Nguyên liệu làm ván lõi là gỗ Bồ Đề. Cấu tạo gỗ Bồ Đề:
Bồ Đề là loại cây gỗ có màu trắng phớt hồng, gỗ giác, gỗ lõi không phân biệt, vòng năm rõ, gỗ sớm gỗ muộn không phân biệt, mạch phân tán tụ hợp đơn kép. Tế bào mô mềm xếp dọc thân cây, tia gỗ sắp xếp đồng nhất không có tạo lớp và ống dẫn nhựa.
Tia gỗ, lỗ mạch, vùng gỗ sớm gỗ muộn, tuỷ, chiều thớ, độ rỗng của gỗ ảnh hởng đến chất lợng ván, trong đó độ rỗng của gỗ ảnh hởng lớn nhất vì nó ảnh hởng đến sự dàn trải và thấm của màng keo.
Xử lý nguyên liệu: Bóc vỏ Cắt khúc Xử lý nhiệt Bóc ván mỏng Nguyên liệu gỗ sản
xuất vấn lõi Nguyên liệu sản xuất ván mặt
Xử lý nguyên liệu: Bóc vỏ
Cắt khúc
Sấy ván mỏng
Phay ngón Tráng keo
Gia công thanh: cắt ngắn Gia công ván mỏng Xẻ thanh Bào bốn mặt Xếp ván Đánh nhẵn Ghép dọc Xử lý ván ép ván Rọc cạnh Xẻ ván Sấy ván ép ngang
Mạch gỗ, tia gỗ, các bó sợi gỗ gồm các thành phần chủ yếu: Xellulose, hêmixellulose, lignin, trong đó nhóm –OH của Xellulose, hêmixellulose tham gia liên kết với các nhóm chức của keo qua các cầu nối cơ bản là -CH2-. Vì vậy, hàm lợng Xellulose, hêmixenllulose càng lớn càng tốt. Lignin nếu trong điều kiện dán ép thuận lợi sẽ có tác dụng nh chất kết dính, còn không thuận lợi sẽ làm cho độ cứng của gõ tăng lên, ảnh hởng trực tiếp tới lực ép.
Xuất phát từ đặc điểm cấu tạo, tính chất của cơ vật lý của gỗ Bồ Đề cho thấy chúng đều có ảnh hởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới quá trình dán dính.
Gỗ Bồ Đề 8 năm tuổi, số cây 1.
Thông số kích thớc của gỗ Bồ Đề trong đề tài là:
Thông số Ký hiệu Đơn vị Trị số đo
Đờng kính D Cm 27 Độ cong C % ≤ 2 Độ tròn đều K % ≥ 70 Độ thót ngọn F Cm/m ≤ 2 3.1.1 Vật liệu ván mặt Gỗ sử dụng làm ván mỏng thờng có khối lợng thể tích trung bình γ = 0,4 – 0,6 g/cm3 mềm, thờng những loại cây gỗ này có công cắt bé. độ dẻo dai cao, đồng thơì về mặt hình học gỗ phải tơng đối tròn đều và thẳng nh: Trám, Xoan, Ràng ràng, Vên vên, Sồi trắng…
Trong đề tài này ván mỏng dùng phủ mặt đợc sử dụng là gỗ Sồi trắng thuộc nhóm VII có tên khoa học là Pasania hemisphaerica – Hickel et Camus sản xuất theo phơng pháp bóc. Sau khi sấy ván mỏng đạt độ ẩm 8 -10%. Với các thông số đợc nêu ở bảng sau:
Bảng 3.1: Một số thông số chủ yếu của ván mặt Chiều dày ván mỏng (mm) Tần số vết nứt (vết/cm) Chiều sâu vết nứt (%) 1 4.08 48 2 4.26 50 3.1.2. Chất kết dính
Chất kết dính: sử dụng keo Urea –formalđehyde (U-F) của hãng DYNEA dùng cho ép ván lõi và keo Dynokoll WG 211 là loại keo PVAc (Polivinyl acetate) ép phủ bề mặt.
Bảng 3.2 Một số thông số kỹ thuật chủ yếu của chất kết dính Dynokoll WG 211
Stt Thông số kỹ thuật của keo PVAc Đơn vị Trị số, đặc điểm
1 Dạng tồn tại Chất lỏng nhớt 2 Màu sắc Trắng ngà 3 Hàm lợng chất rắn % 48- 50 4 Độ nhớt ở 200C cps 110 - 150 5 Độ pH ở 250C 7,5 – 8,5 6 Khối lợng thể tích tại 200C g/ml 1,18 – 1,20
7 Thời gian sử dụng Năm 1
8 Độc tính Không
9 Tính dễ cháy Không
10 Màng keo dẻo và trong
11 Pha loãng Có thể thêm nớc
Bảng 3.3. Một số thông số kỹ thuật chủ yếu của chất kết dính U-F Stt Thông số kỹ thuật của keo Đơn vị Trị số, đặc điểm
1 Dạng tồn tại Dạng bột 2 Màu sắc Trắng 3 độ nhớt mPas 4000 – 4500 4 Hàm lợng khô % ≥ 60 5 Độ pH 5 – 6 6 Geltime (1000C) Giây 75 7 Thời hạn sử dụng Năm 1 8 tính dễ cháy Không
3.2.Sơ lựoc các bớc công nghệ
Tính toán kích thớc thanh xẻ
Việc tính toán kích thớc thanh trớc khi xẻ là công vệc rất quan trọng vì nó quyết định đến kích thớc chiều rộng và chiều dày của thanh và tỷ lệ lợi dụng của gỗ. Theo cơ sở lý thuyết kích thớc thanh cơ sở chuẩn nh sau:
R(%) 40 35 30 25 20
Chiều dày ()mm 15 16 18 19 20
Chiều rộng (mm) 28 32 34 36 38
Để tính toán kích thớc thanh khi xẻ cần tính toán thêm lợng d do sấy và quá trình gia công.
Vậy kích thớc thực tế của thanh: wth= w1 + Δw1 + Δw2
tth= t1 + Δt2
Trong đó: w1, t1 – kích thớc chuẩn của thanh, mm; Δw1 - lợng hao hụt do sấy, mm;
Δw2, Δt2 – lợng hao hụt do gia công, mm. Tính lợng d do sấy: 100 7 , 1 1 w w = ì ∆ ; mm
Tính lợng d do gia công: Căn cứ vào độ nhô của lỡi dao, độ phồng phẳng của mạch xẻ, qua thực nghiêm tôi nhận thấy có một lợng d cho mỗi bề mặt gia công:
Lợng d gia công theo chiều rộng thanh: Bào 4 mặt: 3 mm Lợng d gia công theo chiều dày thanh: Bào 4 mặt: 3 mm Lợng d gia công theo chiều dày thanh: Đánh nhẵn: 1.0 mm Kích thớc thanh xẻ là:
R (%) 40 35 30 25 20
Chiều dầy (mm) 20 21 23 24 25
Chiều rộng (mm) 32 36 38 40 42
3.3. Các bớc tiến hành thực nghiệm
Căn cứ vào cơ sở lý luận và sơ đồ dây truyền công nghệ sản xuất Blockboard, tôi tiến hành thực hiện các bớc thực nghiệm tạo ván nh sau:
Cắt khúc:
Gỗ cây đợc cắt thành cac khúc có chiều dài phù hợp với chiều dài sản phẩm.
Xẻ ván theo chiều rộng thanh.
Gỗ sau khi cắt khúc đợc xẻ ván có chiều dày theo phơng pháp chiều rộng của thanh ghép. Quá trình xẻ đợc thực hiện theo phơng pháp xẻ suốt trên ca vòng nằm. Sơ đồ xẻ ván theo phơng pháp xẻ suốt đợc thể hiện trên hình vẽ 3.1.
Hình 3.1. Sơ đồ xẻ ván theo phơng pháp xẻ suốt
Rọc rìa:
Ván sau khi xẻ đợc rọc rìa loại bỏ bìa bắp. Việc loại bỏ bìa bắp là cong việc bắt buộc trớc khi đa gỗ vào sấy. Loại bỏ bìa bắp làm cho quá trình sấy đ- ợc dễ dàng, gỗ nhanh khô hơn và tiết kiệm đợc diện tích trong lò sấy. Rọc rìa loại bỏ bìa bắp đợc tiến hành trên ca đĩa xẻ dọc.
Ván đợc sấy bằng lò sấy hơi đốt gián tiếp tại Trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng Trờng Đại học Lâm Nghiệp. Với chế độ sấy nh sau:
- Nhiệt độ sấy 50 – 700C; - Thời gian sấy 15 ngày;
Sau khi sấy đạt độ ẩm cuối cùng là 8 – 12%.
Xẻ thanh theo chiều dày thanh
Ván sau khi rọc rìa đợc tiến hành xẻ thanh trên ca đĩa xẻ dọc theo chiều dày thanh. Sơ đồ xẻ thanh đợc thể hiện nh trên hình 3.2.
Hình 3.2. Sơ đồ xẻ thanh (theo chiều dày thanh)
Cắt ngắn:
Cắt ngắn là công đoạn bắt buộc trong sản xuất ván ghép thanh. Cắt ngắn nhằm loại bỏ các mắt chết, mục, cong Việc cắt ngắn làm giảm lệ lợi…
dụng gỗ, nhng nó nâng cao chất lợng sản phẩm. Cắt ngắn cần phải theo kích thớc nhất định. Quá trình cắt ngắn đợc thực hiện trên ca đĩa cắt ngắn. Chiều dài thanh sau khi cắt ngắn phải đảm bảo chiều dài 200 – 800 mm.
Bào 4 mặt:
Để co chất lợng mối dán tốt tôi tiến hành gia công tạo bề mặt phẳng nhẵn, không lẹm cạnh nhờ máy bào 4 mặt chuyên dùng.
Tráng keo cho lớp ván lõi:
Để có chất lợng mối dán tôt tôi tráng keo mỏng, đều và liên tục trên một mặt của thanh bằng phơng pháp quét thủ công với lợng keo tráng dùng trong đề tài là: 250 g/m2.
Xếp thanh theo chiều rộng và chiều dài ván.
Sau khi tráng keo tôi tiến hành xếp thanh làm sao cho các thanh ghép đ- ợc xếp theo nguyên tắc ghép đối xứng vòng năm theo phơng pháp tiếp tuyến. Trong đề tài này đợc thực hiện bằng phơng pháp thủ công.
Phong pháp xếp thanh đợc thể hiện trên hình 3.3.
Hình 3.3. Ghép đối xứng vòng năm
ép ván lõi.
Các thanh ghép sau khi đợc tráng keo và xếp thanh đợc đa đến máy ép ngang. Với điều kiện hiện có về thiết bị, trong quá trình thí nghiệm tôi thực hiện phơng pháp ép ván lõi ở nhiệt độ thờng (ép nguội) bằng máy ép chuyên dùng. Một số thông số chủ yếu của chế độ ép ván lõi:
- Nhiệt độ ép: 250C.
- áp suất ép biên: 0,45 Mpa. - áp suất ép phẳng: 0,6 Mpa.
Thời gian ép = f (chiều dày thanh, thông số kỹ thuật của keo).
Biểu đồ ép thể hiện trên hình 3.4
Hình 3.4. Biểu đồ ép ván lõi
Trong đó:
1- áp suất ép biên; 2- áp suất ép phẳng;
τ1- thời gian tạo áp suất ép max; τ2- thời gian tăng áp suất ép phẳng;
0,6 0,35 P (MPa) τ(phút) τ2τ3 τ4 τ5 τ1 τ6 0,45
τ3 + τ4- thời gian duy trì áp suất phẳng; τ4- thời gian giảm áp suất ép biên; τ5- thời gian giảm áp suất ép phẳng.
Rọc cạnh và đánh nhẵn.
Rọc cạnh và đánh nhẵn tạo ra kích thớc chuẩn về bề mặt nhẵn trớc khi thực hiện viện dán phủ bề mặt. Việc đánh nhẵn bề mặt ván lõi đợc thực hiện trên máy đánh nhẵn chuyên dùng.
Tráng keo và xếp ván mặt.
Ván mỏng sau khi sấy đạt độ ẩm 8 – 10%, đợc tráng keo một mặt và xếp lên ván lõi theo quy luật xếp ván dán. Lợng keo tráng cho ván mặt là 200 g/m2.
ép phủ bề mặt.
Ván mặt sau khi tráng keo và xếp ván lõi đợc đa đến máy ép. Với điều kiện máy và thiết bị của trung tâm, tôi chọn phơng pháp áp suất ép cao. Thông số chế độ ép ván mặt lên ván lõi:
- áp suất ép max: 1,3 Mpa; - Nhiệt độ ép: 1250C;
- Thời gian ép: 5 – 7 phút.
Biểu đồ ép nhiệt đợc thể hiện hình 3.5
Hình 3.5. Biểu đồ ép ván mặt
Trong đó:
τ3- thời gian tạo áp suất max; τ4- thời gian duy trì áp suất max; τ - thời gian giảm áp.
0,5 1,3 P (MPa) τ, phút τ 3 τ 4 τ 5
Sản phẩm sau khi phủ mặt bằng ván mỏng có kích thớc cuối cùng là: 800 ì 800 ì 25 mm.
3.4. Thiết bị.
3.4.1. Máy bóc ván mỏng
Máy bóc nhằm tạo ra kích thớc chiều dày của ván mỏng theo yêu cầu công nghệ.
ở đây chúng tôi sử dụng máy bóc có các thông số công nghệ sau: - chiều dài khúc gỗ có thể bóc đợc: 600 – 1300 (mm)
- đờng kính gỗ bóc đợc 180 – 800 (mm) - chiều dài dao bóc: 1350 (mm)
- tốc độ trục true: 20 -180 (vòng/phút)
- công suất động cơ quay trục true kẹp gỗ: 11Kw - công suất của động cơ tiến lùi dao: 1,5Kw - tốc độ động cơ chính: 1450vòng/phút - tốc độ động cơ tiến lùi dao: 1500vòng/phút
- các cấp chiều dày máy bóc có thể bóc đợc: 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 1,7; 2,0.
Chiều dày ván mỏng:
Khi bóc ván mỏng ta phải kiểm tra các thông số về máy bóc và đặt cấp chiều dày ván mỏng cần bóc là 2 mm. Sau khi bóc thu đợc các băng ván mỏng nên phải cắt ngắn thành các tấm ván mỏng có kích thớc là 65 ì 65 cm.
Xử lý ván mỏng:
Ván mỏng sau khi cắt ngắn đợc cho vào sấy để làm giảm độ ẩm của ván tới độ ẩm phù hợp với yêu cầu công nghệ. Độ ẩm cuối cùng đạt đợc sau khi sấy là 8 – 10%.
Xác định tính chất ván mỏng: chất lợng ván mỏng sau khi bóc đợc đánh giá bằng các chỉ tiêu sau: Tần số vết nứt, chiếu sâu vết nứt, sai số chiều dày, độ ẩm…
Trong ép phủ bề mặt, vì khoảng cách đến màng keo trong cùng nhỏ và số lớp ván ít nên ta chỉ sử dụng phơng pháp ép một lần.
ép một lần (Single step) là các tấm ván mỏng sau khi tráng keo đợc sắp xếp theo đúng quy luật, nguyên tắc chọn trớc và đợc ép cùng lúc. Phơng pháp ép này thờng đợc sử dung cho các loại ván có số lớp ván mỏng nhỏ, độ ẩm của ván mỏng nhỏ (dới 5%), nhiệt độ ép thấp, thời gian ép dài. Biểu đồ ép tơng tự nh của ván dán thông thờng, chỉ khác nhau về chỉ số.
Ưu điểm của phơng pháp này là thao tác đơn giản, tính ổn định của ván cao. Bên cạnh đó còn một số nhợc điểm là do số lớp ván mỏng và chiều dày sản phẩm lớn nên nhiệt độ ép thấp, thời gian dài nên độ ẩm của phôi lớn dễ gây ra hiện tợng nổ ván.
