Xây dựng hướng dẫn công nghệ tạo chi tiết cong từ gỗ keo lai làm đồ mộc

LỜI CẢM ƠN Sau năm học trường Đại học lâm nghiệp từ năm 2007 – 2011, để hoàn thành khóa đào tạo hệ quy trường, đồng thời củng cố lại kiến thức suốt thời gian học tập trau dồi thêm kinh nghiệm để thực tế làm việc sinh viên cần phải tiến hành đợt thực tập cuối khóa làm khóa luận tốt nghiệp Được cho phép trường Đại Học Lâm Nghiệp, khoa Chế Biến Lâm Sản em tiến hành thực đề tài tốt nghiệp với nội dung “Xây dựng hướng dẫn công nghệ tạo chi tiết cong từ gỗ keo lai làm đồ mộc” Sau thời gian nghiên cứu với tinh thần nghiêm túc khẩn trương đến đề tài hoàn thành thời hạn Qua khóa luận tốt nghiệp cho phép em bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo T.S Vũ Huy Đại người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em suốt q trình làm khóa luận tốt nghiệp chú, anh chị Trung tâm Công nghiệp rừng trường Đại Học Lâm Nghiệp tạo điều kiện công nghệ, thiết bị thời gian để em hoàn thành khóa luận Do thời gian có hạn khả thân em hạn chế, bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu nên không tránh khỏi thiếu sót định, mong đóng góp thầy giáo bạn để luận văn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Xuân Mai ngày 13 tháng năm 2011 Sinh viên Nguyễn Văn Lanh ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với phát triển xã hội nhu cầu sống người ngày nâng cao Sản phẩm mộc người ý nhiều khơng có tính sử dụng, tính thẩm mỹ cao mà cịn tạo cho ta cảm giác thân thiện với môi trường Trước đây, để tạo chi tiết cong người ta phải vạch đường cong mực ván sau xẻ gỗ theo đường cong, điều làm giảm cường độ chi tiết, giảm chất lượng gia công bề mặt làm gia tăng lượng gỗ phế thải Ngày nay, uốn gỗ phương pháp tạo chi tiết cong đại đem lại hiệu cao áp dụng rộng rãi Dẻo hóa gỗ công đoạn quan trọng định chất lượng sản phẩm gỗ uốn Để dẻo hóa gỗ, người ta dùng phương pháp hóa học phương pháp vật lý Trên giới, vấn đề môi trường, người ta thường dẻo hóa gỗ sóng cao tần sóng viba Ở Việt Nam, điều kiện kỹ thuật cịn hạn chế, phương pháp dẻo hóa gỗ dùng phổ biến phương pháp thủy nhiệt, tức luộc hấp gỗ Keo lai (Acacia Mangium Willd & Acacia auriculiformis A Cunn ex Benth.) số trồng Gỗ Keo lai sử dụng rộng rãi để sản xuất đồ mộc Nhìn quan điểm cơng nghệ uốn gỗ, Keo lai có thân tương đối thẳng, trịn đều, độ cong, độ thon nhỏ, thích hợp để uốn Tuy nhiên, đến chưa có cơng trình nghiên cứu tạo chi tiết cong từ gỗ Keo lai Từ lý nêu trên, cho phép trường Đại học Lâm nghiệp hướng dẫn thầy giáo TS Vũ Huy Đại, tiến hành thực đề tài:“Xây dựng hướng dẫn công nghệ tạo chi tiết cong từ gỗ keo lai làm đồ mộc” Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng gỗ Keo lai Cây Keo lai Hepbuon Shim phát năm 1972 Sook, Sabah, Malaysia Năm 1976 chứng minh sản phẩm lai tạo chéo hai loại Keo thuộc chi thực vật họ đậu (Leguminose); Họ phụ trinh nữ (Mimosoideae) Keo tai tượng (Acacia mangium Willd) Keo tràm (Acacia auriculiformis A Cunn ex