KẾT QUẢ CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Chế tạo ván mỏng
Hình 2.1 Máy bóc (Máy bóc có chấu kẹp gỗ - Hydraulic Double-chuck Rotary Lathe và Máy bóc không chấu kẹp)
Thông số góc dao và mức độ nén: chọn theo đặc điểm của gỗ (tính chất, kích thước hình học) và cấu tạo của máy.
Bảng 2.1 Thông số dao bóc gỗ; góc dao và mức độ nén
Loại gỗ ĐKgỗ bóc tròn (mm)
'T'l /V /V r r 1 Vị trí mũi dao/tâm g ỗ (h)
Chiều dày nén% dao Cạnh mài vát
Gỗ sầu riêng < 300 13 mm 34,2mm 0
Tỷ lệ bóc ván mỏng:
Tỷ lệ bóc ván mỏng thành phẩm được tính bằng thể tích ván mỏng sau khi xén và sấy đến độ ẩm 6 - 8 %, đạt tiêu chuẩn phân loại cuối cùng, so với thể tích nguyên liệu gỗ tròn ban đầu Kết quả bóc ván mỏng từ gỗ điều và gỗ sầu riêng cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong hiệu suất.
Tỷ lệ bóc ván mỏng thành phẩm của gỗ điều sau xén ván mỏng theo quy cách và tỷ lệ ván mỏng sau khi sấy như sau:
Bảng 2.2 Tỷ lệ ván mỏng gỗ điều/ nguyên liệu gỗ tròn
Tỷ lệ ván mỏng sau xén theo quy cách / Tỷ lệ ván mỏng thành phẩm sau khi sấy (6-8%) / nguyên liệu gỗ đã bóc tròn (%)[5,35]
Kết quả cho thấy tỷ lệ bóc ván mỏng thành phẩm sau xén của gỗ điều đạt khoảng 72,68%, trong khi tỷ lệ sau sấy trung bình là 67,23% Tuy nhiên, tỷ lệ này chỉ đạt 50 - 55% khi tính trên nguyên liệu gỗ tròn nguyên vỏ Khi tăng chiều dày ván mỏng, chất lượng ván giảm, dẫn đến tỷ lệ ván sau xén cũng giảm Tỷ lệ ván sau sấy giảm do hiện tượng co rút và một phần nhỏ hư hao Cuối cùng, tỷ lệ trung bình của ván mỏng gỗ điều chọn để làm nguyên đơn chế tạo gỗ kỹ thuật chỉ đạt 33 - 37% với chiều dày 1,5 mm.
Tỷ lệ bóc ván mỏng thành phẩm của gỗ điều sau xén ván mỏng theo quy cách và tỷ lệ ván mỏng sau khi sấy trong bảng 2.3
Bảng 2.3 Tỷ lệ ván mỏng gỗ điều / nguyên liệu gỗ tròn
Tỷ lệ ván mỏng sau xén theo quy cách / Tỷ lệ ván mỏng thành phẩm sau khi sấy (6-8%) / nguyên liệu gỗ tròn (%)[4,32]
Gỗ sầu riêng có tỷ lệ bóc ván mỏng thành phẩm sau xén đạt 91,7% và sau sấy là 87,38% Độ dày mỏng nhất có thể bóc trên các máy hiện nay là 0,4mm Tỷ lệ nguyên đơn tạo gỗ kỹ thuật có thể đạt 67,2% với độ dày 0,5mm, và từ 69,3% đến 70,5% với độ dày từ 0,8mm đến 1mm sau khi xén và sấy.
Tỷ lệ bóc ván mỏng thành phẩm của gỗ xà cừ sau xén ván mỏng theo quy cách và tỷ lệ ván mỏng sau khi sấy trong báng 2.4
Bảng 2.4 Tỷ lệ ván mỏng xà cừ / nguyên liệu gỗ bóc tròn
Gỗ xà cừ có tỷ lệ bóc ván mỏng thành phẩm cao, đạt khoảng 93% sau khi xén và 88% sau khi sấy Ván mỏng có độ dày từ 0,5 đến 0,8 mm, được sử dụng trong sản xuất gỗ kỹ thuật, cũng đạt tỷ lệ khoảng 90% sau quá trình xén và sấy.
Kiểm tra chất lượng ván mỏng
* Sai số chiều dày ván mỏng.
Kiểm tra sai số chiều dày ván mỏng theo tiêu chuẩn GB 13010 - 91 cho thấy ván mỏng bóc từ gỗ điều có sai số chiều dày trung bình là 0,35% và 0,39% cho hai cấp chiều dày 1 mm và 1,5 mm Ván mỏng sầu riêng có sai số trung bình 0,31% và 0,33% cho hai cấp 0,5 mm và 1,0 mm Đối với ván mỏng xà cừ, sai số trung bình là 0,28% và 0,3% cho hai cấp 0,5 mm và 0,8 mm Tất cả các loại ván mỏng đều nằm trong khoảng sai số cho phép theo tiêu chuẩn GB 13010-91, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Quá trình bóc ván mỏng cho thấy rằng gỗ điều, gỗ xà cừ và gỗ sầu riêng có thể được bóc mà không cần xử lý thuỷ nhiệt hoá dẻo khi còn tươi Tuy nhiên, khi chiều dày ván mỏng tăng lên, sai số chiều dày cũng gia tăng Sai số này phụ thuộc vào kiểu máy bóc, cấu tạo của cơ cấu cắt và nén gỗ, cũng như phương pháp xử lý nguyên liệu.
