Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng keo và chất lượng chống cháy đến chất lượng ván LVL chậm cháy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - BÙI MINH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG KEO VÀ LƯỢNG CHẤT CHỐNG CHÁY ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN LVL CHẬM CHÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đồng Nai, - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - BÙI MINH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG KEO VÀ LƯỢNG CHẤT CHỐNG CHÁY ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN LVL CHẬM CHÁY CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ GỖ GIẤY MÃ SỐ: 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC NGƯT.PGS.TS TRẦN VĂN CHỨ Đồng Nai, - 2012 MỞ ĐẦU Tài nguyên thiên nhiên vô tận hay hữu hạn? Đến người bắt đầu hiểu khai thác tàn phá mức nguồn tài nguyên thiên nhiên, làm cho nguồn tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt dần, tài ngun rừng Chính người phải gánh chịu trừng phạt thiên nhiên Một nguồn tài nguyên thiên nhiên q giá, rừng cánh rừng già khai thác triệt để, nhu cầu gỗ cho sống người ngày gia tăng số lượng chất lượng làm cho nguồn gỗ tự nhiên có tính chất lí cao khơng cịn nhiều Mặt khác, quan niệm người thay đổi, gỗ trở thành loại vật liệu đặc biệt, có giá trị kinh tế cao nhiều người quan tâm Theo quan niệm nhiều người, nhà làm nhiều vật liệu đồ dùng gia dụng gỗ chứng tỏ chủ nhà giàu có, sành điệu Để đáp ứng nhu cầu ngày cao người, nguồn rừng gỗ già tự nhiên ngày cạn kiệt, nhà khoa học nghiên cứu sử dụng gỗ rừng trồng, gỗ rừng mọc nhanh sử dụng hỗn hợp loại nguyên liệu (đặc biệt phế liệu nông nghiệp, lâm nghiệp) công nghệ sản xuất loại ván nhân tạo năm gần đây, ván nhân tạo dần loại vật liệu góp phần thay cho gỗ tự nhiên sử dụng rộng rãi đồ mộc, xây dựng, kiến trúc… Hiện nay, người tạo loại ván nhân tạo có tính chất vật lý, học đặc biệt (cách âm, cách nhiệt, chịu nước, độ bền học cao…) có giá thành thấp Một loại ván nhân tạo có ứng dụng thực tế rộng rãi xây dựng dân dụng ván LVL (Laminated Venner Lumber) Ván LVL đời sở sản xuất ván dán, có ưu điểm có khả chịu lực, chịu mài mịn vượt trội so với gỗ tự nhiên Chính ván LVL sử dụng để làm chi tiết chịu lực, xây dựng sản xuất đồ mộc Trong qui trình sản xuất ván LVL, phải pha trộn thêm số loại chất chống cháy, chất chống ẩm, … để làm cho giá trị dụng ván LVL nâng cao Tuy nhiên, với tỉ lệ loại hóa chất nào, để ván LVL vừa có nhiều tính tốt (có khả chống ẩm, chống cháy…) lại không ảnh hưởng đến tính chất lý ván? Được đồng ý Trường Đại học Lâm nghiệp Khoa Đào tạo Sau đại học, tiến hành thực luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng lượng keo, lượng chất chống cháy đến chất lượng ván LVL chậm cháy” Chươ.10, có nhận xét sau:  Khi lượng keo tăng lên, độ bền kéo trượt màng keo ván LVL có xu tăng lên Tuy nhiên, lượng keo tăng lên 190g/cm2 độ bền kéo trượt màng keo ván LVL có xu không tăng giảm giới hạn 200g/m2 Khi lượng keo đến vượt giới hạn 200g/m2, ép keo thừa lớp ván mỏng, phần bị phá vỡ màng keo hai lớp ván mỏng  Khi lượng chất chống cháy tăng lên, độ bền kéo trượt màng keo ván LVL có xu giảm Tuy nhiên, lượng chất chống cháy tăng lên 79 4% độ bền kéo trượt màng keo ván LVL có xu lại giảm mạnh Điều lý giải lượng chất chống cháy tăng làm độ pH hỗn hợp keo thay đổi, độ bám dính hợp chất keo – chất chống cháy ván mỏng giảm Do không nên pha lượng chất chống cháy nhiều tiêu chuẩn chậm cháy quan trọng độ bền lý ván LVL tiêu chuẩn quan trọng, cần phải dung hoà tiêu chuẩn để ván LVL có chất lượng tối ưu 3.2.6 Tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL Kết kiểm tra tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL lượng keo, lượng chất chống cháy thay đổi trình bày bảng 3.6 Bảng 3.6 Tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL No X1 C (g/cm2) N (%) Ytb +1 X2 +1 190 14,23 1 +1 170 16,43 +1 1 190 18,12 1 1 170 18,98 +1,414 200 15,08 1,414 160 17,21 +1,414 180 10 11,54 1,414 180 20,11 0 180 16,87 Từ kết thu bảng 3.6, qua xử lý số liệu xây dựng phương trình tương quan biểu diễn mối quan hệ lượng keo, lượng chất chống cháy tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL sau: Dạng mã YTTKL = 16,8233 – 0,7590X1 + 0,1004X12 – 2,32X2 – 0,335X2X1 – 0,2604X22 80 Dạng thực Với X1 = (N – 180)/10; X2 = (C – 6)/2 YTTKL = 49,5413 – 0,3368N + 2,6362C – 0,0168NC + 0,001N2 – 0,0651C2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lượng keo, lượng chất chống cháy tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL trình bày hình 3.11 Từ kết Bảng 3.6, phương trình tương quan đồ thị hình 3.11, ta có nhận xét sau:  Khi lượng keo tăng lên, tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL có xu giảm Tuy nhiên, lượng keo tăng lên đến giá trị 190g/m2, tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL khơng giảm mà có xu tăng lên 200g/m2  Khi lượng chất chống cháy tăng lên, tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL có xu giảm Lượng chất chống cháy tăng 28% tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL có xu lại giảm mạnh Nhưng tỷ lệ chất chống cháy giới hạn 10% tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL có xu khơng giảm Ytb 25 20 20-25 C (g/cm2) 15 10 200 180 160 10 10-15 5-10 15-20 0-5  Hình 3.12 Mối quan hệ lượng keo (C), lượng chất chống cháy (N) tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL 81 Bảng 3.7 Tổng hợp giá trị tối ưu STT Chỉ số tối ưu Các thông số tối ưu x1 N(g/m2) x2 C(%) Min(Y1) = 4,62 1,41 165,86 1,41 3,17 Max(Y2) = 71,51 0,37 183,69  0,71 4,58 Max(Y3) =1,90 1,41 194,14  0,98 4,04 Min(Y4) =11,48 1,41 194,14 1,41 8,82 3.2.7 Nhận xét đánh giá kết Từ chế chống cháy hóa chất chống cháy trình bày phần trên, ta thấy: hóa chất có khả chống cháy, trình chịu tác động nhiệt độ, hóa chất phân giải nóng chảy tạo NH3, nước B2O3, P2O5, HPO4 Na2HPO4 dạng màng Các chất NH3, nước B2O3, P2O5, HPO4 có khả chống cháy theo hướng chế chống cháy phân tích Khi nhiệt độ tăng lên, tốc độ chất nhiều, khả chống cháy mà cao Khi có nhiệt chất Na2B4O7.10H2O H3BO3 phân giải tạo B2O3 chất dạng màng ngăn cản cháy Từ phương trình tương quan đồ thị thấy ảnh hưởng chất chống cháy lượng keo tráng ngược chiều (các hệ số giá trị tỷ lệ chất chống cháy lượng keo tráng trái dấu nhau) Trong phương trình tương quan ta thấy: hệ số ảnh hưởng chung tỷ lệ chất 82 chống cháy, lượng keo tráng đến khả chống cháy LVL lớn nhiều so với hệ số khác Điều cho thấy: chất chống cháy lượng keo tráng khơng tác dụng hóa học với nhau, chúng có quan hệ lớn tác dụng vào khả chống cháy tính chất khác ván LVL Ván LVL xử lý chống cháy khả chống ẩm ván giảm xuống Vì, thân chất chống cháy hịa tan nước mức độ khác Để hòa tan chất chống cháy, theo định luật khuyếch tán, chất phải hút nước, điều dẫn đến kết khả chống ẩm ván LVL chậm cháy ván LVL không xử lý chống cháy có tỷ lệ chống ẩm Chất chống cháy ván LVL nhiều khả hút nước ván LVL tăng tỷ lệ trương nở chiều dày tăng Quá trình hút ẩm ván LVL chậm cháy có liên quan đến thay đổi hóa học ván thay đổi cấu trúc xốp ván LVL Trong ván LVL chất biến tính lấp đầy mao mạch nhỏ chống lại nước thấm qua chất biến tính tạo thành chất khơng tan nước [11] Cấu trúc xốp vật liệu nhiều nhà khoa học nghiên cứu cho có tới 4/5 lượng nước mà hấp thụ vào ván cấu trúc mao mạch Khả hút nước ván LVL phụ thuộc vào liên kết tồn bên ván LVL Ván LVL có liên kết bền vững, tỷ lệ trương nở chiều dày giảm Khi cho chất chống cháy vào ván LVL dù hay nhiều chất chống cháy ảnh hưởng đến liên kết bên ván Các chất chống cháy tồn ván dăm dạng đơn chất dạng liên kết Nếu chúng tồn dạng liên kết có tác dụng ngăn chặn q trình hút ẩm Nếu chất chống cháy tồn dạng đơn chất, 83 chúng hịa tan nước, chúng dễ cho nước “xâm nhập qua” vào ván dăm Hầu hết chất chống cháy cho vào ván LVL dù hay nhiều ảnh hưởng đến liên kết bên ván LVL Điều cho thấy: ván LVL thơng dụng có độ bền uốn tĩnh cao ván LVL chậm cháy Hóa chất chống cháy dùng ván LVL chậm cháy dù loại “tinh khiết” dùng phân tích hay loại “cơng nghiệp” khơng phải loại 100% ngun chất Các hóa chất hỗn hợp nhiều chất Keo dán cho vào ván LVL nhằm mục đích liên kết ván mỏng Keo U-F loại keo có urea nên cháy tạo NH3 có lợi cho chống cháy Vì giải thích lượng keo nhiều có lợi cho liên kết chống cháy, chống ẩm Nhưng lượng keo cho vào nhiều tạo màng keo dày, khả liên kết mà Khi tính chất học (độ bền uốn tĩnh, độ bền kéo vng góc) giảm Các tính chất hút nước, chống cháy lại ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - BÙI MINH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG KEO VÀ LƯỢNG CHẤT CHỐNG CHÁY ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÁN LVL CHẬM CHÁY CHUYÊN... khuyếch tán, chất phải hút nước, điều dẫn đến kết khả chống ẩm ván LVL chậm cháy ván LVL không xử lý chống cháy có tỷ lệ chống ẩm Chất chống cháy ván LVL nhiều khả hút nước ván LVL tăng tỷ lệ... lệ tối ưu keo chất chống cháy để sản xuất ván LVL chậm cháy Đã tạo loại ván LVL từ vật liệu gỗ keo tai tượng với tỉ lệ pha trộn keo (loại keo dán: U-F) chất chống cháy (chất chống cháy: Borat