Benth.) Trong trình sinh trưởng phát triển hai dịng Keo (Acacia) xảy tượng lai tự nhiên, kết tạo lai có nhiều đặc tính khả phát triển hẳn bố mẹ Hiện Keo lai phân bố số nước như: Malaysia, Thái Lan, Quảng Châu - Trung Quốc, Canada… 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Năm 1990, Pinyapysarerk nghiên cứu phát triển Keo lai cho thấy: Cây Keo lai có đỉnh phát triển tốt, thân đơn trục có khả tỉa cành tốt Koichi YAMAMOTO (2003) nghiên cứu phân bố độ ẩm thân loài keo: Keo lai, Keo tai tượng, Keo tràm quốc gia bao gồm Việt Nam, Malaysia, Nhật Kết nghiên cứu cho thấy: Độ ẩm thân gỗ Keo tai tượng Keo lai cao không phần gỗ giác mà phần gỗ lõi Độ ẩm cao xác định 253% cho hai loài Keo tai tượng Keo lai Thân gỗ Keo tràm có độ ẩm thấp (146%) Gần đây, Nhật Bản nhà nghiên cứu cơng bố số cơng trình nghiên cứu như: Motoki Okuma Hiroshi Tanaka (1999) xác định tỷ trọng gỗ, lực cắt mô đun uốn cho mẫu gỗ dán 13 lớp Keo lai thấy gỗ dán Keo lai loại vật liệu tốt dùng xây dựng Trước tình hình phát triển rộng rãi Keo lai, cần đẩy mạnh việc nghiên cứu sử dụng gỗ Keo lai để đưa vào sản xuất 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước Ở nước ta Keo lai Trung tâm nghiên cứu rừng phát nghiên cứu từ năm 1992 Ba Vì Đơng Nam Bộ Các nghiên cứu cho thấy Keo lai xuất xứ từ Keo tràm Keo tai tượng Australia Hiện nay, có nhiều cơng trình nghiên cứu Keo lai Việt Nam, hướng nghiên cứu gồm có: Nhân giống Keo lai, xác định cấu tạo tính chất gỗ Keo lai, nghiên cứu xử lý bảo quản, biến tính cho gỗ Keo lai, nghiên cứu sử dụng gỗ Keo lai để sản xuất ván nhân tạo, đồ mộc,… - Bùi Đình Tồn (2002) nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất học, vật lý hoá học chủ yếu gỗ Keo lai - tuổi định hướng sử dụng ván ghép thanh, kết đề tài khẳng định Keo lai có khả sử dụng sản xuất ván ghép có tính chất học độ trung bình Ngồi có nhiều cơng trình nghiên cứu khác sử dụng loại gỗ lĩnh vực khác như: + Phan Duy Hưng (2004) nghiên cứu khả sử dụng gỗ Keo lai sản xuất ván LVL Kết đề tài cho thấy gỗ Keo lai hồn tồn sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ván LVL có chất lượng đảm bảo tiêu chuẩn làm chi tiết chịu lực - Nguyễn Năm Phong (2008), nghiên cứu cấu tạo ván ghép (dạng Glue Laminated Timber) từ gỗ Keo lai Kết nghiên cứu cho thấy gỗ Keo lai bước đầu nghiên cứu tạo Glulam đáp ứng loại GL13 (theo tiêu chuẩn kiểm tra AS/NZS 1328:2.1998) 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu, sản xuất chi tiết cong 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Cơng nghệ sản xuất chi tiết cong gỗ nhiều nước giới quan tâm nghiên cứu triển khai sản xuất từ lâu Các chi tiết cong chân ghế, tựa ghế, khung bàn, tay vịn cầu thang sản phẩm mỹ nghệ làm tăng giá trị thẩm mỹ sản phẩm, đáp ứng tốt mục đích nhu cầu sử dụng sản xuất đồ mộc Từ thập kỷ kỷ 19, Australia chế tạo vành xe ngựa gỗ Bạch đàn nhờ công nghệ luộc gỗ đem uốn định hình khn Một vành xe ngựa nối nửa cong hình trịn có đường kính từ 800 – 1200 mm Chiều dày gỗ uốn 40 mm Ngày nay, Echuka (Úc) giữ mẫu vật truyền thống thiết bị thô sơ để chế tạo Tại Nga, Viện cơng nghệ chế biến gỗ nghiên cứu, ứng dụng vào sản xuất công nghệ sản xuất chi tiết cong từ gỗ phương pháp uốn ép với 10 loại gỗ thông dụng gỗ Thơng, Sồi, Tần bì, Vân sam,… xác định tỷ số h/R cụ thể với loại gỗ Phương pháp uốn ép uốn ép nguội uốn ép nóng Cơng nghệ uốn ép gỗ để sản xuất chi tiết cong cho sản phẩm mộc nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu gỗ loại hình cơng nghệ gỗ nghiên cứu ứng dụng vào sản xuất nhiều nước giới Nhật, Nga, Mỹ, Trung Quốc từ năm 1950 ngày hồn thiện cơng nghệ, thiết bị Hầu hết xác định khả uốn nhiều loại gỗ thiết lập quy trình uốn ép gỗ cho nhiều loại sản phẩm gỗ uốn có hình dạng C, U, Z, O,… dùng cho đồ mộc nội thất xây dựng Công nghệ uốn gỗ nguyên: Các chi tiết gỗ thẳng sau dẻo hóa phương pháp khác xử lý nhiệt ẩm (luộc, hấp), sóng cao tần, vi sóng uốn theo bán kính xác định thiết bị uốn thủ công hay máy uốn chuyên dụng Căn vào đặc tính cấu tạo gỗ mục đích sử dụng sản phẩm, người ta uốn gỗ với cấp bán kính khác xác định tỷ số h/R (chiều dày/bán kính uốn) B.I Ugolev (1990) xác định khả uốn 21 loại gỗ châu Mỹ, B.S Trudinov (1985) xác định khả uốn 15 loại gỗ Sản phẩm gỗ uốn thường chi tiết cong cho bàn, ghế nội thất, gỗ uốn dùng để trang trí Cơng nghệ uốn ép ván mỏng: Kỹ thuật uốn ép ván mỏng bắt đầu tiến hành từ năm 1929, A Alto Phần Lan phát minh ra, ông sử dụng loại ván mỏng từ gỗ Sồi rừng gỗ Song sử dụng sản xuất đồ gia dụng (như ghế ngồi, salon,…) Về sau, năm 1940 Mathasom Thụy Điển tiến hành thiết kế chế tạo nhiều loại hình sản phẩm đồ gia dụng mà có chi tiết uốn cong tạo từ phương pháp uốn ép ván mỏng Từ năm 50 kỷ 20 trở đi, Đan Mạch, Thụy Điển, Phần Lan, Na Uy, Nga, Nhật Bản, Đài Loan Trung Quốc, có tốc độ phát triển nhanh kỹ thuật sản xuất chi tiết cong phương pháp uốn ép ván mỏng, đồng thời tiến hành sản xuất với số lượng lớn sản phẩm có sử dụng chi tiết cong Tóm lại, chi tiết cong từ gỗ sản xuất theo xu hướng có chất lượng tốt, áp dụng vào sản xuất cho hiệu kinh tế cao 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước Hiện nước ta, chi tiết cong từ gỗ chủ yếu sản xuất phương pháp truyền thống: Vạch đường cong gỗ xẻ, sau xẻ gỗ theo mẫu vạch; uốn ván mỏng: Các gỗ mỏng cánh tủ sản phẩm mộc xử lý cách hơ lửa, phun nước sau tiến hành uốn, hiệu kinh tế phương pháp thấp bán kính cong đạt nhỏ, khơng đáp ứng tính đa dạng chi tiết đồ mộc áp dụng vào sản xuất mang tính cơng nghiệp Vũ Huy Đại cộng (2005) tiến hành đề tài KHCN cấp Bộ “Nghiên cứu cải tiến công nghệ sản xuất chi tiết cong từ gỗ phương pháp uốn ép nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm hiệu sử dụng nguyên liệu”, kết cho thấy phơi liệu gỗ Giổi lơng có chiều dày 15 mm sau xử lý dẻo hóa hóa chất amoniac uốn với bán kính R = 415 mm, đồng thời đề tài phân tích đề xuất loại hình cơng nghệ uốn gỗ sản xuất chi tiết cong cho sản phẩm ghế ngồi để triển khai vào sản xuất điều kiện nước ta để tạo chi tiết cong cho sản xuất đồ mộc, xây dựng, thể thao Vũ Huy Đại (2006), thực đề tài KHCN cấp “Nghiên cứu công nghệ uốn ép gỗ để sản xuất chi tiết cong cho sản phẩm mộc phục vụ chế biến xuất khẩu” Đề tài xác định tỷ số h/R gỗ Keo tai tượng có kích thước dài x rộng x dày = 500 x 20 x 10 mm 1/7, xử lý dẻo hóa phương pháp luộc thời gian 45 phút Đề tài xây dựng quy trình cơng nghệ uốn gỗ Keo tai tượng làm chi tiết cong cho đồ mộc với kích thước LxBxH (chiều dài x chiều rộng x chiều dày), B = 30 mm; H = 25 mm, chiều dài L tuỳ thuộc vào kiểu dáng ghế ngồi mà nhận giá trị khác nhau; bán kính uốn là: R = 500 mm, 230 mm, 200 mm 190 mm Nguyễn Thị Phúc (2009), thực đề tài: “Nghiên cứu số yếu tố công nghệ để sản xuất số sản phẩm từ tre nứa đan ván bóc phương pháp ép định hình gia nhiệt điện cao tần” Đề tài xác định số yếu tố cơng nghệ quy trình ép mặt ghế cong hai chiều từ cót đan ván bóc gỗ Trám hồng máy ép định hình gia nhiệt dòng điện cao tần Đồng thời, đề tài xác định quy trình cơng nghệ sản xuất ghế cong hai chiều sản phẩm tương tự từ cót đan ván bóc với thời gian giảm nhiều so với phương pháp ép nhiệt, nhiên cơng nghệ phức tạp, địi hỏi độ xác trình độ kỹ thuật cao Như vậy, chi tiết cong gỗ sản xuất phương pháp uốn ép chưa nghiên cứu đầy đủ áp dụng vào sản xuất 1.3 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu Trong năm gần đây, công nghiệp chế biến gỗ nước ta phát triển mạnh mẽ, sản phẩm mộc hàng thủ công mỹ nghệ xuất nhiều nước giới EU, Mỹ, Nhật… Tuy nhiên, phải nhập đến gần 80% gỗ nguyên liệu cho ngành chế biến Do biện pháp nâng cao chất lượng tỷ lệ lợi dụng gỗ rừng trồng đưa công nghệ uốn gỗ vào sản xuất đồ mộc Hiện nhiều doanh nghiệp, làng nghề sản xuất đồ gỗ nội thất bàn, ghế có nhiều chi tiết cong sản phẩm mộc tựa lưng ghế, chân ghế, tay vịn, chân bàn , sản xuất phương pháp cắt theo mẫu vạch sẵn gỗ xẻ Phương pháp đơn giản ảnh hưởng đến cấu trúc gỗ, làm cho cường độ gỗ bị giảm tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu thấp (lãng phí 30 - 40%), chất lượng bề mặt gỗ bị giảm tạo chi tiết cong có bán kính nhỏ Keo lai (Acacia Mangium Willd & Acacia auriculiformis A Cunn ex Benth.) giống lai tự nhiên Keo tai tượng Keo tràm Đặc điểm bật Keo lai sinh trưởng nhanh, vượt trội lên rõ rệt tầng rừng Keo tai tượng Do vậy, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ uốn gỗ Keo lai sản xuất chi tiết cong cho sản phẩm mộc có ý nghĩa thực tiễn lớn việc tiết kiệm nguyên liệu, đồng thời giảm áp lực nhập gỗ từ nước ngoài, tạo ổn định sử dụng nguồn nguyên liệu gỗ rừng trồng cho công nghiệp chế biến gỗ 1.4 Mục tiêu, phạm vi, nội dung, phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài * Mục tiêu tổng quát Hoàn thiện công nghệ uốn gỗ tạo chi tiết cong đồ mộc gia dụng trang trí nội thất, góp phần đa dạng hóa sản phẩm nâng cao hiệu sử dụng gỗ rừng trồng * Mục tiêu cụ thể - Xây dựng hướng dẫn công nghệ tạo sản phẩm gỗ uốn Keo lai máy uốn gỗ UG–HĐ - Hướng dẫn công nghệ tạo sản phẩm Bàn ghế cà phê 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu * Nguyên liệu: Nguyên liệu sử dụng nghiên cứu gỗ Keo lai (Acacia mangium Willd & Acacia auriculiformis A Cunn ex Benth.) tuổi chặt hạ khu vực thị trấn Lương Sơn - Hồ Bình * Địa điểm : Đề tài nghiên cứu Trung tâm Công nghiệp rừng trường Đại Học Lâm Nghiệp, Xuân Mai - Chương Mỹ - Hà Nội 1.4.3 Nội dung nghiên cứu - Thu thập loại sản phẩm gỗ uốn ngồi nước - Thiết kế bóc tách sản phẩm Bàn ghế cà phê - Hướng dẫn công nghệ uốn gỗ keo lai - Hướng dẫn tạo sản phẩm bàn ghế cà phê có chi tiết cong 1.4.4 Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp khảo sát thực tế Khảo sát tình hình sản xuất sử dụng chi tiết cong nước * Phương pháp kế thừa - Kế thừa kết nghiên cứu gỗ Keo lai nước giới - Kế thừa kết nghiên cứu công nghệ sản xuất chi tiết cong gỗ giới phương pháp đánh giá khả uốn gỗ * Phương pháp thực nghiệm Thực nghiệm uốn gỗ Trung tâm Công nghiệp rừng trường Đại Học Lâm Nghiệp, Xuân Mai - Chương Mỹ - Hà Nội (Chi tiết trình thực nghiệm trình bày chương 3) 1.4.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Kết đề tài có ý nghĩa lớn việc sản xuất nâng cao chất lượng sản phẩm, tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu gỗ, giá trị thẩm mỹ giá trị kinh tế sản phẩm mộc - Kết đề tài hồn tồn áp dụng vào thực tiễn sản xuất quy mô vừa nhỏ 1.4.5 Sơ đồ Sơ đồ trình nghiên cứu đề tài Thiết kế bóc tách sản phẩm Khảo sát thực tế Kết luận kiến nghị Hướng dẫn công nghệ uốn gỗ keo lai Hướng dẫn công nghệ tạo sản phẩm Hình 1.1 Sơ đồ Sơ đồ trình nghiên cứu đề tài (Được trình bày cụ thể chương 3) Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Yêu cầu nguyên liệu công nghệ uốn gỗ Công nghệ uốn gỗ ngun loại hình cơng nghệ khó, đòi hỏi khắt khe chất lượng nguyên liệu Khi chọn nguyên liệu dùng để uốn phải chọn ngày từ khâu nguyên liệu đầu vào gỗ trịn q trình tạo phơi ngun liệu * Gỗ tròn: Gỗ chọn làm nguyên liệu phải đủ tuổi khai thác ( tuổi trở lên) Tương đối thẳng, có mắt, khơng lệch tâm, u bạnh… * Gỗ xẻ: Gỗ xẻ tạo phải đáp ứng u cầu sau: Khơng có mắt gỗ, mắt gỗ có kích thước khơng lớn khuyết tật khác Gỗ có mắt uốn, nhiên có khuyết tật sinh q trình uốn gỗ Khi uốn gỗ có chiều dày lớn khơng nên sử dụng gỗ có mắt, có mắt gỗ cần phải cắt bỏ hình 2.1 a b Hình 2.1 Loại bỏ khuyết tật nguyên liệu a) Thanh gỗ có khuyết tật mắt gỗ b) Thanh gỗ cắt bỏ có mắt gỗ Say sấy gỗ, gỗ uốn để thời gian cho ổn định tháo dây thép lót Ngay sau tháo dây thép ra, gỗ uốn đàn hồi trở lại, theo thời gian, độ đàn hồi gỗ uốn giảm dần Trong thời gian đầu, độ đàn hồi trở lại gỗ uốn nhiều (f lớn), nguyên nhân gỗ uốn chịu ứng lực kéo nén, trình gỗ để mơi trường hút ẩm đàn hồi trở lại Thời gian đầu, ứng suất gỗ lớn, nên độ đàn hồi trở lại gỗ nhiều, sau ứng suất giảm dần, đồ đàn hồi trở lại giảm dần theo Khi bán kính cong nhỏ độ đàn hồi trở lại lớn Trong sản xuất đồ mộc với chi tiết uốn cong độ đàn hồi trở lại không vượt 3mm (f