LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Lâm nghiệp theo chương trình đào tạo sau đại học chuyên ngành Chế biến lâm sản khoá 2012-2014, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân.
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
ĐẶT VẤN ĐỀ
Vì thế được sự đồng ý của Viện Công nghiệp Gỗ, khoa đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam với sự hướng dẫn của TS. Tạ Thị Phương Hoa, tôi đã thực hiện luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Ảnh hưởng của nồng độ methylate dimethylol dihydroxy ethylene urea (mDMDHEU) đến một số tính chất công nghệ của gỗ Gáo trắng (Neslamarrkai cadamba (Roxb) Booser)”
Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Andre Dieste và đồng tác giả (2008) đã nghiên cứu biến tính ván mỏng từ gỗ Betula sp. và Fagus sylvatica bởi dung dịch DMDHEU nồng độ 0,8M, 1,3M và 2,3M với 4% magie nitrat. Các tác giả xác định độ cứng Brinell của ván dán theo tiêu chuẩn EN 1534 (2000), cường độ uốn tĩnh và mô đun đàn hồi uốn tĩnh, khả năng hấp thụ năng lượng của ván dán theo tiêu chuẩn EN 310 (1993b). Kết quả cho thấy quá trình xử lý ván mỏng bởi DMDHEU làm tăng đáng kể độ cứng của ván dán, độ cứng của ván dán làm từ ván mỏng không biến tính từ hai loại gỗ Betula sp. Và Fagus s. lần lượt là 29,74 Nmm2 và 35,27 Nmm2, còn của ván dán làm từ ván mỏng biến tính bởi DMDHEU nồng độ 2,3M từ hai loại gỗ trên lần lượt là 61,99 Nmm2 và 61,89 Nmm2. A. Dieste cũng cho rằng quá trình biến tính ván mỏng bởi DMDHEU làm giảm khả năng hấp thụ của ván dán, nói cách khác ván dán từ ván mỏng không biến tính có khả năng hấp thụ năng lượng cao hơn ván dán từ ván mỏng biến tính [20].
Vũ Huy Đại và cộng tác viên (2008) đã xử lý gỗ Keo lá tràm, Keo lai bằng DMDHEU nồng độ 20%. Độ tăng khối lượng của gỗ Keo lá tràm đạt 17,77% và của Keo lai đạt 17,64%, hệ số chống dãn nở của hai loại gỗ này xử lý tương ứng là 57,35% và 61,98%. Các tác giả đã nghiên cứu xử lý cho phôi liệu chiều dày 25 mm, ván mỏng dày 1,5mm và 5 mm. Các kết quả đạt được cho thấy gỗ xử lý có tính ổn định kích thước tăng, khả năng chống nấm mục tăng, tính chất gia công của gỗ Keo lá tràm, Keo lai xử lý DMDHEU có sự thay đổi không nhiều và không ảnh hưởng lớn đến quá trình gia công chế biến và sử dụng [7].
Phạm Văn Chương và cộng tác viên (2010) đã nghiên cứu biến tính gỗ Keo lai, Bạch đàn, Mỡ sử dụng DMDHEU nồng độ 30-40% làm ván sàn và kết luận gỗ xử lý có độ ổn định kích thước tăng [3].
Tạ Thị Phương Hoa (2012) đã nghiên cứu nâng cao chất lượng gỗ Trám trắng bởi hóa chất DMDHEU. Tác giả đã xây dựng phương trình hồi quy thể hiện mối quan hệ giữa tỷ lệ chất xúc tác MgCl2.6H2O và hóa chất DMDHEU, thời gian xử lý nhiệt ở 120oC và độ tăng khối lượng (lượng hóa chất trong gỗ) sau rửa trôi của gỗ Trám trắng biến tính. Từ đó xác định được thông số công nghệ xử lý gỗ Trám trắng bởi DMDHEU cho độ tăng khối lượng gỗ sau rửa trôi cao nhất: tỷ lệ khối lượng chất xúc tác và hóa chất là 5,5%, thời gian xử lý nhiệt là 12,51 giờ ở nhiệt độ 120oC. Tác giả đã nghiên cứu nâng cao được một số chỉ tiêu chất lượng gỗ Trám trắng bằng giải pháp biến tính bởi DMDHEU: độ bền sinh học, độ ổn định kích thước, một số tính chất cơ học, khả năng chống chịu môi trường trong điều kiện nhân tạo. Khối lượng thể tích tăng 19,85%, hệ số chống dãn nở thể tích có thể đạt 57,94%, độ rỗng của gỗ biến tính giảm so với gỗ không biến tính. Tác giả cũng đã nghiên cứu đặc điểm cấu tạo siêu hiển vi bằng kính hiển vi điện tử quét SEM [12].
Tạ Thị Phương Hoa (2012) nghiên cứu xử lý gỗ Trám trắng bởi DMDHEU với nhiệt độ xử lý cố định là 120oC, chưa nghiên cứu tính chất gỗ biến tính khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ khác. Tác giả cũng chưa nghiên cứu tính chống chịu thời tiết và tính chống chịu môi trường trong điều kiện tự nhiên, tiếp xúc đất của gỗ Trám trắng biến tính, chưa nghiên cứu thử nghiệm với các thanh gỗ có kích thước lớn [12].
Nguyễn Xuân Khoa (2013) đã nghiên cứu khả năng trang sức của gỗ Trám trắng biến tính bằng mDMDHEU kết quả cho thấy quá trình xử lý mDMDHEU làm tăng khả năng bám dính sơn PU, sơn gốc Alkyd, sơn Lasure Classic [16].
Xác định được ảnh hưởng của xử lý mDMDHEU đến khả năng trang sức, khả năng dán dính của gỗ Gáo trắng
Phương pháp kế thừa tài liệu:
Kế thừa các tài liệu, kế thừa các kết quả nghiên cứu của các đề tài về xử lý gỗ bằng mDMDHEU
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: bố trí thực nghiệm đơn yếu tố
Chương 2
CƠ SỞ LÝ LUẬN
Biến tính gỗ bao gồm các tác động hóa học, sinh học hoặc vật lý vào gỗ, kết quả là nâng cao được tính chất gỗ theo hướng mong đợi khi sử dụng gỗ. Mục đích của công nghệ biến tính gỗ là nâng cao tính chất gỗ đáp ứng được mục tiêu sử dụng sản phẩm.
Biến tính hóa học gỗ là quá trình tác động vào gỗ, trong đó xảy ra phản ứng hóa học giữa một số phần của các chất tạo vách tế bào gỗ và tác nhân hóa học tạo thành các liên kết hóa học giữa gỗ và tác nhân hóa học [24], [32].
Tùy theo hóa chất sử dụng mà mức độ một số tính chất của biến tính hóa học gỗ cần hướng tới đạt được: Nâng cao độ ổn định kích thước, độ bền sinh học, độ cứng, khả năng chống chịu thời tiết.
Theo Hill Callum A.S. (2006) và một số nhà khoa học khác biến tính gỗ bởi DMDHEU, mDMDHEU là biến tính hóa học [24].
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thấm hóa chất
Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng hóa chất phản ứng
Đây là nhân tố quyết định tới chất lượng sơn phủ, nó không chỉ có vai trò quyết định độ nhẵn của màng trang sức, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng tiêu hao để tạo ra cùng một màng sơn phủ với chất lượng tương đương. Độ nhẵn của ván nền còn ảnh hưởng trực tiếp đến lượng tiêu hao để tạo ra cùng một màng sơn phủ với chất lượng tương đương. Độ nhẵn của ván nền còn ảnh hưởng tới độ bong, độ bám dính. Thường khi phun bằng khí nén độ nhẵn bề mặt Rmax=30÷60µm).
Chương 3
NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Thông số chế độ ép :
Cắt các mẫu từ các phần theo bố trí thí nghiệm tương ứng với 3 trường hợp thử nghiệm. Hình dạng mẫu được thể hiện trên hình 3.4.
Kích thước mẫu : 50,8 x 44,45 x 19,05 mm.
Thiết bị kiểm tra :
Trong đó: GĐ.TH.Nau: Gỗ Gáo trắng không xử lý mDMDHEU (đối chứng), phủ sơn tổng hợp màu nâu;
G1.TH.Nau ÷ G3.TH.Nau : Gỗ Gáo trắng xử lý mDMDHEU nồng độ 10, 20, 30%, phủ sơn tổng hợp màu nâu.
Trong đó: GĐ.PU: Gỗ Gáo trắng không xử lý mDMDHEU (đối chứng), phủ sơn PU
G1.PU ÷ G3.PU : Gỗ Gáo trắng xử lý mDMDHEU nồng độ 10, 20, 30%, phủ sơn PU.
Trong đó: GĐ.La.Xđ, GĐ.La.Hđ- Gỗ Gáo trắng không xử lý mDMDHEU (đối chứng), lần lượt phủ sơn Lassure classic màu xám đen và màu hồng đỏ;
G1.La.Xđ ÷ G3.La.Xđ, G1.La.Hđ ÷ G3.La. Hđ- Gỗ Gáo trắng xử lý mDMDHEU nồng độ 10, 20, 30%, lần lượt phủ sơn Lassure Classic màu xám đen và màu hồng đỏ.
Nhận xét
3.7.1.2. Khả năng trang sức của gỗ Gáo trắng biến tính thử nghiệm điều kiện thời tiết tự nhiên ngoài trời
a) Độ bám dính màng sơn
Kết quả xác định độ bám dính màng sơn sau khi thử nghiệm phơi ngoài trời được tổng hợp ở bảng 3.6.
Kết quả quan sát bề mặt mẫu gỗ trang sức sau phơi ngoài trời 12 tháng cho thấy độ bám dính màng sơn hầu như không bị giảm so với trước khi phơi nếu tính theo số ô bong trên tổng số các ô rạch, riêng có mẫu không xử lý hóa chất phủ sơn Lasure Classic màu hồng đỏ có độ bám dính màng sơn thấp hơn trước khi phơi. Trên các mẫu gỗ không xử lý hóa chất phủ loại sơn này xuất hiện một số vị trí bong màng sơn cục bộ. Nồng độ hóa chất có ảnh hưởng đến độ bám dính màng sơn, trong đó mẫu gỗ xử lý mDMDHEU nồng độ 10% có độ bám dính màng sơn thấp hơn mẫu gỗ xử lý hóa chất này nồng độ 20, 30%.
Kết quả xác định chỉ số L, a, b và độ lệch màu của bề mặt mẫu gỗ trang sức sơn tổng hợp màu nâu, sơn PU, sơn Lasure Classic được đưa ra ở phụ biểu 1.1÷1.4 và được tổng hợp ở bảng 3.7.
Bảng 3.7: Kết quả xác định độ lệch màu của bề mặt mẫu gỗ Gáo trắng
trang sức do phơi ngoài trời 12 tháng
Kết quả cho thấy, mức độ thay đổi màu sắc bề mặt mẫu gỗ trang sức (màng trang sức) của mẫu gỗ không xử lý hóa chất lớn hơn mẫu gỗ xử lý hóa chất với cả 4 loại chất phủ. Có sự khác biệt rõ giữa độ lệch màu của màng trang sức gỗ không xử lý và gỗ xử lý. Độ lệch màu của màng trang sức trên mẫu gỗ xử lý hóa chất nồng độ 10% lớn hơn rõ rệt so với các mẫu gỗ xử lý hóa chất nồng độ 20, 30%. Độ lệch màu màng trang sức trên các mẫu xử lý hóa chất nồng độ 20, 30% có sự khác biệt không đáng kể.
Mức độ thay đổi màu sắc của màng sơn của 4 loại sơn khác nhau, xếp theo mức độ giảm dần là Lasure Classic màu hồng đỏ, sơn Lasure Classic màu xám đen, sơn PU, sơn tổng hợp màu nâu.
a) Độ bền trượt màng keo PVA
Kết quả xác định độ bền trượt màng keo PVA của gỗ Gáo trắng không xử lý và xử lý mDMDHEU trong trường hợp: thử nghiệm sau khi dán dính, thử sau khi lưu giữ trong điều kiện phòng (trong nhà) 12 tháng và sau lưu giữ trong điều kiện thời tiết tự nhiên ngoài trời 12 tháng được đưa ra ở phụ biểu 2.1 và được tổng hợp ở bảng 3.8.
Bảng 3.8: Độ bền trượt màng keo PVA của gỗ Gáo trắng
Biểu đồ biểu diễn độ bền trượt màng keo của gỗ Gáo trắng xử lý và không xử lý mDMDHEU thử nghiệm trong 3 trường hợp: sau dán dính, sau khi lưu giữ trong nhà 12 tháng, sau khi phơi ngoài trời 12 tháng được thể hiện trên hình 3.5.
Kết quả ở bảng 3.8 và biểu đồ hình 3.5 cho thấy trong cả 3 trường hợp thử nghiệm (sau dán dính, lưu giữ trong nhà 12 tháng, phơi ngoài trời 12 tháng) gỗ Gáo trắng xử lý hóa chất mDMDHEU đều có độ bền trượt màng keo cao hơn gỗ không xử lý. Kết quả phân tích phương sai cho thấy, có sự khác biệt giữa độ bền trượt màng keo của gỗ xử lý và gỗ không xử lý. Khi thử sau dán dính và thử mẫu lưu giữ trong nhà: Có sự khác biệt về độ bền trượt màng keo của gỗ xử lý ở nồng độ 10% và 20%, 10% và 30% nhưng không có sự khác biệt độ bền trượt màng keo ở gỗ xử lý hóa chất nồng độ 20% và nồng độ 30%. Với mẫu lưu giữ ngoài trời 12 tháng: không có sự khác biệt về độ trượt màng keo của gỗ xử lý hóa chất ở các cấp nồng độ 10, 20, 30%, điều này xảy ra do keo PVA là loại keo có khả năng chịu thời tiết không cao nên khi chịu tác động của các yếu tố môi trường ngoài trời độ dán dính của loại keo này giảm nhiều không phụ thuộc vào nồng độ hóa chất xử lý.
Mức độ tăng độ bền trượt màng keo của gỗ xử lý so với gỗ không xử lý trong cùng điều kiện thử nghiệm lưu giữ được thể hiện trong bảng 3.8. Trong trường hợp thử trượt màng keo sau dán dính và thử sau khi lưu giữ trong nhà 12 tháng độ bền trượt màng keo của mẫu xử lý mDMDHEU tăng 8,05% đến 16,12% so với mẫu không xử lý. Trong khi đó, sau phơi ngoài trời 12 tháng mức độ tăng độ bền trượt màng keo PVA của mẫu xử lý so với mẫu không xử lý lớn hơn nhiều so với lưu giữ trong nhà: tăng 19,82% đến 29,72%. Điều này xảy ra có thể được giải thích như sau: dưới tác động của điều kiện thời tiết ngoài trời, trong điều kiện luôn có sự thay đổi độ ẩm, nhiệt độ lớn, gỗ xử lý mDMDHEU có khả năng chống chịu tốt hơn, mức độ co dãn trong quá trình phơi ngoài trời ít hơn, chống chịu vi sinh vật tốt hơn, bề mặt gỗ ít bị xói mòn và ít bị nứt hơn nên độ bền màng keo cao hơn.
b) Độ bền trượt màng keo Epoxy
Kết quả xác định độ bền trượt màng keo Epoxy của gỗ Gáo trắng không xử lý và xử lý mDMDHEU được đưa ra ở phụ biểu 2.2 và được tổng hợp ở bảng 3.9.
Bảng 3.9: Độ bền trượt màng keo Epoxy của gỗ Gáo trắng
Biểu đồ biểu diễn độ bền trượt màng keo Epoxy của gỗ Gáo trắng xử lý và không xử lý mDMDHEU thử nghiệm trong 3 trường hợp: sau dán dính, sau khi lưu giữ trong nhà 12 tháng, sau khi phơi ngoài trời 12 tháng được thể hiện trên hình 3.6.
Kết quả cho thấy, độ bền trượt màng keo Epoxy của gỗ Gáo trắng xử lý mDMDHEU cao hơn so với gỗ không xử lý. Khi xử lý hóa chất nồng độ 10, 20, 30% độ bền trượt màng keo Epoxy lần lượt tăng 12,31%; 16,78% và 15,01% khi thử sau khi dán dính gỗ. Trong trường hợp lưu giữ gỗ dán dính ngoài trời 12 tháng sau đó thử độ bền trượt màng keo thì trị số của đại lượng này của gỗ xử lý hóa chất nồng độ 10,20, 30% tăng 26,75%; 37,33% và 34,41%.
Kết quả phân tích phương sai cho thấy: trong cả 3 trường hợp có sự khác biệt về độ bền trượt màng keo Epoxy của gỗ xử lý hóa chất và gỗ không xử lý.
Khi thử trượt màng keo sau dán dính và sau lưu giữ trong nhà, không có sự khác biệt về độ bền trượt màng keo ở gỗ xử lý hóa chất nồng độ 10, 20, 30%. Nhưng với trường hợp thử trượt màng keo sau lưu giữ ngoài trời thì có sự khác biệt rõ giữa độ bền trượt màng keo của gỗ xử lý hóa chất nồng độ 10% và 20%, 10% và 30%, nhưng không có sự khác biệt giữa độ bền trượt màng keo của gỗ xử lý hóa chất nồng độ 20 và 30%.
Tương tự trường hợp keo PVA mức độ tăng độ bền trượt màng keo Epoxy của gỗ xử lý hóa chất so với mẫu đối chứng khi lưu giữ gỗ dán dính ngoài trời 12 tháng lớn hơn mức độ tăng đại lượng này của gỗ xử lý khi lưu giữ trong nhà hoặc thử ngay sau dán dính. Có thể thấy gỗ xử lý hóa chất mDMDHEU khi lưu giữ ngoài trời trong điều kiện thời tiết tự nhiên đã chống chịu thời tiết tốt hơn, nên mức độ bị giảm chất lượng nói chung và độ bền mối dán bởi keo Epoxy ít hơn gỗ không xử lý.
Như vậy, dưới tác động xấu của các yếu tố môi trường hiệu quả biến tính gỗ Gáo trắng bởi hóa chất mDMDHEU càng thể hiện rõ. Đó chính là khả năng cải thiện độ ổn định kích thước, khả năng chống lại tác động của sinh vật, điều này đã được khẳng định bởi kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả [13], [6], [19]. Chính sự cải thiện độ ổn định kích thước, tăng khả năng chống chịu môi trường đã góp phần làm tăng độ bền mối dán bởi keo PVA và keo Epoxy. Độ bền trượt màng keo PVA khi lưu giữ gỗ dán dính ngoài trời giảm 52,1% đối với gỗ không xử lý, giảm 46,32-47,06% đối với gỗ xử lý hóa chất do PVA là loại keo có độ bền với thời tiết thấp, thường chỉ sử dụng trong trường hợp sản phẩm dùng trong nội thất.
Chương 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- Mức độ thay đổi màu sắc bề mặt mẫu gỗ trang sức (màng trang sức) của gỗ không xử lý hóa chất lớn hơn mẫu gỗ xử lý hóa chất với cả 4 loại chất phủ: sơn tổng hợp màu nâu, sơn PU, sơn Lasure Classic màu hồng đỏ, sơn Lasure Classic màu xám đen. Độ lệch màu của màng trang sức trên gỗ xử lý hóa chất nồng độ 10% lớn hơn rõ rệt so với gỗ xử lý hóa chất nồng độ 20, 30%. Độ lệch màu màng trang sức trên các mẫu xử lý hóa chất nồng độ 20, 30% có sự khác biệt không đáng kể.
- Gỗ Gáo trắng xử lý hóa chất mDMDHEU có độ bền trượt màng keo PVA và Epoxy cao hơn gỗ không xử lý.
- Với keo PVA, khi thử sau dán dính và thử mẫu lưu giữ trong nhà: Có sự khác biệt về độ bền trượt màng keo của gỗ xử lý ở nồng độ 10% và 20%, 10% và 30% nhưng không có sự khác biệt độ bền trượt màng keo ở gỗ xử lý hóa chất nồng độ 20% và 30%. Khi lưu giữ gỗ dán dính ngoài trời 12 tháng: không có sự khác biệt về độ trượt màng keo của gỗ xử lý hóa chất ở các cấp nồng độ 10, 20, 30%.
- Với keo Epoxy, khi thử trượt màng keo sau dán dính và sau lưu giữ trong nhà, không có sự khác biệt về độ bền trượt màng keo ở gỗ xử lý hóa chất nồng độ 10, 20, 30%. Nhưng với trường hợp thử trượt màng keo sau lưu giữ ngoài trời thì có sự khác biệt rõ giữa độ bền trượt màng keo của gỗ xử lý hóa chất nồng độ 10% và 20%, 10% và 30%, không có sự khác biệt giữa độ bền trượt màng keo của gỗ xử lý hóa chất nồng độ 20 và 30%.
Trong khuôn khổ một luận văn thạc sĩ kỹ thuật do thời gian, cơ sở vật chất hạn chế, luận văn này mới chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ hóa chất mDMDHEU đến khả năng trang sức 4 loại sơn: sơn tổng hợp màu nâu, sơn PU, sơn Lasure Classic màu hồng đỏ và màu xám đen; đến khả năng dán dính của gỗ bởi hai loại keo PVA, Epoxy. Chúng tôi có một số kiến nghị sau:
- Nghiên cứu khả năng dán dính của gỗ Gáo trắng biến tính bởi các loại keo khác bền với thời tiết hơn keo Epoxy.
- Nghiên cứu khả năng làm đồ gỗ ngoài trời của gỗ Gáo trắng biến tính bởi mDMDHEU.
- Nghiên cứu thử nghiệm sơn Lasure Classic kết hợp với loại chất phủ khác để màu sắc bề mặt trang sức ít bị thay đổi hơn khi sử dụng cho sản phẩm gỗ ngoại thất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO