(1) Lựa chọn hình dạng hoa văn
Trong điều kiện thí nghiệm hiện có tại Trƣờng Đại học Lâm nghiệp, nghiên cứu đã lựa chọn loại hoa văn ván lạng kỹ thuật là hoa văn dạng vân tiếp tuyến kép với độ rộng vòng năm đồng, gỗ sớm và gỗ muộn có độ rộng bằng nhau.
Hình dạng khuôn tạo vân tiếp tuyến kép nhƣ sau:
(2) Lựa chọn kích thước ván bóc
Để tạo ra đƣợc hoa văn dạng vân gỗ tiếp tuyến với độ rộng vòng năm và độ rộng gỗ sớm, gỗ muộn tƣơng đƣơng nhau, trong nghiên cứu đã lựa chọn ván bóc có kích thƣớc bằng nhau và có chiều dày là 2mm để tiến hành thí nghiệm.
Kích thƣớc một tấm ván bóc: Dài x Rộng x Dày = 500 mm x 300 mm x 2 mm
(3) Lựa chọn loại keo
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.
(4) Lựa chọn quy trình và chế độ xử lý nhiệt ván bóc
Độ ẩm ván trƣớc khi xử lý: độ ẩm thăng bằng (12-15%)
Các bƣớc xử lý: Ván bóc đƣợc xử lý nhiệt trong môi trƣờng không khí thƣờng với 4 giai đoạn: làm nóng, sấy, duy trì nhiệt độ xử lý biến tính và làm nguội tự nhiên trong môi trƣờng xử lý.
- Giai đoạn làm nóng: tốc độ tăng nhiệt cố định sao cho chênh lệch giữa nhiệt độ gỗ và nhiệt độ môi trƣờng xử lý không quá 30oC để hạn chế khuyết tật xảy ra trong quá trình xử lý;
- Giai đoạn sấy: Căn cứ vào các công trình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc thí nghiệm của luận án đã lựa chọn nhiệt độ trong giai đoạn sấy là 105o
C và thời gian duy trì nhiệt độ này là 30 phút.
- Giai đoạn biến tính:
Thực tế thí nghiệm khi xử lý nhiệt cho ván bóc gỗ Bồ đề trong nghiên cứu cho thấy, do thiết bị xử lý gia nhiệt trực tiếp nên quá trình xử lý đã ảnh hƣởng khá nhiều đến các tấm ván để gần ống gia nhiệt.
Do đó, với thiết bị hiện có tại Trung tâm thí nghiệm và Phát triển công nghệ, Viện Công nghiệp gỗ, để tạo đƣợc ván bóc xử lý nhiệt có màu sắc sẫm
phù hợp (chênh lệch màu sắc giữa ván không xử lý và ván xử lý không lớn, khoảng 30%) trong quá trình sản xuất thử nghiệm đã lựa chọn chế độ xử lý với thông số nhƣ sau:
+ Nhiệt độ xử lý: 170 oC + Thời gian xử lý: 1,5 giờ
- Giai đoạn làm nguội: do sau khi xử lý, nhiệt độ ván và nhiệt độ môi trƣờng bên ngoài chênh lệch rất lớn, nhằm hạn chế khuyết tật sau quá trình xử lý, sau khi kết thúc giai đoạn biến tính cần thiết phải để ván nguội tự nhiên trong môi trƣờng xử lý đến khi có nhiệt độ tƣơng đƣơng với môi trƣờng bên ngoài mới có thể lấy mẫu ra để thực hiện các bƣớc thí nghiệm tiếp theo.
(5) Lựa chọn chế độ ép định hình
Từ kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của đơn yếu tố (thời gian và áp suất ép), trong thí nghiệm sản xuất thử ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề đã lựa chọn thông số công nghệ nhƣ sau:
- Phƣơng pháp ép nguội
- Số lớp ván bóc: 100 lớp (50 lớp ván xử lý nhiệt, 50 lớp ván không xử lý)
- Lƣợng keo tráng: 200g/m2 - Thời gian ép: 24 giờ - Áp suất ép: 1,4MPa
- Nhiệt độ ép: nhiệt độ môi trƣờng
- Thời gian để ổn định sau khi ép: 24 giờ
(6) Lựa chọn chế độ lạng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Góc nghiêng khi xẻ tạo phôi lạng: 1,5 độ - Độ dày ván lạng: 0,5 mm
- Góc gặp thớ khi lạng: - Tốc độ lạng: 24m/s
4.5.2. Chất lượng phôi lạng thử nghiệm
Phôi lạng sau khi tạo ra từ các thông số thí nghiệm đƣợc tiến hành kiểm tra độ bền dán dính theo phƣơng pháp mô tả trong Chƣơng 3. Kết quả nhƣ trong bảng 4.6 và bảng 4.7.
Bảng 4.6: Độ bền dán dính giữa các lớp ván bóc trong phôi lạng
Mẫu Độ bền kéo trƣợt màng keo, MPa Độ bong tách màng keo (%)
1 3,0 8,1 2 2,9 8,0 3 3,0 8,1 4 2,6 8,1 5 2,4 8,1 6 2,7 7,9 7 2,4 8,1 8 2,8 8,1 9 2,9 7,8 10 3,0 8,1 11 2,9 8,0 12 2,8 8,1 13 3,0 8,1 14 3,1 8,1 15 2,8 7,9 TB 2,8 8,0 SD 0,2 0,1
Bảng 4.7: Độ phục hồi hình dạng của phôi lạng sau khi ép định hình
Thời gian để trong
môi trƣờng (h) 1 3 6 9 12 18 24 36 48
Độ phục hồi hình
Từ kết quả kiểm tra độ bền dán dính và độ phục hồi kích thƣớc cho thấy, phôi lạng có thể đáp ứng đƣợc yêu cầu để lạng trên máy lạng ván. Về hình dạng tuy có sự thay đổi so với hình dạng khuôn thiết kế, tuy nhiên về cơ bản vẫn đáp ứng tốt cho việc lạng tạo hoa văn ván lạng mong muốn.
4.5.3. Chất lượng ván lạng kỹ thuật từ nguyên liệu ván bóc gỗ Bồ đề 4.5.3.1. Độ nhẵn bề mặt và tần số vết nứt
Sau khi tiến hành lạng ván từ phôi lạng sản xuất từ ván bóc gỗ Bồ đề, một số chỉ tiêu chất lƣợng của ván lạng kỹ thuật đã đƣợc kiểm tra gồm: độ nhẵn bề mặt và tần số vết nứt của ván lạng kỹ thuật.
Kết quả kiểm tra đƣợc trình bày trong bảng 4.8.
Bảng 4.8: Chất lƣợng của ván lạng kỹ thuật thử nghiệm từ ván bóc Bồ đề
Mẫu Tần số vết nứt, vết/cm Độ nhẵn bề mặt, Rz/ m 1 6 49,9 2 8 52,3 3 7 53,8 4 9 51,2 5 9 58,2 6 6 59,5 7 7 54,8 8 8 57,5 9 6 57,0 10 8 52,7 11 5 53,7 12 5 54,5 13 6 60,6 14 7 53,8 15 7 48,6 TB 6,9 54,5 SD 1,3 3,5
Hoa văn ván lạng kỹ thuật từ ván bóc gỗ Bồ đề xử lý nhiệt nhƣ hình sau:
Nhận xét về sản phẩm thử nghiệm:
Từ các kết quả trong bảng 4.8 cho thấy, các chỉ tiêu về độ nhẵn bề mặt và tần số vết nứt của ván lạng kỹ thuật sản xuất từ ván bóc gỗ bồ để tạo màu bằng xử lý nhiệt độ cao hoàn toàn phù hợp với điều kiện về chất lƣợng của ván lạng đƣợc quy định trong tiêu chuẩn GB 17657-2013 (LYT 1654-2006). Vì vậy, có thể khẳng định thông số công nghệ đã lựa chọn khá hợp lý cho sản xuất ván lạng kỹ thuật từ ván bóc gỗ Bồ đề.
