Phần 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.4.3. Ảnh hƣởng của các yếu tố chế độ ép
a. Áp suất ép
- Vai trò của áp suất ép:
+ Tạo ra sự tiếp xúc tốt nhất giữa các bề mặt vật dán để thực hiện mối liên kết: vật dán – keo dán, mối liên kết vật dán – vật dán [3],[16].
+ Tạo ra khối lƣợng thể tích của sản phẩm.
Trong cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo nói chung và sản xuất ván composite nói riêng thì sáp suất ép là một thông số rất quan trọng. Nó ảnh hƣởng đến khối lƣợng thể tích ván, cƣờng độ dán dính màng keo, từ đó quyết định đên chất lƣợng sản phẩm. Áp suất ép phải đủ lớn để tạo ra khả năng tiếp xúc tốt nhất giữa các lớp ván, đồng thời có thể dàn trải đƣợc màng keo mỏng, đều và liên tục. Thông thƣờng sáp suất đƣợc lựa chọn trên cơ sở loại nguyên liệu, khối lƣợng thể tích nguyên liệu, tính chất cơ, vật lý nguyên liệu, loại keo, các thông số kỹ thuật của keo, chiều dày và sai số chiều dày của phôi, khối lƣợng thể tích sản phẩm, kết cấu của sản phẩm, phƣơng pháp ép, nhiệt độ ép, thiết bị ép nhiệt [3]. Khi ngun liệu có khối lƣợng thể tích lớn, chiều dày ván lớn đòi hỏi một áp suất ép cao hơn so với loại nguyên liệu có khối lƣợng thể tích nhỏ và chiều dày ván nhỏ. Đối với phƣơng pháp ép một công đoạn cần một áp suất ép lớn hơn so với phƣơng pháp ép nhiều công đoạn. Bởi vì khi ép theo phƣơng pháp nhiều cơng đoạn tất cả các lớp ván đều chịu 1 áp lực ép nhƣ nhau, do đó chỉ cần một áp suất ép vừa đủ để đảm bảo yêu cầu thiết kế sản phẩm. Ngƣợc lại, khi tạo ra cùng một loại sản phẩm thì phƣơng pháp ép một cơng đoạn địi hỏi áp suất ép lớn hơn.
Theo tài liệu [16] trong quá trình ép, áp suất phụ thuộc vào nhiều yếu tố công nghệ:
Pmax = f (độ ẩm ván, chất lƣợng bề mặt ván, loại nguyên liệu, loại keo, số lớp ván, khối lƣợng thể tích ngun liệu…)
28
Áp suất ép cịn khắc phục một phần hiện tƣợng cong vênh, mấp mô của bề mặt vật dán. Áp suất ép hợp lý sẽ có tác dụng dàn trải màng keo đồng đều và liên tục, loại bỏ các túi khí, bọt khí trong mối dán.
Áp suất ép có ảnh hƣởng đến chiều dày sản phẩm. Với mỗi loại vật dán có chiều dày sản phẩm định trƣớc sẽ có một trị số áp suất tƣơng ứng, có nghĩa là với cùng một loại vật dán, kích thƣớc chiều dày trƣớc khi ép là nhƣ nhau, với áp suất ép khác nhau ta sẽ có chiều dày sản phẩm khác nhau. Chiều dày ván giảm khi áp suất tăng.
Một điều quan trọng nhất với áp suất ép đó là sự ảnh hƣởng của nó đến khối lƣợng thể tích của sản phẩm sau khi tiến hành ép. Áp suất sẽ tạo ra khối lƣợng thể tích lớn hơn hoặc nhỏ hơn khối lƣợng thể tích của vật dán tùy thuộc vào trị số áp suất. Khối lƣợng thể tích của sản phẩm có sự thay đổi sau quá trình ép so với khối lƣợng thể tích của ngun liệu. Trong q trình ép, khi áp suất ép thay đổi thì khối lƣợng thể tích cũng thay đổi theo, song sự thay đổi này cũng nằm trong giới hạn nhất định. Trong giới hạn đó, nếu áp suất tăng thì khối lƣợng thể tích sản phẩm tăng (khối lƣợng thể tích của ván sản phẩm lớn hơn khối lƣợng thể tích của vật dán trong cùng một độ ẩm). Trong trƣờng hợp áp suất vƣợt quá giới hạn đàn hồi của vật dán thì khối lƣợng thể tích của sản phẩm hầu nhƣ không tăng nữa, nếu lúc này tiếp tục tăng áp suất thì sản phẩm có thể bị phá hủy. Vì vậy, áp suất phải nhỏ hơn giới hạn đàn hồi của vật dán, cụ thể phải nhỏ hơn ứng suất ép ngang thớ. Theo kết quả của GS.TS KyΓukob thì
nl
sp
(1,8 2,5) khi ở cùng một trị số độ ẩm, sẽ tạo đƣợc sản phẩm có độ bề cơ học tăng và thỏa mãn các chỉ tiêu về kinh tế.
Việc xác định trị số ép phù hợp để tạo đƣợc khả năng tiếp xúc tốt nhất cho quá trình dán dính, đồng thời tạo đƣợc khối lƣợng thể tích cũng nhƣ chiều dày sản phẩm là hết sức cần thiết.
Theo một số tài liệu [3], [16], [17] thì áp suất ép một số loại ván nhân tạo nằm trong khoảng từ 1.2 đến 5.5 Mpa.
29
Theo tài liệu về keo EPI của cơng ty Casco thì loại keo Synteko 1980 và hardener 1993 cho màng keo tốt nhất ở áp suất ép 0.1 đến 1 Mpa trên bề mặt ván.
Trong công nghệ sản xuất ván nhân tạo, áp suất ép đóng vai trị là tác nhân thúc đẩy quá trình truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào ván. Mặt khác áp suất ép làm tăng khả năng dàn trải màng keo, tạo ra kích thƣớc ổn định chống lại lực đàn hồi của keo và làm tăng khối lƣợng thể tích ván, góp phần tăng chất lƣợng sản phẩm.
Theo lý thuyết thì áp suất ép biến thiên trong khoảng từ Pmax – Pmin , nếu bề mặt nhẵn tuyệt đối, khối lƣợng thể tích nguyên liệu bằng khối lƣợng thể tích sản phẩm thì áp suất ép bằng 0.
Áp suất ép và một số thơng số ép khác có mối quan hệ chặt chẽ, thúc đẩy và hạn chế lẫn nhau làm cho chất lƣợng sản phẩm thay đổi. Khi áp suất ép cao, độ ẩm của phơi lớn, nhiệt độ ép cao làm cho q trình truyền nhiệt từ mặt bàn ép vào phôi lớn, ván đƣợc làm dẻo hóa tốt hơn, tạo khả năng tiếp xúc giữa các lớp ván với nhau và nhanh chóng tạo đƣợc chiều dày cần thiết nhƣng màng keo sẽ bị giịn, dẫn đến chất lƣợng sản phẩm khơng đạt.
Căn cứ vào các kết quả nghiên cứu trƣớc đây, đồng thời dựa trên khả năng chịu lực của cây luồng, và theo khuyến cáo của nhà sản xuất theo chúng tôi lựa chọn giá trị áp suất ép là 1.2Mpa.
b. Nhiệt độ ép
Nhiệt độ là đại lƣợng , yếu tố quan trọng thúc đẩy hoặc kìm hãm khả năng phản ứng hóa học của các chất tham gia tạo các mối liên kết trong ván.
Trong công nghiệp sản xuất ván nhân tạo, nguyên liệu đƣa vào bàn ép bao giờ cũng tồn tại một lƣợng ẩm nhất định, đó là lƣợng ẩm trong bản thân nguyên liệu, lƣợng ẩm do dung môi của keo và do lƣợng nƣớc đƣợc dình thành trong q trình phản ứng đóng rắn keo. Nhiệt độ có tác dụng làm mềm hóa nguyên liệu, dẫn tới khả năng tiếp xúc giữa các lớp vật liệu nền tốt hơn.
30
Nhiệt độ có vai trị là động lực thúc đẩy q trình đóng rắn của keo, q trình này diễn ra từ ngoài vào trong, do vậy nếu nhiệt độ ép quá cao sẽ làm lớp ngồi đóng rắn trƣớc, trong khi lớp trong chƣa kịp đóng rắn, gây nên hiện tƣợng đóng rắn 2 lần, màng keo sẽ giòn, chất lƣợng sản phẩm giảm. Nhƣng nếu nhiệt độ ép quấ thấp thì nhiệt độ sẽ khơng tác động đƣợc tới màng keo phía trong của ván, gây hiện tƣợng đóng rắn khơng đều, chất lƣợng ván sẽ giảm.
Về nguyên tắc ta có thể dán ép ở nhiệt độ bình thƣờng hoặc ở nhiệt độ cao. Song thực tế cho thấy ép ở nhiệt độ cao cho kết quả tốt hơn ép ở nhiệt độ thƣờng. Nhiệt độ cao còn làm cho độ nhớt keo giảm, khả năng dàn trải đều màng keo tăng. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao thì độ nhớt keo giảm rất nhanh, làm tăng khả năng thấm sâu của keo vào trong vật dán, làm cho màng keo dễ bị dán đoạn, từ đó ảnh hƣởng tới độ bền mối dán. Trong trƣờng hợp chiều dày sản phẩm lớn, nếu nhiệt độ ép quá cao, để đạt đƣợc mức độ đóng rắn cần thiết của màng keo trong cùng thì các màng keo bên ngồi thƣờng bị phá hủy vì nhiệt, ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng sản phẩm.
Nhiệt độ ép phụ thuộc rất nhiều yếu tố:
T = f (chiều dày sản phẩm, loại keo, độ ẩm, loại nguyên liệu,…)
Nhiệt độ ép là yếu tố quyết định đến cƣờng độ dán dính màng keo, thời gian ép và năng suất máy ép, có nghĩa là nó ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng và hiệu quả kinh tế của sản phẩm. Vì vậy, khi lựa chọn trị số nhiệt độ ép phải đảm bảo cho màng keo đóng rắn tốt nhất và khơng ảnh hƣởng tới tính chất của vật dán cũng nhƣ các chất tham gia vào q trình dán ép khơng bị phá hủy.
Theo khuyến cáo của nhà sản xuất thì keo EPI gốc MDI không đƣợc ép ở nhiệt độ quá 800C và nhiệt độ môi trƣờng không thấp hơn 150C.
Căn cứ vào các số liệu trên và độ chính xác của máy móc thí nghiệm tơi chọn khảo sát nhiệt độ ép ở các mức là 300C, 400C, 500C, 600C, 700C.
c. Thời gian ép:
Thời gian ép phụ thuộc vào lƣợng keo tráng, độ ẩm ván và mục đích sử dụng sản phẩm. Thời gian ép là khoảng thời gian cần thiết để màng keo
31
đóng rắn hồn tồn dƣới tác dụng của áp suất và nhiệt độ ép. Đây là tham số quan trọng trong q trình ép ván, vì nó quyết định chất lƣợng sản phẩm và còn quyết định đến năng suất và giá thành sản phẩm. Thời gian ép là khoảng thời gian cần thiết duy trì ván trong mặt bàn ép để thu đƣợc mối dán có cƣờng độ cao nhất. Vấn đề xác định một giá trị thích hợp của thời gian ép để vừa đảm bảo đƣợc chất lƣợng mối dán, vừa có thể nâng cao năng suất.
Thời gian ép phụ thuộc vào nhiều yếu tố công nghệ
= f (độ ẩm ván, số lớp ván, loại nguyên liệu, loại keo, nhiệt độ ép, chiều dày sản phẩm, thời gian đóng rắn màng keo trong cùng, phƣơng pháp ép…)
Cho đến nay, việc xác định thời gian ép còn là một vấn đề rất phức tạp, chƣa đƣợc giải quyết thỏa đáng. Do vậy, thời gian ép đƣợc xác định chủ yếu dựa theo thực nghiệm. Trong đề tài này sử dụng keo EPI, với kết cấu sản phẩm gồm 3 lớp, chiều dày sản phẩm 15mm, chúng tôi chọn thời gian ép là 10 phút.
32