Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nén đến một số tính chất của gỗ trẩu biến tính

ĐẶT VẤN ĐỀ Từ lâu, gỗ sử dụng phổ biến rộng rãi nhiều mục đích khác Bởi gỗ loại vật liệu tự nhiên có nhiều ưu điểm như: nhẹ; hệ số phẩm chất cao; cách điện, cách nhiệt, cách âm tốt; dễ gia công chế biến; dễ nối ghép; dễ phân li hoá chất; dẽ trang sức bề mặt; có vân thớ đẹp… Ngày đôi với phát triển xã hội,các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu dân cư xây dựng nhiều với khai thác gỗ bừa bãi khu rừng tự nhiên ngày Bên cạnh thị hiếu từ xưa đến người tiêu dùng quen sử dụng loại gỗ quý có chất lượng cao như: đinh, lim, sến, táu…làm cho loại gỗ ngày cạn kiệt, nên việc sử dụng loại gỗ rừng trồng điều tất yếu Tuy nhiên vấn đề khác với gỗ rừng tự nhiên, gỗ rừng trồng mọc nhanh, sinh trưởng nhanh, thời gian khai thác nhanh nên bên cạnh ưu điểm vốn có tồn nhiều nhược điểm như: khối lượng thể tích nhỏ, tính chất lí thấp, độ bền sinh học thấp, dễ nứt nẻ cong vênh Vì yêu cầu đặt phải cải biến tính chất loại gỗ rừng trồng biến tính gỗ phương pháp hữu hiệu Hiện Việt Nam, cơng nghệ biến tính gỗ vấn đề quan tâm chủ yếu làm tăng khối lượng thể tích gỗ, từ làm tăng số tính chất lí gỗ như: độ bền uốn tĩnh, độ cứng va đập, khả co dãn…Để làm tăng khối lượng thể tích gỗ, phương pháp sử dụng có hiệu hóa dẻo sau nén ép Hố dẻo gồm có hố dẻo hố học hố dẻo vật lí Hố dẻo hố học ngâm tẩm gỗ hoá chất, hoá chất làm cho kết cấu gỗ lỏng lẻo, làm tăng khả biến dạng dẻo gỗ Hố dẻo vật lí luộc hấp gỗ nhiệt độ phù hợp để làm cho thành phần gỗ chuyển từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái đàn hồi cao để gỗ sản sinh biến dạng dẻo Sau hoá dẻo ta thực công đoạn nén ép gỗ, ta nén ép gỗ tác động ngoại lực nhiệt độ làm tăng khối lượng thể tích gỗ, từ nâng cao tính chất lí gỗ Để góp phần nhỏ qua trình hoàn thiện, tạo sở tiền đề cho nghiên cứu tiếp theo, tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian nén đến số tính chất gỗ Trẩu biến tính” Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới Trên giới từ lâu gỗ loại vật liệu phổ biến ưa chuộng sử dụng cho nhiều mục đích khác Cùng với phát triển xã hội yêu cầu chất lượng sản phẩm từ gỗ ngày khắt khe hơn, địi hỏi phải có độ bền cao, có tuổi thọ cao, chống chịu với mơi trường Do mà ngành cơng nghệ biến tính gỗ đời bắt đầu phát triển từ năm 30 kỉ XX Năm 1930, nhà khoa học Mĩ phát minh kim loại nằm phía mặt cong trình uốn làm cho gỗ hấp luộc chịu trạng thái nén ép trình uốn cong, gỗ sau hấp luộc dễ dàng uốn thành chi tiết cong, như: tựa ghế, chân ghế Cùng năm 1930, nhà khoa học Đức công bố tài liệu gỗ cường hố, loại hình gỗ biến tính cách đưa số kim loại vào tế bào gỗ để tăng khối lượng thể tích gỗ đồng thời tăng khả chịu mài mịn vật liệu Sau nhà khoa học tiếp tục phát triển theo hướng đưa loại nhựa keo vào gỗ cách ngâm tẩm, như: nhựa phenolfocmaldehyde, urea-focmaldehyde, nhựa tổng hợp monome furenow hợp chất chúng, Năm 1960, nhà khoa học Mĩ-Liên Xô dùng tia γ chiếu xạ gây phản ứng đa tụ đơn thể tẩm vào gỗ tạo nên sản phẩm chất lượng cao WPC (gỗ polime phức hợp) Vật liệu WPC có khả chịu mài mòn cao, độ cứng cao, chống cháy, chống ẩm, chống chịu sinh vật, bề mặt đẹp, sử dụng thuận tiện, tuổi thọ cao gấp 9-11 lần so với gỗ nguyên liệu Sau nhiều quốc gia, nhiều nhà khoa học sử dụng nhiều nguồn lượng khác có lương nguyên tử vào mục đích Năm 1965, nhà khoa học Mĩ tiếp tục giới thiệu thành tựu đưa chất dẫn phát vào đơn thể dùng phương pháp xúc tác gia nhiệt để sản xuất WPC, hình thành hệ thống cơng nghiệp sản xuất WPC tạo nhiều chủng loại sản phẩm Nhìn chung với mục đích nâng cao chất lượng gỗ, phương pháp biến tính gỗ sử dụng phổ biến là: biến tính nhiệt cơ, biến tính hố cơ, biến tính xạ-hố học Bằng phương pháp giới ngày tạo loại vật liệu biến tính gỗ mà chất lượng chúng ngày nâng cao 1.1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam Hiện Việt Nam ngành công nghiệp chế biến xuất gỗ phát triển Số lượng doanh nghiệp chế biến gỗ 2562, có 1450 doanh nghiệp tư nhân, 421 doanh nghiệp FDI hình thành cụm cơng nghiệp chế biến gỗ có quy mơ lớn Bình Dương, Đồng Nai, TP Hồ Chí Minh, Quảng Nam, Bình Định Các doanh nghiệp Việt Nam tiếp cận áp dụng công nghệ chế biến gỗ sản xuất nhiều mặt hàng xuất Tuy nhiên công nghệ biến tính gỗ với điều kiện có việc áp dụng thành tựu khoa học kĩ thuật giới hạn chế Vào năm 1987-1988, ngành dệt Việt Nưm nghiên cứu sử dụng gỗ Dẻ đỏ để làm thoi dệt vải Đồng thời viện công nghệ rừng tiến hành nghiên cứu sử dụng gỗ biến tính từ gỗ Mỡ, Thơng nàng, Vạng trứng để làm thoi dệt vải Giai đoạn 2006-2010, chương trình Khoa học & Công nghệ trọng điểm cấp nhà nước tiến hành triển khai đề tài: “Nghiên cứu xử lí số loại gỗ rừng trồng nhóm 5-8 làm tàu biển”, mục đích đề tài sử dụng phương pháp biến tính gỗ để nâng cao tính chất cho gỗ có chất lượng thấp Tại trường Đại học Nông Lâm TPHCM, sở Khoa học-Công nghệ TPHCM thẩm định đề tài: “Ngiên cứu chế biến gỗ rừng trồng có khối lượng thể tích thấp thành ngun liệu có chất lượng cao xây dựng sản xuất đồ mộc” nhà trường thực Đồng thời khoa CBLS trường sử dụng phương pháp nhiệt, hoá nhiệt, hoá học để biến tính gỗ Cao su, gỗ Điều, gỗ Hơng số gỗ rừng trồng khác cung cấp cho thị trường nước xuất Tại khoa CBLS trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, nhiều năm qua tiến hành đề tài khoá luận biến tính gỗ từ gỗ Trắm trắng, gỗ Keo tai tượng… phương pháp nén ép hoá dẻo sử dụng số hố chất thơng dụng như: amoniac, nhựa PU, novolak…Một số cơng trình nghiên cứu bật: + “Nghiên cứu số yếu tố cơng nghệ biến tính gỗ Trám trắng làm ván sàn phương pháp nén ép” Vũ Huy Đại, Trần Ngọc Thành + “Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ép đến tính chất lí gỗ Trám trắng biến tính” Vũ Huy Đại, Lê Anh Tuấn + “Ảnh hưởng tỉ suất nén đến số tính chất gỗ Trám trắng biến tính phương pháp nén ép” Tạ Thị Phương Hoa, Ngơ Thị Hà Nhìn chung, cơng nghệ biến tính gỗ Việt Nam nghiên cứu đạt số thành công định Điều đặt vấn đề nhà nước cần quan tâm đầu tư đến cơng nghệ biến tính gỗ để sản phẩm biến tính gỗ có chỗ đứng giới 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Xác lập ảnh hưởng thời gian nén đến số tính chất lí gỗ Trẩu biến tính, bao gồm: – Độ trương nở theo phương xuyên tâm – Độ hút nước – Độ hút ẩm – Độ đàn hồi trở lại – Khối lượng thể tích – Cường độ ép dọc – Cường độ uốn tĩnh 1.3 Đối tượng nghiên cứu – Nguyên liệu: gỗ Trẩu khai thác Hồ Bình – Cơng nghệ biến tính: sử dụng phương pháp nén ép, tác nhân hóa dẻo NH4OH 1.4 Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu bao gồm: – Thực nghiệm nén ép gỗ Trẩu hoá dẻo NH4OH – Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian nén đến số tính chất lí gỗ Trẩu biến tính 1.5 Phương pháp nghiên cứu a.Phương pháp kế thừa Tìm hiểu tài liệu cơng trình nghiên cứu ngồi nước có liên quan đến vấn đề nghiên cứu b.Phương pháp thực ngiệm – Mẫu thí nghiệm: cắt mẫu để tiến hành ngâm hố chất trước nén ép + Kích thước mẫu: L × B × S = 300 × 80 × 40mm + Độ ẩm mẫu: MC = 12-15% – Xử lí biến tính gỗ + Hố dẻo gỗ: ngâm mẫu sau gia công dung dịch NH4OH Thiết bị ngâm: thùng nhựa Thời gian ngâm: ngày + Nén ép gỗ: Yếu tố đầu vào: • Thời gian ép τ, ta xử lí cấp: τ = 30phút, 40phút, 50phút • Nhiệt độ ép T, T = 140-150oC • Tỉ suất ép υ, υ = 50% Yếu tố đầu ra: độ trương nở theo phương xuyên tâm, độ hút nước,độ hút ẩm, độ đàn hồi trở lại, khối lượng thể tích, cường độ ép dọc, cường độ uốn tĩnh c.Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn Trong đề tài này, sử dụng tiêu chuẩn sau: – Xác định độ hút nước, độ hút ẩm, độ trương nở theo phương xuyên tâm dựa theo TCVN 360-70 sửa đổi – Xác định khối lượng thể tích dựa theo TCVN 362-70 sửa đổi – Xác định độ đàn hồi trở lại dựa theo tiêu chuẩn ГOCT 11492-65 – Xác định cường độ ép dọc dựa theo TCVN 362-70 sửa đổi – Xác định cường độ uốn tĩnh dựa theo TCVN 365-70 sửa đổi 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết nghiên cứu khoá luận mở hướng sử dụng nâng cao chất lượng gỗ Trẩu nói riêng gỗ rừng trồng nói chung theo hướng biến tính phương pháp nén ép gỗ Đồng thời kết thu làm sở cho nghiên cứu nghiên cứu biến tính gỗ theo phương pháp nén ép Chương 2: CƠ SỞ LÍ LUẬN 2.1 Cơ sở khoa học biến tính gỗ 2.1.1 Cấu tạo gỗ có liên quan đến biến tính gỗ 2.1.1.1 Cấu tạo vách tế bào gỗ Gỗ cấu tạo từ vô số tế bào Tế bào gồm vách tế bào ruột tế bào, vách tế bào thành phần chịu lực gỗ, định đến hầu hết tính chất lí gỗ Vách tế bào cấu tạo thành phần cellulose, hemicellulose, lignin Trong vách tế bào phân tử cellulose xếp theo trục dọc gọi mixen Giữa mixen lấp đầy, phân cách chất tạo thành từ hemicellulose lignin a Cellulose – Cấu tạo: + Cellulose hợp chất cao phân tử có cơng thức hoá học (C6H10O5)n, n = 500-1400 Phân tử cellulose liên kết phân tử D-glucose Chuỗi cellulose chứa từ 200-3000 phân tử monome liên kết với vị trí 1-4 tạo nên sợi Ở mắt xích phân tử cellulose có ba nhóm hydroxyl (OH) vị trí 2,3,6 (trong có nhóm bậc hai nhón bậc hai) Trong trình tạo thành dẫn xuất cellulose, khả phản ứng nhóm chức hydoxyl đóng vai trị quan trọng Cấu tạo cellulose mơ tả hình 2.1 + Trong mixen cellulose có vùng kết tinh vùng vơ định hình Vùng kết tinh vùng mà phân tử cellulose xếp trật tự, có cấu trúc bền vững nên dung mơi hố chất khó xâm nhập Độ dài vùng tinh thể thường từ 3060nm Vùng vơ định hình vùng mà phân tử cellulose xếp không trật tự, cấu trúc lỏng lẻo nên dung mơi hố chất dễ xâm nhập – Liên kết phân tử cellulose: phân tử cellulose có liên kết C-O, C-C liên kết hoá trị khác Do phân tử cellulose chứa H 0H CH20H OH H H H 0 CH20H 0 H 0H H H H OH 0H H CH20H H H H H 0H CH20H H 0H H H H 0H Hình 2.1.Cấu tạo phân tử cellulose nhiều nhóm hydroxyl nên phân tử tồn nhiều liên kết hydro, lực liên kết phân tử lớn lớn nhiều lực hố học liên kết mắt xích phân tử – Quá trình trương cellulose: cellulose hợp chất cao phân tử có cực Thực chất trình trương cellulose trình tác nhân gây trương xâm nhập vào, bứt phá liên kết cầu hydro phân tử cellulose cạnh nhau, làm cho khoảng cách chúng tăng lên, liên kết yếu đi, phân tử cellulose dễ bị xê dịch trở nên lỏng lẻo Đồng thời liên kết cầu hydro bị phá vỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tác động khác làm thay đổi cấu trúc phân tử cellulose Hiện tượng trương cellulose có ý nghĩa quan trọng cơng nghệ biến tính gỗ, làm cho tính chất lí hoá học gỗ thay đổi b Lignin Sau cellulose, lignin thành phần thứ hai tạo nên vách tế bào gỗ, vai trò lignin xem chất liên kết bao bọc té bào Lignin tập trung vào vùng không gian tế bào – Cấu tạo tính chất vật lí lignin: + Lignin tập hợp chất hữu có biến động lớn cấu tạo, thành phần hoá học, phân tử lượng lignin có biến động Dưới tác động nhiệt độ cao lignin bị mềm hố Lignin có tính chất trương hồ tan dung mơi thích hợp dung dịch kiềm + Lignin cao phân tử gồn đơn vị phenyl propan Các nhóm chức lignin nhóm metoxyl OCH3, nhóm hydroxyl OH Các đơn phân tử lignin liên kết với liên kết C-O, C-C, tạo cấu trúc mạng phức tạp Liên kết C-C bền vững xử lí hố học yếu tố ngăn cản tạo thành đơn phân tử lignin xử lí hydro hố phân giải etanol – Khả phản ứng hoá học lignin: tác dụng axit, halogel, kiềm điều kiện định lignin bị chuyển hố tan có đứt mạch, phân đoạn phân tử lignin c Hemicellulose Hemicellulose chất polysaccarit cấu tạo nên vách tế bào, so với cellulose hemicellulose ổn định hoá học hơn, dễ bị phân huỷ nhiệt độ cao Hemicllulose gồm có pentosan (C5H8O4)n hectosan (C6H10O)n, chúng có hàm lượng khác phụ thuộc vào loại gỗ rộng hay gỗ kim Ở gỗ rộng lươựng pentosan nhiều 19-23% hectosan 36% Ở gỗ kim tỉ lệ pentosan hectosan xấp xỉ 10-12% – Hemicellulose dễ bị thuỷ phân tác dụng axit nhiệt độ cao Trong thành phần có tỉ lệ lớn axit uric, axit loại đường có cơng thức CHO(CHOH)COOH – Khi thuỷ phân nhóm cacboxyl axit dễ bị phân giải thành CO Hemicellulose chứa nhóm axetyl metoxyl, nhóm bị phân giải thuỷ phân Như trình thuỷ phân hemicellolose dẫn tới phân giải hợp tử hemicellulose để tạo sản phẩm trung gian polysaccarit, chất không tan nước, làm cho khả hút nước trương nở gỗ giảm 2.1.1.2 Cấu tạo rỗng xốp gỗ – Gỗ có cấu tạo rỗng xốp có mao dẫn Đây đường vận chuyển chất lỏng chủ yếu thân Nhờ có mao dẫn mà dòng chất lỏng (ở 10 cellulose tác nhân gây trương chủ yếu Trong chuỗi phân tử cellulose mắt xích có nhóm OH, mắt xích liên kết với liên kết hydro, cầu OH liên kết hydro lại có khả kết hợp với phân tử nước H2O gây khả trương nở gỗ Khi nén ép, gỗ nén ép cấp tỉ suất cấp thời gian khác Ta thấy mẫu gỗ có độ chặt thời gian nén tăng dần, với tác động nhiệt độ cao (140-150oC) cầu OH liên kết hydro chuỗi phân tử cellulose bị triệt tiêu dần, số lượng chúng giảm dần, ngâm nước khả kết hợp với phân tử nước giảm dần làm cho độ trương nở giảm dần 3.2.2 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ hút nước Quá trình thực nghiệm xác định độ hút nước gỗ Trẩu nén ép thu kết phụ biểu 02, tổng hợp bảng 3.3 Bảng 3.3 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ hút nước gỗ Trẩu Kí hiệu mẫu Độ hút nước, % HN I 51.77 HN II 48.73 HN III 45.64 Theo kết bảng 3.3 ta xây dựng biểu đồ biểu diễn quan hệ thời gian nén độ hút nước gỗ Trẩu biến tính, thể hình 3.11 38 54 Độ hút nước, % 52 50 51.77 48.73 48 45.64 46 30 phút 40 phút 50 phút 44 42 Thời gian ép Hình 3.11 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ hút nước gỗ Trẩu Nhận xét: – Kết quả: ta thấy với việc tăng thời gian nén ép độ hút nước gỗ giảm dần Độ hút nước cao 51.77% thấp 45.64% – Nguyên nhân: ta giải thích tượng tương tự độ trương nở, nén ép số lượng cầu OH liên kết hydro giảm dần, ngâm nước khả kết hợp với phân tử nước giảm dẫn tới độ hút nước giảm dần Mặt khác,độ hút nước gỗ thể độ rỗng xốp gỗ, độ rỗng xốp gỗ cao độ hút nước cao ngược lại, với loại gỗ, thời gian nén tăng mật độ vật chất gỗ lớn dẫn đến độ rỗng xốp giảm làm cho độ hút nước giảm theo 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ hút ẩm Quá trình thực nghiệm độ hút ẩm gỗ Trẩu nén ép thu kết phụ biểu 03, tổng hợp bảng 3.4 39 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ hút ẩm gỗ Trẩu Kí hiệu mẫu Độ hút ẩm, % HA I 12.04 HA II 11.57 HA III 11.20 Theo kết bảng 3.4 ta xây dựng biểu đồ biểu diễn quan hệ Độ hút ẩm, % thời gian nén độ hút ẩm gỗ Trẩu biến tính, thể hình 3.12 12.2 12 11.8 11.6 11.4 11.2 11 10.8 10.6 12.04 11.57 30 phút 11.2 40 phút 50 phút Thời gian ép Hình 3.12 Ảnh hưởng thời gian nén đền độ hút ẩm gỗ Trẩu Nhận xét: – Kết quả: ta thấy với việc tăng thời gian nén ép độ hút ẩm gỗ giảm dần, mức độ giảm chậm nhỏ nhiều so với độ hút nước Độ hút nước cao 12.04% thấp 11.20% – Nguyên nhân: ta giải thích tương tự độ hút nước Nguyên nhân chủ yếu số lượng cầu OH liên kết hydro bị triệt tiêu trình ép làm khả kết hợp với phân tử nước khơng khí giảm dẫn tới độ hút ẩm giảm Ngoài độ hút ẩm độ hút nước phụ thuộc vào độ rỗng xốp gỗ, độ rỗng xốp tăng độ hút ẩm tăng ngược lại, mà 40 độ rỗng xốp gỗ giảm dần tăng thời gian nén, độ hút ẩm giảm theo 3.2.4 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ đàn hồi trở lại Quá trình thực nghiệm xác định độ đàn hồi trở lại gỗ Trẩu thu kết phụ biểu 03, tổng hợp bảng 3.5 Bảng 3.5 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ đàn hồi trở lại gỗ Trẩu Kí hiệu mẫu Độ đàn hồi trở lại, % ĐH I 19.01 ĐH II 15.01 ĐH III 11.55 Theo kết bảng 3.5 ta xây dựng biểu đồ biểu diễn quan hệ thời gian nén độ đàn hồi trở lại gỗ Trẩu biến tính, thể hình 3.13 20 19.01 Độ đàn hồi trở lại, % 18 16 15.01 14 11.55 12 30 phút 10 40 phút 50 phút Thời gian nén Hình 3.13 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ đàn hồi trở lại gỗ Trẩu 41 Nhận xét: – Kết quả: ta thấy với việc tăng thời gian nén ép độ đàn hồi trở lại gỗ giảm dần Độ đàn hồi cao 19.01% thấp 11.55% – Nguyên nhân: nguyên nhân việc tăng độ đàn hồi trở lại tương tự việc tăng độ trương nở theo phương xuyên tâm gỗ Trẩu nén ép Do nén ép một cấp tỉ suất nên mẫu gỗ có độ chặt nhau, ngâm nước khả phục hồi lại kích thước ban đầu nhau; ta lại nén ép cấp thời gian khác làm triệt tiêu dần cầu OH liên kết hydro chuỗi cellulose, ngâm nước khả kết hợp với phân tử nước giảm làm cho độ đàn hồi trở lại giảm dần 3.2.5 Ảnh hưởng thời gian nén đến khối lượng thể tích Q trình thực nghiệm xác định khối lượng thể tích gỗ Trẩu nén ép thu kết phụ biểu 04 05, tổng hợp bảng 3.6 Bảng 3.6 Ảnh hưởng thời gian nén đến khối lượng thể tích gỗ Trẩu Kí hiệu mẫu γo, g/cm3 KL I 0.71 KL II 0.74 KL III 0.79 Theo kết bảng 3.5 ta xây dựng biểu đồ biểu diễn quan hệ thời gian nén khối lượng thể tích khơ kiệt gỗ Trẩu biến tính, thể hình 3.14 42 Khối lượng thể tích khơ kiệt, g/cm3 0.79 0.8 0.78 0.76 0.74 0.74 0.72 0.71 30 phút 40 phút 50 phút 0.7 0.68 0.66 Thời gian ép Hình 3.14 Ảnh hưởng thời gian nén đến khối lượng thể tích khơ kiệt gỗ Trẩu Nhận xét: – Kết quả: ta thấy với việc tăng thời gian nén ép khối lượng thể tích gỗ tăng dần Khối lượng thể tích gỗ nén cải thiện đáng kể so với gỗ nguyên, thấp 0.71g/cm3 cao 0.79g/cm3 – Nguyên nhân: khối lượng thể tích gỗ lượng vật chất gỗ có đơn vị thể tích, phụ thuộc vào độ rỗng gỗ; độ rỗng gỗ lớn tức lượng vật chất có đơn vị thể tích gỗ nhỏ, khối lượng thể tích gỗ nhỏ Sau nén ép với việc tăng thời gian nén, tế bào bị dồn nén lại, mật độ vách tế bào tăng lên đơn vị thể tích, độ rỗng xốp giảm kết khối lượng thể tích gỗ tăng 3.2.6 Ảnh hưởng thời gian nén đến cường độ ép dọc Quá trình thực nghiệm xác định cường độ ép dọc cùa gỗ Trẩu nén ép thu kết phụ biểu 06, tổng hợp bảng 3.7 43 Bảng 3.7.Ảnh hưởng thời gian nén đến cường độ ép dọc gỗ Trẩu Kí hiệu mẫu Cường độ ép dọc, MPa ED I 44.69 ED II 47.22 ED III 49.96 Theo kết bảng 3.7 ta xây dựng biểu đồ biểu diễn quan hệ thời gian nén cường độ ép dọc gỗ Trẩu biến tính, thể hình 3.15 Cường độ ép dọc, MPa 51 49.96 50 49 48 47.22 47 46 30 phút 40 phút 44.96 50 phút 45 44 43 42 Thời gian ép Hình 3.15 Ảnh hưởng thời gian nén đến cường độ ép dọc gỗ Trẩu Nhận xét: – Kết quả: ta thấy với việc tăng thời gian nén cường độ ép dọc gỗ tăng dần Cường độ ép dọc thấp 44.96MPa cao 49.9MPa – Nguyên nhân: ta biết cường độ ép dọc gỗ có quan hệ chặt chẽ với mật độ gỗ, tức khối lượng thể tích gỗ; khối lượng thể tích gỗ tăng, mật độ gỗ tăng làm cho cường độ ép dọc tăng Như ta khảo sát trên, với 44 việc tăng thời gian nén ép khối lượng thể tích gỗ tăng, điều dẫn đến cường độ ép dọc tăng 3.2.7 Ảnh hưởng thời gian nén đến cường độ uốn tĩnh Quá trình thực nghiệm xác định cường độ uốn tĩnh gỗ Trẩu nén ép thu kết phụ biểu 07, tổng hợp bảng 3.8 Bảng 3.8.Ảnh hưởng thời gian nén đến cường độ uốn tĩnh gỗ Trẩu Kí hiệu mẫu Cường độ uốn tĩnh, MPa UT I 90.50 UT II 98.96 UT III 107.02 Theo kết bảng 3.8 ta xây dựng biểu đồ biểu diễn quan hệ thời gian nén cường độ uốn tĩnh gỗ Trẩu biến tính, thể hình 3.16 Cường độ uốn tĩnh, MPa 110 107.02 105 98.96 100 30 phút 95 40 phút 90.5 50 phút 90 85 80 Thời gian nén Hình 3.16 Ảnh hưởng thời gian nén đến cường độ uốn tĩnh gỗ Trẩu 45 Nhận xét: – Kết quả: ta thấy với việc tăng thời gian nén ép cường độ uốn tĩnh tăng dần Cường độ uốn tĩnh thấp 90.5MPa cao 107.02MPa – Nguyên nhân: ta thấy nguyên nhân việc tăng cường độ uốn tĩnh tương tự việc tăng cường độ ép dọc gỗ Trẩu nén ép Khi tăng thời gian nén làm cho khối lượng thể tích gỗ tăng, mật độ vật chất gỗ tăng dẫn đến cường độ uốn tĩnh tăng 3.2.8.Tổng hợp kết thực nghiệm Kết tổng hợp ảnh hưởng thời gian nén đến số tính chất lí gỗ Trẩu biến tính đưa bảng 3.9 Bảng 3.9 Một số tính chất gỗ Trẩu sau nén ép Giá trị Thời gian Thời gian Thời gian Đơn vị nén 30 nén 40 nén 50 phút phút phút phương xuyên tâm 34.54 31.48 28.07 % Độ hút nước 51.77 48.73 45.64 % Độ hút ẩm 12.04 11.57 11.20 % Độ đàn hồi trở lại 19.01 15.01 11.55 % Khối lượng thể tích γo 0.71 0.74 0.79 g/cm3 Cường độ ép dọc 44.96 47.22 49.69 MPa Cường độ uốn tĩnh 90.50 98.96 107.02 MPa STT Các tính chất Độ trương nở theo 46 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Sau thời gian thực đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian nén đến số tính chất gỗ Trẩu biến tính”, đề tài hồn thành mục tiêu, nội dung đề có số kết luận sau: – Gỗ Trẩu sau hoá dẻo NH4OH, nén ép nhiệt độ 140-150oC, thời gian nén ép cấp 30,40,50 phút hầu hết tính chất gỗ, đặc biệt tính chất học tăng tăng dần theo theo thời gian nén – Trong phạm vi nghiên cứu cấp thời gian nén 30,40,50 phút khối lượng thể tích gỗ Trẩu biến tính tăng thời gian nén tăng, đạt tối đa 0.79g/cm3 Như ta biết khối lượng thể tích gỗ đại lượng quan trọng, định đến hầu hết tính chất lí khác gỗ, đại lượng dùng để đánh giá chất lượng gỗ Trong công nghệ biến tính gỗ mục đích làm tăng khối lượng thể tích để cải biến tính chất cho gỗ Như đề tài đạt mục đích tăng khối lượng thể tích, từ cải thiện tính chất lí khác gỗ – Độ hút nước hút ẩm gỗ: gỗ nén có độ hút nước hút ẩm giảm dần theo cấp thời gian nén Đó gỗ nén ép vời thời gian nén lớn mật độ vật chất gỗ giảm, độ rỗng xốp giảm kéo theo độ hút nước hút ẩm nhỏ – Độ trương nở theo phương xuyên tâm độ đàn hồi trở lại: gỗ nén có độ trương nở độ đàn hồi tăng dần theo cấp thời gian nén Đó nén ép với thời gian nén tăng tia gỗ bị cong nhiều gây nên cản trở dãn nở thấp dần dẫn đến độ trương nở độ đàn hồi tăng lên – Cường độ ép dọc cường độ uốn tĩnh: gỗ nén có cường độ ép dọc uốn tĩnh tăng dần theo cấp thời gian nén Điều dễ hiểu với việc tăng 47 thời gian nén khối lượng thể tích gỗ tăng, mật độ vật chất gỗ tăng làm cho cường độ ép dọc uốn tĩnh tăng 4.2 Kiến nghị Qua trình thực đề tài, hạn chế kinh nghiệm thiết bị nên khố luận cịn nhiều thiếu sót Vì để đề tài hồn thiện hơn, tơi đưa số kiến nghị sau: – Cần nghiên cứu ảnh hưởng thời gian nén tới tính chất gỗ Trẩu biến tính nhiều cấp độ thời gian khác nhau, để từ đưa cấp thời gian nén hợp lí – Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng thời gian nén đến số tính chất khác gỗ nén như: độ mài mòn, độ cứng va đập, độ cứng tĩnh, khả trang sức Để từ đánh giá cách tổng thể ảnh hưởng thời gian nén đến chất lượng gỗ Trẩu biến tính – Cải tiến cơng nghệ thiết bị để thu số liệu cách xác, hạn chế tác động hố chất tới trình thực 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO : Lê Xuân Tình, “Giáo trình Khoa học gỗ”, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Nhà xuất Nông Nghiệp, 1998 Trần Văn Chứ, “Cơng nghệ biến tính gỗ”, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Nhà xuất Nông Nghiệp, 2004 Tiêu chuẩn nhà nước phương pháp thử lí gỗ, Hà Nội, 1997 Lê Xn Tình, Nguyễn Xn Trường, khố luận tốt nghiệp “Nghiên cứu cấu tạo tính chát lí gỗ Trẩu ứng dụng nó”, 2000 Tạ Thị Phương Hoa, Ngơ Thị Hà, khố luận tốt nghiệp “Ảnh hưởng tỉ suất nén đến số tính chất gỗ Trám trắng biến tính phương pháp nén ép”, 2007 49 MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chương 2: CƠ SỞ LÍ LUẬN 2.1 Cơ sở khoa học biến tính gỗ 2.1.1 Cấu tạo gỗ có liên quan đến biến tính gỗ 2.1.1.1 Cấu tạo vách tế bào gỗ 2.1.1.2 Cấu tạo rỗng xốp gỗ 10 2.1.2 Mối liên kết thành phần gỗ 11 2.2 Cơ sở khoa học phương pháp biến tính nén ép 12 2.2.1 Hoá dẻo 12 2.2.1.1 Mục đích 12 2.2.1.2 Các phương pháp hoá dẻo 13 2.2.1.3 Cơ chế hoá dẻo gỗ 15 2.2.2 Nén ép 18 2.2.2.1 Mục đích 18 2.2.2.2 Cơ chế 18 2.2.2.3 Mối quan hệ ngoại lực biến dạng liên quan đến nén ép gỗ 19 50 2.3 Một số tính chất gỗ yếu tố ảnh hưởng 21 2.3.1 Độ trương nở chiều dày 21 2.3.2 Độ hút nước 21 2.3.3 Độ hút ẩm 22 2.3.4 Độ đàn hồi trở lại 22 2.3.5 Khối lượng thể tích 23 2.3.6 Cường độ ép dọc 23 2.3.7 Cường độ uốn tĩnh 23 Chương 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24 3.1 Thực nghiệm 24 3.1.1 Thực nghiệm tạo gỗ nén 24 3.1.1.1 Mẫu thí nghiệm 24 3.1.1.2 Hoá chất 25 3.1.1.3 Thiết bị 26 3.1.1.4 Quy trình thực 26 3.1.2 Phương pháp xác định tính chất gỗ nén 31 3.1.2.1 Xác định độ trương nở theo phương xuyên tâm 31 3.1.2.2 Xác định độ hút nước 32 3.1.2.3 Xác định độ hút ẩm 33 3.1.2.4 Xác định độ đàn hồi trở lại 33 3.1.2.5 Xác định khối lượng thể tích 34 3.1.2.6 Xác định cường độ ép dọc 35 3.1.2.7 Xác định cường độ uốn tĩnh 35 3.2 Kết thực nghiệm 36 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ trương nở theo phương xuyên tâm 36 3.2.2 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ hút nước 38 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ hút ẩm 39 51 3.2.4 Ảnh hưởng thời gian nén đến độ đàn hồi trở lại 41 3.2.5 Ảnh hưởng thời gian nén đến khối lượng thể tích 42 3.2.6 Ảnh hưởng thời gian nén đến cường độ ép dọc 43 3.2.7 Ảnh hưởng thời gian nén đến cường độ uốn tĩnh 45 3.2.8.Tổng hợp kết thực nghiệm 46 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 4.1 Kết luận 47 4.2 Kiến nghị 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO : 49 52 ... hưởng thời gian nén đến số tính chất lí gỗ Trẩu biến tính đưa bảng 3.9 Bảng 3.9 Một số tính chất gỗ Trẩu sau nén ép Giá trị Thời gian Thời gian Thời gian Đơn vị nén 30 nén 40 nén 50 phút phút... đưa số kiến nghị sau: – Cần nghiên cứu ảnh hưởng thời gian nén tới tính chất gỗ Trẩu biến tính nhiều cấp độ thời gian khác nhau, để từ đưa cấp thời gian nén hợp lí – Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng. .. nghiệm nén ép gỗ Trẩu hoá dẻo NH4OH – Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian nén đến số tính chất lí gỗ Trẩu biến tính 1.5 Phương pháp nghiên cứu a.Phương pháp kế thừa Tìm hiểu tài liệu cơng trình nghiên cứu