LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MỘT SỐ CƠ TÍNH CỦA GỖ CAO SU SAU KHI XỬ LÝ TẨY MÀU

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MỘT SỐ CƠ TÍNH CỦA GỖ CAO SU SAU KHI XỬ LÝ TẨY MÀU (Hevea brasiliensis Muell Arg) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 122009 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH BÙI THỊ THIÊN KIM NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MỘT SỐ CƠ TÍNH CỦA GỖ CAO SU SAU KHI XỬ LÝ TẨY MÀU (Hevea brasiliensis Muell Arg) Chuyên ngành : Kỹ thuật máy, thiết bị và công nghệ gỗ, giấy Mã số : 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hướng dẫn khoa học: TS.HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 122009 3 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MỘT SỐ CƠ TÍNH CỦA GỖ CAO SU SAU KHI XỬ LÝ TẨY MÀU (Hevea brasiliensis Muell Arg) BÙI THỊ THIÊN KIM Hội đồng chấm luận văn: 1. Chủ tịch: PGS.TS. ĐẶNG ĐÌNH BÔI Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 2. Thư ký: TS. HOÀNG XUÂN NIÊN Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh 3. Phản biện 1: PGS.TS. HỒ XUÂN CÁC Hội khoa học Lâm Nghiệp 4. Phản biện 2: PGS. TS. TRẦN VĂN CHỨ Trường Đại Học Lâm Nghiệp 5. Uỷ viên: TS. HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH HIỆU TRƯỞNG 4 LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên là Bùi Thị Thiên Kim sinh ngày 10 tháng 11 năm 1984 tại quận 9 thành phố Hồ Chí Minh. Con ông Bùi Văn Tâm và Bà Phạm Thị Phấn. Tốt nghiệp tú tài tại Trường trung học phổ thông Nguyễn Huệ, thành phố Hồ Chí Minh năm 2002. Tốt nghiệp Đại học ngành Chế biến Lâm sản hệ Chính quy tại Đại học Nông Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh năm 2006. Tháng 9 năm 2007 theo học Cao học ngành Chế biến Lâm sản tại Đại học Nông Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh. Tình trạng gia đình: độc thân Địa chỉ liên lạc: Số 31 đường 29 Long Hoà, Long Thạnh Mỹ Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh. Điện thoại : 0908984164 Email : thienkimq92003yahoo.com 5 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Bùi Thị Thiên Kim 6 LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, đầu tiên cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM, Phòng Sau Đại Học Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM, giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, đầu tiên cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Hoàng Thị Thanh Hương đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn toàn thể quí Thầy Cô khoa Lâm Nghiệp đặc biệt là quí Thầy Cô trong bộ môn Chế biến Lâm sản đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đặng Đình Bôi, TS. Phạm Ngọc Nam đã nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến quý báu trong quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Tường Vi phòng thí nghiệm thuộc bộ môn Chế biến Lâm sản đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình tiến hành thí nghiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn Ông Vũ Duy Năm giám đốc Công ty cổ phần ván ghép Năm Trung đã hỗ trợ giúp đỡ gia công các mẫu gỗ sử dụng trong thí nghiệm góp phần hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ông Nguyễn Hồ Nam Trung tâm Kỹ Thuật Tiêu Chuẩn Đo Lường Chất Lượng 3 đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình tiến hành giám định các tính chất cơ học của gỗ góp phần vào việc hoàn thành luận văn. Xin gởi lời cảm ơn đến toàn thể các bạn học viên lớp Cao học Chế biến Lâm sản 2007 đã động viên, khích lệ giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên tôi, động viên giúp đỡ tôi. Xin chân thành cảm ơn Học viên thực hiện Bùi Thị Thiên Kim 7 TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến một số cơ tính của gỗ cao su (Hevea brasiliensis Muell Arg) sau khi xử lý tẩy màu” được thực hiện tại phòng thí nghiệm Chế biến Lâm sản khoa Lâm Nghiệp trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 4 đến tháng 7 năm 2009. Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên đã đạt được những kết quả nghiên cứu như sau: 1.Xác định lọai hóa chất tẩy màu gỗ cao su thông qua thí nghiệm thăm dò. Thí nghiệm thăm dò được tiến hành xử lý tẩy màu gỗ cao su trên 4 loại hoá chất khác nhau là : hydro peroxit (H2O2) 20% + natri hydroxit (NaOH) 2%, acid hydro chloric (HCl) 18%, natri hydroxit (NaOH) 20% và acid axetic (CH3COOH) 50% đều cùng một khoảng thời gian xử lý là 30 phút. Sau khi xử lý màu sắc gỗ có sự thay đổi và phản ứng khác nhau. Kết quả thí nghiệm thăm dò cho thấy xử lý tẩy màu gỗ cao su bằng hydro peroxit (H2O2) 20% và natri hydroxit (NaOH) 2% cho thấy màu gỗ cao su trắng sáng hơn và đồng đều màu hơn ba loại hoá chất còn lại. Chính vì thế, chúng tôi quyết định chọn hoá chất hydro peroxit (H2O2) và chất xúc tác natri hydroxit (NaOH) sử dụng cho việc nghiên cứu tẩy màu gỗ cao su cho thực nghiệm. 2. Thực nghiệm cho thấy nồng độ hoá chất hydro peroxit (H2O2), nồng độ chất xúc tác natri hydroxit (NaOH) và thời gian xử lý có ảnh hưởng đến cơ tính của gỗ cao su với giới hạn bền uốn và độ cứng của gỗ và độ trắng của gỗ. Mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ với cơ tính của gỗ cao su và độ trắng của gỗ được thể hiện qua các phương trình hồi qui như sau: Đối với giới hạn bền uốn của gỗ cao su Yuontinh2= 100,297 – 21,9789.x1 – 11,5695.x2 – 8,03807.x3 + 8,07148.x12 σ = 241,126 – 7,95277.M – 3,30558.N – 1,07174.T + 0,143493.M2 Đối với độ cứng của gỗ cao su Y docung2= 65,4079 – 3,26252.x1 – 1,83307.x2 – 1,35734.x3 + 2,17534.x12 H = 92,3403 – 1,78855.M – 0,523733.N – 0,180979.T + 0,0386727.M2 8 Đối với độ trắng của gỗ cao su Y dotrang2= 6,03245+1,64818.x1 +0,829081.x2 +0,527868.x3 – 0,391665.x12 D = 3,06903 + 0,46346.M + 0,23688.N 0,0703824.T 0,00696293.M2 Bài toán tối ưu được thiết lập trên cơ sở của hai hàm Yuontinh2 và Ydocung2 đặc trưng cho hai chỉ tiêu nghiên cứu trong