3.4.1. Máy ép nhiệt một tầng
Các thông số của máy ép nhiệt một tầng: - Lực giới hạn: 2400 kN
- áp suất dầu: 23,6 MPa - đờng kính xi lanh: 300 mm - Số lợng xi lanh: 01
- kích thớc mặt bàn ép: L ì W ì t = 800ì 800 ì 65 mm
- khoảng cách tối đa hai mặt bàn ép: 800 mm - Số lợng ống gia nhiệt: 12 ì2 = 24
- Công suất nhiệt (thiết bị làm nóng: 10,2 ì 2 = 20,4 kW - Công suất động cơ : 7,5 kW
- Kích thớc bao máy chính:
L ì W ì H = 1300 ì 200 ì 2142 (mm) - Khối lợng máy: 8000 (kg)
3.4.2. Các cấp áp suất ép
Để đánh giá đợc chính xác chất lợng ván Blockboard từ gỗ Bồ đề với chất kết dính là keo U – F, đề tài tiến hành ép ván ở nhiều chế độ khác nhau nhằm tìm ra áp suất ép hợp lý. Căn cứ trong phần cơ sở lý luận và dựa vào đặc
điểm cấu tạo của gỗ Bồ đề là một loại gỗ mềm, nhẹ, co rút ít, thớ mịn đều, vì thế đề tài chọn 3 chế độ áp suất ép:
P1 = 1,1 MPa P2 = 1,3 MPa P3 = 1,5 MPa.
Từ 3 cấp áp suất tôi xây dung đợc 3 chế độ ép nh sau:
Chế độ ép 1 2 3 Ký hiệu: Nhiệt độ (0C) Thời gian (phút) áp suất ( MPa) T, τ, P1 125 2.5 1.1 T, τ, P2 125 2,5 1.3 T, τ, P3 125 2.5 1.5 3.5. Xử lý cuối
Các ván thí nghiệm để ổn định ở điều kiện bình thờng trong 72 giờ. Sau đó cắt mẫu theo tiêu chuẩn: CSN 490110. Gồm những mẫu sau:
- Mẫu thử khối lợng thể tích; - Mẫu thử kéo trợt màng keo; - Mẫu thử modul đàn hồi; - Mẫu thử cờng độ uốn tĩnh.
Chơng IV: đánh giá kết quả
Mục đích của chơng này la tìm ra một chế độ ép thích hợp có chất lợng và đạt yêu cầu, đánh giá đúng đợc mức độ ảnh hởng của áp suấp tới chất lợng của ván. Vì vậy để đánh giá đúng đợc chất lợng sản lợng sản phẩm ván Blockboard thì cần phải kiểm tra chất lợng ở từng chế độ ép. Có rất nhiều chỉ tiêu để đánh giá chất lợng song do điều kiện thực tế tôi chỉ kiểm tra một số tính chất cơ bản sau:
- Độ bền kéo trợt màng keo lớp giữa. - Khối lợng thể tích ván.
- Modul đàn hồi. - Cờng độ uốn tĩnh.
4.1. Phơng pháp xử lý số liệu.
4.1.1 Cơ sở chọn mẫu
Mẫu đợc chọn theo phơng pháp tiêu chuẩn, căn cứ vào các tiêu chuẩn cần kiểm tra và phơng pháp cắt mẫu.
4.1.2 Các tiêu chuẩn về tính toán và xử lý số liệu.
Cơ sở chủ yếu của các tiêu chuẩn tính toán và xử lý số liệu là phơng pháp thống kê toán học.
4.1.3.Phơng pháp nghiên cứu thống kê toán học
Để đánh giá một cách khách quan số liệu thực nghiệm và tìm ra quy luật ảnh hởng của áp suất ép phủ bề mặt tới chất lợng sản phẩm ván Blockboard, khả năng liên kết các lớp ván mỏng của ván, các số liệu thực nghiệm đợc xử lý bằng thống kê toán học.
- Trung bình mẫu: n X X n i i ∑ = = 1
Trong đó: X - Trumg bình mẫu.
Xi - Giá trị ngẫu nhiên thứ i n – Số mẫu thí nghiệm
- Sai tiêu chuẩn: