Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của mối dán

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của mối dán

1. Các yếu tố thuộc về vật dán (gỗ)

Các yếu tố thuộc về vật dán gồm có: loại gỗ, chất lượng bề mặt, độ ẩm gỗ…

Loại gỗ

Với mỗi loại gỗ khác nhau do chúng có cấu tạo, tính chất và thành phần cơ bản khác nhau nên khả năng thực hiện quá trình thẩm thấu chất kết dính là khác nhau.

Về độ rỗng trong gỗ: Độ rỗng ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng mối dán. Cấu tạo gỗ tạo nên độ rỗng trong gỗ do giữa các Mixen trên vách tế bào, ruột tế bào và lỗ thông ngang tạo nên. Khi tráng keo khả năng thẩm thấu dung môi của keo và gỗ phụ thuộc nhiều vào độ rỗng. Nếu độ rỗng quá lớn, chiều dày vật dán nhỏ, keo có độ nhớt thấp gỗ sẽ hút dung môi của keo, làm cho độ ẩm gỗ vượt quá điểm bão hòa thớ gỗ, dẫn tới làm chậm quá trình đóng rắn của keo, làm cho liên kết keo dán với gỗ giảm.

Về khối lượng thể tích: Ứng với mỗi loại gỗ sẽ có một khối lượng thể tích và thành phần các chất trong gỗ khác nhau. Khối lượng thể tích của gỗ ảnh hưởng tới cường độ chịu lực của gỗ nên nó ảnh hưởng tới khả năng ép khi dán dính. Với gỗ có khối lượng thể tích nhỏ, kết cấu trong gỗ lỏng lẻo, do các tế bào trong gỗ xếp không chặt chẽ, gỗ sẽ co rút dãn nở nhanh khi độ ẩm trong gỗ thay đổi. Mặt khác khối lượng thể tích nhỏ khả năng gia công bề mặt vật dán sẽ rất khó phẳng nhẵn. Trong quá trình tráng keo thì lượng keo tráng thẩm thấu vào gỗ là rất lớn làm cho lượng keo thực tế trên bề mặt mối dán giảm. Khối lượng thể tích cao làm cho độ cứng bề mặt gỗ lớn, trong quá trình dán ép các bề mặt dán dính khó tiếp xúc; nếu dùng lực ép lớn keo dễ bị tràn ra ngoài và làm giảm độ bền mối dán. Các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của khối lượng thể tích gỗ đến độ bền dán dính đã khẳng định: độ bền dán dính tăng dần theo sự tăng dần của khối lượng thể tích và đạt giá trị cực đại khi khối lượng thể tích gỗ từ (0,7 – 0,8)g/cm3 (ở độ ẩm 12%). Nếu gỗ có khối lượng thể tích lớn hơn 0,8g/cm3  độ bền dán dính có chiều hướng giảm ( xét ở cùng điều kiện loại keo, lượng keo, chất lượng bề mặt, độ ẩm gỗ và công nghệ ép).

Cấu tạo gỗ

Cấu tạo gỗ là yếu tố quan trọng và là cơ sở để giải thích những hiện tượng liên quan tới quá trình dán dính của keo khi dùng với vật dán là gỗ. Cấu tạo được xem như biểu hiện bên ngoài của tính chất, những biểu hiện về cấu tạo là cơ sở để giải thích các hiện tượng sản sinh trong quá trình gia công chế biến, lựa chọn các thông số phù hợp.

Gỗ là thực vật hữu cơ được tạo nên bởi vô số tế bào, có nhiều thành phần tồn tại ở dạng tế bào chết. Mỗi tế bào ngăn cách bởi vách tế bào. Vách tế bào gỗ chủ yếu do cellulose, hemicellulose và lignin tạo nên, lignin tồn tại trong gỗ như một chất keo gắn bó các cellulose lại với nhau tạo thành khối vững chắc. Sườn cellulose do nhiều phân tử cellulose liên kết thành chuỗi cellulose. Trong cấu tạo phân tử của các cellulose có chứa nhiều nhóm (-OH), khi gỗ tiếp xúc với các phân tử có cực tính của keo thì các nhóm (-OH) này liên kết với chúng tạo nên sự dán dính theo cơ chế liên kết hóa học. Khi tráng keo vào gỗ xảy ra hiện tượng thẩm thấu và khuếch tán các phần tử keo theo dung môi vào gỗ.

Các thành phần cấu tạo gỗ ảnh hưởng rõ nét đến độ bền dán dính là tia gỗ và các chất dầu nhựa ức chế quá trình đóng rắn keo.

Với các điều kiện về keo dán và công nghệ ép giống nhau, độ bền dán dính tốt nhất ở bề mặt gỗ xuyên tâm, sau đó đến bề mặt tiếp tuyến và nhỏ nhất ở bề mặt cắt ngang thớ gỗ.

Chất lượng bề mặt.

Theo lý thuyết dán dính, bề mặt vật dán càng phẳng, nhẵn thì khả năng dán dính càng tốt.

Với bề mặt vật dán có độ nhẵn càng cao thì khả năng bôi tráng càng dễ dàng, lượng keo tiêu hao ít, màng keo mỏng, đều liên tục, khe hở là nhỏ nhất giữa hai vật dán làm cho chất lượng mối dán tăng. Ngược lại, nếu chất lượng bề mặt vật dán kém, độ nhẵn không cao sẽ không chỉ làm tăng lượng keo tráng mà còn gây ra khuyết tật màng keo (liên quan tới mức độ tiếp xúc giữa keo dán và vật dán). Lúc này, màng keo dày, giòn làm ảnh hưởng đến chất lượng mối dán.

Tuy nhiên, do cấu tạo của gỗ cũng như các công đoạn gia công trước khi dán dính mà bề mặt gỗ có thể xuất hiện các nhân tố làm gián đoạn màng keo như: Các vết dầu nhựa trào lên bề mặt do quá trình sấy hoặc các chất dầu nhựa dễ bay hơi; các dấu vết của công cụ cắt gọt; các chất bụi bẩn; các dấu vết của mắt sống, mắt chết… Tất cả các yếu tố này cần phải được loại bỏ tối đa và sau khi gia công bề mặt vật dán phải tiến hành dán càng sớm càng tốt. Nếu thời gian từ khi gia công bề mặt tới khi tráng keo lớn, do ảnh hưởng của độ ẩm gỗ bề mặt xuất hiện lông gỗ, cong vênh mới… sẽ ảnh hưởng xấu tới chất lượng mối dán.

Nhiệt độ vật dán

Nhiệt độ vật dán là một trong những yếu tố ảnh hưởng rõ nét đến độ bền mối dán. Nhiệt độ vật dán quá cao sẽ làm keo đóng rắn sớm, không đủ thời gian cho keo thẩm thấu và khuếch tán vào vật dán. Thông thường, nhiệt độ vật dán thích hợp ở trong khoảng (15-35)0C, trong khoảng nhiệt độ này thì các phản ứng xảy ra trong dung dịch keo rất chậm, tính chất của dung dịch keo không bị thay đổi. Nhiệt độ vật dán quá thấp làm tăng khả năng dàn trải của keo trên bề mặt vật dán kém, các phản ứng hóa học giữa keo và gỗ diễn ra chậm, kéo dài thời gian đóng rắn của keo.

Độ ẩm vật dán

Độ ẩm vật dán có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành mối dán, nó có ảnh hưởng đến khả năng thẩm thấu dung môi của keo và vật dán, ảnh hưởng tới khả năng dàn trải và khả năng đa keo. Độ ẩm thích hợp sẽ giúp cho vật dán ổn định kích thước và do đó hạn chế hiện tượng bong tách màng keo. Khi độ ẩm vật dán thấp làm cho chúng dễ dàng thấm hút dung môi dẫn đến khả năng dàn trải keo giảm, màng keo dễ bị đóng rắn cục bộ hoặc bị khô trước khi đóng rắn. Mặt khác, khi độ ẩm vật dán thấp sẽ làm tăng độ cứng của bề mặt vật dán, khả năng tiếp xúc giảm, màng keo dễ bị tràn ra ngoài nếu nhiệt độ và áp suất ép cao. Ngược lại, khi độ ẩm vật dán cao làm cho lượng nước trên bề mặt vật dán và trong màng keo lớn, các phản ứng đóng rắn keo rất khó thực hiện; hơn nữa, độ ẩm vật dán cao gỗ sẽ bị co rút mạnh khi độ ẩm môi trường sử dụng giảm, màng keo rất dễ bị bong tách. Đối với quá trình dán ép thông thường thì độ ẩm vật dán thích hợp từ (8-15)%.

Độ PH của nguyên liệu

Trong sản xuất ván nhân tạo, độ pH của nguyên liệu ảnh hưởng đến tốc độ đóng rắn màng keo, đến tỉ lệ chất xúc tác để đạt được độ đóng rắn tốt nhất. Ở Việt Nam ngành công nghiệp sản xuất ván nhân tạo thường dùng keo UF và PF, ảnh hưởng của pH nguyên liệu đến hai loại keo này có sự khác biệt lớn, đối với keo PF độ bền dán dính của tâm gỗ và dác gỗ đều cho chất lượng tốt, đạt tiêu chuẩn quốc gia, điều đó cho thấy tính chất axit kiềm của nguyên liệu không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng ván. Ngược lại đối với keo UF, là loại keo có tính axit, đối với nguyên liệu tạo ván có tính chất axit chất lượng dán dính đạt yêu cầu, nhưng đối với nguyên liệu có tính kiềm nhẹ chất lượng mối dán không tốt.

2. Các yếu tố thuộc về chất kết dính

Loại keo

Trên cơ sở lý thuyết dán dính cho thấy các lực liên kết của mối dán phụ thuộc rất nhiều vào sự hình thành các cầu nối hóa học giữa chúng. Mỗi loại keo có cấu trúc phân tử khác nhau thì có các cầu nối hóa học khác nhau về số lượng và cầu nối, kết quả là cường độ dán dính sẽ khác nhau. Vì vậy, cần lựa chọn keo dán phù hợp với công nghệ, với mục đích sử dụng, đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Để lựa chọn loại keo dán cần căn cứ vào rất nhiều yếu tố như: Công nghệ sản xuất, chất lượng sản phẩm, giá thành sản phẩm… Khi sử dụng sản phẩm trong môi trường khác nhau, yêu cầu về chất lượng cũng khác nhau; với sản phẩm cần có cường độ chịu uốn cao, màng keo chống được môi trường ẩm nhiệt, chất lượng mối dán tốt thì nên dùng các loại keo như PU, MF, PF… Ngược lại, với các sản phẩm sử dụng với sản xuất đồ mộc, đồ thủ công mỹ nghệ, sàn gỗ công nghiệp … là loại sản phẩm thường xuyên tiếp xúc với con người, cường độ không yêu cầu quá cao thì có thể sử dụng các loại keo có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp, hàm lượng fomaldehyde tự do thấp, không độc hại để đảm bảo sức khỏe cho người sử dụng như keo PVAc, PU, các dòng keo có nguồn gốc tự nhiên.

Vì vậy trong việc lựa chọn và sử dụng sàn gỗ nói chung và sàn gỗ công nghiệp nói riêng, chúng ta nên sử dụng các loại sàn gỗ có chất lượng cao, hàng chĩnh hãng có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng, là những thương hiệu sàn gỗ được sản xuất trên các dây chuyền công nghệ hiện đại, sử dụng loại keo dán gỗ chất lượng cao, có hàm lượng Fomaldehyde thấp đảm bảo tốt cho sức khỏe con người và thân thiện với môi trường sinh thái.

Vua Sàn Gỗ xin giới thiệu một số thương hiệu sàn gỗ chính hãng, tốt nhất nên dùng:

  • Sàn gỗ Áo: sàn gỗ Kaindl
  • Sàn gỗ Ba Lan: sàn gỗ Kronopol
  • Sàn gỗ Bỉ: sàn gỗ Quickstep, sàn gỗ Balterio
  • Sàn gỗ Đức: sàn gỗ Kronotex, sàn gỗ Classen, sàn gỗ Wineo, sàn gỗ Krono-Original, sàn gỗ Rooms
  • Sàn gỗ Thụy Sĩ: sàn gỗ Kronoswiss
  • Sàn gỗ Pháp: sàn gỗ Alsafloor
  • Sàn gỗ Thái Lan: sàn gỗ Vanachai, sàn gỗ Leowood
  • Sàn gỗ Malaysia: sàn gỗ Robina, sàn gỗ Inovar, sàn gỗ Synchro
  • Sàn gỗ Hàn Quốc: sàn gỗ Hansol, sàn gỗ Dongwha

Cũng có thể sử dụng một số thương hiệu sàn gỗ Việt Nam như: sàn gỗ Penthouse, sàn gỗ Kentwood, sàn gỗ Gomak, sàn gỗ Newsky

Hoặc dùng một số thương hiệu sàn gỗ Trung Quốc cao cấp, loại tốt nhất như: sàn gỗ Yekalon, sàn gỗ Sennorwell, sàn gỗ Sennorwell Gold và sàn gỗ Bergeim

Loại keo dán khác nhau sẽ tạo độ bền dán dính khác nhau (chủ yếu phụ thuộc vào tính chất kỹ thuật của keo). Loại keo khi đóng rắn có cấu tạo mạng phức tạp sẽ cho độ bền dán dính cao và màng keo có thể chịu được môi trường ẩm nhiệt và ngược lại.

Lượng keo sử dụng

Khi thực hiện quá trình dán ép các lực liên kết của mối dán phụ thuộc rất nhiều vào sự hình thành các cầu nối hóa học giữa chúng. Số lượng các cầu nối phụ thuộc vào lượng keo tráng. Lượng keo tráng trên một diện tích bề mặt không đủ sẽ không tạo ra được tính liên tục của màng keo, sẽ không đủ số lượng các cầu nối hóa học, làm cho chất lượng mối dán kém, trương nở chiều dày lớn, khả năng bong tách lớn. Lượng keo tăng lên, trương nở chiều dày giảm, bong tách giảm, nhưng nếu lượng keo quá lớn làm chiều dày màng keo tăng, sinh ra nội ứng suất trong màng keo khi đã đóng rắn dẫn đến các khuyết tật như giòn, bong tách và lãng phí keo dán.

Lượng keo tráng là một nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối dán, công nghệ sản xuất và giá thành sản phẩm. Trong điều kiện nguyên liệu và công nghệ sản xuất cụ thể, xác định và lựa chọn lượng keo tráng trước tiên là phải căn cứ vào yêu cầu cường độ mối dán và sau đó là các chỉ tiêu kinh tế.

Độ bền dán dính tăng khi lượng keo tăng và sẽ đạt đến cường độ lớn nhất ở một mức keo nào đó và sẽ không tăng nữa mà có xu hướng giảm đi khi ta tiếp tục tăng lượng keo. Sở dĩ có kết quả này vì khi lượng keo sử dụng trên một đơn vị diện tích nhỏ do sự hao hụt qua các khâu tráng keo, khâu ép nên lượng keo thực tế trên bề mặt vật dán rất nhỏ, mặt khác do cấu tạo của gỗ và chất lượng bề mặt gia công không thể phẳng nhẵn tuyệt đối nên một phần lượng keo được sử dụng để điền lấp đầy vào các khoảng trống trong ruột của vách tế bào và các khuyết tật sinh ra trên bề mặt gia công. Chính vì thế gây nên hiện tượng nghèo lượng keo trên bề mặt vật dán, với lượng keo nhỏ thì không thể tạo ra màng keo liên tục và đảm bảo chiều dài cần thiết, do vậy khi tạo thành mối dán sẽ có cường độ thấp. Khi sử dụng lượng keo tăng dần thì màng keo đảm bảo chiều dày, liên tục… Do vậy cường độ của mối dán cũng tăng theo, đến khi lượng keo đủ để tạo một màng keo hoàn chỉnh nhất thì cường độ kéo trượt màng keo không tăng mà giảm dần khi lượng keo tiếp tục tăng. Khi lượng keo tăng, chiều dày màng keo tăng lên, khi dung môi thấm vào gỗ lớn gây ra sự chênh lệch về độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật dán, màng keo dày dễ gây ra nội ứng suất trong màng keo, khi dung môi bay hơi sẽ để lại bọt khí trong màng keo sau khi đóng rắn, đây là nguyên nhân làm gián đoạn màng keo, rạn nứt màng keo. Do đó mà độ bền dán dính giảm dần, mối dán dễ bị khuyết tật như cong vênh, dễ bị nấm mốc xâm hại.

Trong công nghệ sản xuất ván dán nhân tạo thường cho rằng lượng keo sử dụng càng nhiều thì tốt hơn lượng keo ít, độ bền mối dán cũng cao, vì vậy thường tồn tại khuynh hướng sử dụng nhiều keo. Nhưng nếu lượng keo dùng quá nhiều, lớp keo bị dày, lực liên kết bên trong của lớp keo tăng, phân bố lực trên bề mặt màng tiếp xúc không đều, dẫn đến độ bền mối dán giảm. Nếu lượng keo dùng quá ít, dễ sản sinh khuyết keo, không thể hình thành lớp keo liên tục, dẫn đến không phát huy được hết mức lực hấp dẫn liên kết giữa gỗ – keo để tạo thành cấu trúc ván, ảnh hưởng đến chất lượng ván.

Ngoài ra trong sản xuất ván nhân tạo, để chọn lựa lượng keo tráng hợp lý cũng cần căn cứ vào kích thước mạch gỗ, độ nhẵn bề mặt nguyên liệu, thời gian lão hóa của nguyên liệu và phương pháp ép, đồng thời kết hợp với chủng loại tính chất của keo để xác định lượng keo tráng.

Theo một số nghiên cứu và thực tế sản xuất khi quan sát sự phá hủy mẫu kéo trượt màng keo thường mẫu bị phá hủy ở phần gỗ tiếp giáp với bề mặt màng keo. Vì thế màng keo dày cũng không đem lại hiệu quả, nhất là khi bề mặt của vật dán đã được gia công chuẩn. Do đó cần thiết phải xác định được lượng keo tráng hợp lý nhất đảm độ bền dán dính màng keo.

Ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật keo đến chất lượng sản phẩm.

  • Ảnh hưởng của hàm lượng khô: Hàm lượng khô của keo có ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối dán vì trong quá trình dán ép dung môi của keo chủ yếu được gỗ hút thấm, do đó làm cho độ ẩm tăng vật dán ảnh hưởng đến chất lượng mối dán và chất lượng sản phẩm. Ngược lại nếu hàm lượng khô của keo quá cao thì khả năng dàn trải đều giữa keo và gỗ là khó do vậy tạo màng keo không đều, không liên tục dẫn đến chất lượng mối dán giảm. Trị số hàm lượng khô thích hợp cho sử dụng phụ thuộc vào loại gỗ, chất lượng gia công bề mặt vật dán, yêu cầu độ bền mối dán… Ví dụ: Đối với sản xuất ván dán, ván sàn gỗ công nghiệp, ván ghép thanh, sản xuất sàn gỗ tự nhiên và sàn gỗ ngoài trời thì hàm lượng khô của keo biến động trong khoảng từ (40 – 60)%; đối với sản xuất ván dăm, ván sợi, hàm lượng khô yêu cầu (55 – 60)%.
  • Ảnh hưởng độ nhớt keo: Độ nhớt keo là nội lực của dung dịch hình thành do tổng hợp các lực sinh ra trong lòng dung dịch. Nó được biểu hiện qua khả năng thấm ướt của dung dịch keo lên bề mặt vật dán; vì vậy độ nhớt của keo ảnh hưởng rất lớn đến công nghệ sản xuất, ảnh hưởng đến khả năng tráng keo, chiều dày màng keo và chất lượng mối dán.

Nếu độ nhớt của keo quá lớn, quá trình tráng keo lên bề mặt rất khó, màng keo khó dàn trải đều, khó liên tục; do đó chất lượng mối dán giảm, độ bền màng keo thấp. Nếu độ nhớt keo quá thấp đồng nghĩa với mức độ đa tụ của keo thấp, tuy khả năng tráng keo lên bề mặt vật dán dễ dàng nhưng lượng keo dán tráng thấm vào vật dán tăng lên, làm nghèo lượng keo trên bề mặt vật dán, cấu trúc phân tử màng keo khi đóng rắn đơn giản, dễ phá hủy.

Trị số độ nhớt của keo khi sử dụng phụ thuộc vào công thức và quy trình đa tụ keo, yêu cầu độ bền dán dính, yêu cầu công nghệ…

  • Ảnh hưởng độ pH của keo dán: Độ pH của keo dán là một trong những đại lượng đặc trưng cho tính chất hóa học, nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền mối dán. Tính bazơ mạnh hoặc axit mạnh (pH lớn hoặc nhỏ) đều phá hoại các tổ chức tế bào của gỗ, làm tăng tốc độ lão hóa của bản thân keo. Hoặc sẽ dẫn đến hiện tượng keo không có khả năng đóng rắn quá nhanh không phù hợp với công nghệ sản xuất.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *