Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ tạo ván lạng kỹ thuật từ gỗ bồ đề (styrax tonkinensis pierre)

MỞ ĐẦU Ván lạng là loại ván mỏng được sản xuất bằng phương pháp lạng có chiều dày phổ biến trong khoảng 0,3 - 1,2 mm, thường được sử dụng để dán phủ bề mặt các loại ván nhân tạo, trang s

ĐẶNG XUÂN THỨC

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ

TẠO VÁN LẠNG KỸ THUẬT

TỪ GỖ BỒ ĐỀ (Styrax tonkinensis Pierre)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SẢN XUẤT, CHẾ BIẾN KHÁC

HÀ NỘI, 2015

ĐẶNG XUÂN THỨC

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ

TẠO VÁN LẠNG KỸ THUẬT

TỪ GỖ BỒ ĐỀ (Styrax tonkinensis Pierre)

Chuyên ngành: Kỹ thuật chế biến lâm sản

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ mang tên “Nghiên cứu một số yếu tố

công nghệ tạo ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre)”

là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được người khác công bố trong bất kỳ công trình nào khác dưới mọi hình thức

Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận án là có nguồn gốc và được trích dẫn rõ ràng Tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và

nguyên bản của luận án

Hà Nội, tháng 7 năm 2015

Nghiên cứu sinh

Đặng Xuân Thức

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận án gặp không ít những khó khăn, nhưng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của các Thầy, Cô giáo cùng các đồng nghiệp và Gia đình, đến nay luận án đã hoàn thành nội dung nghiên cứu theo mục tiêu đặt ra

Nhân dịp này, tôi xin đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Nguyễn Văn Thiết đã hết lòng dìu dắt, định hướng, tận tình hướng dẫn và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị khoa học và thực tiễn để tôi hoàn thành luận

án

Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Phòng Đào tạo sau Đại học, Viện Công nghiệp gỗ, Thư viện, các Thầy, Cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp, Trường Cao đẳng nghề Chế biến

gỗ đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện các thí nghiệm của luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn Tổng cục dạy nghề, Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội đã tạo điều kiện và dành thời gian cho tôi thực hiện chương trình đào tạo nghiên cứu sinh

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn tới toàn thể gia đình

và những người thân đã luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi về vật chất, tinh thần cho tôi trong suốt thời gian qua

Hà Nội, tháng 7 năm 2015

Nghiên cứu sinh

Đặng Xuân Thức

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Khái quát ván lạng kỹ thuật 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Sự khác biệt giữa ván lạng kỹ thuật và ván lạng gỗ tự nhiên 3

1.1.3 Phân loại ván lạng kỹ thuật 4

1.1.4 Ứng dụng 5

1.4.1 Trang trí tường 5

1.4.2 Trang sức ván sàn và ván nhân tạo 6

1.4.3 Trang sức bề mặt sản phẩm mộc 6

1.4.4 Tạo các sản phẩm gỗ nghệ thuật 7

1.1.5 Quy trình công nghệ tạo ván lạng kỹ thuật 7

1.2 Tình hình nghiên cứu và phát triển của ván lạng kỹ thuật 8

1.2.1 Nghiên cứu về nhận dạng và mô phỏng hoa văn 11

1.2.2 Nghiên cứu về tạo khuôn ép và hoa văn ván lạng kỹ thuật 12

1.2.3 Nghiên cứu về tạo màu sắc cho ván mỏng 13

1.2.4 Hướng nghiên cứu cần thực hiện 15

1.3 Những đóng góp mới của luận án 17

1.4 Ý nghĩa của luận án 17

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19

2.1 Hoa văn ván lạng kỹ thuật 19

2.1.1 Vân thớ và hoa văn gỗ tự nhiên 19

2.1.2 Thiết kế hoa văn ván lạng kỹ thuật 21

2.2 Tạo màu ván mỏng bằng phương pháp xử lý nhiệt độ cao 27

2.3 Nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng phôi lạng và ván lạng kỹ thuật 29

2.3.1 Các nhân tố liên quan đến vật dán khi sản xuất ván lạng kỹ thuật 29

2.3.2 Các nhân tố liên quan đến keo dán 36

2.3.3 Ảnh hưởng của công nghệ ép tạo phôi 42

2.3.4 Đặc điểm gỗ Bồ đề 43

Chương 3 ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

3.1 Đối tượng nghiên cứu 45

3.2 Mục tiêu nghiên cứu 46

3.3 Phạm vi nghiên cứu 46

47

3.5 Phương pháp nghiên cứu 48

3.6 Phương pháp thực nghiệm 49

3.6.1 Tạo màu sắc cho ván bóc 49

3.6.2 Đánh giá độ bền màu ván bóc xử lý nhiệt 51

3.6.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép 52

3.6.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép 53

3.6.5 Xẻ phôi lạng và lạng ván 54

3.6.5.1 Xẻ phôi lạng 54

3.6.5.2 Lạng ván 54

3.6.6 Xác định chỉ số màu sắc ván bóc 54

3.6.7 Xác định chỉ tiêu chất lượng phôi lạng 56

3.6.7.1 Xác định độ bền dán dính giữa các lớp ván 56

3.6.7.2 Độ đàn hồi trở lại của phôi lạng sau khi ép định hình 57

3.6.8 Xác định chỉ tiêu chất lượng ván lạng kỹ thuật 58

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 59

4.1 Xác định tham số tạo hoa văn ván lạng kỹ thuật 59

4.1.1 Nhập dữ liệu vào máy tính 59

4.1.2 Xác định bán kính cong (r) của khuôn ép tạo hoa văn thiết kế 60

4.1.3 Xác định góc nghiêng xẻ phôi lạng (α) và tọa độ các điểm trên khuôn ép62 4.2 Xây dựng ứng dụng mô phỏng hoa văn ván lạng kỹ thuật 63

4.3 Tạo màu gỗ bằng phương pháp xử lý nhiệt độ cao 67

4.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt đến màu sắc của ván mỏng 67

4.3.2 Độ bền màu của ván mỏng xử lý nhiệt khi chiếu tia UV 70

4.4 Ảnh hưởng của thông số chế độ ép đến chất lượng phôi lạng 73

4.4.1 Ảnh hưởng của thời gian ép đến chất lượng phôi lạng 74

4.4.2 Ảnh hưởng của áp suất ép đến chất lượng phôi lạng 77

4.5 Sản xuất thử nghiệm ván lạng kỹ thuật từ ván bóc gỗ Bồ đề 81

4.5.1 Lựa chọn thông số công nghệ tạo ván lạng thử nghiệm 81

4.5.2 Chất lượng phôi lạng thử nghiệm 84

4.5.3 Chất lượng ván lạng kỹ thuật từ nguyên liệu ván bóc gỗ Bồ đề 85

4.5.3.1 Độ nhẵn bề mặt và tần số vết nứt 85

4.5.3.2 Dung sai chiều dày ván lạng kỹ thuật 86

4.6 Phương án sử dụng triệt để phôi sau khi ép định hình 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90

1 Kết luận 90

2 Tồn tại 91

3 Kiến nghị 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO

CÁC CÔNG TRÌNH TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ

PHỤ LỤC

BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT

UF Keo Ure Formaldehyde

PVAc Keo Polyvinyl Acetate

L*, a*, b* Các chỉ số màu sắc theo không gian màu CIELab (1976)

L Chênh lệch độ sáng

E Độ lệch màu tổng

Độ bền kéo trƣợt màng keo ĐBT Độ bong tách màng keo

r Bán kính khuôn ép

Góc nghiêng xẻ phôi lạng

DANH MỤC CÁC BẢNG

3.1 Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận án 48

4.1 So sánh trung bình mẫu giữa các chế độ xử lý 69 4.2 Độ bền kéo trượt màng keo của phôi lạng khi thời gian ép thay đổi 74 4.3 Độ bong tách màng keo của phôi lạng khi thời gian ép thay đổi 75 4.4 Độ bền kéo trượt màng keo của phôi lạng khi áp suất ép thay đổi 77 4.5 Độ bong tách màng keo của phôi lạng khi áp suất ép thay đổi 79 4.6 Độ bền dán dính giữa các lớp ván bóc trong phôi lạng 84 4.7 Độ phục hồi hình dạng của phôi lạng sau khi ép định hình 84 4.8 Chất lượng của ván lạng kỹ thuật thử nghiệm từ ván bóc Bồ đề 85 4.9 Độ dày trung bình của ván lạng kỹ thuật từ ván bóc Bồ đề 87

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.1 Các công đoạn chính trong sản xuất ván lạng kỹ thuật 8

2.3 Hoa văn gỗ khi lạng theo phương xuyên tâm 20 2.4 Hoa văn gỗ khi lạng theo phương tiếp tuyến 20

2.6 Hoa văn gỗ khi bóc trên khối gỗ xẻ xuyên tâm 21

2.8 Quy trình thiết kế hoa văn vân tiếp tuyến 23

2.9 Hoa văn ván lạng kỹ thuật vân tiếp tuyến với bán kính cong

2.10 Hoa văn ván lạng kỹ thuật vân tiếp tuyến khác 24

4.2 Các tham số trên mặt cắt ngang hộp gỗ 61 4.3 Mặt cắt một lớp ván trên tiết diện ngang hộp gỗ lạng 62

4.7 Độ sáng của ván mỏng sau với các điều kiện xử lý khác nhau 68 4.8 Độ lệch màu tổng của ván mỏng xử lý ở các chế độ khác nhau 69 4.9 Biến đổi màu sắc khi chiếu tia UV của mẫu ván đối chứng 71 4.10 Biến đổi màu sắc khi chiếu tia UV của mẫu ván xử lý 170oC, 1h 71 4.11 Biến đổi màu sắc khi chiếu tia UV của mẫu ván xử lý 180oC, 1h 72 4.12 Biến đổi màu sắc khi chiếu tia UV của mẫu ván xử lý 190oC, 1h 72 4.13 Mối quan hệ giữa độ bền kéo trƣợt màng keo và thời gian ép 74 4.14 Mối quan hệ giữa độ bong tách màng keo và thời gian ép 76 4.15 Mối quan hệ giữa độ bền kéo trƣợt màng keo và áp suất ép 78 4.16 Mối quan hệ giữa độ bong tách màng keo và áp suất ép 79

MỞ ĐẦU

Ván lạng là loại ván mỏng được sản xuất bằng phương pháp lạng có chiều dày phổ biến trong khoảng 0,3 - 1,2 mm, thường được sử dụng để dán phủ bề mặt các loại ván nhân tạo, trang sức đồ mộc, ván sàn, trang trí nội thất… Ván lạng thường được sản xuất từ những loại gỗ quý, gỗ rừng tự nhiên

có màu sắc, hoa văn, vân thớ đẹp, có giá trị kinh tế cao

Hiện nay, thế giới cũng như trong nước đã hạn chế việc sử dụng gỗ rừng

tự nhiên mà chuyển sang sử dụng gỗ rừng trồng để sản xuất các sản phẩm gỗ

Vì vậy, hạn chế về kích thước và hoa văn của các loại gỗ rừng trồng mọc nhanh là một trở ngại lớn cho việc sử dụng chúng, đặc biệt là việc sản xuất các loại ván lạng dùng làm vật liệu trang sức bề mặt

Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng ván lạng có

xu hướng tăng đáng kể Lượng ván lạng sản xuất trong nước cũng như nhập khẩu hằng năm đều tăng Lượng ván lạng nhập khẩu hàng năm tăng nhanh do nguyên liệu gỗ tự nhiên có hoa văn đẹp dùng để sản xuất ván lạng ngày càng cạn kiệt Vì vậy việc nghiên cứu giải pháp sản xuất ra loại ván lạng có hoa văn đẹp tương đương với một số loài gỗ quý từ nguyên liệu gỗ rừng trồng mọc nhanh là một nhiệm vụ rất cần thiết và quan trọng

Trên thế giới, tại một số nước có nền công nghiệp chế biến gỗ phát triển như: Đức, Italia, Nhật, Trung Quốc…, các nhà sản xuất đã nghiên cứu và ứng dụng khá thành thục công nghệ sản xuất ván lạng nhân tạo từ các loài gỗ mọc nhanh rừng trồng Loại ván này vừa có thể giải quyết vấn đề khó khăn về nguyên liệu - sử dụng gỗ rừng trồng mọc nhanh thay thế gỗ rừng tự nhiên vân thớ đẹp ngày càng cạn kiệt để sản xuất ván lạng đáp ứng được nhu cầu ván trang sức bề mặt Loại sản phẩm này được gọi là Ván trang sức tái tổ hợp (Reconstitued Decorative Veneer), tại Việt Nam thường được dùng với tên

“Ván lạng kỹ thuật”

Ván lạng kỹ thuật là ván mỏng được lạng từ phôi lạng tạo thành bởi sự dán dính nhiều lớp ván bóc xen kẽ với màu sắc khác nhau theo chiều dọc thớ

gỗ So với ván lạng gỗ tự nhiên, ván lạng kỹ thuật có những ưu điểm như: Có thể làm thành một tấm trang sức hoàn chỉnh, từ đó đã làm đơn giản hoá công đoạn sản xuất ván trang sức, đồng thời có lợi cho việc thực hiện sản xuất một cách liên tục Ngoài ra, hoa văn và màu sắc của ván mỏng có thể thiết kế theo yêu cầu; có thể lạng ra ván mỏng trang sức có vân thớ, màu sắc tương tự nhau Công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật là sự phối hợp của rất nhiều kỹ thuật chế biến gỗ rừng trồng như: bóc ván, nhuộm màu, ép ván, xẻ, lạng ván,… Đối với các nước phát triển, quy trình công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật về cơ bản đã đáp ứng được việc sản xuất công nghiệp hóa, và thương mại hóa sản phẩm Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất thường sử dụng rất nhiều hóa chất Đây chính là các nhân tố gây tác động không tốt đến môi trường trong quá trình sản xuất cũng như sử dụng Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật mang tính thân thiện môi trường là một hướng nghiên cứu mới và cần thiết

Từ các phân tích trên, luận án với tên “Nghiên cứu một số yếu tố công

nghệ tạo ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre)” đã tiếp

cận theo hướng cải tiến công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật thông thường bằng cách áp dụng công nghệ mới, thân thiện môi trường – công nghệ xử lý nhiệt độ cao trong công đoạn tạo màu cho ván bóc của quá trình sản xuất để tiến hành nghiên cứu

Theo các tài liệu trong và ngoài nước liên quan mà tác giả luận án thu thập được cho thấy, việc áp dụng công nghệ xử lý nhiệt để tạo màu sắc cho ván bóc trong sản xuất ván lạng kỹ thuật là một trong những nghiên cứu đầu tiên hoặc hiếm thấy tại Việt Nam, đây chính là điểm mới của luận án

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Khái quát ván lạng kỹ thuật

1.1.1 Khái niệm

Ván lạng kỹ thuật hay còn được gọi là Ván trang sức tái tổ hợp (Reconstitued Decorative Veneer) hoặc Gỗ trang sức tái tổ hợp (Reconstitued Decorative Lumber), đôi khi còn gọi là Gỗ kỹ thuật (Engineered Wood) là loại ván trang sức có màu sắc, hoa văn đặc biệt, được sản xuất từ nguyên liệu chủ yếu là ván bóc từ các loại gỗ rừng trồng mọc nhanh, qua nhuộm màu, ép lớp, sau đó xẻ hoặc lạng mỏng tạo ra Quy cách và hoa văn của ván lạng kỹ thuật có thể tạo ra tùy theo yêu cầu của sản phẩm [56] [3]

1.1.2 Sự khác biệt giữa ván lạng kỹ thuật và ván lạng gỗ tự nhiên

Ván lạng kỹ thuật vừa giữ được thuộc tính của gỗ tự nhiên, đồng thời lại làm cho sản phẩm có thêm các đặc điểm mới [40] So với ván lạng gỗ tự nhiên, ván lạng kỹ thuật có những đặc điểm như:

(1) Màu sắc phong phú, hoa văn đa dạng do màu sắc và hoa văn của ván lạng kỹ thuật có thể tạo ra theo ý tưởng thiết kế của con người, vì thế có thể đạt được hiệu quả mô phỏng hoa văn của một số loại gỗ tự nhiên quý hiếm Ngoài ra, màu sắc và hoa văn của ván lạng kỹ thuật được tạo ra còn có chiều sâu và độ sáng cao hơn so với ván từ gỗ tự nhiên, đáp ứng nhu cầu ngày càng

đa dạng của và tâm lý tiêu dùng của người sử dụng

(2) Ván lạng kỹ thuật khắc phục được hạn chế về đường kính, kích thước của ván từ gỗ tự nhiên, có thể tạo ra được kích thước tấm ván theo yêu cầu, từ

đó đã góp phần giảm một số công đoạn trong quá trình trang sức như: cắt ván, ghép ván, làm cho quá trình sản xuất có tính liên tục

(3) Nguồn nguyên liệu phong phú, tỉ lệ lợi dụng nguyên liệu cao Yêu cầu nguyên liệu trong sản xuất ván lạng kỹ thuật không cao, có thể sử dụng các loại nguyên liệu giá rẻ [53] Đồng thời trong quá trình sản xuất ván lạng

kỹ thuật có thể loại bỏ được một số phần như: mắt gỗ, biến màu, từ khuyết tật tự nhiên của gỗ Ngoài ra, màu sắc và hoa văn của sản phẩm có tính quy luật, vì thế đã giảm được nhiều khó khăn trong tính toán gia công ván lạng trong quá trình trang sức bề mặt sản phẩm

Về tính tự nhiên của sản phẩm, dù sao ván lạng kỹ thuật cũng là loại sản phẩm gia công từ gỗ rừng trồng mọc nhanh, nó không thể có được một số đặc tính mà chỉ gỗ tự nhiên mới có được Tuy nhiên, hiện tại, đây vẫn là một giải pháp tốt nhất nhằm bổ sung và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên gỗ rừng trồng

1.1.3 Phân loại ván lạng kỹ thuật

Căn cứ vào tính năng đặc thù của ván lạng kỹ thuật có thể phân thành ván lạng kỹ thuật chậm cháy, ván lạng kỹ thuật chịu nước, ván lạng kỹ thuật chịu ẩm, ván lạng kỹ thuật tiêu âm,…

Căn cứ vào hình thái sản phẩm có thể phân thành hai loại: ván lạng trang sức khi sản phẩm tạo ra bằng phương pháp lạng mỏng hoặc ván xẻ trang sức khi sản phẩm tạo ra bằng phương pháp xẻ

Căn cứ vào loại keo sử dụng trong sản xuất có thể phân thành ván lạng

kỹ thuật ép nguội khi dùng keo đóng rắn ở nhiệt độ thường để sản xuất và ván lạng kỹ thuật ép nhiệt khi dùng keo đóng rắn ở nhiệt độ cao

Căn cứ vào hoa văn có thể phân thành 3 loại: (1) Ván lạng kỹ thuật vân thẳng hay vân xuyên tâm, là loại ván được lạng hoặc xẻ theo phương song song với phương xuyên tâm của vòng sinh trưởng hay vòng năm mô phỏng trên hộp gỗ lạng, vân thớ tạo ra là những đường gần như song song với nhau;

(2) Ván lạng kỹ thuật vân bán xuyên tâm, là loại ván được lạng hoặc xẻ theo phương nghiêng một góc so với phương xuyên tâm của vòng sinh trưởng hay vòng năm mô phỏng trên hộp gỗ lạng, vân thớ tạo ra là những đường gần như song song với nhau nhưng độ rộng vân rộng hơn so với độ rộng vân của ván vân xuyên tâm; (3) Ván lạng kỹ thuật vân núi hay vân tiếp tuyến, là loại ván được lạng hoặc xẻ theo phương tiếp tuyến hoặc nghiêng một góc với phương tiếp tuyến của vòng sinh trưởng hay vòng năm mô phỏng trên hộp gỗ lạng, vân thớ tạo ra có dạng đường parabol hoặc dạng chữ “V”

Căn cứ vào hoa văn của ván lạng kỹ thuật, có thể chia làm hai loại lớn: (1) Ván lạng kỹ thuật mô phỏng tự nhiên, màu sắc và hoa văn của ván mô phỏng màu sắc và hoa văn của gỗ quý tự nhiên theo thiết kế; (2) Ván lạng kỹ thuật có hoa văn nghệ thuật, là màu sắc và hoa văn mang tính nghệ thuật kết hợp giữa sở thích và tâm lý của người sử dụng để thiết kế

1.1.4 Ứng dụng

Hiện nay, ván lạng kỹ thuật được sử dụng làm vật liệu trang sức trong các công trình xây dựng như: cửa hàng, khách sạn, phòng ăn cao cấp, nhà ở dân dụng và làm nguyên liệu sản xuất đồ gia dụng, ván sàn, ván ốp tường [47]

1.4.1 Trang trí tường

Các loại vật liệu trang trí nội thất như giấy dán tường đang dùng hiện nay thường là các loại vật liệu do các hợp chất cao phân tử tạo ra, khả năng thông khí không tốt, trong quá trình sử dụng không ngừng thải ra các chất khí độc hại, hơn nữa khi bị nhiễm bụi rất khó làm sạch, ở các quốc gia phát triển, các loại vật liệu này đang dần bị loại bỏ; tuy nhiên, việc sử dụng các loại ván trang sức từ gỗ tự nhiên, chất lượng tốt thường có giá thành khá cao, do đó đối với những người có thu nhập bình thường khó có thể thích ứng và sử dụng

Để giảm chi phí sử dụng mà vẫn được thưởng thức hiệu quả trang sức từ nguyên liệu tự nhiên của gỗ có thể sử dụng ván lạng kỹ thuật dán lên lớp giấy hoặc vải có độ dẻo và cường độ nhất định để tạo ra vật liệu trang trí tường dạng cuộn Sử dụng vật liệu này không những chi phí thấp mà còn dễ làm sạch và ít gây ảnh hưởng đến môi trường sinh hoạt Ngoài ra, có thể dán ván lạng kỹ thuật lên bề mặt vật liệu khác để dùng làm vật liệu trang trí nội thất

1.4.2 Trang sức ván sàn và ván nhân tạo

Ván lạng kỹ thuật có thể dùng để dán trực tiếp lên bề mặt ván nền của ván sàn hoặc ván nhân tạo nhằm phát huy hiệu quả đặc biệt về hoa văn, màu sắc và đặc tính của gỗ Sử dụng ván lạng kỹ thuật có thể thỏa mãn được yêu cầu tính năng trang sức bề mặt của ván sàn công nghiệp Sử dụng ván sàn công nghiệp dán mặt bằng ván lạng kỹ thuật có thể khắc phục được các khuyết tật tự nhiên của gỗ như màu sắc và hoa văn không đều, đạt được hiệu quả trang sức tốt

1.4.3 Trang sức bề mặt sản phẩm mộc

Gỗ là nguyên liệu truyền thống trong sản xuất các sản phẩm mộc Gỗ tự nhiên có rất nhiều ưu điểm, nhưng hoa văn và màu sắc của gỗ biến động rất lớn, thường làm khó khăn cho người thiết kế Trong thực tế rất khó có thể tìm được hai tấm ván gỗ tự nhiên có hoa văn giống nhau hoàn toàn hoặc tương tự nhau Vấn đề này hoàn toàn có thể được giải quyết khi sử dụng ván lạng kỹ thuật Ngoài ra, trong sản xuất ván lạng kỹ thuật có thể kết hợp ý tưởng của người thiết kế để tạo ra được loại ván có hoa văn và màu sắc đặc biệt, làm phong phú thêm về tư tưởng cũng như phong cách của sản phẩm mộc Hơn nữa, các xí nghiệp sản xuất thường có các mẫu thiết kế đặc thù, do đó đã góp phần nâng cao hiệu quả trong việc bảo vệ bản quyền sản phẩm cũng như lợi ích của doanh nghiệp

Trong lĩnh vực thiết kế đồ mộc gia dụng, đã có nhiều xí nghiệp, chuyên gia thiết kế đã bắt đầu lợi dụng đặc điểm của ván lạng kỹ thuật để tiến hành thiết kế hoa văn và màu sắc riêng biệt, tạo ra sản phẩm có hiệu quả bề mặt phong phú, tạo ra các sản phẩm mộc gia dụng có tính đặc thù cho riêng mình

mà người khác không thể có

1.4.4 Tạo các sản phẩm gỗ nghệ thuật

Sản phẩm gỗ nghệ thuật được sản xuất trên cơ sở công nghệ sản xuất ván dán truyền thống, chỉ có sự khác biệt cơ bản đó là các tấm ván mỏng trong sản xuất gỗ nghệ thuật được sử dụng là các tấm ván có độ dày và màu sắc không giống nhau, căn cứ vào yêu cầu của sản phẩm gỗ nghệ thuật cụ thể để thiết kế Gỗ nghệ thuật là loại sản phẩm được chế tạo bằng cách điêu khắc, tạo hình trên hộp gỗ lạng kỹ thuật, với các độ sâu khác nhau của các họa tiết

có thể tạo ra được hiệu quả rất khác biệt của hoa văn Từ đó tạo ra sự đặc sắc

và mang tính nghệ thuật cao của sản phẩm Hiện nay, gỗ nghệ thuật đã được chú ý đến như một loại hình sản phẩm gỗ mới trên thế giới

1.1.5 Quy trình công nghệ tạo ván lạng kỹ thuật

Quá trình công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật thường gồm các công đoạn sau (hình 1.1) [22]:

Thiết kế sản phẩm - sản xuất ván mỏng - cắt ván mỏng - phân loại ván mỏng - nhuộm màu ván mỏng - sấy ván mỏng - cắt và lựa chọn ván mỏng - tráng keo ván mỏng - xếp phôi - ép khuôn định hình - xẻ khối ván mỏng - lạng - kiểm tra chất lượng sản phẩm

Hình 1.1: Các công đoạn chính trong sản xuất ván lạng kỹ thuật

1.2 Tình hình nghiên cứu và phát triển của ván lạng kỹ thuật

Từ những năm 60 của thế kỷ 20, Nhật Bản, Ý, Anh, đã bắt đầu chế tạo

và sản xuất ván lạng kỹ thuật, do khởi điểm sớm nên công nghệ sản xuất của các quốc gia này khá nhanh Những năm 70 của thế kỷ 20 công ty ALPE PIETRO của Ý đã tiến hành sản xuất công nghiệp hóa, sau đó Nhật Bản cũng tiến hành đầu tư sản xuất công nghiệp hóa sản phẩm này, sau đó sản phẩm ván lạng kỹ thuật bắt đầu có sự phát triển rất nhanh, và được thế giới biết đến [45] Hiện tại, ván lạng kỹ thuật đã được người tiêu dùng trên thế giới sử dụng rất phổ biến và nhiều sản phẩm chất lượng cao đã xuất hiện Tại Nhật Bản, trên nguyên lý sản xuất ván lạng kỹ thuật đã chế tạo ra ván sàn có hoa văn và màu sắc đặc biệt Do có đặc điểm nổi trội về hoa văn và màu sắc, sản phẩm

đồ gia dùng sản xuất từ nguyên liệu này đã tạo ra cảm giác nhẹ nhàng, hòa nhã cho người sử dụng, và được coi là loại sản phẩm rất quý giá [42]

Những năm 80 của thế kỷ 20, tại các tỉnh duyên hải phía nam Trung Quốc bắt đầu quan tâm đến ván lạng kỹ thuật, tại thời điểm đó, các công ty chủ yếu nhập khẩu gỗ hộp dùng để lạng thành ván lạng kỹ thuật tiến hành bóc, lạng thành ván trang sức và tiêu thụ trên thị trường Do hoa văn và màu sắc loại sản phẩm này đa dạng, đã thu hút lượng rất lớn người tiêu dùng, dẫn đến tình trạng cung không đủ cầu [41] Đối mặt với nhu cầu rất lớn này của thị trường, các đơn vị nghiên cứu và các nhà máy Trung Quốc đã bắt đầu tự nghiên cứu sản xuất ván lạng kỹ thuật Do khởi điểm muộn nên công nghệ phát triển chậm, so với công nghệ của các nước phát triển còn có khoảng cách rất lớn về công nghệ sản xuất, thiết bị, các nghiên cứu sâu Nhưng những năm sau đó cũng đã đạt được một số kết quả nhất định

Wang Zhexin, Ding Qiusheng và các cộng sự (1991) đã tiến hành nghiên cứu và phát triển một cách hệ thống công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật từ

gỗ Dương nhằm thay thế sản phẩm từ gỗ quý hiếm như: Thủy khúc liễu

(Fraxinus mandschurica), Tếch, đã tạo ra lợi ích kinh tế xã hội rõ rệt [48]

Meng Xianshu và Jiang Zheng (1995) đã tiến hành nghiên cứu thăm dò

sử dụng keo dùng trong sản xuất ván dán để làm nguyên liệu sản xuất ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bạch đàn, gỗ Dương, gỗ Hoa Trong báo cáo đã giới thiệu công nghệ tẩy trắng, nhuộm màu và công nghệ xếp phôi ép hộp gỗ lạng, ngoài

ra còn tiến hành xác định tính chất của ván lạng kỹ thuật Kết quả cho thấy, tính năng của ván lạng kỹ thuật tạo ra cơ bản tương đương với sản phẩm nhập khẩu, đã cung cấp thêm kinh nghiệm trong nghiên cứu và phát triển công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật [38]

Li Niancun, Xiang Qin và các cộng sự (2000) tiến hành nghiên cứu ván lạng kỹ thuật chống rách hoặc ván lạng kỹ thuật tính dẻo dai (ván lạng kết

hợp với vải mỏng), trong thí nghiệm đã áp dụng ván lạng phun keo (keo UF biến tính, hàm lượng khô 55%) dán dính với vải mỏng, lượng keo tráng 20-30 g/m2, nhiệt độ ép 100oC, thời gian ép 90s, áp lực ép 1,0 MPa Sản phẩm ván lạng kỹ thuật tính dẻo dai được tạo ra có độ dai lớn, tính năng dán dính và chất lượng ngoại quan đáp ứng yêu cầu trang sức bề mặt, có thể áp dụng làm nguyên liệu trong trang trí nội thất, dán cạnh thẳng, cạnh cong hoặc phủ mặt với hình dạng đặc biệt [44]

Do đặc thù của công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật, đây là công nghệ sản xuất áp dụng tổng hợp nhiều lĩnh vực nghiên cứu trong sản xuất sản phẩm

gỗ như: điều chế màu sắc, mô phỏng hoa văn, dán ép tạo hộp gỗ lạng, lạng ván, các công đoạn này lại liên quan đến các lĩnh vực khoa học như nhuộm màu, keo dán, kỹ thuật mô phỏng bằng máy tính, máy chế biến, dẫn đến các công trình công bố thường chỉ là những công trình trình bày về công nghệ của một công đoạn nhất định trong quá trình sản xuất Ví dụ như: nghiên cứu công nghệ tạo màu sắc cho gỗ rừng trồng [40, 51, 52], giải pháp mô phỏng vân gỗ cho sản phẩm ván lạng kỹ thuật [36, 37, 39, 47],…

Tại Việt Nam cũng có một số công trình nghiên cứu về công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật, tuy nhiên số lượng rất ít

Năm 2009, Trần Văn Chứ đã tiến hành nghiên cứu công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật bằng các phối hợp giữa ván bóc gỗ Bồ đề và gỗ Keo tai tượng (đề tài thuộc nhiệm vụ nghiên cứu khoa học công nghệ của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), kết quả cho thấy, sản phẩm ván lạng kỹ thuật đảm bảo yêu cầu chất lượng cho ván trang sức bề mặt sản phẩm gỗ [2] Các nội dung chủ yếu đề tài đã thực hiện gồm: (1) Nghiên cứu yêu cầu về nguyên liệu gỗ trong sản xuất ván lạng kỹ thuật; (2) Nghiên cứu ảnh hưởng của hóa chất tẩy, nhuộm tới màu sắc, khả năng dán dính và chất lượng ván mỏng; và xây dựng quy trình tẩy trắng, nhuộm màu ván mỏng làm nguyên

liệu cho sản xuất ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề, Keo tai tượng; (3) Nghiên cứu một số loại keo dán; và quy trình tổng hợp keo dán làm nguyên liệu tạo phôi cho công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề và Keo tai tượng; (4) Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ xử lý nhiệt phôi lạng; và xây dựng quy trình công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề và Keo tai tượng; (5) Thiết kế phân xưởng sản xuất ván lạng kỹ thuật quy mô khoảng 5 triệu m2/năm

Một công trình nghiên cứu khác của Đặng Xuân Thức, Nguyễn Văn Thiết và Vũ Mạnh Tường công bố năm 2014 về vấn đề xác định thông số tạo vân gỗ cho ván lạng kỹ thuật Bài báo đã phân tích và đưa ra các công thức toán học để xác định các tham số thiết kế tạo vân gỗ cho ván lạng kỹ thuật gồm: Bán kính cong của khuôn ép, góc lạng ván trên cơ sở các tham số đầu vào của vân gỗ yêu cầu thiết kế [1]

Cho dù các nghiên cứu hiện tại trên thế giới đã có những kết quả nhất định, nhưng ở các phương diện liên quan đến quá trình công nghệ, như: công nghệ nhuộm màu, phối màu, nhận biết hoa văn, thiết kế và mô phỏng hoa văn, keo dán chuyên dùng cho sản xuất ván lạng kỹ thuật, công nghệ lạng ván lạng

kỹ thuật đều cần tiến hành các nghiên cứu sâu hơn nữa nhằm tạo ra sản phẩm

có tính thẩm mỹ, độ bền cao, ngoài ra cần ít gây tác động tới môi trường và sức khỏe người sử dụng

1.2.1 Nghiên cứu về nhận dạng và mô phỏng hoa văn

Việc thiết kế sản phẩm ván lạng kỹ thuật chủ yếu gồm: xác định kích thước chiều dày, chiều rộng và chiều dài ván; xác định màu sắc ván mỏng để

áp dụng công nghệ nhuộm màu; thiết kế khuôn để tạo hoa văn theo yêu cầu cho ván lạng Các công việc này cần thông qua công việc nhận dạng và mô phỏng hoa văn của các loại gỗ quý hiếm để làm cơ sở thiết kế khuôn ép, lựa chọn công nghệ và nguyên liệu đầu vào

Năm 2006, Ren Hong’e và cộng sự [35] đã áp dụng hàng loạt kỹ thuật

xử lý để tiến hành xử lý tách hoa văn từ ván gỗ Cũng tại thời điểm này, Gao Liangtao và Yu Zhiming đã áp dung phương pháp toán học để xây dựng chương trình và mô hình hoa văn ván lạng kỹ thuật [55] Trên cơ sở nhận dạng hoa văn gỗ, Wang Han, Bai Xuebing và cộng sự [49] đưa ra phương pháp nhận biết và phân loại hoa văn của 10 loại gỗ thông dụng bằng ma trận không gian độ xám

Nói chung, mục đích của việc nhận dạng hoa văn là phân tách các đường nét hoa văn của gỗ tự nhiên và xử lý để làm dữ liệu cho việc mô phỏng hoa văn sản phẩm bằng các phần mềm máy tính Việc nhận dạng hoa văn đã được

áp dụng khá rộng rãi trong việc nhận dạng và mô phỏng hoa văn gỗ

1.2.2 Nghiên cứu về tạo khuôn ép và hoa văn ván lạng kỹ thuật

Thiết kế sản phẩm ván lạng kỹ thuật chủ yếu gồm: xác định quy cách sản phẩm, xác định màu sắc cần thiết để nhuộm màu ván mỏng, thiết kế khuôn để tạo ra hình dạng hoa văn sản phẩm yêu cầu Tức cần thông quá nhận dạng và

mô phỏng hoa văn của các loài gỗ quý hiếm, sau đó thiết kế khuôn mẫu và quyết định công nghệ và nguyên liệu sản xuất

Những năm gần đây đã có nhiều nghiên cứu sử dụng máy tính để tiến hành thu thập thông tin và mô phỏng hoa văn gỗ tự nhiên dùng để sản xuất ván lạng kỹ thuật

Năm 2006, Ren Hong’e và cộng sự đã áp dụng các công cụ xử lý ảnh để

xử lý hình ảnh hoa văn gỗ tự nhiên để tạo ra đường nét cơ bản cho hoa văn gỗ, thu được các hoa văn của gỗ quý hiếm [35] Cũng trong thời điểm này, Gao Liangshou đã áp dụng phương pháp toán học xây dựng phần mềm mô phỏng hoa văn ván lạng kỹ thuật [55]

Năm 2007, Wang Han, Bai Xuebing và cộng sự đã áp dụng phương pháp

độ xám của ảnh để tạo ra nét vẽ cơ bản của 10 loại gỗ thông dụng [50]

Với sự phát triển của công nghệ máy tính, vài năm trở lại đây, đã có nhiều tác giả lợi dụng các phần mềm 3D để tiến hành mô phỏng hoa văn, mô phỏng quá trình tạo khuôn,… [39, 46, 54]

Các nghiên cứu và tạo khuôn trong sản xuất ván lạng kỹ thuật không nhiều, đa phần từ tham số tính toán được từ bước nhận dạng vân gỗ, sau đó áp dụng phương pháp tạo khuôn trong sản xuất các vật liệu định hình thông dụng Qua tìm hiểu cho thấy, khuôn ép tạo hộp gỗ lạng ván lạng kỹ thuật có thể được chế tạo bằng gỗ, thép hoặc nhựa Khuôn gỗ thường được chế tạo bằng phương pháp phay hoặc tiện từ các loại gỗ có cường độ cao, đặc biệt là độ cứng và tính ổn định Khuôn thép và nhựa thường được chế tạo bằng cách đúc hoặc ép Do khuôn gỗ dễ chế tạo và gia công nên hiện nay được sử dụng khá rộng rãi Tuy nhiên, khả năng chịu lực của khuôn gỗ không cao bằng khuôn thép hoặc nhựa Khuôn thép tuy dễ gia công hàng loạt nhưng gia thành cao, khó chỉnh sửa nên hiện nay được dùng ít nhất trong 3 loại khuôn này Khuôn nhựa do có ưu điểm của hai loại khuôn gỗ và khuôn thép như dễ tạo hình, dễ gia công vì vậy ngày càng được sử dụng nhiều hơn

1.2.3 Nghiên cứu về tạo màu sắc cho ván mỏng

Nhằm tạo ra màu sắc đặc biệt cho gỗ trong sản xuất thường sử dụng phương pháp nhuộm màu, căn cứ vào nguồn nguyên liệu và mục tiêu khác nhau đôi khi trước khi nhuộm màu cho gỗ còn cần tiến hành tẩy trắng gỗ Nhuộm màu không những có thể tạo ra màu sắc cho bề mặt gỗ mà còn có thể nhuộm cho toàn bộ chiều dày của khối gỗ

Loại chất nhuộm màu chuyên dùng cho gỗ không nhiều, hiện tại có các loại chất nhuộm màu như: chất nhuộm màu tính acid, chất nhuộm màu trực

tiếp, chất nhuộm màu hoạt tính, chất nhuộm màu tính bazơ Các loại chất nhuộm màu này đều là những chất tan trong nước, sau khi nhuộm vào gỗ có

độ bền màu cao, công nghệ đơn giản, giá rẻ

Những năm 50 của thế kỷ 20, các nước phát triển trên thế giới đã nghiên cứu về nhuộm màu cho gỗ, trải qua nhiều năm nghiên cứu, công nghệ nhuộm màu gỗ đã phát triển và đạt được nhiều thành quả: năm 1950, Cox R M và Millary E G đã đề xuất công nghệ đơn giản nhuộm màu gỗ, cũng từ thập kỷ

50 Liên Xô cũ cũng bắt đầu nghiên cứu thí nghiệm nhuộm màu cho gỗ và xuất bản những tài liệu liên quan [43] Những năm 60 của thế kỷ 20 trở lại đây, Nhật Bản, Trung Quốc cũng tiến hành hàng loạt các nghiên cứu về nhuộm màu gỗ [46]

Ngày nay, nhuộm màu gỗ đã thực sự phát triển, đã có rất nhiều chủng loại chất nhuộm màu được tổng hợp từ nhiều nguồn gốc khác nhau, bằng nhiều phương pháp khác nhau với nhiều công năng và màu sắc vô cùng phong phú và đa dạng Có loại chất nhuộm làm nổi rõ vân thớ gỗ, có loại làm mờ, có loại cho màu xanh, co loại màu đỏ, thậm chí cả màu tím cũng có thể sử dụng Chất nhuộm màu tổng hợp có dạng vô cơ, hữu cơ, hay kết hợp vô cơ và hữu

cơ, có chất nhuộm tính axit, có chất nhuộm tính bazơ, có chất nhuộm tan trong nước, có loại tan trong dầu, trong cồn và những chất nhuộm có nguồn gốc tự nhiên đến nay vẫn còn được sử dụng

Về công nghệ nhuộm màu ván mỏng (chỉ chung cho ván được sản xuất bằng phương pháp bóc hoặc lạng), Italy là quốc gia đầu tiên ở Châu Âu sáng chế ra công nghệ nhuộm màu ván mỏng Tới những năm 60 của thế kỷ XIX, Nhật Bản cũng bắt đầu tiến hành nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này Cho đến nay, trên thế giới, công nghệ nhuộm màu ván mỏng không còn là mới mẻ,

nó đã nhanh chóng lan rộng tới các nước: Đức, Mỹ, Anh, Pháp, Trung Quốc, Indonesia, Philippin [6]

Nói chung, công nghệ nhuộm màu gỗ và nhuộm màu ván mỏng tại các nước phát triển rất phát triển Các tập đoàn, nhà máy có quy mô sản xuất lớn như: Alpilignum (Italy), Zhangjiagang (Trung Quốc) đã có những phòng thí nghiệm riêng, chuyên nghiên cứu để phát triển, hoàn thiện công nghệ của mình

Tại Việt Nam, mặc dù phương pháp kỹ thuật nhuộm màu cổ truyền đã xuất hiện từ khá lâu, tuy nhiên chủ yếu là nhuộm bông vải sợi và sản phẩm mây tre đan bằng các chất nhuộm từ thảo mộc Nhuộm màu gỗ mới chỉ được biết tới qua các biện pháp ngâm gỗ trong nước vôi làm gỗ sẫm màu hơn Thời

kỳ đầu, người ta ngâm với mục đích tăng độ bền cho gỗ, nhưng sau khi ngâm

đã làm cho gỗ có màu giống như màu của một số loại gỗ quý, từ đó mục đích ngâm cũng thay đổi dần Tuy vậy, phương pháp đó cũng chưa được thừa nhận

là nhuộm màu gỗ bởi nó rất thụ động, chỉ tạo ra được một loại màu cho gỗ

1.2.4 Hướng nghiên cứu cần thực hiện

Ván lạng kỹ thuật duy trì được thuộc tính tự nhiên, lại loại bỏ được các khuyết tật của gỗ đã góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ rừng trồng mọc nhanh

Trong sản xuất ván lạng kỹ thuật gồm rất nhiều công đoạn như: bóc ván mỏng, nhuộm màu ván mỏng, mô phỏng hoa văn, ép định hình, xẻ, lạng ván Các công đoạn này có liên quan đến các vấn đề như sử dụng keo, công nghệ nhuộm màu, kỹ thuật máy tính, kỹ thuật gia công gỗ,… Hiện nay, tuy công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật trên thế giới có nhiều phát triển vượt bậc, nhưng không khó có thể nhận ra, trong các công đoạn của quá trình sản xuất đều tồn tại các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:

(1) Ứng dụng kỹ thuật nhận dạng hoa văn bằng máy tính để xác định các tham số cơ bản của vân gỗ làm cơ sở chế tạo khuôn ép định hình

(2) Tìm ra hóa chất nhuộm màu thân thiện môi trường hoặc giải pháp tạo màu không sử dụng hóa chất Sử dụng nhiều hóa chất trong công đoạn nhuộm màu ván bóc gây tác động xấu đến môi trường trong sản xuất và sử dụng Do đó, cần nghiên cứu áp dụng loại hóa chất nhuộm màu thân thiện môi trường hoặc công nghệ tạo màu ván bóc không sử dụng hóa chất

(3) Phối màu bằng máy tính Nhuộm màu là một quá trình vật lý, hóa học phức tạp, việc phối màu bằng máy tính tuy có thể nâng cao cả về chất và

về lượng cho công việc phối màu, tuy nhiên việc nghiên cứu nhằm giảm thời gian thao tác và nâng cao độ chính xác trong thực tế sản xuất cũng là một vấn

đề cần thiết

(4) Nghiên cứu kỹ thuật lạng ván siêu mỏng Tạo ra ván lạng kỹ thuật có thể nâng cao được hiệu quả sử dụng gỗ rừng trồng Tuy nhiên, việc sử dụng công nghệ với độ chính xác cao, mức độ tự động hóa cao sẽ có thể tạo ra được ván lạng siêu mỏng, không những có lợi đối với doanh nghiệp mà còn có lợi đối với quốc gia cũng như toàn thế giới

(5) Nghiên cứu tạo ra loại keo giá thành thấp, chịu nước, cường độ dán dính cao, ít tác động xấu tới môi trường để tạo ra sản phẩm xanh đích thực (6) Giải quyết vấn đề công nghệ dán dính đặc biệt với ván bóc có độ ẩm cao có thể nâng cao năng suất của máy, tiết kiệm năng lượng, giảm tổn thất ván mỏng, nâng cao hiệu suất tạo ván

(7) Nghiên cứu giảm giá thành và tăng chu kỳ sử dụng của khuôn ép định hình

(8) Kết hợp xử lý tạo ra các tính năng mới cho ván lạng kỹ thuật như xử

lý chống cháy, chống mốc, chịu nước,…

1.3 Những đóng góp mới của luận án

(1) Đã đưa ra được mối quan hệ giữa hình dạng nét cơ bản của hoa văn trên sản phẩm ván lạng kỹ thuật với các thông số tạo khuôn ép và góc nghiêng khi xẻ phôi lạng

(2) Lần đầu tiên áp dụng thành công phương pháp xử lý nhiệt độ cao để tạo màu cho ván bóc để sản xuất ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề Từ đó có thể tạo ván lạng kỹ thuật với nguyên liệu là gỗ rừng trồng mọc nhanh mà không dùng hóa chất trong công đoạn tạo màu cho ván bóc

(3) Đã xác định được thông số công nghệ ép định hình phù hợp để tạo phôi lạng trong điều kiện phòng thí nghiệm để sản xuất ván lạng kỹ thuật từ

gỗ Bồ đề với ván bóc được tạo màu bằng công nghệ thân thiện môi trường – công nghệ xử lý nhiệt độ cao

1.4 Ý nghĩa của luận án

(1) Ý nghĩa khoa học

Kết quả của luận án là góp phần làm rõ thêm cơ sở khoa học trong nghiên cứu sản xuất ván lạng kỹ thuật, là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo trong việc xây dựng các phần mềm ứng dụng trong sản xuất như: phần mềm

mô phỏng khuôn ép, hoa văn,

Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến màu sắc ván bóc sẽ là cơ sở cho việc xây dựng quy trình xử lý tự động trong xử lý tạo màu sắc cho ván bóc bằng công nghệ xử lý nhiệt

Qua mối quan hệ giữa thông số chế độ ép định hình với chất lượng dán dính có thể tiếp tục tiến hành các nghiên cứu để xác định thông số công nghệ

ép tối ưu trong quá trình sản xuất với quy mô công nghiệp hóa

(2) Ý nghĩa thực tiễn

Việc áp dụng công nghệ xử lý nhiệt để tạo màu sắc cho ván bóc trong quá trình sản xuất ván lạng kỹ thuật đã góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do sử dụng hóa chất nhuộm màu khi sản xuất bằng công nghệ thông thường

Ngoài ra, phần mềm mô phỏng vân gỗ từ kết quả của luận án cũng có thể được áp dụng trong việc tính toán các thông số liên quan đến nguyên liệu cũng như việc tạo khuôn ép theo hoa văn vân tiếp tuyến chuẩn

Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc xây dựng quy trình công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề Sản phẩm ván lạng kỹ thuật từ

gỗ Bồ đề hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu đối với ván lạng trang sức thông thường Từ đó có thể nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ rừng trồng và góp phần vào công tác bảo vệ môi trường

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hoa văn ván lạng kỹ thuật

2.1.1 Vân thớ và hoa văn gỗ tự nhiên

(1) Vân thớ và hoa văn gỗ

Thớ gỗ là hướng sắp xếp của các tế bào xếp dọc thân cây (sợi gỗ, mạch

gỗ, quản bào,…), có loại gỗ thớ nghiêng, có loại gỗ thớ thẳng

Hoa văn gỗ là các đường nét hoặc các vết đặc thù trên bất cứ bề mặt nào của gỗ Hoa văn gỗ do tác dụng qua lại giữa các tổ chức cấu tạo nên gỗ tạo ra như: vòng năm, tia gỗ, mạch gỗ, tế bào mô mềm xếp dọc thân cây, u bướu, mắt gỗ, cành, thớ gỗ và màu sắc,… Hoa văn gỗ trên các mặt cắt khác nhau có hình dạng khác nhau Với các loại gỗ khác nhau, do cấu tạo khác nhau, màu sắc khác nhau nên có hoa văn rất khác nhau

Hình 2.1: Hoa văn trên các mặt cắt của gỗ

X- Mặt cắt ngang; R- Mặt cắt xuyên tâm; T- Mặt cắt tiếp tuyến

(2) Phương pháp tạo hoa văn bề mặt gỗ từ gỗ tự nhiên

Hình dạng hoa văn gỗ rất khác nhau khi thay đổi các phương pháp cắt, chiều hướng cắt so với thớ gỗ Hình dạng hoa văn của các phương pháp cắt khác nhau như các hình dưới đây [46]

Hình 2.2: Hoa văn gỗ khi bóc quay tròn

Hình 2.3: Hoa văn gỗ khi lạng theo phương xuyên tâm

Hình 2.4: Hoa văn gỗ khi lạng theo phương tiếp tuyến

Hình 2.5: Hoa văn gỗ khi bóc nửa vòng

Hình 2.6: Hoa văn gỗ khi bóc trên khối gỗ xẻ xuyên tâm

2.1.2 Thiết kế hoa văn ván lạng kỹ thuật

Hoa văn ván lạng kỹ thuật có hai dạng Dạng thứ nhất là hoa văn giống với hoa văn gỗ các loài cây quý hiếm và có hiệu quả trang sức bề mặt một cách tự nhiên, trong đó thường có ba loại cơ bản là ván lạng kỹ thuật vân tiếp tuyến, ván lạng kỹ thuật vân xuyên tâm và ván lạng kỹ thuật vân đặc biệt; dạng thứ hai là hoa văn theo ý tưởng thẩm mỹ của con người, thường gọi là ván lạng kỹ thuật hoa văn nghệ thuật Sau đây sẽ giới thiệu các bước cơ bản

để thiết kế một số loại hoa văn thông dụng

(1) Thiết kế hoa văn vân xuyên tâm

HIện nay, ván lạng kỹ thuật hoa văn vân xuyên tâm khá phổ biến và được phân thành 3 loại như hình 2.7 [39]

(a) (b) (c)

Hình 2.7: Hoa văn ván lạng kỹ thuật vân xuyên tâm

(a) Hoa văn dạng hai màu xen kẽ; (b) hoa văn dạng nhiều màu xen kẽ có quy

luật; (c) hoa văn dạng nhiều màu xen kẽ không quy luật

Trong các loại hoa văn trên, hoa văn dạng hai màu xen kẽ có thiết kế đơn giản, sử dụng hai loại ván mỏng nhuộm màu khắc nhau, sắp xếp theo tỉ lệ 1 :

1 ép thành hộp gỗ lạng Loại ván này dùng trong trang sức bề mặt tạo ra được hiệu quả trang sức theo quy luật, thống nhất Loại hoa văn nhiều màu xen kẽ

có quy luật chế tạo bằng cách ép các lớp ván có màu sắc đậm, nhạt xen kẽ thay đổi theo chu kỳ tạo ra hoa văn có màu sắc và đường nét thay đổi một cách tiệm biến Loại hoa văn này khi trang sức bề mặt có thể tạo ra được hiệu quả trang sức mang tính thay đổi nhưng thống nhất Loại hoa văn nhiều màu xen kẽ không quy luật được chế tạo bằng cách ép các lớp ván có màu sắc khác nhau không theo quy luật tạo ra Loại hoa văn này khi trang sức bề mặt

có thể tạo ra được hiệu quả trang sức khá tự nhiên

(2) Thiết kế hoa văn vân tiếp tuyến

Hoa văn vân tiếp tuyến của gỗ tự nhiên được tạo ra bằng cách lạng ván theo phương tiếp xúc với vòng năm của gỗ Hoa văn loại này trong sản xuất ván lạng kỹ thuật thường được tạo ra bằng cách ép các lớp ván mỏng có màu sắc khác nhau bằng khuôn ép có biên dạng cong

Quá trình tạo ra hoa văn hoa văn tiếp tuyến đƣợc mô tả tóm tắt nhƣ hình 2.8 [39]

Hình 2.8: Quy trình thiết kế hoa văn vân tiếp tuyến

(a) (b) (c)

Hình 2.9 Hoa văn ván lạng kỹ thuật vân tiếp tuyến

với bán kính cong khác nhau

Ngoài hình dạng vân tiếp tuyến có quy tắc nhƣ trên, có thể thay đổi hình dạng của các cung tròn tạo độ cong cho lớp ván mỏng để thu đƣợc hoa văn vân tiếp tuyến với hình dạng khác nhau (hình 2.10) [39]

Hình 2.10: Hoa văn ván lạng kỹ thuật vân tiếp tuyến khác

3) Thiết kế hoa văn hoa văn tự nhiên đặc biệt

Một số loại hoa văn từ gỗ tự nhiên tại các vị trí như cành cây, gốc cây, mắt gỗ đều có thể thể hiện trên mặt cắt tiếp tuyến của gỗ Nguyên nhân chủ yếu là do các tổ chức cấu tạo nên gỗ tại các vị trí đó được sắp xếp không theo quy luật như ở phần gỗ thông thường tạo ra Trong sản xuất ván lạng kỹ thuật, những loại ván có vân thớ dạng này thường tạo ra được hiệu quả trang sức có tính thẩm mỹ cao, tự nhiên, tính không gian cao… Trong phần này chỉ giới thiệu về cách thức thiết kế khuôn tạo hoa văn hình dạng gốc cây

Bề mặt gốc cây khi xẻ thường có hoa văn không theo quy tắc, loại hình hoa văn này thường dùng các loại ván mỏng xếp với nhau trên khuôn ép có bề mặt cong không theo quy luật Các điểm trên bề mặt khuôn ép được điều chỉnh ở các tọa độ tùy ý, ngẫu nhiên, không theo quy luật của hàm số nào Trong quá trình thiết kế, để xem trước hình dạng hoa văn ván lạng kỹ thuật thường mô phỏng khuôn cũng như quá trình lạng ván ngay trên máy tính, để quyết định các thông số chế tạo khuôn ép Hình dạng bề mặt của khuôn ép tạo hoa văn vân bề mặt gốc cây như hình 2.11

Hình 2.11: Bề mặt khuôn tạo hoa văn hình gốc cây

Sau khi tạo được khuôn ép có bề mặt như hình trên, tiến hành xếp ván mỏng có chiều dày và màu sắc khác nhau xen kẽ ép thành hộp gỗ lạng sẽ tạo

ra được hoa văn như hình 2.12

Hình 2.12: Hoa văn hình gốc cây theo lý thuyết

(4) Thiết kế hoa văn nghệ thuật

Các loại hoa văn hoa văn tự nhiên giới thiệu ở trên chủ yếu được tạo ra bằng các xếp ván mỏng có màu sắc khác nhau theo hình thức so le một lần rồi

ép bằng khuôn ép có hình dạng nhất định Đối với các loại hoa văn nghệ thuật thường phải qua ép, lạng từ 2 lần trở lên mới có thể tạo ra được hoa văn theo yêu cầu Một số hình dạng hoa văn nghệ thuật xem hình 2.13 [54]

Hình 2.13: Hoa văn nghệ thuật

2.2 Tạo màu ván mỏng bằng phương pháp xử lý nhiệt độ cao

Công nghệ xử lý nhiệt có thể cải thiện được một số tính chất của gỗ, hiện tại đã thu hút sự chú ý của rất nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới

Từ những năm 1915, trong báo cáo của Tiemann [34] đã chỉ ra, gỗ sau khi sấy ở nhiệt độ 150oC trong thời gian 4h, tính hút ẩm giảm 10-25%, nhưng cường độ của gỗ cũng có sự giảm sút Năm 1937, trong báo cáo của Stamm

và Hansen [30] thể hiện, xử lý nhiệt trong điều kiện có các loại chất khí bảo

vệ, độ ẩm bão hòa của gỗ, tỉ lệ co rút, dãn nở của gỗ đều giảm xuống

Năm 1945, Seborg và các cộng sự [28] đã phát minh ra một loại sản phẩm gỗ với tên gọi là Staypack Năm 1946, báo cáo của Stamn và đồng nghiệp [29] biểu thị, xử lý nhiệt có thể nâng cao tính ổn định kích thước của

gỗ mà không cần phải tiến hành nén, công nghệ này có tên gọi là Staybwood Nhưng những sản phẩm của các công nghệ nêu trên không thành công khi đưa ra thị trường Nguyên nhân có thể do thời điểm đó trên thị trường vẫn tồn tại nhiều loại gỗ có chất lượng cao Tuy thế, công nghệ xử lý nhiệt gỗ không

bị lãng quên, mà các nhà khoa học trên thế giới vẫn tiếp tục tiến hành các nghiên cứu về lĩnh vực này [11, 13, 15, 17, 20, 21, 26, 27]

Những năm trở lại đây, xử lý nhiệt gỗ nhờ tính chất đặc biệt và tính thân thiện với môi trường của nó đã ngày càng được chú ý và đã được ứng dụng sâu rộng Công nghệ xử lý nhiệt không có ảnh hưởng xấu đến khả năng dán dính cũng như khả năng trang sức, trừ một vài chỉ tiêu cơ học của gỗ bị giảm, tính ổn định kích thước, tính chống ẩm, độ bền được nâng cao rõ rệt [33] Căn

cứ báo cáo của Boonstra [8], lĩnh vực nghiên cứu xử lý nhiệt gỗ lại được bắt đầu là do các loại gỗ chất lượng cao ngày càng ít, nhằm bổ sung cho nhu cầu ngày càng tăng về vật liệu xây dựng, giảm sự phá hoại đối với rừng tự nhiên

và giảm việc sử dụng chất xử lý gỗ độc hại, thì việc đi sâu vào nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt gỗ là vô cùng cần thiết

Theo một số tài liệu nghiên cứu, xử lý nhiệt cho gỗ trong khoảng

160-260oC, trong môi trường có vật chất bảo hộ như hơi nước, khí trơ, không khí

ít ô xy… [16], thông qua giảm thiểu số lượng nhóm –OH trong tổ phần của gỗ,

đã giảm khả năng hút ẩm và nội ứng lực của gỗ, từ đo nâng cao tính ổn định kích thước của gỗ [12, 19, 24]; đồng thời trong quá trình xử lý nhiệt, tổ phần của gỗ phát sinh hàng loạt các phản ứng hóa học phức tạp, làm biến đổi một

số thành phần của gỗ, giảm chất dinh dưỡng cho sự sinh tồn của nấm và côn trùng hại gỗ, ngăn cản sự sinh trưởng và phát triển của nấm và côn trùng hại

gỗ qua việc cắt đứt chuỗi thức ăn, vì vậy có thể nâng cao khả năng chống vi sinh vật phá hoại [9, 19, 23] Phương pháp này chỉ sử dụng tác nhân vật lý, so với các phương pháp dùng tác nhân hóa học khác, vấn đề ô nhiễm trong quá trình sản xuất bằng công nghệ xử lý nhiệt ít, công nghệ xử lý đơn giản, hơn nữa trong quá trình sử dụng hiệu quả bảo quản của gỗ xử lý nhiệt không bị suy giảm do hóa chất bị rửa trôi hay bay hơi, cũng không làm hại đến sức khỏe của con người

Gỗ sau khi được xử lý với nhiệt độ cao màu sắc thường trở nên sẫm hơn,

và dần chuyển sang màu sắc tương tự với màu của các loài gỗ quý [10, 14] Nghiên cứu thể hiện, chất chiết xuất trong gỗ bị di chuyển ra bề mặt gỗ sau khi xử lý nhiệt hoặc bị thoát ra không khí, dẫn đến màu sắc gỗ sau xử lý nhiệt thường sẫm hơn Tuy nhiên, màu sắc gỗ xử lý nhiệt chủ yếu là do các hợp chất có phân tử lượng thấp tạo thành từ sự phân giải của hợp chất cao phân tử trong gỗ [32]

Màu sắc gỗ xử lý nhiệt có sự khác biệt phụ thuộc vào loài gỗ, công nghệ

xử lý Mức độ thay đổi màu sắc của gỗ phụ thuộc vào chế độ xử lý [7, 18, 31] Màu sắc gỗ sẫm hơn khi tăng nhiệt độ xử lý và kéo dài thời gian xử lý [25]

Vì vậy, có thể lợi dụng mối quan hệ giữa sự biến đổi màu sắc của gỗ với các tham số của quá trình xử lý (nhiệt độ, thời gian) làm cơ sở lựa chọn công nghệ để xử lý sao cho có thể đạt được gỗ có màu sắc theo yêu cầu

2.3 Nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng phôi lạng và ván lạng kỹ thuật

2.3.1 Các nhân tố liên quan đến vật dán khi sản xuất ván lạng kỹ thuật

Tính năng dán dính của keo tốt hay xấu, ngoài tuân theo nguyên lý dán dính thông thường, còn chịu ảnh hưởng bởi đặc tính của gỗ Nhân tố ảnh hưởng đến tính năng dán của gỗ ngoài các đặc điểm vốn có, còn có các nhân

tố tạo ra trong quá trình gia công Nhóm nhân tố trước bao gồm khối lượng thể tích, loài gỗ, tính thấm ướt, chất chiết xuất…, nhóm sau bao gồm độ ẩm,

độ thô bề mặt của gỗ

a Khối lượng thể tích

Đối với loại kết cấu dán gỗ - keo - gỗ, để có được mối dán tốt, cường độ dán của nó là cường độ của độ của lớp keo dán cùng với cường độ mặt tiếp xúc của lớp keo dán và gỗ bằng hoặc lớn hơn cường độ của bản thân gỗ, hệ thống dán này, khi bị phá hủy, mối dán phải xảy ra ở phần gỗ Cường độ chịu lực của gỗ thường có quan hệ gần như tuyến tính với khối lượng thể tích của

nó Vì chỉ tiêu đánh giá tính năng dán của hệ thống kết hợp dán tốt xấu là cường độ dán, cho nên gỗ có khối lượng thể tích lớn cường độ dán của nó đương nhiên có thể lớn Xu hướng này biểu hiện rõ rệt đặc biệt là đối với cường độ dán trạng thái bình thường Ngoài ra, từ tình trạng phá hủy của lớp dán càng có thể nói rõ hơn vể quy luật này

Thông thường gỗ có khối lượng thể tích thấp cường độ dán của nó thấp, thường dùng tỷ lệ phá hủy gỗ làm tiêu chuẩn đánh giá dán của nó tốt xấu, nếu

tỷ lệ phá hủy gỗ cao, có thể cho rằng mối dán có chất lượng tốt; ngược lại gỗ

có khối lượng thể tích cao có thể xuất hiện xu hướng tỷ lệ phá hủy gỗ thấp, nếu cường độ dán rất lớn, cũng cho rằng mối dán tốt Cường độ dán gỗ có khối lượng thể tích cao tuy rất cao, nhưng đồng thời do thay đổi độ ẩm mà ứng suất xảy ra cũng vô cùng lớn, lực đa tụ bên trong của bản thân keo yêu cầu cũng cao