XÂY DỰNG ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NGÂM TẨM HÓA CHẤT ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA GỖ BIẾN TÍNH BẰNG DMDHEU DÙNG ĐỂ PHỦ MẶT VÁN SÀN GỖ CÔNG NGHIỆP Hiện nay, sản phẩm ván nhân tạo đang có tốc độ phát triển rất nhanh đặc biệt là ván sàn gỗ công nghiệp. Ván sàn gỗ công nghiệp có nhiều ưu điểm giống như ván sàn làm bằng gỗ tự nhiên đó là: Bề mặt không bị đọng nước khi thời tiết nồm, cách âm, cách nhiệt, vân thớ đẹp, thân thiện với con người và môi trường,...Hơn nữa, bề mặt ván có thể tạo được nhiều loại vân thớ, màu sắc khác nhau theo ý muốn sử dụng. Mặt khác, giá thành của ván sàn công nghiệp thấp hơn so với ván sàn làm bằng gỗ tự nhiên. Vì vậy, việc chuyển hướng nghiên cứu sử dụng các sản phẩm từ gỗ tự nhiên sang các loại hình sản phẩm khác từ gỗ nhân tạo là hoàn toàn hợp lý.
CƠ SỞ 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP BAN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC “XÂY DỰNG ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NGÂM TẨM HÓA CHẤT ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA GỖ BIẾN TÍNH BẰNG DMDHEU DÙNG ĐỂ PHỦ MẶT VÁN SÀN GỖ CÔNG NGHIỆP” NGÀNH: TBM & CNGG Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Thiết Học viên thực hiện : Nguyễn Văn Thoại Khoá học : 2011 – 2014 Trảng Bom, 2012 LỜI CÁM ƠN Trong thời gian học tập môn học Phương pháp nghiên cứu khoa học, tôi xin chân thành cảm ơn qúy Thầy, Cô trong khoa sau Đại học trường Đại học Lâm Nghiệp Việt nam. Đặc biệt, tôi xin gừi lời cám ơn chân thành nhất đến Thầy trực tiếp giảng dạy chúng tôi môn học này: PGS.TS Nguyễn Văn Thiết, đã dành thời gian quý báu, tận tình hướng dẫn để tôi hoàn thành môn học. Xin chân thành cảm ơn Thầy đã nhiệt tình giảng dạy trong những ngày qua để trang bị cho em những vốn kiến thức vô cùng quý giá giúp em nghiên cứu khoa học được vững vàng hơn. Mặc dù đã luôn cố gắng tiếp thu và học hỏi đồng thời cố gắng nghiên cứu để hoàn thành tiểu luận cho môn học. Tuy nhiên, với khả năng còn hạn chế về mặt kiến thức và cả kinh nghiệm thực tế cho nên bài tiểu luận của tôi cũng không tránh khỏi nhiều thiếu xót. Kính mong được sự chỉ dẫn của Qúy Thầy cô cùng các anh, chị đồng nghiệp để bài tiểu luận môn học này của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Trảng Bom ngày 20/02/2012 Học viên thực hiện Nguyễn Văn Thoại CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG KHÓA LUẬN 2 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN DANH MỤC CÁC PHƯƠNG TRÌNH TƯƠNG QUAN MỤC LỤC 3 Trang Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các hình vẽ, đồ thị Danh mục các bảng Danh mục các công thức tính toán Danh mục các phương trình tương quan ĐẶT VẤN ĐỀ 4 Gỗ với nhiều ưu điểm hơn hẳn các loại vật liệu khác như: Tính cách âm, cách nhiệt, nhẹ, bền, đẹp đang chiếm một vị trí quan trọng trong đời sống của con người. Đứng trước nhu cầu rừng tự nhiên ngày càng cạn kiệt, trong khi đó nhu cầu về sử dụng gỗ của xã hội ngày càng gia tăng cả về số lượng và chất lượng. Rõ ràng, gỗ tự nhiên không thể đáp ứng nhu cầu của xã hội, cho nên việc sử dụng gỗ rừng trồng thay thế gỗ tự nhiên là một tất yếu. Do vậy công nghệ sản xuất ván nhân tạo đang được đầu tư phát triển mạnh mẽ trong một vài năm trở lại đây, khi lượng ván nhân tạo được đưa ra thị trường đã đáp ứng được nhu cầu sử dụng của con người cũng như góp phần vào công việc sử dụng và tận dụng gỗ một cách hiệu quả nhất. Hiện nay, sản phẩm ván nhân tạo đang có tốc độ phát triển rất nhanh đặc biệt là ván sàn gỗ công nghiệp. Ván sàn gỗ công nghiệp có nhiều ưu điểm giống như ván sàn làm bằng gỗ tự nhiên đó là: Bề mặt không bị đọng nước khi thời tiết nồm, cách âm, cách nhiệt, vân thớ đẹp, thân thiện với con người và môi trường, Hơn nữa, bề mặt ván có thể tạo được nhiều loại vân thớ, màu sắc khác nhau theo ý muốn sử dụng. Mặt khác, giá thành của ván sàn công nghiệp thấp hơn so với ván sàn làm bằng gỗ tự nhiên. Vì vậy, việc chuyển hướng nghiên cứu sử dụng các sản phẩm từ gỗ tự nhiên sang các loại hình sản phẩm khác từ gỗ nhân tạo là hoàn toàn hợp lý. Qua điều tra một số loại ván sàn hiện nay, trong quá trình sử dụng đã nảy sinh nhiều khuyết tật như: nứt nẻ, cong vênh, đặc biệt là độ cứng, độ bền và khả năng chịu mài mòn chưa đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Các yếu tố nêu trên cũng là những nhược điểm trong tính chất của ván sàn mà trong đó khả năng chịu mài mòn lớp bề mặt của ván sàn gỗ công nghiệp là một trong những chỉ tiêu chất lượng quan trọng. Một giải pháp đặt ra cho ngành công nghiệp ván sàn là rất cần những phát minh, nghiên cứu giải pháp nâng cao độ bền và tính thẩm mỹ của sản phẩm ván sàn hay biến tính nhằm nâng cao chất lượng của ván, để đáp ứng nhu cầu về 5 việc sử dụng sản phẩm gỗ công nghiệp hiện nay cũng như để nâng cao hiệu quả kinh tế. Xuất phát từ ngành công nghiệp dệt may, hiện nay ngành công nghiệp gỗ trên thế giới sử dụng một số phương pháp biến tính gỗ bằng hóa chất nhằm nâng cao chất lượng và độ bền sinh học của gỗ. Một trong các loại hóa chất được sử dụng để thực hiện các nghiên cứu này là DMDHEU, ngâm tẩm hóa chất này vào gỗ hay các ván mỏng để xảy ra phản ứng hóa học thay thế nhóm OH và tạo màng polime trong gỗ. Thời gian xử lý là yếu tố quan trọng đánh giá chất lượng sản phẩm ván sàn sau khi xử lý bằng phương pháp biến tính gỗ. Phương pháp nghiên cứu khoa học là môn học nằm trong chương trình đào tạo học viên cao học chuyên ngành KTM, TB và công nghệ gỗ giấy – CS2 Trường ĐHLN. Để hiểu rõ hơn về phương pháp làm một đề tài khóa luận tốt nghiệp, được sự phân công và hướng dẫn tận tình của Thầy phụ trách môn học: PGS.TS Nguyễn Văn Thiết, tôi tiến hành thực hiện bài Tiểu luận môn học với chuyên đề “Xây dựng đề cương đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm hóa chất đến tính chất của gỗ biến tính bằng DMDHEU dùng để phủ mặt ván sàn gỗ công nghiệp”. 6 PHẦN 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về ván sàn gỗ công nghiệp 1.1.1. Khái niệm về ván sàn gỗ công nghiệp Ván sàn gỗ công nghiệp là loại vật liệu composite gỗ dạng lớp. Thông thường, ván sàn gỗ công nghiệp có cấu tạo 3 lớp: lớp giữa được làm từ gỗ xẻ ghép lại và lớp mặt là các lớp ván mỏng. Công nghệ sản xuất ván sàn gỗ công nghiệp chú trọng vào vật liệu dán phủ bề mặt, đó là lớp vật liệu mỏng ở bên trên cùng có tác dụng bảo vệ và trang sức cho lớp lõi. Một lớp vật liệu mỏng khác ở phía dưới có tác dụng chống hút ẩm và chống cong vênh. Tổng chiều dày các lớp ván mặt không nhỏ hơn 1/3 chiều dày sản phẩm. Kích thước Đơn vị Cấp độ kích thước Chiều dày mm 3, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18 Chiều rộng mm 75, 90, 100, 110, 150, 220, 300, 303 Chiều dài mm 240, 300, 303, 900, 1800, 1818 1.1.2. Tình hình sản xuất ván sàn công nghiệp Trên thế giới Trên thế giới, ván sàn công nghiệp đã được đưa vào sử dụng rộng rãi cách đây khoảng 10 năm, những nước đi đầu trong việc sản xuất và sử dụng loại vật liệu này là Đức, Thụy Điển, Phần Lan, Mỹ, Nhật Bản, Pháp, Italia, Hàn Quốc Các thương hiệu ván sàn công nghiệp nổi tiếng có thể kể đến như: Pergo (Thụy Điển), Kronotex, Parador (Đức), Picenza (Italia), EPI (Pháp), Unili (Bỉ), Gago, Green Donghwa (Hàn Quốc), Trong đó, Pergo là hãng phát minh và sản xuất ván sàn gỗ công nghiệp đầu tiên trên thế giới, cung cấp ván sàn cho cả thị trường xây dựng dân dụng cũng như công nghiệp cùng với các nhà phân phối độc quyền trên 60 nước từ Châu Âu, Bắc Mỹ, đến Châu Á Thái Bình Dương. 7 Tại Việt Nam Hiện nay, sản lượng ván sàn công nghiệp trong nước còn thấp chưa đáp ứng được yêu cầu nội địa mà chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngoài. Ván sàn công nghiệp ở Việt Nam mới chỉ sử dụng phổ biến vài năm gần đây. Nhưng sản lượng tiêu thụ tăng nhanh mỗi năm vào khoảng 20-30%. Ván sàn công nghiệp có màu sắc vân thớ phong phú đa dạng tạo được thẩm mỹ cho căn phòng. Bên cạnh việc tạo ra nhiều mẫu mã, sàn gỗ công nghiệp hiện nay đã có những cải tiến kỹ thuật để phù hợp với khí hậu Việt Nam, có thể chịu được độ ẩm lên đến 80%, bề mặt được xử lý cho nên có độ bền lâu, khả năng chịu va đập và khả năng chống xước rất cao. Và việc lắp đặt cũng khá dễ dàng với kết cấu mộng kép không phải dùng keo, với các mộng khoá đặc biệt làm cho liên kết giữa các tấm kín khít và luôn bền vững với thời gian. Theo thống kê sơ bộ, có đến 80% các căn hộ chung cư cao cấp mới xây dựng sử dụng sàn gỗ nhân tạo và có đến 50% các công trình nhà dân dụng mới xây lựa chọn ván sàn gỗ nhân tạo do giá thành hợp lý, giá trị sử dụng cao. Bên cạnh đó, cũng đó rất nhiều công trình nhà dân dụng đang ở và chung cư cũ nâng cấp từ sàn gạch men lên sàn gỗ công nghiệp do giá trị sử dụng cao, giá thành hợp lý và quá trình sửa chữa nâng cấp đơn giản và thuận tiện. Thị trường ván sàn khá sôi động và ngày càng phát triển, hiện có 30 hãng nổi tiếng giới thiệu và cung cấp sản phẩm tới khách hàng. Các sản phẩm ván sàn gỗ đa dạng về chủng loại và kiểu cách, từ sản phẩm được sản xuất trong nước đến sản phẩm nhập ngoại. Sàn gỗ công nghiệp ngoại chủ yếu nhập khẩu từ Châu Âu và Châu Á với khoảng trên 15 nhãn hiệu khác nhau. Các loại sàn gỗ công nghiệp có giá từ 200.000 - 900.000 VNĐ/m 2 sàn tuỳ loại, tuỳ hãng và công nghệ sản xuất sàn. 1.2. Tổng quan về biến tính gỗ bằng DMDHEU Trên thế giới 8 Trong những năm gần đây, việc xử lý gỗ bằng các hóa chất có khả năng biến tính làm thay đổi một số tính chất của gỗ được nghiên cứu nhiều trên thế giới. Ahmed Kabir et al (1992) xử lý gỗ bằng chất DMDHEU với chất vinyl và xác định độ ổn định của gỗ Methane sulphonic acid được sử dụng như là chất kích thích. DMDHEU làm giảm 50% trương nở của gỗ. Marie Curie Fellowship đã nghiên cứu “sử dụng DMDHEU như là một hóa chất có khả năng biến tính gỗ”. Công tác nghiên cứu này được thực hiện trong tập đoàn của SHR (stichting hood resarch) Nederland của sinh học gỗ và công nghệ gỗ tại trường đại học Goettingen Đức mà Marie Curie Fellowship cũng là một thành viên của tập đoàn. Militz xử lý gỗ dương bằng DMDHEU và đánh giá hiệu quả của việc thay đổi chất xúc tác. Nhiệt độ xử lý ở 100 0 C. Hệ số ổn định kích thước gỗ 75%. Waldermar J. Homan, L. S. M. Crag (Hà Lan) đã nghiên cứa sử dụng dimethyl đihydroxyl ethylen Ure (DMDHEU) để nâng cao độ bền tự nhiên, tính chất cơ lý của gỗ và khả năng chống tia tử ngoại cho một số loại gỗ. Videlov (1989) xử lý mẫu gỗ bằng dung dịch DMDHEU sử dụng chất MgCl 2 giống như chất chất xúc tác khi làm nóng gỗ. Gỗ biến tính có khả năng chống nấm mốc tốt khi hàm lượng hoá chất vào trong gỗ khoảng 10%. Một số kết quả nghiên cứu của đề tài về xử lý gỗ bằng DMDHEU cho thấy rằng khả năng chống nấm mốc, độ ổn định chiều và kích thước của gỗ xử lý được tăng lên. Ở Việt Nam TS. Vũ Huy Đại (2008), Chuyên đề nghiên cứu: “Quy trình công nghệ xử lý ván phủ mặt từ gỗ Keo lai bằng DMDHEU (akrofix)”. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy: Sau khi được xử lý bằng DMDHEU với chất xúc là MgCl 2 ở nhiệt độ 130 0 C các tính chất vật lý và hầu hết các tính chất cơ học của ván mỏng gỗ Keo lai xử lý đều được cải thiện. Khả năng chịu mài mòn của ván mỏng xử lý tốt hơn so với ván mỏng không xử lý. 9 1.3. Phạm vi nghiên cứu 1.3.1. Thông số cố định Nguyên liệu dùng để sản xuất ván sàn gỗ công nghiệp dạng lớp: - Ván mặt từ gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre). - Ván lõi từ gỗ Keo lá tràm (Acacia auriculiformis). Chất kết dính: Sử dụng keo Synteko 1980/1993 là một loại keo thông dụng do hãng Cassco sản xuất Hoá chất dùng để biến tính ván phủ mặt: Dimethyl- Dihydroxyl Ethylen –Ure (DMDHEU). Phương pháp xử lý: Biến tính lý- hoá, ngâm tẩm Thông số chế độ ép: - Áp suất: P= 1.5 MPa - Nhiệt độ: T= 30 0 C - Thời gian: τ= 60 phút Điều kiện thực hiện: 1.3.2. Thông số thay đổi - Thời gian ngâm tẩm hóa chất - Trong phạm vi khóa luận, 4 cấp độ thời gian ngâm tẩm hóa chất DMDHEU với ván mỏng được thực hiện đó là: 12h, 24h, 36h, 48h. 1.4. Nội dung chính của khóa luận. 1. Tổng quan. 2. Kết quả nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu thực nghiệm: Sự ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm hóa chất đến độ cứng, khả năng chịu mài mòn, độ bền dán dính, độ bền sinh học gỗ… và các tính chất của gỗ Bồ đề biến tính bằng DMDHEU dùng để phủ mặt ván sàn gỗ công nghiệp. 10 [...]... thông số công nghệ để nâng cao tính chất của ván sàn gỗ công nghiệp bằng phương pháp biến tính DMDHEU Xác định được ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm hóa chất đến tính chất của gỗ Bồ đề biến tính bằng DMDHEU dùng để phủ mặt ván sàn gỗ công nghiệp 11 PHẦN 2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 2.1 Nghiên cứu lý thuyết 2.1.1 Điều tra, thu thập số liệu về biến tính gỗ, nguyên liệu, chất kết dính, hóa chất biến tính, thiết bị... trình biến tính gỗ với DMDHEU e) Điều tra về thiết bị - Thiết bị tạo ván mẫu - Thiết bị sấy gỗ, ván - Thiết bị kiểm tra chất lượng sản phẩm 2.1.2 Nguyên lý biến tính bằng DMDHEU a) Cơ chế phản ứng b) Chất xúc tác 2.1.3 Ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm đến chất lượng gỗ biến tính Sự tác động của thời gian ngâm tẩm hóa chất đến các tính chất của gỗ là vấn đề cơ bản được nghiên cứu trong khóa luận này Thời. .. a) Điều tra về biến tính gỗ - Mục đích của biến tính gỗ - Biến tính ngâm tẩm - Yêu cầu của hoá chất trong biến tính ngâm tẩm - Hoá chất sử dụng cho biến tính ngâm tẩm - Phương pháp xử lý trong quá trình biến tính - Đánh giá chất lượng phản ứng của các phương pháp b) Điều tra về nguyên liệu - Đặc tính bề mặt - Tính chất vật lý, cơ học của gỗ - Sức chịu ép nén của gỗ Là đặc trưng chịu lực của gỗ khi ép... Phương pháp thực nghiệm - Tiến hành tính toán thực nghiệm trên các đối tượng nghiên cứu - Xử lý số liệu bằng phương pháp toán học 1.6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 1.6.1.Ý nghĩa khoa học Bước đầu nghiên cứu và xác lập cơ sở khoa học của quá trình biến tính gỗ bằng DMDHEU, sự ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm hóa chất đến tính chất của gỗ biến tính bằng DMDHEU dùng để phủ mặt ván sàn gỗ công nghiệp 1.6.2 Ý... lý đến các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm Ảnh hưởng nồng độ và công thức pha chế hoá chất xử lý đến chất lượng sản phẩm Để đánh giá một cách đầy đủ về ảnh hưởng của DMDHEU tới ván mỏng và của thời gian ngâm tẩm hóa chất đến ván phủ mặt cho ván sàn công nghiệp khóa luận nên kiểm tra thêm một số tính chất khác như: khả năng trang sức TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 Tài liệu trong nước 1 Lê Văn An (2009), Nghiên. .. Thời gian ngâm tẩm hóa chất là một yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu quả và chất lượng của cả quá trình biến tính Bởi vì sự chương nở hay co rút của gỗ biến tính lại phụ thuộc vào sự hấp thu các phân tử nước của các thành phần tế bào gỗ 2.1.4 Ảnh hưởng của một số yếu tố khác đến chất lượng gỗ biến tính Lượng DMDHEU vào vách tế bào gỗ, ván còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Loại gỗ, độ ẩm gỗ, lượng hóa. .. lượng hóa chất, nồng độ chất xúc tác, chế độ tẩm hóa chất a) Loại gỗ b) Độ ẩm gỗ c) Lượng hóa chất - Nồng độ hóa chất - Chất xúc tác - Chế độ tẩm - Áp suất - Nhiệt độ 2.1.5 Lựa chọn khoảng thực nghiệm 14 2.2 Thực nghiệm 2.2.1 Sơ đồ công nghệ 2.2.2 Quá trình xử lý ván phủ mặt bằng DMDHEU a) Tạo ván mặt - Tạo ván mỏng - Kiểm tra chất lượng ván b) Tạo ván lõi c) Biến tính ván mặt - Chuẩn bị hoá chất xử... xuất thì thời gian ngâm tẩm ván mỏng với hóa chất sau bao nhiêu giờ là thời gian mà chất lượng sản phẩm tốt nhất 3.2 Tồn tại Kết quả nghiên cứu còn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố rất khó khống chế như: cấu tạo gỗ, độ ẩm gỗ, nhiệt độ xử lý… 3.3 Kiến nghị Cần tiếp tục nghiên cứu để xây dựng thông số tối ưu như: Nồng độ dung dịch xử lý, nhiệt độ, áp suất cho quá trình xử lý Nghiên cứu về ảnh hưởng của chế... Sơ bộ tính toán, so sánh chi phí so với mẫu đối chứng 16 PHẦN 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.1.1 Thời gian xử lý Kết quả nghiên cứu cho thấy thời gian ngâm tẩm hóa chất ảnh hưởng như thế nào đến tính chất của ván sàn Kết quả ảnh hưởng này thể hiện thông qua việc đánh giá khả năng chịu mài mòn, độ bong tách màng keo, độ võng do uốn và khối lượng thể tích sau khi xử lý 3.1.2 Mức độ ảnh hưởng. .. loại hóa chất dùng trong biến tính gỗ: - Xuất phát từ ngành công nghiệp dệt may, trên thế giới, nhiều công trình nghiên cứu hóa học đã hoàn tất về việc sử dụng loại hóa chất có thể làm biến tính gỗ - Dimethylol- dihydroxy- ethylene- urea (DMDHEU) đã được sử dụng trước đó để biến tính gỗ (Militz 1993) Ngoài DMDHEU, có một số hóa chất khác cũng đã được sử dụng như: Formandehyde, mDMDHEU, DHDMI…vv - DMDHEU . Chất xúc tác 2.1.3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm đến chất lượng gỗ biến tính Sự tác động của thời gian ngâm tẩm hóa chất đến các tính chất của gỗ là vấn đề cơ bản được nghiên cứu trong khóa. NGHỆ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC “XÂY DỰNG ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NGÂM TẨM HÓA CHẤT ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA GỖ BIẾN TÍNH BẰNG DMDHEU DÙNG ĐỂ PHỦ MẶT VÁN SÀN GỖ CÔNG NGHIỆP” . định được ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm hóa chất đến tính chất của gỗ Bồ đề biến tính bằng DMDHEU dùng để phủ mặt ván sàn gỗ công nghiệp. 11 PHẦN 2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 2.1. Nghiên cứu lý thuyết 2.1.1