Nghiên cứu công nghệ tạo ván Laminated Veneer Lumber (LVL) chậm cháy từ chất chống cháy amôniphốtphát

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN MINH ĐỨC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẠO VÁN LAMINATED VENEER LUMBER (LVL) CHẬM CHÁY TỪ CHẤT CHỐNG CHÁY AMÔNIPHỐTPHÁT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Tây - 2008 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN MINH ĐỨC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẠO VÁN LAMINATED VENEER LUMBER (LVL) CHẬM CHÁY TỪ CHẤT CHỐNG CHÁY AMÔNIPHỐTPHÁT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy Mã số: 60 - 52- 24 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Văn Chứ Hà Tây - 2008 ĐẶT VẤN ĐỀ Tính cấp thiết đề tài Cháy trình cháy tượng vật lý, hố học phức tạp xuất phát từ tự nhiên người tạo ra, tượng người lợi dụng, sử dụng vào mục đích khác từ lâu Q trình cháy sinh nhiệt năng, từ nhiệt chuyển hoá thành năng, điện năng… Hoả hoạn khái niệm cháy ý muốn người ln mối đe doạ thường xun đời sống người Mỗi có hoả hoạn xảy ra, để lại hậu khủng khiếp, gây thiệt hại người cải vật chất Từ lâu hoả hoạn xếp vào tứ đại hoạ loài người “Thuỷ, Hoả, Đạo, Tặc” Trong cơng tác phịng cháy chữa cháy, phịng cháy phải chủ yếu, biện pháp tích cực chủ động, hiệu Tuy biết rằng, muốn phòng cháy triệt để phải loại trừ toàn nguồn gốc gây cháy khỏi hoạt động người, thực tế người ta chưa làm điều đó, vấn đề phức tạp, khó khăn Nhiều vụ cháy xảy nguyên nhân khả khống chế người như: động đất, núi lửa, sét đánh… Gỗ sản phẩm từ gỗ ngày người sử dụng gia tăng số lượng chất lượng theo đà tiến xã hội Để đáp ứng nhu cầu sử dụng, nhiều quốc gia chuyển hướng mục tiêu từ sử dụng gỗ rừng tự nhiên sản phẩm xẻ sang gỗ mọc nhanh rừng trồng sản phẩm ván nhân tạo Những năm gần đây, ván nhân tạo dần loại vật liệu góp phần thay gỗ tự nhiên sử dụng rộng rãi đồ mộc, xây dựng, kiến trúc Ván LVL (laminated veneer lumber) loại ván có nhiều ưu điểm: có khả chịu nén ép, mô đun đàn hồi độ bền uốn tĩnh cao so với ván xẻ dùng làm nguyên liệu, nâng cao khả sử dụng cải thiện độ bền kết cấu thông qua việc hạn chế đến mức thấp ảnh hưởng khuyết tật tự nhiên gỗ Các sản phẩm LVL có ưu điểm chiều dài lớn nhờ vào trình ép liên tục, đồng thời tạo chiều rộng lớn theo ý muốn Ván LVL giống ván dán có cấu trúc ván ép lớp xếp lớp ván mỏng theo hướng định, với chất kết dính nhằm tổ chức lại cấu trúc gỗ Ván LVL loại vật liệu có khả bắt lửa cháy tương tự vật liệu khác xếp vào loại vật liệu dễ cháy Gần có nhiều cơng trình nghiên cứu lĩnh vực có kết định Tuy nhiên, dùng hoá chất chống cháy cho ván LVL , cần ý đến ảnh hưởng hoá chất chống cháy đến tính kỹ thuật keo dán (khả hoà tan, độ bền liên kết, độ pH hỗn hợp, …), đến tính chất vật lý, học ván LVL (đặc biệt khả hút nước ván, độ bền liên kết ván…, thông số chế độ ép (đặc biệt nhiệt độ thời gian ép) Chúng ta mong muốn đạt hiệu chống cháy cao, tính chất vật lý, học khác ván LVL khơng bị ảnh hưởng có ảnh hưởng phải nằm giới hạn cho phép Vì vậy, với mục đích nghiên cứu tạo sử dụng hợp chất chống cháy hữu dùng cho ván LVL để tạo loại ván LVL chậm cháy dùng xây dựng đồ mộc (trên sở loại hoá chất chống cháy phương pháp xử lý chống cháy lựa chọn) góp phần vpào cơng tác phịng chống cháy, đề tài: “Nghiên cứu công nghệ tạo ván Laminated Veneer Lumber (LVL) chậm cháy từ chất chống cháy Amôniphốtphát” Đề tài thực khung khổ luận án tốt nghiệp bậc cao học nhằm khảo sát biện pháp phòng cháy hiệu cho loại vật liệu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Về mặt khoa học: Luận án tổng hợp vấn đề cốt yếu lý thuyết chống cháy cho ván LVL Nghiên cứu tạo ván LVL chậm cháy với trang thiết bị điều kiện Việt Nam Qua nội dung sau: - Quá trình cháy gỗ sản phẩm