Tài liệu Nghiên cứu công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật có vân thớ trang trí từ gỗ điều và gỗ rừng trồng mọc nhanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHUYÊN MÔN ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GỖ KỸ THUẬT CÓ VÂN THỚ TRANG TRÍ TỪ GỖ ĐIỀU VÀ GỖ RỪNG TRỒNG MỌC NHANH Mã số: Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Hoàng Xuân Niên Bình Dương, tháng 12 năm 2018 MỤC LỤC PHẦN I. MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu đề tài .................................................................................................................... 2 1.2.1 Mục tiêu tổng quát ............................................................................................................. 2 1.2.2 Mục tiêu cụ thể .................................................................................................................. 3 1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 3 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................................ 3 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................................... 3 1.4 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 3 1.4.1 Cách tiếp cận ..................................................................................................................... 3 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................... 3 1.5 Nội dung nghiên cứu và tiến độ thực hiện ........................................................................ 4 1.6 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu....................................................................................... 5 1.6.1 Gỗ kỹ thuật ........................................................................................................................ 5 1.6.2 Nguyên liệu nghiên cứu ..................................................................................................... 8 PHẦN II. KẾT QUẢ CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................... 14 2.1 Chế tạo ván mỏng ............................................................................................................. 14 2.2 Kiểm tra chất lượng ván mỏng ........................................................................................ 16 2.3 Thiết kế khuôn .................................................................................................................. 20 2.4 Nghiên cứu công nghệ ...................................................................................................... 22 2.5 Gia công tạo vân gỗ kỹ thuật ........................................................................................... 27 2.6 Quy trình công nghệ. ........................................................................................................ 29 2.6.1 Sơ đồ công nghệ....................................................................................................27 2.6.2 Giải thích các bước công nghệ ........................................................................................ 30 2.6.2.1 Thiết kế sản phẩm ......................................................................................................... 30 2.6.2.2 Nguyên liệu và xử lý nguyên liệu .................................................................................. 30 2.6.2.3 Bóc ván (chế tạo ván mỏng) ......................................................................................... 32 2.6.2.5 Sấy ván mỏng ................................................................................................................ 33 2.6.2.6 Xử lý ván mỏng ............................................................................................................. 34 2.6.2.7 Tráng keo ...................................................................................................................... 34 2.6.2.8 Xếp phôi ván mỏng ....................................................................................................... 34 2.6.2.9 Ép và ổn định phôi ván ................................................................................................. 35 2.6.2.10 Gia công tiếp sau ........................................................................................................ 35 2.7 Máy và thiết bị sản xuất gỗ kỹ thuật.............................................................................. 36 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 39 PHỤ LỤC ................................................................................................................................ 40 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Gỗ Điều ..................................................................................................................... 10 Hình 2.1 Máy bóc (Máy bóc có chấu kẹp gỗ - Hydraulic Double-chuck Rotary..................... 14 Hình 2.2 Vết nứt ván mỏng ..................................................................................................... 17 Hình 2.3 Khuyết tật ván mỏng ................................................................................................. 18 Hình 2.4 a. Vân ván lạng rễ cây cao su và b. Bản vẽ nháp 2 chiều vân mô ............................. 20 Hình 2.5 Khuôn một chiều ...................................................................................................... 22 Hình 2.6 Mẫu kiểm tra độ bền uốn tĩnh, độ bền kéo trượt, KLTT ........................................... 25 Hình 2.7 Phôi gỗ kỹ thuật ép theo thông số tối ưu ................................................................... 26 Hình 2.8 Màu sắc ván mỏng phối hợp góc xẻ khác nhau tạo vân thớ và hiệu quả trang sức khác nhau. ................................................................................................................................. 28 Hình 2.9 Gỗ kỹ thuật xẻ trên máy cưa CD4 và cưa đĩa ............................................................ 29 Hình 2.10 Sơ đồ công nghệ ..................................................................................................... 30 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thông số dao bóc gỗ; góc dao và mức độ nén ...............................................14 Bảng 2.2 Tỷ lệ ván mỏng gỗ điều/ nguyên liệu gỗ tròn ................................................15 Bảng 2.3 Tỷ lệ ván mỏng gỗ điều / nguyên liệu gỗ tròn ...............................................15 Bảng 2.4. Tỷ lệ ván mỏng xà cừ / nguyên liệu gỗ bóc tròn…………………………...16 Bảng 2.5 Tần số vết nứt (tsvn)– chiều sâu vết nứt (csvn) của ván mỏng gỗ điều, sầu riêng ...............................................................................................................................17 Bảng 2.6 Một số tính chất cơ học của ván mỏng ..........................................................18 Bảng 2.7 Các yếu tố tác động và miền biến thiên thí nghiệm .......................................23 Bảng 2.8 So sánh một số tính chất cơ học GKT và gỗ NL ..........................................26 Bảng 2.9 Chế độ gia công thủy nhiệt ............................................................................31 Bảng 2.10.Thông số dao bóc gỗ; góc dao và mức độ nén .............................................32 Bảng 2.11 Danh mục máy và thiết bị sản xuất GKT .....................................................36 PHẦN I. MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Ngành Chế biến lâm sản Việt Nam tiến vào thiên niên kỷ thứ 3 với một nghịch lý: nhu cầu sử dụng vật liệu gỗ ngày càng tăng trong khi khả năng cung cấp gỗ từ rừng tự nhiên ngày càng hạn chế. Trong đó, gỗ rừng tự nhiên quý hiếm, có màu sắc đẹp, vân thớ lạ, lại càng khan hiếm hơn. Hiện nay sản phẩm gỗ của Việt Nam đã thâm nhập đến 120 quốc gia và vùng lãnh thổ. Trong đó 3 thị trường lớn và rất khó tính là Mỹ, EU, Nhật bản thì sản phẩm gỗ của chúng ta đã có được những vị thế nhất định. Cụ thể: Mỹ chiếm trên 20%, EU chiếm 28%, Nhật Bản chiếm 24% trong tổng kim ngạch xuất khẩu. Tuy nhiên, đồ gỗ Việt Nam hiện mới chiếm 0,78% tổng thị phần thế giới, trong khi nhu cầu sử dụng loại hàng này luôn tăng nhanh, nên tiềm năng XK của Việt Nam là rất lớn. Năm 2010, xuất khẩu đồ gỗ có nhiều khởi sắc với giá trị xuất khẩu 2 tháng đầu năm đạt 619 triệu USD, tăng 59% so với cùng kỳ năm 2009. Theo số liệu của Hãng nghiên cứu thị trường James Hewitt: thị trường chính của đồ gỗ Việt Nam vẫn là Hoa Kỳ (44%), EU (29%) và Nhật Bản là 10%. Để sản xuất các sản phẩm gỗ xuất khẩu, ngành chế biến lâm sản Việt Nam cần một khối lượng gỗ nguyên liệu lớn. Năm 2009, sản lượng khai thác gỗ của Việt Nam đạt 3,88 triệu m3, trong đó lượng gỗ khai thác từ rừng trồng đạt 3,7 triệu m3, còn lại là từ rừng tự nhiên. Ngoài ra, chúng ta vẫn phải nhập đến 4 triệu m3 gỗ. Nếu kim ngạch xuất khẩu sản phẩm gỗ dự kiến trong năm 2010 đạt 3 tỷ USD, năm 2015 là 4,5 tỷ USD và năm 2020 là 7 tỷ USD thì từ nay đến năm 2020, Việt Nam vẫn phải nhập khẩu từ 45 triệu m3 gỗ mỗi năm. Điều này tiếp tục ảnh hưởng rất lớn đến giá trị gia tăng của đồ gỗ Việt Nam do phụ thuộc vào gỗ nguyên liệu nhập khẩu. Như vậy, để giải quyết thiếu hụt về khối lượng nguyên liệu gỗ trước nhu cầu của xã hội, thì sử dụng gỗ rừng trồng làm nguyên liệu trong ngành chế biến lâm sản là một giải pháp hiệu quả. Tuy nhiên, gỗ rừng trồng có ưu điểm là tốc độ sinh trưởng nhanh, chu kỳ khai thác ngắn… nhưng gỗ rừng trồng lại mắc phải những nhược điểm làm hạn chế phạm vi sử dụng của nó như: tính cơ học tương đối kém, mật độ thấp, chất gỗ mềm xốp, hàm 1 lượng nước cao và phân bố không đều, gỗ nhiều ứng lực, dễ sản sinh co ngót, biến dạng và tính năng trang sức thấp. Để mở rộng phạm vi sử dụng và nâng cao giá trị của gỗ rừng trồng, nhiều hướng nghiên cứu được tiến hành nhằm khắc phục những nhược điểm nêu trên, đáp ứng yêu cầu chất lượng cao đối với vật liệu gỗ. Một trong những giải pháp kỹ thuật có thể đáp ứng được yêu cầu đặt ra là nghiên cứu công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật. Gỗ kỹ thuật là gỗ được tổ chức lại theo mục đích sử dụng. Trong đó, một dạng sản phẩm được tổ chức lại theo hướng có tính năng trang sức. Gỗ kỹ thuật có tính năng trang sức được sản xuất từ ván mỏng (bóc hoặc lạng) và keo. Các lớp ván mỏng đã tráng keo được sắp xếp vào khuôn theo nguyên lý hình thành vòng năm, mắt, cành, rễ cây… để tạo vân thớ. Sau đó nén ép tạo thành phôi gỗ kỹ thuật. Gỗ dùng để sản xuất gỗ kỹ thuật không cần có hoa văn hoặc vân thớ đẹp, mà chỉ cần có tính năng trang sức nhất định. Công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật có tính năng trang sức thường nghiên cứu theo hai hướng: 1. Sử dụng hóa chất: Dùng hóa chất để nhuộm màu, tăng độ phản quang của gỗ hoặc nhuộm màu keo, coi lớp keo như vòng năm của gỗ để thiết kế các đường vân 2. Phối hợp các loại gỗ có màu sắc khác nhau: Sử dụng sự khác biệt về màu sắc của các loại gỗ để tổ chức lại vân thớ theo thiết kế. Theo hướng nghiên cứu này quá trình sản xuất thân thiện với môi trường, máy và thiết bị đơn giản, phôi tạo ra có chất gỗ thật nhưng màu sắc phụ thuộc chủ yếu vào màu sắc của loại gỗ lựa chọn. Công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật có tính năng trang sức không quá phức tạp. Trình độ và điều kiện sản xuất trong nước hoàn toàn có thể đáp ứng được các yêu cầu của công nghệ. Tuy nhiên, với mỗi loại gỗ nguyên liệu cụ thể, mục đích sử dụng gỗ kỹ thuật có tính năng trang sức vào từng công việc cụ thể, cần có những nghiên cứu thích hợp để ứng dụng vào sản xuất có hiệu quả. Từ những phân tích trên chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật có vân thớ trang trí từ gỗ điều và gỗ rừng trồng mọc nhanh“ 1.2 Mục tiêu đề tài 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Chế tạo nguyên liệu dạng khối, có vân thớ đẹp từ gỗ rừng trồng không có màu sắc, vân thớ sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất đồ mộc, vật liệu trang trí nội thất, xây dựng … 2 1.2.2 Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu các thông số công nghệ (thời gian ép, lượng keo, áp lực ép) sản xuất ván kỹ thuật có tính năng trang sức từ gỗ điều và một số loài gỗ rừng trồng mọc nhanh - Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật có tính năng trang sức từ gỗ điều và một số loài gỗ rừng trồng mọc nhanh. 1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu Các thông số công nghệ tạo ván kỹ thuật trang sức từ nguyên liệu gỗ rừng trồng và keo UF. Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật có tính năng trang sức. 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Tạo vân thớ giữa 2 loại gỗ khác màu : gỗ điều và gỗ rừng trồng mọc nhanh 1.4 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Cách tiếp cận - Trao đổi các vấn đề nghiên cứu với các chuyên gia, các nhà khoa học trong và ngoài nước. Khảo sát, tham quan, tìm hiểu, thảo luận về chuyên môn với một số trường Đại học trong khu vực như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc… và các trường Đại học trong nước. - Đề tài hình thành trên cơ sở tổng hợp, đánh giá và phân tích thông tin mới nhất về tình hình nghiên cứu, chế tạo, sử dụng gỗ kỹ thuật của các trường Đại học, viện nghiên cứu, các doanh nghiệp trên thế giới và trong nước. 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết: trên cơ sở lý thuyết về sản xuất vật liệu composite ván nhân tạo để nghiên cứu. - Phương pháp kế thừa: Trên cơ sở kết quả đã nghiên cứu của nhóm tác giả và tham khảo những kết quả nghiên cứu của các nhà nghiên cứu khác trên thế giới tiếp tục nghiên cứu sâu và mở rộng các nội dung nghiên cứu. - Phương pháp thực nghiệm: Nghiên cứu các yếu tố công nghệ. Có 2 phương pháp thực nghiệm có thể sử dụng để nghiên cứu: 1. Phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố (phương pháp kinh điển): Chọn một biến số cần theo dõi cho thay đổi và theo dõi yếu tố kiểm tra. Theo phương pháp này, từng yếu tố lần lượt thay đổi các yếu còn lại cố định. Yếu tố kiểm tra là kết quả trung 3 bình của 3 lần thí nghiệm lặp lại. Số liệu được xử lý, lập thành bảng, vẽ đồ thị và dựa vào phương pháp gần đúng tìm ra các phương trình toán học biểu thị quá trình sấy. Đặt các đồ thị một biến riêng rẽ vào chung một tọa độ sẽ tìm được điểm hợp lý nhất chung cho các yếu tố thay đổi (biến số). Ưu điểm của phương pháp này là thấy rõ tác động của từng yếu tố biến đổi (yếu tố điều khiển) lên yếu tố kiểm tra, nhưng nhược điểm là phải làm nhiều thí nghiệm, số lượng mẫu lớn, xử lý số liệu mất nhiều thời gian. 2. Phương pháp thực nghiệm đa yếu tố (lý thuyết quy hoạch thực nghiệm): Phương pháp này dựa trên cơ sở lựa chọn một mô hình toán học có nhiều yếu tố biến đổi đồng thời. Các yếu tố biến đổi chọn để nghiên cứu phải là những yếu tố điều khiển được. Chọn các yếu tố nghiên cứu là lực ép, lượng keo tráng lên mặt ván, thời gian ép sản phẩm. Các yếu tố kiểm tra là tính chất cơ học: độ bền uốn tĩnh, độ bền kéo dọc và độ bền trượt giữa các lớp ván, tính chất vật lý: khối lượng thể tích của ván, độ hút ẩm. 3. Các nghiên cứu được thực hiện trên mẫu thí nghiệm. + Vật liệu nghiên cứu : Ván mỏng gỗ điều & ván mỏng rừng trồng khác màu được cắt theo quy cách. Các loại ván được chọn dựa trên tính chất vật lý về so rút tiếp tuyến và xuyên tâm của ván mỏng, độ khác biệt không qua 15% là tốt nhất cho việc sắp xếp các lớp ván kế nhau trong phôi gỗ kỹ thuật. Nghiên cứu về co rút và dãn nở của ván mỏng gỗ điều và các loại gỗ khác được thực hiện ngay khi sấy ván mỏng đồng thời dựa theo tính chất vật lý của những loại gỗ đưa vào nghiên cứu sử dụng thí nghiệm. + Chất kết dính : keo UF + Khuôn ép + Phương pháp thực hiện : ván mỏng được cân trước khi tráng keo và cân lại sau khi tráng keo để xác định lượng keo. Xếp ván mỏng đã tráng keo theo quy tắc: một lớp gỗ điều, một lớp gỗ khác màu. Sau khi đủ số lớp như đã tính trước đưa vào khuôn đặt trong máy ép. Ép ván và theo dõi thời gian giữ phôi trong khuôn. Kết thúc thời gian theo ép đưa ván ra khỏi khuôn, để ổn định phôi trong thời gian 24 giờ trở lên. Sau đó, xẻ phôi theo quy định của tiêu chuẩn để kiểm tra các tính chất cơ lý. Số liệu được xử lý theo phần mềm Stagraphic 7.0 để tìm các trị số của thông số công nghệ tối ưu. 1.5 Nội dung nghiên cứu và tiến độ thực hiện 1. Thiết kế và chế tạo khuôn sản xuất gỗ kỹ thuật có vân thớ hình chữ V (hình núi) 4 2. Nghiên cứu thông số công nghệ chế tạo gỗ kỹ thuật hợp lý 3. Nghiên cứu chế tạo gỗ kỹ thuật có vân thớ hình chữ V (hình núi) từ ván mỏng gỗ điều và gỗ rừng trồng mọc nhanh khác 4. Nghiên cứu và thử nghiệm kỹ thuật gia công tạo vân bằng phương pháp xẻ 5. Kiểm tra tính chất cơ học và vật lý của gỗ kỹ thuật theo TCVN : 2007 6. Chế tạo phôi gỗ kỹ thuật quy cách 0,55 x 1,2 x 3,7 m có vân hình núi 7. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật từ gỗ điều và gỗ rừng trồng mọc nhanh. 8. Báo cáo tổng kết đề tài 1.6 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1.6.1 Gỗ kỹ thuật Gỗ kỹ thuật (Engineered Wood) là gỗ được tổ chức sắp xếp lại theo mục đích sử dụng. Có hai hình thái sản phẩm gỗ kỹ thuật chủ yếu. Một trong số đó là gỗ kỹ thuật có tính năng trang sức sử dụng cho trang sức bề mặt sản phẩm gỗ, sản xuất đồ mộc và vật liệu trang trí nội thất. Gỗ kỹ thuật có tính năng trang sức (Reconstitued Decorative Lumber - Viết tắt là RDL), được chế tạo bằng cách sử dụng các lớp ván mỏng (bóc hoặc lạng) từ những loại gỗ không có tính năng trang sức, tráng keo, tổ chức sắp xếp lại trong khuôn theo thiết kế mô phỏng cấu tạo của nhiều loài gỗ quý. Sau đó nén ép để tạo ra sản phẩm có tính năng trang sức với những đường nét vân thớ đẹp, mới lạ, độc đáo. Gỗ RDL có 2 dạng thành phẩm : + Thành phẩm được lạng mỏng để trang sức bề mặt gọi là gỗ lạng kỹ thuật. + Thành phẩm dạng hộp ván, qua cưa xẻ, thành phẩm gọi là gỗ xẻ kỹ thuật hoặc gỗ hộp kỹ thuật. Ngoài ra gỗ kỹ thuật trang sức còn được gọi tên theo phương pháp chế tạo, kiểu vân thớ và công dụng. Gỗ RDL một mặt vẫn giữ được những thuộc tính tự nhiên của gỗ nguyên liệu, đồng thời lại