- Kích thƣớc mẫu: dày x rộng x dài = 2 mm x 50 mm x 100 mm
- Điều kiện chiếu UV: tia UV đƣợc chiếu trực tiếp vào bề mặt mẫu ván mỏng trong điều kiện nhiệt độ phòng và môi trƣờng không khí.
- Cƣờng độ chiếu UV: đèn UV công suất 40W, bƣớc sóng 350 nm; khoảng cách từ đèn tới bề mặt mẫu khoảng 50 mm.
- Thời gian chiếu UV: 960h
- Độ bền màu của ván bóc đƣợc đánh giá bằng sự chênh lệch giữa các chỉ số màu sắc bề mặt của ván đo ở các thời điểm trong 1000h chiếu tia UV. Cụ thể thời gian đo màu sau khi bắt đầu chiếu UV là: 6h, 24h, 48h, 72h, 96h, 144h, 192h, 240h, 312h, 384h, 456h, 528h, 600h, 672h, 750h, 816h, 888h, 960h.
3.6.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ép
- Ván bóc: sử dụng hai loại ván bóc gỗ Bồ đề, chiều dày 2 mm là ván bóc xử lý nhiệt dùng tạo màu sắc gỗ muộn và ván bóc không qua xử lý dùng tạo màu sắc gỗ sớm cho hoa văn ván lạng kỹ thuật.
- Keo dán: keo UF biến tính bằng PVAc, đơn keo nhƣ sau: + Keo bột UF Sanino : 100 phần trọng lƣợng;
+ Nƣớc : 60 phần trọng lƣợng;
+ PVAc : 45 phần trọng lƣợng;
+ Chất đóng rắn NH4Cl (25%) : 1 phần trọng lƣợng.
- Chiều dày phôi ép: chiều dày gồm 100 lớp ván mỏng xếp xen kẽ ván xử lý nhiệt (màu sẫm) và ván không xử lý nhiệt (màu vàng nhạt).
- Chiều dài phôi ép: 500mm - Chiều rộng phôi ép: 250mm
- Khuôn ép: Khuôn ép bằng gỗ nghiến dạng lƣợn sóng nhằm tạo ra ván lạng có vân tiếp tuyến với hai vân núi ngƣợc nhau trên bề mặt.
- Thông số chế độ ép: căn cứ loại keo sử dụng, mục đích của thí nghiệm là lựa chọn đƣợc thời gian ép phù hợp, thí nghiệm lựa chọn thông số công nghệ ép nguội nhƣ sau:
+ Thời gian ép: 18h, 20h, 22h, 24h, 26h + Nhiệt độ ép: điều kiện nhiệt độ thƣờng + Lƣợng kéo dán: 200g/m2
cho 2 bề mặt ván bóc + Độ ẩm của ván mỏng: 12-15%
+ Áp suất ép: 1,4MPa
3.6.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất ép
- Ván bóc: sử dụng hai loại ván bóc gỗ Bồ đề, chiều dày 2 mm là ván bóc xử lý nhiệt dùng tạo màu sắc gỗ muộn và ván bóc không qua xử lý dùng tạo màu sắc gỗ sớm cho hoa văn ván lạng kỹ thuật.
- Keo dán: keo UF biến tính bằng PVAc, đơn keo nhƣ sau: + Keo bột UF Sanino : 100 phần trọng lƣợng;
+ Nƣớc : 60 phần trọng lƣợng;
+ PVAc : 45 phần trọng lƣợng;
+ Chất đóng rắn NH4Cl (25%) : 1 phần trọng lƣợng.
- Chiều dày phôi ép: chiều dày gồm 100 lớp ván mỏng xếp xen kẽ ván xử lý nhiệt (màu sẫm) và ván không xử lý nhiệt (màu vàng nhạt).
- Chiều dài phôi ép: 500mm - Chiều rộng phôi ép: 250mm,
- Khuôn ép: Khuôn ép bằng gỗ nghiến dạng lƣợn song nhằm tạo ra ván lạng có vân tiếp tuyến với hai vân núi ngƣợc nhau trên bề mặt.
- Thông số chế độ ép: căn cứ loại keo sử dụng, mục đích của thí nghiệm là lựa chọn đƣợc thời gian ép phù hợp, thí nghiệm lựa chọn thông số công nghệ ép nguội nhƣ sau:
+ Thời gian ép: 24h
+ Lƣợng kéo dán: 200g/m2
cho 2 bề mặt ván bóc + Độ ẩm của ván mỏng: 12-15%
+ Áp suất ép: 1,0MPa, 1,2MPa, 1,4MPa, 1,6MPa, 1,8MPa
3.6.5. Xẻ phôi lạng và lạng ván
3.6.5.1. Xẻ phôi lạng
Phôi lạng sau khi ép định hình đƣợc để ổn định trong điều kiện phòng thí nghiệm trong thời gian 2 ngày đƣợc xẻ thành hộp với góc nghiêng so với thớ gỗ là 2o nhằm tạo bề mặt lạng cho sản phẩm ván lạng kỹ thuật có hoa văn dạng vân tiếp tuyến (vân núi).
3.6.5.2. Lạng ván
Lạng gỗ là một dạng cắt gọt chuyên dùng kiểu bào mà phoi là thành phẩm, tiết diện ngang và dọc của phoi đều có dạng hình chữ nhật. Mặt cắt và mặt phẳng gia công trùng nhau. Chiều dày ván lạng từ 0,2mm đến 1,5mm.
Trong nghiên cứu này đã sử dụng phƣơng thức lạng bên trên máy lạng Chapter Specification tại Trƣờng Cao đẳng nghề Chế biến gỗ, Thanh Liêm, Hà Nam.
Mẫu thí nghiệm là các tấm ván lạng kỹ thuật đƣợc lạng ra từ các hộp gỗ ép định hình.
Chiều dày ván lạng: 0,5mm
3.6.6. Xác định chỉ số màu sắc ván bóc
Hiện nay, phƣơng pháp biểu thị màu sắc phổ biến là áp dụng hệ thống màu CIELab (1976), hệ thống màu này đƣợc biểu thị thông qua các chỉ số màu L*, a*, b* và các chỉ số chênh lệch màu. Các chỉ số màu và cách tính chênh lệch màu nhƣ hình 3.2.
Hình 3.2: Không gian màu CIELab (1976)
Các chỉ số màu sắc ván mỏng trong hệ thống màu CIELab (1976) đƣợc tính nhƣ sau: L* = L*ht - L*o a* = a*ht - a*o b* = b*ht - b*o 2 2 2 * * * a b L E 2 2 * * b a C 180 * * arctan b a h Trong đó:
L*o - độ sáng màu của mẫu không xử lý; L*ht - độ sáng màu của mẫu sau xử lý; a*o - chỉ số a* của mẫu không xử lý; a*ht - Chỉ số a* của mẫu sau xử lý; b*o - chỉ số b* của mẫu không xử lý; b*ht - chỉ số b* của mẫu sau xử lý.
Các chỉ số L*, a*, b* đƣợc đo bằng máy đo màu sắc NF-333 đo trên ít nhất 3 điểm của mẫu ván mỏng để xác định giá trị trung bình, sau đó tính các chỉ số màu theo công thức trên.
3.6.7. Xác định chỉ tiêu chất lượng phôi lạng
3.6.7.1. Xác định độ bền dán dính giữa các lớp ván
Phôi lạng để sản xuất ván lạng kỹ thuật đƣợc tạo thành bằng cách ép định hình từ nhiều lớp ván bóc có kết cấu gần nhƣ ván ép lớp (LVL), do đó, để xác định độ bền dán dính của phôi lạng trong nghiên cứu đã áp dụng phƣơng pháp xác định độ bền dán dính của ván LVL theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 10033-1:2011 - Laminated veneer lumber (LVL) – Bonding quality (Phụ lục A).
