Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian sau khi trộn keo pot life đến độ bền dán dính của keo synteko 1911 1999

ĐẶT VẤN ĐỀ Trong kinh tế quốc dân đời sống ngày gỗ loại nguyên liệu sử dụng rộng rãi nguồn nguyên liêu gỗ phong phú tái tạo, nhiên vô tận người biết khai thác cách bừa bãi mà không phục hồi nguồn tài nguyên quý giá Gỗ tự nhiên có nhiều nhược điểm loại ngun liệu có tính dị hướng bị ảnh hưởng nhiều yếu tố sinh học Để khắc phục nhược điểm đó, đồng thời mở rộng phạm vi sử dụng, tăng thêm sản phẩm cho sản xuất tiêu dùng, ngành sản xuất ván nhân tạo đời nhờ cơng nghệ hố học tìm loại keo dán Vì nói keo dán yếu tố quan trọng, định hiệu suất sử dụng gỗ định đến phát triển ngành sản xuất ván nhân tạo Lịch sử phát triển keo dán có từ lâu giới (khoảng 1500 năm trước cơng ngun) Ngày có nhiều hãng keo dán tiếng Ở nước ta, ngành sản xuất keo dán mẻ, hầu hết sử dụng keo ngoại nhập sản xuất giá thành tương đối đắt Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất keo dán gỗ yêu cầu khách quan tương lai, đồng thời nhiệm vụ quan trọng kĩ sư ngành chế biến lâm sản Một loại keo dán tốt loại keo thỏa mãn yêu cầu dán dính cho điều kiện sản phẩm cụ thể Vì chất lượng keo địi hỏi không ngừng nâng cao theo nhu cầu sử dụng người Để việc cải thiện có hiệu quả, người sản xuất keo phải nắm vững kiến thức liên quan đến kĩ thuật sản xuất yêu cầu chất lượng Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng keo dán gỗ như: độ nhớt, thời gian bảo quản, điều kiện bảo quản, hàm lượng formaldehyde, pot life (thời gian kể từ keo pha trộn khơng cịn khả tráng lên nguyên liệu), yếu tố thuộc quy trình dán ép Để tạo mối dán tốt có độ bền dán dính tốt ngồi điều kiện keo tốt cần có yếu tố khác thuộc nguyên liệu hay môi trường sử dụng keo nhiệt độ hay độ ẩm, cách tráng keo, áp suất ép, thời gian ép…… Trong tất yếu tố pot life yếu tố cần nghiên cứu trước tiên ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình sản xuất, pot life ngắn đòi hỏi sản xuất phức tạp tiêu tốn nhiều dụng cụ cần tốc độ Bên cạnh theo lí thuyết pot life cịn ảnh hưởng đến độ bền dán dính Vì nghiên cứu nhằm tìm hiểu mức độ ảnh hưởng phương diện thực nghiệm Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian sau trộn keo (pot life) đến độ bền dán dính keo Synteko 1911/1999” Phần TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm pot life [1] Pot life khoảng thời gian sau pha trộn keo với chất đóng rắn mà keo cịn sử dụng để đưa lên bề mặt vật dán Mỗi loại keo khác có pot life khác Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến pot life bao gồm yếu tố môi trường nhiệt độ độ ẩm bên cạnh yếu tố cơng thức keo tỷ lệ pha trộn chất đóng rắn 1.2 Những kết nghiên cứu nước pot life Trên giới có nhiều nghiên cứu vấn đề pot life, chủ yếu xoay quanh vấn đề để mở rộng pot life mà khơng làm thay đổi đặc tính học hóa học keo dán để khơng làm giảm hiệu dán dính loại keo cụ thể Có số cách tiếp cận để mở rộng pot life hỗn hợp gồm isocyanate hợp chất chứa hydro USA Patents (những phát minh nước Mỹ) U.S.Pat (USA Patents).No 4,426,510 nói cách sử dụng hợp chất beta-diketone (beta dixeton), anphahydroxy ketones, beta diketone chứa vịng thơm dạng nóng chảy hợp chất thơm dị vịng chứa nitơ dạng nóng chảy, hợp chất mở rộng pot life cho hệ chất xúc tác polyol/polyisocyanate U.S pat 4,235,766 nói việc cho thêm 2-methyl-2-alkanols để mở rộng pot life hỗn hợp isocyanate/polyol U.S.pat No 4,096,128 hướng dẫn sử dụng triazoles (tri nitơ) để mở rộng pot life cho hỗn hợp isocyanate/diamine U.S.Pat.No 4, 184,031 hướng dẫn sử dụng chất tổng hợp vật liệu bao gồm hợp chất hữu metallo carboxylic acid hợp chất thay đổi thuận nghịch (carboxylic anhydride chất thế), phản ứng với hợp chất chứa hydro linh động U.S.Pat.No 4,87,829 hướng dẫn cách sử dụng axit hữu vô axit benzoyl chloride, axit p-toluene sulfonic, axut fomic, axit axetic, axit benzoic, axit phosphoric axit hydrochloric chất tương tự Các phát minh đề cập tổ hợp (a) mang nhóm OH linh động phân tử polyol polyamine, (b) isocyanate (c) lượng mở rộng pot life hợp chất polyanhidride để tăng lên đóng rắn nhiệt độ thấp, chất mở rộng pot life