gỗ, phương pháp chống cháy cho ván LVL chậm cháy, chất phụ gia chống cháy - Các vấn đề kỹ thuật tạo ván LVL chậm cháy như: ảnh hưởng chất chống cháy đến tính keo dán, ảnh hưởng tỷ lệ chất chống cháy đến tiêu chất lượng ván LVL - Về mặt ý nghĩa thực tiễn: thành công đề tài sở lý luận để nhà nghiên cứu, sản xuất, sử dụng vật liệu LVL tham khảo lựa chọn, góp phần vào mục tiêu hạn chế thiệt hại hoả hoạn gây Chương NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu chống cháy cho ván LVL 1.1.1 Trên giới Lịch sử phát triển chống cháy cho gỗ, sản phẩm gỗ nói chung cho ván LVL nói riêng năm 1907 Lúc đó, người ta cho MgO, MgCl2, MgBr2 vào loại ván Do có thành phần halozen thể tính chống cháy rõ rệt nhà sản xuất chấp nhận [1,Tr.4] Năm 1940, cơng trình nghiên cứu hãng “Bankroft” cơng bố số chất chống cháy vô cơ, như: chất chống cháy muối bazơ Các sáng chế Z.A.Rogovin cộng tác viên tạo chất chống cháy hữu cơ, như: cloparaphin [1,Tr.4] Năm 1953, Anon đưa số chất chống cháy vô cơ, như: chất chống cháy nhóm Bo, hợp chất kim loại Năm 1960, S.M.Gorxin công bố chất chống cháy vô cơ, như: chất chống cháy hệ P-N, nhóm halozen [1, Tr.4] Tất chất chống cháy nêu có khả chống cháy cho gỗ ván LVL Tuy nhiên, chất chống cháy có tính tan nước cao, dễ tan nước, dễ bị rửa trơi sử dụng ngồi trời Ngồi ra, phản ứng chất chống cháy hệ P-N phản ứng tỏa nhiệt, khơng có lợi cho việc chống cháy Để khắc phục nhược điểm trên, vào năm 1970 đến 1980, nhà khoa học Liên Xô (cũ) tạo chất chống cháy Acid photphoric đa tụ Chất tạo phản ứng urea, mêlamin với acid photphoric (H3PO4), chúng sử dụng nhiều để xử lý chống cháy cho loại vải, ván dăm, ván sợi, ván LVL [1, Tr.4] Từ năm 1970 trở lại đây, phát triển loại tụ hợp hệ P-N mới, dung dịch chống cháy tụ hợp Amoniphotphat (gọi tắt APP) có cơng thức phân tử (NH4)n+2PnO3n+1 Đây loại hợp chất dạng bột màu trắng, thành phần hữu hiệu P2O5 chiếm 65%, hàm lượng N 12%, có khả chống cháy tốt, khả tan nước 0.1-6%, tính chống rửa trơi cao, làm cho bề mặt xử lý sạch, khơng có tượng nhớp nháp [2,Tr.337] Vào năm 1970, nhà khoa học Trung Quốc tạo loại keo kí hiệu là: U.D.PF, MDPM, H3PO4.PFAC, H3BO3.MFAC có khả chống cháy Hiện nay, chất chống cháy có chứa photpho ưa chuộng ván dăm, ván sợi, ván LVL Lượng hóa chất chứa photpho giới có khoảng 20 tỷ [1, Tr.5] Theo nguồn khác đưa photpho xác định 1000 tỷ tương đương với 130 tỷ photpho Điều đảm bảo cho việc sản xuất sản phẩm hóa học số kỷ Ở Nga, Mỹ Maroc sản xuất lượng lớn photpho cung cấp cho giới 1.1.2 Trong nước Ở Việt Nam, phịng chống cháy cho vật liệu có khả cháy nói chung nhà khoa học trường Đại học Phòng Cháy Chữa Cháy, Cục Phòng Cháy Chữa Cháy Viện An Toàn Lao Động nghiên cứu Tuy nhiên, mục đích cơng trình nghiên cứu chủ yếu chữa cháy Cịn việc phịng chống cháy cho gỗ sản phẩm từ gỗ có cơng trình nghiên cứu, đặc biệt ván LVL Ở trường Đại học Lâm Nghiệp có số cơng trình nghiên cứu phịng chống cháy cho gỗ PGS TS Hoàng Thúc Đệ, TS Nguyễn Cảnh Mão q trình sấy gỗ hóa lâm sản Điều đáng ý nhất, năm gần (1995-2003) có số cơng trình nghiên cứu tạo ván dăm chậm cháy như: đề tài tiến sỹ PGS Trần Văn Chứ số đề tài có liên quan đến chất chống cháy ảnh hưởng số chất chống cháy đến khả trang sức, độ bền, khả chống cháy ván dăm, ván sợi, ván LVL, : Trần Quang Khải (2001), Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ chất chống cháy đến tiêu chất lượng trang sức tính chất vật lý học ván dăm sơn P-U lên bề mặt ván dăm chậm cháy từ H3BO3 Na2B4O7.10H2O Trần Văn Toản (2003), Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất ép, thời gian ép tới số tính chất ván LVL tạo từ Keo lai Nguyễn Minh Ngọc (2003), Đánh giá ảnh hưởng số đơn pha chế chống cháy đến chất lượng trang sức dán phủ ván lạng gỗ lên ván dăm Vương Văn Tiệp (2003), Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất ép, lượng chất chống cháy đến chất lượng ván dăm chống cháy Nguyễn Thị Hương Giang (2004), Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ, thời gian tẩm hóa chất B-B đến độ bền khả chống cháy ván LVL Tuy nhiên, hóa chất chống cháy tạo từ Urea H3PO4 loại hóa chất nên chưa có cơng trình nghiên cứu việc tạo sử dụng chúng để chống cháy cho ván LVL Vì vậy, để tạo loại nhựa có khả chống cháy, chống rửa trơi tốt, có giá phù hợp dùng để chống cháy cho loại ván trên, đề tài nghiên cứu phần giải vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu tạo loại chất chống cháy hữu (Amoniphotpho) dùng cho ván LVL, có khả chống cháy tốt, chống rửa trơi tốt, giá phù hợp có quy trình đơn giản - Đánh giá khả chậm cháy ván LVL sử dụng hóa chất chống cháy Amoniphotphat 1.3 Nội dung nghiên cứu - Tiến hành tạo nhựa Amoniphotphat dùng cho ván LVL chống cháy - Đánh giá chất lượng chất chống cháy ván LVL sau chống cháy - Tiến hành tạo ván LVL chậm cháy - Kiểm tra chất lượng ván LVL chậm cháy 1.4 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu để thực mục tiêu kế thừa, nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm để kiểm chứng 1.4.1 Phương pháp thừa kế tài liệu Để nghiên cứu tạo chất chậm cháy (UP) dùng cho ván LVL chống cháy, thừa kế số tài liệu chống cháy cho gỗ sản phẩm từ gỗ TS Trần Văn Chứ Trần Tuấn Nghĩa Ngồi ra, cịn số đề tài sinh viên có liên quan 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Trong đề tài này, tiến hành nghiên cứu lý thuyết chất chống cháy, tạo nhựa số vấn đề liên quan đến chống cháy cho ván LVL 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm a Các bước tiến hành tạo nhựa Amoniphotpho (UP) - Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu, thiết bị để tạo nhựa - Bước 2: Tạo nhựa UP - Bước 3: Kiểm tra chất lượng nhựa UP - Bước 4: Tạo ván LVL chậm cháy - Bước 5: Kiểm tra chất lượng ván LVL chậm cháy b Phương pháp kiểm tra chất lượng nhựa Amôniphotphat Để đánh giá chất lượng nhựa tạo ra, cần tiến hành kiểm tra số tiêu kỹ thuật sau: - Hàm lượng khô - Độ pH, độ nhớt - Tỷ trọng - Độ hoà tan Các tiêu kiểm tra theo tiêu chuẩn GB/ T4897/77 c Kiểm tra chất lượng ván LVL chậm cháy Để kiểm định nhựa UP ván LVL chống cháy, cần tiến hành kiểm tra tính chất ván như: - Khả trương nở chiều dày ván Khả trương nở chiều dầy ván LVL kiểm tra theo tiêu chuẩn CSN- 490110, với kích thước mẫu thử là: 25 x 25 x t(mm) - Khối lượng thể tích Để kiểm tra khối lượng thể tích ván kiểm tra theo tiêu chuẩn UDC-919, GB 9846.11- 88 Kích thước mẫu là: 50 x 50 x t (mm) - Cường độ kéo trượt màng keo Cường độ kéo trượt màng keo kiểm tra theo tiêu chuẩn JAS – 11152 (1993), với kích thước mẫu thử 35 x 25 x t (mm) - Cường độ uốn tĩnh Độ bền uốn tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn Nông nghiệp Nhật Bản: JAS S-1115.2 - Cường độ uốn tĩnh cạnh ván Độ bền uốn tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn: JAS S-1115.2 - Môdul đàn hồi cạnh ván Độ bền uốn tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn: JAS S-1115.2 ...BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN MINH ĐỨC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẠO VÁN LAMINATED VENEER LUMBER (LVL) CHẬM CHÁY TỪ CHẤT CHỐNG CHÁY AMÔNIPHỐTPHÁT Chuyên... dung nghiên cứu - Tiến hành tạo nhựa Amoniphotphat dùng cho ván LVL chống cháy - Đánh giá chất lượng chất chống cháy ván LVL sau chống cháy - Tiến hành tạo ván LVL chậm cháy - Kiểm tra chất lượng... tẩm hóa chất B-B đến độ bền khả chống cháy ván LVL Tuy nhiên, hóa chất chống cháy tạo từ Urea H3PO4 loại hóa chất nên chưa có cơng trình nghiên cứu việc tạo sử dụng chúng để chống cháy cho ván LVL