Kíchthƣớc mẫu: 100 x 25 mm. Số lƣợng mẫu: 15 mẫu.
Phƣơngphápkiểm tra:
- Dùng thƣớc kẹp đo kích thƣớc các chiều của tiết diện kéo, chính xác đến 0,01 mm.
- Tiến hành thử nghiệm trên máy kiểm tra cơ lý;
Công thức tính: l w P k . , MPa
Trong đó: k- độ bền kéo trƣợt màn keo, MPa; P- lực phá hủy mẫu, kgf;
w- chiều rộng tiết diện kéo, mm; l- chiều dài tiết diện kéo, mm; - Xác định độ bong tách:
+ Kích thƣớc mẫu: 75 x 75 x t, mm
+ Phƣơng pháp xác định là phƣơng pháp ngâm sấy.
+ Cách tiến hành: Cho mẫu vào bình và đun nóng trong nƣớc nóng 70 3oC trong 6 giờ, vớt ra để ráo 15 phút trong điều kiện thƣờng và sấy với thời gian 6 giờ ở nhiệt độ 63 3oC, sau khi sấy xong ta lấy mẫu ra để nguội 10 phút và đo độ dài bong tách trên màng keo.
- Độ bong tách màng keo đƣợc xác định theo công thức sau: ĐBT =
Trong đó:
ĐBT- Độ bong tách màng keo,% - tổng chiều dài bong tách, mm C - chu vi mẫu, mm
3.6.7.2. Độ đàn hồi trở lại của phôi lạng sau khi ép định hình
Đàn hồi trở lại là một trong những nhƣợc điểm rất lớn trong ép định hình tạo phôi lạng do khi ép các lớp ván bóc bị uốn cong theo hình dạng của khuôn. Do đó, cần xác định độ đàn hồi trở lại của phôi lạng để có giải pháp để xử lý trong quá trình sản xuất.
% 100 . C l l
- Số lƣợng mẫu thí nghiệm: 8 mẫu.
- Tỷ lệ thay đổi hình dạng (h) đƣợc tính theo công thức.
% 100 0 0 h h h h i
trong đó: ho- Độ cong của phôi lạng tại phần uốn cong là kích thƣớc từ đỉnh của đƣờng cong tới dây cung đó.
hi- khoảng cách vị trí đo của ho sau thời gian i. Thời gian i: 6, 12, 18, 24, 36, 48, 72 giờ.
- Tỷ lệ phục hồi kích thƣớc (t) đƣợc tính theo công thức.
% 100 0 0 t t t t i
trong đó: ti- Chiều dày phôi lạng tại thời điểm thứ i, i = 3, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 72 giờ
to- Chiều dày hộp gỗ kỹ thuật sau khi tháo vam kẹp.
3.6.8. Xác định chỉ tiêu chất lượng ván lạng kỹ thuật
- Chất lƣợng ngoại quan của ván lạng kỹ thuật xác định theo tiêu chuẩn ngành của Trung Quốc (LY/T 1654-2006 - Reconstituted decorative veneer).
- Xác định dung sai chiều dày của ván lạng: Mỗi tấm ván đƣợc kiểm tra ở 8 vùng vị trí: 4 góc (cách mép ván 50mm theo chiều ngang và 80mm theo chiều dọc) và trung điểm của 4 cạnh tấm ván. Giá trị của 1 mẫu là giá trị trung bình của 8 vị trí trên 1 tấm ván (ISO 18775:2008).
- Độ nhẵn bề mặt và tần số vết nứt của ván lạng kỹ thuật đƣợc xác định theo tiêu chuẩn GB 17657-2013.
Chƣơng 4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1. Xác định tham số tạo hoa văn ván lạng kỹ thuật
4.1.1. Nhập dữ liệu vào máy tính
Đối với các loại ván lạng kỹ thuật có hoa văn không phải là vân xuyên tâm, ví dụ nhƣ các loại vân hình núi, mắt gỗ, thớ chùn,… thì tính tự nhiên, mức độ đáp ứng yêu cầu thiết kế của hoa văn phụ thuộc rất nhiều và việc thiết kế và chế tạo khuôn ép. Trên thực tế, để chế tạo đƣợc khuôn ép phù hợp thì việc đầu tiên phải nhận dạng các nét cơ bản của hoa văn yêu cầu thiết kế.
Các bƣớc nhận dạng hoa văn bao gồm:
(1) Thu thập thông tin về hoa văn bằng hình ảnh thông qua máy quét hoặc máy ảnh đƣa vào máy tính;
(2) Xử lý tạo ảnh đen trắng, loại bỏ các nét phụ, vẽ lại các nét chính của hoa văn.
Sử dụng máy ảnh kỹ thuật số hoặc máy quét với độ phân giải cao để đƣa ảnh của hoa văn yêu cầu thiết kế vào máy tính. Sử dụng phần mềm xử lý ảnh để chuyển ảnh từ chế độ ảnh màu sang chế độ ảnh đen trắng. Sau đó chuyển ảnh đen trắng với những nét cơ bản của hoa văn vào phần mềm đồ họa (ví dụ phần mềm Autodesk CAD), tiến hành dùng các công cụ tạo nét vẽ trên cơ sở nét cơ bản của hoa văn yêu cầu thiết kế. Các nét vẽ này sẽ đƣợc sử dụng để tiến hành các bƣớc tạo mô hình 3D của hộp gỗ ở bƣớc sau và để tính toán góc lạng tạo sản phẩm.
a. Hoa văn màu tự nhiên
b. Hoa văn đen trắng tự nhiên
c. Hoa văn vẽ trên CAD
Hình 4.1: Hình dạng hoa văn yêu cầu thiết kế
4.1.2. Xác định bán kính cong (r) của khuôn ép tạo hoa văn thiết kế
Vân tiếp tuyến là hoa văn trên măt cắt đƣợc tạo ra khi cắt theo chiều dọc thớ gỗ với một góc nghiêng α (0o ≤ α < 90o), hoa văn đƣợc tạo ra có dạng đƣờng parabol hoặc hình chữ “V”, đôi khi trong thực tế sản xuất còn gọi là vân núi (hình 4.1). Góc lạng trong mô phỏng hoa văn ván lạng kỹ thuật có thể tính toán đƣợc trên cơ sở phân tích nét cơ bản của hoa văn trong hình vẽ 2D.
Để tạo ra đƣợc hoa văn tiếp tuyến, cần tạo ra hộp gỗ lạng với các lớp ván bóc đƣợc ép với nhau theo dạng hình nón hoặc hình trụ tròn. Trên thực tế, các lớp ván bóc thƣờng đƣợc ép để tạo ra hộp gỗ có dạng của một phần hình trụ tròn. Độ sâu cung tròn và góc ở tâm của cung tròn trên khuôn ép đƣợc xác định trên cơ sở góc lạng hay góc nghiêng khi xẻ tạo hộp gỗ lạng (α) và bề độ rộng vòng năm trên mặt ván (t1), nhƣ hình 4.1c.
Hình 4.2: Các tham số trên mặt cắt ngang hộp gỗ
Theo hình 4.2, trên mặt cắt ngang của hộp gỗ lạng, r’, b, t’, r, t có quan hệ nhƣ sau:
Trong đó,
r- bán kính khuôn ép, mm
b, t’- có thể đo đƣợc trên hoa văn yêu cầu thiết kế
t- độ dày ván bóc dùng ép tạo hộp gỗ lạng, mm. Độ dày ván bóc dùng sản xuất ván lạng kỹ thuật thƣờng trong khoảng 0,5-1,5mm.
Áp dụng công thức trên có thể tính đƣợc bán kính của khuôn ép (r) theo công thức sau: r'2+ b 2 æ è ç öø÷ 2 =r2 r'2+ b 2+t' æ è ç ö ø ÷ 2 =(r+t)2 r=t'2+bt'-t 2t
4.1.3. Xác định góc nghiêng xẻ phôi lạng (α) và tọa độ các điểm trên khuôn ép
Trong phần này, hộp gỗ lạng đƣợc thiết kế và chế tạo trên cơ sở ép nhiều lớp ván bóc có độ dày khác nhau tạo thành, để tạo ra hoa văn cắt tiếp tuyến cần xẻ hộp gỗ sau khi ép theo một góc nghiêng ( ) (hình 4.3).
Hình 4.3: Mặt cắt một lớp ván trên tiết diện ngang hộp gỗ lạng
t- độ dày lớp ván; t1- độ rộng vòng năm theo trục dọc ván trên mặt cắt tiếp tuyến Từ hình 4.3, ta có phƣơng trình sau: sina= t t1 a=arcsin t t1 æ è ç ö ø ÷
Trong thực tế, có thể lấy t, t1 nhƣ hình 4.1 và hình 4.2, để tính giá trị góc nghiêng khi xẻ hộp gỗ lạng ( ).
Trên cơ sở nét cơ bản của hoa văn yêu cầu thiết kế, nếu đặt một điểm A(x1,y1) trên mặt phẳng chứa các nét cơ bản này, lúc này điểm ta sẽ có thể xác định đƣợc tọa độ của điểm tƣơng ứng A’(x,y) trên khuôn ép, tọa độ hai điểm A và A’ thỏa mãn quan hệ sau:
x = x1 y = y1sin
Từ nét cơ bản của hoa văn thiết kế, có thể tính và vẽ đƣợc nét cơ bản để chế tạo khuôn ép phù hợp với hình dạng hoa văn yêu cầu thiết kế.
4.2. Xây dựng ứng dụng mô phỏng hoa văn ván lạng kỹ thuật
Mục đích của việc xây dựng chƣơng trình là tạo ra công cụ đơn giản để vẽ biên dạng hoa văn trên cơ sở các tham số về khuôn ép, ván bóc, góc lạng, số lớp ván bóc tính đƣợc từ mối quan hệ toán học, giúp ngƣời dùng có thể quan sát một cách trực quan hoa văn mô phỏng từ hoa văn yêu cầu thiết kế mà không cần sử dụng các phần mềm thiết kế 3D.
Các bƣớc cơ bản để xây dựng chƣơng trình gồm: (i) Xác định tham số cơ bản về bán kính khuôn, độ dày ván dùng làm gỗ muộn, độ dày ván dùng làm gỗ sớm, kích thƣớc hộp gỗ lạng, góc lạng,… từ hoa văn yêu cầu thiết kế để xây dựng hàm số phù hợp; (ii) Biên tập mã nguồn cho phần mềm trên cơ sở các mối quan hệ toán học theo các công thức từ (1) đến (7) ở phần trên; (iii) Thiết kế giao diện ngƣời dùng cho chƣơng trình.
Trong phạm vi nghiên cứu này chủ yếu giới thiệu chƣơng trình đơn giản để vẽ biên dạng hoa văn với loại vân yêu cầu thiết kế là hoa văn tiếp tuyến. Đối với các loại hoa văn phức tạp hơn có thể xây dựng thêm các lựa chọn trên cơ sở các hàm số thể hiện biên dạng hoa văn, hoặc sử dụng các phần mềm mô phỏng 3D để tạo biên dạng khuôn ngay trên máy tính.
Với hoa văn yêu cầu thiết kế là hoa văn tiếp tuyến, cần thiết kế khuôn để ép ra hộp gỗ lạng sao cho các lớp ván mỏng đƣợc định hình thành hình trụ tròn. Các tham số đầu vào chủ yếu của chƣơng trình gồm: bán kính khuôn ép, độ dày ván bóc (gỗ sớm, gỗ muộn), góc ở tâm của khuôn tính đƣợc thông qua kích thƣớc chiều rộng yêu cầu của ván lạng hay hộp gỗ lạng, chiều dày hộp gỗ lạng và góc lạng.
Ngôn ngữ lập trình sử dụng là ngôn ngữ của phần mềm Matlab. Giao