Gác một tấm ván lên hai đầu rồi đè vào giữa: ván võng xuống, đè tiếp thì gãy. Hai dòng đi liền nhau trên bảng thông số ván MDF mô tả hai giai đoạn đó: MOR (modulus of rupture, độ bền uốn) và MOE (modulus of elasticity, mô đun đàn hồi).
- MOR là ứng suất lúc tấm ván gãy. Con số càng cao, phải đè càng mạnh ván mới gãy.
- MOE cho biết tấm ván cứng đến đâu khi còn chưa hỏng gì. Con số càng cao, ván càng ít võng dưới cùng một tải, và bỏ tải ra thì ván trở lại thẳng.
Hai cái tên viết tắt nghe gần giống nhau, nhưng người đóng kệ dùng MOE nhiều hơn: phần sau có bảng tính độ võng cho đợt MBR 18 mm và 25 mm ở ba nhịp. Đây là phần 5 của chuyên đề đọc bảng thông số ván MDF, HDF.
Đo độ bền uốn bằng cách nào
Phép thử có tên EN 310, gọi là thử uốn ba điểm vì thanh ván tì vào ba chỗ: hai gối tròn bên dưới, và một đầu ấn tròn đè xuống chính giữa cho đến khi thanh gãy. Bản tiếng Việt là TCVN 7756-6:2007. Các bước:
- Cắt mẫu rộng 50 ± 1 mm, dài bằng 20 lần chiều dày cộng 50 mm. Mẫu không ngắn hơn 150 mm và không dài hơn 1.050 mm.
- Đặt mẫu lên hai gối tròn đường kính 15 mm. Khoảng cách hai gối, gọi là nhịp, bằng 20 lần chiều dày. Tấm 18 mm thì hai gối cách nhau 360 mm.
- Một đầu ấn tròn đường kính 30 mm đè xuống giữa nhịp. Lực tăng đều sao cho mẫu gãy sau 60 ± 30 giây. Trong lúc đè, máy ghi lại lực và độ võng ở giữa nhịp, ít nhất 6 cặp số.
- Thử theo cả chiều dọc và chiều ngang tấm. Một nửa số mẫu úp mặt này lên, nửa còn lại úp mặt kia.
Từ một lần thử ra hai con số. MOR tính từ lực lớn nhất, lúc mẫu gãy. MOE tính từ đoạn đầu, khi đường lực và độ võng còn là một đường thẳng: lực tăng gấp đôi thì võng cũng tăng gấp đôi. Đoạn đó càng dốc, ván càng cứng.
Công thức tính MOR và MOEMở xem
- MOR tính từ lực lúc gãy: MOR = 3 × F × L / (2 × b × t²), với F là lực lớn nhất, L khoảng cách gối, b chiều rộng, t chiều dày mẫu.
- MOE tính từ đoạn thẳng đầu của đường lực và độ võng, giữa khoảng 10% và 40% lực gãy: MOE = L³ × (F2 − F1) / (4 × b × t³ × (a2 − a1)), với a là độ võng tương ứng với lực F.
Ví dụ: mẫu MBR 18 mm có MOR 20 N/mm² sẽ gãy ở lực khoảng 2 × 20 × 50 × 18² / (3 × 360) = 600 N trên nhịp 360 mm, xấp xỉ sức nặng của 60 kg đè lên một thanh rộng 5 cm.
Ván MDF có thể cứng hơn theo chiều này và yếu hơn theo chiều kia. EN 622-5 quy định MOR và MOE phải đạt theo hướng yếu nhất trong mặt phẳng tấm, nên phép thử làm theo cả hai chiều.
MOR và MOE của từng mã ván KES
Bảng MDF/HDF năm 2024 của KES ghi MOR và MOE theo từng dải độ dày, đơn vị N/mm². Với độ dày hay dùng làm tủ và kệ (trên 12 đến 19 mm), các con số chính là:
- MOR của MBR, MLF dày >12–19 mm
- 20N/mm²
- Thanh mẫu 18 mm gãy ở khoảng 600 N trên nhịp 360 mm.
- MOE của MBR, MLF dày >12–19 mm
- 2.200N/mm²
- Con số dùng để tính độ võng đợt kệ ở phần dưới.
- MOE tối thiểu của HDF 12 mm
- 2.900N/mm²
- MBR dải >9–12 mm ghi 2.500.
Từng mã trên bảng KES so với tiêu chuẩn và so với nhau:
- MBR và MLF trùng mức của MDF dùng ở chỗ khô. HMR trùng mức MDF.H (MDF chịu ẩm) của EN 622-5 và TCVN 7753:2007, MOR cao hơn MBR ở mọi dải.
- Các mã nhẹ thấp hơn: LBR ghi MOR 22 / 20 / 18 và MOE 2.200 / 2.200 / 2.000 ở ba dải >6–19 mm. LMR ghi MOR 22 / 20 / 20 ở ba dải đó, MOE như LBR. MBR-S ghi MOR 23 / 22 / 20 / 18 và MOE 2.700 / 2.500 / 2.200 / 2.000 cho bốn dải >6–30 mm.
- HDF cứng và bền hơn hẳn: MOR tối thiểu từ 28 đến 45 N/mm², MOE tối thiểu từ 2.500 đến 3.300 N/mm², tùy độ dày.
Ván mỏng có mức yêu cầu cao hơn ván dày. Một lý do nằm ở lớp mặt. Khi uốn, hai lớp sát mặt chịu kéo và nén nhiều nhất, phần ruột chịu ít hơn. Lớp mặt càng đặc, ván càng cứng và càng khó gãy: tăng tỷ trọng lớp mặt làm MOR tăng 55–67% và MOE tăng 34–62% (xem bài tỷ trọng ván).
Đổi sang đơn vị khác: 1 N/mm² bằng 1 MPa, nên 2.200 N/mm² bằng 2.200 MPa, tức 2,2 GPa.
Bảng đầy đủ của KES (MOR / MOE, N/mm²)Mở xem
| Độ dày (mm) | MBR, MLF: MOR / MOE | HMR (MDF): MOR / MOE | LBR: MOR / MOE | HDF HBR, HMR: MOR / MOE |
|---|---|---|---|---|
| 2,5–4 | 23 / N/A | 27 / 2.700 | N/A | N/A |
| >4–6 | 23 / 2.700 | 27 / 2.700 | N/A | N/A |
| >6–9 | 23 / 2.700 | 27 / 2.700 | 22 / 2.200 | ≥45 / ≥3.300 (9 mm) |
| >9–12 | 22 / 2.500 | 26 / 2.500 | 20 / 2.200 | ≥35 / ≥2.900 (12 mm) |
| >12–19 | 20 / 2.200 | 24 / 2.400 | 18 / 2.000 | ≥28 / ≥2.500 (17 mm) |
| >19–30 | 18 / 2.100 | 22 / 2.300 | N/A | N/A |
Đợt kệ võng bao nhiêu: MOE quyết định
Độ võng của một đợt kệ phụ thuộc vào ba thứ: tải đặt lên, kích thước đợt và MOE của ván. Người thiết kế đồ nội thất dùng MOE ghi trên phiếu để tính trước đợt sẽ võng bao nhiêu. Còn MOR chủ yếu dành cho người tính kết cấu chịu lực.
Với một đợt kệ gác tự do trên hai đầu, tải dàn đều, độ võng ban đầu ở giữa nhịp tính theo công thức của EPF:
d = 5 × W × L³ / (32 × E × b × t³) × 9,81
trong đó d là độ võng (mm), W tổng tải trên đợt (kg), L khoảng cách hai điểm đỡ (mm), E mô đun đàn hồi (N/mm²), b chiều sâu đợt (mm), t chiều dày (mm).
Áp dụng cho đợt kệ sâu 300 mm, chất đều 20 kg, dùng MOE trên bảng KES:
| Đợt kệ | Nhịp 600 mm | Nhịp 800 mm | Nhịp 1.000 mm |
|---|---|---|---|
| MBR 18 mm, E = 2.200 | khoảng 1,7 mm | khoảng 4,1 mm | khoảng 8,0 mm |
| MBR 25 mm, E = 2.100 | khoảng 0,7 mm | khoảng 1,6 mm | khoảng 3,1 mm |
Với cùng tổng tải, nhịp dài gấp đôi thì đợt võng gấp tám, vì độ võng tỷ lệ với lập phương của nhịp. Ván dày hơn thì võng ít hơn nhiều, vì độ võng tỷ lệ nghịch với lập phương của chiều dày. Cho nên rút ngắn nhịp hoặc tăng chiều dày có tác dụng hơn chọn ván có MOE nhỉnh hơn một chút.
Một mốc để so: tiêu chuẩn đồ gỗ kiến trúc AWI của Mỹ chấp nhận đợt kệ võng tới 1/144 nhịp, tức khoảng 5,6 mm với nhịp 800 mm và khoảng 6,9 mm với nhịp 1.000 mm. Đợt MBR 18 mm ở trên nằm dưới mốc này ở nhịp 800 mm, nhưng vượt mốc ở nhịp 1.000 mm.
Ván võng thêm theo thời gian
Độ võng tính ở trên là độ võng ban đầu, lúc vừa đặt tải lên. Ván chịu tải lâu ngày sẽ võng thêm, gọi là từ biến. Với đợt MDF sơn trực tiếp hoặc dán màng mỏng, từ biến có thể làm độ võng ban đầu tăng tới 50%. Đợt MBR 18 mm nhịp 800 mm ở trên vì thế có thể võng dần từ khoảng 4,1 mm đến khoảng 6,1 mm. Đợt phủ veneer hoặc laminate ở cả hai mặt thì võng ban đầu thấp hơn, và từ biến cũng ít hơn đáng kể.
Tính toán kết cấu theo Eurocode 5 dùng mức thận trọng hơn: hệ số từ biến của MDF chịu tải trong điều kiện khô là 2,25, so với 0,60 của gỗ xẻ. Theo cách tính này, phần võng thêm của MDF lớn hơn nhiều so với gỗ xẻ.
Số trên bảng thông số không dùng để tính kết cấu
EN 622-5 ghi rõ các giá trị của nó là tính chất sản phẩm, không phải giá trị đặc trưng để thiết kế kết cấu. Giá trị để thiết kế nằm ở một tiêu chuẩn khác, EN 12369-1. Ví dụ, theo Swedish Wood, MDF chịu tải (MDF.LA) dày 12–19 mm có độ bền uốn đặc trưng 21,0 N/mm² và MOE trung bình 3.000 N/mm².
Với đồ nội thất thông thường như kệ, tủ, bàn, công thức của EPF và MOE trên phiếu là đủ để ước lượng.
Câu hỏi thường gặp
MOR và MOE khác nhau thế nào?
MOR đo lúc ván gãy. MOE đo lúc ván còn đàn hồi, tức võng rồi trở lại thẳng khi bỏ tải. Một đợt kệ thường hỏng vì võng thấy rõ trước khi gãy, nên MOE là con số cần xem cho kệ.
Đợt kệ MDF 18 mm dài tối đa bao nhiêu?
Tùy tải. Với 20 kg chia đều trên đợt sâu 300 mm, MBR 18 mm võng khoảng 4,1 mm ở nhịp 800 mm và khoảng 8 mm ở nhịp 1.000 mm theo công thức EPF, chưa tính võng thêm theo thời gian. Kệ nặng hơn nên rút nhịp, thêm điểm đỡ giữa hoặc dùng ván dày hơn.
HDF có cứng hơn MDF không?
Có, ở cùng độ dày. HDF 12 mm trên bảng KES ghi MOE ≥2.900 N/mm², MBR dải >9–12 mm chỉ ghi 2.500 N/mm². Cái giá phải trả là tấm HDF nặng hơn.
Các mã ván có trong danh mục MDF và HDF. Để chọn cốt cho từng phần của tủ, xem chọn cốt ván MDF, HDF, ván dăm hay plywood.
Nguồn tham khảo
- KES Group, thông số MDF/HDF (2024)
- Bộ KH&CN, TCVN 7756-6:2007 Xác định mô đun đàn hồi khi uốn tĩnh và độ bền uốn tĩnh
- Bộ KH&CN, TCVN 7753:2007 Ván sợi, ván MDF
- CEN, EN 622-5:2009 Ván sợi, yêu cầu cho ván MDF
- European Panel Federation, đánh giá tính chất MDF
- European Panel Federation, kệ và tủ chứa đồ bằng MDF
- Swedish Wood, Design of timber structures tập 2 (2022), giá trị EN 12369-1 và hệ số từ biến
- AWI, Architectural Woodwork Standards bản 2, mục 10 (độ võng đợt kệ)
- Wong và cộng sự, mặt cắt tỷ trọng và tính chất ván sợi, J Wood Sci 46 (2000)