TỔNG QUAN
Giới thiệu về vật liệu composite
Vật liệu composite là loại vật liệu tổng hợp từ hai hoặc nhiều thành phần khác nhau, nhằm tạo ra một vật liệu mới với tính năng vượt trội hơn so với các vật liệu ban đầu Cấu trúc của vật liệu composite bao gồm các thành phần cốt, đảm bảo các đặc tính cơ học cần thiết, và vật liệu nền, giúp liên kết các thành phần lại với nhau một cách hài hòa.
1.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển
Vật liệu composite đã có mặt trong cuộc sống từ khoảng 5.000 năm trước Công nguyên, khi người cổ đại sử dụng bột đá trộn với đất sét để nung đồ gốm Người Ai Cập cũng đã áp dụng composite từ khoảng 3.000 năm trước với các sản phẩm như vỏ thuyền làm từ lau và sậy Sự phát triển mạnh mẽ của vật liệu composite diễn ra vào những năm 1930, khi Stayer và Thomas nghiên cứu thành công sợi thủy tinh, cùng với Fillis và Foster ứng dụng polyeste không no trong ngành công nghiệp chế tạo máy bay và tàu chiến trong Thế chiến II Năm 1950, sự ra đời của nhựa Epoxy và các sợi gia cường như polyeste, nylon đánh dấu bước đột phá quan trọng Kể từ năm 1970, vật liệu composite đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, y tế, thể thao và quân sự.
Vật liệu composite nổi bật với khả năng chế tạo các kết cấu sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật đa dạng, nhờ vào các thành phần cốt có độ cứng và bền cơ học cao Vật liệu nền đảm bảo sự liên kết hài hòa, tạo ra các kết cấu chịu nhiệt và chống ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt Composite polymer là một trong những ứng dụng hiệu quả nhất, với tính năng nhẹ, bền cao, khả năng chịu môi trường tốt, dễ lắp đặt và có độ bền riêng cùng đặc trưng đàn hồi cao Ngoài ra, vật liệu này còn bền vững với môi trường hóa học và có độ dẫn nhiệt, dẫn điện thấp Quá trình chế tạo ở nhiệt độ và áp suất nhất định giúp tối ưu hóa các công nghệ sản xuất, mang lại lợi ích lớn trong ứng dụng.
Phân loại vật liệu composite
Vật liệu composite đƣợc phân loại theo hình dạng và theo bản chất của vật liệu thành phần
1.2.1 - Phân loại theo hình dạng a Vật liệu composite độn dạng sợi:
Vật liệu composite có thể được chia thành hai loại chính: composite độn dạng sợi và composite độn dạng hạt Composite độn dạng sợi sử dụng các sợi làm chất độn, giúp tăng cường các tính chất cơ lý của polymer nền Trong khi đó, composite độn dạng hạt cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ bền và tính năng của vật liệu.
Khi vật liệu tăng cường có dạng hạt, các tiểu phân hạt độn phân tán vào polymer nền Hạt khác sợi ở chỗ nó không có kích thước ưu tiên
Composite được phân loại theo bản chất và thành phần thành hai loại chính Thứ nhất, composite nền hữu cơ, bao gồm nhựa và hạt, kết hợp với các vật liệu cốt như sợi hữu cơ (polyamide, kevlar), sợi khoáng (thủy tinh, carbon) và sợi kim loại (bo, nhôm) Thứ hai, composite nền kim loại, sử dụng các hợp kim kim loại như hợp kim Titan, mang lại độ bền và tính chất cơ học vượt trội.
Nhôm,…) cùng với độn dạng hạt: sợi kim loại (Bo), sợi khoáng ( Si, C)…
4 c Composite nền khoáng (gốm) với vật liệu cốt dạng: sợi kim loại (Bo), hạt kim loại (chất gốm), hạt gốm (cacbua, Nitơ)…
Ứng dụng
Vật liệu composite đã được biết đến rộng rãi nhờ lịch sử phát triển phong phú và ứng dụng thành công trên toàn thế giới Trong thời kỳ Đại chiến thế giới thứ hai, nhiều quốc gia đã sử dụng vật liệu này để sản xuất máy bay, tàu chiến và vũ khí Hiện nay, composite polymer được áp dụng trong chế tạo linh kiện ô tô nhờ vào các ưu điểm như giảm trọng lượng, tiết kiệm nhiên liệu, tăng khả năng chịu ăn mòn và giảm rung, tiếng ồn Ngành hàng không vũ trụ cũng sử dụng vật liệu này cho các bộ phận như cánh và mũi máy bay, với các hãng nổi tiếng như Boeing và Airbus Ngoài ra, vật liệu composite còn được ứng dụng trong ngành công nghiệp điện tử để sản xuất bảng mạch và linh kiện, cũng như trong ngành đóng tàu và các lĩnh vực dân dụng như y tế, thể thao và nhiều ngành khác.
Vật liệu composite đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế Việt Nam, với khoảng 5.000 tấn nhựa được tiêu thụ hàng năm Tại Hà Nội, nhiều đề tài nghiên cứu về composite đã được triển khai, cho thấy sự phổ biến của vật liệu này trong đời sống xã hội Cụ thể, tại khoa răng hàm mặt của Bệnh viện Trung ương Quân đội 108, composite được sử dụng để ghép răng thưa Ngoài ra, vật liệu này còn được ứng dụng trong thiết bị giáo dục, nội thất như bàn ghế, giải phân cách giao thông, hệ thống tàu xuồng, máng trượt, ghế ngồi và mái che cho các nhà thi đấu, sân vận động và trung tâm thể thao.
Việt Nam đang tích cực ứng dụng vật liệu composite trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là điện dân dụng, bao gồm hộp công tơ điện, sào cách điện và sứ cách điện Việc sử dụng vật liệu này không chỉ nâng cao hiệu quả mà còn đảm bảo tính an toàn và bền vững trong các ứng dụng điện.
Trong công nghiệp sản xuất đồ mộc, vật liệu composite gỗ đƣợc dùng làm các chi tiết tấm phẳng như: mặt bàn, mặt ghế, giường, cánh tủ, hồi tủ…
Vật liệu composite gỗ được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, bao gồm việc làm trần nhà, vách ngăn, và khuôn bê tông Ngoài ra, nó còn được sử dụng để chế tạo các chi tiết chịu lực như dầm, xà, khung chịu lực, mái nhà và bậc cầu thang.
Trong giao thông, vận tải, người ta sử dụng vật liệu composite gỗ, composite tre để làm sàn xe ôtô, vỏ tàu xe, toa tàu hỏa,…
Tình hình nghiên cứu, ứng dụng vật liệu composite tre - gỗ
Lịch sử nghiên cứu và ứng dụng vật liệu composite đã tồn tại từ lâu, nhưng composite gỗ và composite tre chỉ mới xuất hiện vào cuối thế kỷ 19 Sự phát triển của ngành công nghệ hóa học đã dẫn đến việc phát minh ra các loại keo dán mới và công nghệ sản xuất ván nhân tạo, từ đó tạo ra nhiều sản phẩm đa dạng.
Trong những năm gần đây, nhiều quốc gia như Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia và Philippines đã nghiên cứu và ứng dụng nguyên liệu tre để sản xuất các sản phẩm đa dạng Các sản phẩm này bao gồm ván ép lớp tre (Mat Plybamboo), mành tre (Curtain Plybamboo), ván dán tre (Plybamboo), ván khuôn bê tông xây dựng (Building concrete moldboard), ván dăm tre và ván sàn tre.
Một số công trình nghiên cứu về vật liệu composite tre gỗ của các nước trên thế giới nhƣ:
Năm 1994, Wang Siqun từ trường Đại học Nam Kinh, Trung Quốc, đã tiến hành nghiên cứu về tính ổn định kích thước của ván tổng hợp được sản xuất từ tre và gỗ sinh trưởng nhanh Nghiên cứu của tác giả tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của các yếu tố như keo dán, độ dày dăm, tỷ lệ dăm tre, cấu trúc ván, khối lượng thể tích, đặc tính của tre và độ axit của nguyên liệu đến tính ổn định của ván.
Vào năm 1994, Wang Siqun và Hua Yukun đã nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm định hướng (OSB) từ nguyên liệu tổng hợp tre và gỗ Bạch Dương Nghiên cứu cho thấy ván OSB từ tre và gỗ Bạch Dương có độ bền cao, với khả năng ổn định kích thước và cường độ tăng khi tỷ lệ dăm tre được gia tăng, mặc dù tỷ trọng của ván cũng tăng theo Keo P-F (Phenol-Formaldehyde) và U-F (Urea-Formaldehyde) được xác định là chất kết dính phù hợp để sản xuất ván OSB, đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm.
Năm 2005, các nhà khoa học Trung Quốc Zhang Qisheng, Jiang Shenxue và Chen Liheng đã nghiên cứu phát triển vật liệu composite làm ván sàn container từ tre và gỗ mọc nhanh với tỷ trọng thấp Họ đã giới thiệu ba loại sản phẩm khác nhau, kết hợp từ cót ép tre và ván ghép thanh tre, đáp ứng tiêu chuẩn về tính chất cơ lý cho ngành công nghiệp chế tạo container Các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm khối lượng thể tích từ 0,75 – 0,8 g/cm³, độ bền uốn tĩnh chiều mặt ván đạt 30MPa, độ bền uốn tĩnh chiều cạnh ván đạt 80MPa, cùng với modul đàn hồi uốn tĩnh chiều mặt ván là 3.000 MPa và modul đàn hồi tĩnh chiều cạnh ván là 10.000 MPa.
Năm 1997, Ấn Độ có 8 nhà máy sản xuất sản phẩm BMB (Bamboo Mat Board), tạo ra 2,5 triệu ngày công trong một năm Sản phẩm này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thu nhập cho người nghèo, đặc biệt là phụ nữ ở vùng nông thôn Theo ước tính, một máy ép nhiệt 10 tầng hoạt động liên tục trong 1 năm cần khoảng 0,6 triệu công nhân để sản xuất 3500m³ sản phẩm từ việc đan nan.
Năm 1994, các nhà khoa học Nhật Bản như Min Zhang, Shuichi Kawai, Hikaru Sasaki, Yasuo Yoshida, Toshiyuki Yamawaki và Masato Kashihara đã tiến hành nghiên cứu sản xuất ván sợi composite bằng cách kết hợp sợi đay, sợi tre và sợi gỗ với các tỷ lệ hỗn hợp khác nhau Kết quả cho thấy, độ bền uốn tĩnh (MOR) của ván sợi composite đay - gỗ tăng lên khi tỷ lệ hỗn hợp đay/gỗ tăng.
7 tre/gỗ tăng thì cường độ uốn ở điều kiện ướt (MOR) của ván sợi composite tre - gỗ tăng và tính chất chống nước của nó cũng tăng lên
Nhiều trung tâm nghiên cứu đã phát triển sản phẩm composite tre - gỗ, trong đó Viện nghiên cứu nguồn gen thực vật quốc tế (IPGRI) giới thiệu vật liệu này cho sàn container và sàn nhà Tổ chức tre nứa và song mây quốc tế (INBAR) cũng nghiên cứu ứng dụng composite tre - gỗ trong coppha và đồ mộc Tuy nhiên, các nghiên cứu này chủ yếu mang tính chất quảng bá sản phẩm mà chưa công bố quy trình và thông số công nghệ cụ thể để sản xuất vật liệu.
1.4.2 Tại Việt Nam Ở Việt Nam, tre, gỗ đƣợc nhân dân ta sử dụng từ rất lâu, song hiện tại với nền công nghiệp chế biến gỗ phát triển chậm, các sản phẩm chƣa đa dạng, tỷ lệ lợi dụng tre, gỗ còn thấp Hiện nay, nước ta có khoảng 88 nhà máy, xí nghiệp chế biến và sử dụng nguyên liệu tre nứa (Hà Chu Chử, 2004), trong đó có 6 nhà máy sản xuất giấy và bột giấy: Bãi Bằng, Tân Mai, Việt Trì, Đồng Nai, Kon Tum, Thanh Hóa với công suất mỗi nhà máy từ 15.000 đến 130.000 tấn sản phẩm/ năm; 4 nhà máy ván tre luồng là Hòa Bình, Lạng Sơn, Trung Văn –
Hà Nội và Thanh Hóa có mỗi nhà máy với công suất thiết kế đạt 1.000 m³ sản phẩm/năm Ngoài ra, nhà máy The Bamboo Factory tại Đại An, Hải Dương, cùng với các làng nghề mây tre đan ở Chương Mỹ - Hà Tây và Cát Đằng - Nam Định cũng đóng góp vào ngành sản xuất này.
Từ năm 1975 đến 1980, Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu chế biến tre luồng qua các phương pháp cơ học và hóa học, nổi bật là các công trình “Nghiên cứu ván dán tre luồng” của PGS.TS Nguyễn Hữu Quang và “Nghiên cứu chế biến hóa học Luồng” của PGS.TS Hà Chu Chử Những nghiên cứu này đã mở ra hướng đi mới trong việc khai thác hiệu quả tài nguyên lâm sản ngoài gỗ.
Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào công nghệ chế biến và ứng dụng tre, nhằm phát triển vật liệu mới và giải quyết vấn đề nguồn nguyên liệu cho ngành chế biến lâm sản.
Nghiên cứu của PGS.TS Nguyễn Phan Thiết (1993) về công nghệ sản xuất ván dăm tre tại Việt Nam cho thấy rằng ván dăm tre có tính chất cơ học vượt trội hơn so với ván dăm gỗ, với các chỉ số cụ thể như ứng suất uốn tĩnh đạt 394,1 kgf/cm², ứng suất kéo vuông góc là 6,16 kgf/cm², và modul đàn hồi đạt 24,306 kgf/cm² Các thông số công nghệ được áp dụng trong nghiên cứu bao gồm nhiệt độ ép 140°C, áp suất ép 12 kgf/cm², thời gian ép 10 phút, độ dày ván 10mm, và sử dụng keo UF với hàm lượng 12%.
Nghiên cứu của TS Hứa Thị Huần (1993) về công nghệ sản xuất ván sợi ép từ nguyên liệu tre Lồ Ô và gỗ Bạch Đàn đã chỉ ra rằng ván sợi kết hợp này mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm việc cải thiện các tính chất cơ học và vật lý so với ván thuần loài Khối lượng riêng, ứng suất uốn tĩnh và độ ẩm thăng bằng của ván sợi hỗn hợp đạt mức tương đương với sợi gỗ Thông.
Năm 1997, Phạm Thị Diệp Ánh đã bắt đầu nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm composite từ gỗ và tre luồng Tuy nhiên, nghiên cứu này chỉ dừng lại ở giai đoạn thử nghiệm mà chưa cung cấp các thông số công nghệ cụ thể.
Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định được sự ảnh hưởng của chế độ ép đến chất lượng sản phẩm
- Đề xuất khoảng trị số nhiệt độ ép hợp lý để đạt đƣợc chất lƣợng sản phẩm cao trong điều kiện cho phép.
Phạm vi nghiên cứu
- Ván MDF (Medium Density Fiber board)
- Giấy cân bằng lực (Balancing paper)
Trong đề tài này chúng tôi sử dụng keo EPI hai thành phần là: SYNTEKO 1980 và HARDENER 1993 do Casco sản xuất
Máy ép nhiệt 1 tầng tại trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng Trường Đại học Lâm Nghiệp
Một số thông số của máy ép nhiệt:
- Kích thước bàn ép: 800 x 800 mm
- Chiều cao khoang máy ép: 360 mm
- Công suất động cơ bơm dầu: 27,9 kW
- Gia nhiệt bằng dòng điện, nhiệt độ lớn nhất: 300 0 C
- Tổng áp lực ép: 2400 kN
Nội dung nghiên cứu
Căn cứ và mục tiêu nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu, tôi tập trung nghiên cứu vào các vấn đề sau:
- Tìm hiểu về đặc điểm nguyên liệu bao gồm: Luồng, ván MDF, keo EPI
- Thực nghiệm tạo sản phẩm có kích thước là: 400 x 400 x 15mm (chiều dài x chiều rộng x chiều dày)
- Đánh giá chất lƣợng sản phẩm tạo ra thông qua các tiêu chuẩn kiểm tra hiện hành
- Đề xuất thông số công nghệ chủ yếu để tạo sản phẩm.
Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng tài liệu và kết quả từ các nghiên cứu trước đây, cùng với các tiêu chuẩn kiểm tra trong và ngoài nước, là cơ sở lý luận quan trọng để đánh giá kết quả nghiên cứu.
Tiến hành tính toán thực nghiệm tạo sản phẩm trên cơ sở các mức độ nhiệt độ ép khác nhau và cố định các yếu tố còn lại
1.8.3 Phương pháp xử lý số liệu sử dụng thống kê toán học thông qua các đại lƣợng đặc trƣng sau a Trung bình mẫu
Trong đó: n – dung lƣợng mẫu kiểm tra; xi – các giá trị ngẫu nhiên của mẫu thí nghiệm;
X - trị số trung bình mẫu b Sai tiêu chuẩn
12 Đƣợc tính theo công thức:
S – sai quân phương; xi – giá trị của mẫu thí nghiệm;
X - trị số trung bình mẫu; n – dung lƣợng mẫu kiểm tra c Hệ số biến động Đƣợc xác định theo công thức:
Trong đó: S% – hệ số biến động;
X - trị số trung bình mẫu d Hệ số chính xác Đƣợc xác định theo công thức: n
Trong đó: P% - hệ số chính xác;
S% - hệ số biến động; n – dung lƣợng mẫu kiểm tra
1.8.4 Tiêu chuẩn kiểm tra chất lƣợng sản phẩm
- Khối lƣợng thể tích: tiêu chuẩn GB5852 – 85
- Độ ẩm của sản phẩm: tiêu chuẩn JAS-SE-7
- Độ bền dán dính (thử kéo trƣợt) EN 205:2003
- Độ bền dán dính (thử bong tách màng keo) JAS-SE-7
Ý nghĩa của đề tài
+ Đề tài là cơ sở tính toán, lựa chọn thông số công nghệ và quy trình công nghệ để sản xuất ván composite từ tre và MDF
+ Đề tài là cơ sở khoa học để góp phần sử dụng hiệu quả cây luồng vào lĩnh vực vật liệu mới
+ Đề tài có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu về sử dụng cây luồng ở Việt Nam
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Đặc điểm, tính chất của các vật liệu thành phần
2.2.1 Nguyên liệu ván mặt (tre)
2.2.1.1 Tính chất vật lý và cơ học của tre a Tính chất vật lý
Khối lượng thể tích của tre dao động từ 0,4-0,9 g/cm³, phụ thuộc vào cấu trúc giải phẫu như số lượng và phân bố sợi quanh bó mạch Loại tre, tuổi, vị trí trên thân và điều kiện sinh trưởng đều ảnh hưởng đến khối lượng thể tích Cụ thể, tre gai có khối lượng thể tích cao hơn tre vầu đắng Khối lượng thể tích ở ngọn và cật tre thường cao hơn do mật độ bó mạch dày, trong khi khối lượng thể tích ở gốc và ruột tre thấp hơn Khối lượng thể tích cao tương ứng với cường độ cao, phản ánh tính chất cơ học của tre Độ ẩm của tre bão hòa khoảng 35-40%, ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ lý Độ ẩm liên quan chặt chẽ đến tuổi, vị trí thân và mùa chặt hạ, trong đó tre già có độ ẩm thấp hơn tre non Độ ẩm ở ngọn cao hơn ở gốc và phần ruột cao hơn phần cật, với độ ẩm tre tươi thường lớn hơn 70%, có thể lên tới 145%, trung bình khoảng 80-100%.