Tỷ lệ ván mỏng Chiều dày ván mỏng
Tỷ lệ ván mỏng sau xén theo quy cách / Tỷ lệ ván mỏng thành phẩm sau khi sấy (6-8%) / nguyên liệu gỗ tròn (%)[4,32]
Để tính toán số lớp ván mỏng trong tổng chiều dày của phôi gỗ kỹ thuật, người thiết kế cần biết sai số chiều dày Việc điều chỉnh số lớp ván mỏng so với số đã tính trước theo lý thuyết là cần thiết Sai số chiều dày (+ và -) của ván mỏng phải nằm trong phạm vi cho phép để đảm bảo độ ẩm cuối cùng của ván sau khi sấy không có sự chênh lệch lớn giữa các lớp Do đó, việc kiểm soát sai số chiều dày là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
** Vết nứt của ván mỏng.
Hình 2.2 Vết nứt ván mỏng
Vết nứt của ván mỏng bóc từ gỗ sầu riêng và gỗ điều được kiểm tra theo tiêu chuẩn [rOCT 20800 - 75] của Liên xô về ván mỏng.
Bảng 2.5 Tần số vết nứt (tsvn)- chiều sâu vết nứt (csvn) của ván mỏng gỗ điều, sầu riêng, gỗ xà cừ
Vị trí trên thân Chiều dày ván (mm) tsvntb (vết/cm) csvn (mm)
Tần số và chiều sâu vết nứt của ván mỏng tăng lên khi chiều dày của ván tăng Đặc biệt, ván mỏng bóc từ gỗ điều có tần số và chiều sâu vết nứt lớn hơn so với ván mỏng bóc từ gỗ sầu riêng, ngay cả khi cả hai loại ván đều có chiều dày 1mm.
*** Kiểm tra khuyết tật ván mỏng.
Theo tiêu chuẩn TCVN 7755 - 2007, các khuyết tật bề mặt của gỗ nguyên liệu cho ván dán từ gỗ cây lá rộng chủ yếu do mắt, vết cành và màu sắc không đều Ván mỏng bóc từ gỗ điều có thể gặp khuyết tật do “xóc thay đổi” hoặc gỗ cứng bất thường, do cấu tạo như mắt và vết cành, cùng với độ mảnh của dao không phù hợp và dao không đủ cứng vững tại thời điểm cắt Đặc biệt, gỗ sầu riêng có tỷ lệ mắt sống vượt tiêu chuẩn 2 mắt/m², nhưng điều này không ảnh hưởng đến chất lượng ván mỏng và không gây khó khăn trong quá trình bóc.
Hình 2.3 Khuyết tật ván mỏng
**** Kiểm tra một số tính chất cơ học của ván mỏng: Theo tiêu chuẩn rOCT
20800 - 75 của Nga, tính chất cơ học ván mỏng kiểm tra như sau:
+ Kéo dọc thớ: Kích thước mẫu 20 x 200 x chiều dày Số lượng mẫu: 3 Vị trí lấy mẫu theo quy định của tiêu chuẩn (phụ lục 2)
+ Kéo ngang thớ: Kích thước mẫu 120 x 240 x chiều dày Số lượng: 3 Vị trí lấy mẫu theo quy định của tiêu chuẩn (phụ lục 2)
+ Kéo nghiêng thớ 45 0 : Kích thước mẫu 140 x 240 x chiều dày Số lượng: 3 Vị trí lấy mẫu theo quy định của tiêu chuẩn (phụ lục 2)
Bảng 2.6 Một số tính chất cơ học của ván mỏng
Loài gỗ Xà cừ Sầu riêng Điều
Tên chỉ tiêu Chiều dày Ván mỏng Nguyên liệu Ván mỏng Nguyên liệu Ván mỏng Nguyên liệu Ứng suất kéo nghiêng thớ 45 0
1,5mm 4,88 0 4.52 Ứng suất kéo dọc thớ 0.5mm 617
1,5mm 437 0 49,005 Ứng suất 0.5mm 2,8 80,54 2,51 30,8 0 28,3 kéo ngang thớ
Bảng 2.6 cho thấy rằng tính chất cơ học của ván mỏng thấp hơn so với nguyên liệu gỗ Khi chiều dày của ván mỏng tăng lên, số lượng và kích thước các vết nứt cũng gia tăng, dẫn đến sự giảm sút trong tính chất cơ học Cụ thể, ứng suất kéo dọc của ván mỏng bóc từ gỗ điều chỉ đạt khoảng 10,37% ở chiều dày 1,0 mm và 7,7% ở chiều dày lớn hơn.
Ứng suất kéo dọc của gỗ nguyên liệu là 1,5 mm, trong khi ván mỏng bóc từ gỗ sầu riêng có ứng suất kéo dọc giảm khoảng 22,25% đối với chiều dày 0,5 mm và 16,7% đối với chiều dày 1,0 mm Đồng thời, ứng suất ngang thớ của ván mỏng cũng giảm nhiều hơn so với gỗ nguyên liệu Cụ thể, ván mỏng gỗ sầu riêng cho thấy sự giảm đáng kể về ứng suất ngang.
Với chiều dày 0,5 mm, ứng suất kéo ngang của ván gỗ điều giảm 13 lần, trong khi ở chiều dày 1,0 mm, mức giảm lên đến 15,6 lần so với gỗ nguyên liệu Đặc biệt, ván mỏng gỗ điều có chiều dày 1,0 mm giảm hơn 14 lần và gần 18 lần đối với chiều dày 1,5 mm so với ứng suất kéo ngang của gỗ nguyên liệu.
Một số tính chất cơ học của ván mỏng thấp hơn so với nguyên liệu sản xuất do có vết nứt làm giảm bền Trong quá trình ép phẳng, các tính chất này không ảnh hưởng nhiều đến sản phẩm cuối Tuy nhiên, khi phôi gỗ kỹ thuật được nén trong khuôn có bán kính cong R, lực tiếp tuyến vuông góc với bán kính sẽ gây rách ván mỏng theo chiều dọc thớ gỗ Độ lớn của lực này phụ thuộc vào bán kính cong của khuôn, do đó, độ bền kéo ngang thớ và nghiêng thớ 45 độ cần phải lớn hơn thành phần lực tác động này.
Khi thiết kế ván mỏng, việc chọn chiều dày phù hợp là rất quan trọng, vì chiều dày tăng có thể làm giảm độ bền cơ học do sự xuất hiện của vết nứt và các khuyết tật trong quá trình gia công.
Kết luận về nguyên liệu.
Gỗ điều và gỗ sầu riêng tươi (độ ẩm trên 50%) có thể bóc ván mỏng mà không cần xử lý hoá dẻo Các thông số dao, tỷ suất nén và loại máy được chọn theo bảng 1 đều phù hợp cho việc bóc ván mỏng từ hai loại gỗ này.
+ Chiều dày ván mỏng nên chọn 0,5mm đến 1,0mm Trong trường hợp cần ván mỏng có chiều dày nhỏ hơn 0,5 mm phải chọn phương pháp lạng ván.
Gỗ điều có khuyết tật tự nhiên như mắt và vết cành ảnh hưởng đến chất lượng ván mỏng, trong khi khuyết tật trong quá trình gia công cũng tác động đến chất lượng và tỷ lệ ván Ngược lại, gỗ sầu riêng bóc ván mỏng dễ dàng hơn và có chất lượng ván cùng tỷ lệ ván đều cao.
Thiết kế khuôn
Thiết kế khuôn dựa trên vân gỗ kỹ thuật có khả năng mô phỏng vân của các loại gỗ quý hiếm hoặc theo sở thích người tiêu dùng Để tái hiện vân gỗ, cần chụp ảnh các đường vân và lưu trữ trong máy tính, sau đó sử dụng kỹ thuật CAD để sao chép và mô phỏng các đường vân như đường đồng mức, tạo ra các xoáy và nú gỗ Mặc dù không có đường vân nào của các loại gỗ khác nhau hoàn toàn giống nhau, việc tạo ra các đường vân tương tự bằng kỹ thuật vi tính lại khá đơn giản Hình 2.4 minh họa vân của ván lạng rễ cây cao su và bản mô phỏng vân tương ứng.
Vân hình núi là kiểu vân thường gặp, được tạo ra bằng phương pháp xẻ gỗ tròn theo cách xẻ tiếp tuyến Sản phẩm có thể thiết kế với một hoặc hai hình núi ngược chiều trên cùng một tấm ván Để sản xuất, cần thiết kế khuôn mẫu phù hợp và chế tạo khuôn từ các vật liệu như kim loại, gỗ, bê tông hoặc vật liệu polyme, composite Nên chọn vật liệu có độ bền cao, chịu lực tốt, dễ di chuyển, ổn định kích thước và giá thành hợp lý Khuôn có độ ổn định kích thước cao sẽ thuận lợi cho việc đặt lực ép Đối với phôi gỗ kỹ thuật có kích thước nhỏ, vật liệu gỗ là lựa chọn lý tưởng nhờ tính dễ gia công, sửa chữa, thời gian chế tạo nhanh và chi phí thấp.
Lựa chọn kiểu vân để thiết kế khuôn
Kiểu vân được chọn để nghiên cứu thử nghiệm là vân hình núi (vân tiếp tuyến 1 chiều) Khuôn của loại vân này được thiết kế dựa trên các dữ liệu cụ thể.
+ Mẫu phôi gôi kỹ thuật có quy cách < 1m có thể sử dụng vật liệu gỗ (gỗ nhãn ) hoặc bê tông cốt thép.
+ Mẫu phôi gôi kỹ thuật có quy cách > 1m, cần phải sử dụng vật liệu kim loại (thép CT3, CT5.) để đảm bảo khả năng chịuu lực
Khuôn được mô tả qua các thông số kỹ thuật như chiều rộng a, chiều dài L, bán kính cong R và chiều cao tổng cộng H = h + b Chiều cao chịu lực tối thiểu c phụ thuộc vào số gân chịu lực và kích thước của hộp gỗ, trong khi đoạn gia cố chịu lực e không nên vượt quá 10 cm Nếu e = 0, a sẽ là dây trương cung, còn khi e > 0, a - 2e sẽ là dây trương cung.
Trị số 0,25 R 2 - (a - 2e) 2 xác định đường kính của khúc gỗ thiết kế vân Bằng cách thay thế các thông số bằng trị số cụ thể, ta có thể tạo ra các phôi gỗ kỹ thuật Đặc biệt, vân gỗ kỹ thuật sẽ phụ thuộc vào độ dày của ván mỏng.
Nghiên cứu công nghệ
+ Ván mỏng bóc từ gỗ điều: chiều dày 1mm, độ ẩm 6% , dài x rộng = 400 x 400 mm
+ Ván mỏng sầu riêng: chiều dày 0,5mm , độ ẩm 6% , dài x rộng 400 x 400 mm + Ván mỏng xà cừ: chiều dày 0,5mm , độ ẩm 6% , dài x rộng 400 x 400 mm
+ Keo UF do hãng Giai Hân - Thuận An - Bình Dương sản xuất.
2 Lựa chọn các yếu tố công nghệ làm biến số nghiên cứu:
Nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào các yếu tố có tính điều khiển và ảnh hưởng lớn đến quá trình sản xuất, bao gồm chiều dày phôi gỗ kỹ thuật (T), áp lực nén ép phôi (F) và lượng keo tráng trên mặt ván mỏng (K) Những yếu tố này được chọn làm biến số nghiên cứu để phân tích tác động của chúng đối với hiệu quả sản xuất.
3 Lựa chọn các thông số kiểm tra của quá trình nghiên cứu
Theo tiêu chuẩn TCVN 7755: - 2007 và TCVN 7756: - 2007 đối với ván nhân tạo, các thông số kiểm tra được chọn là:
- Độ bền uốn tĩnh (ơ ut ),
Quá trình nghiên cứu thể hiện qua sơ đồ mô tả sau :
Các nhà khoa học trong lĩnh vực chế biến gỗ cho rằng mối quan hệ giữa các yếu tố nghiên cứu thường mang tính phi tuyến bậc 2, do đó có thể bỏ qua các mô hình bậc nhất Họ khuyến nghị sử dụng mô hình toán học bậc 2 để nghiên cứu các yếu tố công nghệ Mô hình toán học này được cụ thể hóa như sau: k k-1 k k.
Trong mô hình, x_i đại diện cho giá trị mã hóa các thông số đầu vào, b_0 là hệ số tự do, b_i là các hệ số tuyến tính, b_ij là các hệ số tương tác lặp, và b_ii là các hệ số bậc hai.
Các thí nghiệm được tiến hành theo kế hoạch trung tâm hợp thành trực giao Ký hiệu các biến số :
X 1 - chiều dày phôi gỗ kỹ thuật.
X 2 - áp lực ép phôi gỗ kỹ thuật.
X 3 - lượng keo UF tráng lên mặt ván mỏng.
Ứng suất uốn tĩnh được ký hiệu là Y1, ứng suất kéo trượt là Y2, và khối lượng thể tích được ký hiệu là Y3 Các thí nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên theo kế hoạch thực nghiệm đã lập, với mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần để đảm bảo độ chính xác và giảm thiểu sai số hệ thống.
Khoảng biến thiên của các biến số như sau (bảng 2.7)
Bảng 2.7 Các yếu tố tác động và miền biến thiên thí nghiệm
Stt Yếu tố tác động
Ký hiệu Đơn vị đo
3 Lượng keo tráng X 3 g/ m 2 89.25 100 150 200 210.75 lên mặt (K)
6 Tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu.
Các thí nghiệm được tiến hành theo quy hoạch và lặp lại 3 lần, kiểm tra các thông số theo tiêu chuẩn TCVN 7055 - 2007 và TCVN 7056 - 2007 Dữ liệu thí nghiệm được xử lý bằng phần mềm Stagraphic 7.0 và Excel, với các phương trình tương quan được mã hóa đạt độ chính xác P = 95% và được chuyển về dạng thực.