vùng thực nghiệm. Thiết lập hai hàm này, kết quả tối ưu đạt được như sau : Yuontinh2 = 126,036 (MPa) = 1285,567 (kGcm2), Y docung2 = 71,45 (MPa) = 728,79 (kGcm2) và đạt yêu cầu về độ trắng khi nồng độ hydro peroxit là x1 = 5,05%, nồng độ natri hydroxit x2 = 12,39%, thời gian xử lý x3 = 35,11 phút. Giá trị giới hạn bền uốn, độ cứng của gỗ Cao su đạt được sau khi xử lý là σ = 1285,567 (kGcm2) và H = 728,79 (kGcm2), và đạt yêu cầu về độ trắng, so với mẫu gỗ Cao su chưa qua xử lý với giới hạn bền uốn σ = 1785 (kGcm2) và độ cứng H = 816,51 (kGcm2) và có màu gỗ tự nhiên. Như vậy, độ trắng tăng lên so với trước khi xử lý và đạt yêu cầu về độ trắng, bên cạnh đó giới hạn bền uốn của gỗ Cao su sau khi xử lý tẩy màu giảm 27,98% so với mẫu gỗ Cao su không xử lý tẩy màu, còn độ cứng của gỗ Cao su sau khi xử lý tẩy màu giảm 10,74% so với mẫu gỗ Cao su không xử lý tẩy màu. Cơ tính của gỗ giảm dưới 30% sau khi xử lý tẩy màu là trong giới hạn cho phép, gỗ Cao su sau khi xử lý tẩy màu có độ trắng đạt yêu cầu, giới hạn bền uốn giảm 27,98% và độ cứng giảm 10,74% đều nhỏ hơn 30% điều này hoàn toàn nằm trong giới hạn cho phép nên gỗ sau xử lý hoàn toàn có thể sử dụng vào việc sản xuất các sản phẩm nội thất. 9 SUMMARY The thesis “Research on technological factor effect to mechanical of Hevea brasiliensis Muell Arg after wood bleaching” was done at wood process laboratory, Forestry faculty, Agriculture and Forestry University, from April to July 2009. The experiments were designed in complete random with the following results: 1. To determine the kind of chemical bleaching rubber wood by means of exploratory experiment. The exploratory experiment were bleached rubber wood on 4 different chemicals as : hydrogen peroxide (H2O2) 20% + sodium hydroxide (NaOH) 2%, acid hydrogen chloric (HCl) 18%, sodium hydroxide (NaOH) 20% and acid acetic (CH3COOH) 50% during the same bleaching times 30 minutes. After bleaching, color of rubber wood was changed and had different responses. The results of exploratory experiment was showed that compared with the color of samples rubber wood treated by hydrogen peroxide (H2O2) 20% and sodium hydroxide NaOH 2% lighter than other samples rubber wood. Therefore, we chose bleaching chemicals : hydrogen peroxide (H2O2) and sodium hydroxide (NaOH) for research bleaching rubber wood in experimental research. 2. The experimental was showed the hydrogen peroxide concentration, the sodium hydroxide concentration and bleaching times affected mechanical properties rubber wood with bending strength and hardness and the white . The relative was showed between technological factor and rubber wood mechanical properties that was displayed by the regression equation as follows : Bending strength of rubber wood Y bendingstrength2=100,297 – 21,9789.x1 – 11,5695.x2 – 8,03807.x3 + 8,07148.x12 σ = 241,126 – 7,95277.M – 3,30558.N – 1,07174.T + 0,143493.M2 Hardness of rubber wood Yhardness2 = 65,4079 – 3,26252.x1 – 1,83307.x2 – 1,35734.x3 + 2,17534.x12 H = 92,3403 – 1,78855.M – 0,523733.N – 0,180979.T + 0,0386727.M2 10 The white of rubber wood Y lighter2= 6,03245+1,64818.x1 +0,829081.x2 +0,527868.x3 – 0,391665.x12 D = 3,06903 + 0,46346.M + 0,23688.N 0,0703824.T 0,00696293.M2 The optimal problem was established based on the two regression in the constraints of the experimental range. We solved this optimal problem and the results was displayed as follows : Ybendingstrength2= 126,036 (MPa) = 1285,567 (kGcm2); Yhardness2 =71,45 (MPa) = 728,79 (kGcm2) and meet requirements the white in which hydrogen peroxide concentration was 5,05%, the sodium hydroxide concentration was 12,39% and bleaching times was 35,11 minutes. After we bleached rubber wood, the bending strength value σ = 1285,567 (kGcm2) and the hardness value H = 728,79 (kGcm2) and meet requirements the white. The natural material showed that bending strength value σ = 1785 (kGcm2) and the hardness value H = 816,51 (kGcm2). So, when we compared with the natural material the bleached material raise the white and lost 27,98% bending strength and lost 10,74% hardness. The mechanical properties wood lost under 30% after bleached in the safety limit. The after bleached rubber wood lost 27,98% bending strength and lost 10,74% hardness under 30% even in safety limit and we can use rubber wood in the furniture production. 11 MỤC L ỤC CHƯƠNG TRANG Trang tựa Trang chuẩn y i Lý lịch cá nhân ii Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Mục lục ix Danh sách các chữ viết tắt xi Danh sách các bảng xii Danh sách các hình xiii 1. MỞ ĐẦU 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 3 1.3 Phạm vi nghiên cứu 3 2. TỔNG QUAN 4 2.1 Khái quát về nguyên liệu nghiên cứu 4 2.1.1 Đặc điểm sinh trưởng 4 2.1.2 Đặc điểm cấu tạo 7 2.1.3 Tính chất vật lý 8 2.1.4 Tính chất cơ học 9 2.1.5 Thành phần hoá học 10 2.2 Cơ sở lý thuyết về màu sắc gỗ 19 2.2.1 Khái quát 19 2.2.2 Sự sản sinh màu sắc gỗ 19 2.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình tẩy màu gỗ 22 2.3.1 Hoá chất tẩy 22 12 2.3.2 Chất trợ giúp 23 2.3.3 Phương pháp tẩy 25 2.4 Những nghiên cứu về tẩy màu gỗ 29 2.4.1 Những nghiên cứu trên thế giới 29 2.4.2 Những nghiên cứu ở Việt Nam 32 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 3.1 Nội dung nghiên cứu 35 3.2 Phương pháp nghiên cứu 35 3.2.1 Vật liệu nghiên cứu 35 3.2.2 Các phương pháp nghiên cứu 43 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 70 4.1 Kết quả nghiên cứu 70 4.1.1 Kết quả nghiên cứu thăm dò 70 4.1.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 74 4.1.2.1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm với thông số đầu ra giới hạn bền uốn Yuontinh (MPa) gỗ cao su 74 4.1.2.