Luận văn tốt nghiệp Đại ca: nguyễn kim hiều
loại hình biến tính; ngâm tẩm, gỗ ép lớp, gỗ nén, gỗ tăng tỉ trọng, polyme hoá. Các
phơng pháp biến tính gỗ đợc mô tả nh sau:
+ Phơng pháp nhiệt cơ:
Nguyên lý của phơng pháp này là gỗ đợc gia nhiệt trớc, sau đó đợc nén (ép) d-
ới áp suất nhất định để tạo sản phẩm có kết cấu chặt chẽ. Gỗ đợc biến tính bằng ph-
ơng pháp ép nhiệt còn gọi là gỗ ép. Trớc khi ép gỗ cần hấp hoặc làm nóng gỗ, trong
quá trình ép gỗ ở trong mặt phẳng vuông góc với chiều thớ gỗ sẽ xảy ra sự thay đổi
về cấu trúc thô đại của gỗ. Kết quả là ta thu đợc loại sản phẩm mới có khối lợng thể
tích và các tính chất cơ lý tơng đối cao. Biến tính theo phơng pháp này, sử dụng
nguyên liệu chủ yếu là các loại gỗ lá rộng loại mềm. Gỗ ép có độ bền, độ cứng lớn
hơn nhiều so với gỗ tự nhiên (0,8 - 1,35g/cm
3
) có khả năng chịu mài mòn tốt và có
khả năng thay thế một số chi tiết máy bằng kim loại màu(ống bọc, bánh răng loại
nhỏ, ván sàn). Trong một số trờng hợp có thể tẩm thêm các chất nh: dầu, polyme để
tạo ra vật liệu có khả năng chịu mài mòn tốt. Cũng có những loại gỗ đợc bóc hoặc
lạng mỏng, sau đó ván mỏng đợc tẩm các loại hoá chất và đợc ép lại tạo ra gỗ ép
lớn. Phơng pháp này đòi hỏi máy ép có áp lực rất lớn, tỷ trọng của ván rất cao, tính
đàn hồi trở lại cũng lớn.{14],[15].
+ Phơng pháp hoá nhiệt:
Trớc tiên gỗ cần đợc tẩm hoá chất sau đó đợc dồn nén lại, các hoá chất trong
gỗ sẽ đóng rắn. Xử lý hoá học gỗ sẽ làm thay đổi vách tế bào, gỗ sẽ dẻo, do đó ta dễ
dàng làm thay đổi hình dạng của gỗ. Gỗ đợc hoá dẻo bằng hoá chất sẽ thấm nớc, tr-
ơng nở và đàn hồi trở lại. Gỗ ép theo phơng pháp này đợc áp dụng để sản xuất đồ
mộc, ván sàn,
Theo hớng khác, gỗ đợc tẩm các monome có khả năng kết dính, oligome nhựa
hóa học, sau đó sẽ qua giai đoạn nhiệt hoá với mục đích tạo ra các phản ứng trùng
hợp hoặc trùng ngng xảy ra trong gỗ. Trong một số trờng hợp sẽ xảy ra các phản
ứng hoá học của các chất tẩm với polyme của gỗ. Các chất tẩm thông thờng là các
chất rợu, phenol, nhựa polyeste(PE). Ngoài ra để biến tính ta có thể dùng các kim
loại có nhiệt độ nóng chảy thấp. Các kim loại này là Zn, Sn, Pb, Bi, Cd. biến tính gỗ
bằng phơng pháp các chất nhựa hoá học sẽ làm giảm khả năng hút ẩm, thấm nớc,
hút nớc làm giảm khả năng trơng nở, tăng độ bền, độ cứng. Gỗ biến tính theo phơng
pháp này đợc sử dụng trong xây dựng, đồ mộc gia dụng.
5
Luận văn tốt nghiệp Đại ca: nguyễn kim hiều
+Phơng pháp bức xạ - hoá học:
Gỗ đợc tẩm các chất metylmeta krilat, stirol và các chất monome khác, dới tác
dụng của các tia bức xạ xảy ra phản ứng trùng hợp ở trong gỗ. Gỗ đợc biến tính theo
phơng pháp này sẽ tạo ra sản phẩm có kích thớc ổn định, các tính chất cơ lý sử dụng
tơng đối cao. Gỗ ép đợc sử dụng để sản xuất ra ván sàn thanh, các chi tiết máy[14].
+Phơng pháp hoá học:
Gỗ đợc tẩm các chất hoá học nh amoniac và một số chất khác. Các chất này có
khả năng làm thay đổi cấu trúc và thành phần hoá học của gỗ. Tẩm chất amoniac sẽ
làm tăng khả năng biến dạng của gỗ, gỗ sẽ dồn nén lại trong quá trình sấy.
Gỗ có khả năng thay đổi màu. Gỗ sau khi biến tính theo phơng pháp này thì
tính chất cơ học có giảm đi một chút, tuy vậy khả năng hút ẩm, hút nớc, trơng nở, co
giãn có giảm đi đáng kể. Vì vậy nó đợc ứng dụng làm các vật liệu có hình dạng,
kích thớc ổn định[15].
Ngoài các giải pháp biến tính trên, trên thế giới có một số giải pháp khác mà
làm thay đổi tính chất của gỗ. Các giải pháp này vẫn đợc coi là biến tính nh: các loại
ván nhân tạo(ván dán, ván dăm, ván LVL(Laminated Veneer Lumber))
+ Các nghiên cứu về máy và thiết bị biến tính gỗ:
Cho đến nay các máy và thiết bị biến tính gỗ đã phát triển rất mạnh. Các nớc
có dây truyền biến tính gỗ là Nga, Mỹ, Nhật Bản, Phần Lan. ở Trung Quốc trong
những năm 1985 đến nay cũng đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu về công nghệ
máy móc và thiết bị. Có rất nhiều thiết bị trong dây truyền biến tính gỗ theo phơng
pháp hoá cơ. Tuy nhiên chủ đạo vẫn là máy ngâm tẩm, thiết bị áp lực chân không
(phơng pháp hoá học), máy sấy cao tần hoặc sấy đối lu (phơng pháp hóa học và
nhiệt).
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất gỗ biến tính ở trong nớc:
Vào những năm 1987 - 1988 ở Việt Nam ngành dệt sử dụng các loại máy dệt
thoi. Các loại thoi dệt đợc mua từ Trung Quốc, Nhật Bản, ấn Độ. Giá mỗi con thoi
khi đó khoảng 10 - 12 USD. Thời gian này ở Việt Nam rất khó khăn về kinh tế.
Ngành dệt đã tiến hành nghiên cứu sử dụng gỗ Dẻ đỏ để làm thoi, thoi gỗ Dẻ đỏ dệt
6
Luận văn tốt nghiệp Đại ca: nguyễn kim hiều
đợc 300 - 350m vải trong khi đó thoi của nớc ngoài có thể dệt từ 1000 - 1200m
vải[7].
Viện Công nghiệp rừng tiến hành nghiên cứu sử dụng gỗ biến tính từ gỗ Mỡ,
Thông nàng, Vạng trứng để sản xuất thoi dệt. Gỗ Vạng trứng(Endospermum) có
khối lợng thể tích 0,52g/cm
3
, độ bền uốn tĩnh 840KG/cm
3
đợc tẩm dung dịch Phenol
Spirt kết hợp với nén - ép để tăng khối lợng thể tích. Phôi gỗ có kích thớc
36x5,5x7,8cm theo chiều dài, rộng, dày, độ ẩm W=12%; dung dịch tẩm có độ nhớt
30giây (cốcBZ-4 ở nhiệt độ 30
0
C), hàm lợng khô 33%; lợng chất biến tính tẩm vào 1
phôi tính theo lợng khô 156gam; mức độ nén ép 35% tính theo thể tích ban đầu. Kết
quả thu đợc phôi gỗ có khối lợng thể tích 0.88-0.90 g/cm
3
. Loại phôi này đã đợc bộ
khoa học công nghệ và môi trờng giúp đề tài chính để sản xuất thoi và dệt thử tại
nhà máy dệt bạt19/5 Hà Nội và nhà máy dệt Nam Định. Kết quả thử thoi từ gỗ Vạng
Trứng(Endospermum sinesis) đạt đợc từ 500 - 600m vải.
Tại ĐH Lâm Nghiệp đã có một số công trình nghiên cứu của giáo viên và sinh
viên khoa Chế biến đã nghiên cứu một số phơng pháp nh: Phơng pháp ngâm thờng,
phơng pháp tẩm nóng lạnh, phơng pháp áp lực chân không để đa thuốc bảo quản vào
trong gỗ. Mục tiêu nghiên cứu của các công trình đó chỉ mới dừng lại ở mức bảo
quản gỗ mà cha có hớng ổn định, biến tính gỗ.
Mặc dù các phơng pháp biến tính nh: nhiệt cơ, hoá cơ để tạo ra các loại gỗ
biến tính cũng đã đợc thảo luận, song do điều kiện về máy móc cha đáp ứng đợc yêu
cầu của máy biến tính gỗ, do đó chất lợng gỗ biến tính cũng cha đáp ứng theo tiêu
chuẩn.
Qua điều tra về các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài
nớc chúng tôi thấy: Hớng nghiên cứu biến tính gỗ ở trong nớc là hết sức cần thiết và
có ý nghĩa. Điều này không những nâng cao chất lợng sản phẩm, mà còn tạo công
ăn việc làm, giúp chúng ta đa dạng hoá loại hình sử dụng gỗ.
Vì vậy hớng nghiên cứu của đề tài: nhằm nghiên cứu tìm ra một số giải pháp
biến tính gỗ và nghiên cứu sự ảnh hởng của PEG tới các tính chất của gỗ, khả năng
hạn chế nứt của gỗ và khả năng trang sức sơn PU.
7
Luận văn tốt nghiệp Đại ca: nguyễn kim hiều
1.2.Mục tiêu nghiên cứu:
1.2.1. Mục tiêu tổng quát:
+ Nghiên cứu công nghệ mới - công nghệ biến tính gỗ nhằm góp phần vào
công việc tìm kiếm nguyên liệu thay thế gỗ rừng tự nhiên đang ngày càng khan
hiếm và áp dụng công nghệ mới vào sản xuất chế biến gỗ ở Việt Nam.
+ Nâng cao khả năng sử dụng gỗ mọc nhanh rừng trồng(gỗ Keo lá tràm) - một
trong các loại gỗ của chơng trình 5 triệu ha rừng.
+ Đa dạng hoá các loại hình sản phẩm từ gỗ rừng trồng.
.2. 12. Mục tiêu cụ thể:
+ Tạo ra một số sản phẩm mới bằng một số phơng pháp biến tính. Các sản
phẩm biến tính sẽ đợc dùng vào làm nguyên liệu cho ván sàn, các chi tiết mỹ nghệ.
+ Đánh giá ảnh hởng của nồng độ PEG (Polyetylen Glycol ) và thời gian ngâm
thuốc đến sự trơng nở của gỗ Keo lá tràm.
+ Đánh giá ảnh hởng của nồng độ PEG(Polyetylen Glycol) và thời gian ngâm
thuốc đến một số chỉ tiêu khác.
1.3. Phạm vi nghiên cứu:
+ Đề tài sử dụng phơng pháp ngâm thờng để đa thuốc PEG vào trong gỗ với
các cấp nồng độ và thời gian theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm bậc 2.
+ Nguyên liệu sử dụng ngâm tẩm PEG là gỗ Keo lá tràm
1.4. Nội dung nghiên cứu:
+ Nghiên cứu ảnh hởng của nồng độ PEG và thời gian ngâm thuốc đến sự tr-
ơng nở của gố Keo lá tràm.
+ Nghiên cứu ảnh hởng của nồng độ PEG và thời gian ngâm thuốc đến khả
năng trang sức của gỗ Keo lá tràm.
1.5. Phơng pháp nghiên cứu:
Hiện nay khi nghiên cứu về công nghệ ngời ta hay dùng phơng pháp thực
nghiệm. Trong chuyên đề nghiên cứu này chúng tôi cũng dùng phơng pháp thực
8
Luận văn tốt nghiệp Đại ca: nguyễn kim hiều
nghiệm theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm cho các nghiên cứu của mình. Mô
hình toán học đợc chọn là kế hoạch hoá thực nghiệm bậc 2.
Các bớc tiến hành thí nghiệm nh sau:
Bớc1: Kiểm tra chất lợng hoá chất và chất lợng nguyên liệu gỗ Keo lá tràm.
Bớc 2: Tiến hành xẻ gỗ theo bản đồ xẻ đã định, cắt mẫu gỗ theo tiêu chuẩn đã định
Bớc 3: Pha hoá chất theo các nồng độ đã định. Tiến hành ngâm gỗ trong các dung
dịch theo ma trận quy hoạch thực nghiệm ấn định trớc. Nồng độ PEG và thời gian
ngâm đợc miêu tả ở bảng 1.1. Ma trận quy hoạch thực nghiệm bậc hai có hai
biến số nồng độ PEG (N%) và thời gian tẩm ( giờ ) đợc trình bày ở bảng 1.2.
Bảng 1.1: Nồng độ PEG và thời gian ngâm
Mức
-
- o +
+
Nồng độ PEG (%) 5 7 9 11 5
Thời gian ngâm(giờ) 4 6 8 10 4
Bớc4: Tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu tính chất co rút, giãn nở của gỗ theo các
tiêu chuẩn đã định. Để thử mức độ co rút và giãn nở của gỗ chúng tôi sử dụng tiêu
chuẩn TCVN 360-70 sửa đổi và 361-70 sửa đổi. Với kích thớc mẫu: 30x30x10mm.
Bớc5: Kiểm tra sự ảnh hởng của nồng độ PEG và thời gian ngâm đến khả năng
trang sức của gỗ và khả năng chống cháy của gỗ. Khả năng trang sức của gỗ kiểm
tra theo tiêu chuẩn oct 15140 - 78. Phơng pháp kiểm tra là rạch ô vuông. Khả năng
chống cháy của gỗ kiểm tra theo tiêu chuẩn ASTM E69 - 70.
Bảng 1.2. Ma trận quy hoạch thực nghiệm
N
0
X
1
X
2
N(%)
(giờ)
1 + + 9 8
2 - + 5 8
3 + - 9 4
4 - - 5 4
5
+
0 11 6
6
-
0 3 6
7 0
+
7 10
8 0
-
7 2
9
Luận văn tốt nghiệp Đại ca: nguyễn kim hiều
9 0 0 7 6
10
Luận văn tốt nghiệp Đại ca: nguyễn kim hiều
Chơng II
thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
2.1. Quy trình công nghệ tạo gỗ biến tính
Quy trình công nghệ biến tính gỗ theo phơng pháp ngâm thờng gỗ trong dung
dịch PEG đợc miêu tả theo sơ đồ hình 2.1
Hình 2.1. Quy trình công nghệ biến tính gỗ:
2.1.1. Nguyên liệu gỗ:
2.1.1.1. Gỗ dùng trong thí nghiệm:
Nguyên liệu dùng trong thí nghiệm là loại Keo lá tràm, đây là loại cây sinh tr-
ởng nhanh, có khả năng thích nghi với nhiều điều kiện khí hậu, đất đai khác nhau.
Ngoài ra qua nhiều nghiên cứu ngời ta thấy rằng: Cây Keo lá tràm có khả năng tái
tạo đất trồng tơng đối tốt, đặc biệt với vùng đất khô cằn. hờ những u thế của nó,
ngời ta đa vào trồng tơng đối nhiều nhng lại cha có biện pháp sử dụng gỗ hiệu quả
mà chỉ dừng lại ở một số loại hình sản xuất: Ván dăm, giấy, một số đồ mộc thông
thờng,
Cấu tạo thô đại của Keo lá tràm :
-Nhìn trên mặt cắt ngang của cây gỗ ta thấy gỗ giác gỗ lõi phân biệt rõ ràng,
gỗ giác có màu trắng, gỗ lõi có màu nâu hơi vàng, gỗ có vòng tăng trởng nhng
không phân biệt rõ ràng, thờng có mắt gỗ.
-Mạch gỗ: Lỗ mạch phân tán, hình tròn riêng rẽ, hay dính liền nhau từ 2 - 3 lỗ
mạch, khá đồng đều. Số lợng từ 4-6 mạch/mm
2
.
11
Sấy
Sấy
Nguyên liệu xẻ phá xẻ lại Thanh
Thuốc PEG Kiểm tra Hoà tan
Sản phẩm Kiểm tra chất lượng gỗ
Ngâm
Luận văn tốt nghiệp Đại ca: nguyễn kim hiều
-Sợi gỗ: Tiết diện hình đa giác, hình dạng không đồng đều, xếp thành từng dãy
xuyên tâm
-Tia gỗ: Từ 4-5 tia/mm, hình thon dài, xếp xen kẽ.
-Tế bào mô mềm: Tiết diện hình đa giác, xếp thành từng dãy song song, tia gỗ
bao quanh lỗ mạch. Tế bào mô mềm có chứa tinh thể hình đa giác.
2.1.1.2. Hoá chất:
Hoá chất dùng trong thí nghiệm là PEG(Polyetylen Glycol )
Công thức cấu tạo: HO - CH
2
- (CH
2
- O - CH
2
)
n
- CH
2
- OH
-Nguồn gốc: PEG là loại muối trung tính, màu trắng, không mùi đợc trùng hợp
từ nhiều phân tử có gốc (-OH).
+ PEG tan tốt trong nớc, độ PH=7,4, khó bị rửa trôi
PEG là một loại thuốc dùng để biến tính gỗ. Nó đã đợc dùng từ rất sớm và khá
phổ biến trên thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam ít đợc sử dụng do công nghệ và thiết bị
cha phát triển rộng rãi, thêm nữa giá thành khá cao.
+ PEG có thể tẩm bằng nhièu phơng pháp và là loại thuốc dễ thấm.
+ PEG dùng trong thí nghiệm là loại PÊG1000 của Trung Quốc.
-Thành phần: PEG là một thành phần của nhiều loại thuốc khác nhau. ở Việt
Nam PEG thờng đợc dùng để ngâm tẩm cho gỗ dùng để trạm khắc, thoi dệt và
chủ yếu dùng trong phòng thí nghiệm.
2.1.2.Dụng cụ thí nghiệm:
- Cân điện tử với độ chính xác 0.1g dùng để cân thuốc;
- Tủ sấy: Nhiệt độ tối đa 300
0
C, độ chính xác 1
0
C,dùng để sấy mẫu thêo tiêu
chuẩn; ống thuỷ tinh chia vạch 1/10ml, dung tích 500 1ml, dùng pha thuốc;
- Thớc kẹp, với độ chính xác 0.1mm, dùng đo kích thớc mẫu;
- Thiết bị dùng để ngâm thờng;
- Máy đo độ ẩm;
- Súng phun sơn PU.
12
Luận văn tốt nghiệp Đại ca: nguyễn kim hiều
2.1.3.Trình tự thí nghiệm:
2.1.3.1.Tạo mẫu:
Từ khúc gỗ tròn qua ca vòng xẻ phá tạo ra các ván có chiều dày 14mm.
Các ván đa vào ca đĩa để xẻ lại tạo ra các thanh có kích thớc 14x32mm, đa
thanh vào cuốn và thẩm sao cho bề mặt đạt độ nhẵn yêu cầu với kích thớclà
10x30mm. Cuối cùng đa vào ca cắt ngang, cắt mẫu theo kích thớc chuẩn
30x30x10mm.
2.1.3.2.Sấy mẫu gỗ trớc khi ngâm:
Mẫu cắt xong đợc đa vào tử sấy, để tránh các khuyết tật do sấy cho mẫu,
chúng tôi đặt nhiệt độ tủ sấy ban đầu thấp:45 5
0
C. Đồng thời để tiết kiệm chi phí
năng lợng, chúng tôi thờng xyên theo dõi kiểm tra và tăng nhiệt độ lò cho đến khi
mẫu đạt độ ẩm cuối cùng 10 2%.
2.1.3.3.Ngâm:
Trong thí nghiệm này chúng tôi sử dụng phơng pháp ngâm thòng. Nồng độ
chất PEG và thời gian ngâm đợc tiến hành theo ma trận quy hoạch thực nghiệm ở
bảng 1.2. Ngâm thờng là phơng pháp cổ điển nhất nhng lại đợc sử dụng rộng rãi ở
nhiều nớc.
-Ưu điểm của phơng pháp :Đơn giản, dễ áp dụng, khong đòi hỏi trang thiết bị
phức tạp, có thể tập trung với khối lợng lớn.
-Nhợc điểm: Thời gian tẩm kéo dài, đối với một số loại gỗ khó thấm thuốc,
nếu ngâm thờng khó đáp ứng đợc yêu cầu các chất bảo quản. Không áp dụng ở
nơi có khối lợng gỗ tẩm nhỏ vì sẽ gây lãng phí lợng thuốc ngâm còn trong bể.
2.1.3.4.Sấy mẫu sau khi ngâm:
Mẫu sau khi ngâm tẩm PEG ta tiến hành sấy mẫu đến khô kiệt để đo tỷ lệ tr-
ơng nở của gỗ sau khi ngâm. Nhiệt độ là 110 2
0
C.
2.1.3.5. Kiểm tra các chỉ tiêu của mẫu sau khi sấy:
Mẫu gỗ sau khi sấy đợc kiểm tra các chỉ tiêu. Đó là: Khả năng co rút, giãn nở
theo chiều xuyên tâm, tiếp tuyến và dọc thớ; ảnh hởng của nồng độ và thời gian tẩm
đến khả năng trang sức của gỗ và khả năng chống cháy của gỗ.
13
Luận văn tốt nghiệp Đại ca: nguyễn kim hiều
Việc đánh giá khả năng co rút và giãn nở của gỗ đã xử lý PEG đựơc đánh giá
qua chỉ tiêu:Tỷ lệ co rút và giãn nở theo chiều dọc thớ<1%; tỷ lệ co rút và giãn nở
theo chiều xuyên tâm:2-7%; tỷ lệ co rút và giãn nở theo chiều tiếp tuyến:4-14%.
2.2.Kết quả thí nghiệm và đánh giá kết quả:
Kết quả thí nghiệm tra khả năng co rút, giãn nở của gỗ đợc trình bày ở
bảng2.1.
Bảng 2.1. Kết quả thí nghiệm tra khả năng co rút, giãn nở của gỗ
N
0
N(%) T(giờ) Dọc thớ(Y
1
) Xuyên tâm(Y
2
) Tiếp tuyến(Y
3
)
Co rút Giãn nở Co rút Giãn nở Co rút Giãn nở
1 9 8 0.29 0.27 2.54 2.46 4.50 4.22
2 5 8 0.31 0.29 3.14 2.50 4.50 4.41
3 9 4 0.31 0.35 2.24 2.66 4.40 4.44
4 5 4 0.32 0.39 3.01 3.24 4.46 4.90
5 11 6 0.24 0.30 2.35 3.08 4.36 4.25
6 3 6 0.37 0.38 2.62 4.59 4.63 4.62
7 7 10 0.23 0.23 2.35 2.87 4.42 4.83
8 7 2 0.16 0.20 2.16 2.19 4.11 4.42
9 7 6 0.33 0.30 2.58 3.43 4.59 5.34
2.2.1. Khả năng co rút của gỗ:
2.2.1.1. Co rút dọc thớ:
Từ kết quả bảng 2.2 chúng tôi xử lý kết quả trên máy vi tính theo chơng trình
OPT. Kết quả về co rút dọc thớ đợc ghi lại ở bảng 2.2.
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét