Qua phân tích đặc điểm và một số tính chất cơ học, vật lý của Keo tai tượng, chúng tôi nhận thấy rằng Keo tai tượng rất thích hợp làm nguyên liệu cho sản xuất ván ghép thanh.
Tuy nhiên, do đặc điểm cấu tạo nên gỗ có màu sắc và vân thớ không đẹp.
Trong tài liệu [1] TS. Phạm Văn Chương đã đề xuất chỉ sử dụng Keo tai tượng để sản xuất ván lõi cho sản phẩm ván ghép thanh có phủ mặt.
Trong công nghệ sản xuất ván ghép thanh lõi đặc có phủ mặt thì yếu tố độ cong vênh của ván được chú ý hơn cả. Hiện nay nó được khắc phục bằng một số biện pháp sau:
Sắp xếp các thanh thành phần:
Phương pháp xắp xếp các thanh thành phần có ảnh hưởng lớn đến sự cong vênh của ván
Khi tạo ván ghép từ những thanh gỗ sẻ tiếp tuyến mà các vòng năm của chúng lại xắp xếp theo cùng một hướng thì sẽ tạo ra ván có bề mặt nhẵn nhưng rất dễ bị cong vênh theo một chiều.
Ghép đối xứng vòng năm theo phương tiếp tuyến
Nếu mặt tiếp tuyến với đường vòng năm của các thanh ghép thành phần được xếp đối xứng với nhau theo phưong chiều dày ván hoặc theo phương chiều rộng ván, thì ván ghép tạo ra ít cong vênh hơn nhưng có nhược điểm là bề mặt ván có dạng sóng do sự co rút theo phương tiếp tuyến và phương xuyên tâm là rất khác nhau.
Nếu mặt tiếp tuyến với đường vòng năm của các thanh ghép thành phần vuông góc với bề mặt ván ghép thì ván tạo thành sẽ có bề mặt phẳng và nhẵn
Hình 2.9. Phương pháp ghép đối xứng vòng năm theo phương tiếp tuyến.
hơn, loại ván này chỉ có thể được tạo ra từ các thanh ghép xẻ theo phương pháp xuyên tâm.
Vì vậy nên trong đề tài này chúng tôi đã sử dụng phương pháp ghép thanh đối xứng vòng năm. Phương pháp này có đặc điểm là tạo được bề mặt phẳng nhẵn cho cả hai mặt ván tạo điều kiện tốt cho quá trình dán phủ sau này. Hơn nữa trong ba phương: tiếp tuyến, xuyên tâm và dọc thớ, thì khả năng co rút theo chiều dọc thớ là ít nhất tiếp đến là xuyên tâm và chiều co rút mạnh nhất là phương tiếp tuyến. Chính vì vậy mà với phương pháp xếp thanh như trên sẽ tạo điều kiện hạn chế sự cong vênh của ván.
Để đảm bảo điều kiện chất lượng sản phẩm, trong quy trình sản xuất có một số yêu cầu bắt buộc như sau [2,6]:
- Các thanh thành phần phải gia công theo đúng quy cách.
- Phải đảm bảo độ kín khít giữa các thanh ghép.
- Độ ẩm thanh ghép MC = 8 ± 2%
- Xếp các thanh ghép kế tiếp nhau theo nguyên tắc đối xứng vòng năm.
- Lượng keo tráng 150 -250 g/m2
Hình 2.10. Phương pháp ghép đối xứng vòng năm theo phương bề mặt ván.
Hình 2.11. Một số dạng khuyết tật thường sẩy ra cho ván ghép thanh với các thanh ghép dạng tiếp tuyến.
- Áp suất ép cạnh phụ thuộc vào chất lượng bề mặt thanh song không được nhỏ hơn 1,0 MPa.
Quan hệ giữa chiều dày và chiều rộng thanh ghép:
Trong quá trình sản xuất ván ghép thanh, quan hệ giữa chiều dày và chiều rộng của thanh ghép thành phần là một vấn đề rất được quan tâm nghiên cứu.
Sự thay đổi quan hệ kích thước này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, giá thành sản xuất... Sở dĩ như vậy vì khi thay đổi kích thước thanh cơ sở sẽ làm cho các tính chất vật lý và cơ học của ván thay đổi.
Theo TS. Phạm Văn Chương:
Khi tỷ lệ chiều rộng trên chiều dày nhỏ (w/t ≤ 2)
- Hạn chế được nhưng khuyết tật tự nhiên của gỗ (đặc biệt là Keo tai tượng) như: mắt, mục, nứt...
- Các thanh ghép thành phần tương đối ổn định về cấu tạo và tính chất nên dộ bền cơ học của ván được tăng cường.
- Nội ứng suất sinh ra khi co rút và dãn nở giữa hai phương xuyên tâm và tiếp tuyến nhỏ nên sản phẩm ổn định ít cong vênh biến dạng.
- Nhưng hao hụt do các khâu tạo thanh lớn cộng với lượng keo dán tăng lên do số lượng mối dán tăng dẫn tới giá thành sản phẩm tăng.
Khi tỷ lệ chiều rộng trên chiều dày lớn (w/t ≥2 )
- Độ bền của các thanh ghép giảm, đặc biệt là độ bền uốn.
- Nội ứng suất sinh ra khi co rút, dãn nở giữa hai phương xuyên tâm và tiếp tuyến lớn nên sản phẩm không ổn định dễ bị cong vênh, biến dạng.
- Khó loại trừ được khuyết tật tự nhiên của gỗ.
- Hao hụt nguyên liệu do khâu tạo các thanh cơ sở giảm, lượng keo dán giảm do số lượng mối dán ít hơn dẫn tới giá thành sản phẩm giảm.
Hiện nay trong những cơ sở sản suất thì phương pháp ghép ngón (Finger Joint Sawntimber) đang được sử dụng nhiều nhất không chỉ vì chất lượng của mối ghép rất tốt, độ bền dán dính cao làm cho chất lượng sản phẩm tăng lên mà còn bởi công nghệ này ngày nay được phổ biến rộng khắp vì việc đầu tư cho thiết bị và công nghệ không cao, dễ thay thế khi cần thiết và cho năng suất rất cao.
Để sản xuất ván ghép thanh dạng ghép ngón, hiện nay có rất nhiều công nghệ khác nhau tùy thuộc vào điều kiện thiết bị cụ thể của từng cơ sở sản xuất. Nhưng nói chung ván ghép thanh lõi đặc thường được sản xuất theo dây chuyền công nghệ (hình 2.3)
Hình 2.12. Một số dạng ghép ngón phổ biến đang được sử dụng hiện nay.
Gỗ tròn Bóc vỏ Cắt khúc Sấy thanh
Phay 4 mặt
Xẻ thanh
Cắt ngang Tráng keo Xếp thanh (theo chiều rộng và chiều dài ván)
Xử lý nhiệt - ẩm Ép ván Phay bề mặt
Cưa cắt theo kích thước chuẩn
Đánh nhẵn Phân loại Sản phẩm
Cắt ngắn Phay mộng ngón
Ghép dọc Tráng keo
Hình 2.13. Sơ đồ công nghệ sản xuất ván ghép thanh dạng Finger Joint Sawntimber.
Bóc vỏ
Là một trong những công đoạn bắt buộc đối với mọi loại hình chế biến.
Nhằm mục đích nâng cao tuổi thọ của công cụ cắt, giảm tiêu hao động lực...
Trong một số dây chuyền hiện đại gỗ trong phải bắt buộc qua những thiết bị dò kim loại nhằm phát hiện và loại bỏ những vật liệu lạ lẫn trong vỏ cây sau quá trình vận chuyển. Trung bình tỷ lệ vỏ cây Keo tai tượng (8-10 năm) chiếm khoảng từ 10-12% thể tích.
Cắt khúc
Một trong những ưu điểm nổi bật của ván ghép thanh là chúng ta có thể sử dụng các thanh ghép có chiều dài tùy ý. Với công nghệ hiện nay chiều dài thanh ghép nhỏ nhất có thể sử dụng là 20 cm. Tuy nhiên khi chiều dài thanh ghép càng nhỏ sẽ kéo theo những chi phí gia công, tăng luợng keo tráng trên một đơn vị sử dụng.
Mục đích của việc cắt khúc là tiến hành cưa cắt gỗ tròn thành các khúc gỗ có ít khuyết tật nhất, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho các công doạn gia công tiếp theo.
Gia công thanh ghép
Một trong những yêu cầu quan trọng đối với ván ghép thanh gỗ ghép là phải có các thanh ghép có bề mặt phẳng, nhẵn, không lẹm cạnh. Do vậy, các thanh gỗ ghép bắt buộc phải qua công đoạn phay các bề mặt. Thông thường công việc này được thực hiện bằng máy phay 4 mặt chuyên dùng.
Trong quá trình sản xuất ván ghép thanh thì chất lượng bề mặt gia công là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng của ván. Nếu bề mặt gia công càng phẳng và nhẵn thì màng keo sẽ liên tục, lượng keo tráng càng mỏng, dẫn tới khả năng dán dính sẽ tăng lên. Ngược lại, khi chất lượng bề mặt thấp, độ mấp mô lớn làm chiều dày màng keo không đồng đều, màng keo sẽ không liên tục, làm chất lượng dán dính giảm xuống.
Độ nhẵn của bề mặt gia công phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng máy móc và thiết bị của cơ sở sản xuất. Thông thường độ nhẵn bề mặt được lấy đến
G8 [6] trong quá trình phay 4 mặt.
Ảnh hưởng của keo dán
Trong công nghệ sản xuất ván ghép thanh có thể sử dụng được nhiều loại keo, nhưng để phù hợp với công nghệ sản xuất, yeu cầu chất lượng và hiệu quả kinh tế. Người ta thường dùng một số loại keo như: U-F; M-U-F; PVA;
EPI; PVAc. Tùy theo yêu cầu sử dụng và các công đoạn tiếp theo sau khi ép mà người ta quyết định sử dụng loại keo nào cho phù hợp. Nhưng đa phần hiện nay các loại keo nhiệt dẻo sử dụng nguyên lý đóng rắn nhờ bay hơi của dung môi đang được sử dụng phổ biến hơn cả. Ưu điểm của loại keo này là trong quá trình ép không cần nhiệt độ nên rất tiết kiệm năng lượng, năng suất được tăng lên đáng kể.
Nồng độ của keo có liên quan mật thiết tới độ nhớt của keo. Nếu nồng độ keo không hợp lý sẽ không đảm bảo độ đồng đều của màng keo, làm giảm chất lượng của sản phẩm. thông thường trong ván ghép thanh, nồng độ keo sử dụng thích hợp thường là: 40-60%. Độ nhớt của keo phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: hàm lượng khô, độ polime, độ phức tạp của nhiều phân tử... Nó có ảnh hưởng lớn tới công nghệ và chất lượng dán dính, thông thường độ nhớt của keo ≥ 4000 mPas [6].
Độ pH của keo có ảnh hưởng rất nhiều tới thời gian ép, khả năng đóng rắn của màng keo. Độ pH của keo phải phù hợp để không phá hủy gỗ, không ảnh hưởng tới chất lượng dán dính và phải đảm bảo thời gian công nghệ nhanh nhất.
Lượng keo tráng ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng dán dính và giá thành sản phẩm. Nếu lượng keo tráng quá nhiều, màng keo dày, dễ sinh ra nội ứng suất khi đóng rắn, đồng thời làm giá thành sản phẩm tăng lên. Nếu lượng keo tráng quá ít, màng keo bị dán đoạn, không đều dẫ tới chất lượng mối dán không đảm bảo. Thông thường lượng keo tráng được tính trong khoảng 150- 250 g/m2 [2,6].
Chế độ ép
Phụ thuộc vào công nghệ và loại keo sử dụng. Nếu trong công nghệ sử dụng keo nhiệt rắn (U-F, M-U-F...) thì trong chế độ ép phải tính đến nhiệt độ ép.
Nhiệt độ ép phải đảm bảo không phá hủy keo và vật dán, là tác nhân làm tăng nhanh phản ứng đóng rắn của màng keo. Nhiẹt độ ép phụ thuộc vào loại keo, chiều dày sản phẩm, độ ẩm gỗ...
Thời gian ép phải đảm bảo thời gian đóng rắn triệt để của màng keo nhưng không quá lâu để làm giảm cường độ mối dán và tăng năng suất lao động.
Thời gian ép phụ thuộc vào loại keo, độ pH của keo, nhiệt độ ép, chiều dày sản phẩm, độ ẩm gỗ...
Áp lực ép trong công nghệ sản xuất ván ghép thanh bao gồm hai thành phần: lực ép cạnh nhằm tạo sự liên kết giữa các thanh với nhau theo chiều ngang tấm ván và lực ép mặt nhằm tạo ra độ phẳng cho ván. Áp suất ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: chất lượng bề mặt của thanh ghép, loại keo, độ ẩm gỗ...
Trong thí nghiệm chế tạo ván ghép thanh từ gỗ Keo tai tượng, T.S Phạm Văn Chương đã thử nghiệm với chế độ ép như sau: thí nghiệm được thực hiện trên máy ép thủy lực 1 tầng, gia nhiệt bằng phương pháp tiếp xúc, sử dụng chất kết dính là keo U-F
Nhiệt độ ép: 110 ± 20C Áp suất ép phẳng: 1,2 MPa Áp suất ép cạnh: 1,0 MPa
Thời gian ép = f (chiều dày thanh, thông số kỹ thuật của keo...)
CHƯƠNG III.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP XẺ HÌNH SAO VÀ VÁN GHÉP THANH VỚI THANH GHÉP DẠNG TAM GIÁC