Tính chất co rút của tre cho thấy tỉ lệ co rút của nó thường thấp hơn so với gỗ, với sự co rút thể tích lớn hơn so với chiều dài Co rút tiếp tuyến ở cật tre là lớn nhất, tiếp theo là co rút xuyên tâm, trong khi co rút dọc thớ là ít nhất Nguyên nhân chính dẫn đến sự co rút trong tre là do mất nước từ các lỗ mạch trong bó mạch, khiến những vị trí có mật độ bó mạch cao co rút nhiều hơn, trong khi những vị trí có mật độ thấp co rút ít hơn Quá trình sấy tre có thể gây ra nứt do sự chênh lệch co rút giữa cật và ruột tre.
Tre là vật liệu có độ bền cơ học cao và khả năng thích ứng tốt, dễ gia công, vì vậy được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, nông nghiệp và ngư nghiệp Theo tài liệu, tre có ứng suất kéo gấp đôi gỗ và ứng suất nén cao hơn gỗ khoảng 10%.
Ứng suất chịu kéo dọc thớ của tre là phương chịu lực tốt nhất, với sự khác biệt giữa các loại tre và các vị trí trên cùng một cây Ở phần cật, giới hạn bền chịu kéo lớn hơn phần ruột, trong khi ứng suất kéo ở phần đốt tương đương với phần lóng Theo tài liệu, ứng suất kéo dọc thớ của mẫu đốt tre gai đạt 1463 kgf/cm², trong khi mẫu lóng là 3218 kgf/cm² Ứng suất chịu nén dọc thớ lớn hơn ứng suất chịu nén ngang thớ và giảm dần từ gốc đến ngọn cây Ứng suất trượt của tre tương đối nhỏ, với ứng suất trượt dọc thớ nhỏ hơn khoảng 3 lần so với ngang thớ, và lớn hơn ở phần đốt so với phần lóng Ứng suất tách dọc thớ của tre rất nhỏ do cấu trúc tế bào ở phần lóng xếp song song với trục dọc thân cây, với giới hạn bền tách khoảng 19-20 MPa, thấp hơn nhiều so với gỗ (150-200 MPa), điều này thuận lợi cho quá trình tạo nan.
Mô đun đàn hồi của tre phụ thuộc vào cấu trúc không đồng nhất và tính chất hữu cơ của nó, dẫn đến khả năng biến dạng lớn khi chịu tác động của ngoại lực Biến dạng của tre có sự khác biệt theo các chiều hướng khác nhau.
17 trƣng cho tính biến dạng của tre là biến dạng và đàn hồi đƣợc tính theo biểu thức sau:
Trong đó: - biến dạng tương đối
L - kích thước ban đầu, mm
Mô đun biến dạng đàn hồi của tre đƣợc tính theo công thức sau:
E - mô đun đàn hồi, N/mm 2
- ứng suất của tre, N/mm 2
Mô đun đàn hồi đóng vai trò quan trọng trong gia công tre, vì giá trị của ứng suất khác nhau theo các hướng Do đó, mô đun đàn hồi của tre cũng có giá trị khác nhau tùy thuộc vào từng hướng.
Kết quả nghiên cứu của một số tác giả về tính chất vật lý và cơ học của một số loài tre đươc ghi ở bảng 2.1 [8], [9], [12]
Bảng 2.1 Tính chất vật lý và cơ học của một số loại tre
Tính chất Đơn vị Tre gai Mạy sang Luồng
Lóng Đốt Lóng Đốt Gốc Thân Ngọn Khối lƣợng thể tích g/m 3 914 769 730 841 844
Hệ số co rút thể tích - 0,68 0,67 -
Tỷ lệ co rút thể tích % - - - - 16 17,6 19
Độ bền của vật liệu được thể hiện qua các chỉ số sau: độ bền nén dọc thớ đạt 831 Kgf/cm², độ bền kéo dọc thớ là 3218 Kgf/cm², độ bền uốn tiếp tuyến là 2155 Kgf/cm², độ bền uốn ngoài vào đạt 2007 Kgf/cm², độ bền uốn trong ra là 1746 Kgf/cm², và độ bền trượt dọc thớ là 68 Kgf/cm² Các chỉ số này cho thấy khả năng chịu lực và độ bền của vật liệu trong các điều kiện khác nhau.
Modul đàn hồi nén dọc thớ N/mm 2 - - - - 600,2
Hệ số đan hồi nén dọc thớ N/mm 2 - - - - 52,93
Modul đàn hồi nén ngang thớ N/mm 2 - - - - 126,63
Hệ số đàn hồi nén ngang thớ N/mm 2 - - - - 10,47
Cường độ nén dọc thớ N/mm 2 - - - - 35,64
2.2.2 Nguyên liệu sản xuất ván lõi (MDF - Medium Density Fiber board)
2.2.2.1 Sơ lƣợc về ván sợi
Sản xuất ván sợi bắt nguồn từ kỹ thuật sản xuất carton trong ngành công nghiệp giấy, với sản phẩm đầu tiên là ván sợi mềm vào đầu thế kỷ XX tại Mỹ và một số quốc gia khác Năm 1862, phương pháp bùng nổ của Mason đã mở đường cho việc sản xuất ván sợi cứng, và đến năm 1931, phát minh máy nghiền dăm kiểu một trục Asplund đã thúc đẩy phương pháp ướt cho ván sợi cứng, trở thành phương pháp chính Năm 1962, Mỹ bắt đầu áp dụng phương pháp khô trong sản xuất ván sợi cứng, và năm 1965, chính thức xây dựng các xưởng sản xuất ván sợi có khối lượng thể tích trung bình Tại Việt Nam, sản xuất ván sợi cứng bằng phương pháp ướt bắt đầu từ năm 1958, và vào những năm 80, phương pháp khô cho ván sợi có khối lượng thể tích trung bình đã phát triển mạnh mẽ, do những khó khăn về xử lý nước thải và chi phí của phương pháp ướt.
Bảng 2.2 Sản lượng MDF của các nước chủ yếu năm 2006 (10.000 m 3 )[14]
Anh Newzealand Pháp Malaixia Thế giới
Nhu cầu ván MDF trên toàn cầu đang gia tăng, trong khi giá dầu và keo cũng tăng cao, kéo theo giá gỗ nguyên liệu tăng Điều này dẫn đến việc giá ván MDF tăng theo mặc dù sản lượng toàn cầu đang tăng.
Trong 10 tháng đầu năm 2007, kim ngạch nhập khẩu ván MDF từ Malaysia đạt hơn 32 triệu USD, tăng 20,5% so với cùng kỳ năm 2006, chiếm 34% tổng kim ngạch nhập khẩu ván MDF của Việt Nam.
Nam từ Malaysia trung bình nửa đầu năm 2007 ở mức 256 USD/m 3 , tăng 23% so với mức giá trung bình cùng kỳ 2006
Giá ván MDF dày 15 đến 19 mm xuất khẩu của Malaysia trong nửa đầu tháng 12/2007 đạt 296-322 USD/m3 - FOB, tăng 12-16% so với cùng kỳ năm 2006 Dự báo trong năm 2008, giá xuất khẩu ván MDF của Malaysia sẽ tiếp tục tăng do nhu cầu tiêu thụ cao và nguồn nguyên liệu khan hiếm, cùng với sự gia tăng giá keo dán do giá dầu cao.
Trong 6 tháng đầu năm 2007, thị trường Thái Lan ghi nhận doanh nghiệp Việt Nam nhập khẩu ván MDF với kim ngạch đạt 27 triệu USD, tăng 57% so với cùng kỳ năm 2006, chiếm 28,7% tổng kim ngạch nhập khẩu Giá ván MDF nhập khẩu trung bình trong thời gian này là 235 USD/m3, cao hơn 20% so với mức giá cùng kỳ năm trước.
Trung Quốc hiện là thị trường cung cấp đứng thứ 3 với kim ngạch đạt 13 triệu USD, tăng 117,8% so với cùng kỳ và chiếm 13,8% tổng kim ngạch nhập khẩu Giá trung bình nhập khẩu từ Trung Quốc là 276 USD/m3, tăng 19% so với mức giá trung bình cùng kỳ.
2.2.2.2 Khái niệm ván sợi có khối lƣợng thể tích trung bình (MDF)
Ván sợi là sản phẩm được chế tạo từ sợi thực vật, trải qua các quy trình như nghiền, phân ly, sấy, trải thảm và ép nhiệt Đây là một loại ván thuộc dòng họ ván nhân tạo, nổi bật với tính năng bền vững và thân thiện với môi trường.
Ván sợi được phân loại theo khối lượng thể tích, trong đó ván sợi có khối lượng thể tích nhỏ hơn 0,5 g/cm³ được gọi là ván sợi mềm Ván sợi có khối lượng thể tích lớn hơn 0,8 g/cm³ được gọi là ván sợi có khối lượng thể tích cao (High Density Fiberboard) Còn ván sợi nằm trong khoảng khối lượng thể tích từ 0,45 đến 0,88 g/cm³ được gọi là ván sợi có khối lượng trung bình (Medium Density Fiberboard).
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm
Chất lƣợng sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
+ Các yếu tố thuộc về nguyên vật liệu
+ Các yếu tố thuộc về chất kết dính
+ Các yếu tố thuộc về công nghệ
Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến chất lượng sản phẩm là khác nhau Việc kiểm soát tốt các yếu tố này trong quá trình sản xuất sẽ giúp tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt nhất.
2.3.1 Ảnh hưởng thuộc về nguyên vật liệu a Ảnh hưởng của vật dán
Bản chất khác nhau của các lớp vật liệu tre và MDF ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm Nguyên lý dán ép cho thấy độ bền dán tốt nhất khi hai vật liệu có tính chất tương đồng Trong trường hợp ván tre và MDF, cấu tạo và thành phần hóa học khác biệt giữa tre và MDF dẫn đến khả năng liên kết kém hơn so với các vật liệu đồng nhất.
Mật độ phân bố vật chất của tre và MDF khác nhau, dẫn đến sự khác biệt về cơ tính của chúng Dưới cùng một điều kiện, vật liệu với sự phân bố đồng đều sẽ có tính chất cơ học tốt hơn, trong khi vật liệu phân bố không đồng đều sẽ có tính chất cơ học kém, dễ bị phá hủy tại những điểm có mật độ vật chất thấp Ngoài ra, tuổi khai thác của tre luồng cũng ảnh hưởng đến chất lượng và tính năng của vật liệu này.
Tre có độ ẩm thấp, dẫn đến tính chất cơ lý không tốt, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Tre già thường trở nên giòn, cứng và dễ bị sâu bệnh Thời gian khai thác và sử dụng tre lý tưởng là từ 3 đến 5 năm Vị trí trên thân tre cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng.
Nghiên cứu về cấu tạo và tính chất của tre cho thấy rằng đặc điểm và tính chất cơ lý ở phần gốc và phần ngọn của tre có sự khác biệt rõ rệt Cụ thể, sản phẩm được chế tạo từ phần ngọn của tre có khả năng chịu lực tốt hơn, trong khi sản phẩm từ phần gốc lại có khả năng chịu lực kém hơn Điều này liên quan đến sự phân bố của các bó mạch tre.
Mật độ bó mạch trong lóng tre giảm dần từ phần cật vào ruột, dẫn đến tính chất cơ lý cũng giảm theo hướng này Sự không đồng đều trong tính chất cơ lý của ván tre ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, đặc biệt liên quan đến chiều dài lóng tre.
Chiều dài lóng tre ảnh hưởng đến tính đồng đều của ván tre và chất lượng sản phẩm Khi chiều dài lóng lớn hơn chiều dài sản phẩm, sản phẩm sẽ không có đốt, dẫn đến sự sắp xếp bó mạch song song, giúp phân bố khối lượng thể tích đồng đều hơn và cải thiện tính chất sản phẩm Ngoài ra, độ ẩm của các lớp vật liệu cũng là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng sản phẩm, vì nó tạo điều kiện cho quá trình thẩm thấu.
Quá trình ép keo là yếu tố quan trọng trong việc truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào lớp keo, giúp thực hiện quá trình đóng rắn Tuy nhiên, độ ẩm cao của vật liệu có thể làm giảm độ nhớt của keo, dẫn đến hiện tượng thấm và tràn keo lên bề mặt, tạo ra màng keo không liên tục và kéo dài thời gian đóng rắn, từ đó làm giảm cường độ dán dính Ngược lại, nếu độ ẩm quá thấp, vật liệu sẽ trở nên giòn, ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của sản phẩm Độ ẩm thấp cũng có thể hút dung môi của keo, làm tăng nồng độ keo và gây khó khăn trong việc trải đều trên bề mặt, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm.
2.3.2 Ảnh hưởng của chất kết dính
Chất kết dính đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng sản phẩm, với từng loại chất kết dính phù hợp cho các ứng dụng khác nhau như đồ mộc, sản phẩm chịu nước và sản phẩm chống chịu thời tiết Trong công nghệ sản xuất vật liệu composite từ tre, các loại chất kết dính thường được sử dụng là nhựa nhiệt dẻo như PVAc và EPI Nồng độ của keo cũng là yếu tố cần lưu ý để đảm bảo hiệu quả trong quá trình sản xuất.
Nồng độ keo và độ nhớt của keo đều ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối dán Nồng độ keo thấp có thể khiến vật liệu dán hấp thụ ẩm, dẫn đến phồng rộp khi ép và giảm chất lượng mối dán Ngược lại, nồng độ keo quá cao làm khó khăn trong việc trải đều màng keo trên bề mặt vật dán, cũng gây giảm chất lượng Độ nhớt của keo, phản ánh nội lực trong keo khi các phần tử chuyển động, cũng cần được kiểm soát Độ nhớt thấp tăng khả năng thấm ướt nhưng có thể làm giảm chất lượng sản phẩm, trong khi độ nhớt quá cao gây khó khăn trong việc dàn trải keo, tạo ra màng keo không liên tục và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng mối dán.
Lượng keo tráng là yếu tố quan trọng, phụ thuộc vào loại keo, thiết bị sử dụng và chất lượng bề mặt vật dán Để đảm bảo chất lượng mối dán, cần có đủ lượng keo để tạo thành màng keo liên tục; do đó, lượng keo ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Bên cạnh đó, việc kiểm soát lượng keo cũng ảnh hưởng đến chi phí sản xuất, vì vậy trong thực tế, người ta thường tìm cách giảm chi phí keo xuống mức tối thiểu mà vẫn đảm bảo màng keo liên tục, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế.
Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng keo EPI hai thành phần: Synteko
Synteko 1980/1993 là loại keo chuyên dụng để dán gỗ với gỗ, mang lại độ bám dính cao trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau Với khả năng chống trượt và chống hòa tan khi được sử dụng ở nhiệt độ cao, keo này là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ bền và ổn định.
Synteko 1980/1993 có thể sử dụng để ép nguội, ép nóng
Keo đạt tiêu chuẩn JAIA-005432
Hình 2.1 Cấu trúc phân tử của gốc MDI
*Các thông số kỹ thuật của keo SYNTEKO 1980 AND HARDENER
STT Thông số và tính chất của keo Gía trị và đặc điểm
1 Kiểu 1980 Nước – bazơ tán sắc
2 Dạng giao hàng 1980 dạng chất lỏng
1980 xấp xỉ 12000 mPas Brookfield LVT, sp 4,6 rpm,
1993 xấp xỉ 900mPas Brookfield LVT, sp.2,30 rpm,
5 Khối lƣợng 1980 xấp xỉ 1200 kg/m 3
Chất đóng rắn và keo cần được bảo quản và vệ sinh cẩn thận Trong trường hợp da tiếp xúc với keo, cần rửa ngay bằng xà phòng và nước Để đảm bảo an toàn, hãy sử dụng găng tay và kính bảo hộ khi làm việc với các chất này.
8 Thiết bị sử dụng Cái bay có răng, quét, rulô trải
9 Thời gian bảo quản 1980: 9 tháng trong điều kiện đóng gói bảo quản ở 30 0 C
1993: 9 tháng trong điều kiện đóng gói bảo quản ở 30 0 C
11 Thiết bị trộn Máy trộn hay bằng tay
12 Tỉ lệ trộn 1980: 100 phần trọng lƣợng
13 Thời gian trộn Trộn trong 2 phút bằng tay cho đến khi chúng đồng tính.1/2 phút bằng máy trộn điện
14 Lƣợng keo tráng 150 – 250g/m 2 trải hai mặt
15 Open assembly time Lớn nhất là 4 phút ở 30 0 C
16 Closed assembly time Lớn nhất là 8 phút ở 30 0 C
Gỗ cao su ép từ gỗ cao su được xử lý bằng cách ép trong 60 phút ở nhiệt độ 20 độ C, với thời gian ép còn phụ thuộc vào lượng keo tráng Ngoài ra, có thể ép trong 30 phút ở nhiệt độ 30 độ C hoặc ép nóng ở 70 độ C để đạt được độ bền và chất lượng tối ưu.
2.4.3 Ảnh hưởng của các yếu tố chế độ ép a Áp suất ép
- Vai trò của áp suất ép:
Để đảm bảo mối liên kết chắc chắn giữa các bề mặt vật dán, việc tạo ra sự tiếp xúc tối ưu giữa vật dán và keo dán là rất quan trọng Mối liên kết này không chỉ ảnh hưởng đến độ bền mà còn quyết định hiệu quả của việc dán các vật liệu với nhau.
+ Tạo ra khối lƣợng thể tích của sản phẩm
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Dây chuyền sản xuất
Các bước công nghệ sản xuất vật liệu composite dạng lớp từ tre và MDF đƣợc tiến hành theo sơ đồ hình 3.1
Sàng dăm, phân ly sợi Tráng keo
Trải thảm, ép nhiệt Cắt cạnh, rọc rìa
Xếp ván Đánh nhẵn, hoàn thành sản phẩm Ép nhiệt
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất ván composite từ tre và MDF
Thực nghiệm tạo ván tre và MDF
3.2.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu a Ván MDF
Ván được mua sẵn trên thị trường với kích thước 1220 x 2440 x 15 (mm) Tính năng cơ học của ván MDF dùng trong đề tài đƣợc thể hiện ở bảng 3.1 Độ ẩm (%) KLTT
(g/cm 3 ) IB (MPa) MOR (MPa) MOE (MPa)
Bảng 3.1 Tính năng cơ học của ván MDF
Ván đƣợc đánh nhẵn lại bề mặt bằng giấy giáp số 400 sản xuất tại Nhật Cắt ván theo kích thước 400 x 400 (mm) b Ván mặt (ván tre luồng):
Ván tre luồng có kích thước 910 x 100 x 4 (mm) được mua sẵn trên thị trường Tính năng cơ học của loại ván này được trình bày chi tiết trong bảng 3.2, bao gồm các thông số về độ ẩm (%) và khối lượng tịnh (KLTT).
(g/cm 3 ) IB (MPa) MOR (MPa) MOE (MPa)
Bảng 3.2 Tính năng cơ học của ván tre
Ván đƣợc đánh nhẵn lại bề mặt bằng giấy giáp số 400 sản xuất tại Nhật Ván tre được cắt theo kích thước 400 x 100 x 4 (mm) c Giấy cân bằng lực:
Giấy được mua trên thị trường với kích thước 1000 x 200 x 0,5 (mm) d Tính toán lƣợng keo tráng
Ván bao gồm 3 lớp: - Lớp ván mặt: Tre
- Lớp giấy cân bằng lực Lượng keo để tráng phủ bề mặt thông thường từ 150 – 300g/m 3 , chọn lƣợng keo tráng 300g/m 3
Ván có kích thước : L x B = 400 x 400 mm
Số lƣợng ván sản phẩm: 15 tấm
Lƣợng keo tráng cho 1 tấm ván = L x B x n x 300 = 0,4 x 0,4 x 3 x 300 144(g)
Tổng lƣợng keo cần dùng m = 144 x 15 = 2160 (g) = 2,16 (kg)
2.3.2 Tiến hành thực nghiệm ép sản phẩm
Sau khi chuẩn bị và kiểm tra các vật liệu thành phần: ván mặt, ván lõi và keo dán, ta tiến hành ép ván composite tre – MDF a Đánh nhẵn
Ván tre và ván MDF sau khi cắt theo kích thước sản phẩm sẽ được đánh nhẵn để tạo ra bề mặt phẳng, giúp thuận lợi cho quá trình dán ép Tiếp theo, bước tráng keo sẽ được thực hiện để đảm bảo độ bám dính tốt nhất cho sản phẩm.
Do hạn chế về thiết bị thí nghiệm, quá trình tráng keo cho ván tre và ván MDF được thực hiện thủ công với lượng keo tráng là 300g/m².
Để tiến hành sản xuất, đầu tiên cần xếp ván tre lên bề mặt ván MDF, sau đó trải lớp giấy cân bằng lực lên mặt còn lại của ván MDF Công đoạn ép nhiệt rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Quá trình ép được thực hiện trên máy ép nhiệt BYD – 113 tại Trung tâm Công nghiệp rừng, trường Đại học Lâm Nghiệp, với các thông số công nghệ và biểu đồ ép được quy định rõ ràng.
Từ đó ta có biểu đồ ép nhiệt nhƣ sau:
P2 = 0.5MPa t1 = 0.5 phút ; t2 = 3 phút ; t3 = 2.5 phút ; t4 = 2 phút ; t5 = 2 phút
Hình 3.2 Biểu đồ ép ván composite tre - MDF
36 e Rọc cạnh và đánh nhẵn
Rọc cạnh giúp tạo kích thước sản phẩm ván phù hợp với yêu cầu và mục đích sử dụng Đánh nhẵn ván không chỉ nâng cao chất lượng bề mặt mà còn loại bỏ các tạp chất bám trên bề mặt trong quá trình ép và vận chuyển.
Đánh giá chất lƣợng sản phẩm
3.3.1 Khối lƣợng thể tích của sản phẩm
Khối lượng thể tích được xác định theo tiêu chuẩn GB/T 13123-2003, với kích thước mẫu thử là 100 x 100 x t, trong đó t là chiều dày của sản phẩm Số lượng mẫu thử cần thực hiện là 10 mẫu cho mỗi mức nhiệt độ.
Phương pháp xác định: sử dụng phương pháp cân – đo,, với chiều dày sản phẩm đƣợc đo ở 4 điểm khoanh tròn nhƣ hình 3.4
Hình 3.3 Sơ đồ vị trí kiểm tra chiều dày mẫu thử khối lƣợng thể tích
- Thước kẹp có độ chính xác 0,05mm
- Thước panme có độ chính xác 0,01mm
- Cân điện tử có độ chính xác 0,01g
- khối lƣợng thể tích mẫu thử, g/cm 3
V – thể tích mẫu thử, cm 3 Kết quả kiểm tra đƣợc ghi ở phụ biểu 01 đến 05 và kết quả xử lý thống kê đƣợc ghi ở bảng 3.4
Bảng 3.4 Khối lƣợng thể tích sản phẩm ở các mức nhiệt độ
Kh ối l ư ợ n g th ể tí ch (g/ cm 3 )
Biểu đồ 3.1: Khối lƣợng thể tích sản phẩm
Khối lượng thể tích trung bình của sản phẩm đạt 0.82g/cm³, cho thấy sự chênh lệch so với ván nền, cụ thể là 0.77g/cm³ đối với ván tre và 0.74g/cm³ đối với MDF Nguyên nhân của sự chênh lệch này cần được phân tích để hiểu rõ hơn về tính chất vật liệu.
Trong quá trình thực nghiệm, việc tráng keo được thực hiện theo phương pháp thủ công, dẫn đến việc lượng keo và màng keo chưa được phân bố đồng đều trên bề mặt.
- Do sai số chiều dày của ván tre và MDF, chiều dày của ván mặt tre cũng chƣa đƣợc đồng đều
Khi nhiệt độ ép thay đổi, khối lượng thể tích sản phẩm chỉ thay đổi không đáng kể, nằm trong giới hạn sai số cho phép 0.1 g/cm³ Điều này cho thấy rằng nhiệt độ ép có ảnh hưởng không đáng kể đến khối lượng thể tích của sản phẩm.
3.3.2 Độ ẩm của sản phẩm Độ ẩm của sản phẩm đƣợc kiểm tra theo tiêu chuẩn JAS-SE-7
- Kích thước mẫu thử: 100 x 100 x t, trong đó t: chiều dày sản phẩm (15mm) Số lƣợng mẫu: 10 mẫu/ mức nhiệt độ
Phương pháp xác định khối lượng mẫu thử bắt đầu bằng việc cân khối lượng ban đầu, sau đó đặt mẫu vào tủ sấy và tăng nhiệt độ lên 100 - 105 °C Quá trình này tiếp tục cho đến khi khối lượng mẫu không còn thay đổi, với chênh lệch khối lượng giữa hai lần cân liên tiếp nhỏ hơn 0.01g Cuối cùng, thực hiện cân nhanh để xác định khối lượng mẫu kho kiệt.
+ Cân điện tử độ chính xác 0.01g
MC – độ ẩm mẫu thử, % m 1 – khối lƣợng ban đầu của mẫu, g m0 - khối lƣợng mẫu khô kiệt, g
Kết quả kiểm tra đƣợc ghi ở phụ biểu 06 đến 10 và kết quả xử lý thống kê đƣợc ghi ở bảng 3.5
Bảng 3.5 Độ ẩm của sản phẩm ở các mức nhiệt độ
Biểu đồ 3.2: Độ ẩm của sản phẩm
Kết quả cho thấy độ ẩm của ván composite ở các mức nhiệt độ khác nhau không đồng đều Nguyên nhân là do ván nền có độ ẩm đồng đều nhờ vào quá trình sản xuất và sấy trước đó Sau khi ép ở nhiệt độ theo đề tài, độ ẩm của ván composite đạt mức trung bình khoảng 7% < 15%, đảm bảo tiêu chuẩn JAS-SE-7.
