Nghiên cứu ảnh hưởng của điểm kết thúc quá trình nấu tới cường độ dán dính của keo p f

ĐẶT VẤN ĐỀ Ván dán loại hình sản phẩm đƣợc thị trƣờng tiêu thụ với số lƣợng lớn Song sản phẩm đa dạng nhiều yếu tố ảnh hƣởng, keo dán yếu tố ảnh hƣởng lớn tới chất lƣợng ván dán Mỗi loại keo phù hợp với loại vật dán cụ thể, loại keo dùng phải cho loại vật dán có khả phát huy đƣợc hết tính chất ƣu việt Khơng loại keo tính chất kỹ thuật khác chế độ dán dính khác dẫn đến mục đích dán dính khác Vì đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng điểm kết thúc trình nấu tới cường độ dán dính keo P-F” cần thiết Hà Nội, ngày 12 tháng 05 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Văn Nam CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu phƣơng pháp nghiên cứu đề tài - Mục tiêu đề tài: Đề tài đƣợc tiến hành với mục tiêu sau: + So sánh số tính chất keo kết thúc trình nấu điểm khác + Từ điểm kết thúc trình nấu tìm đƣợc điểm kết thúc keo có cƣờng độ dán dính tốt ván dán Đề tài đƣợc tiến hành hai phƣơng pháp chủ yếu sau: - Phƣơng pháp kế thừa: keo đƣợc sản xuất theo đơn cách thức nấu nhƣ hệ trƣớc - Phƣơng pháp thực nghiệm (Keo đƣợc tiến hành sản xuất TT.thực nghiệm Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp) bao gồm phần sau: + Sản xuất keo P-F, lấy mẫu thời điểm khác + Xác định tính chất kỹ thuật keo + So sánh đặc tính mẫu keo lấy thời điểm khác + Tạo mẫu ván đƣợc dán dính từ mẫu keo, thử cƣờng độ dán dính So sánh phân tích kết thu đƣợc 1.2 Lƣợc sử vấn đề nghiên cứu 1.2.1 Quá trình sản xuất sử dụng keo - Trong công nghiệp chế biến lâm sản ngày nguyên liệu (vật dán) gỗ nguyên liệu gỗ (tre, luồng, song mây, rơm rạ…) keo dán có vai trị quan trọng việc định đến giá tthành nhƣ chất lƣợng sản phẩm Đặc biệt với ngành công nghiệp sản xuất ván nhân tạo vai trị keo dán lớn Một loại keo đƣợc phát minh sớm đƣợc sử dụng Việt Nam keo P-F Loại keo với ƣu điểm trội nhƣ: tính kỵ nƣớc, dễ sử dụng, khả dán dính tƣơng đối cao… keo P-F đƣợc số doanh nghiệp chế biến gỗ Việt Nam sử dụng, tạo loại ván có khả sử dụng đƣợc mơi trƣờng có độ ẩm cao Với điểm kết thúc keo cƣờng độ dán dính khác phù hợp với lĩnh vực sử dụng keo - Quá trình sản xuất keo P-F dựa nguyên liệu chủ yếu Phenol Formaldehyde, số nguyên liệu phụ trợ khác loại muối: H2SO4 (acid SULFURIC)…; NaOH dựa phƣơng trình khác nhau: trùng ngƣng nhiệt độ thấp, trùng ngƣng nhiệt độ cao, trùng ngƣng lần, trùng ngƣng nhiều lần… - Keo P-F loại keo nhiệt rắn đƣợc sử dụng công nghiệp sản xuất ván nhân tạo: ván dăm, ván dán… Tỷ lệ loại keo dùng công nghiệp chế biến gỗ nhƣ sau: Ván dăm…………………………………45% Ván dán………………………………….37% Đồ mộc………………………………… 11% Xây dựng……………………………… 2.5% Các sản phẩm khác………………………4.5% Tổng…………………………………… 100% - Keo P-F có cƣờng độ dán dính lớn, khơng hút nƣớc khoảng đóng rắn lớn (từ 100 - 200oC) 1.2.2 Một số loại keo nhập nội keo liên doanh sản xuất - Theo tham luận buổi hội thảo (semiar) 10 - 2007 chuyên đề keo dán trƣờng ĐHLN có ba nguồn cung cấp keo chủ yếu: + Một là: Từ sở sản xuất nhỏ lẻ, sản lƣợng khoảng 15% tổng lƣợng keo nƣớc Các loại keo sản xuất từ nguồn có giá thành tƣơng đối rẻ, song chất lƣợng khơng đảm bảo thiếu tính ổn định nguồn cung cấp nguyên liệu đầu vào thiếu tính ổn định khó kiểm sốt + Hai là: Keo nhập ngoại (chủ yếu từ hai nƣớc Trung Quốc Thái Lan) theo đƣờng khác nhau, chiếm khoảng 25 - 30% Các loại keo từ nguồn cung cấp có giá thành cung cấp cao, tính chất ổn định Song nguồn cung cấp khơng ổn định có hàm lƣợng chất tự lớn ≈ 1% + Ba là: Các loại keo hãng liên doanh nƣớc sản xuất, số lƣợng chiếm khoảng 50% Các loại keo có chất lƣợng tốt, tính chất ổn định, song giá thành tƣơng đối cao 1.2.3 Xu hƣớng phát triển thị trƣờng keo dán gỗ Việt Nam Keo dán nguyên liệu quan trọng để sản xuất ván nhân tạo nói chung Các tính chất ván: giá thành, độ bền sản phẩm công nghệ sản xuất phụ thuộc nhiều vào keo dán Mặc dù công nghiệp sản xuất keo dán gỗ Việt Nam nói riêng ngành chế biến lâm sản nói chung chƣa đƣợc quan tâm mực CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Quá trình tổng hợp keo P-F 2.1.1 Sự thay đổi tính chất keo theo thời gian đa tụ - Bắt đầu chất lỏng: thành phần tham gia dạng monomer + Nhiệt độ tăng: điều nguyên, phân tử dao động, phản ứng với sản sinh nhiệt Với phản ứng xảy ngày nhiều dẫn đến lƣợng nhiệt sinh ngày lớn + Hàm lƣợng khô tăng: ta nấu keo với nhiệt độ tăng dần, dung mơi bay ngày nhiều, bay dung môi dẫn đến hàm lƣợng khô tăng lên + Độ pH giảm: điều nhiệt độ tăng, dung môi bay dẫn đến hàm lƣợng khơ tăng làm cho q trình phản ứng phân tử xích vào nhau, đăc biệt nguyên tử hiđro (H) đƣợc kết hợp với nhóm chức khác làm dần khả hoạt động hoá học phân tử dẫn đến pH giảm + Độ nhớt tăng: điều pha trộn nguyên liệu phản ứng xảy ra, phản ứng xảy ngày nhiều, phản ứng xảy phân tử kết hợp với tạo phân tử lƣợng lớn Khi phân tử lớn tính ổn định cao lên, khó có khả dao động làm cho độ nhớt tăng 2.1.2 Cơ chế phản ứng tạo nhựa P-F Trong môi trƣờng phản ứng thuận lợi phản ứng trùng ngƣng Phenol Formaldehyde xảy bậc tạo thành sản phẩm trung gian sau sản phẩm trung gian kết hợp với tạo thành phần tử lớn Do cấu tạo hóa học nguyên liệu, tỷ lệ mol độ pH ban đầu môi trƣờng phản ứng mà sản phẩm cuối có cấu tạo khác ta thu đƣợc hai loại nhựa: nhựa nhiệt rắn nhựa dẻo - Cơ chế phản ứng tạo thành nhựa nhiệt rắn (Rezolic) nhƣ sau: + Giai đoạn đầu trình phản ứng tạo thành sản phẩm ban đầu có cấu tạo đơn giản: OH OH + HCHO → → CH2OH O.Metylol Phenol OH Hoặc CH2OH P.Metylol Fenol Phản ứng lúc đầu dƣ Formaldehyt tạo demetylol Fenol: OH CH2OH CH2OH OH HOH2C CH2OH Và trimetylol Fenol: OH HOH2C CH2OH CH2OH + Giai đoạn giữa: Khi nhiệt độ phản ứng cao > 70oC tiếp xảy phản ứng rƣợu trung gian ban đầu với theo chế sau: OH OH CH2OH + OH → CH2OH OH CH2 CH2OH CH2OH CH2OH (1) OH OH OH → CH2OH + HOH2C CH2OH CH2 OH CH2OH (2) Sau (1) (2) lại tác dụng với tạo thành nhựa mạch thẳng có mạch rẽ Ở giai đoạn nhựa khả hòa tan nƣớc nhiều loại dung môi khác Khi tiếp tục tăng nhiệt độ sản phẩm (1) (2) tạo thêm nhiều mạch rẽ qua nhóm CH2OH cịn nhiều phân tử Hết giai đoạn nhựa khơng hịa tan mà nở lên phần hòa tan nhiệt độ cao 100oC + Giai đoạn cuối Khi to > 150oC phản ứng đóng rắn sảy tạo cho nhựa có cấu trúc khơng gian ba chiều thơng qua cầu nối metylen este Ở giai đoạn nhựa khơng tan, khơng nóng chảy nhiệt độ q cao nhựa giịn cháy Vì q trình nấu cần thƣờng xuyên dùng nhiệt kế kiểm tra nhiệt độ nhựa, đồng thời cần phải xác định độ pH 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình hình thành keo 2.2.1 Nguyên liệu - Nguyên liệu yếu tố tạo keo ảnh hƣởng nguyên liệu tới chất lƣợng keo hay hiệu trình đa tụ quan trọng đáng đƣợc lƣu tâm Trong yếu tố nguyên liệu ta cần quan tâm đến số yếu tố quan trọng nhƣ: độ tinh khiết nguyên liệu, thành phần nguyên liệu, thời hạn sử dụng nguyên liệu… Trong độ tinh khiết nguyên liệu yếu tố quan trọng Độ tinh khiết nguyên liệu ảnh hƣởng trực tiếp tới tốc độ trùng ngƣng tính chất nhựa Hàm lƣợng tạp chất có nguyên liệu, phải đảm bảo giới hạn cho phép Thực tế tạp chất cản trở trình hình thành nhựa, ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng Nó ảnh hƣởng tới khả phản ứng thành phần tham gia, nguyên liệu chứa nhiều tạp chất gây phản ứng phụ cản trở trình trùng ngƣng, làm chậm q trình đóng rắn + Đối với Phenol, nguyên tử (H) vị trí khác nhân Fenol, có mức độ hoạt động hố học khác nhau, khả tạo sản phẩm trung gian khác mà cấu tạo cuối chúng khác dẫn đến tính chất nhựa khác + Đối với Formaldehyde phải đƣợc kiểm tra nồng độ acid Formic Nồng độ acid phải nằm giới hạn sử dụng 2.2.2 Tạp chất đơn chức Trong trình phản ứng đa tụ hay trình tổng hợp nhựa, cho vào dung dịch phản ứng hợp chất đơn chức có khả phản ứng với hai nhóm chức tham gia phản ứng trùng ngƣng khóa nhóm chức làm ngừng q trình trùng ngƣng Phản ứng dừng lại tạp chất đơn chức hết hai nhóm chức hết Khi nhóm chức loại (của Phenol Formaldehyde) dƣ lƣợng số nhóm chức phân tử hợp chất tạp chức Vì muốn làm tăng độ trùng ngƣng tức làm tăng số lƣợng phân tử polymer biện pháp phải làm giảm số lƣợng tạp chất đơn chức Nếu gọi P giá trị trọng lƣợng phân tử trung bình P đƣợc tính theo công thức: p  mn Tức giá trị trọng lƣợng phân tử trung bình số mol hợp chất lƣỡng cực ứng với số mol đơn chức Đây quy luật khơng đƣơng lƣợng nhóm chức V Korsak tìm Nó có ý nghĩa quan trọng trình đa tụ keo P-F nói riêng phản ứng trùng ngƣng khác loại nói chung.Vì q trình thừa hai loại nhóm chức nhóm chức cịn lại đóng vai trị tạp chất đơn chức Trong ngun liệu Formaldehyde ln ln tồn tỷ lệ acid Formic (HCOOH) định Chính có mặt acid đóng vai trị nhƣ tạp chất đơn chức Trong điều kiện bảo quản dung dịch Formaldehyde lâu hàm lƣợng HCOOH tăng lên làm cản trở trình đa tụ keo 2.2.3 Nồng độ Nồng độ chất tham gia phản ứng có ảnh hƣởng trực tiếp tới chất lƣợng sản phẩm nhƣ trình trùng ngƣng Khi nồng độ chất nhỏ lƣợng nƣớc dung dịch lớn khối lƣợng riêng nhƣ hàm lƣợng khơ khơng đảm bảo Khi nồng độ chất khơng đạt tỷ lệ mol chất không hơp lý phản ứng xảy không triệt để, tạo hợp chất polymer không đảm bảo: khối lƣợng phân tử polymer, số nhánh, độ phức tạp polymer… 2.2.4 Tỉ lệ phân tử gam (tỉ lệ mol) Việc xác định tỉ lệ mol bƣớc đầu tiên, quan trọng quy trình đa tụ nhựa nào, mang tính chất định tới kết cấu mạch nhựa Các sản phẩm trung gian đƣợc hình thành từ lúc ban đầu xảy bƣớc, liên tục trình đa tụ, số lƣợng, cấu tạo phân tử trung gian phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ mol thành phần tham gia phản ứng Điều có nghĩa cấu tạo hố học nhựa, tính chất nhựa chịu ảnh hƣởng chủ yếu từ tỉ lệ mol thành phần tham gia phản ứng 2.2.5 Nhiệt độ tốc độ khuấy Phản ứng trùng ngƣng tạo nhựa giai đoạn cần có nhiệt độ, tốc độ khuấy thích hợp Tốc độ khuấy thích hợp tạo điều kiện cho thành phần tiếp xúc với đều, khả dẫn nhiệt đồng cho toàn hỗn hợp để phản ứng xảy hoàn toàn Ở giai đoạn tăng nhiệt, tốc độ tăng nhiệt hợp lý phút oC, tốc độ khuấy phụ thuộc vào dung tích nồi nấu dao động khoảng 50 - 100 v/phút, cánh khuấy phải có cấu tạo hợp lý để khuấy đƣợc dễ dàng Nhiệt độ giai đoạn hình thành nhựa khác thấp thời gian đa tụ bị kéo dài, cao q sản phẩm hình thành khơng u cầu gây nguy hiểm, vỡ nồi nấu, keo đóng rắn cục ảnh hƣởng tới chất lƣợng nhựa 2.2.6 Xúc tác Chất xúc tác ảnh hƣởng trực tiếp tới màu sắc nhựa, thúc đẩy cản trở trình phản ứng điều phụ thuộc vào lựa chọn chất xúc tác chí chất xúc tác khác tính chất cho ta loại nhựa khác tính chất Đối với nhựa tan cồn thƣờng dùng chất xúc tác NH4OH Ba(OH)2 nhựa có màu sáng nồng độ dung dịch lớn song phản ứng thƣờng xảy khơng hồn tồn, lƣợng dƣ Phenol 10 Lần Lần 10,95 19,82 126,00 1236,06 5,70 10,64 19,74 132,00 1294,92 6,17 10 10,42 19,62 138,00 1353,78 6,62 TB 10,82 20,00 134,40 1318,46 6,10 10,98 19,02 132,00 1294,92 6,20 10,10 19,54 130,00 1275,30 6,46 11,00 19,19 138,00 1353,78 6,41 10,76 19,10 128,00 1255,68 6,11 11,05 19,08 136,00 1334,16 6,33 10,46 19,84 134,00 1314,54 6,33 10,35 19,50 142,00 1393,02 6,90 10,80 19,65 135,00 1324,35 6,24 10,65 19,00 128,00 1255,68 6,21 10 11,28 19,56 143,00 1402,83 6,36 TB 10,74 19,35 134,60 1320,43 6,36 11,08 19,77 140,00 1373,40 6,27 11,05 19,72 136,00 1334,16 6,12 11,84 19,30 142,00 1393,02 6,10 10,45 19,14 132,00 1294,92 6,47 10,86 19,76 135,00 1324,35 6,17 10,92 19,85 141,00 1383,21 6,38 11,18 20,06 144,00 1412,64 6,30 11,14 19,28 140,00 1373,40 6,39 10,78 19,42 134,00 1314,54 6,28 10 11,10 19,86 142,00 1393,02 6,32 TB 11,04 19,62 138,60 1359,67 6,28 42 3.5.2 Cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu Bảng 3.7: Cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu keo Số lần Lần Lần Ký hiệu mẫu L w P(kgf) P(N)  k (MPa) 10,52 19,65 150,00 1471,50 7,12 10,86 19,44 154,00 1510,74 7,16 10,70 19,98 155,00 1520,55 7,11 10,84 19,43 148,00 1451,88 6,89 10,67 19,84 152,00 1491,12 7,04 10,50 19,60 148,00 1451,88 7,05 10,95 19,78 156,00 1530,36 7,07 10,78 20,02 154,00 1510,74 7,00 10,35 19,10 145,00 1422,45 7,20 10 10,82 19,24 148,00 1451,88 6,97 TB 10,70 19,61 151,00 1481,31 7,06 10,24 19,52 146,00 1432,26 7,17 10,45 19,20 152,00 1491,12 7,43 10,72 19,82 155,00 1520,55 7,16 10,36 19,68 158,00 1549,98 7,60 10,88 19,73 144,00 1412,64 6,58 10,92 19,56 148,00 1451,88 6,80 10,44 19,75 139,00 1363,59 6,61 10,80 19,47 148,00 1451,88 6,90 10,96 19,64 151,00 1481,31 6,88 10 10,76 19,85 156,00 1530,36 7,17 TB 10,65 19,62 149,70 1468,56 7,03 43 Lần 10,58 19,28 140,00 1373,40 6,73 10,62 19,58 147,00 1442,07 6,94 10,46 19,22 142,00 1393,02 6,93 10,72 19,34 148,00 1451,88 7,00 10,85 19,46 153,00 1500,93 7,11 10,22 19,65 143,00 1402,83 6,99 10,38 20,08 156,00 1530,36 7,34 10,45 19,04 141,00 1383,21 6,95 10,92 19,84 152,00 1491,12 6,88 10 10,68 19,60 146,00 1432,26 6,84 TB 10,59 19,51 146,80 1440,11 6,97 3.5.3 Cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu Bảng 3.8: Cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu keo Số lần Lần Ký hiệu mẫu L w P(kgf) P(N)  k (MPa) 10,72 19,64 166,00 1628,46 7,73 10,42 19,56 158,00 1549,98 7,60 10,76 19,45 167,00 1638,27 7,83 10,85 19,27 157,00 1540,17 7,37 10,98 19,85 169,00 1657,89 7,61 11,02 19,76 168,00 1648,08 7,57 10,76 20,00 165,00 1618,65 7,52 10,62 19,94 162,00 1589,22 7,50 10,74 19,28 154,00 1510,74 7,30 10 10,82 19,82 161,00 1579,41 7,36 TB 10,77 19,66 162,70 1596,09 7,54 44 Lần Lần 10,46 19,54 159,00 1559,79 7,63 10,52 19,90 168,00 1648,08 7,87 10,56 19,88 160,00 1569,60 7,48 10,75 19,56 172,00 1687,32 8,02 10,38 20,04 165,00 1618,65 7,78 10,79 19,72 158,00 1549,98 7,28 10,65 19,84 163,00 1599,03 7,57 10,84 19,75 160,00 1569,60 7,33 10,93 19,78 164,00 1608,84 7,44 10 10,86 19,62 158,00 1549,98 7,27 TB 10,67 19,76 162,70 1596,09 7,57 10,70 19,76 166,00 1628,46 7,70 10,86 19,65 162,00 1589,22 7,45 10,68 19,86 173,00 1697,13 8,00 11,12 19,92 170,00 1667,70 7,53 10,56 19,69 159,00 1559,79 7,50 10,85 19,85 168,00 1648,08 7,65 10,47 19,83 161,00 1579,41 7,61 10,62 19,96 156,00 1530,36 7,22 10,80 20,08 169,00 1657,89 7,64 10 10,76 19,90 161,00 1579,41 7,38 TB 10,74 19,85 164,50 1613,75 7,57 Với số liệu thu đƣợc từ việc kiểm tra cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu keo qua lần nấu, thấy đƣợc cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu keo lần nấu có giá trị tăng dần: mẫu < mẫu < mẫu 45 Qua mẻ (lần) nấu thì: mẫu keo khả dán dính khơng đáng kể Với kết số liệu lấy số liệu mẻ nấu số với cƣờng độ kéo trƣợt màng keo trung bình mẫu keo nhƣ sau: mẫu 1: 6,36 (MPa); mẫu 2: 7,03 (MPa); mẫu 3: 7,57 (MPa) 3.5.4 Kết xử lý thống kê cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu keo Bảng 3.9: Kết xử lý thống kê cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu keo từ ván dán Mẫu keo X (MPa) S (MPa) S (%) P (%) C (95%) Mẫu 6,36 0,22 3,46 1,09 0,16 Mẫu 7,03 0,34 4,84 1,53 0,25 Mẫu 7,57 0,26 3,44 1,09 0,19 Biểu đồ 01 biểu thị cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu keo 7,57 7,6 7,4 Cƣờng độ 7,2 kéo trƣợt màng keo 6,8 (MPa) 6,6 6,4 7,03 6,36 6,2 5,8 5,6 Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu keo Biểu đồ 01: Cƣờng độ kéo trƣợt màng keo từ mẫu keo Nhƣ xắp xếp theo thứ tự cƣờng độ dán dính tăng dần thu đƣợc kết nhƣ sau: mẫu < mẫu < mẫu 46 CHƢƠNG IV PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ 4.1 Đánh giá kết phân tích tính chất keo 4.1.1 Đánh giá kết hàm lƣợng khô keo Các mẫu keo sau đƣợc xác định hàm lƣợng khô theo phƣơng pháp cân – sấy – cân tính tốn đƣợc kết Từ kết vẽ biểu đồ biểu diễn hàm lƣợng khô mẫu keo (lấy mẫu keo mẻ nấu thứ 2) để tiện cho việc so sánh, thể biểu đồ 02 60% 52% 50% Hàm 42% 40% lƣợng khô (%) 44% 30% 20% 10% 0% Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu keo Biểu đồ 02: Hàm lƣợng khô mẫu keo Qua số liệu xác định đƣợc, với biểu đồ thể cho thấy hàm lƣợng khô mẫu lớn (52%), tiếp đến mẫu (HLK=44%), cuối mẫu có hàm lƣợng khô nhỏ (42%) Với hàm lƣợng khô tăng ta nấu keo với nhiệt độ tăng dần, dung mơi bay ngày nhiều, bay dung môi dẫn đến hàm lƣợng khô tăng lên 47 4.1.2 Đánh giá kết độ nhớt độ pH keo Qua kết đo độ nhớt keo thấy đƣợc mẫu keo có độ nhớt tăng dần từ mẫu keo mẫu có độ nhớt nhỏ 39000 (MPa.s) đến mẫu keo mẫu độ nhớt 45000 (MPa.s) điều chứng tỏ trình nấu phản ứng sau tạo nhiều polymer độ dài phân tử lớn nên độ nhớt mẫu keo tăng theo nhiệt độ kết thúc Từ đƣa nhận xét theo lý thuyết keo dán trình nấu độ nhớt keo tăng dần, để kết thúc q trình nấu keo dùng thiết bị đo độ nhớt để có điểm kết thúc theo ý muốn Độ pH keo giảm dần từ mẫu (pH=7) đến mẫu (pH=6) Điều nhiệt độ tăng, dung môi bay dẫn đến hàm lƣợng khơ tăng làm cho q trình phản ứng phân tử xích vào nhau, đăc biệt nguyên tử hiđro (H) đƣợc kết hợp với nhóm chức khác làm dần khả hoạt động hoá học phân tử dẫn đến pH giảm Kết thu đƣợc hoàn toàn với lý thuyết pH giảm dần trình nấu 4.2 Đánh giá kết độ bền kéo trƣợt màng keo - Kết thực nghiệm cho thấy cƣờng độ dán dính mẫu 7,57 (MPa) lớn nhất, mẫu 6,36 (MPa) nhỏ - Có khác trị số có khác điểm kết thúc keo dán, cụ thể mẫu có điểm kết thúc 82oC, mẫu 95oC, mẫu 100oC Bởi thí nghiệm đƣợc tiến hành điều kiện: nhiệt độ, độ ẩm môi trƣờng, thông số chế độ ép (áp suất ép, nhiệt độ ép, thời gian ép) - Điểm kết thúc trình nấu keo khái niệm chun mơn để ngừng q trình phản ứng, định đến độ dài phân tử điểm kết thúc có ảnh hƣởng lớn tới tính chất sản phẩm polymer nói chung từ mầu sắc - mùi - độ nhớt - hàm lƣợng khô…tới độ ổn định phân tử-khả chống lão hóa… 48 - Q trình tổng hợp chất polymer phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ trình bày Sự thay đổi yếu tố giai đoạn cụ thể có khả ảnh hƣởng trực tiếp tới phản ứng làm thay đổi chiều phản ứng Vídụ: độ pH thay đổi xúc tác tạp chất nguyên liệu kìm hãm linh động nhóm chức thân nguyên liệu nguyên liệu khác dung dịch dẫn đến tốc độ phản ứng nhanh chậm Lúc độ đồng phân tử khơng cịn, tính chất sản phẩm bị ảnh hƣởng nghiêm trọng - Để tính chất sản phẩm ổn định đạt đƣợc mục tiêu sử dụng (theo chiều phản ứng thuận) cần khống chế nghiêm ngặt yếu tố ảnh hƣởng + Nếu yếu tố đƣợc khống chế tốt phản ứng xảy êm dịu mang tính lần lƣợt thứ tự, dễ khống chế điểm cuối, lúc tuỳ theo mục tiêu sử dụng mà chọn điểm kết thúc thuận lợi theo tiêu chuẩn theo tính chất dung dịch + Lý thuyết thực tế chứng minh phản ứng điều kiện khống chế cho sản phẩm khác nói tới đồng đều, đồng sản phẩm polymer tƣơng đối Về chất hố học cấu trúc phân tử định tới tính chất phân tử - Ở điểm kết thúc trình nấu khác dẫn tới tính chất keo khác + Nếu kết thúc trình nấu độ polymer thấp sản phẩm dễ hồ tan dễ bay hơi, dễ thẩm thấu khuyếch tán Cƣờng độ dán dính thấp, song thời gian bảo quản keo dài, dễ sử dụng với phụ gia khác, keo khác, mức độ độc hại (hàm lƣợng chất tự do) lớn + Nếu kết thúc trình nấu độ polymer lớn cƣờng độ dán dính keo lớn, độ nhớt lớn thời gian bảo quản ngắn khó hồ tan thẩm thấu, 49 khó khăn q trình sử dụng với phụ gia khác nhƣ chất độn, chất bảo quản - Khi dung dich polymer giai đoạn tạo mạch (sau giai đoạn tạo sản phẩm trung gian) độ nhớt tăng lên nhanh Vì với thời gian để tạo phản ứng nối mạch độ dài phân tử tăng theo cấp số nhân Đa số sản phẩm polymer dạng thay đổi màu sắc hệ số chiết quang đại lƣợng phản ánh khả hấp thụ ánh sáng vật chất mà hệ số chiết quang phụ thuộc vào cấu trúc độ dài phân tử - Nếu không khống chế lựa chọn thời điểm kết thúc hợp lý dung dịch lỏng chuyển sang pha rắn qua pha gel nhanh chóng - Đối với sản phẩm từ chất tổng hợp sử dụng dạng rắn nhƣ đồ nhựa trình pha màu, làm dẻo…phải đƣợc thực trƣớc giai đoạn - Đa số sản phẩm dạng lỏng nhƣ sơn, keo… lý kỹ thuật khác mà ngƣời ta định điểm kết thúc khác Vídụ: sản xuất ván dán chịu ẩm tốt điểm kết thúc trình sản xuất keo phải sớm bình thƣờng “keo non” dung dịch dễ thẩm thấu có khả khắc phục, lấp đầy khoảng trống, khắc phục khuyết tật bề mặt ván mỏng Lúc q trình ép ván đƣợc tính tốn lựa chọn cho phù hợp để bù đắp lại độ dài phân tử cịn thiếu tổng hợp Q trình chuyển từ pha lỏng sang pha rắn trình tạo mạch không gian đủ độ lớn Độ lớn cần thiết phụ thuộc vào chất cụ thể có sản phẩm có nguyên tử từ 10 - 50 mắt xích, có sản phẩm cần tới hang vạn (10000) mắt xích - Nếu mối dán, ghép cần có cƣờng độ dán dính lớn độ polymer lớn tốt Điều cịn phụ thuộc vào điều kiện cơng nghệ vật dán có đáp ứng đƣợc hay khơng - Qua tài liệu tham khảo, qua quan sát thực tế thực nghiệm đƣợc tiến hành cho thấy: 50 + Mỗi sở sản xuất sử dụng keo dán cần lựa chọn keo phù hợp với cơng nghệ mục tiêu sử dụng + Trong loại keo tính chất keo phụ thuộc vào đơn quy trình nấu + Cùng loại keo với nguyên liệu khác tính chất đặc biệt hàm lƣợng tạp chất nguyên liệu ảnh hƣởng lớn tới tính chất keo, cần tính tốn lựa chọn hợp lý + Cùng loại keo kỹ thuật khống chế yếu tố ảnh hƣởng khác tính chất keo khác + Cùng loại keo điểm kết thúc q trình nấu định tới tính chất keo + Kỹ thuật khống chế phản ứng tập hợp thao tác cơng nghệ đƣợc tính tốn trƣớc phụ thuộc chủ yếu vào nguyên liệu mục đích sử dụng sản phẩm + Điểm kết thúc trình nấu dựa thay đổi tốc độ thay đổi tính chất dung dịch giai đoạn cuối + Nên tập hợp yêu tố sau để lựa chọn điểm kết thúc: + Nhiệt độ + Độ pH + Độ nhớt + Hệ số chiết quang + Với sản phẩm cần cƣờng độ dán dính lớn điểm kết thúc q trình nấu muộn + Với sản phẩm sử dụng trời nên lựa chọn keo có điểm kết thúc sớm 51 CHƢƠNG V KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Xuất phát từ mục tiêu cụ thể đề tài là: xác định thay đổi cƣờng độ dán dính ván dán thay đổi điểm kết thúc q trình nấu keo P-F Thơng qua đánh giá phân tích đề tài nhƣ cơng trình nghiên cứu cơng bố tơi đến kết luận sau: Đã phân tích đƣợc yếu tố ảnh hƣởng tới trình tạo keo Đề tài tạo đƣợc mẫu keo với điểm kết thúc khác Đƣa hƣớng sử dụng keo cho ngành sản xuất ván dán, trình nấu keo nên kết thúc nhiệt độ để cƣờng độ dán dính keo tốt Quy trình nấu keo cần phải kiểm sốt thật tốt yếu tố cơng nghệ nhƣ: tốc độ khuấy, tốc độ tăng nhiệt hai yếu tố công nghệ ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng sản phẩm Chất kết dính keo P-F phát huy đƣợc khả chống chịu môi trƣờng nƣớc Đề tài nghiên cứu cho thấy với điểm kết thúc trình nấu keo khác dẫn đến cƣờng độ dán dính keo khác nhau, đề tài cho thấy: - Nếu kết thúc trình nấu độ polymer thấp sản phẩm dễ hoà tan dễ bay hơi, dễ thẩm thấu khuyếch tán Cƣờng độ dán dính thấp, song thời gian bảo quản keo dài, dễ sử dụng với phụ gia khác, keo khác, mức độ độc hại (hàm lƣợng chất tự do) lớn - Nếu kết thúc trình nấu độ polymer lớn cƣờng độ dán dính keo lớn, độ nhớt lớn thời gian bảo quản ngắn khó hồ tan thẩm thấu, khó khăn trình sử dụng với phụ gia khác nhƣ chất độn, chất bảo quản 52 Trong đề tài nên kết thúc trình nấu T = 95oC tốt điểm kết thúc này: - Keo dễ sử dụng - Cƣờng độ dán dính tốt 5.2 Tồn Chƣa xác định đƣợc thời gian bảo quản keo Chƣa xác định đƣợc lƣợng Formaldehyde tự 5.3 Kiến nghị Qua việc thực nội dung đề tài tồn nêu đề tài có số kiến nghị sau: Cần giám sát nguồn nguyên liệu, nguyên liệu cần có ổn định tính chất nhƣ nguồn cung cấp Tiếp tục thực khảo nghiệm số đơn nấu với điểm kết thúc khác để tìm đƣợc điểm kết thúc chất lƣợng dán dính tốt nhất, phù hợp với cơng nghệ sản xuất ván dán nói riêng cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo nói chung nƣớc ta Các tiêu chuẩn kỹ thuật công nghệ keo cần xác định đầy đủ toàn diện để đánh giá xác đề tài nghiên cứu Với việc nghiên cứu điểm kết thúc khác q trình nấu keo P-F có ảnh hƣởng tới cƣờng độ dán dính, tiếp tục nghiên cứu vấn đề loại keo khác nhƣ: U-F, M-F,… Cần tăng thời gian thực đề tài nhƣ điều kiện thiết bị máy móc để trình thực nghiệm đƣợc thuận lợi, cho kết nghiên cứu đƣợc xác hơn, mang tính khách quan hơn, phù hợp với thực tế 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [01] Phạm Văn Chƣơng, Nguyễn Văn Thuận “Công nghệ sản xuất ván nhân tạo” – Tập I,ĐHLN-1993 [02] Phạm Văn Chƣơng, giáo trình chun mơn hóa cơng nghệ sản xuất ván dán, Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp 1993 [03] Lê Xuân Tình, Khoa học gỗ, Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp 1998 [04] Tiêu chuẩn nông nghiệp Nhật Bản JASS-10/11-5.2 (1993) [05] Nguyễn Hải Tuất, Ngô Kim Khôi, Nguyễn Văn Tuấn, Xử lý thống kê máy vi tính, Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp [06] Nguyễn Đình Chính, Nghiên cứu tạo keo U-F theo đơn nấu Công Ty DYNO AS NORAY Luận văn tốt nghiệp 2008 [07] Phạm Văn Chƣơng, Nguyễn Hữu Quang, Công nghệ sản xuất ván nhân tạo tập 1, ván dán ván nhân tạo đặc biệt, Giáo trình trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp 2004 [08] Đào Trung Dũng, Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất ép tới số tính chất ván LVL từ gỗ Bồ Đề Luận văn tốt nghiệp 2003 [09] Đào Ngọc Anh, Nghiên cứu chế độ xử lý nhiệt gỗ Bồ Đề (STYRAXTOW KINENSIS - PIERRE) tạo ván mỏng để sản xuất ván LVL Luận văn tốt nghiệp 2003 [10] Hồng Thúc Đệ, Phạm Văn Chƣơng, Cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo, Giáo trình giảng dạy hƣớng tới kỷ 21 - Tài liệu dịch, nguyên Tiếng Trung 54 MỤC LỤC Đề mục Trang ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu phƣơng pháp nghiên cứu đề tài 1.2 Lƣợc sử vấn đề nghiên cứu 1.2.2 Một số loại keo nhập nội keo liên doanh sản xuất 1.2.3 Xu hƣớng phát triển thị trƣờng keo dán gỗ Việt Nam CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Quá trình tổng hợp keo P-F 2.1.1 Sự thay đổi tính chất keo theo thời gian đa tụ 2.1.2 Cơ chế phản ứng tạo nhựa P-F 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình hình thành keo 2.2.1 Nguyên liệu 2.2.2 Tạp chất đơn chức 2.2.3 Nồng độ 2.2.4 Tỉ lệ phân tử gam (tỉ lệ mol) 10 2.2.5 Nhiệt độ tốc độ khuấy 10 2.2.6 Xúc tác 10 2.2.7 Thời gian tốc độ trùng ngƣng 11 2.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ dán dính 11 2.3.1 Các yếu tố thuộc vật dán 11 2.3.2 Các yếu tố thuộc vào keo dán 13 2.3.3 Ảnh hƣởng điều kiện dán 16 2.4.Tìm hiểu nguyên liệu 19 2.4.1 Phenol (P) 19 2.4.2 Formaldehyde (F) 20 2.4.3 Xút (NaOH) 20 2.5 Điều kiện thiết bị tạo keo dán 21 2.6 Lý thuyết xử lý số liệu 21 2.7 Chọn đơn nấu quy trình nấu 21 2.7.1 Đơn nấu 21 2.7.2 Quy trình nấu 22 CHƢƠNG III 23 THỰC NGHIỆM 23 3.1 Chuẩn bị nguyên liệu thiết bị nấu keo 23 3.1.1 Chuẩn bị thiết bị nấu 23 3.1.2.Chuẩn bị thiết bị đo, kiểm tra 25 3.1.3 Chuẩn bị nguyên liệu 25 55 3.2 Lựa chọn công nghệ chọn đơn nấu keo 25 3.2.1 Đơn nấu quy trình nấu 25 3.2.2 Diễn biến trình nấu 26 3.3 Xác định tính chất keo 28 3.3.1 Kiểm tra độ nhớt keo 28 3.3.2 Kiểm tra hàm lƣợng khô 28 3.4 Xác định cƣờng độ dán dính keo 32 3.4.1 Tạo ván mẫu 32 3.4.2 Kiểm tra độ bền liên kết sản phẩm 39 3.4.3 Nội dung phƣơng pháp kiểm tra 41 3.5 Kết lực kéo trƣợt màng keo mẫu 41 3.5.1 Cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu 41 3.5.2 Cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu 43 3.5.3 Cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu 44 3.5.4 Kết xử lý thống kê cƣờng độ kéo trƣợt màng keo mẫu keo 46 CHƢƠNG IV 47 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ 47 4.1 Đánh giá kết phân tích tính chất keo 47 4.1.1 Đánh giá kết hàm lƣợng khô keo 47 4.1.2 Đánh giá kết độ nhớt độ pH keo 48 4.2 Đánh giá kết độ bền kéo trƣợt màng keo 48 CHƢƠNG V 52 KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ 52 5.1 Kết luận 52 5.2 Tồn 53 5.3 Kiến nghị 53 56