có độ bền tốt, cứng khoảng đóng rắn hiệu Trong việc thêm chất để mở rộng pot life hệ chứa isocyanate, polyanhydride tăng tính cho việc lưu hóa chất có hydro linh động polyol polyamine phản ứng nhóm anhydride với hidroxy nhóm amine U.S.Pat.NO.1,500,157, (cơng nhận ngày 20/1/1992) phát minh nói đến việc mở rộng pot life chất tổng hợp lưu hóa bao gồm hỗn hợp: chất chứa hidro linh động (như polyol polyamine) polyisocyanate cách cho vào hỗn hợp một lượng polyanhydride có nhóm anhydride phân tử Ở Việt Nam chưa có nghiên cứu nghiên cứu cụ thể vấn đề 1.3 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng pot life keo synteko 1911/1999 tới độ bền dán dính loại gỗ: Keo tai tượng, Keo lai, Keo tràm Trên sở xác định pot life hợp lí để ứng dụng sản xuất 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Loại chất kết dính a) Keo Emulsion Polymer Isocyanate/EPI [2] Keo EPI loại keo thuộc dịng keo có khả hịa tan nước khơng có formaldehyde, đáp ứng u cầu thị trường keo khả đóng rắn nhanh, lưu hoá lạnh, tác nhân gây dán dính chấp nhận phương diện mơi truờng (không độc hại) Keo EPI thuờng hệ có hai thành phần bao gồm polime dạng nhũ tương polysocyanate (hoặc polisocyanate biến tính) Khi đuợc dán vào bề mặt gỗ nhũ tương (emulsion) thành phần keo tạo nên màng liên tục mặt dán nhiệt độ môi trường Emulsion tạo bám dính ban đầu tới gỗ tạo độ nhớt thích hợp cho keo dán, đảm bảo vị trí ổn định emulsion bề mặt gỗ Chất polysocyanate làm tăng chức chống chịu với nhiệt độ mơi trường cho liên kết hố học tạo chuỗi polime , thành phần keo gỗ Trong lớp keo có hai trình cạnh tranh: khuếch tán phân tử polymer (hoặc đơng kết màng keo) hình thành liên kết kết nối (là liên kết cộng hoá trị mắt xích với mắt xích khác gọi crosslinking) Một lớp keo bền phương diện hoá học tạo hồ lẫn rộng phân tử emulsion đạt trước crosslinking xảy Cách khác, phản ứng polyisocyanates với phân tử phân cực trước liên kết hình thành nên sản phẩm, sản phẩm hoạt động chất đàn hồi polimer uốn dẻo dẫn đến màng dễ uốn dẻo cao su Kinh nghiệm cho thấy lựa chọn polime thể sữa loại crosslinking nên định hướng nguyên tắc Từ năm 1975 keo IPI sử dụng Nhật cho ván nhân tạo có bề mặt chịu lực với nhà làm sẵn Keo PRF(phenol, resorcinol, formaldehyde) thuờng sử dụng, thay keo EPI tính đàn hồi lớn chúng với nhiệt độ làm việc, hình dạng đường dán phù hợp hơn, dễ vận chuyển, tốc độ sản xuất nhanh Rất nhiều nhà xây dựng sử dụng keo EPI với hiệu so sánh với PRF như: EPI gắn kết ván sàn nhà, mái nhà tường, nhà tầng hay nhiều tầng Những tiêu chuẩn Mĩ Nhật chứng minh hiệu tuyệt vời keo EPI liên quan tới độ biến dạng, khả chống chịu nước nhiệt Thêm keo EPI thấy có độ bám dính tốt loại chất liệu khác ngồi gỗ; ví dụ chúng dùng để dán dính bọc nhơm với gỗ Khả đem đến cho keo EPI triển vọng lớn bán lẻ loại keo dán gỗ khác Với việc phát triển keo EPI, việc nghiên cứu phản ứng hoá học xảy keo dán, ảnh hưởng emulsion polyisocyanate đến đặc tính keo trở nên quan trọng Những nhóm có cấu tạo chứa isocyanate có tác động mạnh chúng phản ứng với hầu hết chất có cực nước, rượu, cacbonat chất khác hệ Thông thường phản ứng phụ xáy liên kết C=N; ngưng tụ isocyanate phản ứng khác Sự ngưng tụ phản ứng phụ nối với xảy lúc, sinh sản phẩm đa dạng, đặc biệt polyisocyanate sử dụng Thêm nữa, phản ứng xúc tác lẫn nhau, phản ứng lưu hoá nhanh chúng bắt đầu Hoạt động hóa học isocyanates làm cho keo EPI lưu hố hồn tồn vĩnh cửu sau màng keo hình thành, từ phản ứng lưu hố bao gồm phản ứng không thuận nghịch xảy nhanh Thường thường mạng lưới lớn bền nhiệt độ chuyển pha thuỷ tinh (T) cao Với loại keo tốt gỗ T đem lại chống kéo trượt chống nhiệt nguyên liệu mặt khác làm lớp keo giòn để chống lại ứng suất học Để cân tính chất cần phải điều khiển T cách điều chỉnh tổng hợp keo dán để đạt yêu cầu sử dụng riêng Keo dán có cấu tạo điển hình gỗ, PRF thơng thuờng khơng có T đo từ đơn phân đuợc polime hoá chỗ hình thành mạng khổng lồ, kéo theo tính giịn Keo khơng có cấu trúc, poly (vinyl acetate) emulsion, địi hỏi hình thành màng keo nhịêt độ môi trường, sinh màng keo mỏng với khả chống nhiệt biến dạng tốt Chất lỏng polime với T cao nhiệt độ phịng có nhiệt độ hình thành màng keo tuơng đối cao tạo màng keo bị gián đoạn bẻ gãy dẫn đến hiệu dán gỗ nhiệt độ phòng Keo EPI kêt hợp ưu điểm keo cấu trúc không cấu trúc Sự lựa chọn kĩ lưỡng isocyanate emulsion, việc điều chỉnh tỉ lệ chúng cho phép tạo phương án keo với T đáp ứng sử dụng đến Emulision xác định có cơng thức xác tạo thành màng keo tốt không cần kể đến T chúng cao Khi dán vào gỗ, isocyanate phản ứng với thành phần gỗ (cellulose, hemilcellulose, lignin, chất dẫn xuất) để hình thành liên kết hố trị Rất nhiều phản ứng xảy đồng thời cạnh tranh Trong tình trạng độ phản ứng isocyanate hidrophilicity thành phần khác điều khiển mức độ phản ứng Có thể dự đốn thay đổi emulision isocyanate keo EPI ảnh hưởng đến hiệu keo mối dán gỗ Mặc dù loại keo nghiên cứu sâu sắc, khơng có báo cáo (cho đến nay) đặc tính đặc trưng keo EPI sử dụng, khơng đề cập đến phân tích nhiệt động hoá học (DMTA) mối liên quan số liệu DMTA hiệu keo mối dán gỗ Tài liệu lớn keo EPI công bố nội dung phát minh chứa thông tin phản ứng keo dán suốt trình ứng dụng Trọng điểm khảo sát gần hiệu chúng gỗ với giải thích đặc tính học Trong nghiên cứu sử dụng DMTA để thử nghiệm polime dán dính, thử nghiệm thiết lập mối quan hệ đặc tính nhiệt màng khơng có giá đỡ độ bền cắt liên kết keo thành phần gỗ Hiệu EPI giải thích theo quan điểm tính chất đàn hồi màng keo lưu hoá Thêm nữa, tốc độ loại keo khác hiệu chúng liên quan với Một mục tiêu công việc cung cấp thông tin hữu ích tới nhà bào chế kĩ sư cơng nghệ để tạo loại keo dán gỗ có chất luợng cao b) Keo synteko 1911/1999 ] EPI 1911 chất đóng rắn 1999 sử dụng làm loại keo để gắn kết gỗ với gỗ Sự kết hợp tạo mối kiên kết có độ bền cao thích ứng với mơi trường tốt, có khả chống chịu nhiệt nhiệt độ cao Sau thông số loại keo Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật keo EPI 1911/1999 Thông số Trạng thái Màu sắc o Độ nhớt (25 C), mPas pH EPI Adhesive 1911 Lỏng Trắng 8000 – 15000 7–8 o o o o 20 C/68 F 30 C/86 F tháng tháng o Nhiệt độ bảo quản - 35 C; o nhiệt độ thấp C cao o 35 C, bảo quản thời gian ngắn Đáp ứng tiêu chuẩn 1300 Thời gian bảo quản điều kiện bảo quản Formaldehyde Khối lượng riêng, kg/m Isocyanate hardener 1999 Lỏng Nâu 170 - 250 NA o o o o 20 C/68 F 30 C/86 F 12 tháng tháng o Nhiệt độ bảo quản - 35 C; o nhiệt độ thấp C cao o 35 C, bảo quản thời gian ngắn 1300 Tính chất màng keo Sự chấp thuận: Đáp ứng Tiêu chuẩn o Nhiệt độ màng keo: Không 70 C o o Thời giam ép 20 C/68 F 40 – 80 phút, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể o o Thời gian ép 30 C/86 F 30 – 60 phút, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể 15°C/ 59°F 20°C/ 68°F Pot life Khoảng 1-2 30°C/ 86°F 0,8 - 1,2 MPa Áp suất ép o o Mở: phút Đóng: phút o o Mở: phút Đóng: phút Assembly time 20 C/68 F Assembly time 30 C/86 F Tỷ lệ pha trộn: 1911:1999 100:15 phần trọng lượng Thời gian trộn Lượng keo tráng, g/m 30 giây (bằng máy), phút (thủ công), yêu cầu trộn đồng 150 - 300, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể Độ ẩm gỗ - 15% Chuẩn bị gỗ Gỗ cần bào nhẵn; tốt tráng keo vịng 24 sau bào; gỗ có dầu nhựa tráng keo vòng sau bào Nhiệt độ gỗ Không nhỏ 20 C/68 F Dán gỗ với nhơm Nên sử dụng chất sơn lót 4457 Gia cơng sau keo đóng rắn Có thể gia cơng sau keo đóng rắn từ - giờ, nên gia công sau 24 Khả chịu ẩm màng keo tốt sau 14 ngày Nên thực q trình gia cơng sau keo đóng rắn ngày o o Dụng cụ Dụng cụ tráng keo: trục lăn 6235, 6236, 6237 Dụng cụ trộn: 6204 Phụ kiện : hệ thống đo 6214 Thơng tin thao tác an tồn Thao Sản phẩm chứa isocyanate, sử dụng găng tay tránh tiếp xúc trực tiếp Sử dụng PPE tác (dụng cụ bảo vệ cá nhân) phát tán chất khí khu vực làm việc vựợt khuyến nghị theo lí thuyết tình trạng nguy hiểm phải tiếp xúc trực tiếp với keo dán hay chất đóng rắn Ln ln đảm bảo thơng gió khu vực làm việc Khơng cho phép chất đóng rắn tiếp xúc với nước ẩm trước pha trộn keo Vệ sinh Với dụng cụ, sử dụng nước ấm; việc làm phải bắt đầu trước bảo dưỡng hệ thống Xử lí Keo – keo khơ thơng thường xử lí chất thải khơng nguy hiểm chất Chất đóng rắn – chứa isocyanate chất thải nguy hiểm thải Hỗn hợp keo chất đóng rắn – chất thải khơng nguy hiểm xử lí đầy đủ Chú ý: có khác theo quốc gia hay khu vực cách điều chỉnh, cần có trao đổi nhà cung cấp nhà sản xuất Kết tủa hóa học  ống dẫn nước Cách xử lí Thêm 2kg 4410 2kg 4411 vào 100 lit nước thải EPI khuấy.những khối kết tủa nước trắng bắt đầu lắng (dựa 5% lượng khô) thải Việc đốt dăm gỗ Sử dụng hệ thống thoát nước thải casco 6262 Chú ý: khác theo khu vực , cần phải thảo luận Sức Thông tin xem SDS tương ứng khỏe an toàn 1.4.2 Loại gỗ [3] a) Keo tràm Keo tràm loại có gỗ giác, lõi phân biệt Gỗ giác có màu trắng xám, gỗ lõi có màu vàng nhạt sau chặt hạ chuyển sang màu nâu xám Tỷ lệ giác lõi phụ thuộc vào tuổi cây, độ tuổi 6-10 năm tỷ lệ trung bình phần gỗ lõi chiếm 72% Giữa phần lõi có tuỷ nhỏ (đặc biệt giai đoạn 10 năm tuổi trở đi), xung quanh tuỷ nhẹ, xốp, có nét gỗ già giống keo tai tượng Keo tràm loại mọc nhanh, vòng năm phân biệt khơng rõ ràng, vịng năm khoảng 1-1,5 cm, vòng năm gỗ sớm gỗ muộn phân biệt khơng rõ ràng Keo tràm có thớ gỗ nghiêng tương đối mịn, mạch gỗ quan sát mắt thường, lỗ mạch khoảng 5-8 lỗ/mm2 Tia gỗ nhỏ, số lượng trung bình khoảng 3-7 tia/mm2 Mạch gỗ vừa xếp vòng vừa xếp tán, phân bố khơng đều, hình thức tụ hợp đơn Tế bào nhu mơ mọc vịng quanh lỗ mạch theo kiểu hình trịn kín nửa kín Keo tràm có tỷ lệ mắt nhiều từ 6-7 mắt/m chiều dài.vỏ chiếm từ 9-10% thể tích Bảng 1.2 Tính chất vật lý, hố học gỗ keo tràm Thông số Trị số Đơn vị Khối lượng thể tích 0,47 g/cm KLTT trung bình gỗ giác 0,54 KLTT trung bình gỗ lõi 0,42 Độ co rút + Thể tích 4,72 % + Xuyên tâm 1,53 % + Tiếp tuyến 3,81 % + Độ bền uốn tĩnh 87-94 MPa + Độ bền uốn tĩnh xuyên tâm 102,8 MPa + Độ bền uốn tĩnh tiếp tuyến 99,0 MPa + Mô đun đàn hồi uốn tĩnh xuyên tâm 9000 Tính chất học MPa + Mơ đun đàn hồi uốn tĩnh tiếp tuyến 8,9.10 MPa + Mô đun đàn hồi uốn tĩnh 8247- 9358 MPa + Độ cứng tĩnh 46- 55 MPa + Độ bền nén ngang thớ 4,5- 5,3 MPa + Độ bền tách xuyên tâm 52- 61 N/mm + Độ bền tách tiếp tuyến 62-70 N/mm b) Keo lai Keo lai sinh trưởng phát triển nhanh, đường kính gỗ lớn, thẳng nhánh, gỗ khơng xốp ruột, vỏ mỏng Khi chặt hạ có gỗ giác gỗ lõi phân biệt khơng rõ, sau thời gian gỗ lõi có màu nâu sẫm, gỗ giác có màu nâu nhạt Keo lai có vịng năm, gỗ sớm gỗ muộn khơng phân biệt rõ, chiều rộng vòng năm 1,2-1,7cm 10 b Keo lai Bảng 3.5 Kết xử lí thống kê mức độ bong tách gỗ keo lai Mức pot life (phút) Keo lai 15 30 45 60 X 1.20 9.50 10.73 13.51 14.13 S 0.13 0.93 2.25 3.35 3.38 S% 10.49 11.89 4.94 3.32 3.29 P, % 4.28 3.76 1.56 1.05 1.04 C(95%) 0.13 0.59 1.42 2.12 2.14 Từ kết mức độ bong tách mẫu thí nghiệm giá trị mức pot life tơi xây dựng phương trình hồi quy thể mối tương quan mức độ bong tách màng keo mức pot life gỗ keo lai: Y = 0,0043.x2 + 0,46.X +1.87 R = 0.97 Từ phương trình hồi quy ta có đồ thị thể mối quan hệ mức độ Độ bong tách màng keo, % bong tách màng keo mức pot life gỗ keo lai (hình 3.5) 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 15 30 45 60 Pot life, phút Hình 3.5 quan hệ mức độ bong tách màng keo mức pot life gỗ keo lai 69 c Keo tai tượng Bảng 3.6 Kết xử lí thống kê mức độ bong tách gỗ keo tai tượng Mức pot life (phút) Keo tai tượng 15 30 45 60 X 1.08 9.16 11.47 13.64 15.21 S 0.14 0.86 5.28 1.64 3.00 S% 12.67 12.87 2.10 6.77 3.70 P, % 5.17 4.07 0.67 2.14 1.17 C(95%) 0.14 0.55 1.34 1.04 1.90 Từ kết mức độ bong tách mẫu thí nghiệm giá trị mức pot life xây dựng phương trình hồi quy thể mối tương quan mức độ bong tách màng keo mức pot life gỗ keo tai tượng: Y = 0,042.x2 +0,47.x R = 0.98 Từ phương trình hồi quy ta có đồ thị thể mối quan hệ mức độ Độ bong tách màng keo, % bong tách màng keo mức pot life gỗ keo tai tượng (Hình 3.6) 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 15 30 45 60 Pot life, phút Hình 3.6 Quan hệ mức độ bong tách màng keo mức pot life keo tai tượng 3.3.3 So sánh ảnh hưởng pot life đến loại gỗ a Ảnh hưởng pot life đến độ bền kéo trượt Bảng 3.7.Độ bền kéo trượt trung bình loại gỗ qua mức thí nghiệm So sánh độ bền kéo trượt màng keo ba loại gỗ (MPa) Loại gỗ Mức thí nghiệm phút 15 phút 30 phút 45 phút 60 phút Keo tràm 6.01 5.42 4.70 3.86 2.90 Keo tai tượng 5.87 5.62 5.37 5.12 4.87 Keo lai 5.62 5.29 5.01 4.78 4.61 70 6.01 5.87 5.62 5.62 5.42 5.29 Độ bền kéo trượt, MPa 5.37 5.01 4.7 5.12 4.78 4.87 4.61 3.86 Keo tràm 2.9 Keo lai Keo tai tượng Op 15 p 30 p 45 p 60 p Thời gian, phút Hình 3.7 Biểu đồ so sánh độ bền kéo trượt ba loại gỗ qua mức thí nghiệm b Ảnh hưởng pot life đến bong tách màng keo sau ngâm nước Bảng 3.8 Bảng giá trị so sánh mức độ bong tách loại gỗ qua mức thí nghiệm So sánh mức độ bong tách ba loại gỗ (%) Mức thí nghiệm Loại gỗ phút 15 phút 30 phút 45 phút 60 phút Keo tràm 1.28 6.66 10.52 12.845 13.64 Keo tai tượng 1.69 7.8 12.01 14.34 14.77 Keo lai 1.87 7.8 11.8 13.86 13.99 16 14.34 13.86 12.84 14 14.77 13.99 13.64 11.812.01 12 10.52 10 mức độ bong tách màng keo , %, 6.66 Keo tràm 7.3 7.3 Keo lai Keo tai tượng 1.871.69 Op 15 p 30 p 45 p 60 p Thời gian, phút Hình 3.8 Biểu đồ so sánh mức độ bong tách loại gỗ qua mức thí nghiệm 71 3.3.4 Đồ thị quan hệ độ nhớt pot life 120000 100000 80000 Độ nhớt, MPas 60000 40000 20000 op 15 p 30 p 45 p 60 p Hình 3.9 Biểu đồ quan hệ pot life độ nhớt keo EPI 1911/1999 3.4 Nhận xét, phân tích, đánh giá kết 3.4.1.Về kết chung a Nhận xét, đánh giá - Về hình dạng phá hủy mẫu: mẫu gỗ thử kéo trượt có dạng phá hủy màng keo, số mẫu phá hủy gỗ hay đứt gỗ loại bỏ - Về giá trị đo được: + Độ nhớt: thông qua số liệu qua kiểm tra máy đo xác so với độ nhớt giới hạn thông thường cho EPI tiêu chuẩn Casco hợp lí (so sánh “testing handbook’’ Casco).Điều chứng tỏ keo cung cấp chất lượng tốt, loại bỏ khả sai số thí nghiệm chất lượng keo.Địng thời thấy độ nhớt tăng theo thời gian, phù hợp với chất hóa học keo dán, keo làm việc bình thường + Độ PH: khoảng giá trị đo hợp lí quy luật giảm dần theo thời gian nhóm OH dần theo thời gian tham gia liên kết kết nối, tính ait tăng dần + Độ bền kéo trượt màng keo: so với giá trị khuyến nghị casco độ bền kéo trượt phải lớn MPa giá trị đo 72 mẫu chưa đạt tiêu chuẩn độ bền dán dính Tuy nhiên số liệu chấp nhận để phân tích mối tương quan yếu tố ảnh hưởng đến độ bền dán dính Mức độ biến động trị số đo khơng nhiều nên tin cậy, loại bỏ số mẫu thơ có giá trị q lớn không cắt đứt hẳn màng keo nên lực đo lực làm đứt gỗ + Mức độ bong tách màng keo theo giá trị đo đạt tiêu chuẩn dán dính bong tách cạnh mẫu có giá trị lớn 24,36% ( tiêu chuẩn testing handbook chiều dài bong tách 1/3 chiều dài cạnh mẫu) -Về quy luật biến đổi giá trị Thông qua biểu đồ tương quan ta thấy quy luật chung cho ba loại gỗ độ bền kéo trượt giảm theo mức tăng pot life, mức độ bong tách màng keo tăng dần theo mức tăng pot life Điều có nghĩa chất lượng dán dính keo giảm dần theo độ tăng thời gian sau pha trộn chất đóng rắn Pot life độ nhớt, độ pH keo EPI biến đổi theo logic hợp lí Vì với ba loại gỗ đồ thị có xu hướng giảm dần theo pot life tăng lập phương trình tương quan nên ta rút quy luật tổng quát Đây việc quan trọng có ý nghĩa rút từ thực nghiệm Áp dụng điều vào thực tế sản xuất, ta nên tráng keo nhanh tốt sau pha trộn.Trên thực tế điều dễ thực dung tích keo cần làm việc cịn lượng keo tráng nhiều địi hỏi phải có thiết bị cơng nghiệp đại xác Nhìn chung kết thí nghiệm đạt yêu cầu mặt khẳng định ảnh hưởng pot life đến độ bền dán dính ảnh hưởng khác đến loại gỗ khác Việc lựa chọn ba loại gỗ có khối lượng thể tích tương đương để làm thực nghiệm cho nghiên cứu pot life hợp lí khối lượng thể tích gỗ chênh lệch lớn yếu tố để định chất lượng dán dính chất lồi gỗ khơng phải pot life Q trình thực nghiệm có sai lệch thời gian quy trình ép song ngun nhân sai số không lớn 73 đến mức chấp nhận Tóm lại, kết luận chung rút đáng tin cậy áp dụng vào thực tế sản xuất b Phân tích nguyên nhân, ảnh hưởng đến kết Thông qua quy luật chung: độ bền dán dính giảm dần theo thời gian, ta giải thích nguyên nhân dẫn đến kết yếu tố ảnh hưởng bao gồm yếu tố chất yếu tố điều kiện bên Các giải thích địi hỏi liên quan mật thiết với lí thuyết q trình dán dính gỗ với keo trình phản ứng từ thanhh phần cấu tạo keo EPI., Phần tổng quan lí thuyết EPI đề cập đến tạo liên kết dán dính nói chung keo EPI.Có thể thấy yếu tố định đến chất lượng mối dán (về mặt keo dán) thành phần chất đóng rắn isocyanate.Theo phương trình phản ứng tác nhân tạo liên kết cầu nối với gỗ nhờ phản ứng với gốc OH có cấu trúc phân tử gỗ Cenllulose lignin (chứ nước ruột tế bào) Độ phân cực OH phân tử gỗ lớn nước isocyanate phản ứng với gỗ, ngồi phản ứng với nước (có thể thấy rõ keo sủi bọt) Vậy chất lượng dán dính phụ thuộc vào mật độ liên kết mà isocyanate tạo với gỗ Các yếu tố khác khơng thuộc hố học mang tính gián tiếp để tạo nên tiếp xúc trực tiếp cho isocyanate phân tử gỗ Vậy emulsion có vai trị nào? Trong keo dán ln có hai trình cạnh tranh: khuếch tán cao phân tử hình thành liên kết kết nối, emulsion có vai trị chất đem isocyanate đến gỗ đồng thời phản ứng với isocyanate để tạo lên màng liên kết hai mặt gỗ Để liên kết dán dính tốt hai u cầu sau cần đảm bảo: phân tử isocyanate đủ nhiều đủ khả phân tán vào tế bào gỗ, hai màng keo phân cách hai mặt gỗ phải vững đàn hồi tốt Pot life ảnh hưởng đến hai điều kiện (phải ý pot life nhân tố) Trước apply , khoảng pot life định, keo xảy phản ứng có sinh nhiệt emulsion isocyanate (đã nói nhiều chương 2), thời gian phản ứng định số phân tử 74 isocyanate liên kết với gỗ cách thức tốc độ isocyanate xâm nhập vào phần tử gỗ Nếu khoảng pot life ngắn trước tráng keo số phân tử isocyanate nhiều, tạo điều kiện phân tán vào gỗ đồng thời màng keo lúc bắt đầu hình thành hai bề mặt gỗ, tương thích hai bề mặt gỗ mặt phân cách cao hơn, màng keo dễ đồng không bị đứt hay gãy khơng có tượng keo khơng chạm đến gỗ, nói cách dễ nhận thấy keo dễ dàn trải Trên thực tế emulsion có độ đặc định để bám dính vào gỗ chưa có chất đóng rắn nên khơng cần lo đến loang chảy mức Ngược lại khoảng pot life dài, phản ứng keo nhanh làm nhóm OH isocyanate, giảm liên kết với gỗ, đồng thời mức độ lan rộng emulsion để đưa isocyanate vào gỗ giảm đi, keo lưu hóa đến mức độ khơng thể tạo màng keo tương thích với bề mặt gỗ Đó lí mức thí nghiệm ta thu màng keo có chất lượng tốt Từ sở ta giải thích lượng chất đóng rắn cho vào keo phải có tỷ lệ định xác định ảnh thời gian đóng mở kết cấu Tuy nhiên thực nghiệm cho độ bền dán dính khơng đạt kết cao cho mức thí nghiệm Ta lí giải yếu tố trình dán ép (tất trường hợp phần lí thuyết xảy ra) Ngun nhân loại gỗ nhân tố ảnh hưởng quan trọng đến độ bền dán dính loại gỗ dùng nghiên cứu có gỗ giác gỗ lõi phân biệt mà khối lượng thể tích hai vùng gỗ lại khác nên chênh lệch loại gỗ kéo theo khác mức độ tiếp xúc keo dán tỷ lệ co rút phần khác Điều dẫn đến độ bền dán dính khơng tốt bong tách màng keo (các nguyên nhân giảm chất lượng dán dính liên quan đến khối lượng thể tích đề cập phần sở lí thuyết) Nếu có số liệu đáng tin cậy tỷ lệ phần trăm thành phần gỗ việc giải thích dựa phương trình phản ứng 75 Nguyên nhân chất kết dính bỏ qua đảm bảo keo tốt pha trộn tỉ lệ khuyến nghị Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng mạnh đến pot life vào thời gian thực thí nghiệm 27 độ C hợp lí cho pot life khuyến nghị Bề mặt dán dính yếu tố ảnh hưởng nhiều việc đánh nhẵn khơng tốt, độ ẩm gỗ khô dẫn đến keo bị hút nhanh (lí thuyết giải thích), thời gian mở kết cấu dán khảng phút không đủ để keo lan tỏa rộng Áp suất ép đủ theo tính tốn thực tế khơng trục trặc đồng hồ máy ép, tráng keo tay nên keo khơng Tất yếu tố hợp lại khiến cho màng keo lưu hóa nhanh hay khuếch tán keo vào gỗ không đủ đẻ liên kết với tất phân tử gỗ làm cho chất lượng dán dính khơng tốt Các giá trị mức thí nghiệm khác khơng nhiều khoảng nghiên cứu so với khuyến nghị casco 1h, nhà sản xuất keo lên cơng thức keo để đảm bảo chất lượng dán dính cho khoảng thời gian này, giá trị gần hợp lí Trong thực tế sản xuất người chế tạo keo phải đặt mục tiêu mở rộng pot life mà không làm đặc tính học vật lí keo để lượng keo sau pha trộn có thời gian sử dụng lâu hơn, apply lượng sản phẩm lớn mà không cần pha nhiều lần 3.4.2.Về kết loại gỗ a Nhận xét đánh giá Thông qua ba đồ thị (lí thuyết) cụ thể loại gỗ biểu đồ so sánh loại gỗ khác ta thấy gỗ có độ bền kéo trượt tốt song biến động gỗ keo tràm, gỗ keo tai tượng có độ bền thấp tràm mức độ ổn định qua mức thí nghiệm lại cao Cịn keo lai có độ bền kéo trượt ba loại Đối với mẫu bong tách keo tràm, keo tai tượng, keo lai theo thứ tự cho mức độ bong tách màng keo tăng dần Điều có nghĩa chất lượng dán dính keo EPI 1911/1999 76 gỗ keo tràm tốt sau đến keo tai tượng cuối keo lai (1) Keo tràm bị ảnh hưởng pot life nhiều so với hai loại gỗ lại (2) b Phân tích nguyên nhân yếu tố ảnh hưởng Đối với (1), khả bị kéo trượt màng keo bị tác động hai nguyên nhân chính: mức độ dán dính keo vào gỗ độ mấp mơ bề mặt gỗ Dựa đặc điểm thớ gỗ, khối lượng thể tích, bề mặt gia cơng keo tràm đáp ứng tốt cho dàn trải keo tốt Mức độ bong tách màng keo bị tác động yếu tố: khả dán dính keo với gỗ, nội ứng suất co rút, giãn nở loại gỗ Tuy nhiên, khả dán dính ảnh hưởng nhiều yếu tố nên khơng thể có kết luận xác Trong phạm vi đề tài ta rút ảnh hưởng có tính quy luật chung Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến kết khác ba loại gỗ khác khối lượng thể tích (nguyên nhân chủ yếu) khối lượng thể tích liên quan đến tính gỗ, từ liên quan đến khả sinh ứng suất trình dán ép hay qua giai đoạn kiểm tra, theo kinh nghiệm keo tràm có tính tốt nên có chất lượng dán dính tốt hợp lí Bên cạnh yếu tố khối lượng thể tích cịn có nhiều nguyên nhân khác nguyên liệu gỗ quy trình ép dán ép ảnh hưởng đến kết thí nghiên cứu Đối với (2) có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến đặc điểm keo tràm.Tuy nhiên nguyên nhân đặc điểm cấu tạo gỗ keo tràm có biến đổi ứng suất mạnh mẽ gỗ qua trình dán ép Để biết pot life ảnh hưởng cần biết rõ cấu tạo hiển vi cấu tạo hóa học loại gỗ, cụ thể trạng thái bề mặt loại gỗ để biết khả tiếp xúc isocyante với phần tử gỗ Vì giới hạn thời gian khả có hạn nên việc khơng phân tích rõ ràng nguyên nhân ảnh hưởng đến độ bền dán dính loại gỗ hạn chế lớn đề tài Đây vấn đề tồn cần giải sau theo hướng xác định xác trị số loại gỗ (với mức tin cậy cao) sau so sánh trị số đó, lập biểu đồ tương quan yếu tố để rút tổng ảnh hưởng tất yếu tố đến loại gỗ 77 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận Qua kết nghiên cứu , đưa số kết luận sau: - Pot life ảnh hưởng đến độ bền dán dính keo dán EPI dán vào bề mặt gỗ Mức độ ảnh hưởng vừa phải với loại gỗ có khối lượng thể tích gần , khoảng pot life cách không nhiều, đặc biệt khoảng thời gian khuyến nghị casco (1h) - Pot life ảnh hưởng đến độ bền dán dính có túnh quy luật lập phương trình tương quan độ bền dán dính pot life cho ba loại gỗ - Loại gỗ có ảnh hưởng đến độ bền dán dính Từ kết thể biểu đồ cho thấy thay đổi độ bền dán dính với ba loại gỗ Trong keo tai tượng có độ bền dán dính tốt ta apply keo sau pha trộn Sau keo lai cuối keo tràm Số liệu thể bảng số liệu phụ biểu - Từ tính quy luật ta rút kinh nghiệm trình sử dụng với loại gỗ khác ta cần pot life khác nhau** - Khoảng pot life tốt phut sau pha trộn tức nên tráng keo sau chất đóng rắn trộn với thành phần - Kết nghiên cứu sở để định hướng cho sử dụng keo với khoảng pot life hợp lí Đề xuất Để kết luận xác ảnh hưởng vủa pot life đến chất lựong dán dính địi hỏi phải có hiểu biết chất hóa học phản ứng hỗn hợp keo sau pha trộn Cần quan tâm đến vấn để thuộc nhiệt đơng học nhiệt hóa học có cách xác định xác tốc độ phản ứng Khi ta biết khoảng pot life xác định lượng liên kết ngang tạo khoảng bao nhiêu, thời gian thay đổi cấu tạo polyme thay đổi nào.Với lượng polimer có ảnh hưởng tới việc liên kết phần tử cấu tạo gỗ nói chung loại gỗ nói 78 riêng Như cần phải có phương pháp thiết bị để xác định thay đổi cấu trúc keo cấu trúc tương thích với tỷ lệ xenllulose, lignin, nước gỗ ( phân tử chứa nhóm OH, tác nhân tạo nên liên kết dán dính gỗ keo), ta xác định xác mối tương quan pot life độ bền dán dính phương diện hóa học VÌ cần có kĩ thuật xác định xác để phục vụ cho đề tài Vì đề tài nghiên cứu phạm vi phục vụ cho việc sử dụng keo cách hiệu nên khoảng pot life nằm thời gian khuyến nghị cơng ty cung cấp keo hợp lí Nhưng muốn mở rộng nghiên cứu khía cạnh khoa học sâu khoảng pot life cần nghiên cứu nên mở rộng kết thúc pot life để thấy diễn biến thay đổi sâu sắc rõ ràng tính chất hóa học keo dán, từ có phương án cho việc pha chế công thức keo Trong nghiên cứu nêu, dung lượng mẫu cho mức thí nghiệm với loại gỗ 10 Ta nên tăng thêm dung lượng mẫu để phép tốn thống kê xác hơn, nâng cao mức độ tin cậy thí nghiệm Vì dán dính q trình bao gồm nhiều nhân tố tham gia, nhân tố lại có vai trò định việc tạo liên kết dính, nghiên cứu yếu tố việc bị ảnh hưởng yếu tố khác điều khơng thể tránh khỏi Thậm chí yếu tố nghiên cứu lại bị ảnh hưởng nhiều yếu tố cần quan tâm Do việc khống chế điều kiện vật dán, quy trình dán cần trọng Đối với đề tài pot life cần khống chế nhiệt độ cho mức thí nghiệm đồng nhiệt độ mơi trường yếu tố ảnh hưởng làm tính quy luật theo thời gian pot life Ngồi ra, việc coi yếu tố sau q trình tráng keo mức thí nghiệm lí tưởng, thực tế khơng thể có thời gian đóng mở kết cấu dán thời gian ép hay tháo dỡ mẫu, khoảg thời gian tráng keo quy trình dán có lúc dài gần bước nhảy thí nghiệm Và bước cơng việc thực thủ 79 cơng đơi dẫn đến thí nghiệm phịng thí nghiệm lại xác ngồi thực tế sản xuất với máy móc đại xác đảm bảo lượng keo dàn trải đơn vị thời gian Tóm lại, cần phải khống chế yếu tố bên trọng tâm nghiên cứu ảnh hưởng đến thí nghiệm Kết thí nghiệm coi tương đối cần phải kiểm định phát triển thêm khơng thể có kết luận xác ảnh hưởng yếu tố nhiều ảnh hưởng khác mà dẫn đến sai lệch kết Để phục vụ cho nghiên cứu khoa học mong thiết bị dùng phục vụ cho trình tạo mẫu kiểm tra đảm bảo tính xác, khơng bị hư hỏng hay sai số phải sửa chữa sử dụng 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Google.com [2] Thermomechanical analysis and performance tests of some EPI wood adhesives Lijun Qiao, Allan J Easteal, Clive J Bolt, Philip K Coveny, Robert A Franich Pigment & Resin Technology Bradford: 2000 Vol 29, Iss 4; pg 229 [3].Khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm đến chất lượng mối dán sản phẩm gỗ”( giáo viên hướng dẫn: TS Lê Xuân Phương, người thực hiện: Nguyễn Văn Toàn, khoa Chế biến Lâm sản, trường đại học lâm nghiệp) [4].http://www.patentstorm.com [5].http://www.scientdirect.com [6].wood handbook [7].Bài giảng công nghệ sản xuất ván nhân tạo tập (Nguyễn Văn ThuậnPhạm Văn Chương-Trường Đại học Lâm Nhiệp) [8].Công nghệ sản xuất ván nhân tạo (TS Phạm Văn Chương-PGS TS Nguyễn Hữu Quang , nhà xuất Nông nghiệp-Hà Nội 2004) 81 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Phần TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm pot life [1] _3 1.2 Những kết nghiên cứu nước pot life 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Loại chất kết dính _4 1.4.2 Loại gỗ [3] _9 1.5 Phương pháp nghiên cứu _12 1.6 Ý nghĩa khoa học đề tài _13 Phần CƠ SỞ LÍ THUYẾT _14 2.1 Các vấn đề liên quan đến dán dính gỗ 14 2.1.1 Sự bám dính keo vào gỗ 14 2.1.2 Đặc tính bề mặt bề mặt dán 18 2.1.3 Đặc tính vật lí gỗ dán ép _21 2.1.4 Sự hợp thành keo _25 2.1.5 Độ vững tính lâu bền _28 2.1.6 Việc lựa chọn keo 30 2.1.7 Q trình dán dính 33 2.1.8 Kiểm tra hiệu 39 2.2 Các vấn đề liên quan đến pot life 44 2.2.1 Bản chất phản ứng hóa học keo dán sau pha trộn chất đóng rắn _44 2.2.2 Các vấn đề liên quan đến pot life 54 Phần KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 58 82 3.1 Thực nghiệm _58 3.1.1 Chuẩn bị thiết bị _58 3.1.2 Chuẩn bị mẫu _58 3.1.3 Tiến hành ép mẫu _60 3.2 Kiểm tra độ bền dán dính 62 3.2.1 Kiểm tra độ bền kéo trượt màng keo 62 3.2.2 Kiểm tra độ bong tách ngâm nước 62 3.2.3 Kiểm tra độ nhớt độ PH _62 3.3 Xử lí số liệu 63 3.3.1 Phương pháp xử lí số liệu 63 3.3.2 Xử lý thống kê, lập phương trình tương quan _64 3.4 Nhận xét, phân tích, đánh giá kết 72 3.4.1.Về kết chung _72 3.4.2.Về kết loại gỗ 76 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT _78 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ BIỂU 83 ... tốc độ Bên cạnh theo lí thuyết pot life ảnh hưởng đến độ bền dán dính Vì nghiên cứu nhằm tìm hiểu mức độ ảnh hưởng phương diện thực nghiệm Tên đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian sau trộn keo. .. trộn keo (pot life) đến độ bền dán dính keo Synteko 1911/ 1999? ?? Phần TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm pot life [1] Pot life khoảng thời gian sau pha trộn keo với chất đóng rắn mà keo cịn... có nghiên cứu nghiên cứu cụ thể vấn đề 1.3 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng pot life keo synteko 1911/ 1999 tới độ bền dán dính loại gỗ: Keo tai tượng, Keo lai, Keo tràm Trên sở xác định pot