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm với thông số đầu ra độ cứng Ydocung(MPa) gỗ cao su 78 4.1.2.3 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm với thông số đầu ra độ cứng Ydotrang(điểm) gỗ cao su 82 4.1.2.4 Xác định các thông số tối ưu 86 4.2 Thảo luận 90 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 5.1 Kết luận 95 5.2 Kiến nghị 96 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 7. PHỤ LỤC 100 13 DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU σ – giới hạn bền uốn (MPa) H – độ cứng (MPa) D – độ trắng (điểm) M – nồng độ hydro peroxit (H2O2) (%) N – nồng độ natri hydroxit (NaOH) (%) T – thời gian xử lý (phút) Yuontinh1 – hàm giới hạn bền uốn dạng bậc nhất Yuontinh2 hàm giới hạn bền uốn dạng bậc hai Y docung1 – hàm độ cứng dạng bậc nhất Y docung2 – hàm độ cứng dạng bậc hai 14 DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1 Tính chất vật lý của gỗ cao su 9 Bảng 2.2 Tính chất cơ học của gỗ cao su 10 Bảng 2.3 Tỷ lệ thành phần nguyên tố của lignin và cellulose 15 Bảng 2.4 Thành phần hoá học của gỗ cao su 19 Bảng 2.5 Thành phần các chất trong gỗ giác và gỗ lõi 22 Bảng 2.6 Bảng các hoá chất tẩy trắng và làm mất màu 23 Bảng 2.7 Hoá chất trợ giúp hoạt tính tẩy trắng gỗ 24 Bảng 2.8 Hoá chất trợ giúp ức chế tẩy trắng gỗ 25 Bảng 3.1 Hoá chất dùng trong nghiên cứu thăm dò tẩy màu gỗ cao su 36 Bảng 3.2 Hoá chất dùng trong nghiên cứu thực nghiệm tẩy màu gỗ ca su 40 Bảng 3.3 Kế hoạch thí nghiệm thăm dò trên 4 loại hoá chất 44 Bảng 3.4 Mẫu gỗ cao su dùng trong thí nghiệm tẩy màu gỗ 46 Bảng 3.5 Bảng dự kiến các thông số đầu vào và đầu ra 52 Bảng 3.6 Mức và khoảng biến thiên các yếu tố nghiên cứu theo phương án bậc I 56 Bảng 3.7 Mức và khoảng biến thiên các yếu tố nghiên cứu theo phương án bậc II bất biến quay 57 Bảng 3.8 Ma trân thí nghiệm bậc nhất tẩy màu gỗ cao su 59 Bảng 3.9 Kế hoạch thí nghiệm bậc nhất 60 Bảng 3.10 Ma trận thí ngiệm bậc hai tẩy màu gỗ cao su 62 Bảng 3.11 Kết hoạch thí nghiệm bậc hai tẩy màu gỗ cao su 6364 Bảng 4.1 Bảng điểm đánh giá màu sắc gỗ cao su sau thí nghiệm thăm dò 72 Bảng 4.2 Bảng các giá trị tối ưu của hàm Yuontinh2 dạng mã hoá 86 Bảng 4.3 Bảng các giá trị tối ưu của hàm σ dạng thực 87 Bảng 4.4 Bảng các giá trị tối ưu của hàm Ydocung2 dạng mã hoá 88 Bảng 4.5 Bảng các giá trị tối ưu của hàm H dạng thực 89 Bảng 4.6 Bảng các giá trị tối ưu của hai hàm Yuontinh2 và Ydocung2 dạng mã hoá 90 15 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1 Rừng cao su 4 Hình 2.2 Thân cây cao su 5 Hình 2.3 Lá và hoa cao su 5 Hình 2.4 Hạt cao su 5 Hình 2.5 Thu hoạch nhựa cao su 6 Hình 2.6 Mẫu gỗ cao su 7 Hình 2.7 Cấu tạo hoá học của Cellulose 11 Hình 2.8 Cấu tạo hoá học của lignin 15 Hình 2.9 Cấu tạo hóa học của hemicellulose 17 Hình 3.1 Gỗ cao su dùng trong thí nghiệm 35 Hình 3.2 Hydro peroxit (H2O2) 37 Hình 3.3 Axit hydrochloric (HCl) 37 Hình 3.4 Natri hydroxit (NaOH) 38 Hình 3.5 Axit axetic (CH3COOH) 38 Hình 3.6 Các hoá chất sử dụng trong thí nghiệm 41 Hình 3.7 Tủ sấy gỗ thí nghiệm 42 Hình 3.8 Cân điện tử 42 Hình 3.9 Máy đo độ ẩm gỗ thí nghiệm 42 Hình 3.10 Những dụng cụ thuỷ tinh dùng trong thí nghiệm 43 Hình 3.11 Mẫu gỗ cao su kích thước 20x20x300 mm 44 Hình 3.12 Mẫu gỗ cao su kích thước 50x50x50mm 44 Hình 3.13 Thí nghiệm thăm dò trên 4 loại hoá chất 45 Hình 3.14 Mẫu gỗ cao su kích thước 20x20x300 mm thí nghiệm bậc 1 46 Hình 3.15 Mẫu gỗ cao su kích thước 50x50x50 mm thí nghiệm bậc 1 46 Hình 3.16 Mẫu gỗ cao su kích thước 20x20x300mm thí nghiệm bậc 2 47 Hình 3.17 Mẫu gỗ cao su kích thước 50x50x50 mm thí nghiệm bậc 2 47 16 Hình 3.18 Thí nghiệm tẩy màu gỗ cao su 58 Hình 3.19 Thí nghiệm tẩy màu gỗ cao su (Bậc II) 61 Hình 3.20 Chỉ tiêu đánh giá màu sắc gỗ sau khi xử lý tẩy màu 66 Hình 4.1 Mẫu gỗ cao su trước khi xử lý tẩy màu 70 Hình 4.2 Mẫu gỗ cao su sau khi xử lý tẩy màu qua 4 loại hoá chất Hydro peroxit (H2O2) 20% + natri hydroxit (NaOH) 2%, acid hydro chloric (HCl) 18%, natri hydroxit (NaOH) 20% và acid axetic (CH3COOH) 50% 71 Hình 4.3 Xử lý gỗ bằng H2O2 + NaOH 71 Hình 4.4 Xử lý gỗ bằng HCl 71 Hình 4.5 Xử lý gỗ bằng NaOH 72 Hình 4.6 Xử lý gỗ bằng CH3COOH 72 Hình 4.7 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Yuontinh2 77 Hình 4.8 Đồ thị thể hiện mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến hàm Yuontinh2 dạng mã hoá 77 Hình 4.9 Biểu đồ thể hiện giới hạn bền uốn gỗ Cao su sau khi xử lý tẩy màu 78 Hình 4.10 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Ydocung2 81 Hình 4.11 Đồ thị thể hiện mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến hàm Ydocung2 dạng mã hoá 81 Hình 4.12 Biểu đồ thể hiện độ cứng của gỗ Cao su sao khi xử lý tẩy màu 82 Hình 4.13 Biểu đồ thể hiện màu sắc gỗ Cao su sau khi xử lý 85 Hình 4.14 Biểu đồ so sánh giá trị giới hạn bền uốn và độ cứng của gỗ Cao su qua xử lý tẩy màu và Cao su không xử lý tẩy màu. 93 17 Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Trong tự nhiên có rất nhiều nguyên liệu quí giá mà từ những khám phá và phát minh của con người, những nguyên liệu tự nhiên dần dần được ứng dụng nhiều hơn vào cuộc sống con người. Theo thời gian, con người từng bước nâng cao khả năng nghiên cứu thì những nguyên liệu có nguồn gốc từ tự nhiên ngày càng gần gũi hơn trong cuộc sống. Chính vì thế, nhiều hoạt động nghiên cứu càng đi sâu vào từng lĩnh vực cụ thể. Tất cả những hoạt động này đều phục vụ ngày càng tốt hơn cho cuộc sống con người, đặt nền móng cho việc phát triển của nhiều nền công nghiệp mà đặc biệt là trong xây dựng với sự góp mặt của gỗ góp phần không nhỏ trong việc kiến tạo nên những kiến trúc độc đáo, không những thế còn từng bước len lỏi vào từng ngôi nhà với những đồ dùng nội thất từ đơn giản thô sơ đến sang trọng ấm cúng, theo từng nhịp điệu của cuộc sống con người. Hiện nay sản phẩm gỗ không những hữu ích về mặt chất lượng, sử dụng mà còn phải đảm bảo những tiêu chí thẩm mỹ từ kiểu dáng đến màu sắc phải đáp ứng những yêu cầu ngày càng cao của cuộc sống. Trong việc lựa sản phẩm ngoài tiêu chí hàng đầu là chất lượng thì màu sắc