4.5.3.2. Dung sai chiều dày ván lạng kỹ thuật
Chiều dày của mẫu ván lạng kỹ thuật đƣợc đo bằng panme điện tử, đo tổng cộng tám điểm ở gần mỗi góc và đƣờng tâm mỗi cạnh, nhƣ nêu trong Hình 4.17.
Tính giá trị trung bình cộng của tất cả các điểm đo liên quan và biểu thi chính xác đến 0,05 mm.
CHÚ DẪN:
1 điểm đo
Hình 4. 17: Phƣơng pháp đo chiều dày ván lạng
Kết quả kiểm tra đƣợc trình bày trong bảng 4.9.
Bảng 4.9. Độ dày trung bình của ván lạng kỹ thuật từ ván bóc Bồ đề
Mẫu thí nghiệm Độ dày trung bình (mm)
1 0,55 2 0,45 3 0,45 4 0,5 5 0,5 6 0,45 7 0,50 8 0,55 9 0,55 10 0,45 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chiều dày trung bình (%) 0,495
Kết quả xác định dung sai chiều dày trên từng tấm ván lạng kỹ thuật sản xuất thử theo thông số công nghệ luận án lựa chọn đáp ứng đƣợc yêu cầu về ván mỏng trong tiêu chuẩn Ván lạng kỹ thuật Trung Quốc (LYT 1654-2006) và tiêu chuẩn quốc tế (ISO 18775:2008).
4.6. Phƣơng án sử dụng triệt để phôi sau khi ép định hình
Phôi sau khi ép định hình từ nhiều tấm ván mỏng sẽ có hình dạng theo hình dạng khuôn thiết kế, thƣờng sẽ có một mặt lồi, một mặt lõm, không thể trực tiếp lạng thành ván có hoa văn theo yêu cầu. Để có thể lạng đƣợc ván lạng kỹ thuật theo hoa văn yêu cầu, cần tạo ra các mặt phẳng trên phôi lạng, hay nói cách khác, phôi lạng phải có dạng khối hộp. Do đó sẽ phải bỏ đi một phần khá lớn của phôi ở phía mặt lõm và mặt lồi. Nhằm tận dụng triệt để phôi ép định hình có thể tiến hành thêm một bƣớc ép lại sau khi xẻ để tạo mặt phẳng lạng. Sơ đồ phƣơng pháp xẻ nhƣ sau:
Bƣớc 1: Xác định góc xẻ để tạo bề mặt có hoa văn mong muốn
Bƣớc 2: Xẻ phôi ép định hình theo phƣơng tạo với chiều dọc ván bóc một góc nghiêng đã chọn để tách phôi ép định hình thành hai phần riêng biệt.
Bƣớc 3: Chuyển đổi vị trí của hai phần phôi xẻ cho nhau
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Từ các kết quả nghiên cứu thực nghiệm của luận án, có thể rút ra đƣợc các kết luận sau:
(1) Đối với việc tính toán và mô phỏng hoa văn ván lạng
- Áp dụng một số phần mềm máy tính thông dụng nhƣ: Photoshop, Autocad,... có thể thu thập và tạo đƣợc đƣờng nét cơ bản của hoa văn gỗ tự nhiên, từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế hoa văn ván lạng kỹ thuật. Các bƣớc cơ bản của việc tạo đƣờng nét hoa văn gồm: quét hoặc chụp ảnh, xử lý tạo ảnh đen trắng, loại bỏ nét phụ, vẽ lại các nét chính của hoa văn.
- Bán kính cong của khuôn ép đối với sản phẩm ván lạng vân tiếp tuyến có mối quan hệ dạng đƣờng elip với bề rộng phôi lạng và độ dày ván bóc.
- Góc nghiêng xẻ phôi lạng có mối quan hệ theo phƣơng trình hình sin với độ dày ván bóc và bề rộng vòng năm theo trục dọc của ván lạng kỹ thuật.
