Nghiên cứu công nghệ ép formica lên một mặt sản phẩm ván dán

Bùi Chí Kiên

T. tâm Thực nghiệm & Chuyển giao kỹ thuật CNR

Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

Ván dán (ply wood) là một trong những loại ván nhân tạo đã và đang được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới. Ván dán có các tính chất cơ, lý và kích thước hơn hẳn gỗ tự nhiên sản suất ra nó. Tuy nhiên, ván dán thường được sản xuất từ các loại gỗ phát triển nhanh, có tính cơ – lý thấp như trám, gạo, sung, trẩu, dung giấy, vạng… nên chất lượng ván dán chưa cao, đặc biệt là chất lượng bề mặt ván.

Để khắc phục tồn tại trên đồng thời nâng cao tính thẩm mỹ cũng như tăng giá trị sử dụng của ván dán, người ta thường dán, phủ lên bề mặt ván dán các vật liệu như màng keo, ván lạng, tấm trang sức nhiều lớp (Formica)… Các hình thức công nghệ dán phủ này ở Việt Namđã và đang được áp dụng, nhưng chất lượng chưa cao và chưa xây dựng được các thông số và quy trình cụ thể.

Nhằm góp phần vào việc xây dựng quy trình sản xuất hợp lý để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, chúng tôi thực hiện đề tài: ” Nghiên cứu công nghệ ép Formica lên một mặt sản phẩm ván dán”.

I. Phương pháp nghiên cứu

Đề tài thực hiện theo phương pháp thực nghiệm dựa trên các yếu tố cố định và các yếu tố cần xác định.

1. Các yếu tố cố định

– Ván mỏng: Gỗ dung giấy

– Tấm trang sức: Formica

– Chất kết dính: Keo synteko 1352

– Phương pháp ép: Khô – nhiệt

– Sản phẩm dùng để sản xuất đồ mộc thông dụng.

2. Các yếu tố cần xác định

– Chiều dày tấm ván mỏng tối ưu dùng để dán bọc mặt sau của sản phẩm.

– Thông số chế độ ép formica lên một mặt sản phẩm ván dán (T, P, t).

II. Nội dung và kết quả nghiên cứu

1. Một số thông số chủ yếu của nguyên liệu

Nghiên cứu này chỉ xác định một số thông số chủ yếu của nguyên liệu liên quan tới công nghệ ép formica lên sản phẩm ván dán.

* Nguyên liệu ván mỏng:

– Loại gỗ: Dung giấy

– Độ ẩm: 8 – 12 %

– Các cấp chiều dày (Si): 1.5; 1.7; 2.0 mm

– Sai số chiều dày: ± 0.05 mm

– Tần số vết nứt: <5 vết/cm

– Chiều sâu vết nứt: <80 %

* Nguyên liệu ván nền:

– Loại gỗ: Dung giấy

– Ván dán 3 lớp, chiều dày 4 mm

– Khối lượng thể tích: 0.58 g/cm³

– Sai số chiều dày: ±0.1 mm

*Tấm trang sức Formica:

– Chiều dày: 0.58 mm

– Khối lượng thể tích: 1.45 g/cm³

– Độ nhẵn bề mặt: Ñ12

– áp suất ép cho phép: 25 – 30 Mpa

– Nhiệt độ cho phép: 200 – 300 ⁰C

* Chất kết dính:

– Keo synteko 1352

– Độ nhớt (30 ⁰C) 2500 ±500 cps

– Thời gian sống công nghệ: 2.5 giờ

– Hàm lượng khô: 67 %

– Độ PH: 6.5

– Chất đóng rắn synteko 2741

– Lượng keo tráng: 150 g/m²

2. Cơ sở lựa chọn các thông số chế độ ép

* áp suất dán ép:

áp suất dán ép tạo ra sự tiếp xúc cần thiết cho các bề mặt vật dán và ổn định sản phẩm. ápsuất dán ép phụ thuộc rất nhiều vào thông số công nghệ, có thể biểu diễn theo công thức sau:

P = f(loại gỗ, bề mặt vật dán, kết cấu sản phẩm, chiều dày sản phẩm, độ ẩm vật dán, nhiệt độ ép…).

Căn cứ vào các yếu tố khống chế, thông số nguyên liệu và sản phẩm để chọn áp suất ép (biểu 1).

* Nhiệt độ dán ép: Với phương pháp ép khô – nhiệt và các yếu tố cố định đã trình bày.

Căn cứ vào loại keo và các thông số kỹ thuật của keo; loại gỗ, độ ẩm; số lớp và chiều dày sản phẩm nhiệt độ ép được chọn là 115 ⁰C.

* Thời gian ép:

Thời gian ép phụ thuộc rất nhiều vào thông số công nghệ, có thể biểu diễn theo công thức sau:

t= f(loại gỗ, chiều dày ván mỏng, kết cấu sản phẩm, độ ẩm vật dán, loại keo, nhiệt độ ép …)

Theo công thức thực nghiệm của Kulikob:

t= A₁ + A₂å(Si – 8) + A₃å(Si – 9)²

Trong đó: A₁,A_2,A₃ là các hệ số thực nghiệm,

åSi là tổng chiều dày các lớp ván mỏng trong sản phẩm (mm).

Thời gian ép được xác định trong biểu 1.

Biểu 1. Chế độ ép ván

Loại ván	Ván 1	Ván 2	Ván 3	Ván 4	Ván 5
Chế độ ép
T ⁰C	115	115	115	115	115
P₄, Kg/cm²	6.0	6.7	7.1	5.8	5.8
P₅, Kg/cm²	3.0	3.5	4.0	3.0	3.0
t4, phút	1.75	2.00	2.50	1.50	1.50
t5, phút	1.50	1.50	1.50	1.50	1.50

Kếtcấu ván: Formica

Ván nền

Ván 1,2,3 Ván mỏng Ván 5 Ván 4

3. Kết quả nghiên cứu

* Tỷ lệ trương nở chiều dày ván:

– Tiêu chuẩn kiểm tra: GOCT 9620 – 72

– Kích thước mẫu: 100 x 100 x S (mm)

– Công thức tính: Ds = ( S₁ – S₀ )/S₀ x 100%

Trong đó: S₁ là chiều dày của ván sau 2 giờ ngâm nước (mm)

S₂ là chiều dày của ván trước khi ngâm (mm)

Kết quả thu được xử lý theo thống kê toán học, ghi ở biểu 2.

Biểu 2. Tỷ lệ trương nở chiều dày ván,%

Loại ván	Ván nền	Ván 1	Ván 2	Ván3	Ván4	Ván5
ĐT mẫu
x	4.15	1.707	1.46	1.31	0.78	3.06
sx	0.61	0.095	0.009	0.05	0.06	1.04
Trung vị mẫu	3.94	1.55	1.45	1.29	0.74	3.55
S	0.25	0.097	0.03	0.07	0.08	0.32
S²	0.78	0.31	0.09	0.23	0.25	1.02
Sk	1.23	– 0.24	– 1.27	– 1.106	0.91	– 1.17
ex	1.45	1.03	0.35	0.31	1.04	0.51
Xmin	3.38	1.39	1.35	0.99	0.45	2.62
Xmax	5.79	2.28	1.62	1.70	1.30	5.22
D(95%)	0.48	0.19	0.06	0.14	0.15	0.63

Từ kết quả biểu 2, chúng tôi lập được phương trình tương quan giữa trương nở chiều dầy sản phẩm với chiều dầy ván mỏng (Si):

Ds = 3.65 – 22.21s + 23.77s² – 6.625s³ (1-1); Hệ số tương quan: r = 0.95

* Độ hút nước của ván:

– Tiêu chuẩn kiểm tra: GOCT 9620 – 72

– Kích thước mẫu: 100 x 100 x S (mm)

– Công thức tính: Hn = (m₁ – m₀)/m₀ x 100,%

Trong đó: m₁ là khối lượng của ván sau 2 giờ ngâm nước (g)

m₀ là khối lượng của ván trước khi ngâm (g)

Kết quả thu được xử lý theo thống kê toán học. Chúng tôi lập được phương trình tương quan giữa độ hút nước của sản phẩm với chiều dầy ván mỏng (Si):

Hn = 14.78 – 129.03s + 146.37s² – 40.98s³ (1-2); Hệ số tương quan: r = 0.9

* Tỷ lệ biến dạng của ván:

– Tiêu chuẩn kiểm tra: GOCT 9620 – 72

– Kích thước mẫu: 600 x 600 x S (mm)

– Công thức tính: Kbd = (f₁ – f₀)/f₀ x 100,%

Trong đó: f₁ là trị số biến dạng của ván sản phẩm (ván1,2,3,5) (mm)

f₀ là trị số biến dạng của ván nền

Kết quả thu được xử lý theo thống kê toán học, ghi ở biểu 3

Biểu 3. Tỷ lệ biến dạng của ván,%

Loại ván	Ván 1	Ván 2	Ván3	Ván 4	Ván5
Kbd,%	43.30	32.27	18.83	0.00	70.93

Từ kết quả biểu 3, chúng tôi lập được phương trình tương quan giữa tỷ lệ biến dạng của sản phẩm với chiều dầy ván mỏng:

Kbd = 78.13 – 28.38s + 3.49lg(s) (1-3); Với r = 0.97

* Cường độ uốn tĩnh của ván:

– Tiêu chuẩn kiểm tra: GOCT 9625 – 72

– Kích thước mẫu: 150 x 50 x S (mm)

– Công thức tính: s_u= 3Pl/2bs² (Kg/cm²)

Trong đó: P: lực phá huỷ mẫu – b: chiều rộng mẫu (cm)

l: chiều dài gối – s: chiều dày mẫu (cm)

Kết quả thu được xử lý theo thống kê toán học. Chúng tôi lập được phương trình tương quan giữa cường độ uốn tĩnh với chiều dầy ván mỏng(Si):

s_u=”1315.8″ – 485.34s + 68.42s²(1-4); Hệ số tương quan r = 0.98

* Mô đun đàn hồi của ván:

– Tiêu chuẩn kiểm tra: GOCT 9625 – 72

– Kích thước mẫu: 150 x 50 x S (mm)

– Công thức tính: Eu = P₁l³/4bs³f (Kg/cm²)

Trong đó: P₁: lực tác dụng khi thử mô đun đàn hồi (kg); P₁ = 25%P

l: chiều dài gối,cm; b: chiều rộng mẫu (cm)

S: chiều dày mẫu,cm; f: độ võng trung bình của mẫu (cm)

Kết quả thu được xử lý theo thống kê toán học. Chúng tôi lập được phương trình tương quan giữa mô đun đàn hồi với chiều dầy ván mỏng(Si):

Eu=”62735.73″ – 17895s + 819.03s²(1-5); Hệ số tương quan r = 0.97

* Cường độ kéo trượt màng keo:

– Tiêu chuẩn kiểm tra: JAS

– Kích thước mẫu: 50 x 50 x S (mm)

Nội dung của phương pháp này theo quy trình sau:

– Ngâm mẫu vào nước lạnh trong thời gian 6 giờ

– Sấy mẫu ở nhiệt độ 40⁰C trong thời gian 18 giờ

– Xác định vết nứt (bong) của màng keo; nếu chiều dài màng keo bị phá huỷ <70% tổng chiều dài toàn bộ màng keo thì mối dán đạt yêu cầu về cường độ kéo trượt.

Kết quả thí nghiệm: Tất cả các mẫu đều xuất hiện vết nứt màng keo, song tổng chiều dài vết nứt đều <20% tổng chiều dài toàn bộ màng keo, điều này chứng tỏ cường độ kéo trượt màng keo của sản phẩm hoàn toàn đạt yêu cầu.

* Xác định chiều dày ván mỏng (Si) tối ưu:

Ds min; H_n min; K_bd min; s_umax; E_u max; DE min.

Để xác định chiều dày ván mỏng tối ưu chúng tôi dựa trên điều kiện của các hàm mục tiêu như sau:

Giải bài toán tối ưu theo phương pháp hàm trọng lượng; từ các phương trình (1-1), (1-2), (1-3), (1-4), (1-5), chúng ta được: S = 1.62 mm. Căn cứ vào thông số kỹ thuật của máy bóc gỗ, chúng tôi thấy chiều dày ván mỏng tối ưu là 1.7 mm.

Căn cứ vào mục tiêu sử dụng sản phẩm, điều kiện thiết bị, kết quả thực nghiệm, khả năng ứng dụng vào sản xuất, các chỉ tiêu chất lượng, với Si tối ưu là 1.7 mm, chúng tôi xây dựng được thông số chế độ ép Formica lên một bề mặt sản phẩm ván dán như sau:

+ Nhiệt độ ép: 115⁰C

+ áp xuất ép max: 6.7 Kg/cm²

+ áp xuất ở giai đoạn giảm áp:3.5 Kg/cm²

+Thời gian duy trì áp xuất ép max: 2.0 phút

+ Thời gian giảm áp: 1.5 phút.

III. Kết luận.

Nghiên cứu công nghệ ép Formica lên một mặt sản phẩm ván dán nói riêng và ván nhân tạo nói chung, trên cơ sở đó xác định được các trị số công nghệ tối ưu là một trong những vấn đề đang được các chuyên gia ván nhân tạo quan tâm. Kết quả nghiên cứu đã giải quyết một vấn đề công nghệ thuộc lĩnh vực ván nhân tạo nói chung. Gỗ là vật liệu dị hướng, vì vậy xác định các các thông số công nghệ tối ưu cho một sản phẩm dị hướng là vấn đề rất phức tạp. Chúng tôi hy vọng rằng kết quả nghiên cứu trên có thể sử dụng trong quá trình nghiên cứu và được áp dụng vào thực tế sản xuất ở nước ta hiện nay.

Tài liệu tham khảo

1. Bùi Minh Trí, Bùi Thế Tâm. Giáo trình tối ưu hoá – NXB Giao thông vận tải 1995.

2. Nguyễn Hải Tuất, Ngô Kim Khôi. Xử lý thống kê kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong Nông Lâm nghiệp trên máy vi tính – NXB Nông nghiệp 1996.

3. Kulikob. Công nghệ sản xuất ván dán – NXB Công nghiệp rừng Moxkva 1976.

4. Kirilob, Kraceb. Công nghệ sản xuất ván dán – NXB Công nghiệp rừng Moxkva 1974.

Research on the technology for pressing formica sheet on the surface of plywood

Summary: Plywood has its mechanical and physical properties and size far better than those of natural wood from which it is made. However as regards quality there are some remaining problems with plywood especially the quality of its surface. This paper deals with the technology of pressing Formica sheet on the surface of the product to overcome the above mentioned problems. Based on the aim in the use of the plywood product, equipment available results from experiments and their potential application in production with optional thickness of the veneer of 1.7mm, parameters are found out by the author for pressing Formica sheet on the surface of plywood product as follows:

– Pressing temperature: 115⁰C

– Pressing pressure, max 6.7 kg/ cm²

– Pressure in the period of decreasing pressure: 3.5 kg/ cm²

– Duration of max pressing presure: 2 minutes

– Duration of decreasing presure: 15 minutes************************************