3.3.3 Khả năng bong tách màng keo
Khả năng dán dính của keo dán được đánh giá qua mức độ bong tách của màng keo, đặc biệt trong trường hợp màng keo không đồng phẳng Tiêu chuẩn JAS-SE-7 được sử dụng để kiểm tra hiệu suất này.
- Kích thước mẫu thử: 75 x 75 x t, với t là chiều dày sản phẩm, số lượng mẫu thử 10 mẫu/ mức nhiệt độ
- Dụng cụ và thiết bị:
+ Thước kẹp độ chính xác 0,05 mm
Mẫu sau khi cắt được ngâm trong nước nóng có nhiệt độ 70 ± 3 0 C trong
Sau 2 giờ, vớt mẫu ra, lau khô và cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 60 ± 3 °C trong 3 giờ Sau khi sấy xong, để mẫu nguội trong 10 giờ và tiến hành đo vết nứt trên từng màng keo.
Kết quả kiểm tra đƣợc ghi ở phụ biểu 11 đến 15 và kết quả xử lý thống kê đƣợc ghi ở bảng 3.6
Bảng 3.6 Chiều dài vết bong tách màng keo ở các mức nhiệt độ
Nhiệt độ ép Biểu đồ 3.3: Độ dài vết bong tách của sản phẩm
Theo tiêu chuẩn JAS-SE-7, ván đạt tiêu chuẩn về khả năng bong tách nếu các vết nứt có chiều dài nhỏ hơn 2/3 chu vi cạnh ván Kết quả đo cho thấy tỷ lệ bong tách dưới 60%, xác nhận rằng ván đã đáp ứng yêu cầu về dán dính.
Dựa trên số liệu, khả năng liên kết giữa tre và MDF khá tốt, tuy nhiên, MDF hút nước mạnh hơn tre, dẫn đến các vết nứt chủ yếu xuất hiện ở MDF Chất lượng mối dán giữa hai loại vật liệu khác nhau này kém hơn so với việc dán các vật liệu đồng dạng Đặc biệt, độ bền dán dính của keo tốt nhất đạt được ở nhiệt độ 60°C, khi keo đã đóng rắn hoàn toàn và bề mặt ván đạt chất lượng tốt Ngược lại, ở nhiệt độ 70°C, chất lượng mối dán giảm do keo bắt đầu đóng rắn hai lần, gây ra tình trạng giòn và khả năng dán dính thấp Mặc dù vậy, mức độ bong tách trung bình ở các nhiệt độ 50°C, 60°C và 70°C đều xấp xỉ 170mm, tương đương với mức độ bong tách ở 30°C (172.34mm) và 40°C (170.8mm), cho thấy nhiệt độ ép ảnh hưởng không rõ rệt đến giá trị bong tách của màng keo.
Kết quả phân tích thống kê cho thấy, nếu bỏ qua nhiệt độ ép 60°C, mức độ bong tách màng keo có xu hướng tăng khi nhiệt độ ép tăng Tuy nhiên, nhiệt độ 60°C là mức cần khảo sát Để xác định quy luật ảnh hưởng của nhiệt độ ép đến chất lượng dán dính, cần tăng dung lượng mẫu hoặc kiểm tra độ bền bám dính qua các tính chất khác.
3.3.4 Xác định độ bền kéo trƣợt
Do việc kiểm tra độ dài bong tách không phản ánh chính xác độ bền dán dính của màng keo, chúng tôi đã thực hiện thí nghiệm xác định giá trị độ bền kéo trượt của màng keo theo tiêu chuẩn EN 205:2003.
Hình 3.4 Kích thước mẫu thử kéo trượt màng keo
- Kích thước mẫu: 150 x 20 x t mm, với t là chiều dày sản phẩm
Số lƣợng mẫu dùng trong thí nghiệm 10 mẫu/ mức nhiệt độ
+ Hệ thống bộ gá kẹp mẫu
+ Thước kẹp độ chính xác0,02mm
+ Panme: độ chính xác 0.01mm.%
+ Máy kiểm tra vạn năng
- Phương pháp kiểm tra: Đo mẫu: dùng thướt kẹp và pame đo chiều rộng tiết diện kéo và đo chiều dày tiết diện kéo
Cho mẫu vào bộ gá trên máy thử vạn năng Gia lực đến khi mẫu bị đứt tại màng keo Ghi lại thông số cân trên đồng hồ M (kg) => P = M.9.81 (N)
Lực kéo trƣợt τk đƣợc xác định theo công thức: τk = 10 l.b
Trong đó: P - là lực kéo khi màng keo phá vỡ, N l - là chiều dài tiết diện kéo,mm b – Là chiều rộng tiết diện kéo, mm
Kết quả kiểm tra đƣợc ghi ở phụ biểu 16 đến 20 và kết quả xử lý thống kê đƣợc ghi ở bảng 3.7
Bảng 3.7 Giá trị kéo trƣợt màng keo ở các mức nhiệt độ
Nhiệt độ ép Biểu đồ 3.4 Ứng suất kéo trƣợt màng keo
Theo số liệu, giá trị của lực kéo trượt tăng khi nhiệt độ tăng Tuy nhiên, lực kéo trượt vẫn thấp hơn so với khi dán dính gỗ với gỗ Nguyên nhân là do kết cấu của ván MDF có khả năng chịu lực kém Hơn nữa, khi dán ép hai loại vật liệu khác nhau, khả năng dán dính cũng giảm, dẫn đến độ bền dán dính thấp.
Cũng nhƣ khi thử bong tách, độ bền kéo trƣợt của màng keo ở nhiệt độ
Nhiệt độ 60°C là mức tối ưu, mang lại giá trị lực kéo trượt vượt trội so với các nhiệt độ khác Điều này khẳng định rằng, việc ép màng keo ở 60°C với các thông số đã đề cập trong nghiên cứu này là lựa chọn tốt nhất.
Kiểm tra mức độ bong tách vàng keo và độ bền kéo trượt cho thấy rằng khi nhiệt độ ép tăng, độ bền dán dính cũng tăng theo, dẫn đến chất lượng mối dán được cải thiện rõ rệt.