* Hàm phương trình tương quan của độ bền uốn tĩnh (mã hóa)
- Chuyển hàm Y 1 về dạng thực ơ ut = 210.988 - 0.398T - 8.741F + 0.16K + 0.013TF + 0.0004TK + 0.018 FK - 0,002K 2
**Hàm phương trình tương quan của độ bền kéo trượt
- Chuyển hàm Y 2 về dạng thực ơ t = 4.102 - 0.007T - 0.166F + 0.002K + 0.0002TF + 0.00001TK +0.001FK -0,00005 K
***Hàm phương trình tương quan của khối lượng thể tích ván
- Chuyển hàm Y 2-3 về dạng thực
Kết quả xác định các thông số công nghệ tối ưu
Giá trị tối ưu của T, F, K được xác định thông qua các phương trình thực ơ ut (1.1), ơ t (2.1) và Y (3.1), nhằm tối đa hóa ơ ut, ơ t và Y Bài toán tối ưu được giải quyết dựa trên các hàm (Y 1), (Y 2), (Y 3) dưới dạng mã hóa với điều kiện -1.215 < X i < 1,215 cho i = 1, 3.
- Dạng cấu trúc: Ván ép lớp tạo vân
- Chiều dày phôi gỗ kỹ thuật: X 1 = -1.215 ■=> dạng thực T = 393.84mm ~ 395 mm
- Áp lực ép phôi: X 2 = 0.4336 dạng thực F = 18.65 kG/cm 2 ~ 19 kG/cm 2
- Lượng keo tráng lên mặt ván mỏng: X 3 = 0.0083^ dạng thực K= 164,995 g/m 2
Thông số công nghệ hợp lý đối với hộp GKT trong các điều kiện thí nghiệm trên như sau :
+ Lượng keo tráng trên bề mặt ván mỏng : 165 g/cm 2
+ Áp lực ép : 9 kG/cm 2
Với các thông số công nghệ như trên, chất lượng ván đạt được :
+ Độ bền uốn tĩnh: ơ ut = 43.7 (Mpa)
+ Độ bền kéo trượt: ơ t = 0.69 (Mpa)
+ Khối lượng thể tích: Y = 0.72 (g/cm 3 )
Hình 2.6 Mẫu kiểm tra độ bền uốn tĩnh, độ bền kéo trượt, KLTT
Các thông số công nghệ hợp lý tìm được qua các thí nghiệm nói trên, ứng dụng vào sản xuất hộp gỗ kỹ thuật tại công ty Hiệp Nguyên.
+ Độ cong kỹ thuật (h) : 250 mm
+ Chiều dày ván mỏng sầu riêng : 0,5 mm
+ Chiều dày ván mỏng điều : 1mm
+ Keo sử dụng trong thí nghiệm: UF
+ Thời gian giữ áp lực : 15 giờ
+ Áp lực ép : 20 kG / cm 2
+ Chiều dày phôi GKT 400mm
Hình 2.7 Phôi gỗ kỹ thuật ép theo thông số tối ưu
8 Đánh giá chất lượng hộp GKT và kiểm tra tính chất cơ lý
Mặt gia công của phôi GKT kết hợp gỗ sầu riêng và gỗ điều tạo nên sự tương phản màu sắc nổi bật, mang lại hiệu ứng trang sức độc đáo cho sản phẩm Khi phủ PU lên bề mặt, các đường vân và màu sắc gỗ hấp thụ PU khác nhau, tạo ra những mẫu vân thớ độc đáo và phản quang khác biệt.
Kiểm tra lượng dư hoá chất có hại trong sản phẩm chủ yếu tập trung vào formaldehyd, với mức khống chế dưới 0,5% nhờ vào loại keo sử dụng.
*** Tính chất cơ lý : Kết quả kiểm tra tính chất gổ kỹ thuật trong điều kiện thực tế sản xuất theo tiêu chuẩn TCVN 7756 - 2007 như sau :
+ Độ bền uốn tĩnh: ơ ut = 438,8 (Mpa)
+ Độ bền kéo trượt: ơ t = 0.73 (Mpa)
+ Khối lượng thể tích: Y = 0.72 (g/cm 3 )
**** So sánh tính một số tính chất cơ học GKT và gỗ NL
Bảng 2.8 So sánh một số tính chất cơ học GKT và gỗ NL
Stt Tên chỉ tiêu rpA ■ rpA Tên J tiêu Đơn vị GKT Điều Sầu chuẩn riêng
1 Ứng suất trượt dọc thớ
2 Ứng suất uốn tĩnh TCVN
Gỗ kỹ thuật có khối lượng thể tích cao hơn gỗ nguyên liệu do phôi gỗ được nén dưới lực nén cao Điều này dẫn đến ứng suất trượt dọc thớ cao hơn, vì các thớ gỗ không nằm song song với chiều thớ Tuy nhiên, ứng suất uốn tĩnh của gỗ kỹ thuật lại thấp hơn nhiều so với gỗ nguyên liệu, do cấu trúc các lớp ván mỏng được xếp nghiêng theo chiều dài mẫu thử trong quá trình kiểm tra.
