2.6.1. Những yếu tố cơ bản ảnh h-ởng đến chất l-ợng ván bóc 2.6.1.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu dùng cho sản xuất ván mỏng thông th-ờng là những loại gỗ có tính chất cơ, lý phù hợp với quá trình bóc. Đặc điểm của những loại cây này th-ờng có công cắt bé, độ dẻo dai cao, đồng thời về mặt hình học phải t-ơng đối tròn đều, thẳng để tăng tỷ lệ lợi dụng. ở Việt Nam thông th-ờng dùng những loại gỗ có khối l-ợng thể tích nằm trong khoảng: 0,4-0,6 g/cm3 và mềm nh-: trám, xoan, vạng, bồ
đề, lát… 24 . Ngoài ra còn rất nhiều các yêu cầu chất l-ợng của gỗ tròn dùng cho sản xuất ván mỏng: độ cong, độ thót ngọn, độ tròn đều và các loại khuyết tật của nó.
D-ới đây là một số tiêu chuẩn về các khuyết tật và phân hạng cấp chất l-ợng 6 : Bảng 2.1. Các khuyết tật của gỗ nguyên liệu sản xuất ván dán và phân hạng theo
ISO 2426-2:2000(E)
Cấp chất l-ợng theo đặc điểm bên n goài
E I II III IV
1 Mắt nhỏ, mắt/m2 Cho phép 3
Cho phÐp 6 Cho phÐp
Cho phÐp ®-êng kÝnh lín nhÊt tíi:
15mm 30mm 60mm
Tr-ờng hợp các mắt tập trung đ-ờng kính không quá:
25mm 50mm 300mm
Tính cho 1m2, các mắt này có thể có vết nứt:
RÊt nhá Nhá Nếu đ-ợc và thích hợp
3 Mắt chết, mắt rò Không
cho phÐp
Cho phép đ-ờng kính lớn nhất là 25mm và số l-ợng mắt là 1mắt/m2
Cho phÐp NÕu rÊt
nhá NÕu nhá
Cho phép nếu đ-ợc vá thích hợp, bề rộng lớn nhÊt tíi:
3mm 5mm
Chiều dài lớn nhất của vết nứt:
400mm 500mm
Số l-ợng vết cho 1m bề rộng ván:
2 Không hạn chế Chiều dài lớn nhất của hai vết kề nhau cho 1m bề rộng:
200mm Không hạn chế
6 Lộn vỏ Không cho phép Cho phép nếu đ-ợc vá phù hợp
Bảng 2.2. Các khuyết tật của gỗ nguyên liệu sản xuất ván dán và phân hạng - theo sealpa
Cấp gỗ tròn
Đặc biệt Cấp 1 Cấp 2
Đ-ờng kính gỗ tròn () 60cm 50cm 50cm
Chiều dài khúc gỗ (L) 8.0m 2.5m 2.5m
Mới chặt; thẳng tròn đều; thẳng thớ; sử dụng
triệt để
Khoảng lệch tâm: Khoảng cách giữa tuỷ cây và tâm của khối hình dọc theo đ-ờng kính bình quân của khúc gỗ tròn
1/10 (10%)
1/8 (12.5%)
1/6 (16.7%)
Cho phép số đơn vị mắt tiêu chuẩn 1 1 1
Cho phép số đơn vị lỗ mọt nhỏ hoặc trung bình
tiêu chuẩn 1 1 1
Cho phép số đơn vị nứt dọc thớ tiêu chuẩn 1 1 1
Cho phép số đơn vị cong tiêu chuẩn 1 1 1
Cho phép số loại khuyết tật 2 3 3
Cho phép số đơn vị khuyết tật cho bất kỳ khúc
gỗ tròn nào. 1 1 2
Cho phép biến màu, nh-ng gỗ giác phải “khoẻ”
Chiều sâu vết nứt bề mặt gỗ
(vị trí nứt: 1/2 hình tròn mặt đầu gỗ) 0 2.5cm 5.0cm
2.6.1.2. Xử lý nhiệt
Để ván mỏng có độ nhẵn, độ mịn bề mặt, làm tăng chất l-ợng về mỹ quan cũng nh- tính chất cơ lý của ván dán sau này thì việc xử lý gỗ tròn tr-ớc khi bóc là rất cần thiết. Nh-ng trong quá trình bóc, ván mỏng th-ờng bị kéo thành những tấm phẳng, thẳng nên trên tấm ván th-ờng xuất hiện nội ứng suất lớn. ở phía trong tấm ván mỏng (tiếp xúc với mặt tr-ớc của dao) xuất hiện một ứng suất ngang thớ, ứng suất này tỷ lệ nghịch với đ-ờng kính khúc gỗ và tỷ lệ thuận với chiều dày ván mỏng.
