì đường cong nhọn so với phân bố chuẩn; EX < 0 thì đường cong bẹt so với phân bố chuẩn. Phạm vi biến động là hiệu số của trị số quan sát lớn nhất và trị số quan sát nhỏ nhất: R = Xmax - Xmin - Sai số tuyệt đối ước lượng: Vì n < 30 nên Với k = n-1 là bậc tự do α = 0.05 Tra bảng tìm được và từ đó tính được C(95%). 4.2. Phân tích và đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm. 4.2.1 Cường độ kéo truợt màng keo. Phạm vi sử dụng: Ván theo tiêu chuẩn GB 5849-86 Dụng cụ thiết bị: + Máy kiểm tra vạn năng: 4.000 – 40.000 N. + Hệ thống kẹp mẫu + Thước kẹp: Độ chính xác 0,1mm; micrometer độ chính xác 0,02 mm + Đồng hồ bấm giây. + Tủ sấy đối lưu. + Tủ luộc đối lưu 20 – 1000C Lấy mẫu: Mẫu xác định độ bền kéo trượt màng keo lấy theo tiêu chuẩn GB 5851-86. Phương pháp. Kích thước mẫu: Theo tiêu chuẩn GB 5851-86 Đối với loại 2: Ngâm nước có nhiệt độ 63 ± 30C, mặt nước cao hơn 200mm, không cho mẫu chìm xuống đáy. Thời gian ngâm trong 3 giờ, để mẫu ở nhiệt độ bằng nhiệt độ trong phòng, thời gian 10 phút, sau đó tiến hành thử trên máy vạn năng. Đối với ván loại : Mẫu được đun trong nước sôi (1000C) trong thời gian 4h, sau đó lấy ra sấy ở nhiệt độ 63 ± 30C trong thời gian 20 giờ. Tiếp tục đun trong nước sôi 4 giờ, lấy mẫu ra để mẫu ở nhiệt độ trong phòng, thời gian 10 phút, sau đó tiến hành thử trên máy vạn năng. Trục phải ở vị trí thẳng đứng, khoảng cách giữa má kẹp và rãnh cắt 5 ±1 mm. Tốc độ tăng tải chậm và đều, thời gian tăng tải 30 – 90 giây. Kết quả đọc chịnh xác đến 1 N. Công thức tính: , MPa, ì 0,9 , MPa Trong đó: - Độ bền kéo trượt màng keo khi chiều dày lớp ván mỏng ngoài cùng ≥ 1 mm. - Độ bền kéo trượt màng keo khi chiều dày lớp ván mỏng ngoài cùng < 1 mm. P - Lực phá huỷ mẫu, N; W – Chiều rộng mẫu thử, mm; A = 20mm; B = 10 mm - Trong quá trình thử mẫu, nếu ván mặt bị đứt (không phá huỷ đúng màng keo), thì ta cần xử lý như sau: + Nếu τk lớn hơn trị số quy định thì ghi kết quả vào bảng biểu. Ngược lại, nếu τk nhỏ hơn trị số quy định thì loại bỏ kết quả. + Nếu số lượng mẫu thử bị khuyết tật lớn hơn 1/2 tổng số mẫu thử làm cho trị số độ bền kéo trượt trung bình nhỏ hơn quy định thì phảI làm tăng thêm dung lượng mẫu thử. Nếu kết quả trị số đo độ bền kéo trượt trung bình nhỏ hơn quy định, tỷ lệ phá huỷ gỗ ≥ 80% thì kết quả cho phép nhỏ hơn 20% so với quy định. Trong quá trình kiểm tra mẫu, ngâm, sấy nếu ván bị bong, tách; có nghĩa là τk = 0 thì kết quả vẫn ghi vào bảng biểu, nhưng số mẫu như vậy không được phép vượt quá 20% tổng số mẫu. Nếu vượt quá thì phải làm lại với bộ số mẫu khác. Nếu sau khi làm lại trị số đo độ bền kéo trượt trung bình nhỏ hơn quy định thì ván này không đảm bảo chất lượng. Bảng 4.1. Kết quả kiểm tra độ bền kéo trượt màng keo, MPa áp suất (MPa) Đại lượng thống kê 1.1 1 1,3 1.5 0.58 0.70 0.75 S 0.06 0.08 0.09 S% 10.54 12.3 13.80 P% 2.30 3.20 3.85 C(95%) 0.02 0.04 0.05 Dựa vào các hiện tượng phá huỷ mẫu, kết quả ghi được trong bảng 4.1 và được biểu diễn trên biểu đồ hình 4.1, tôi có nhận xét sau: áp suất ép (MPa) Độ bền kéo trượt màng keo (MPa) Hình 4.1: Biểu đồ kéo trượt màng keo Hình thức phá huỷ mẫu: hầu hết các mẫu khi bị pha huỷ, trên tiết diện chịu lực đều có một lượng gỗ lớn bám lại. Trong đó có một số mẫu sau khi bị phá huỷ hầu như không có hoặc có rất ít lượng gỗ bám lịa trên tiết diện chiu lực. Ngoài ra còn một số mẫu bị kéo đứt. Còn về trị số cường độ sau khi phá huỷ mẫu ta thấy: xét về cường độ kéo trượt màng keo theo tiêu chuẩn kiểm tra thì chất lượng của các ván ở các chế độ đều đạt yêu cầu. Giữa những chế độ khác nhau chất lượng của sản phẩm tăng dần theo áp suất ép. Điều này được giải thích như sau: + Khi xem xét hình thức phá huỷ mẫu chất lượng mối dán đều đạt tiêu chuẩn vì hầu hết các mẫu đều phá huỷ ở phân gỗ. Lượng gỗ còn lịa trên tiết diện chịu lực lớn hơn 30% (theo tiêu chuẩn ISO 12466-1 “E”). Hiện tượng phá huỷ này do hai nguyên nhân gây ra: chất lượng mối dán tốt do quá trình ép nhiệt keo được dàn trải đều, gỗ được hoá dẻo tốt khả năng liên kết giữa vật dán và keo tốt. Mặt khác vì khi bị phá huỷ thường nằm ở phần gỗ, nguyên nhân là do chất lượng ván dán gây ra. Dựa vào cấu tạo của gỗ Bồ Đề ta thấy gỗ có cấu tạo mềm, xốp nên khả năng chịu lực của vật liệu kém hơn so với chất lượng của màng keo. Tuy nhiên cường độ phá huỷ mẫu lớn hơn so với yêu cầu nên gỗ Bồ Đề về cấu tạo chưa có vấn đề lớn khi làm nguyên liệu sản xuất ván Blockboard. + Còn về cường độ kéo trượt màng keo theo kết quả ta thấy: Theo biêu đồ hình 01 ta thấy chất lượng của mối dán tăng dần theo áp suất. Điều này được giải thích như sau: Chất lượng của màng keo phụ thuộc vào mức độ đóng rắn của màng keo. Nếu màng keo đóng rắn không triệt để thì chất lượng mối dán không đảm bảo. Vì khi đó quá trình đa tụ của keo chưa hoàn thành, mức độ liên kết của màng keo lỏng lẻo làm cho khả năng liên kết giữa màng keo và vật dán không tốt gây ra hiện tượng bong màng keo. Điều này xảy ra khi nhiệt độ ép quá thấp, thời gian ngắn. Trong đề tài này tuy nhiệt độ và thời gian cố định nhưng khi áp suất tăng thì nó làm cho tốc độ truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào ván là rất lớn, nó gián tiếp làm tăng nhiệt và thời gian lớp trong của ván làm giảm sự chênh lệch nhiệt độ với nhiệt độ lớp mặt tạo điều kiện cho màng keo đóng rắn triệt để. Mặt khác, theo lý thuyết dán dính thì màng keo càng mỏng thì chất lượng mối dán càng tăng. Mà áp suất tạo cho mức độ dàn trải của keo đồng đều hơn làm cho chất lượng mối dán tốt hơn. Vì thế cường độ màng keo tăng dần theo mức độ tăng áp. Tuy nhiên áp suất phải nằm trong giới hạn không phá huỷ vật dán. 4.2.2 Khối lượng thể tích mẫu. Tiêu chuẩn cắt mẫu: Kích thước mẫu: L ì W ìt = 100 ì 100 ì ti (mm) Dung lượng mẫu: 10 mẫu/ 1 chế độ ép. Phương pháp xác định: dùng các dụng cụ cân, đo để xác định. Dụng cụ đo: đo chiều dài và chiều rộng bằng thước kẹp có độ chính xác 0,02 mm và chiều rộng bằng pame có đô chính xác 0,01 mm. Vị trí đo được xác định trên hình sau: 25 25 Hình 4.2. Sơ đồ vị trí đo chiều dày mẫu Công thức tính: Trong đó: m – khối lượng của mẫu (g) V – Thể tích mẫu ván (cm3) γ – Khối lượng thể tích ván (g/cm3) Kết quả đo được ghi ở bảng 4.2. Tiến hành xử lý thống kê, kết quả thu được bảng 4.2 sau đây: Bảng 4.2. Kết quả kiểm tra khối lượng thể tích sản phẳm, g/cm3 áp suất ép (MPa) Đại lượng thống kê 1.1 1.3 1.5 0.34 0.366 0.38 S 0.01 0.02 0.02 S% 4.65 5.67 4.11 P% 1.45 1.78 1.39 C(95%) 0.01 0.01 0.01 Khối lượng thể tích của sản phẩm lớn hơn khối lượng thể tích của gỗ sản xuất ra ván. Bởi vì, trong quá trình ép phủ mật dưới tác dụng của áp suất, nhiệt độ, các thanh bị co ngót theo cả hai phương chiều dày và chiều rộng thanh và thành phần của ván lõi và dán phủ bề mặt đã có thêm một lượng keo để liên kết các thanh và lớp ván mặt. Mặt khác, độ ẩm khi xác định khối lượng thể tích cơ bản của gỗ khác với độ ẩm khi xác định độ ẩm của sản phẩm. Từ kết quả trên tôi có nhân xét sau đây: Theo lý thuyết khi chúng ta ép ván có cùng chiều dày phôi nếu tăng áp suất ép nằm trong giới hạn cho phép, thì khối lượng thể tích tỷ lệ thuận với áp suất ép. Vì trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm hợp lý gỗ được dẻo hoá triệt để làm giảm khả năng đàn hồi của ván, khi ta dùng áp suất cao làm cho ván bị nén chặt, mật độ vật chất tăng làm cho khối lượng thể tích ván tăng. Tuy nhiên theo tài liệu [01] áp suất chỉ tăng một giới hạn nhất định, nếu cứ tăng áp suất thì khối lượng thể tích sẽ tăng rất ít hoặc không tăng khi đó khối lượng thể tích sẽ đạt được hằng nhất dịnh, nếu cứ tiếp tục tăng áp thì sẽ dẫn tới phá huỷ mẫu. Điều đó lý giải cho sự chênh lệch về khối lượng thể tích rất lớn giữa áp suất 1,1 MPa và áp suất 1.3 MPa chênh lệch không đáng kể giữa áp suất 1,3 MPa và áp suất 1,5 MPa. Khi đó áp suất đã gần đạt mức độ giới hạn cho phép, đó là áp suất ép tối ưu. Ngoài sự chênh lệch về khối lượng thể tích còn do nhiều yếu tố khác, mà nguyên nhân chủ yếu là do chất lượng ván mỏng. ở đây tôi đề cập tới mức độ đồng đều về chiều dày cũng như cấu tạo gỗ. Khi chiều dày ván mỏng không đồng đều, làm cho chiều dày của phôi không đồng đều nhau khi ép ở cùng điều kiện sẽ cho ta khối lượng thể tích của các tấm là khác nhau. Bên cạnh đó cấu tạo của gỗ không đồng đều cũng gây nên hiện tượng sai khác này. Khi ván mỏng có các mắt trên bề mặt nó sẽ làm cho khối lượng của các mẫu tăng gây lên khuyết tật này. Tuy nhiên khi sản xuất ván Blockboard thì sự sai khác này vẫn nằm trong khoảng cho phép. 4.2.3. Độ bền uốn tĩnh Uốn tĩnh là một đại lượng đặc trưng cho khả năng chịu nén của bề mặt sản phẩm và là đại lượng chỉ tiêu cơ học quan trọng để đánh giá chất lượng ván dán. Kích thước mẫu: l ì w ì t = 12.t ì 50 ì t (mm) Số lượng mẫu: 10 mẫu/ 1 sản phẩm - Ván theo tiêu chuẩn GB 5849-46. - Dụng cụ và thiết bị. - Máy kiểm tra vạn năng: 4.000 – 40.000 N - Gối đỡ và các đầu kẹp, gối đỡ R= 15 cm - Thước kẹp: Độ chính xác 0,1 mm, micrometer độ chính xác 0,02 mm - Đồng hồ bấm giây. - Lấy mẫu: Mẫu xác định độ bền uốn tĩnh lấy theo tiêu chuẩn GB 5851 – 86. - Phương pháp: + Sau khi làm mẫu, kiểm tra chiều rộng và chiều dày mẫu. Chiều dài mẫu đo đến độ chính xác 0,1mm; chiều dày mẫu đo đến độ chính xác 0,02 mm. + lắp mẫu. + chiều dài mẫu thử: l = 12t (l ≥ 200 mm) 2 1 3 4 lg Lắp mẫu theo sơ đồ sau: Hình 4.4. Sơ đồ lắp mẫu thử Trong đó: 1 - Đầu nén. 3 – Giá đỡ. 2 – Mẫu. 4 - Đế. - Tăng tải từ từ, thời gian tăng từ 30 – 90 giây, trị số tải trọng phá huỷ dọc chính xác đến 1 N. - Công thức xác định: , MPa Trong đó: MOR - Độ bền uốn tĩnh. P - Lực gây phá huỷ mẫu, N/ {kgf}. L – Khoảng cách giữa hai gối tựa. w – Chiều rộng mẫu thử. t – Chiều dày sản phẩm. Ta tiến hành cắt mẫu. đo mẫu ở các vị trí ngẫu nhiên, sau đó đo kích thước mẫu w, t tại các vị trí cần thử. Khoảng cách giữa hai gối tựa L = 40 cm. Qua xử lý thống kê kết quả được ghi ở bảng 4.3 . Bảng 4.3: Kết quả kiểm tra độ bền uốn tĩnh của sản phẩm, MPa áp suất ép (MPa) Đại lượng thống kê 1,1 1,3 1,5 13.20 14.10 16.35 s 1.35 1.25 1.25 S% 10.45 8.95 7.85 P% 3.29 2.86 2.54 C(95%) 0.86 0.75 0.66 Thay đổi áp suất ép max, thực chất là tạo sự thay đổi của áp suất ép lên ván. Khi áp suất ép thấp: thời gian tăng áp chậm, khả năng truyền nhiệt vào ván giảm. Số lần đàn hồi của ván tăng lên do đây là loại nguyên liệu có chiều dày lớn, có độ cứng tĩnh lớn. Khi ép với áp suất lớn: lúc này thời gian tăng áp nhỏ, sự liên kết giữa các mặt của vật dán tốt hơn, tạo điều kiện cho quá trình truyền nhiệt lên ván. Số lần đàn hồi của ván giảm. Qua đây tôi nhận thấy, với một giá trị áp suất max vừa đủ để đảm bảo được liên kết ván với nhau, khả năng truyền nhiệt, khả năng đàn hồi của vật dán. Đồng thời khả năng bay hơi thoát ẩm của vật dán phù hợp với thời gian ép ván. Khi Pmax thay đổt thì τ = const, T0 = const, mức độ đóng rắn của màng keo sau khi ép là khác nhau, nhưng sau khi ủ ván có thể là như nhau. Sự thay đổi của các tính chất cơ học như độ bền uốn tĩnh phụ thuộc vào áp suất ép. Điều này cho thấy, quá trình tạo điều kiện ép khác nhau dẫn đến tính chất của ván sẽ khác nhau trong đố áp suất đóng vai trò quan trọng. Tôi nhận thấy khi áp suất ép tăng trong một khoảng giới hạn nào đó thì độ bền uốn tĩnh tăng(trong giới hạn nhất định). Đặc biệt với áp suất ép thấp thì cường độ uốn tĩnh giảm rõ rệt, điều này thể hiện rất rõ trên bảng 4.3 giữa áp suất 1,1 và áp suất 1,3. Điều này do khi áp suất ép thấp mức độ dàn trải của keo thấp, lượng keo dàn trải không đều trên mặt ván. Mặt khác áp suất thấp dẫn tới làm giảm khả năng truyền nhiệt vào lớp bên trong ván làm cho quá trình đa tụ keo kém, các lớp ván mỏng tiếp xúc với nhau không tốt, khă năng dẻo hoá gỗ kém làm cho chất lượng mối dán giảm. ở mẫu thí nghiệm có áp suất ép 1,3 (MPa) có cường độ uốn tĩnh lớn nhất. Tại đây các mối liên kết được hình thành triệt để nhất. Khi ép với áp suất cao (trong giới hạn nhất định) sự liên kết giữa các lớp ván tốt hơn, độ dàn trải của màng keo đồng đều, màng keo mỏng và đều hơn làm giảm khuyết tật sau khi hình thành ván, cường độ uốn tĩnh tăng. Tuy nhiên tại mẫu thí nghiệm có áp suất 1,5 (MPa) cường độ uốn tĩnh lại giảm. Nguyên nhân chính không phải là do ép với áp suất ép quá cao. Đáng lẽ ra khi ép ở áp suất cao (trong giới hạn nhất định) sự liên kết giữa các lớp ván và độ dàn trải của màng keo phải đồng đều hơn, cường độ uốn tĩnh phải tăng. Nhưng ở mẫu thí nghiệm này tôi phải giải thích như sau: + Khi ép áp suất cao, lam cho áp suất hơi ở trong lòng tấm ván cao. Trong quá trình giảm áp nếu áp suất lớn hơn IB của sản phẩm thì sẽ làm nổ ván toàn bộ hoặc nổ một phần rất nhỏ mà ta không cảm nhận được trên bề mặt sản phẩm, điều này cũng làm cho độ bền của sản phẩm giảm. + Sự đàn hồi của vâtj dán trong khi duy trì áp suất ở giai đoạn đóng rắn cuối, khi đó màng keo phía trong bắt đầu ổn định. Qua trình đàn hồi của vật dán làm rung động phá vỡ kết cấu bên trong của màng keo, làm cho cường độ uốn tĩnh giảm. Tuy nhiên cũng không thể loại trừ yếu tố máy móc thiết bị. 4.2.4. Kiểm tra độ ẩm của sản phẩm Tiêu chuẩn kiểm tra: UDC 647-419:543; GB 5852-85 Vị trí lấy mẫu theo tiêu chuẩn GB 5851-86. Kích thước mẫu: 50 ì 50 ì ti, mm. Dung lượng mẫu: 10 mẫu. Phương pháp kiểm tra theo nguyên lý: cân – sấy – cân. Dụng cụ: Cân điện tử, tủ sấy đối lưu, bình hút ẩm CaCl2, P2O5. Quy trình: Việc kiểm tra độ ẩm sản phẩm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Khoa Chế biến lâm sản. Sau khi lấy mẫu, phải tiến hành cân ngay cân điện tử được m1. Mẫu được đưa vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độ 103 ± 20C, sấy đến khi nào cân không thấy trị số thay đổi (sau khi sấy 3 giờ, cứ mỗi giờ cân 1 lần, đến khi chênh lệch khoảng cách của 2 lần liên tiếp < 0,01g), đưa mẫu ra và cho vào bình hút ẩm, làm nguồi ở nhiệt độ phòng rồi tiến hành cân ngay được m0, tránh độ ẩm vượt quá 1%. Công thức tính: Trong đó: m1 – khối lượng mẫu trước khi sấy, g; m0 – khối lượng mẫu khô kiệt, g. Tiến hành xử lý thống kê, kết quả thu được theo bảng sau: Bảng 4.5.Kết quả xác định độ ẩm của sản phẩm, % áp suất ép Đại lượng thống kê 1,1 1,3 1,5 13.09 12.54 11.53 S 0.41 0.43 0.45 S% 3.14 3.44 3.45 P% 1.02 1.06 0.75 C(95%) 0.28 0.25 0.24 Độ ẩm của các mẫu có giá trị không đồng đều nhau, nguyên nhân là do cấu tạo kích thước thanh ghép khác nhau, độ hút ẩm và hút nước khác nhau. Tuy nhiên các trị số đều nằm trong trị số độ ẩm cho phép đối với ván nhân tạo. 4.2.5. Kiểm tra độ trương nở chiều dày của sản phẩm Tiêu chuẩn kiểm tra: UDC 647-419:513; GB 586-86. Kích thước mẫu: 100 ì 100 ì ti, mm. Số lượng mẫu: 10 mẫu. Phương pháp xác định: cân - đo; Mẫu được ngâm nước trong 2 giờ. Dụng cụ: dùng thước kẹp, thước panme kỹ thuật Công thức: Trong đó: ∆S- độ trương nở chiều dày ván, %: to- chiều dày ván trước khi ngâm nước, mm: t1- chiều dày ván sau 2 giờ ngâm nước ở nhiệt độ 25oC,mm. Kết quả thí nghiệm được ghi ở bảng 4.6 Bảng 4.6. Kết quả kiểm tra độ trương nở chiều dày sản phẩm áp suất ép Đại lượng đặc trưng 1,1 1,3 1,5 1.1 1.42 1.48 S 0.09 0.13 0.13 0.04 S% 8.32 9.18 5.73 P% 2.62 2.90 1.34 C(95%) 0.06 0.08 0.05 Độ trương nở chiều dày sản phẩm không phụ thuộc nhiều vào áp suất ép, có thể là do mẫu chỉ được ngâm trong 2 giờ nên mức độ hút nước và trương nở chưa thể hiện rõ. Mức độ trương nở tương đối đồng đều và có trị số nhỏ hơn trị số cho phép. Ta thấy việc sử dụng chất kết dính và áp suất ép là hợp lý. 4.2.6. Kiểm tra độ định dạng (cong, vênh) của sản phẩm Tiêu chuẩn kiểm tra: UDC 647-419:531.71; GB 5855-86. Xác định độ cong cạnh ván Phương pháp: Dùng thước chuẩn cạnh 500 mm áp sát vào cạnh ván. dùng thước lá nhét vào khe hở lớn nhất giữa cạnh ván và thước chuẩn. đo chính xác đến 0,05 mm. Công thức xác định: Trong đó: Un (%)- trị số cong cạnh ván; δ – khe hở lớn nhất giữa cạnh ván và thước, mm; L – Chiều dài thước, mm. Tiến hành xử lý thống kê số liệu được ghi ở bảng sau: Bảng 4.7. Kết quả kiểm tra độ cong cạnh ván, %. s S% P% C()95% 0.087 0.0058 6.65 3.84 0.0065 Qua kiểm tra cho thấy độ cong cạnh ván là nhỏm đảm bảo độ tiêu chuẩn nhỏ hơn 0,2%, với áp suất ép P = 1,3 MPa hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu trên. Xác định độ cong vênh của ván Phương pháp: đạt ván lên mặt phẳng chuẩn, mặt lồi của ván để xuống dưới, dùng thước chuẩn cạnh 1000 mm đặt vào vị trí cong theo đường chéo 2 góc, dùng thước lá nhét vao khe hở lớn nhất giữa ván và thước, đo chính xác đến 0,05 mm. Công thức xác định: (lấy chính xác đến 0,01%) Trong đó: W(%) – trị số cong vênh của ván; H – khe hở lớn nhất giữa ván và thước, mm; L – chiều dài thước, mm Tiến hành xử lý thống kê số liệu được ghi ở bản sau: Bảng 4.8. Kết quả kiểm tra độ cong vênh của sản phẩm, % s S% P% C()95% 0.1085 0.0078 7.21 2.51 0.0056 Qua kết quả kiểm tra cho thấy độ cong vênh của sản phẩm nhỏ hơn độ cong vênh của sản phẩm cho phép (W= 0,2%, đối với sản phẩm đánh nhẵn). Tuy nhiên, độ cong vênh của 3 sản phẩm không đồng nhất do trong quá trình ép có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt bàn ép. Xác định độ lượn sang của ván Phương pháp: dùng thước chuẩn cạnh 300mm, áp sát vào bề mặt ván, dùng thước lá xác định khe hở lớn nhất giữa thước và ván. Vị trí xác định cách mép ván ít nhất 20mm, có thể đo ở 3 vị trí có giá trị lớn nhất. Độ lượn sóng của ván tính bằng mm đo chính xác đến 0.05mm Công thức xác định: Trong đó: C (%) – trị số độ lượn sóng của ván; h – khe hở lớn nhất giữa thước và ván, mm; L – chiều dài thước, mm. Tiến hành xử lý thống kê số liệu được ghi ở bảng sau: Bảng 4.9: Kết quả kiểm tra độ lượn sóng của sản phẩm, % s S% P% C()95% 0.162 0.009 7.27 4.77 0.01 Kết quả kiểm tra cho thấy độ lượn sang của sản phẩm là nhỏ, nhỏ hơn độ lượn sóng của sản phẩm cho phép của ván Blockboard là ([C%] = 0,2%) với trị số này hoàn toàn chấp nhận được. Độ lượn sóng của 3 sản phẩm không đồng nhất là do kích thước các thanh ghép thành phần gia công không đồng đều, bề mặt ván lõi không nhẫn phẳng tuyệt đối, do lượng keo tráng và dàn trải không đồng đều dẫn đến khi ép ván mặt, sự kết dính giữa ván mặt và lõi không đồng đều trên cùng 1 tấm nói chung và 3 tấm nói riêng. Đồng thời còn do sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt ván ép quá lớn dẫn đến sự đóng rắn màng keo không đồng đều giữa hai mặt ván làm cho ván bị cong, lượn sóng… Chương V: kết luận và kiến nghị 5.1. Kết luận Qua kết quả nghiên cứu tôi thấy rằng Bồ Đề là một loại cây gỗ rừng trồng mọc nhanh, thích hợp với nhiều điều kiện lập địa ở Việt Nam. Việc nghiên cứu sử dụng gỗ Bồ Đề làm nguyên liệu ván nhân tạo để nâng cao hiệu quả sử dụng là một vấn đề cần được quan tâm. Giải quyết tốt vấn đề này sẽ có ý nghĩa thiết thực là tận dụng được một loại cây trồng ở Việt Nam. Đồng thời cũng mở ra một hướng sản xuất ván nhân tạo từ loại gỗ này. Qua quá trình nghiên cứu đề tài tôI đã nêu được ảnh hưởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lượng ván Blockboard và từ đấy tôi thấy áp suất ép hợp lý ch o loại ván Blockboard từ nguyên liệu gỗ Bồ Đề dày 2mm là: Pmax = 1.3 (MPa) 5.2.Đề xuất và kiến nghị Với mong muốn đề tài thực sự là một sản phẩm khoa học có giá trị lý luận và thực tiễn, tôi xin đưa ra một số kiến nghị sau: Cần phải tăng dung lượng mẫu thí nghiệm để tăng mức độ chính xác cho đề tài. Tăng số mức, mở rộng khoảng trị số áp suất cần khảo sát. Khảo sát đa yếu tố (P và τ) hoặc ( P và T) Lượng keo dán: Qua kết quả kiểm tra thấy rằng, lượng keo dán dùng trong đề tài là tương đối hợp lý, ít ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, cần có những công trình nghiên cứu sâu hơn về lượng keo dán dùng trong sản xuất Blockboard từ gỗ Bông gòn, để đưa ra được lượng keo tráng hợp lý nhất cho loại gỗ này. Thông số chế độ ép: Kết quả kiểm tra tính chất sản phẩm cho thấy, sản phẩm có độ trương nở chiều dày nhỏ, độ cong cạnh ván, độ cong vênh sản phẩm và độ lượn sóng của sản phẩm thấp. Cần có một số công trình nghiên cứu với mỗi mức áp suất, cần có một chế độ ép dán phủ bề mặt riêng để đảm bảo nhiệt độ, thời gian truyền nhiệt hợp lý cho mối mức áp suất đó. Sản phẩm: Cần bổ sung tính toán chi phí sản xuất (giá thành sản phẩm) để đề tài thực sự là một sản phẩm nghiên cứu hoàn chỉnh, có ý nghĩa khoa học và đáp ứng được yêu cầu thực tiễn. Tài liệu tham khảo [1] Phạm Văn Chương, Nguyễn Hữu Quang: Bài giảng công nghệ sản xuất ván nhân tạo – tập 1, Trường đại học Lâm Nghiệp, Nhà xuất bản Nông Nghiệp, Hà Nội 2004. [2] Phạm Văn Chương, Nguyễn Văn Thuận: Bài giảng Công nghệ sản xuất ván nhân tạo – tập 1, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây, Việt Nam, 1993. [3] Lê Xuân Tình: Giáo trình khoa học gỗ, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội 1998. [4] Nguyễn HảI Tuất, Ngô Kim Khôi: Xử lý thống kê (kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong nông lâm nghiệp) trên máy vi tính, Nhà xuất bản Nông Nghiệp, Hà nội, 1996. [5] Lê Mông Châu, Vũ Văn Dũng: Thực vật và thực vật đặc sản rừng, Trường đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây, Việt Nam, 1992. [6] Đào Xuân Tuấn (2006), Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất tới chất lượng ván ghép thanh dạng Finger Joint, Khoá luận tốt nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây. [7] Trần Thị Phương (2005), Nghiên cứu sử dụng gỗ Bông Gòn để sản xuất ván ghép thanh dạng Blockboard, Khoá Luận Tốt Nghiệp, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây. [8] Nguyễn Thị Lục (2006), Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ kết cấu tới tính chất ván ghép thanh dạng Blockboard từ gỗ Bông Gòn, Khoá Luận Tốt Nghiệp, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây. [9] Lê Thị Hải (2003), Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép và thời gian ép tới một số tính chất cơ bản của ván LVL từ gỗ Bồ Đề, Khoá Luận Tốt Nghiệp, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây. [10] Đào Trung Dũng (2003), Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép tới một số tính chất cơ bản của ván LVL từ gỗ Bồ Đề, Khoá Luận Tốt Nghiệp, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây. [11] Trần Thị Kim Dung (2006), Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm đến chất lượng ván ghép thanh, Khoá Luận Tốt Nghiệp, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây. [12] Nguyễn Thanh Tùng (1996), Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ ép lớp mặt (nhiệt độ, thời gian) tới chất lượng sản phẩm ván ghép thanh, Khoá Luận Tốt Nghiệp, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây. Phần phụ biểu Biểu 01. Độ ẩm của sản phẩm, % áp suất ép STT 1,1 1,3 1,5 1 11.88 12.40 12.39 2 12.05 12.65 12.33 3 12.46 12.52 12.25 4 12.84 12.59 12.51 5 12.15 12.24 12.19 6 12.17 12.32 12.24 7 12.44 12.84 12.63 8 12.13 12.22 12.48 9 12.54 12.68 12.13 10 12.67 12.35 12.31 Trung bình 12.33 12.48 12.34 S 0.38 0.05 0.07 S% 3.10 3.24 2.89 P% 0.76 1.23 1.21 C(95%) 0.21 0.18 0.26 Biểu 02. KHối lượng thể tích của sản phẩm, g/cm3 áp suất ép STT 1,1 1,3 1,5 1 0.42 0.42 0.45 2 0.40 0.38 0.38 3 0.39 0.38 0.35 4 0.40 0.42 0.48 5 0.38 0.36 0.37 6 0.39 0.37 0.38 7 0.36 0.40 0.37 8 0.42 0.36 0.38 9 0.37 0.36 0.40 10 0.42 0.38 0.38 Trung bình 0.395 0.383 0.384 S 0.001 0.001 0.02 S% 3.78 4.43 5.78 P% 1.23 1.45 1.67 C(95%) 0.02 0.03 0.03 Biểu 03. Độ trương nở chiều dày sản phẩm, % áp suất ép STT 1,1 1,3 1,5 1 1.19 1.25 1.23 2 1.17 1.12 1.56 3 1.12 1.08 1.08 4 1.14 1.17 1.16 5 0.89 0.80 0.96 6 1.02 1.13 1.26 7 1.23 1.07 1.28 8 1.07 1.12 1.04 9 1.13 1.12 1.13 10 1.16 1.07 1.11 Trung bình 1.102 1.093 1.131 S 0.2 0.07 0.12 S% 8.74 7.62 9.18 P% 2.32 2.13 2.17 C(95%) 0.05 0.04 0.07 Biểu 04. Độ bền uốn tĩnh của sản phẩm, MPa áp suất ép STT 1,1 1,3 1,5 1 16.43 17.32 15.44 2 18.54 17.48 17.32 3 17.36 16.42 15.28 4 15.34 16.28 15.37 5 16.02 16.78 16.43 6 18.41 18.32 18.21 7 18.23 17.68 17.33 8 16.28 15.43 15.61 9 16.31 16.12 15.87 10 16.79 16.22 16.75 Trung bình 16.971 16.875 16.361 S 0.61 0.57 0.42 S% 3.76 5.22 7.12 P% 1.16 1.48 2.63 C(95%) 0.36 0.24 0.28 Biểu 05. Độ bền kéo trượt màng keo, MPa áp suất ép STT 1,1 1,3 1,5 1 0.8 0.59 0.56 2 0.64 0.54 0.47 3 0.80 0.71 0.55 4 0.71 0.63 0.62 5 0.68 0.79 0.58 6 0.77 0.83 0.63 7 0.68 0.75 0.62 8 0.87 0.58 0.76 9 0.74 0.71 0.71 10 0.58 0.55 0.74 Trung bình 0.727 0.668 0.624 S 0.06 0.05 0.058 S% 10.71 12.40 9.48 P% 2.17 2.63 3.21 C(95%) 0.03 0.02 0.04 Biểu 06. Độ cong cạnh ván, % (P= 1,3 MPa) STT L (mm) δ (mm) Un (%) 1 500 0.4 0.08 2 500 0.45 0.09 3 500 0.45 0.09 Độ cong cạnh ván 0.867 S 0.058 S% 6.65 P% 3.84 C(95%) 0.006 Biểu 07. Độ cong vênh của sản phẩm, % (P= 1,3 MPa) STT L (mm) δ (mm) Un (%) 1 1000 1.05 0.12 2 1000 1.10 0.11 3 1000 1.20 0.125 Độ cong cạnh ván 0.118 S 0.076 S% 7.01 P% 3.81 C(95%) 0.007 Biểu 08. Độ lượn sang của sản phẩm, % (p= 1,3MPa) STT L (mm) δ (mm) Un (%) 1 300 0.37 0.21 2 300 0.42 0.18 3 300 0.47 0.17 Độ cong cạnh ván 0.186 S 0.01 S% 6.86 P% 3.13 C(95%) 0.01