Gia công tạo vân gỗ kỹ thuật
Phôi gỗ kỹ thuật sau khi ép cần được gia công để tạo vân, giống như một khúc gỗ tròn Để tạo ra một hộp gỗ kỹ thuật với vân thiết kế, phôi phải được xẻ hoặc lạng Nghiên cứu này tập trung vào phương pháp xẻ phôi gỗ kỹ thuật theo góc nghiêng, với các góc khác nhau tạo ra hình dạng vân khác nhau, mặc dù vẫn thuộc kiểu vân hình núii (chữ V) Một số dạng vân theo góc xẻ khác nhau được thể hiện trong hình dưới đây.
+ Góc nghiêng khi xẻ: góc nghiêng khi xẻ lớn hay nhỏ quyết định đến hình dáng của vân thớ:
Hình 2.8 Màu sắc ván mỏng phối hợp góc xẻ khác nhau tạo vân thớ và hiệu quả trang sức khác nhau [4]
+ Gia công xẻ phôi gỗ kỹ thuật của đề tài nghiên cứu.
Phôi gỗ kỹ thuật có thể được gia công dễ dàng trên nhiều loại máy cưa xẻ phổ biến, bao gồm cưa xẻ CĐ, máy cưa vòng đứng, máy cưa đĩa xẻ dọc và máy cưa đĩa cắt ngang Hình ảnh dưới đây minh họa các tấm ván được cắt từ phôi gỗ kỹ thuật, sử dụng máy cưa CĐ4 và các thiết bị cắt ngang, dọc khác.
Hình 2.9 Gỗ kỹ thuật xẻ trên máy cưa CD4 và cưa đĩa
Quy trình công nghệ
Có nhiều sơ đồ công nghệ sản xuất GKT khác nhau, nhưng cơ bản gồm các bước công nghệ theo sơ đồ dưới đây :
Hình 2.10 Sơ đồ công nghệ
2.6.2 Giải thích các bước công nghệ
Chế tạo gỗ kỹ thuật có thể tiến hành theo các bước sau đây:
Để tạo ra các sản phẩm gỗ kỹ thuật độc đáo, đầu tiên cần thu thập vân của các loài gỗ quý và vân lạ, từ đó hình thành thư viện vân Sau khi chọn được loại vân cụ thể, quy trình thiết kế sẽ bao gồm xác định màu sắc tự nhiên của vân thớ để lựa chọn màu sắc và chiều dày ván mỏng phù hợp Tiếp theo, cần xác định quy cách sản phẩm gỗ kỹ thuật, từ đó tính toán kích thước chiều dài và chiều rộng của ván mỏng Cuối cùng, thiết kế và chế tạo khuôn phù hợp là bước quan trọng để tạo ra hoa văn và vân thớ đúng với yêu cầu của sản phẩm.
2.6.2.2 Nguyên liệu và xử lý nguyên liệu
Gỗ tròn cần được bóc ván mỏng sau khi đã loại bỏ vỏ và các khuyết tật Việc bóc vỏ và vệ sinh sạch sẽ khúc gỗ là rất quan trọng để tránh hư hỏng dao bóc Đồng thời, xử lý các khuyết tật giúp khúc gỗ đạt tiêu chuẩn cho nguyên liệu sản xuất gỗ kỹ thuật, hoặc loại bỏ những khuyết tật có thể ảnh hưởng đến chất lượng ván mỏng và hiệu suất máy móc trong quá trình gia công Các công việc này là bước cần thiết trong quy trình chế biến gỗ.
Kiểm tra nguyên liệu là bước đầu tiên quan trọng để xác định khả năng gia công ván mỏng Đối với gỗ còn tươi, độ ẩm cần đạt 50% trở lên Nếu sử dụng gỗ khô, cần phải ngâm nước hoặc xử lý thủy nhiệt để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Kiểm tra khuyết tật : theo TCVN 7755 - 2007
+ Loại bỏ những khuyết tật
Việc loại bỏ các khuyết tật trên khúc gỗ tròn giúp đảm bảo rằng ván mỏng đạt tiêu chuẩn thiết kế sản phẩm gỗ kỹ thuật Điều này không chỉ tạo điều kiện cho quá trình gia công ván mỏng diễn ra hiệu quả nhất mà còn giảm thiểu nguy cơ làm hỏng dao trong quá trình chế biến.
Nguyên liệu gỗ tròn được cắt thành các khúc với chiều dài chính xác theo yêu cầu của thiết kế sản phẩm, cộng thêm một lượng dư để gia công Quá trình cắt khúc cũng giúp loại bỏ các khuyết tật của cây gỗ như cong hoặc nứt, đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Vỏ cây thường chứa các vật cứng như kim loại và sỏi đá, có thể làm mẻ dao khi chế biến Do đó, việc bóc vỏ và vệ sinh khúc gỗ là rất cần thiết Quá trình bóc vỏ có thể được thực hiện bằng máy chuyên dụng hoặc thủ công.
Gỗ còn tươi đưa vào bóc phải xử lý hoá dẻo, nhưng gỗ khô cần phải được ngâm nước hoặc xử lý thủy nhiệt trước khi bóc.
Khúc gỗ tròn cần được xử lý hóa dẻo bằng phương pháp thủy nhiệt trước khi gia công bóc ván mỏng, giúp nâng cao chất lượng ván và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bóc Chế độ xử lý thủy nhiệt phụ thuộc vào loại gỗ và đường kính của nó Đối với các loại gỗ như gỗ điều, sầu riêng và những loại gỗ mềm tương tự, có thể áp dụng chế độ xử lý theo bảng 2.9.
Bảng 2.9 Chế độ gia công thủy nhiệt
Nhiệt độ nước( 0 C) Đường kính
Thời gian gia nhiệt (giờ)
Nhiệt độ nước( 0 C) Đường kính nguyên liệu (cm)
Lưu ý rằng nếu gia nhiệt quá thời gian quy định, quá trình bóc ván sẽ gặp khó khăn và chất lượng ván sẽ không đạt yêu cầu Sau khi gia nhiệt, cần ủ gỗ từ 30 phút đến 1 giờ để gỗ cân bằng nhiệt trước khi tiến hành bóc Đối với gỗ tròn dùng để bóc ván mỏng, không cần thiết phải xử lý nhiệt đến vùng lõi.
2.6.2.3 Bóc ván (chế tạo ván mỏng)
Kích thước chiều dày ván mỏng (ván bóc) thường sử dụng là 0,8 - 1 - 1,5 - 2 mm Trong sản xuất gỗ kỹ thuật, chiều dày ván mỏng có thể được điều chỉnh theo thiết kế, với dãy kích thước tham khảo từ 0,5 - 0,8 - 1 - 1,2 - 1,5 - 2 mm và sai số chiều dày cần khống chế ở ± 0,02 mm Đặc biệt, chiều dày 0,8 - 1 mm được ưu tiên vì thuận tiện cho các bước gia công tiếp theo.
Thông số góc dao, mức độ nén theo bảng 2.10.
Bảng 2.10.Thông số dao bóc gỗ; góc dao và mức độ nén
Thông số góc dao vị trí mũi dao/tâmgỗ (h)
Chiều Cạnh Góc Góc nén% tròn (mm) dày dao mài vát mài sau (mm)
Xén ván mỏng là quá trình cắt băng ván mỏng thành kích thước yêu cầu cho phôi gỗ kỹ thuật, nhằm tối ưu hóa nguyên liệu trong sản xuất Ngoài việc xén băng thành tấm ván mỏng theo kích thước mong muốn, quá trình này còn loại bỏ các khuyết tật tự nhiên và khuyết tật gia công không đạt tiêu chuẩn chất lượng, đảm bảo rằng tấm ván mỏng sau khi xén đáp ứng yêu cầu về chất lượng và quy cách.
Xén ván mỏng có 2 cách:
Xén trước sấy sau là quá trình xén băng ván mỏng sau khi bóc, với độ ẩm cao Việc xén này dựa vào tỷ lệ co rút của gỗ để xác định hợp lý lượng dư co rút và dư gia công theo quy cách Đồng thời, cần tuân thủ tiêu chuẩn chất lượng bề mặt ván mỏng và tiêu chuẩn khuyết tật gia công để tạo ra các tấm ván mỏng có kích thước yêu cầu.
Gọi chiều rộng của tấm ván mỏng cắt trước sấy sau là B Tính B theo công thức:
B là chiều rộng thiết kế gỗ kỹ thuật, mm;
A 0 là lượng dư gia công, mm;
Ag là lượng dư co rút của ván mỏng, mm;
Sấy trước xén sau là quy trình xén ván mỏng sau khi đã sấy khô đến độ ẩm sử dụng cần thiết Trong phương pháp này, không cần xem xét đến lượng co rút của ván mỏng.
Gọi B' là chiều rộng của ván mỏng sấy trước xén sau, B' được tính như sau:
B'= b + A 0 Trong đó: b: chiều rộng ván mỏng đã thiết kế theo quy cách gỗ kỹ thuật, mm;
A 0 : lượng dư gia công trên chuẩn cho phép, mm;
Ván mỏng dư sau khi xén và các miếng lẻ có thể được ghép lại thành tấm ván mỏng đạt tiêu chuẩn yêu cầu, đồng thời cũng có thể sử dụng làm miếng vá trong các công đoạn gia công tiếp theo.
Khi sử dụng keo nhựa UF trong sản xuất gỗ kỹ thuật, độ ẩm của ván mỏng phải được kiểm soát chặt chẽ, với yêu cầu từ 8-12% Độ ẩm đồng đều trên toàn bộ phôi gỗ là rất quan trọng, nếu không sẽ gây ra sự chênh lệch trong khả năng thẩm thấu của keo, dẫn đến ứng suất không đều và ảnh hưởng tiêu cực đến cường độ dán Do đó, cần bảo quản ván mỏng ở nơi khô ráo và thông gió để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Nhiệt độ sấy phụ thuộc vào chế độ sấy, loại máy sấy và thiết bị cung cấp nhiệt Ván mỏng có thể được sấy ở nhiệt độ từ 100 đến 120 °C, trong khi các chế độ sấy hiện đại thường áp dụng nhiệt độ cao, khoảng trên 175 °C.
Ván sau khi sấy cần phải để nguội trước khi đóng gói hoặc nhập kho bảo quản.
Xử lý ván mỏng là sửa chữa, vá ván mỏng và hoàn thiện ván mỏng.
Máy và thiết bị sản xuất gỗ kỹ thuật
Dây chuyền máy và thiết bị sản xuất gỗ kỹ thuật chủ yếu bao gồm máy móc sản xuất ván dán, được bổ sung thêm khuôn, khung định hình và phần cưa xẻ để tạo vân thớ Đặc biệt, trong quá trình sản xuất, việc hoá dẻo gỗ tròn không yêu cầu bộ phận cung cấp nhiệt.
Bảng 2.11 Danh mục máy và thiết bị sản xuất GKT
St t DANH MỤC MÁY ĐVT SỐ LƯỢNG
1 Máy bóc có chấu kẹp 2,6 m máy 01
2 Máy bóc không chấu kẹp 2,6 m máy 01
3 Máy bóc có chấu kẹp 1,3 m máy 01
4 Máy bóc không chấu kẹp 1,3 m máy 01
5 Máy mài dao bóc dài 1,5m máy 01
6 Máy ép tạo vân 1,35 x1,35x1m máy 01
7 Máy ép tạo vân 1,35 x2,65x1m máy 01
8 Hế thống cung cấp dấu nhiệt cho máy sấy 01
9 Khuôn tạo vân thớ 1,2x2,44 Chiếc 3
10 Khuôn tạo vân thớ 1,22x1,22 Chiếc 3
11 Khuôn tạo vân thớ 1,22 x0,8 Chiếc 3
15 Máy xẻ hộp GKT Chiếc 1
16 Máy cưa đĩa xẻ thanh Chiếc 1
17 Máy chà nhám thùng Chiếc 1
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1 Gỗ điều và sầu riêng là những loài gỗ mềm, chất lượng thấp khuyết tật tự nhiên (chủ yếu là mắt và vết cành) dẫn đến chiều dài của khúc gỗ nguyên liệu phần lớn không đạt kích thước để sản xuất ván dán theo tiêu chuẩn (1,22 x2,44m) Nhưng hai loại gỗ này có thể sử dụng làm nguyên liệu sản xuất GKT.
2 Gỗ điều và gỗ sầu riêng có thể bóc ván mỏng khi còn tươi mà không cần gia công hoá dẻo Gỗ điều có thể bóc ván mỏng có chiều dày 1 - 1,5 - 2 mm, gỗ sầu riêng có thể bóc ván mỏng chiều dày 0,5 - 0,8 - 1 - 1,2 - 1,5 mm hoặc dày hơn Nhưng trong sử dụng sản xuất GKT chỉ sử dụng chiều dày 0,5 - 0,8 - 1,0 mm và chiều dày 0,8 là thuận tiện nhất.
3 Vân thớ của GKT được tạo từ hai màu sắc khác nhau của ván mỏng gỗ điều và ván mỏng gỗ sầu riêng Kế hợp với khuôn được thiết kế cho kiểu vân dự kiến trước và phương pháp xẻ sẽ có được kiểu vân mong muốn.
4 Chất kết dính U-F kí hiệu Dynochem WG-2888, do hãng Giai Hân sản xuất với các thông số kỹ thuật: dạng lỏng, màu trắng đục, hàm lượng khô 50 ± 1%, tỷ trọng 1,25 + 1,27 g/ml, độ nhớt ở 30 0 C là 100-180 mPa.s, độ pH ở 20 0 C = 7,0 + 7.2, thời gian gel hoá 67s ở 100 0 C, lượng formaldehyde tự do nhỏ hơn 0,5% hoàn toàn có thể được sử dụng để sản xuất gỗ kỹ thuật với hai loại ván mỏng sản xuất từ gỗ điều và gỗ sầu riêng.
Chế đệ ép: Không gia nhiệt Áp lực nén 19 - 20 kG/cm 2
Lượng keo tráng 165 - 180 g /m 2 Chiều dày ván mỏng 0,5 - 1,0 mm
Chất đóng rắn : NH 4 Cl 1%
Thời gian giữ áp lực liên tục 48 giờ
6 Tính chất của GKT: Ứng suất trượt dọc thớ 83,6 kG/cm 2 kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 356 - 70 Ứng suất uốn tĩnh 268,8 kG/cm 2 kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN
365 - 70 KLTT (khối lượng thể tích) 0,79 g/cm 3 kiểm tra theo tiểu chuẩn TCVN 362 -
70 Đều đạt tiêu chuẩn gỗ sử dụng trong đồ mộc và nội thất.
1 Cần tiếp tục nghiên cứu nhiều loại vân, hoa văn và màu sắc khác nhau cho GKT (gỗ kỹ thuật)
2 Nghiên cứu kỹ thuật nhuộm màu ván mỏng
3 Nghiên cứu hoàn thiện dây chuyền máy và thiết bị sản xuất gỗ kỹ thuật