Trong nhiều tr-ờng hợp nội ứng suất này v-ợt quá giới hạn cho phép gây nên các vết nứt, rách ván mỏng.
Để hạn chế hiện t-ợng này ng-ời ta th-ờng hoá dẻo gỗ, triệt tiêu ứng suất bằng n-ớc nóng hoặc hơi n-ớc làm cho gỗ chuyển sang trạng thái biến dạng dẻo, giới hạn bền tăng, giảm công của lực cắt.
2.6.1.3. Thiết bị bóc ván mỏng
Về thiết bị bóc ván mỏng cũng có rất nhiều yếu tố ảnh h-ởng đến chất l-ợng ván mỏng nh-: tốc độ cắt, tốc độ đẩy của dao, các thông số của góc cắt, độ nén của th-ớc nén, vị trí đặt mũi dao…
a. ảnh h-ởng của vị trí mũi cắt với trục tâm quay
Nếu đặt mũi dao cao hơn vị trí nằm ngang của trục tâm quay của khúc gỗ sẽ làm cho khoảng tiếp xúc của gỗ ở mặt sau tăng lên, kéo theo sự tăng lực ở mặt sau của mũi dao. Chiều dày phoi có xu h-ớng giảm. Ng-ợc lại, nếu đặt vị trí của mũi dao d-ới mặt nằm ngang của trục tâm quay gỗ bóc thì mặt tiếp xúc giữa dao và gỗ ở mặt sau giảm, lực mặt cắt phía tr-ớc theo chiều tốc độ cắt sẽ uốn mũi dao theo chiều tốc độ cắt. Vì vậy chiều dày phoi tăng lên 20 .
Hình 2.1. ảnh h-ởng vị trí dao theo độ cao so với trục tâm quay gỗ đến chất l-ợng và ứng suất nén
Vị trí đặt mũi dao không những làm ảnh h-ởng đến sai số chiều dày phoi mà còn ảnh h-ởng đến tần số và chiều sâu vết nứt.
b. ảnh h-ởng góc sau của th-ớc nén
Tăng hay giảm góc sau là tăng và giảm khoảng tiếp xúc giữa gỗ và dao, mức
độ nén của phoi ở mặt sau của th-ớc nén, kết quả là làm cho phoi biến dạng tr-ớc lúc cắt, gây khó khăn đến chuyển động của phoi. Do đó, ảnh h-ởng đến lực và chất l-ợng của phoi. Góc sau th-ớc nén càng lớn thì chất l-ợng ván càng kém. Sở dĩ nh- vậy là vì khi góc sau lớn làm cho l-ợng gỗ bị nén càng lớn sinh ra hệ lực ở mặt sau của th-ớc nén càng lớn. Tổng hợp lực này có chiều ng-ợc chiều chuyển động của phoi và làm cho phoi bị rạn nứt. Đặc biệt là trong tr-ờng hợp bóc, lực này có xu h-ớng kéo các phần tử phoi theo chiều bên thớ gỗ - chiều mà mối liên kết các thớ gỗ yếu nhất. Do đó, phẩm chất phoi kém đi, góc sau thích hợp: 5-7°.
c. ảnh h-ởng áp lực nén
áp lực nén của th-ớc nén tăng làm cho phoi bị nén nhiều và tất nhiên bị biến dạng. Hơn thế khi áp lực nén lớn làm cho phoi đi qua khe hở khó khăn hơn, do đó phoi dễ bị giảm chất l-ợng. Tăng áp lực nén, l-ợng vết nứt sẽ tăng lên ở cả hai mặt ván bóc. Song nếu áp lực không có tức là th-ớc nén không có tác dụng thì hiện t-ợng nứt, đặc biệt là ở mặt d-ới của ván tăng lên rõ rệt, cả về số l-ợng và cả độ sâu của vết nứt. Mặt khác, khi tăng áp lực nén tức là tăng hệ lực nén của th-ớc, kéo theo lực cắt sẽ tăng lên, tất nhiên công suất cũng tăng lên 1 , 2 .
d. Dao bóc và th-ớc nén
về mặt cấu tạo, dao bóc và th-ớc nén trong bóc gỗ gần giống nh- dao và th-ớc nén trong lạng bên. ở đây do đặc điểm của quá trình bóc nên thông số góc có khác hơn: góc sau (): 0°30'-3°30', góc mài (): 18-22°. Th-ớc nén có góc sau (t): 5-7°, góc mài (t): 45-50°. Kích th-ớc của dao và th-ớc nén tuỳ theo cỡ của máy mà có những giá trị khác nhau. Chiều dài dao: 800-3000 mm, chiều dày dao và th-ớc nén:
10-20 mm. Dao bóc có thể có loại cạnh cắt thẳng, cũng có thể có loại dao l-ợn sóng
để bóc ván l-ợn sóng. Để tăng khả năng chống hao mòn của dao bóc, ng-ời ta chế tạo mũi dao cắt bằng thép hợp kim cao tốc (BK15). Độ nhẵn bề mặt dao và th-ớc sau khi mài đạt g8-g9. Mũi dao không đ-ợc mẻ, quăn mũi, đảm bảo độ thẳng cần thiết.
Ph-ơng pháp mài l-ỡi dao bóc, dao lạng gần giống nh- mài l-ỡi dao phay 1 , 2 .
Đối với tr-ờng hợp th-ớc nén là dạng tròn cũng xét t-ơng tự, song ở đây chỉ áp dụng cho loại gỗ có đ-ờng kính nhỏ.
2.6.2. Ván dán
Ván dán đ-ợc hình thành do ép các tấm ván mỏng đã đ-ợc tráng keo với nhau trong điều kiện thời gian và áp suất nhất định. Ván đ-ợc hình thành dựa trên nguyên tắc số lớp lẻ, chiều thớ các lớp vuông góc với nhau. Nh-ng để hình thành
đ-ợc ván dán thì luôn có rất nhiều yếu tố ảnh h-ởng đến chất l-ợng của ván sau này.
Để đặc tr-ng cho những ảnh h-ởng của các yếu tố này chúng tôi biểu diễn mối quan hệ này theo ph-ơng trình sau:
= f(x, y, z). (2.2) Trong đó: - chất l-ợng sản phẩm;
x - các thông số của vật dán;
y - các thông số chất kết dính;
z - các thông số của chế độ dán ép.
2.6.2.1. ảnh h-ởng của ván mỏng (vật dán)
Ván mỏng có các thông số đặc tr-ng là: độ nhẵn bề mặt, độ ẩm ván mỏng, sai số chiều dày ván, tần số vết nứt, chiều sâu vết nứt…
Độ nhẵn bề mặt: do cấu tạo của gỗ, chất l-ợng l-ỡi dao bóc cho nên trên bề mặt ván mỏng bao giờ cũng tồn tại một độ nhấp nhô tế vi (đặc biệt ở mặt trái của ván). Qua các công trình nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng, ở một chừng mực nào đó khi độ nhấp nhô bề mặt tăng thì chất l-ợng mối dán cao. Nh-ng đến một giai
đoạn nhất định thì ảnh h-ởng theo chiều ng-ợc lại; nghĩa là khi độ nhấp nhô tăng thì
chất l-ợng mối dán giảm. Vì, khi độ nhấp nhô quá lớn có nghĩa là chiều dày màng keo phải lớn để đảm bảo điều kiện trải đều và liên tục trên bề mặt ván mỏng. Điều
đó dẫn đến nội ứng suất sinh ra trong màng keo khi đóng rắn lớn, làm chất l-ợng mối dán giảm.
Theo giáo s- Купиков độ nhấp nhô bề mặt tốt nhất đối với ván mỏng là:
- Đối với gỗ lá kim: H = 300-350 m - Đối với gỗ lá rộng: H = 160-200 m
Độ ẩm ván mỏng là một trong những yếu tố rất quan trọng ảnh h-ởng đến chất l-ợng sản phẩm. Vì vậy, trị số độ ẩm phải đ-ợc xác định một cách cụ thể tuỳ thuộc từng điều kiện công nghệ.
Sai số chiều dày ván mỏng càng lớn thì khi tráng keo sẽ không đều, chất l-ợng mối dán giảm. Mật độ ván tại các vị trí không đều nhau sinh ra nội ứng suất trong tấm ván làm ảnh h-ởng tới chất l-ợng ván.
2.6.2.2. ảnh h-ởng của keo dán
Các yếu tố ảnh h-ởng đến chất l-ợng của ván trong keo dán bao gồm rất nhiều thành phần. Tuỳ thuộc vào vật dán, công nghệ ép ván, mục đích sử dụng ván mà ng-ời ta đ-a ra các thông số kỹ thuật của keo. Các thông số đó bao gồm: nồng
độ của keo, độ nhớt của keo, lượng keo tráng, loại keo…
Về nồng độ keo mà quá thấp thì giảm độ nhớt, làm tăng độ ẩm ván, khả năng
đóng rắn của màng kéo dài hơn, thời gian ép dài hơn vừa ảnh h-ởng tới chất l-ợng mối dán vừa ảnh h-ởng tới năng suất của dây chuyền. Ng-ợc lại nồng độ keo cao thì
làm tăng độ nhớt, khả năng trải keo thấp, màng keo bị gián đoạn, chất l-ợng mối dán giảm 50 .
Về độ nhớt của keo thì khi độ nhớt thấp chứng tỏ mức độ trùng ng-ng của keo thấp, chất l-ợng dán dính thấp. Ng-ợc lại, độ nhớt cao, khả năng dàn trải của keo thấp khó tạo ra một màng keo liên tục, cũng làm chất l-ợng mối dán giảm.
2.6.2.2. ảnh h-ởng thông số chế độ dán ép
Để hình thành đ-ợc ván, ngoài vật dán, keo dán phải có công nghệ dán và thiết bị ép. Công nghệ ép ván ở đây bao gồm: thời gian ép, nhiệt độ ép, áp suất ép.
Nhiệt độ ép nhằm mục đích làm cho màng keo đóng rắn, tạo liên kết cho ván.
Khi nhiệt độ ép quá cao làm cho độ nhớt của keo giảm nhanh, làm tăng khả năng thẩm thấu của keo vào trong ván, màng keo dễ bị gián đoạn, đồng thời có thể làm phá huỷ màng keo (đóng rắn sớm) độ bền mối dán giảm. Ng-ợc lại, nhiệt độ thấp làm cho khả năng mềm hoá gỗ giảm, khả năng tiếp xúc của ván giảm, thời gian
đóng rắn màng keo tăng lên, chất l-ợng ván giảm. Do đó việc lựa chọn nhiệt độ ép cần phải dựa vào chiều dày ván, loại keo sử dụng, sự khác nhau giữa hệ số truyền nhiệt của loại gỗ và keo.
Song ván hầu nh- ch-a đáp ứng đ-ợc yêu cầu về chất l-ợng dán dính, vì vậy
để có thể tạo ra ván có chất l-ợng thì phải có một lực nén nhất định để tạo ra khả
năng tiếp xúc tốt nhất cho các lớp ván, tăng khả năng dàn trải của keo tạo cho màng keo mỏng đều. Qua nghiên cứu cho thấy áp lực ép phụ thuộc vào: độ ẩm ván, khối l-ợng riêng của ván và của nguyên liệu, độ nhẵn bề mặt ván mỏng, độ nhớt của keo, sai số chiều dày của ván mỏng, chất lượng mặt bàn ép…
Thông th-ờng áp lực cho các ph-ơng pháp ép nh- sau:
- Ðp nguéi: P = 0,7-1,2 MPa.
- ép nhiệt: P = 1,4-2,2 MPa.
Nh-ng với ph-ơng pháp ép nào thì cũng phải lựa chọn thời gian cần thiết trong máy ép để duy trì đ-ợc c-ờng độ dán dính tốt nhất. Thời gian ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố trong đó có các yếu tố cơ bản sau: loại keo, trạng thái keo khi ép, chiều dày sản phẩm, nhiệt độ ép, áp lực ép… Chính vì vậy, việc xác định thời gian ép còn là một vấn đề rất phức tạp. Hiện nay việc xác định thời gian ép chủ yếu dựa theo thực nghiệm.
Từ những phấn tích cơ sơ lý thuyết trên đây, chúng ta thấy rõ các yếu tố ảnh h-ởng đến công nghệ chế biến nói chung và công nghệ tạo ván mỏng và ván dán nói riêng. Để thực hiện mục tiêu của đề tài đã đề ra, chúng tôi tổng hợp các yếu tố ảnh h-ởng đến công nghệ tạo ván mỏng và ván dán nh- sau:
a. Nhóm yếu tố thuộc về gỗ nguyên liệu
- Loại gỗ: loại gỗ khác nhau sẽ có cấu tạo, thành phần các chất không giống nhau. Do đó chất l-ợng ván mỏng cũng nh- ván dán cung không giống nhau.
- Cơ lý tính của gỗ: bản thân trong cùng một cây gỗ mà có sự khác nhau về khối l-ợng thể tích theo các lớp hoặc các vùng thì sẽ làm cho tính cơ lý của gỗ không giống nhau, hay chất l-ợng ván mỏng cũng nh- ván dán theo lớp cũng nh- theo vùng là khác nhau.
- Thành phần hoá học: trong cây gỗ, tỷ lệ các thành phần hoá học thay đổi sẽ
ảnh h-ởng trực tiếp đến tính chất cơ lý, khả năng chống chọi lại môi tr-ờng cũng nh- khả năng dán dính của ván mỏng sau này. Ngoài ra còn ảnh h-ởng trực tiếp đến thiết bị gia công trong chế biến.
b. Nhóm yếu tố thuộc về công nghệ
- Vật dán: những yếu tố ảnh h-ởng đến vật dán bao gồm: độ ẩm ván mỏng, sai số chiều dày ván mỏng, tần số và chiều sâu vết nứt…Những thồn số này ảnh h-ởng rất lớn đến chất l-ợng ván mỏng cũng nh- chất l-ợng sản phẩm sau này.
- Keo dán: việc lựa chọn các thông số kỹ thuật của keo dán nhằm đáp ứng về loại vật dán, yêu cầu chất l-ợng sản phẩm là rất quan trọng. Trong đó chúng ta cần chú ý đến các thông số kỹ thuật của keo dán nh-: chủng loại keo, độ nhớt, hàm l-ợng keo. Những thông số này sẽ ảnh h-ởng trực tiếp đến công nghệ cũng nh- chất l-ợng của sản phẩm.
- Thông số chế độ dán ép: bao gồm thời gian ép, nhiệt độ ép, áp suất ép. Tuỳ theo các thông số đầu vào nh-: loại keo, trạng thái keo tr-ớc khi ép, loại nguyên liệu, yêu cầu chất lượng sản phẩm đầu ra…để đưa ra thông số chế độ dán ép hợp lý.
Ch-ơng 3
Nội dung và kết quả nghiên cứu 3.1. Địa điểm lấy mẫu nghiên cứu
Cây dừa đ-ợc lấy tại v-ờn dừa của gia đình ông Võ Thanh Hải, 243D - ấp Phú Chiến - Ph-ờng Phú H-ng - thị xã Bến Tre - Tỉnh Bến Tre.