- Áp dụng ngôn ngữ lập trình trong phần mềm MathLab có thể xây dựng đƣợc phần mềm nhỏ để vẽ hoa văn ván lạng kỹ thuật dạng 2D từ thông số liên quan đến ván bóc và hình dạng khuôn nhƣ: chiều dày ván bóc, bán kính khuôn, góc ở tâm của khuôn, góc lạng (góc xẻ phôi lạng) và số lớp ván bóc.
(2) Đối với công đoạn tạo màu cho ván bóc
Nghiên cứu của luận án đã tạo đƣợc màu sắc sẫm hơn so với ván bóc không xử lý, tạo ra sự chênh lệch màu sắc cho ván bóc bằng phƣơng pháp xử lý nhiệt độ cao. Đây là phƣơng pháp xử lý không sử dụng hóa chất, do đó ít gây tác động xấu đến môi trƣờng cũng nhƣ khi sử dụng.
Kết quả nghiên cứu thể hiện, khi thời gian tăng từ 1h đến 3h và nhiệt độ tăng từ 170 đến 190o
ván bóc không xử lý. Ngoài ra, ván bóc sau xử lý có độ bền màu khi chiếu tia UV tƣơng đối tốt. Độ sai khác màu tổng ( E) của ván bóc xử lý nhiệt sau khi chiếu UV chỉ dƣới 8, trong khi ván bóc không xử lý có độ sai khác màu tổng lên tới gần 25.
(3) Về thông số chế độ ép định hình tạo phôi lạng
- Thời gian ép và áp suất ép đều gây ảnh hƣởng đáng kể đến chất lƣợng dán dính của phôi lạng (độ bền kéo trƣợt màng keo, độ bong tách màng keo). Khi thời gian ép kéo dài, áp suất ép tăng lên, độ bền dán dính màng keo của phôi lạng cũng tăng lên. Tuy nhiên đạt giá trị khá ổn định khi thời gian ép khoảng 24 giờ với áp suất ép khoảng 1,4 MPa.
- Thông số chế độ ép (thời gian và áp suất ép) có quan hệ rất chặt với độ bền dán dính màng keo của phôi lạng theo hàm số bậc 2 với hệ số tƣơng quan lớn hơn 0,9.
(4) Kết quả khảo nghiệm tạo ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề xử lý nhiệt Qua kết quả kiểm tra chất lƣợng dán dính của phôi lạng và một số chỉ tiêu chất lƣợng của ván lạng kỹ thuật cho thấy, với thông số công nghệ đã chọn, sản xuất ra ván lạng kỹ thuật có thể đáp ứng đƣợc tiêu chuẩn ngành về ván lạng trang sức của Trung Quốc LYT 1654-2006.
(5) Với phƣơng pháp xẻ và ép lại có thể tận dụng triệt để phôi lạng sau khi ép định hình.
2. Tồn tại
Tuy nghiên cứu của luận án đã thực hiện một cách khá hệ thống trong từng công đoạn sản xuất ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề. Nhƣng do điều kiện phòng thí nghiệm và thời gian thực hiện nên trong nghiên cứu vẫn còn một số tồn tại:
(1) Chƣa áp dụng đƣợc phần mềm 3D để mô phỏng hình dạng lập thể của khuôn ép.
(2) Chƣa tiến hành xây dựng mối tƣơng quan giữa nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt đến màu sắc của ván bóc; mối tƣơng quan giữa thông số chế độ ép với độ bền dán dính của ván bóc khi ép định hình tạo phôi lạng.
(3) Chƣa thử nghiệm đƣợc với loại vân gỗ phức tạp (dạng rễ cây, hoa văn nghệ thuật,...); chƣa kiểm tra khả năng dán dính của ván lạng kỹ thuật từ gỗ Bồ đề với nguyên liệu là ván bóc xử lý nhiệt trên các loại ván nền nhƣ: ván nhân tạo và gỗ rừng trồng.
3. Kiến nghị (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ kết quả nghiên cứu đạt đƣợc kết hợp những tồn tại của luận án có thể thấy, để có thêm cơ sở lý luận trong việc thiết kế công nghệ sản xuất ván lạng kỹ thuật từ các loại gỗ rừng trồng cần tiến hành một số nghiên cứu sau:
(1) Nghiên cứu mối quan hệ giữa thông số công nghệ xử lý nhiệt với màu sắc của ván bóc của các loài gỗ rừng trồng thông dụng để sản xuất ván lạng kỹ thuật.
(2) Áp dụng các phần mềm máy tính trong việc mô phỏng quá trình sản xuất, mô phỏng hoa văn, phối màu ván bóc (nhuộm màu bằng hóa chất hoặc bằng phƣơng pháp xử lý nhiệt hoặc kết hợp cả hai phƣơng pháp).
(3) Nghiên cứu xây dựng mối tƣơng quan giữa loại keo, thông số công nghệ ép định hình tới chất lƣợng phôi lạng và sản phẩm ván lạng kỹ thuật.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Trần Văn Chứ (2009), Nghiên cứu sử dụng gỗ Bồ đề và Keo lá tràm sản xuất ván
lạng kỹ thuật, Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, (10), tr. 94-100.
2. Trần Văn Chứ, Nguyễn Văn Thiết, và Vũ Mạnh Tƣờng (2015), Công nghệ sản
xuất ván lạng kỹ thuật,Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.
3. Nguyễn Đình Hƣng và Lê Thu Hiền (2008), Các loài gỗ thông dụng ở Việt Nam,
đặc điểm cấu tạo, tính chất vật lý, cơ học và hướng sử dụng,NXB Nông
nghiệp, Hà Nội, 232 trang.
4. Nguyễn Đình Hƣng, Lê Thu Hiền, và Đỗ Văn Bản (2009), Át lát cấu tạo, tính chất gỗ và tre Việt Nam,NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 103 trang.
5. Đặng Xuân Thức, Nguyễn Văn Thiết, và Vũ Mạnh Tƣờng (2014), Xác định thông số tạo vân gỗ cho ván lạng kỹ thuật, Nông nghiệp và Phát triển Nông
thôn, (19), tr. 11-114.
6. Trƣờng Đại học Lâm nghiệp (2004), Công nghệ biến tính gỗ (tài liệu dịch).
Tiếng Anh
7. P. Bekhta và P. Niemz (2003), Effect of high temperature on the change in color,
dimensional stability and mechanical properties of spruce wood,
Holzforschung, số 57(5), tr. 539-546.
8. M. Boonstra (2008), A two-stage thermal modification of wood, Ph.D. Thesis,
Henry Poincaré University.
9. M. Boonstra, J. van Acker, E. Kegel, và M. Stevens (2007), Optimisation of a two-stage heat treatment process: durability aspects, Wood Science and
Technology, số 41(1), tr. 31-57.
10. C. Brischke, C. R. Welzbacher, K. Brandt, và A. O. Rapp (2007), Quality control of thermally modified timber: Interrelationship between heat treatment intensities and CIE L*a*b* color data on homogenized wood samples, Holzforschung, số 61(1), tr. 19-22.
11. K. D Jakonov và T. Konepleva (1967), Moisture absorption by Scots Pine wood
after heat treatment, Arhangel’sk, số 10(1), tr. 112-114.
12. B. Esteves, I. Domingos, và H. Pereira (2007), Improvement of technological quality of eucalypt wood by heat treatment in air at 170-200 degrees C,
Forest Products Journal, số 57(1-2), tr. 47-52.
13. B. Esteves và H. Pereira (2009), Wood modification by heat treatment: A review, Bioresources, số 4(1), tr. 370-404. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
14. Bruno Esteves, António Velez Marques, Idalina Domingos, và Helena Pereira (2008), Heat-induced colour changes of pine (Pinus pinaster) and eucalypt
(Eucalyptus globulus) wood, Wood Science and Technology, số 42(5), tr.
369-384.
15. D. Fengel (1966), On the changes of the wood and its components within the