S 2 Chiều dày mẫu thử sau khi ngâm nước
2.1.3.3. Ảnh hưởng của các thông số chế độ dán ép
Nhiệt độ dán ép: Về nguyên lý ta có thể ép ván ở nhiệt độ bình thường hoặc ở nhiệt độ cao. Song thực tế cho thấy ép ván ở nhiệt độ cao ván có tất cả các tính chất tốt hơn ép ở nhiệt độ bình thường. Do ép ván ở nhiệt độ cao gỗ được mềm hóa, khả năng tiếp xúc giữa các lớp ván mỏng tốt hơn. Ép ở nhiệt độ cao, độ nhớt của keo giảm, khả năng trải đều của keo tăng.
Ngoài ra, khả năng chịu nhiệt của keo tương đối lớn; cho nên để nâng cao năng suất máy ép cho phép chúng ta có thể dán ép ván ở nhiệt độ cao.
Tuy nhiên, nếu nhiệt độ dán ép quá cao thì độ nhớt của keo (đặc biệt là keo P-F) giảm rất nhanh, làm tăng khả năng thấm sâu của keo vào trong gỗ, màng keo dễ bị dán đoạn, độ bền mối dán giảm.
Trong trường hợp chiều dày sản phẩm lớn, nếu nhiệt độ ép quá cao, để đạt được mức độ đóng rắn cần thiết của màng keo trong cùng thì các màng keo phía ngoài thường bị phá hủy vì nhiệt (đặc biệt đối với ván mỏng là gỗ lá kim).
Nếu nhiệt độ quá cao, thường có hiện tượng màng keo bị khô hoặc bị đóng rắn cục bộ, chất lượng mối dán giảm đáng kể.
Vì vậy, khi xác định trị số nhiệt độ dán ép ngoài các yếu tố kể trên, phải kể đến số lớp ván mỏng của một sản phẩm, loại keo sử dụng, sự khác nhau giữa hệ số truyền nhiệt của gỗ và keo.
Bằng thực nghiệm, đã xác định trị số nhiệt độ dán ép thích hợp: Đối với keo P-F: Ván có sấy sau khi tráng keo: T = 150-160oC. Ván không sấy sau khi tráng keo: T = 130-145oC. Đối với keo U-F: Ván lớn hơn 5 lớp: T = 105- 120oC. Ván nhỏ hơn hoặc bằng 5 lớp: T = 120-140oC
Áp suất dán ép: Theo nguyên lý dán dính, khi bề mặt vật dán phẳng và nhẵn, khả năng trải đều của keo lớn thì lực ép không đáng kể. Trị số của áp suất ép phù hợp là trị số để tạo thành màng keo mỏng, đều và không có bọt khí giữa 2 lớp ván mỏng. Áp suất dán ép phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố:
- Trạng thái gỗ: Bao gồm độ ẩm; khối lượng riêng, độ nhẵn bề mặt... - Trạng thái keo: Chủ yếu là độ nhớt.
Đặc biệt, khi xác định trị số của áp suất dán ép còn phải lưu ý đến đến sai số chiều dày của ván và mức độ đồng phẳng của bàn ép.
Trong điều kiện tối ưu (lý tưởng) trị số áp suất ép chỉ cần: 5-7 N/cm2. Nhưng trong thực tế sản xuất người ta chọn trị số áp suất ép và phương pháp ép: Ép nguội: P = 0,7-1,2 Mpa; Ép nhiệt: P = 1,4-2,2 MPa
Trị số áp suất này không nhất thiết phải duy trì trong toàn bộ thời gian ép, điều đó dẫn đến độ co rút của ván tăng và tiêu hao nguyên liệu lớn (đặc biệt trong trường hợp ván dày). Trong thực tế chỉ cần duy trì Pmax khoảng 0,5- 0,65 thời gian dán ép, nghĩa là khi các liên kết keo được định hình.
Giai đoạn giảm áp có ý nghĩa hết sức quan trọng. Sự toàn vẹn của liên kết keo có thể bị phá hủy nếu giảm áp suất ép đột ngột. Thông thường quá
trình giảm áp được tiến hành một cách từ từ (đối với ván có chiều dày lớn) hoặc giảm áp thành các giai đoạn (đối với ván có chiều dày nhỏ).
Hình 2.2. Biểu đồ áp suất ép
Thời gian ép: Thời gian ép là khoảng thời gian cần thiết phải duy trì ván trong máy ép để thu được cường độ dán dính tốt nhất.
1 là thời gian keo tiếp tục trùng ngưng, 1 phụ thuộc vào loại keo, trạng thái keo trước khi sử dụng. Đối với keo một thành phần thì 1 phụ thuộc vào mức độ trùng ngưng của keo. Keo nhiều thành phần thì 1 còn phụ thuộc vào loại và lượng chất đóng rắn.
Hình 2.3. Đồ thị mức độ đóng rắn của màng keo theo thời gian
t3 t4 t5 t’5 t”5 Pc Pn MPa c t3 t’3 t4 t”5 Pc Pn MPa c T1 T’2 T”2 A B C S 10 0 85 65 0
Keo đã giữ một thời gian 1 0 làm cho chất lượng mối dán giảm một cách đáng kể.
2 là thời gian keo đóng rắn; 2 phụ thuộc vào loại keo, nhiệt độ màng keo và mức độ đóng rắn cần thiết. 2 là một đại lượng không cố định vì các đại lượng kể trên hoàn toàn có thể thay đổi. Ví dụ: Mức độ đóng rắn cần thiết phụ thuộc vào loại keo và mục đích sử dụng sản phẩm.
Keo Phenol-Formaldehyde:
- Ván chịu nước: Mức độ đóng rắn cần thiết 85%
- Ván không chịu nước: Mức độ đóng rắn cần thiết 65%
Nếu sau điểm D vẫn tiếp tục duy trì nhiệt độ cao thì màng keo hoàn toàn bị phá hủy. Cho tới nay, việc xác định thời gian dán ép còn là một vấn đề phức tạp, chưa được giải quyết một cách thỏa đáng. Do vậy, việc xác định thời gian dán ép hiện nay chủ yếu dựa theo thực nghiệm.
+ Phương pháp ép thử: Người ta dựa vào kết quả ép thử ván có chiều dày nhất định, trong điều kiện dán ép đã chọn nhưng lấy thời gian dán ép làm biến số.
Thời gian nào thỏa mãn tốt nhất các yêu cầu được coi là thời gian ép tối ưu.
Số lần ép thử phụ thuộc vào điều kiện thí nghiệm và mục đích thí nghiệm.
Phương pháp này cho độ chính xác tương đối cao, nhưng tốn nhiều công sức và kết quả chỉ được ứng dụng trong phạm vi hẹp.
+ Phương pháp đồ thị: Là phương pháp kết hợp giữa phân tích lý thuyết và thực nghiệm (căn cứ vào geltime của chất kết dính và các điều kiện dán ép cụ thể).
Hình 2.4. Đồ thị xác định thời gian đóng rắn của màng keo
Đồ thị I: Thể hiện thời gian đóng rắn hoàn toàn của keo trong điều kiện nhiệt độ nhất định nào đó.
Đồ thị II: Thực chất là nghiệm của phương trình dẫn nhiệt trong điều kiện tương ứng với điều kiện dán ép. Tọa độ x = t/2 đối với ván dán.
Nếu giữ nhiệt độ màng keo không thay đổi có một trị số T1 trong khoảng thời gian p1 thì keo sẽ đóng rắn hoàn toàn.
Trong khoảng thời gian ki thì mức độ đóng rắn của màng keo: ki i pi p .100(%) (2-5)
Trong đó: pi - mức độ đóng rắn của keo, % Vậy muốn cho keo đóng rắn hoàn toàn:
%. . pi n i pi ki n i 100 100 1 1 (2-6) Ta cũng có thể viết: k = (T) p = F(T) Để keo đóng rắn hoàn toàn:
1 C O T T F(T) )] T ( [ d (2-7)
Trong đó: To - nhiệt độ ban đầu của keo, oC; Tc - nhiệt độ của keo tại thời điểm ta xét, oC.
+ Phương pháp đo trực tiếp:
Hình 2.5. Xác định thời gian đóng rắn của màng keo theo phương pháp điện trở
Phương pháp này dựa vào sự thay đổi tính chất cơ lý của màng keo khi đóng rắn. Kim 3 di động trên bề mặt keo theo hành trình không cố định. Nhờ lò so nén kim 3 thường xuyên tiếp xúc với tấm kim loại 1 và đèn 4 luôn sáng. Tấm kim loại 1 có nhiệt độ thay đổi tương tự nhiệt độ màng keo (theo đồ thị 1). Khi màng keo đóng rắn, kim 3 bị tách khỏi tấm kim loại và đèn 4 sẽ tắt. Từ đó ta có thể xác định được thời gian dán ép cần thiết.
Bảng 2.4. Thời gian ép ván dán đối với keo U-F
Chiều dày
ván, mm Số lớp Khoảng cách từ bề mặt ván đến
màng keo trong cùng, mm
Thời gian ép (ở nhiệt
độ 120oC), phút 3,5 3 1,2 2,75 4,5 3 1,5 2,95 6,0 3 2,1 3,25 12,5 5 5,0 5,00 15,5 5 6,3 6,50 19,0 5 7,6 8,00 22,0 7 9,5 9,50