có thêm những ưu điểm so với gỗ nguyên liệu ban đầu: * Chất gỗ thật khiến cho cảm giác của người sử dụng khi quan sát không bị ức chế thị giác như vật liệu giả gỗ, dẫn đến hiệu quả trang sức của loại hình sản phẩm này được tăng lên. ** Màu sắc đẹp, vân thớ đa dạng, phản quang mạnh làm nên vẻ óng ánh của gỗ, tạo cảm giác lập thể của vân thớ khi quan sát 5 *** Gỗ RDL làm tăng khối lượng thể tích, độ cứng, cường độ uốn tĩnh…và khắc phục khuyết điểm dễ biến dạng cong vênh của gỗ rừng trồng làm nguyên liệu sản xuất ra nó. **** Tỷ lệ lợi dụng gỗ cao. Loại bỏ được những khuyết tật của vốn có của gỗ nguyên liệu. ***** Gỗ RDL có thêm một số tính năng công dụng mới do đã được xử lý trong quá trình chế tạo để tăng khả năng phòng mục, phòng mọt, chống ẩm, chậm cháy… Gỗ RDL có những ứng dụng sau: a. Trang sức bề mặt gỗ: Phôi gỗ kỹ thuật được xẻ hộp theo thiết kế tạo vân thớ, sau đó lạng mỏng trên máy lạng gỗ. Tờ ván mỏng lạng từ hộp gỗ kỹ thuật gọi là ván lạng kỹ thuật được sử dụng có thể sử dụng cho tất cả các dạng trang sức dán phủ bề mặt gỗ, kể cả bề mặt ván nhân tạo. b. Xẻ phôi: Gỗ kỹ thuật có mục đích trang sức có thể sử dụng như gỗ xẻ tự nhiên. So với gỗ tự nhiên, gỗ RDL có ưu điểm là kích thước lớn và ổn định, tỷ lệ lợi dụng cao, cường độ và vân thớ được thiết kế trước phù hợp với mục đích sử dụng…. Hiện nay đã dùng rộng rãi để sản xuất ván sàn, đồ mộc gia dụng và cao cấp, cửa đi, cửa sổ… c. Ứng dụng khác: Gỗ RDL màu sắc đa dạng, vân thớ đẹp, ít biến dạng…nên có thể sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, bút chì, vợt bóng bàn… Nghiên cứu và sản xuất gỗ RDL trên thế giới: Những năm 30, 40 của thế kỷ 20, các chuyên gia đã bắt đầu nghiên cứu tiến hành xử lý điều chế màu sắc đối với gỗ, tiến hành tổ chức thiết kế lại hoa văn, để lợi dụng triệt để gỗ rừng trồng mọc nhanh và gỗ tự nhiên có màu sắc, vân thớ không nổi bật chế tạo thành gỗ vừa có đặc tính của gỗ tự nhiên, vừa có màu sắc, vân thớ đẹp, tính trang sức mạnh, được người sử dụng ưa thích. Các trường Đại học, viện nghiên cứu, nhà máy của Anh, Italia, Nhật bản, Trung quốc… đều đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu và ứng dụng thành công vào sản suất với quy mô công nghiệp. Trung Quốc đã nhập kỹ thuật và thiết bị toàn bộ dây chuyền sản xuất gỗ kỹ thuật của Cộng hòa Liên bang Đức vào năm 1970. Sau đó, nhà máy ván nhân tạo Thượng Hải, nhà máy gỗ Bắc Kinh đã phối hợp với các cơ quan nghiên cứu tiến hành thiết kế, chế tạo máy và thiết bị kỹ thuật toàn bộ của dây chuyền sản xuất gỗ kỹ thuật 6 trang sức, làm cho loại hình sản phẩm này được ứng dụng và phát triển mạnh tại Trung Quốc. Các nhà máy đồ mộc ở Thượng Hải cũng như các địa phương khác ở Trung quốc đã bắt đầu ứng dụng dán phủ các chi tiết đồ mộc hoặc trên tấm kim loại mỏng, ván sợi ép, ván dăm bằng ván lạng kỹ thuật. Những sản phẩm này đã được sử dụng làm vật liệu để trang trí nội thất các công trình kiến trúc rất độc đáo. Để thích ứng với sự phát triển của kỹ thuật trang sức bề mặt ván nhân tạo, tất cả các lĩnh vực liên quan như keo dán, chất phủ và kỹ thuật trang sức phủ mặt cũng đều có những đột phá và sáng tạo. Đến những năm đầu thế kỷ 21, trên thế giới, công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật đã được đưa vào ứng dụng rộng rãi. Các nhà sản xuất đã và đang ứng dụng hiệu quả công nghệ này có thể kể đến: Alpilignum (Italy), Anqing Hengtong Wood Co, Ltd (Trung Quốc), Linyi Kaiyuan Wood Industry Co, Ltd; Guangzhou Weitian Timber Manufacturing Co, Ltd… Các sản phẩm sản xuất ra đã được các nhà sản xuất ván sàn, vật liệu trang trí nội thất như: Shanghai YELS Artificial Plank Limited Company Shanghai King Yird Intl. Trading Co, Ltd; Changzhou Shudi Wood Co, Ltd; Hangzhou Hodin Decoration Materials Co, Ltd; Jiashan Longsen Lumbering Co, Ltd; Foshan Nanhai Jingcheng Woodwork Co, Ltd; Hangzhou Mitsein Wood Co, Ltd… sản phẩm gỗ kỹ thuật từ những nhà sản xuất kể trên đều đã tiêu thụ trên thị trường, được sử dụng và đánh giá cao về độ bền cũng như hiệu quả trang sức. Các kết quả nghiên cứu về loại hình công nghệ này mới chỉ được công bố một cách rất hạn chế, chung chung, mang tính giới thiệu, quảng bá thương mại, các nội dung chuyên môn sâu ít được đề cập. Một số tài liệu có thể tham khảo được như cuốn “Trang sức bề mặt ván nhân tạo” – Zhang Qin Li – NXB Lâm nghiệp Trung Quốc – 2004, hoặc “Công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật và kỹ thuật phòng chống biến màu gỗ ” – Đoạn Tâm Phương (Trung Quốc) – 2006, trong đó tác giả trình bày khá tổng hợp, chi tiết, rõ ràng về việc ứng dụng công nghệ sản xuất gỗ kỹ thuật từ một số loại gỗ của Trung Quốc như gỗ Ly, Vân Sam… cho chất lượng tốt, hiệu quả kinh tế cao. Đặc biệt, công nghệ và thiết bị phục vụ sản xuất không đòi hỏi quá phức tạp. Tuy nhiên, các thông số kỹ thuật, công nghệ mà các tác giả này công bố, đều được cảnh báo chỉ phù hợp với những loại gỗ đã nghiên cứu và điều kiện sản xuất cụ thể của ở nơi triển khai ứng dụng. 7 Tại Việt Nam nói chung, các loại gỗ rừng trồng có cấu tạo, đặc điểm, điều kiện sinh trưởng riêng, điều kiện sản xuất cũng có tính đặc thù, nên không thể ứng dụng ngay những kết quả nghiên cứu của nước ngoài. Và ở khu vực miền Đông Nam bộ nói riêng, gỗ rừng trồng đưa vào sản xuất ván bóc, lạng chủ yếu là cao su, điều, xà cừ. Ngoài ra, còn có các loại gỗ xoài, sầu riêng, mít, keo lai, xoan... có những đặc tính không giống nguyên liệu sản xuất gỗ kỹ thuật đã được các nước công bố. Vì vậy, để sản xuất gỗ kỹ thuật nói chung và gỗ kỹ thuật có tính năng trang sức nói riêng trong điều kiện sản xuất ở Việt nam, chúng ta cần phải có những nghiên cứu riêng về nguyên liệu và các yếu tố công nghệ sản xuất sản phẩm phù hợp. Trong nước Những năm gần đây, lượng gỗ nguyên liệu chế biến đồ mộc dân dụng và xuất khẩu ở Việt nam có xu hướng tăng đáng kể. Các cơ sở chế biến gỗ trong nước đa phần phải sử dụng nguyên liệu gỗ nhập khẩu từ nước ngoài. Nguồn nguyên liệu gỗ rừng trồng trong nước có chất lượng thấp nên khi đưa vào sản xuất sản phẩm gỗ giá trị kinh tế tăng thêm không nhiều và phạm sử dụng hạn chế. Vì vậy, các trường Đại học, cơ sở nghiên cứu, đã tiến hành nghiên cứu theo nhiều hướng khác nhau và ứng dụng những công nghệ mới vào sản xuất để nâng cao giá trị kinh tế và phạm vi sử dụng gỗ rừng trồng. Trong đó, nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sản xuất gổ kỹ thuật từ gỗ rừng trong trong điều kiện sản xuất của Việt Nam cũng bắt đầu được quan tâm. Các nhà nghiên cứu của trường Đại học Lâm nghiệp như GS.TS Trần Văn Chứ, PGS.TS Hoàng Xuân Niên đã quan tâm đến nghiên cứu gỗ kỹ thuật để nâng cao giá trị và giá trị sử dụng của gỗ rừng trồng mọc nhanh. Tuy nhiên, khu vực Đông Nam Bộ có nguồn nguyên liệu khá dồi dào là gỗ Điều và gỗ tạp trong vườn cây ăn quả gồm nhiều loại. Trong đó đáng kể như xoài, sầu riêng, cóc ... 1.6.2 Nguyên liệu nghiên cứu Gỗ Điều Cây điều (đào lộn hột) có tên khoa học là Anacardium occidentale L họ Xoài, có nguồn gốc từ Brasil, cây có thể cao tới trên 10 m, được trồng ở Đaknông, Bình phước, Ninh Thuận, Phan Thiết, Đồng Nai, Tây Ninh, Bình Dương, Cát Tiên Lâm Đồng và Nam Đắk lắc … Cây điều được trồng để lấy quả làm nguồn nguyên liệu cho công nghiệp chế biến hạt điều. Tuy nhiên do diện tích trồng khá lớn, chỉ riêng ở Bình Phước và Đồng 8 Nai đã có trên một nghìn ha và khối lượng gỗ điều tỉa thưa, cắt cành, chặt trắng trồng mới hàng năm lên tới cả trăm nhìn m3 (thống kê của sở NN&PTNN BP và ĐN) Đặc điểm công nghệ chế tạo ván mỏng: - Độ ẩm: Gỗ điều nguyên liệu có độ ẩm cao vì phần lớn là gỗ tươi thường được chặt hạ tỉa thưa vào cuối mùa khô đến giữa mùa mưa sau khi thu hoạch hạt điều. Quá trình chặt hạ, thu gom cây theo từng vườn và vận chuyển tập kết về cơ sở kinh doanh gỗ tròn sau đó phân phối đến các đơn vị chế biến. Thời điểm này gỗ điều nguyên liệu có độ ẩm ở mức 85 – 90%. Sau 2 – 3 tháng chất đống trong kho có mái che độ ẩm của cây vẫn ở mức trên 70 - 75%. Trường hợp chất đống gỗ trên bãi không có mái che thời gian 2 – 3 tháng vào cuối mùa khô đầu mùa mưa, độ ẩm giảm còn khoảng 60%. Khi mùa mưa bắt đầu gỗ sẽ tăng độ ẩm trở lại. Với những độ ẩm như vậy, gỗ điều được vào bóc mà không cần xử lý ẩm. Tuy nhiên, với độ ẩm cao bóc ván dễ hơn và chất lượng ván mỏng cũng cao hơn khi bóc gỗ có độ ẩm thấp, nhất là so với ván mỏng bóc từ gỗ có độ ẩm dưới 60%. Tuy nhiên, bóc ván khi gỗ có độ ẩm quá cao lại có thời gian hong phơi hoặc sấy kéo dài. - Kích thước nguyên liệu: Gỗ điều có chiều dài đoạn thân chủ yếu ở mức 0,6 – 0,7 m, đường kính 0,2 – 0,6m hoặc lớn hơn. Tỷ lệ đoạn thân có chiều dài 1,1 m chỉ khoảng 10% và thường cắt cả đoạn thân phân cành. Các đoạn cành đường kính nhỏ hơn và cũng có các vết của nhánh. Đây là lý do để gỗ điều chỉ bóc được ván mỏng dùng cho lớp trong của quá trình sản xuất ván dán. - Màu sắc – Vân thớ Gỗ điều không có vân rõ ràng, màu sắc tuỳ từng giống cây, nhưng ván mỏng bóc và sấy khô có màu từ trắng hơi ngà chuyển sang nâu đậm và tối màu. Đặc bỉệt trong trường hợp không kịp phơi ngay sau khi bóc hoặc bị mưa khi phơi, ván mỏng biến thành màu thâm đen. Thớ của gỗ điều hơi thô và thường chéo thớ nên mặc dù chất lượng gỗ điều thấp, nhẹ, mềm nhưng vẫn khó bóc, ngoài ra gỗ điều dễ mục ải và mốc nên cần lưu ý sấy hoặc phơi ván ngay sau khi bóc và bảo quản. - Vỏ: Vỏ của đoạn thân, cành gỗ điều rất dày, có thể lớn hơn 2 cm, vì vậy cần bóc vỏ trước khi bóc để tránh làm hư hại dao bóc. - Tính chất cơ học của gỗ điều (kG/cm2): Gỗ điều là loại gỗ trồng trong các vườn, chất lượng thấp, gỗ mềm, có nhiều giống khác nhau, khu vực trồng khác nhau, 9 tuổi khác nhau, nên giữa chúng tính chất cơ, lý cũng có sự sai khác nhất định. Ứng suất trượt dọc thớ gỗ điều 75,3. Ứng suất nén dọc thớ gỗ điều 586,58. Ứng suất nén ngang thớ XT gỗ điều 57,6. Ứng suất nén ngang thớ TT gỗ điều 45,2. Ứng suất kéo dọc thớ gỗ điều 512,6. Ứng suất kéo ngang thớ gỗ điều 28,3. Ứng suất uốn tĩnh gỗ điều 639,56. - Tính chất vật lý của gỗ điều: Khối lượng thể tích (w12%) 0,538g/cm3 . Co rút TT 8,68% Co rút XT 4,55% Co rút dọc thớ 0,76 %. Dãn nở TT 8,3%. Dãn nở XT 3,8 %. Dãn nở dọc thớ 0,39 %. Hình 1.1 Gỗ Điều Kích thước và khuyết tật của nguyên liệu: Gỗ điều đưa vào bóc là gỗ tươi, không xử lý nhiệt, gồm có thân và cành. Chiều dài khúc gỗ điều lớn nhất thường chỉ đạt được 1100 mm, chiều dài phổ biến trong khai thác gỗ điều là 0,6 – 0,7m. Đường kính trung bình sau khi bóc tròn từ 130 – 500mm hoặc lớn hơn, nhưng chủ yếu đường kinh khoảng 200 – 350 mm. Khuyết tật của gỗ điều nguyên liệu là vết cành, cong, vỏ dày, dễ mục, thâm đầu, biến màu ... Chế tạo ván mỏng Nguyên liệu : Gỗ điều được đưa vào bóc vỏ và bóc tròn đều bằng máy bóc có chấu kẹp cỡ nhỏ, các đầu để kẹp gỗ có thể thay đổi hoặc bóc trên hai máy để lõi gỗ còn lại sau khi bóc có đường kính nhỏ, khoảng 60 mm đối với tất cả những khúc gỗ bóc bình thường. Có thể bóc đồng thời hai khúc gỗ đã bóc vỏ và bóc tròn đến đường kính bằng nhau trên máy bóc rulo (vô tâm), đường kính cuối cùng của lõi bóc khoảng 30mm. 10 Gỗ sầu riêng Cây sầu riêng có pháp danh khoa học là Durio zibethinus Murr, họ Bombacaceae (họ gạo), là cây gỗ lớn cao khoảng 15 – 20 m, hoặc cao hơn. Tại Việt Nam, cây sầu riêng được trồng nhiều Bình Dương, Bình Phước, Đồng Nai, Lâm Đồng, Vĩnh Long, Bến Tre, Tiền Giang, Long An ... Đây là loại gỗ trồng trong vườn thuần loại hoặc trồng xen với những loại cây thân gỗ khác, một số nơi trồng trong vườn tạp. Mục đích trồng sầu riêng là thu hoạch trái. Nhưng do loài cây này nhiều địa phương trồng thâm canh trên diện tích lớn, tuổi thọ của cây lai ghép thường ngắn 15 – 20 năm, cây lâu năm cần thay đổi giống nên có thể coi như một loại nguyên liêu gỗ rừng trồng, cung cấp cho ngành chế biến gỗ nguyên liệu tương tự như những loại gỗ rừng trồng khác. Cây sầu riêng có thể trồng từ hạt, giâm cành hoặc lai ghép Đặc điểm công nghệ chế tạo ván mỏng: - Độ ẩm: Cây sầu riêng trồng trong những khu vực có nước hoặc đất ẩm nên sau khi chặt hạ từ vườn được vận chuyển đến xưởng chế biến trong thời gian từ 1 – 7 ngày nên vẫn giữ độ ẩm của gỗ tròn rất cao khoảng 80 – 85 %. Ở độ ẩm này gỗ sầu riêng được bóc tươi trong vòng 1 – 2 ngày sau khi đưa về xưởng. Tuy nhiên trong những trường hợp phải dừng sản xuất, gỗ sầu riêng cần được bảo quản trong nhà có mái che và phủ bạt, trong vòng 30 ngày vẫn có thể vẫn bóc tươi. - Kích thước nguyên liệu: Cây sầu riêng có nhiều nhánh, có thể cắt khúc thân cây thành các đoạn thân có cả các vết cành nhánh. Ví thế có thể cắt các đoạn có chiều dài thân 2,6 – 2,2 – 1,4 – 1,1 – 0,7 – 0,6 m, đường kính 0,1 – 0,5 m hoặc lớn hơn. Các đoạn thân có vết cành nhánh để lại trên bề mặt dấu vết nma2u sắc khác với màu sắc của thân nhưng ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình gia công ván mỏng và chế tạo vỗ kỹ thuật. - Màu sắc – Vân thớ. Gỗ sầu riêng không có vân rõ ràng, màu sắc đậm nhạt tuỳ tuổi cây, nhưng ván mỏng bóc và sấy khô phần giác có màu trắng hồng, phần lõi màu hồng hoặc đỏ nhạt. Phần gỗ giác không nhiều. Gỗ sầu riêng mềm, thớ tương đối thẳng, mịn, dễ bóc ván mỏng có thể phơi hoặc sấy. Trong thực tế có thể bóc được ván mỏng từ gỗ sầu riêng có chiều dày 0,4 – 2,5 mm. 11 - Vỏ: Vỏ của cây sầu riêng không quá dày và khá mềm, có thể bóc trên máy bóc gỗ. Tuy nhiên, nếu thực hiện bóc vỏ trước khi bóc ván mỏng để tránh làm hư hại dao bóc vẫn tốt hơn. Tính chất cơ lý của gỗ sầu riêng - Tính chất cơ học của gỗ sầu riêng (kG/cm2): Ứng suất trượt dọc thớ 77,6. Ứng suất nén dọc thớ 565,78. Ứng suất nén ngang thớ XT 59,3. Ứng suất nén ngang thớ TT 49,5. Ứng suất kéo dọc thớ 526,8. Ứng suất kéo ngang thớ 32,8. Ứng suất uốn tĩnh 663,7. Ứng suất chống tách trung bình: 9,3 kg/cm. - Tính chất vật lý của gỗ sầu riêng: Khối lượng thể tích (w12%) 0,553g/cm3 . Co rút TT 6,8%. Co rút XT 3,9%. Co rút dọc thớ 0,67 %. Dãn nở TT 6,3%. Dãn nở XT 3,1 %. Dãn nở dọc thớ 0,35 %. Kích thước và khuyết tật của nguyên liệu : Gỗ sầu riêng đưa vào bóc là gỗ tươi, không xử lý nhiệt. Chiều dài khúc gỗ lớn nhất 2600 mm, chiều dài cắt khúc thông dụng làm nguyên liệu gỗ bóc là 1,1 – 1,4m. Đường kính trung bình sau khi bóc tròn từ 200 – 400mm. Khuyết tật của gỗ tròn sầu riêng làm nguyên liệu bóc ván mỏng là các vết sâu đục trên thân hoặc mục từ tỉa cành. Hình 1.2 Cây sầu riêng và cây xà cừ Gỗ xà cừ Cây xà cứ có tên khoa học là Khaya senegalensis A. juss thuộc nhóm 5 (phân loại theo QĐ 2198 – CNR – của Viện Công Nghiệp Rừng) hoặc nhóm 5 (phân loại theo NĐ 10 – CP – của Chính phủ). Cây xà cừ không có tên trong danh mục những loại cây sử dụng làm nguyên liệu sản xuất gỗ dán theo TCVN 1761 – 75 – nhóm 0. Cây xà cừ thường trồng trên diện tích lớn ở các tỉnh Bình Phước, Đồng Nai, Bình Thuận, Bà Rịa trong vòng 10 – 12 năm. Những cây ở phía trong phát triển nhanh, 12 thân thẳng, thớ mịn, màu hồng đến nâu. Đường kính trung bình 18 -23 cm, cao 5 – 6 m. Đọan ngọn đường kính nhỏ, trung bình khoảng 12 cm. Chiều dài cắt được 2,6 ; 2,2 ; và 1,0m. Về khuyết tật, theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 7755 – 2007 : cây xà cừ rất ít khuyết tật tự nhiên. Hiện tượng vặn thớ, xoắn, chùn thớ chỉ xuất hiện ở những cây ngoài bìa, cây riêng lẻ hoặc trồng thành 1 hàng . Tính chất cơ học của gỗ xà cừ (kG/cm2): Ứng suất trượt dọc thớ : 87,465. Ứng suất nén dọc thớ : 337,06. Ứng suất nén ngang thớ XT: 129,46. Ứng suất nén ngang thớ TT :116,43. Ứng suất kéo dọc thớ : 666,07. Ứng suất kéo ngang thớ : 80,54. Ứng suất uốn tĩnh : 957,5 Tính chất vật lý Tính chất vật lý của gỗ xà cừ : Khối lượng thể tích cơ bản g/cm3 0,675. Khối lượng thể tích (w12%) 0,746g/cm3. Khối lượng thể tích (w18%) 0,719g/cm3. Co rút TT 5.31 % . Co rút XT 2,98%. Co rút dọc thớ 0.37%. Dãn nở TT 6,48%. Dãn nở XT 4,25%. Dãn nở dọc thớ 0,47%. Gỗ xà cừ có màu hồng nhạt đến đỏ nâu, phối hợp với gỗ điều, sầu riêng tạo nên gỗ kỹ thuẫt có màu sắc vân thớ đẹp hơn nguyên liệu gốc. Đặc điểm công nghệ chế tạo ván mỏng: - Độ ẩm: Cây xà cừ giữ độ ẩm của gỗ tròn khoảng 70 – 75 % trong thời gian 25 – 30 ngày. Ở độ ẩm này gỗ xà cừ có thể bóc tươi. 13 PHẦN II. KẾT QUẢ CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 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 Thông số góc dao Vị trí mũi dao/tâm gỗ (h) Loại gỗ ĐKgỗ bóc tròn (mm) Chiều dày dao Cạnh mài vát Gỗ điều ≤ 300 13 mm 33mm 0 Gỗ sầu riêng ≤ 300 13 mm 34,2mm 0 0 Xà cừ ≤ 300 13 mm 33mm Chiều dày ván (mm) Mức độ nén% 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 5 10 15 10 15 20 5 10 15 Tỷ lệ bóc ván mỏng: Tỷ lệ bóc ván mỏng thành phẩm là thể tích toàn bộ ván mỏng sau xén, sấy đến độ ẩm 6 – 8 %, phân loại cuối cùng đạt tiêu chuẩn, so với thể tích nguyên liệu gỗ tròn đưa vào bóc ván. Kết quả bóc ván mỏng từ gỗ điều và gỗ sầu riêng như sau: + Gỗ điều 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: 14 Bảng 2.2 Tỷ lệ ván mỏng gỗ điều/ nguyên liệu gỗ tròn CÂY ĐIỀU Số cây 1 2 Tỷ lệ ván 3 4 5 6 1,0 1,5 Chiều dày ván mỏng mỏng 1 1,5 1,0 1,5 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] Sau xén 73,7 68,6 72,4 70,2 75,3 75,9 Sau sấy 68.25 63.15 66.95 64.75 69.85 70.45 Nhận xét: Từ kết quả trên cho thấy tỷ lệ bóc ván mỏng thành phẩm sau xén của gỗ điều so với gỗ đã bóc tròn tương khoảng 72,68% (trung bình), và tỷ lệ sau sấy trung bình khoảng 67,23%. Tuy nhiên tỷ lệ này chỉ đạt 50 – 55% tính trên nguyên liệu gỗ tròn nguyên vỏ khi đưa vào bóc. Khi tăng chiều dày ván mỏng, chất lượng ván giảm do đó tỷ lệ ván sau xén giảm. Tỷ lệ ván sau sấy giảm do co rút và một phần nhỏ hư hao. Tỷ lệ trung bình cuối cùng của ván mỏng gỗ điều chọn để làm nguyên đơn chế tạo gỗ kỹ thuật chỉ đạt 33 – 37% với loại chiều dày 1, 5 mm + Gỗ sầu riêng 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 CÂY SẦU RIÊNG Số cây 1 2 Tỷ lệ ván mỏng 3 4 5 6 0,8 0,5 Chiều dày ván mỏng 1 0,8 0,5 1 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] Sau xén 89,7 90,3 92,6 91,8 92,2 93.6 Sau sấy 85.38 85.98 88.28 87.48 87.88 89.28 + Gỗ sầu riêng : Tỷ lệ bóc ván mỏng thành phẩm của gỗ sầu riêng sau xén trung bình là 91.7% và sau sấy là 87.38%. Gỗ sầu riêng chiều dày mỏng nhất có thể bóc trên 15