Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu mới từ cây tầm vông và lồ ô sử dụng trong trong kiến trúc, xây dựng và vật liệu nội thất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU MỚI TỪ CÂY TẦM VÔNG VÀ LỒ Ô SỬ DỤNG TRONG TRONG KIẾN TRÚC, XÂY DỰNG VÀ VẬT LIỆU NỘI THẤT Mã số: Chủ nhiệm đề tài: Thạc sỹ Lê Công Huấn Bình Dương, tháng 11 năm 2018 MỤC LỤC PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .2 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu .2 1.3.3 Vật liệu nghiên cứu 1.3.4 Dụng cụ nghiên cứu .2 1.4 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Cách tiếp cận 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng 1.4.2.1 Phương pháp lý thuyết 1.4.2.2 Phương pháp kế thừa .3 1.4.2.3 Phương pháp thực nghiệm 1.5 Nội dung nghiên cứu .4 1.5.1 Thiết kế khn thí nghiệm quy cách 300 x 300 x 900 mm khuôn sản phẩm quy cách 450 x 450 x 3600 mm 1.5.2 Nghiên cứu thí nghiệm xác định thơng số cơng nghệ (áp suất ép, lượng keo, chiều dày phôi) công nghệ tạo vật liệu dạng khối từ tre lồ ô dạng nan 1.5.3 Nghiên cứu thí nghiệm xác định thông số công nghệ (áp suất ép, lượng keo, chiều dày phôi) công nghệ tạo vật liệu dạng khối từ tre tầm vông 1.5.4 Kiểm tra tính chất học & vật lý vật liệu dạng khối từ nan lồ ô 1.5.5 Kiểm tra tính chất học & vật lý vật liệu dạng khối từ tầm vông .4 1.5.6 Chế tạo vật liệu dạng khối từ tầm vông quy cách 450 x 450 x 3600 mm 1.5.7 Nghiên cứu thử nghiệm gia công (cắt, xẻ, tiện, đánh nhẵn …) vật liệu từ tre tầm vông lô ô thiết bị gia công chế biến lâm sản thông dụng .4 1.5.8 Xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất vật liệu từ lô ô tầm vông 1.6 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nước 1.6.1 Ngoài nước 1.6.2 Trong nước 1.6.2.1 Nghiên cứu sử dụng .7 1.6.2.2 Một số đặc điểm tre .8 1.6.2.3 Cây tầm vông 10 1.6.2.4 Cây lồ ô .11 1.6.2.5 Keo dán .12 1.6.2.6 Chọn keo theo yêu cầu sản phẩm gỗ kỹ thuật 13 1.6.2.7 Chọn keo theo đặc tính sử dụng .13 PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 15 2.1 Thiết kế chế tạo khuôn kim loại 15 2.2 Nghiên cứu thông số công nghệ .16 2.2.1 Nghiên cứu thí nghiệm xác định thơng số cơng nghệ (áp suất ép, lượng keo, thời gian ép) công nghệ tạo vật liệu dạng khối từ tre lồ ô dạng nan 16 2.2.1.1 Tỷ lệ nguyên liệu .16 2.2.1.2 Quy cách nan lồ ô 17 2.2.1.3 Trọng lượng nan 19 2.2.1.4 Khối lượng thể tích 19 2.2.2 Nghiên cứu thông số công nghệ 20 2.2.2.1 Vật liệu nghiên cứu 20 2.2.2.2 Nghiên cứu công nghệ 21 2.2.3 Nghiên cứu thí nghiệm xác định thông số công nghệ (áp suất ép, lượng keo, chiều dày phôi) công nghệ tạo vật liệu dạng khối từ tre tầm vông 24 2.2.3.1 Tỷ lệ nguyên liệu 24 2.2.3.2 Nghiên cứu công nghệ 27 2.3 Kiểm tra tính chất học vật lý mẫu sản phẩm chế tạo từ nan tre lồ 31 2.4 Kiểm tra tính chất học vật lý mẫu sản phẩm từ tre tầm vông 33 2.5 Nghiên cứu xác định thông số cắt gọt .33 2.5.1 Cắt cạnh .33 2.5.1.1 Yêu cầu kỹ thuật cắt cạnh 33 2.5.1.2 Lưỡi cắt .34 2.5.1.3 Máy cắt cạnh 34 2.5.1.4 Cắt thử nghiệm 34 2.5.2 Đánh nhẵn 36 2.5.2.1 Chọn băng nhám .37 2.5.2.2.Máy đánh nhẵn 37 2.5.2.3 Thử nghiệm .38 2.5.3 Khoan đinh vít .39 2.5.3.1.Thử nghiệm 39 2.5.3.2 Kết 39 2.6 Xây dựng thử nghiệm quy trình cơng nghệ 39 2.6 Sơ đồ công nghệ 39 2.6.2 Giải thích bước cơng nghệ 40 2.6.2.1 Thiết kế sản phẩm .40 2.6.2.2 Nguyên liệu xử lý nguyên liệu 40 2.6.2.3 Pha xử lý 41 2.6.2.4 Phơi / sấy 41 2.6.2.5 Xử lý thanh/ nan .41 2.6.2.6 Tráng keo 41 2.6.2.7 Xếp phôi mỏng – dán ép phôi – ổn định phôi 42 2.6.2.8 Ép ổn định phôi ván .42 2.6.2.9 Gia cơng hồn thiện 42 2.6.3 Máy thiết bị sản xuất vật liệu dạng khối từ tre lồ ô 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………………….44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 DANH MỤC BẢNG Bảng Một số công việc sử dụng tre .9 Bảng Quy cách ép 15 Bảng Quy cách buloong neo 15 Bảng Tỷ lệ chẻ nan lồ ô 17 Bảng Chiều dày trung bình nan (mm) 18 Bảng Trọng lượng nan 19 Bảng Giá trị khối lượng thể tích nan 20 Bảng Trị số trung bình thơng số nan thí nghiệm 20 Bảng 10 Khoảng thay đổi thơng số thí nghiệm 21 Bảng 11 Kế hoạch thực nghiệm 21 Bảng 12 Kết thí nghiệm 22 Bảng 14 Phân loại tầm vông theo kích thước .25 Bảng 15 Quy cách 26 Bảng 16 Các yếu tố tác động miền biến động thí nghiệm .28 Bảng 17 Ma trận thí nghiệm kết qủa thí nghiệm bậc 28 Bảng 18 Giá trị tối ưu đa mục tiêu 31 Bảng 19 Thông số công cụ cắt .35 Bảng 20 Kết thử nghiệm chất lượng cắt .35 Bảng 21 Kết thử nghiệm chất lượng cắt .36 Bảng 22 Phân loại máy 37 Bảng 23 Sai số chiều dày chất lượng bề mặt 38 Bảng 24 Danh mục máy thiết bị sản xuất 43 DANH MỤC HÌNH Hình 1a Cây tầm vông 11 Hình 1b Cây lồ 12 Hình Khn gơng nén ép gỗ kỹ thuật PSL 16 Hình Cây lồ ơ, mặt cắt ngang vòng mo 16 Hình Các nan chẻ thủ cơng từ tre lồ ô .17 Hình Chiều rộng nan tre lồ ô .18 Hình Chiều dày nan lồ 19 Hình Cân trọng lượng nan 19 Hình Cây tầm vông sau hơ lửa uốn thẳng………………………………… 25 Hình Mặt cắt ngang tầm vông 26 Hình 10 Thanh phơi bào tre 27 Hình 11 Vật liệu dạng khối chế tạo từ nan tre lồ .32 Hình 12 Vật liệu dạng khối chế tạo từ tre tầm vơng 33 Hình 13 Răng cưa có gắn hợp kim cứng 34 Hình 14 Sơ đồ công nghệ .40 PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Lồ ô đặc hữu phần Nam Đông Dương gồm Nam Việt Nam, Nam Lào Campuchia có tên khoa học Bambusa procera A.Chev & A.Camus Tại Việt Nam lồ ô phân bố tập trung tỉnh Bình Phước (hai huyện Bình Long –Phước Long) hầu hết tỉnh khác vùng Tây Ngun, Đơng Nam Bộ Ngồi ra, lồ rải rác mọc tỉnh Trung Bộ, khu vực có lồi tre khác gọi lồ ô lô ô vùng Đông Nam Thân thẳng, cong, chiều cao 14- 18m, đường kính phổ biến 5-6 cm, to 7-8 cm; chiều dài trung bình lóng 40-60 cm, lóng thân dài đến 80-90 cm, lóng gốc dài 30-50 cm; vách thân dầy 1,1cm Thân trịn đều, nhẵn Lồ có khối lượng thể tích (khơ kiệt) 785kg/m3, độ bền nén dọc thớ 598,7 kg/cm2, độ bền uốn xuyên tâm 3448kg/cm2 Độ bền uốn tiếp tuyến 2499kg/cm2, đáp ứng u cầu xây dựng Cây có lóng dài thích hợp để chế biến ván ép, chẻ nan, đan cót Chu kỳ khai thác lồ ô từ 3-5 năm Cây lồ vách nỏng, đường kính nhỏ, có nhiều hạn chế sử dụng nguyên xây dựng sản phẩm nội ngoại thất khác Cây tầm vông có pháp danh khoa học Thyrsostachys siamensis, thuộc phân họ Tre (Bambusoideae), họ Hòa thảo (Poaceae) trồng sử dụng phổ biến xây dựng nhà cửa, kiến trúc, sản xuất đồ gia dụng vùng Đông Nam Bộ Thân trưởng thành cao khoảng 6–14 m, đường kính 2–7 cm, gần đặc ruột cứng, khơng gai Tuy nhiên, đường kính tầm vơng khoảng - cm nhỏ dần từ gốc lên Vì vậy, sử dụng tầm vơng dạng tự nhiên vào kiến trúc xây dựng có nhiều hạn chế kích thước Mặt khác tầm vơng có độ bền học theo chiều dọc lớn nên khó khăn việc uốn ổn định hình dạng chi tiết cong Để khắc phục khuyết điểm tầm vông lồ ô cần nghiên cứu giải pháp công nghệ để tạo vật liệu giữ ưu điểm vốn có tầm vơng lồ ơ, đồng thời tạo đặc tính nhằm mở rộng phạm vi ứng dụng nâng cao giá trị tầm vông, lồ ô kiến trúc xây dựng, thiết kế nội thất chế biến sản phẩm đồ mộc thay gỗ Từ phân tích trên, chúng tơi đề xuất đề tài nghiên cứu : "Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu từ tầm vông lồ ô sử dụng trong kiến trúc, xây dựng vật liệu nội thất ” 1.2 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu chế tạo vật liệu từ Tre, thay gỗ sử dụng kiến trúc xây dựng, trang trí nội thất sản xuất đồ mộc 1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu thông số công nghệ chủ yếu (chiều dày phôi, lượng keo, áp lực ép) ảnh hưởng đến khối nguyên liệu tre (tầm vông) tạo thành 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tạo khối vật liệu từ lồ ô dạng nan - Nghiên cứu tạo khối vật liệu từ tầm vông dạng 1.3.3 Vật liệu nghiên cứu - vật liệu từ lồ ô dạng nan - Vật liệu từ tầm vông dạng - Chất kết dính keo Urefomaldehyde (UF) 1.3.4 Dụng cụ nghiên cứu - Máy ép thí nghiệm khn ép - Dụng cụ quét keo 1.4 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Cách tiếp cận - Trao đổi vấn đề nghiên cứu với chuyên gia, nhà khoa học nước Khảo sát, tham quan, tìm hiểu, thảo luận chun mơn với số trường đại học khu vực Trung Quốc, Đài loan… trường đại học nước - Đề tài xây dựng sở tổng hợp, đánh giá phân tích thơng tin ngun liệu tre tầm vông lồ ô Tham khảo, thành tựu chế biến sử dụng vật liệu composite nói chung để ứng dụng vào nghiên cứu đề tài 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng 1.4.2.1 Phương pháp lý thuyết: Sử dụng lý thuyết kết nghiên cứu vật liệu composite cốt sợi thực vật Phương pháp thực nghiệm: Thực thí nghiệm thăm dị quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố sở kết thí nghiệm thăm dị tổ chức thí nghiệm theo quy hoạch 1.4.2.2 Phương pháp kế thừa: Trên sở kết nghiên cứu nhóm tác giả tham khảo kết nghiên cứu nhà nghiên cứu khác giới tiếp tục nghiên cứu sâu mở rộng nội dung nghiên cứu 1.4.2.3 Phương pháp thực nghiệm Nghiên cứu yếu tố công nghệ: Thực thí nghiệm thăm dị quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố sở kết thí nghiệm thăm dị tổ chức thí nghiệm theo quy hoạch Có phương pháp thực nghiệm sử dụng để nghiên cứu: + Phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố (phương pháp kinh điển): Chọn biến số cần theo dõi cho thay đổi theo dõi yếu tố kiểm tra Theo phương pháp này, yếu tố thay đổi yếu lại cố định Yếu tố kiểm tra kết trung bình lần thí nghiệm lặp lại Số liệu xử lý, lập thành bảng, vẽ đồ thị dựa vào phương pháp gần tìm phương trình tốn học biểu thị q trình sấy Đặt đồ thị biến riêng rẽ vào chung tọa độ tìm điểm hợp lý chung cho yếu tố thay đổi (biến số) Ưu điểm phương pháp thấy rõ tác động yếu tố biến đổi (yếu tố điều khiển) lên yếu tố kiểm tra, nhược điểm phải làm nhiều thí nghiệm, số lượng mẫu lớn, xử lý số liệu nhiều thời gian + Phương pháp thực nghiệm đa yếu tố (lý thuyết quy hoạch thực nghiệm): Phương pháp dựa sở lựa chọn mơ hình tốn học có nhiều yếu tố biến đổi đồng thời Các yếu tố biến đổi chọn để nghiên cứu phải yếu tố điều khiển Căn vào mức biến đổi để lập ma trận thí nghiệm Các thí nghiệm lặp lại lần, kết kiểm tra giá trị trung bình lần lặp lại thí nghiệm Xử lý số liệu phần mềm ứng dụng, tìm phương trình tương quan, tìm giá trị tối ưu Trong chế biến gỗ, đối tượng nghiên cứu thường có đặc điểm phi tuyến bậc 2, nên bỏ qua khảo sát mơ hình tuyến tính (bậc nhất) Kế hoạch thực nghiệm sử dụng nghiên cứu kế hoạch trung tâm hợp thành trực giao (𝛼 ≠1) Mơ hình tốn học bậc cho q trình nghiên sau : 𝑁 𝑁 Y = b + ∑𝑁 𝑖 𝑏𝑖 𝑥𝑖 + ∑𝑖 ≠𝑗=1 𝑏𝑖𝑖 𝑥𝑖 𝑥𝑗 + ∑𝑖 𝑏𝑖𝑖 𝑥𝑖 Chọn yếu tố công nghệ để nghiên cứu yếu tố điều khiển được: Nhiệt độ (X1; 0C); Thời gian (X2; phút); Lượng chất kết dính (X3; %) Mỗi thơng số có mức biến thiên mức bổ sung (+𝛼 ; - 𝛼) Tính chất sản phẩm kiểm tra theo Tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam TCVN 7756 - ÷ 12: 2007 (Wood based panels - test methods) Sử dụng phần mềm xử lý số liệu Statgraphic 7.0, Microsoft Excel để xử lý số liệu Giải tốn tìm giá trị tối ưu yếu tố nghiên cứu Sau tìm trị số tối ưu yếu tố công nghệ, tạo sản phẩm theo trị số tối ưu thông số nghiên cứu kiểm tra lại tính chất vật liệu Kiểm tra đánh giá chất lượng: Việc kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm thực theo hệ thống tiêu chuẩn: TCVN 1072, TCVN 370 : 1970 nhóm 0; TCVN 7756 – ÷ 12 : 2007; TCVN 7750 ÷ TCVN 7750 : 2007 1.5 Nội dung nghiên cứu 1.5.1 Thiết kế khn thí nghiệm quy cách 300 x 300 x 900 mm khuôn sản phẩm quy cách 450 x 450 x 3600 mm 1.5.2 Nghiên cứu thí nghiệm xác định thông số công nghệ (áp suất ép, lượng keo, chiều dày phôi) công nghệ tạo vật liệu dạng khối từ tre lồ ô dạng nan 1.5.3 Nghiên cứu thí nghiệm xác định thơng số cơng nghệ (áp suất ép, lượng keo, chiều dày phôi) công nghệ tạo vật liệu dạng khối từ tre tầm vơng 1.5.4 Kiểm tra tính chất học & vật lý vật liệu dạng khối từ nan lồ ô 1.5.5 Kiểm tra tính chất học & vật lý vật liệu dạng khối từ tầm vông 1.5.6 Chế tạo vật liệu dạng khối từ tầm vông quy cách 450 x 450 x 3600 mm 1.5.7 Nghiên cứu thử nghiệm gia công (cắt, xẻ, tiện, đánh nhẵn …) vật liệu từ tre tầm vông lô ô thiết bị gia công chế biến lâm sản thơng dụng 1.5.8 Xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất vật liệu từ lô ô tầm vơng Hình 11 Là mẫu vật liệu dạng khối chế tạo từ nan tre lồ ô theo thông số cơng nghệ tối ưu Hình 11 Vật liệu dạng khối chế tạo từ nan tre lồ ô 32 2.4 Kiểm tra tính chất học vật lý mẫu sản phẩm từ tre tầm vơng - Vật liệu thí nghiệm: Nan tre lồ ơ: Nan tre lồ có chiều dày trung bình 1,3 – 1,5mm, chiều rộng trung bình 20 – 22mm, thời gian giữ áp lực nén phôi 21 - Keo UF -Thông số công nghệ: lượng keo 14%, áp lực nén 2,6 kG/cm2/1mm chiều dày - Quy cách sản phẩm: 400 x 450 x 650 mm Sau kết thúc thời gian giữ áp lực nén phơi, xả áp hồn tồn Để phơi phịng thí nghiệm 24 Kết kiểm tra tính chất mẫu thí nghiệm Trung tâm kỹ thuật đo lường chất lượng III sau: Ứng suất uốn tĩnh: 13,26Mpa, Ứng suất kéo vng góc: 0,29 Mpa, độ hút nước sau 24 giớ 10,86%, khối lượng thể tich 0,755g/cm3 Hình 12 mẫu vật liệu dạng khối chế tạo từ nan tre lồ ô theo thông số công nghệ tối ưu Hình 12 Vật liệu dạng khối chế tạo từ tre tầm vông 2.5 Nghiên cứu xác định thông số cắt gọt Những công đoạn xác định thơng số: Cắt cạnh, chà nhám, khoan, vít đinh 2.5.1 Cắt cạnh 2.5.1.1 Yêu cầu kỹ thuật cắt cạnh 33 Mục đích cắt cạnh loại bỏ phần phôi chất lượng mặt phôi, làm cho phơi đạt u cầu chất lượng kích thước dự kiến Cắt cạnh phải đảm bảo cạnh (mặt) song song đơi vng góc với cạnh mà mặt cắt ngang qua Sai số theo quy định tiêu chuẩn Tuy nhiên, cắt cạnh cơng đoạn gia cơng nhiều khó nhất, mà cắt nhỏ chi tiết đảm bảo chất lượng cạnh gia cơng quan trọng Vì vậy, thử nghiệm cắt phải thử nghiệm cắt mẫu nhỏ, để kiểm tra tính xác gia cơng chi tiết Phần cạnh (mặt) phôi sau cắt phải phẳng, thẳng, không cho phép xuất vết gia công cháy sém 2.5.1.2 Lưỡi cắt Chất lượng cắt cạnh phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng dao cắt (lưỡi cắt) Ngồi việc đảm bảo dao sắc cịn phải đảm bảo vật liệu chế tạo dao cắt thơng số góc dao hợp lý, phù hợp với vật liệu cắt Trong thử nghiệm sử dụng lưỡi cưa đĩa đơn gắn kim loại cứng đầu mũi cắt để đảm bảo mặt phẳng cắt nhẵn, cạnh cắt thẳng, tuổi thọ lưỡi cắt kéo dài cắt nhiều đối tượng khác Thông số lưỡi cưa đĩa sử dụng hình 13 Hình 13 Răng cưa có gắn hợp kim cứng 2.5.1.3 Máy cắt cạnh Máy cắt cạnh (cịn gọi máy xén cạnh) có nhiều loại thường có cặp cắt dọc cắt ngang để đảm bảo hai cạnh cắt song song Có loại điều chỉnh kích thước, đa phần cố định kích thước theo quy định ván Gia công chi tiết thực máy cắt đơn (cưa đĩa cố định) Máy có thơng số: đường kính lưỡi cưa 350 mm, động 10HP, chiều cao cắt 125 cm 2.5.1.4 Cắt thử nghiệm 34 Vật liệu: Tre dạng khối, quy cách (dài x rộng x dày) 900 x 300 x 100 mm Lưỡi cưa: sử dụng cho máy cưa đĩa cắt đơn cắt thí nghiệm Kết khơng thay đổi sử dụng cắt ván thương phẩm sản xuất sản phẩm gỗ Thông số cụ thể bảng 19 Bảng 19 Thông số cơng cụ cắt Thơng số Ký hiệu Trị số Góc trước  20o Góc sau  15o Góc mài  55o Đường kính lưỡi cưa  350mm Số Z 60 Yêu cầu chất lượng đường cắt : Cạnh cắt phải thẳng, không vỡ, không mẻ cạnh, không cháy cạnh, vng góc theo phương thẳng đứng Kết qủa thử nghiệm bảng 20 Bảng 20 Kết thử nghiệm chất lượng cắt Thông Tốc độ Tốc độ Cạnh cắt Cạnh cắt Cạnh cắt Cạnh cắt bị số góc đẩy cắt thẳng bị mẻ, vỡ vng góc cháy Thẳng Không vuông Cháy đen vuông Cháy 1/2 vuông Cháy không cắt(m/ phút) 10 2800  = 20o = mẻ 20 2000 Thẳng 15o  = 55o Không mẻ 30 1400 Thẳng Mẻ  = 20o = 15o  = 55o  = 20o 10 1400 Thẳng Không vuông mẻ, 20 2800 Thẳng Khơng Cháy phía vng Cháy cạnh mẻ 30 2000 Thẳng Mẻ, vỡ vuông Cháy cạnh 10 2000 Thẳng Không vuông Sém cạnh 35 = mẻ 15o 20 1400 Không  = 55o vuông mẻ 30 2800 Không thẳng Cháy không Mẻ, vuông Cháy cạnh mẻ vỡ Nhận xét: Tất trường hợp cắt thử cháy cạnh, chí vết đen ma sát sinh nhiệt lớn Trường hợp đẩy ván với tốc độ nhanh cạnh cắt thường bị mẻ Trường hợp tốc độ cắt đẩy nhanh vỡ, mẻ, cháy cạnh thời xảy Vì vậy, để tránh cháy cạnh mẻ ván cần giảm bớt ma sát ván lưỡi cắt cách mài nghiêng góc sau - 10o mở rộng me cưa sang bên 1mm Bảng 21 Kết thử nghiệm chất lượng cắt Thông Tốc Tốc độ cắt Cạnh Cạnh cắt Cạnh cắt Cạnh cắt số góc độ cắt cắt bị mẻ, vỡ vng góc bị cháy đẩy (m/phút) thẳng 10 2800 Thẳng Không vuông Mạch cắt  = 20o  = 15o mẻ 20 2000 Thẳng  = 55o ξ = 8o Không tốt vuông mẻ 30 1400 Thẳng Mẻ Mạch cắt tốt vuông Mạch cắt tốt  = 20o 10 1400 Thẳng  = 15o  = 55o Không vuông mẻ 20 2000 Thẳng Không tốt vuông mẻ ξ = 8o 30 2800 Thẳng Mẻ Mạch cắt Mạch cắt tốt vuông Hơi sém Nhận xét : Cạnh ván đạt yêu cầu, trường hợp không yêu cầu cao chất lượng mạch cắt nên sử dụng tốc độ cắt 2800 vòng / phút tốc độ đẩy 30 m/ phút Ngược lại nên chọn tốc độ cắt 2800 vòng / phút đẩy 20 m/ phút 2.5.2 Đánh nhẵn 36 Đánh nhẵn phương pháp để nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm công nghiệp gỗ Mỗi loại vật liệu có yêu cầu đánh nhẵn phù hợp Vật liệu từ tầm vơng, lồ ngồi yếu tố tương tự sản phẩm từ gỗ, cịn có yếu tố riêng nên cần thi công thử máy đánh nhẵn gỗ 2.5.2.1 Chọn băng nhám Băng nhám có loại băng vải băng giấy nhám Q trình gia cơng bề mặt gồm công đoạn đoạn gia công thô gia công tinh Tuỳ theo mức độ nhẵn phẳng bề mặt mà chọn hạt băng nhám để sử dụng Về có nhóm hạt với nhiều cỡ hạt khác nhóm, tính theo số hạt inch vng Ví dụ băng nhám gia công thô thô 40 hạt/ inch, gia công lại 80 hạt/inch, gia công tinh 100 hạt / inch 2.5.2.2.Máy đánh nhẵn: Chủng loại máy đánh nhẵn phong phú, đa dạng xem phân loại bảng 22 Bảng 22 Phân loại máy Phương pháp Đặc điểm Loại hình phân loại 1.Băng vải nhám quấn quanh trục Thay băng nhám phức tạp Máy đánh nhẵn kiểu lần đánh nhẵn mặt trục Tốc độ nạp liệu chậm, suất thấp Chất lượng đánh nhẵn không máy Phân loại theo băng rộng đầu đánh nhẵn Băng nhám hình chữ nhật dán giáp mối thành vòng tròn, dễ thay băng Máy đánh nhẵn kiểu Đánh nhẵn tốc độ cao băng rộng Tốc độ nạp liệu lớn , suất cao Lượng cắt lớn Tuổi thọ băng nhám dài Phân theo số Máy Máy đánh đánh nhẵn kiểu nhẵn ống lăn Xem máy kiểu ống lăn 37 mặt đánh nhẵn mặt Máy đánh bố trí băng nhẵn kiểu nhám băng rộng băng , Một lần đánh nhẵn mặt, đặc điểm khác giống máy đánh nhẵn băng rộng mặt Máy đánh nhẵn kiểu băng rộng băng , Máy mặt đánh Máy đánh nhẵn nhẵn băng nhiều rộng kiểu mặt băng mặt Máy đánh nhẵn kiểu băng mặt Một lần đánh nhẵn mặt Tiêu hao lượng thấp, giá rẻ, độ xác đánh nhẵn xuất không máy đánh nhẵn kiểu băng rộng nhiều băng Trên bố trí băng nhám lần đánh nhẵn mặt, độ xác, xuất, tiêu hao lượng tương đối cao Mặt băng nhám, mặt băng nhám hoặt bố trí ngược lại, lần đánh nhẵn mặt, độ xác, xuất, tiêu hao lượng tương đối cao 2.5.2.3 Thử nghiệm + Vật liệu: Tre dạng khối, chiều dày 100 x100 x90 mm Vật liệu đánh nhẵn máy trục máy băng rộng, băng nhám thô Kết sai số chiều dày chất lượng bề mặt bảng 23 Bảng 23 Sai số chiều dày chất lượng bề mặt Quy cách dài x rộng x dày (mm) 100 x 90 x 900 Số hạt băng nhám 30 70 90 Độ nhẵn gia công máy trục 2 3 4 Độ nhẵn gia công máy băng 3 4 5 Vật liệu chế tạo từ tre tầm vơng lồ hồn tồn gia cơng đánh nhẵn máy đánh nhẵn trục bà băng dùng đánh nhẵn gỗ Tuy nhiên, đánh nhẵn máy trục ván bị đánh nhẵn lượng chiều dày lớn khoảng 10 cm đầu ván, nên cần có 38 lượng dư thích hợp Độ nhẵn bề mặt gia công máy đánh nhẵn trục thấp so với máy đánh nhẵn băng Điều độ mịn hạt băng nhám mà quỹ đạo trục để lại bề mặt gia cơng, phải đánh nhiều lần 2.5.3 Khoan đinh vít 2.5.3.1.Thử nghiệm Vật liệu khối chế tạo từ tre lồ ô tầm vông, dài x rộng x dày = 100 x 100 x 900 mm Mũi khoan gắn kim loại cứng : Ф5mm ; Ф 10mm ; Ф 20mm Vị trí khoan cách đầu 10 cm, mũi khoan cách 15 cm, khoan mũi 2.5.3.2 Kết Các vị trí khoan cho chất lượng đạt yêu cầu: đường kính lỗ mặt phôi, đường khoan thẳng, không mẻ mép lỗ khoan Ngoài ra, thử xẻ rãnh, phay nửa chiều dày phôi cho mặt gia công chất lượng đạt yêu cầu sản xuất sản phẩm gỗ 2.6 Xây dựng thử nghiệm quy trình công nghệ 2.6 Sơ đồ công nghệ Sản xuất vật liệu dạng khối từ tre lồ có nhiều sơ đồ công nghệ khác nhau, bản, q trình cơng nghệ có dạng đây: 39 Thiết kế sản phẩm Nguyên liệu tre xử lý NL Pha &xử lý Bào / chẻ nan Phơi / Sấy Xử lý thanh/ nan Tráng keo lên Xếp thành phôi Ép phôi + Ổn định sau ép Gia cơng phơi Hình 14 Sơ đồ cơng nghệ 2.6.2 Giải thích bước cơng nghệ Chế tạo vật liệu dạng khối có bước sau: 2.6.2.1 Thiết kế sản phẩm: Công đoạn thiết kế sản phẩm chủ yếu có cơng việc sau đây: Xác định kích thước quy cách loại vật liệu dạng khối cần chế tạo Từ vào kích thước tre nan để bố trí xếp lớp khơng có vết ghép hay nan trùng hai lớp liên tiếp 2.6.2.2 Nguyên liệu xử lý nguyên liệu: công đoạn nguyên liệu xử lý nguyên liệu chủ yếu có công việc sau đây: * Kiểm tra nguyên liệu : 40 Kiểm tra ban đầu để xác định chiều dày vách tầm vơng, lồ ơ, đường kính nguyên liệu để định pha thanh, chẻ nan đạt tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu cao * Xử lý nguyên liệu : + Cắt khúc: Tầm vông lồ ô cắt khúc tươi theo kích thước u cầu loại hình sản phẩm thiết kế, loại bỏ khuyết tật + Ngâm đoạn nguyên liệu bể nước lạnh khoảng 24 2.6.2.3 Pha xử lý Tầm vông - lồ ô cắt khúc xử lý xong đưa vào pha thanh, chiều rộng trung bình cm Sau đó, tầm vơng loại bỏ phần tinh (lưng) bụng phần thịt tre ngâm tẩm hoá chất bảo quản khoảng – Thanh lồ ô chẻ nan phương pháp thủ công 2.6.2.4 Phơi / sấy Các nan phơi – trời nắng Các tầm vông kết thúc thời gian ngâm tẩm chuyển sang sấy Thời gian sấy tre phụ thuộc vào chiều dày Thông thường phôi dày – mm sấy nhiệt độ 600C – 700C thời gian 48 Có thể hong phơi cho khơ hồn tồn hong phơi trước sấy Chế độ sấy tre không cần không chế chặt chẽ 2.6.2.5 Xử lý thanh/ nan Sau phơi sấy, đưa vào bào mặt để đảm bảo kích thước đạt độ nhẵn bề mặt để ghép Các nan dán thành lớp mỏng theo bề rộng rải nan theo bề rộng khuôn mà không cần dán 2.6.2.6 Tráng keo Nhiệm vụ công đoạn đưa lượng keo định tráng đồng lên bề mặt nan mỏng Giữa mặt nan mỏng cần có lớp keo đồng liên tục Chọn phương pháp thiết bị đưa keo lên bề mặt nan để đảm bảo lượng keo đủ theo yêu cầu chiều dày lớp keo mặt nan (thanh bản) đạt yêu cầu đồng nhân tố quan trọng đảm bảo chất lượng dán dính Lượng keo đưa lên tốt phải khắp bề mặt ván Sử dụng loại keo cụ thể nan lồ ô tre keo UF kí hiệu Dynochem WG-2888 Các tiêu kỹ thuật keo dán U-F sau: Dạng lỏng, màu trắng đục; hàm lượng khô 50 ±1%; tỷ trọng 1.251.27g/ml; độ nhớt kiểm tra 41 máy đo dộ nhớt (Rion Viscoteter VT-04) theo tiêu chuẩn GB/T 14074.7-93 100-180 mPa.s (ở 300C); độ pH 7.07.2 (kiểm tra 200C); thời gian gel hoá 67s (ở 1000C); lượng formaldehyde tự nhỏ 0.5%; thời gian bảo quản 02 tháng 300C Lượng keo tráng 150 -200 g /m2 theo chiều dày 0,5 – 1,0 mm Chất đóng rắn : NH4Cl 1% 2.6.2.7 Xếp phơi mỏng – dán ép phôi – ổn định phôi Trước tiên xếp phôi ván mỏng sau tráng keo, theo u cầu thiết kế tổ thành phơi ván, sau nạp khuôn, sau đưa vào máy ép dán ép 2.6.2.8 Ép ổn định phôi ván Ván mỏng sau tráng keo xếp phơi điều kiện ép đóng rắn thành hộp gỗ kỹ thuật, trình thường gọi dán ép định hình gỗ kỹ thuật Căn gia nhiệt phơi ván hay khơng, dán ép định hình gỗ kỹ thuật có phương pháp ép nhiệt định hình ép nguội định hình Sản xuất gỗ kỹ thuật từ gỗ xà cừ, keo lai, cao su sử dụng phương pháp ép nguội Sau ép phôi ván vào khn định hình xong cần giữ thời gian chờ keo đóng rắn hồn tồn xả áp Nhưng để đảm bảo suất máy ép cần định hình ván khung gông giữ ổn định ván đưa khỏi máy ép Thời gian ổn định ván phụ thuộc vào loại keo số yếu tố công nghệ khác Nếu sử dụng keo UF thời gian giữ ván khung khoảng 48 2.6.2.9 Gia công hồn thiện Gỗ kỹ thuật sau keo đóng rắn hoàn toàn hộp gỗ, để hoa văn thiết kế trước, phải dùng phương thức xẻ lạng để thành phẩm gỗ kỹ thuật có cơng dụng khác Khi xẻ gỗ để sử dụng dạng ván xẻ hộp cho lạng góc nghiêng xẻ dịnh hình dánh vân Góc nghiêng xẻ : góc nghiêng xẻ lớn hay nhỏ định đến hình dáng vân thớ 2.6.3 Máy thiết bị sản xuất vật liệu dạng khối từ tre lồ ô Bảng 22 danh mục máy thiết bị sản xuất vật liệu dạng khối từ tre lồ ô công ty Chấn Hưng Thành Tân khai, Bình Long, Bình Phước 42 Bảng 24 Danh mục máy thiết bị sản xuất STT Danh mục máy Đvt Số lượng Máy cắt khúc máy 03 Máy pha máy 05 Máy xử lý vuông máy 10 Bể xử lý x x m Bể 06 Lò sấy 10 m3 Lò 10 Máy bào mặt máy 12 Máy ép nhiệt 1,2 x 1,2 m ghép ngang máy 15 Máy ép khối 1,2 x 1,2 m x 1m Thiết bị ngâm tẩm 1m3/mẻ Chiếc 05 10 Thiết bị diệt nấm tia cực tím Chiếc 01 11 Hệ thống sơn Chiếc 03 12 Khung giữ áp 1,35 x 3,35 x 1,0 Chiếc 05 13 Khung giữ áp 1,35 x 1,35 x 1,0 Chiếc 05 14 Khung giữ áp 1,35 x 0,8 x1,0 Chiếc 05 15 Hệ thống hoàn thiện sản phẩm Chiếc 03 16 Hệ thống cung cấp dầu nhiệt 17 Các máy lẻ khác 03 01 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Từ tre, tầm vơng có vách dày trung bình khoảng – 2,5 cm, đường kính khoảng – cm, sử dụng keo UF làm chất kết dính tạo vật liệu giữ nguyên tính chất tre, tầm vơng tạo thêm tính chất khác có ưu kích thước chiều dày chiều rộng lớn nhiều lần (về lý thuyết kích thước tuỳ ý) - Chế độ công nghệ để tạo vật liệu từ tre, tầm vông dạng : Lượng keo (X1): 89,25 g/m2; áp lực (X2): 3.215 kG/cm2/1 mm chiều dày; thời gian giữ phôi (X3): 21,075 Các tính chất mẫu thí nghiệm đạt độ bền uốn tĩnh 14,0 Mpa, độ bền kéo vng góc 0,33 Mpa, cao trị số tiêu chuẩn, độ hút nước sau 24 8,27%, thấp trị số bắt buộc tiêu chuẩn - Từ lồ có vách dày trung bình khoảng – mmm, đường kính khoảng – cm, sử dụng keo UF làm chất kết dính tạo vật liệu có tính chất khác có ưu lớn guyên liệu gốc - Chế độ công nghệ để tạo vật liệu từ lô ô dạng nan mỏng: Lượng keo (X1): 13,925%; áp lực (X2): 2,608 kG/cm2/1 mm chiều dày; thời gian giữ phơi (X3): 21,075 Các tính chất mẫu thí nghiệm đạt độ bền uốn tĩnh 12.967 Mpa, độ bền kéo vng góc 0,261 Mpa, cao trị số tiêu chuẩn, độ hút nước sau 24 11,75%, thấp trị số bắt buộc tiêu chuẩn - Vật liệu gia cơng máy thiết bị gia công chế biến lâm sản thông dụng sản xuất Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu sản phẩm từ tre, lơ với chất kết dính khác 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO I – Tiếng Việt AS / NZS1080.1 (2007) Gỗ - Phương pháp thử nghiệm, Phương pháp 1: Nội dung độ ẩm, Úc / Mới Hỏi đáp kỹ thuật trồng, chăm sóc, khai thác chế biến tre: Bản dịch từ tiếng Trung Quốc/ Trần Văn Mão, Trần Ngọc Hải, Vũ Văn Dũng, Vũ Văn Cần: biên dịch hiệu đính.-H.: Nơng nghiệp, 2006.- 213 tr Tiêu chuẩn Zealand AS / NZS 4063.1 (2010) Đặc tính gỗ cấu trúc, Phần 1: Phương pháp thử, Úc / Mới Tiêu chuẩn Zealand II Tiếng Anh Ahmad, M Kamke, F.A (2003) Phân tích tre Calcutta cho vật liệu kết cấu tổng hợp: Đặc điểm bề mặt, Khoa học Công nghệ gỗ, Vol 37, trang 233-240 Ahmad, M Kamke, F.A (2011) Đặc tính sợi gỗ song song từ tre Calcutta (Dendrocalamus strictus), Khoa học Công nghệ Wood, Vol 45, số 1, trang 63-72 Cai, A (2012) “Đặc tính tính chất học tre”, Báo cáo số A12-017, Đại học Công nghệ Sydney, Australia Chung, K.F Yu, W.K (2002) “Tính chất học tre kết cấu tre”, Cấu trúc kỹ thuật, Vol 24, trang 429-442 Correal, J, Ramirez, F., Gonzalez, S Camacho, J (2010) “Hành vi kết cấu dán nhiều lớp tre guadua làm vật liệu xây dựng ”, Kỷ yếu, Hội nghị Thế giới Gỗ Kỹ thuật, ngày 20 -24 tháng 6, Trentino, Ý 10 Lakkad, S.C Patel, J.M (1980) “Tính chất học tre, hỗn hợp tự nhiên”, Fiber - Khoa học Công nghệ, Vol 14, trang 319-322 11 Liese, W (1987) “Nghiên cứu tre”, Công nghệ khoa học gỗ, Vol 21, trang 189-209 12 Liese, W (1992) "Tre việc sử dụng nó", Kỷ yếu, Hội thảo quốc tế sử dụng công nghiệp Tre, Bắc Kinh, Trung Quốc, 7-11 tháng 12 13 Janssen, J.J.A (2000) “Thiết kế xây dựng tre”, Báo cáo kỹ thuật số 20, Quốc tế - Mạng tre mây, INBAR 45 14 Mahdavi, M., Clouston, P.L Arwade, S.R (2011) “Phát triển gỗ xẻ nhiều lớp:Xem xét lại trình xử lý, hiệu kinh tế ”, Tạp chí Vật liệu Dân dụng - Kỹ thuật, ASCE, Vol 23, số 7, trang 1036-1042 15 Nath, A.J., Das, G Das, A.K (2009) "Trên sinh khối mặt đất lưu trữ carbon làng tre Đông Bắc Ấn Độ ”, Sinh khối Năng lượng sinh học, Vol 33, trang 1188-1196 16 Nugroho, N Ando, N (2000) “Phát triển sản phẩm kết cấu composite từ tre II: tính chất hội đồng quản trị zephyr ”, Tạp chí Khoa học Wood, Vol 46, trang 68-74 17 Nugroho, N Ando, N (2001) “Phát triển sản phẩm kết cấu composite từ tre II: tính chất gỗ xẻ nhiều lớp ”, Tạp chí Khoa học Wood, Vol 47, trang 237-242 18 Shrestha, R Crews, K.I (2014) “Phát triển tre thiết kế”, Kỷ yếu, Thế giới 19 Hội thảo Kỹ thuật Gỗ (WCTE 2014), 10-14 tháng 8, Quebec, Canada 46 ... nghiên cứu - Nghiên cứu tạo khối vật liệu từ lồ ô dạng nan - Nghiên cứu tạo khối vật liệu từ tầm vông dạng 1.3.3 Vật liệu nghiên cứu - vật liệu từ lồ ô dạng nan - Vật liệu từ tầm vông dạng - Chất... trúc xây dựng, thiết kế nội thất chế biến sản phẩm đồ mộc thay gỗ Từ phân tích trên, chúng tơi đề xuất đề tài nghiên cứu : "Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu từ tầm vông lồ ô sử dụng trong kiến. .. điểm tầm vông lồ ô cần nghiên cứu giải pháp công nghệ để tạo vật liệu giữ ưu điểm vốn có tầm vơng lồ ơ, đồng thời tạo đặc tính nhằm mở rộng phạm vi ứng dụng nâng cao giá trị tầm vông, lồ ô kiến