đóng vai trò hết sức quan trọng, màu sắc thể hiện nên vẻ đẹp cũng như ấn tượng trong việc quan sát, đồng thời màu sắc còn tạo cảm xúc cho không gian cũng như người sử dụng. Tuy nhiên, gỗ là sản phẩm của tự nhiên từ giới thực vật, vì thế mà cấu tạo và tính chất của gỗ rất đa dạng và phức tạp. Chính vì điều này mà màu sắc của gỗ cũng có sự thay đổi đa dạng, thông thường xuất hiện ở rất nhiều loại gỗ mà đặc biệt là gỗ Cao su. Cao su là loại gỗ rất thông dụng được sử dụng ở rất nhiều trong cuộc sống, từ việc trích nhựa đến việc khai thác lấy gỗ nên Cao su ngày một phổ biến hơn trong nhiều lĩnh vực. Với những đặc điểm vốn có của gỗ nên màu sắc của gỗ Cao su cũng 18 khác nhau và thay đổi theo vị trí thân cây, độ tuổi, vùng sinh trưởng ….Với những biến dị về màu sắc điều này gây không ít những khó khăn trong việc sử dụng mà đặc biệt là thể hiện sự không đồng nhất về mặt thẩm mỹ của sản phẩm. Chính vì thế để nâng cao việc sử dụng hiệu quả cần phải có giải pháp để giải quyết vần đề này. Theo đó, việc giải quyết triệt để vấn đề này cần phải nghiên cứu công nghệ xử lý màu của gỗ Cao su để phần nào gia tăng khả năng sử dụng hiệu quả hơn của gỗ trong mọi lĩnh vực. Theo đó công nghệ xử lý màu gỗ bao gồm hai khuynh hướng: tẩy trắng những gỗ màu sậm, màu tối hoặc nhuộm màu những gỗ có màu sáng. Vì vậy tuỳ thuộc vào từng điều kiện cụ thể mà nên lựa chọn khuynh hướng tẩy màu hay nhuộm màu, tuy nhiên trong công nghệ sản xuất gỗ Cao su việc ứng dụng tẩy trắng màu thông dụng hơn về mặt kinh tế cũng như kỹ thuật, còn việc nhuộm màu gỗ thông thường được sử dụng trong công nghệ sản xuất ván lạng veneer. Trong quá trình sản xuất đa phần các nhà sản xuất luôn lựa chọn công nghệ tẩy màu gỗ, nhưng trên thực tế nhiều nhà sản xuất khi ứng dụng qui trình xử lý chưa dựa trên cơ sở lý thuyết và khoa học thực sự vì thế còn xảy ra nhiều bất cập, lý do là xử lý tẩy màu tất yếu phải sử dụng hóa chất, điều này không tránh khỏi khả năng hóa chất tác dụng với các thành phần của gỗ và ảnh hưởng đến các tính chất của gỗ mà đặc biệt là tính chất cơ học. Chính vì thế các nhà sản xuất xem đây là trở ngại lớn nhất trong việc xử lý tẩy màu gỗ, vấn đề đặt ra là sử dụng mức nồng độ hóa chất, chất xúc tác xử lý là bao nhiêu, cũng như thời gian xử lý ra sao để đảm bảo mức độ trắng và đồng màu hợp lý mà hạn chế mức độ ảnh hưởng thấp nhất đến tính chất cơ học của gỗ. Qua đây cho thấy mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ xử lý tẩy màu và tính chất cơ học của gỗ, vì vậy thật thiếu sót nếu chỉ nghiên cứu về màu sắc gỗ sau khi xử lý mà bên cạnh đó cần thiết phải quan tâm nghiên cứu đến tính chất cơ học của gỗ. Qua đó, chúng ta sẽ tìm hiểu xem chúng có mối quan hệ ra sao và ảnh hưởng như thế nào và cần thiết phải làm sáng tỏ bằng những nghiên cứu cụ thể nào. Chính vì thế, điều này thật sự trở thành vấn đề quan tâm hàng đầu thôi thúc chúng tôi tiến hành nghiên cứu các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến một số cơ tính của gỗ Cao su 19 sau khi xử lý tẩy màu, để góp phần giải quyết kịp thời vấn đề đặt ra và những khó khăn trong công nghệ chế biến gỗ hiện nay của hầu hết các doanh nghiệp sản xuất. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu lý luận Nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến cơ tính của gỗ Cao su sau khi xử lý tẩy màu nhằm tìm ra mối quan hệ giữa các thông số công nghệ và cơ tính của gỗ Cao su Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu xác định các giá trị tối ưu của nồng độ hoá chất, nồng độ chất xúc tác và thời gian xử lý ảnh hưởng đến một số cơ tính của gỗ Cao su sau khi xử lý tẩy màu. 1.3 Phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu Xử lý tẩy màu gỗ Cao su Yếu tố cố định Loại gỗ: Cao su (Heave brassilienis Musell Arg.) thành thục đã trích kiệt nhựa, khai thác miền Đông Nam bộ, không bị sâu nấm mối mọt, không khuyết tật, đã qua xử lý hoá chất bảo quản Celbor 90 SP và soda 20%. Độ ẩm: 12%. Kích thước: 20x20x300 (giới hạn bền uốn) 50x50x50 (độ cứng) Hóa chất tẩy màu: hydro peroxit (H2O2) (thông qua thí nghiệm thăm dò) Hóa chất xúc tác: natri hydroxit (NaOH) (thông qua thí nghiệm thăm dò) Yếu tố thay đổi: nồng độ hydro peroxit (H2O2), nồng độ natri hydroxit (NaOH), thời gian xử lý. b Địa điểm nghiên cứu Chúng tôi tiến hành thực hiện thí nhiệm tại phòng thí nghiệm Bộ môn Chế Biến Lâm sản thuộc khoa Lâm Nghiệp trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh Để xác định các chỉ tiêu cơ tính của gỗ Cao su được tiến hành giám định tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 3 20 Chương 2 TỔNG QUAN 2.1 Khái quát về nguyên liệu nghiên cứu 2.1.1 Đặc điểm sinh trưởng Cây Cao su thuộc họ Thầu dầu Euphorbiaceae, có tên khoa học Hevea brasiliensis Muell Arg và có tầm quan trọng về kinh tế lớn trong chi Hevea (Hoàng Thị Thanh Hương, 2001). Nó có tầm quan trọng về kinh tế lớn là do nhựa cây Cao su là nguồn chủ lực trong sản xuất cao su tự nhiên. Hình 2.1 Rừng Cao su Cây Cao su có thể cao tới trên 30m, rễ cây ăn rất sâu để giữ vững thân cây, hấp thu chất bổ dưỡng và chống lại sự khô hạn. Cây có vỏ nhẵn màu nâu nhạt. Lá thuộc dạng lá kép, mỗi năm rụng lá một lần. Hoa thuộc loại hoa đơn, hoa đực bao quanh hoa cái nhưng thường thụ phấn chéo, vì hoa đực chín sớm hơn hoa cái. Quả Cao su là quả nang có 3 mảnh vỏ ghép thành 3 buồng, mỗi nang một hạt hình bầu dục hay 21 hình cầu, đường kính 02 cm, có hàm lượng dầu đáng kể được dùng trong kỹ nghệ pha sơn. Hình 2.2 Thân cây Cao su Hình 2.3 Lá và hoa Cao su Hình 2.4 Hạt Cao su Khi cây đạt độ tuổi 56 năm thì người ta bắt đầu thu hoạch nhựa: các vết rạch vuông góc với mạch nhựa mủ, với độ sâu vừa phải sao cho có thể làm nhựa mủ chảy ra mà không gây tổn hại cho sự phát triển của cây, và nhựa mủ được thu thập trong các thùng nhỏ. Quá trình này gọi là cạo mủ Cao su. Các cây già hơn cho nhiều nhựa mủ hơn, nhưng chúng sẽ ngừng sản xuất nhựa mủ khi đạt độ tuổi 2630 năm. 22 Cây Cao su chỉ được thu hoạch mủ 9 tháng, 3 tháng còn lại không được thu hoạch vì đây là thời gian cây rụng lá, nếu thu hoạch vào mùa này, cây sẽ chết. Hình 2.5 Thu hoạch nhựa Cao su Cây phát triển tốt ở vùng nhiệt đới ẩm, có nhiệt độ trung bình từ 22 0C đến 300C (tốt nhất ở 260C đến 280C), cần mưa nhiều (tốt nhất là 2.000 mm) nhưng không chịu được sự úng nước và gió. Cây Cao su có thể chịu được nắng hạn khoảng 4 đến 5 tháng, tuy nhiên năng suất mủ sẽ giảm. Cao su loại cây công nghiệp có giá trị cao, nguồn gốc từ Nam Mỹ được đưa vào Việt Nam vào năm 1897. Hiện nay, cây Cao su chủ yếu trồng nhiều các tỉnh miền Đông Nam Bộ và Tây Nguyên, mục đích chính là trích nhựa, sau khi hết tuổi khai thác nhựa, thân cây Cao su được sử dụng trong ngành chế biến gỗ. Vào trước những năm 90 cây Cao su khai thác gỗ chủ yếu làm chất đốt, sau khi Chính phủ đưa ra quyết định cấm khai thác rừng tự nhiên, thì các loại gỗ rừng trồng mà đặc biệt là gỗ Cao su ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong nhiều lĩnh vực mà trong đó có ngành chế biến lâm sản. Hiện nay 6070% doanh nghiệp chế biến gỗ xuất khẩu ở các tỉnh phía Nam dùng nguyên liệu chính gỗ Cao su (Hoàng Thị Thanh Hương, 2001). 23 2.1.2 Đặc điểm cấu tạo a. Cấu tạo thô đại Cao su là loài gỗ cây lá rộng, về mặt cấu tạo thô đại khi mới cưa xẻ gỗ có màu vàng nhạt, lúc khô biến thành màu kem nhạt. Gỗ Cao su có phần giác và lõi tuy nhiên hai phần này rất khó phân biệt, vòng sinh trưởng rõ ràng dứt khoát có chiều rộng khoảng 24 mm. Gỗ Cao su thớ thẳng, ít xoắn thớ, có lỗ mạch khá lớn, phân bố phân tán, nhu mô gỗ Cao su phong phú, tia gỗ có cấu tạo dị bào, xếp từ 2÷3 hàng tế bào, sợi gỗ thẳng (Hoàng Thị Thanh Hương, 2001). Hình 2.6 Mẫu gỗ Cao su b. Cấu tạo hiển vi Cấu tạo hiển vi của gỗ Cao su thể hiện trên ba mặt cắt cơ bản bao gồm : mặt cắt ngang, mặt cắt tiếp tuyến, mặt cắt xuyên tâm với những đặc điểm cấu tạo đặc trưng như sau : Mạch gỗ : gỗ Cao su có lỗ mạch khá lớn, đường kính trung bình đo theo chiều xuyên tâm từ 385396 μm, phân bố theo kiểu phân tán, số lượng mạch trung bình đạt 6mm2. Đa phần mạch phân tán đơn, có khi kép ở xuyên tâm. Những lỗ mạch kép có thể từ 27 lỗ mạch đơn nằm sát cạnh nhau. Các lỗ mạch nằm ở giữa bị ép lại theo hướng xuyên tâm có sự hiện diện của trữ bào (thể bít) chiếm tỉ lệ đáng kể khoảng 13, tế bào mạch có tấm xuyên mạch đơn (Phạm Ngọc Nam, 2001). Nhu mô (tế bào mô mềm): các hình thức phân bố nhu mô của gỗ Cao su khá phong phú, chủ yếu là nhu mô xa mạch xếp thành những dải băng 1 hàng tế bào. Ngoài ra còn có các dãy nhu mô liên kết các mạch, đặc biệt có sự xuất hiện của nhu 24 mô dọc xếp thành từng tầng. Bên cạnh đó còn có các tinh thể silic, oxalat canxi trong nhu mô (Phạm Ngọc Nam, 2001). Tia gỗ: gỗ Cao su có tia dị bào, bề rộng tia từ 23 hàng tế bào, chiều cao tia biến động từ 1520 hàng tế bào. Đôi khi xuất hiện tinh quả trám ở tế bào đứng. Sợi gỗ: sợi gỗ Cao su khá thẳng có vách ngăn ngang đa phần nằm vuông gốc tế bào sợi. Ống dẫn nhựa bệnh : ở cây Cao su có hiện tượng ống dẫn nhựa bệnh do tổn thương (vì hiện tượng trích nhựa) (Phạm Ngọc Nam, 2001). Gỗ Cao su có nhiều lỗ mạch mật độ dày, đường kính lớn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hút và thoát nước tuy nhiên trong lỗ mạch thường xuất hiện thể bít (tỷ lệ 13) đây cũng chính là nguyên nhân là rào cản hạn chế điều kiện thuận lợi trên trong quá trình sấy gỗ và ngâm tẩm trong bảo quản. Bên cạnh đó gỗ có cấu tạo mạch dây xuyên tâm chính điều này ảnh hưởng đến chất lượng ván trong công nghệ ván bóc như thường xuyên xảy ra hiện tượng rách ván và nứt theo chiều xuyên tâm. Tế bào mô mềm của gỗ Cao su chủ yếu phân bố dãy băng cùng với sự xuất hiện của nhu mô xếp dọc thành tầng là nguyên nhân chính làm giảm ứng lực ép ngang theo chiều tiếp tuyến. Bên cạnh đó trong tế bào mô mềm còn chứa các tinh thể oxalate canxi, silic… những tinh thể này sẽ ảnh hưởng đến công cụ cắt gọt gỗ trong quá trình gia công chế biến. Tuy nhiên tế bào mô mềm cũng giữ vai trò tích cực trong quá trình tẩm gỗ tạo điều kiện cho thuốc thấm dễ dàng hơn (Phạm Ngọc Nam, 2001). 2.1.3 Tính chất vật lý Tính chất vật lý giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình nâng cao giá trị sử dụng gỗ hiệu quả và đồng thời là cơ sở xây dựng các quá trình công nghệ thích hợp cho từng loại gỗ. Tính chất vật lý của gỗ là những tính chất có thể xác định được trong điều kiện không cần cải biến thành phần hoá học của gỗ hoặc không phá hoại tính hoàn chỉnh của mẫu gỗ. Độ ẩm ban đầu của cây Cao su có giá trị khác nhau ở các cấp tuổi thông thường biến động từ 69,8% đến 86,5% điều này cho thấy gỗ Cao su thuộc loại gỗ có 25 độ ẩm tương đối cao. Độ ẩm cây Cao su có xu hướng giảm dần theo sự tăng lên của độ tuổi điều này có nghĩa là giữa độ ẩm và cấp tuổi có mối quan hệ tỷ lệ nghịch. Tuy nhiên độ ẩm lại có mối quan hệ tỷ lệ thuận với chiều cao của thân cây. Bên cạnh mặc dù Cao su không phân biệt giác lõi nhưng độ ẩm có xu hướng tăng từ tâm ra ngoài võ và từ gốc đến ngọn và mức độ chênh lệch giữa gốc và ngọn khoảng 10% (Phạm Ngọc Nam, 2001). Khối lượng thể tích cơ bản của gỗ Cao su sau khi trích nhựa khai thác miền Đông Nam Bộ vào khoảng 0,55 gcm3 cho thấy gỗ Cao su là loại gỗ có khối lượng thể tích trung bình (Phạm Ngọc Nam, 2001). Độ co rút của gỗ Cao su theo chiều dọc thớ 0,33%, theo chiều xuyên tâm 2,43% và theo chiều tiếp tuyến 4,05%. Tỷ lệ co rút tiếp tuyến và xuyên tâm TR của gỗ là 1,66 thấp hơn nhiều so với một số loại gỗ Bồ Hòn (Sapindus mukorossi Gaertn), Chò Chỉ (Parashorea stellata Kurz), Táu muối (Vatica fleuryana Tardieu) và Giẻ Cuống (Quercus chrysocalyx). Đây chính là một số điểm thuận lợi của gỗ Cao su rất phù hợp làm nguyên liệu sản xuất đồ mộc (Phạm Ngọc Nam, 2001). Bảng 2.1 Tính chất vật lý của gỗ Cao su Stt Chỉ tiêu Giá trị Đơn vị 1 Khối lượng thể tích cơ bản 0,55 gcm3 2 Điểm bão hoà thớ 29,5 % 3 Độ co rút dọc thớ 0,33 % 4 Độ co rút xuyên tâm 2,43 % 5 Độ co rút tiếp tuyến 4,05 % (Nguồn : Phạm Ngọc Nam, 2001) 2.1.4 Tính chất cơ học Trong việc đánh giá chất lượng vật liệu thì cường độ chịu lực là một trong những tiêu chuẩn quan trọng nhất. Tìm hiểu và nghiên cứu tính chất cơ học của gỗ không những cung cấp cho người sử dụng những số liệu cần thiết làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế hợp lý, giải quyết mâu thuẫn giữa việc bảo đảm an toàn và 26 tiết kiệm nguyên liệu gỗ làm tiền đề vững chắc để ứng dụng những phương pháp gia công mới đáp ứng và thoả mãn nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống. Tính chất cơ học của gỗ cũng đóng vai trò hết sức quan trọng góp phần vào việc xác định khả năng chịu lực của gỗ để từ đó ứng dụng vào từng lĩnh vục phù hợp với yêu cầu sử dụng và sản xuất. Với gỗ Cao su tính chất cơ học của gỗ thể hiện dưới các kết quả như sau. Bảng 2.2 Tính chất cơ học của gỗ Cao su Stt Chỉ tiêu Giá trị Đơn vị 1 Ứng suất nén ngang thớ 83,16 kGcm2 2 Ứng suất nén dọc thớ 432,73 kGcm2 3 Ứng suất uốn (giám định TT3) 1785 kGcm2 4 Ứng suất lực tách 48,51 kGcm2 5 Độ cứng (giám định TT3) 816,51 kGcm2 (Nguồn: Hoàng Thị Thanh Hương, 2001) 2.1.5 Thành phần hoá học Thành phần hoá học của gỗ bao gồm Những chất vách tế bào: Cellulose, Lignin, Hemicellulose Những chất không phải vách tế bào: là dung dịch trong và ngoài tế bào của tổ chức sống, tinh bột, đường, pectin, keo(nhựa), các loại bazơ sinh vật, chất béo, sáp, các loại rượu, chất màu,… 2.1.5.1 Những chất vách tế bào a. Cellulose Theo nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy cellulose trong gỗ lá kim là 4856% và gỗ lá rộng là 3546%. Theo hình thức phân bố các chất hữu cơ trong thiên nhiên cellulose chiếm tỷ lệ cao nhất. Để tạo thành cellulose cây gỗ phải trải qua các quá trình sau. 27 Trong điều kiện tự nhiên ánh sáng mặt trời chiếu vào lá xảy ra quá trình quang hợp và sản phẩm đầu tiên thu được là đường gluco. Từ đường gluco qua nhiều biến đổi trung gian hình thành nên cellulose Có thể nói cellulose là thành phần cơ bản của vách tế bào gồm ba nguyên tố cấu tạo nên cellulose là : cacbon(C): 44,4%, hidro(H): 6,2%, oxi(O): 49,4%. Nhiều phân tử cellulose hợp thành chuỗi cellulose, nhiều chuỗi cellulose hợp thành mixen cellulose, nhiều mixen hợp thành bó mixen, nhiều bó mixen cùng với lignin cấu trúc nên vách tế bào (Lê Xuân Tình, 1998). Trong mạch phân tử của cellulose, mỗi một góc đường gluco có 3 nhóm (OH) tự do ở các vị trí 2, 3, 6…Giữa các phân tử được liên kết với nhau qua liên kết hidro (H). Các nhà nghiên cứu cho rằng có khoảng 42 phân tử cellulose, một số khác thì cho rằng có khoảng 36 phân tử cellulose xếp định hướng trong không gian. Các phân tử cellulose trong đó có loại thì sắp xếp thành vùng kết tinh thành những tinh thể nhỏ dài khoảng 30÷100μm, còn lại một số khác sắp xếp không theo trật tự và hình thành vùng không kết tinh (Phạm Ngọc Nam, Nguyễn Thị Ánh Nguyệt, 2005). Một phân tử cellulose có chiều dài khoảng 500μm, chính vì thế có khả năng đi qua vài vùng kết tinh. Giữa các phân tử cellulose trong vùng kết tinh, ngoài tác dụng của liên kết hidro còn có tác dụng của năng lượng ô tinh thể, do đó tính ổn định hoá học rất cao, các phần tử nước không thể nào chui vào khu vực này được. Hình 2.7 : Cấu tạo hoá học của cellulose Diệp lục Ánh sáng 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6CO2 nC6H12O6 – nH2O (C6H12O6)n Biến đổi trung gian CH2OH H OH H H OH HO H O H O CH2OH OH H H H O H O OH H CH2OH H OH H H OH H O H OH n2 28 Lý tính Cellulose nguyên chất có màu trắng, không mùi, không vị, có cấu tạo dạng sợi khối lượng riêng là 1,55 gcm3.Cellulose có khả năng hút nước rất mạnh, là một chất khá ổn định, không tan trong nước, rượu, axeton, ete và một số dung môi thông thường khác. Cellulose có thể hoà tan trong các dung môi đặc biệt như : nước xanh Scheweizer Cu(OH)2(NH3)4, trong dung dịch clorua kẽm (ZnCl2) đậm đặc và nóng trong các muối clorua khác như : BiCl3 ,PbCl2 và cũng có thể hoà tan trong muối trung tính đậm đặc như: KI, BaI, Ca(CNS)2 , LiCNS,… và trong axit mạnh là axit clohydric (HCl), và axit sunfuric (H2SO4) đậm đặc (Phạm Ngọc Nam, Nguyễn Thị Ánh Nguyệt, 2005). Trước khi hoà tan cellulose nở ra khoảng cách giữa các phân tử nới rộng 2,6A0 nhờ đó dung môi chui vào làm cho lực hấp dẫn giữa các phân tử giảm yếu, cellulose bị phân giải. Hoá tính Cellulose có thể tác dụng với axit và bazơ. Tác dụng với bazơ Cellulose chỉ tác dụng với bazơ mạnh nồng độ phải đạt từ 17,5÷25%, nếu là bazơ yếu thì cellulose sẽ không phản ứng. Khi tác dụng với bazơ mạnh cellulose sẽ nở ra và thu ngắn lại tạo hợp chất cellulose – kiềm. C6H7O2(OH)3n + nNaOH Æ C6H7O2(ONa)(OH)2n + nH2O Dưới tác dụng của nước – cellulose kiềm bị phân giải ngược lại thành cellulose và kiềm C6H7O2(ONa)(OH)2n + nH2O Æ C6H7O2(OH)3n + nNaOH Quá trình này được nhà khoa học người Anh Merce phát hiện vào năm 1884 nên quá trình này được gọi là sự Merce hoá. Phản ứng này được dùng làm mới sợi vải vì cellulose được merce hoá rất bóng và khả năng hút thuốc nhuộm rất mạnh. Khi cho sunfuacacbon (CS2) tác dụng với cellulose kiềm thu được một chất là xantogenat cellulose 29 C6H7O2(ONa)(OH)2 + CS2 ¼ S = C – O – C6H7O2(OH)2 Xantogenat cellulose có màu vàng da cam. Nếu hoà tan trong dung dịch xút loãng (NaOH loãng) ta được một chất keo dẻo, chất này cho chảy qua lưới có các lỗ nhỏ, các sợi tạo thành đi vào dung dịch axít sunfuric (H2SO4) hoặc bisunfit natri (NaHSO3) loãng, ở bể lắng sẽ xảy ra phản ứng thuỷ phân xantogenat cellulose và tạo thành sợi visco. Sợi visco có vị trí quan trọng trong các sản phẩm làm bằng tơ nhân tạo vì giá thành sản phẩm làm ra thấp. Một ưu điểm nổi bật của sợi này là rất bền chắc nên ngày nay thường được dùng làm sợi “bố”, “mành” trong công nghệ chế tạo lốp xe đạp, môtô, ôtô, máy kéo, máy bay…(Lê Xuân Tình, 1998). Tác dụng với axit Khi đun nóng với axit vô cơ cellulose bị thuỷ phân để biến thành đường. Phương trình phản ứng ngắn gọn như sau Nếu cho axit nitric (HNO3) đậm đặc tác dụng lên cellulose có sự hỗ trợ của axit sunfuric (H2SO4) thì sẽ tạo thành các este của cellulose. Tuỳ theo từng điều kiện mà khả năng tham gia của nhóm hydroxin (OH) trong cellulose nhiều hay là ít. Phương trình phản ứng như sau : C6H7O2(OH)3n + nHONO2 Æ C6H7O2(OH)2 (ONO2)n + nH2O Nếu nồng độ axit còn đậm đặc thì phản ứng sẽ xảy ra ở cấp 2 và cấp 3 C6H7O2 (ONO2) (OH)2n + nHONO2 ÆC6H7O2(ONO2)2(OH)n + nH2O Dinitro cellulose C6H7O2 (ONO2)2(OH)n + nHONO2 ÆC6H7O2(ONO2)3n + nH2O Trinitro cellulose Các nitro cellulose là dễ bắt lửa và dễ cháy. Dung dịch của dinitro cellulose trong rượu và ete là một chất lỏng gọi là côlôdiôn. Côlôdiôn thường được ứng dụng (C6H12O6)n + nH2O n(C6H12O6) Đường Gluco Axit vô cơ mạnh SNa ( Xantogenat cellulose ) 30 trong điện ảnh để chế tạo phim, trong y học dùng để phủ kín vết thương, trong kỹ nghệ để chế tạo sơn nitrô( vecny) (Lê Xuân Tình,1998). Năm 1869 nitro cellulose dùng làm nguyên liệu sản xuất chất dẻo, tiếp theo năm 1880 dùng chế tạo thuốc nổ không khói. Từ năm 1884 đến năm 1890 dùng làm nguyên liệu chế tạo tơ nhân tạo và làm phim Nhưng trong những năm trở về sau việc ứng dụng nitro cellulose ngày càng thu hẹp lại. Ngoài việc dùng làm thuốc nổ và dầu sơn, người ta còn dùng axetat cellulose thay thế nitro cellulose để làm tơ nhân tạo và nhiều sản phẩm khác (Lê Xuân Tình, 1998). Axetat cellulose điều chế bằng cách cho axit axetic (CH3COOH) tác dụng lên cellulose có sự hỗ trợ của axit sunfuric (H2SO4) hoặc clorua kẽm (ZnCl2) làm chất xúc tác. C6H7O2(OH)33 + 3nCH3COOH ¼ C6H7O2( CH3COO)3n + 3nH2O Khác với nitro cellulose, axetat cellulose không bắt lửa, hoà tan trong axeton dùng chế tạo sơn, phim ảnh, chất dẻo, tơ nhân tạo, đồ nhựa….Vì có nhiều cellulose nên gỗ và tre nứa được xem là nguyên liệu chủ yếu chế tạo cellulose. Hầu hết các nước trên thế giới hiện nay dùng gỗ và tre nứa làm nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất giấy và tơ nhân tạo (Lê Xuân Tình,1998). b. Lignin Sau cellulose, lignin là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào. Lignin là một hợp chất thiên nhiên khó nghiên cứu vì không hoà tan trong những dung môi thông thường và biến đổi tính chất ngay khi xử lý trong điều kiện mềm. Lý tính Lignin là chất vô định hình có màu nâu sáng đến sẫm, thuộc loại cacbua vòng cao phân tử, nhiệt độ hoá dẻo của lignin là 130÷210oC (Lê Xuân Tình, 1998). Thành phần cấu tạo của lignin rất phức tạp, đến nay vẫn chưa xác định được công thức cấu tạo, bởi vì lignin tách ra để nghiên cứu khác với lignin ở trạng thái liên kết. Công thức C42H32O5(OH)5(OCH2)5 được nhiều nhà khoa học công nhận. 31 Hình 2.8 : Cấu tạo hoá học của lignin Nhìn vào công thức ta thấy lignin có 3 nhóm chính: Nhóm metoxin (OCH3) chiếm 816% Nhóm hydroxin (OH) Các hạt nhân benzen (C6H6) Do trong lignin có nhóm metoxin nên khi nhiệt phân gỗ lignin cho ta rượu metylic (CH3OH) đây là đặc điểm khác với cellulose. Về tỷ lệ thành phần nguyên tố lignin khác với cellulose về hàm lượng cacbon tương đối nhiều nhưng oxy lai ít hơn. Bảng 2.3 Tỷ lệ thành phần nguyên tố của lignin và cellulose Thành phần C (%) H(%) O(%) Cellulose 44,34 6,38 49,28 Lignin 64,40 5,90 29,70 (Nguồn: Lê Xuân Tình,1998) Hoá tính Tính chất hoá học của lignin không ổn định như cellulose có thể bị phân giải bởi các chất oxi hoá ( HNO3, NaClO2, NaClO,..). Sau đây là phản ứng của lignin. Sulphit hoá lignin Lignin dưới tác dụng của bisulphit và axit sulfurơ tự do ở nhiệt độ cao, chuyển hoá thành axit licnosulphonic hoà tan được. Thủy phân axit Khi đun nóng trong môi trường của dung dịch axit yếu, lignin bị tác động của sự thủy phân và trong điều kiện thủy phân axit thường xảy ra những phản ứng đa tụ và thường kết thúc bằng sự phân giải thủy phân hoàn toàn. Thủy phân bằng kiềm OCH3 O CH2 CHOH O OCH3 CH2 CHOH O 32 Qua công thức cấu tạo của lignin hình 2.8 cho thấy các liên kết CC, C=O, OCH3, trong lignin dễ bị tác động trong môi trường kiềm. Phản ứng với nhóm hydroxy – xeton Ơ nhiệt độ bình thường thì dễ dàng liên kết với nhóm hydroxy của lignin không liên kết với xeton và khi nhiệt độ tăng lên lúc đó nhân cơ bản của lignin có dạng xeton chuyển sang dạng enol sẽ dễ kết hợp với kiềm. Phản ứng với nhóm metoxy (OCH3) Sau khi liên kết với kiềm nhóm OCH3 giảm xuống. Bằng chứng là trong sản phẩm của phương pháp kiềm có sự xuất hiện của rượu metylic. Lượng rượu metylic xuất hiện đúng bằng lượng giảm của nhóm OCH3. Phản ứng phân huỷ liên kết ete và liên kết CC Từ sản phẩm của lignin – kiềm người ta đã xác định được các chất như vanilin, formadehyd. Điều đó khẳng định có sự tách rời và đứt các liên kết C O hoặc CC. Phản ứng đa tụ lignin Phân tử lignin sau khi phân giải thành các đơn phân lignin, và cũng có phản ứng ngưng tụ kết hợp các đơn phân lại thành phẩm vật không tan, nếu trong điều kiện nhiệt độ cao và thiếu kiềm (Phạm Ngọc Nam, Nguyễn Thị Ánh Nguyệt, 2005). c. Hemicellulose Cũng như cellulose, nhưng hemicellulose là những polysacarit phức tạp hơn cellulose, nó có mạch ngắn và có sự phân nhánh. Hemicellulose trong vách tế bào giữ hai chức năng quan trọng là thực hiện vai trò cơ học như cellulose, chức năng còn lại là giống như tinh bột là loại thức ăn dự trữ cho cây. Cellulose và lignin trong tế bào thực vật liên kết chặt chẽ với hemicellulose (Phạm Ngọc Nam, Nguyễn Thị Ánh Nguyệt, 2005). Cấu tạo: Hemicellulose trong gỗ có hàm lượng 20÷25% bao gồm : Hexosan (C6H10O5)n (Manna, galactan) : thông thường trong quá trình chế biến sợi bằng phương pháp hoá học nó bị thủy phân. 33 Pentosan (C5H8O4)n (araban, xylan) : thì khá bền vững dưới tác dụng của hoá chất nguyên nhân là đại bộ phân pentosan đã được định hướng theo cellulos

HỌC

NGHIÊN

CỨU

CÁC

YẾU

TỐ

CÔNG

NGHỆ

ẢNH

HƯỞNG

ĐẾN

MỘT

SỐ

CƠ

TÍNH

CỦA

GỖ

CAO

SU

SAU

KHI

XỬ

LÝ

TẨY

MÀU

LUẬN

VĂN

THẠC

SĨ

KHOA

HỌC

KỸ

THUẬT

HỌC

NGHIÊN

CỨU

CÁC

YẾU

TỐ

CÔNG

NGHỆ

ẢNH

HƯỞNG

ĐẾN

MỘT

SỐ

CƠ

TÍNH

CỦA

GỖ

CAO

SU

SAU

KHI

XỬ

LÝ

TẨY

MÀU

Kỹ

thuật

công

nghệ

số

LUẬN

VĂN

THẠC

SĨ

KHOA

HỌC

KỸ

THUẬT

Hướng

khoa

HƯƠNG

NGHIÊN

CỨU

CÁC

YẾU

TỐ

CÔNG

NGHỆ

ẢNH

HƯỞNG

ĐẾN

MỘT

SỐ

CƠ

TÍNH

CỦA

GỖ

CAO

SU

SAU

KHI

XỬ

LÝ

TẨY

MÀU

luận

Học

CÁC

khoa

học

VĂN

Học

HƯƠNG

Học

HỌC

LÝ

Văn

học

Cao

học

Tình

Số

cơng

nghiên

cứu

Các

số

luận

văn

công

luận

văn

tỏ

đến

Học

Sau

Học

hướng

học

nghiên

cứu

luận

văn

luận

văn

tỏ

sâu

đến

Hương

tình

hướng

học

nghiên

cứu

luận

văn

Cơ

khoa

Cơ

luận

văn

tình

luận

văn

cô

tình

Cơng

cổ

ván

cơng

mẫu

gỗ

sử

luận

văn

Kỹ

Thuật

tình

tính

học

gỗ

luận

văn

đến

học

Cao

học

luận

văn

Học

cứu

yếu

tố

công

nghệ

ảnh

hưởng

đến

số

tính

gỗ

cao

su

sau

xử

lý

tẩy

khoa

học

đến

nghiên

cứu

tẩy

màu

gỗ

cao

su

xử

lý

tẩy

màu

gỗ

cao

su

xử

lý

Sau

xử

lý

màu

gỗ

có

xử

lý

tẩy

màu

gỗ

cao

su

màu

gỗ

cao

su

màu

sử

nghiên

cứu

tẩy

màu

gỗ

cao

su

xử

lý

có

ảnh

hưởng

đến

tính

gỗ

cao

su

gỗ

yếu

tố

cơng

nghệ

tính

gỗ

cao

su

gỗ

cao

su

gỗ

cao

su

gỗ

cao

su

sở

nghiên

cứu

sau

yêu

xử

lý

gỗ

Cao

su

sau

xử

lý

yêu

so

mẫu

gỗ

Cao

su

xử

lý

có

màu

gỗ

so

xử

lý

yêu

gỗ

Cao

su

sau

xử

lý

tẩy

màu

so

mẫu

gỗ

Cao

su

xử

lý

tẩy

gỗ

Cao

su

sau

xử

lý

tẩy

màu

so

mẫu

gỗ

Cao

su

xử

lý

tẩy

màu

Cơ

tính

gỗ

sau

xử

lý

tẩy

màu

gỗ

Cao

su

sau

xử

lý

tẩy

màu

có

yêu

gỗ

sau

xử

lý

sử

to

To

KHI

CÁC

CỦA

CÁC

KHI

ĐẾN

TÍNH

CƠ

HỌC

CỦA

GỖ

CAO

SU

KỸ

THUẬT

MỘT

SỐ

ẢNH

GỖ

CAO

SU

SAU

KHI

XỬ

LÝ

TẨY

MÀU

Mẫu

gỗ

Cao

su

tẩy

màu

Mẫu

gỗ

Cao

su

tẩy

màu

Mẫu

gỗ

Cao

su

sau

tẩy

màu

Mẫu

gỗ

Cao

su

sau

tẩy

màu

Mẫu

gỗ

Cao

su

tẩy

màu

Mẫu

gỗ

Cao

su

tẩy

màu

Mẫu

gỗ

Cao

su

sau

tẩy

màu

Mẫu

gỗ

Cao

su

sau

tẩy

màu

Mẫu

gỗ

Cao

su

xử

lý

tẩy

Mẫu

gỗ

Cao

su

sau

tẩy

màu

yêu

Định dạng
Số trang	188
Dung lượng	3,43 MB