Nghiên cứu biến tính ván mỏng bằng melamine formaldehyde dùng cho ván dán

1 MỞ ĐẦU Vật liệu gỗ có nhiều đặc tính ưu việt nhẹ, hệ số phẩm chất cao, dễ gia công chế biến, chịu tác động ngoại lực…Do gỗ dùng nhiều lĩnh vực khác nội thất, giao thơng, xây dựng, quốc phịng số lĩnh vực khác Tuy nhiên nhìn từ góc độ chế biến học gỗ có số nhược điểm tính dị hướng, khả co dãn cao dẫn tới gỗ bị cong vênh, khả hút nhả ẩm…Do nâng cao tính chất, chất lượng (chủ yếu nâng cao tính chất vật lý, học gỗ) loại gỗ rừng trồng mọc nhanh để nâng cao giá trị sử dụng thay loại gỗ quý nhằm đáp ứng nhu cầucủa thực tiễn xu hướng phát triển ngành công nghiệp chế biến nước ta Khi gỗ sản phẩm từ gỗ sử dụng nhà trời chịu ảnh hưởng đồng thời nhiều yếu tố môi trường, ví dụ như: q trình thuỷ phân, bào mịn, trương nở co rút gây nước mưa, sương, tuyết thay đổi độ ẩm khơng khí; q trình biến màu, phân huỷ gây xâm nhập loại nấm ánh sáng mặt trời… Tất ảnh hưởng làm giảm khả thời gian sử dụng sản phẩm gỗ Cũng với gỗ nguyên, ván dán loại sản phẩm ván nhân tạo dạng khác chịu ảnh hưởng nhanh chóng yếu tố mơi trường ngồi trời Tuy nhiên, ván dán dễ bị ảnh hưởng thay đổi độ ẩm môi trường gỗ nguyên mối liên kết keo dán lớp ván mỏng có chiều thớ khác Tỷ lệ co rút khác lớp ván mỏng tạo nên nội ứng suất cho màng keo, tới giới hạn định, màng keo bị bong tách, sản phẩm ván dán bị phá huỷ Với mong muốn, nâng cao chất lượng sản phẩm ván dán tiến hành “nghiên cứu biến tính ván mỏngbằng nhựa Melamin forman dehyde dùng cho ván dán” Chương I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu gỗ biến tính Gỗ cấu tạo từ tế bào, tế bào gỗ trưởng thành, trở thành dạng hình ống, tạo nên cấu trúc xốp gỗ, ống mạch tạo thành hệ mao dẫn có tính thẩm thấu nước từ mơi trường ngồi vào gỗ, xảy tượng trương nở tác động nước với cấu tử gỗ cellulose, hemicellulose lignin làm cho cấu trúc tính chất học, vật lý, hoá học gỗ thay đổi Gỗ loại vật liệu cấu tạo bao gồm cellulose, hemicellulose, lignin chất chiết suất Gỗ vật liệu sử dụng linh hoạt rộng rãi cho kết cấu ứng dụng nhà trời Gỗ giữ loạt ưu điểm tính thẩm mỹ cao, dễ gia công cắt gọt, giãn nở nhiệt thấp… Tuy nhiên, gỗ tồn số nhược điểm cố hữu bất ổn định kích thước tính hút nhả ẩm có thay đổi thời tiết, độ bền tự nhiên bị vi sinh vật cơng sinh học……Chính tính chất làm hạn chế tiềm giá trị sử dụng gỗ sản phẩm gỗ [29] Để kéo dài tuổi thọ gỗ sản phẩm gỗ, điều cần thiết phải làm chậm trình thối hóa tác nhân sinh học khí tượng gây nên nhiều tốt Các phương pháp truyền thống tập trung vào việc sử dụng chất bảo quản gỗ nhằm nâng cao độ bền gỗ, nhiên lại có ảnh hưởng khơng nhỏ đến môi trường [29] Trong vài năm gần đây, nhà khoa học gỗ sử dụng phương pháp hoá học, vật lý sinh học nhằm làm thay đổi thuộc tính vật liệu gỗ Mục đích việc làm giảm khả hấp thụ ẩm, tăng tính ổn định kích thước, tăng sức đề kháng sinh học nâng cao tính chất gỗ sản phẩm gỗ, mà không ảnh hưởng xấu đến môi trường người ta gọi phương pháp biến tính gỗ Biến tính gỗ trình tác động học, hố học, nhiệt học đồng thời làm thay đổi cấu trúc gỗ mà chủ yếu tác động vào nhóm hydroxyl thành phần cấu tạo nên gỗ Quá trình làm cho tính chất gỗ thay đổi theo chiều hướng có lợi cho người sử dụng Với mục đích sử dụng gỗ vật liệu gỗ cách hiệu hơn, nước phát triển giới Nga, Mỹ, Nhật, Đức, Trung Quốc….trong năm qua tiến hành nghiên cứu áp dụng vào sản xuất biện pháp biến tính gỗ theo xu hướng khác Cụ thể sau: + Biến tính nâng cao khối lượng thể tích Khối lượng thể tích gỗ tỷ số khối lượng gỗ đơn vị thể tích Khối lượng thể tích ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất học, vật lý gỗ trình sử dụng Do vậy, nâng cao khối lượng thể tích gỗ cần thiết quan trọng Để nâng cao khối lượng thể tích gỗ dùng hai phương pháp: giữ ngun khối lượng giảm thể tích (phương pháp hố dẻo nén ép) tăng khối lượng giữ nguyên thể tích (WPC- đưa kim loại nhựa vào tế bào gỗ).[12] + Biến tính theo hướng chống ẩm Phương pháp chống ẩm thường dùng phủ lên bề mặt gỗ loại chất phủ dán lớp vật liệu khác lên bề mặt gỗ Bề mặt gỗ che phủ khoác lên lớp màng bảo vệ, ngăn cách gỗ với khơng khí, nước, ánh sáng loại dung dịch khác hay côn trùng, nấm mốc…Và điều quan trọng làm chậm tốc độ xâm nhập ẩm vào gỗ, ức chế hút nóng từ làm giảm bớt tổn thất xuống mức thấp trương nở hay co rút Vật liệu che phủ thường dùng loại sơn PU, PE, nitro cellulose… Độ dày lớp màng che phủ tỷ lệ thuận với hiệu chống ẩm Nhưng chất phương pháp chỗ xử lý tính thấm nước gỗ cịn tính thân nước gỗ nhóm hydroxyl thành phần cấu tạo nên gỗ khơng thay đổi Do đó, lớp màng che phủ bị lão hố, bong hiệu chống ẩm cho gỗ tác dụng Ngồi ra, cịn đem hoà tan chất kỵ nước tùng hương, paraffin… vào dung môi dễ bay benzen, metan…tạo thành hỗn hợp có tính lưu động cao độ nhớt thấp thấm vào gỗ làm giảm khả hút ẩm cho vật liệu gỗ Tính ưu việt hai phương pháp chỗ đơn giản, chi phí thấp Song, xử lý bề mặt nông, khả chống nước chống ẩm không cao thời gian bảo vệ ngắn.[12] + Biến tính ổn định kích thước gỗ [6] Gỗ co rút hay dãn nở tồn nhóm hydroxyl (- OH) có thành phần cấu tạo nên gỗ Tính co rút dãn nở gỗ theo chiều hướng khác khác mức độ nhanh hay chậm tuỳ thuộc tổng số nhóm hydroxyl có gỗ Vì vậy, người ta sử dụng phương pháp vật lý, hoá học hay hố lý để xử lý gỗ nhằm nâng cao tính ổn định kích thước gỗ tính co rút dãn nở gỗ gây nên Phương pháp xử lý ổn định kích thước gỗ thực theo xu hướng sau: - Kìm hãm học sợi gỗ Trong ván dán, lớp ván mỏng xếp vng góc với nhau, kìm hãm cách học biến dạng lớp riêng rẽ Thế nhưng, kìm hãm khơng làm giảm tính hút ẩm gỗ khả trương sợi gỗ chất hố học gỗ không thay đổi - Lấp đầy mao mạch gỗ chất trơ với nước Các chất có tính kỵ nước dùng parafin, sáp, bitum, cao su Các chất không tham gia phản ứng hố học với gỗ khơng thấm vào hệ thống vi mao quản gỗ Hiệu ổn định khơng cao chúng làm chậm lại q trình hút ẩm khơng làm giảm tính hút ẩm gỗ Ngồi chất vừa nêu sử dụng loại nhựa tổng hợp khác urea formaldehyde, phenol formaldehyde, polyethylene glycol… Các loại nhựa cho hiệu ổn định kích thước cao đồng thời làm tăng số tính chất gỗ- cường độ học, độ bền sinh học… ứng dụng rộng rãi sản xuất vào năm 1960 Tuy nhiên, xu hướng sử dụng nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khoẻ người Q trình thay nhóm thân nước (các nhóm hydroxyl- OH) có gỗ nhóm khơng thân nước diễn hai giai đoạn Quá trình giai đoạn trình thay nhóm (- OH) mao dẫn gỗ loại nhựa tổng hợp Người ta tẩm vào gỗ loại nhựa có khả tan nước tan rượu Quá trình sấy gỗ tiếp làm cho dung mơi bay đi, cịn phân tử nhựa thay nhóm (-OH) cịn lại mao dẫn giải phóng vách tế bào Gỗ xử lý phương pháp có độ dãn nở 1 so với gỗ không xử lý Song, phương pháp sử dụng khả thẩm thấu loại nhựa tổng hợp vào gỗ không cao Quá trình hai giai đoạn diễn phức tạp Ví dụ như, lấp đầy mao mạch gỗ sáp, trước gỗ thay ête etilenglicol Do nhiệt độ sôi hợp chất cao nước nên làm nóng gỗ nước bay hơi, cịn hợp chất trung gian chốn chỗ mao dẫn Sự thay nước không kèm theo tượng co rút Sau đó, gỗ tẩm sáp nóng chảy nhiệt độ cao Lúc này, phân tử ête etilenglicol bay sáp choán chỗ mao dẫn Sáp khơng thể thay hồn tồn phân tử nước mà thay khoảng 80% Gỗ xử lý phương pháp dãn nở 20% so với gỗ không xử lý - Giảm khả tạo liên kết hoá học gỗ với nước Bằng phương pháp xử lý gỗ nhiệt độ cao làm giảm đáng kể số lượng nhóm hydroxyl- OH có thành phần cấu tạo nên gỗ (cellulose, hemicellulose ) dẫn đến tính hút ẩm gỗ nói chung giảm Tính hút ẩm gỗ giảm nhiệt độ làm nóng gỗ đạt 70 oC lớn Hiệu ổn định lớn làm nóng gỗ 180 oC cao 24 Tính hút ẩm gỗ xử lý giảm hai lần so với gỗ không xử lý Cũng làm giảm khả tạo liên kết hoá học gỗ với nước cách xử lý axetyl Khi đó, phần lớn nhóm (–OH) có thành phần cấu tạo nên gỗ thay nhóm (– CH3COO) khơng thân với nước 1.2 Tình hình nghiên cứu biến tính hố học nói chung melenine formaldehyde nói riêng giới Việt Nam 1.2.1 Tình hình nghiên cứu biến tính gỗ melamine formadehyde giới [35][38][28][33][30][29] Biến tính hoá học liên quan đến phản ứng hoá chất (tác nhân hoá học) với gốc phản ứng gỗ để hình thành liên kết hố học Gốc phản ứng có nhiều cấu trúc cao phân tử vách tế bào gỗ nhóm hydroxyl, liên kết hoá học với gỗ tác nhân hố học chủ yếu dựa vào nhóm hydroxyl [29] Cấu trúc cao phân tử vách tế bào (và nhóm hydroxyl) nhân tố chủ yếu định tính chất vật lý học gỗ Do đó, thay đổi cấu trúc hố học vách tế bào, cải thiện nhược điểm gỗ tăng độ bền, độ ổn định kích thước, tăng khả chống sâu nấm, mối mọt, … Ngay từ thậo niên 30 kỷ 20 kỹ thuật biến tính gỗ phương pháp nén ép ngành quân Mỹ nghiên cứu ứng dụng, sản phẩm gỗ nén đưwcj sử dụng số chi tiết máy bay, tác dụng tránh rada Những năm 40 thể kỷ 20, nhà khoa học trường đại học tổng hợp Tokyo sử dụng phương pháp nén ép điều kiện nhiệt độ cao để biến tính gỗ Sồi rừng, tạo sản phẩm cps cường độ cao Thập niên 50 người Trung Quốc bắt đầu tiến hành nghiên cứu sản xuất loại sản phẩm gỗ biến tính, từ thập niên 80 trở tốc độ nghiên cứu sản xuất không ngừng tăng cao Kỹ thuật uốn gỗ nhà khoa học Đan Mạch nghiên cứu thực nghiệm vào đầu thập niên 90 kỷ 20, sau lĩnh vực phổ biến rộng rãi giới có tốc độ phát triển nhanh Thập niên 40, viến nghiên cứu sản phẩm lâm sản Mỹ nghiên cúu sử dụng keo phenol formaldehyde để ngâm tẩm biến tính ván mỏng dùng sản xuất loại ván ghép, nhiên sản phẩm thương phẩm hình thành từ ván mỏng biến tính xuất thị trường từ năm 1987 Hiện nay, giới có nhiều cơng ty chun sản xuất sản phẩm ván từ gỗ ngâm tẩm công ty Fibron Mỹ, công ty C-K Composites Mỹ, công ty Dymonwood Pakistan… [1] Trong năm gần đây, nghiên cứu biến tính gỗ thực nhiều giới, kể đến như: Ryu J.Y (1991) nghiên cứu biến tính gỗ để nâng cao tính kháng nấm mốc cho gỗ; Imamura (1998) nghiên cứu sử dụng keo phân tử lượng thấp để đưa vào bên ruột tế bào, từ nâng cao tính ổn định kích thước cho gỗ; Jiazhang Li (2000) nghiên cứu sử dụng hợp chất hữu để biến tính ván mỏng từ gỗ mọc nhanh rừng trồng, từ nâng cao độ bền tính chịu mài mịn cho ván; G.Sebe (2001) nghiên cứu biến tính gỗ để làm tăng tính chậm cháy….[1] Gỗ biến tính với melamine formaldehyde nghiên cứu từ lâu sản phẩm gỗ biến tính có nhiều tính chất cải thiện so với gỗ nguyên, ví dụ như: nâng cao khả chịu nước, chịu ẩm tính ổn định kích thước, cường độ học cải thiện đáng kể (MOE, MOR, độ cứng, …) Ngồi ra, gỗ biến tính với melamine formaldehyde có khả làm giảm phá huỷ loại nấm mục nấm biến màu, tăng khả chống chịu điều kiện môi trường Nhiều nghiên cứu nhựa melamine formaldehyde có khả thấm sâu vào vách tế bào gỗ, tạo nên ‘cell wall bulking’ (hiện tượng trương nở) vách tế bào Mặc dù chứng liên kết hoá học nhựa melamine formaldehyde thành phần polymer vách tế bào (xellulo, hemixellulo, lignin) đưa từ năm 1968, nghiên cứu phân tử melamine formaldehyde có khả liên kết với tạo thành mạng không gian 3D vách tế bào, lí cho cải thiện tính chất gỗ biến tính với melamine formaldehyde.[1] Năm 1994, Pittma Kim “xử lý nâng cao chất lượng gỗ” cách biến tính gỗ “Southern yellow Pine” với nhựa melamin formandehyde melamin ammeline formaldehyde Tác giả đưa kết luận rằng: Gỗ Thơng vàng phía Nam biến tính với loại nhựa tính chất độ ổn định kích thước, khả chống chịu với điều kiện môi trường thời tiết, chống cháy, tác động sinh học tính chất vật lý gỗ qua xử lý có xu hướng tăng lên so với gỗ chưa xử lý Trong nghiên cứu mình, tác giả kết luận rằng, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả xử lý hoá chất vào cấu trúc gỗ Các tính chất khả hoà tan phân tử nhựa nước, kích thước phân tử nhựa, khối lượng phân tử, độ nhớt hàm lượng khô dung dịch nhựa yếu tố đóng vai trị quan trọng việc xử lý biến tính gỗ Năm 1999, Rapp Peek tiến hành xử lý loại gỗ gỗ Thông (Pinus sylvestris L.), gỗ Vân sam (Piciea abies L.), gỗ Sồi (Quercus robur L.), gỗ Linh sam (Pseudotsuga menziesii) với nhựa melamine formandehyde sau để ngồi trời (ngăn không cho tiếp xúc trực tiếp với đất) vòng 24 tháng Kết cho thấy, nhựa melamine formaldehyde nồng độ thấp cung cấp bảo vệ đặc biệt chống lại xuống cấp gỗ tượng quang hoá phá hoại gỗ cuả nấm biến màu mẫu gỗ có tượng nứt bề mặt độ ẩm cao Sang năm thứ hai, mẫu gỗ đặt trời, thời gian để độ ẩm vượt 15 % so với mẫu đối chứng ngày gỗ Linh sam không xử lý, 21 ngày gỗ Sồi không xử lý, 88 ngày gỗ Vân sam không xử lý, 129- 160 ngày gỗ Thông xử lý, 236 ngày gỗ Thông qua xử lý bề mặt quét vecni Cũng nghiên cứu tác giả chứng minh mẫu gỗ đặt ngồi trời có nhiều nhân tố thuận lợi cho phát triển loại nấm biến màu tượng mòn bề mặt [37] Năm 2000, Deka Saikia tiến hành nghiên cứu đánh giá khả ổn định kích thước khả chống chịu mối mọt gỗ xử lý với nhựa melamin formaldehyde Tác giả tiến hành xử lý gỗ với loại nhựa tổng hợp melamine formaldehyde, phenol formaldehyde sau tiến hành kiểm tra độ ổn định kích thước, khả kháng nấm Odontotermis spp, 10 cường độ học kết đạt sau:khi gỗ xử lý với phenol formaldehyde melamine formaldehyde có nồng độ 30%, nhiệt độ 110oC, áp suất 75 psi tiêu WPG, ASE, MOE, MOR…đều có xu hướng tăng so với mẫu gỗ không xử lý Cụ thể bảng Bảng 1.1 Tính chất gỗ xử lý MF PF Tính chất Xử lý gỗ với PF Hệ số chống dãn nở ASE 70.59 % 68.23 % 32.1 % 33 % 15.39 % 13.28 % 45.31 % 41.39 % 21.6 % 19.48 % 12.86 % 11.11 % WPG Khả trương nở lớn BC (maximum bulking co- efficient Hệ số chống hút ẩm (MEE) Độ bền uốn tĩnh MOR Module đàn hồi uốn MOE Xử lý gỗ với MF Thực chất, tác giả thực loạt thí nghiệm với chế độ ngâm tẩm hoá chất vào gỗ khác nhau: áp suất (60, 70, 75, 80, 90 psi), nhiệt độ (70oC, 80oC, 90oC, 100oC, 110oC, 120oC), thời gian (0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4, giờ) với hai loại nhựa melamine formaldehyde phenol formaldehyde nhằm tìm chế độ ngâm tẩm mà lượng hố chất cịn lại gỗ lớn Điều đạt ngâm tẩm gỗ với loại nhựa nồng độ 30%, áp suất 75 psi, nhiệt độ 110oC thời gian ngâm tẩm khác Tác giả giải thích rằng, với chế độ ngâm tẩm vừa đủ lượng phân tử hoá chất thẩm thấu vào gỗ có khả thực phản ứng đẩy nhịm (-OH) ngồi thay vào gốc kỵ nước Ngoài 83 modifier N methylol conpounds) [31][36] Tóm lại, đánh giá chất lượng ván mỏng biến tính thơng qua tiêu lượng hóa chất đọng lại gỗ, độ hút nước, khả trương nở vách tế bào theo chiều tiếp tuyến, hệ số chống dãn nở hệ số chống hút nước ta thấy chất lượng ván mỏng biến tính cao chất lượng ván mỏng đối chứng Chất lượng ván mỏng biến tính melamine formaldehyde nồng độ (20%, 30%) khác chênh lệch không nhiều Trong phạm vi nghiên cứu đê tài, thời gian thực đề tài điều kiện thực nghiệm, đề tài tiến hành kiểm tra số thí nghiệm kéo đứt ván mỏng,độ dòn, độ bền sinh học, màu sắc…Song, hướng nghiên cứu trước chứng với mẫu biến tính melamine formaldehyde nồng độ 30% độ dịn ván tăng so với mẫu đối chứng [30] Biến tính ván mỏng melamine formaldehyde nồng độ 10%, độ dòn ván mỏng biến tính gần khơng tăng so với ván mỏng đối chứng [31] Trong trình thực nghiệm đề tài, theo quan sát ngoại quan, ván mỏng biến tính melamine formaldehyde có nhiều hóa chất đọng lại bề mặt ván mỏng thử bẻ gãy ván thấy độ dịn ván mỏng biến tính 30% cao loại ván mỏng biến tính 10%, 20% ván mỏng đối chứng Do đó, đề tài tiến hành tạo ván dán biến tính melamine formaldehyde 10% 20% 4.2 Đánh giá chất lượng ván dán biến tính Chất lượng ván mỏng tiến hành kiểm tra mục 3.2.2 Kết kiểm tra sau: 84 4.2.1 Chất lượng ngoại quan Bảng 4.2 Kết qủa kiểm tra chất lượng ngoại quan ván dán Khuyết tật KQ Nguyên nhân kiểm tra Nấm mốc Có Do ván mặt bị nấm mốc (vì trời mưa nhiều nên sau bóc ván mỏng khơng phơi sấy mà đem xếp thành đống) Vết phồng rộp Khơng có Hiện tượng thấm Có keo bề mặt - Ván mỏng có chiều sâu vết nứt tần số vết nhiều nứt nhiều, sau ép nhiệt độ cao áp suất ván đối keo dán nóng chảy, lượng keo tráng nhiều, chứng độ nhớt keo thấp nên xảy tượng tràn keo - Hiện tượng tràn keo ván dán biến tính sau biến tính chất lượng ván mỏng biến tính tốt ván mỏng đối chứng Các khoảng rỗng gỗ điền đầy mômôme hố chất Hiện tượng nổ Khơng ván Bề mặt ván thay Khơng đổi màu sắc Chiều dày sản Có Do mặt bàn ép không chuẩn, sai số chiều dày phẩm không ván mỏng gây ra, đàn hồi trở lại vật liệu 85 4.2.2 Tính chất vật lý ván dán 4.2.21 Khối lượng thể tích ván dán 0.64 0.63 KLTT, g/cm3 0.62 0.61 ĐC 0.6 MF10% 0.59 MF 20% 0.58 0.57 0.56 0.55 LOẠI VÁN DÁN Hình 4.9 Khối lượng thể tích ván dán Theo sơ đồ ta nhận thấy, khối lượng thể tích ván dán sau xử lý hố chất cho ván mỏng có khối lượng thể tích tăng lên Sự tăng lên phân tử hoá chất xâm nhập vào vách tế bào gỗ ruột tế bào Sau thực curing ván mỏng nhiệt độ cao, phân tử hoá chất lưu lại gỗ làm giảm thể tích khoảng trống gỗ Khối lượng thể tích vàn dán có ảnh hưởng đến dộ bền học ván Nếu khối lượng thể tích ván cao, mật độ gỗ phân tử hoá chất cao, tương ứng độ bền học ván nâng lên Biến tính ván mỏng phương pháp hố học, thơng thường khối lượng thể tích ván dán thay đổi không nhiều Điều giải thích sau: biến tính ván mỏng hố chất melamine formaldehyde momome phân tử hố chất chui sâu vào vách thứ sinh vách tế bào tích tụ lại sau trình xử lý “curing” nhiệt độ cao Sự đọng lại mônome mơnơme thực phản ứng nối mạch với tạo thành polime thực cầu nối với gỗ dựa vào 86 tính chất đóng rắn nhựa tổng hợp Chính đọng lại polime vách tế bào làm cho tế bào gỗ trương nở Việc trương nở vách tế bào làm cho thể tích vách tế bào tăng lên việc đọng lại monome làm cho khối lượng gỗ tăng lên Sự tăng lên đồng thời giải thích cho việc tăng nhẹ khối lượng thể tích ván dán 4.2.2.2 Độ hút nước, trương nở chiều dày ván dán hệ số chống hút nước, hệ số chống trương nở chiều dày ván dán + Độ hút nước hệ số chống hút nước ván dán Kết kiểm tra thể sơ đồ sau: 70 120 60 50 80 ĐC 60 MF 10% MF 20% WRE, % Độ hút nước, % 100 40 40 20 20 10 0 10' 1h 2h 4h 24h Thời gian ngâm nước 96h MF 10% 30 MF 20% 10' 1h 2h 4h 24h 96h Thời gian ngâm nước Hình 4.10 Độ hút nước hệ số chống hút nước ván dán Melamine formaldehyde phenol formaldehyde loại nhựa nhiệt rắn có khả chống chịu mơi trường chịu nhiệt tốt Trong đề tài, sử dụng nhựa melamine formaldehyde làm nhựa ngâm tẩm dùng keo phenol formaldehyde làm chất kết dính Việc sử dụng loại hóa chất nhằm mục đích nâng cao tính chịu ẩm chịu nước sản phẩm ván dán, từ định hướng sử dụng sản phẩm ván dán biến tính cho sản phẩm ngồi trời cao gỗ tàu thuyền Sau 24 ngâm mẫu ván dán nước, độ hút nước khả trương nở ván dán biến tính (ván dán tạo từ loại ván mỏng biến tính melamine formaldehyde) nồng độ 10% 20% so với ván dán đối chứng (ván dán tạo thành từ loại ván mỏng đối chứng) 87 có chênh lệch Điều giải thích hai lý do, thứ trình xử lý hóa chất melamine formaldehyde mẫu ván mỏng tạo bề mặt ván mỏng lớp màng vững chắc; thứ hai phản ứng nối mạch (polycondensation) phân tử melamine formaldehyde khoảng trống (microvoids) vách tế bào Chính mà khả hút nước ván dán làm từ ván mỏng biến tính giảm so với ván dán làm từ ván mỏng chưa biến tính, làm giảm khả trương nở chiều dày ván dán biến tính giảm Quy luật nước thâm nhập vào cấu trúc ván dán tương tự ván mỏng biến tính đồ thị ta nhận thấy, độ hút nước hệ số chống hút nước ván dán tương tự ván mỏng Điều cho trường hợp trương nở hệ số chống trương nở ván dán + Độ trương nởchiều dày tỷ lệ chống dãn nở ván dán 10 50 45 40 35 ĐC MF 10% MF 20% ASE, % Độ trương nở chiều dày, % Kết kiểm tra sơ đồ hình 3.15 3.16 sau: 30 MF 10% 25 MF 20% 20 15 10 10' 1h 2h 4h 24h Thời gian ngâm nước 96h 10' 1h 2h 4h 24h 96h Thời gian ngâm nước Hình 4.11 Độ trương nở chiều dày tỷ lệ chống dãn nở ván dán Trương nở chiều dày ván dán biến tính thấp so với ván dán đối chứng khả trương nở ván mỏng biến tính thấp ván mỏng đối chứng Tỷ lệ chống dãn nở ván dán cho biết độ ổn định kích thước ván dán trương nở ván dán theo phương chiều dày nguyên nhân 88 gây số dạng khuyết tật trình sử dụng ván dán Nhìn vào sơ đồ ta thấy, thời gian ngâm nước nhỏ, hệ số chống dãn nở ván dán cao hệ số giảm dần thời gian tăng lên Điều có ý nghĩa thực tế ván dán biến tính có khả ngăn chặn hút nước, trương nở chiều dày trường hợp phải tiếp xúc với nước thời gian ngắn sử dụng ngồi trời gặp mưa Do đó, ván dán biến tính sản phẩm sử dụng làm sản phẩm ngồi trời 4.2.3 Tính chất học ván dán 4.2.3.1 Độ bền uốn tĩnh mmodule đàn hồi uốn 120 12000 100 10000 80 ĐC 60 MF 10% MF 20% 40 20 MOE, N/mm2 MOR, N/mm2 Kết nghiên cứu thể sơ đồ sau 8000 ĐC 6000 MF 10% MF 20% 4000 2000 0 1 LOẠI VÁN DÁN LOẠI VÁN DÁN Hình 4.12 MOR MOE ván dán Theo sơ đồ ta nhận thấy, MOR MOE mẫu ván qua xử lý hóa chất cao so với mẫu ván chưa xử lý hóa chất Điều giải thích do, ván dán biến tính, khả chịu nén chịu kéo ván bề mặt ván dán biến tính tăng lên so với ván dán đối chứng Quá trình tạo mạng khơng gian monome hóa chất lấp đầy khoảng trống vách tế bào gỗ làm cứng hóa bề ván mỏng lớp ngồi cùng- bề mặt chịu nén chịu kéo chủ yếu Chính yếu tố làm cho MOE MOR ván dán tăng lên 89 Kết nghiên cứu biến tính ván mỏng đề tài chứng minh rằng, chất lượng ván mỏng biến tính nồng độ 10% 20% chênh lệch khơng nhiều Do đó, dán ghép lớp ván lại với nhau, độ bền uốn module đàn hối ván dán chênh lệch không đáng kể MOR (độ bền uốn tĩnh) đánh giá khả chịu kéo nén vật liệu [33] Trong trường hợp ván dán xử lý hóa chất melamine formaldehyde, cường độ chịu nén ván dán tăng lên độ cứng bề mặt tăng lên cường độ chịu kéo ván dán xử lý hóa chất khơng tăng nhiều so với mẫu ván dán chưa xử lý hóa chất [31] Song tổng lực chịu nén chịu uốn mẫu ván dán xử lý hóa chất tăng so với mẫu đối chứng Thơng thường, ván dán làm từ ván mỏng biến tính khơng có thay đổi nhiều MOR MOE so với mẫu ván đối chứng, ví dụ ván mỏng biến tính với 1,3- dimethylol- 4,5 dihydroxy ethylene urea nồng độ 30% [11] [12] hay ván mỏng biến tính 1,3- dimethylol- 4,5 dihydroxy ethylene urea nồng độ 0.8- 2.3M [33] hay ván mỏng từ gỗ Beech xử lý hóa chất acetyl có WPG 19.96%, MOR MOE không tăng lên [31] Điều giải thích mẫu ván mỏng xử lý loại hóa chất này, gốc hóa chất xâm nhập vào vách tế bào gây trương nở cho vách tế bào không tạo liên kết với gỗ nên WPG tăng lên khả chịu nén chịu uốn không tăng lên làm cho MOR MOE không thay đổi [31] 90 4.2.3.2 Độ cứng bề mặt ván dán Kết kiểm tra thể sơ đồ sau đây: ĐỘ CỨNG BỀ MẶT 60 50 40 ĐC 30 MF10% MF 20% 20 10 LOẠI VÁN DÁN Hình 4.13 Độ cứng bề mặt ván dán Các mẫu ván dán làm từ ván mỏng xử lý hóa chất melamine formaldehyde nồng độ 10% 20% có độ cứng bề mặt cao so với mẫu ván dán làm từ ván mỏng chưa qua xử lý hóa chất Điều giải thích q trình ngâm tẩm biến tính ván mỏng, monome melamine formaldehyde tạo mạng khơng gian, tích tụ lại vách tế bào ruột tê bào nên làm cho ván mỏng biến tính có độ cứng cao ván mỏng đối chứng Chính tăng độ cứng lớp ván mỏng biến tính thành phần làm cho độ cứng ván dán biến tính tăng so với ván dán làm từ ván mỏng đối chứng- ván dán đối chứng Độ cứng bề mặt ván mỏng biến tính làm cho số tính chất MOE, MOR… ván dán biến tính tăng theo Ginl et al., 2003 tiến hành nghiên cứu độ cứng bề mặt gỗ “Norway spruce“ biến tính với melamine formaldehyde nồng độ 30% [30] Sự phân tán melamine formaldehyde vào vách tế bào nguyên nhân làm tăng độ cứng ván mỏng ván dán Trong 91 nghiên cứu mình, Dieste et al., 2009a, xử lý ván mỏng từ gỗ Beech với 1,3- dimethylol- 4,5 dihydroxy ethylene urea (0.8- 1.3M) [17] độ cứng bề mặt tăng lên tương tự tăng lên ván dán xử lý Nmethylol melamine, 10% nghiên cứu Trịnh Hiền Mai [31] Tuy nhiên, khơng phải xử lý hóa chất độ cứng bề mặt ván mỏng biến tính ván dán biến tính tăng lên Ví dụ như, biến tính ván mỏng từ gỗ Beech với hóa chất akyl kentene dimer modifier N methylol compound [31] độ cứng bề mặt ván thay đổi khơng đáng kể so với ván chưa qua xử lý hóa chất Điều giải thích phân tử hóa chất akyl kentene dimer hay modifier N methylol compounds chui vào vách tế bào nên khả chịu lực bề mặt gỗ gần khơng thay đổi so với lúc chưa biến tính gỗ 4.2.3.3 Độ bền dán dính ván dán Độ bền dán dính ván dán tiến hành kiểm tra theo trình tự mục 3.2.2.3 CƯỜNG ĐỘ KÉO TRƯỢT MÀNG KEO, N/mm2 Kết kiểm tra thể sơ đồ sau: 3.5 2.5 ĐC MF 10% 1.5 MF 20% 0.5 LOẠI VÁN DÁN Hình 4.14 Độ bền dán dính ván dán Trong nghiên cứu này, keo phenol sử dụng làm chất kết dính 92 lớp ván mỏng biến tính melamine formaldehyde lại với ép 130oC, thời gian 10 phút áp suất ép 1.2 MPa, số lớp ván mỏng lớp Kết nghiên cứu cho thấy, độ bền dán dính mẫu ván dán làm từ ván mỏng biến tính cao mẫu ván dán đối chứng Điều giải thích sau: q trình biến tính ván mỏng tạo bề mặt ván mỏng lớp màng keo melamine formaldehyde Lớp màng có tác dụng ngăn chặn khả thâm nhập nước số đối tương hại gỗ nấm, côn trùng, mọt, …không nhận gỗ, từ bảo vệ gỗ tốt hợn Nhưng lớp màng lại làm cho khả thẩm thấu dung dịch keo dán vào gỗ giảm xuống khả dàn trải keo dán đồng Do đó, độ bền dán dính ván dán biến tính cao ván dán đối chứng cao không đáng kể Theo tiêu chuẩn kiểm tra, độ bền dán dính ván dán kiểm tra nhiều trường hợp khác đặt mẫu kiểm tra ngâm nước nóng, nước lạnh, nước bình thường tiến hành đánh giá chất lượng mối dán Song, phạm vi đề tài điều kiện thí nghiệm, đề tài tiến hành đánh giá chất lượng dán dính ván dán biến tính ván dán đối chứng điều kiện ngâm nước bình thường 24 tiến hành kiểm tra Do đó, kết nghiên cứu đề tài chưa có nhiều so sánh để đánh giá Chất lượng dán dính ván dán biến tính bắng melamine formaldehyde nồng độ 10% 20% chênh lệch không nhiều do: kết kiểm tra chất lượng ván mỏng biến tính cho thấy, ván mỏng biến tính 20% cao ván mỏng biến tính 10% Song cao khơng nhiều, ván dán biến tính tương tự Trong nhiều trường hợp nghiên cứu trước cho thấy, loại ván dán làm từ ván mỏng biến tính có độ bền dán dính thấp nhiều so 93 với mẫu ván dán làm từ ván mỏng đối chứng ván mỏng biến tính 1,3- dimethylol- 4,5 dihydroxy ethylene urea, akyl kentene dimer [31] Rowell rằng, loại keo dán phân cực khả thấm sâu vào cấu trúc gỗ tốt Keo phenol formaldehyde có khả thấm sâu vào vách tế bào ruột tế bào gỗ; nữa, cịn đẩy mạnh khả chịu nén đàn hồi trở lại gỗ Tính thẩm thấu dàn trải bề mặt hai yếu tố ảnh hưởng đến thẩm thấu keo dán vào ván mỏng suốt trình sản xuất ván dán, mà ảnh hưởng đến chất lượng dán dính ván 94 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 5.1.1 Kết đạt 5.1.1.1 Kết nghiên cứu tạo ván mỏng biến tính Nghiên cứu tạo ván mỏng biến tính mà đề tài thực hướng nghiên cứu nước ta Đề tài tiến hành tạo ván mỏng từ gỗ Bồ đề có chiều dày 0.8 mm 1.5 mm biến tính với hố chất MF nồng độ 10%, 20% 30% phương pháp ngâm thường Kêt đạt sau: Sau xử lý ngâm tẩm ván mỏng với dung dịch hoá chất nồng độ khác nhau, đề tài tạo ván mỏng biến tính có tính chất vật lý cao sơ với ván mỏng không xử lý hoá chất Trong nghiên cứu, để đánh giá chất lượng ván mỏng biến tính thơng qua số tiêu độ hút nước, hút ẩm ván mỏng, khả trương nở theo phương tiếp tuyến ván mỏng hút nước hút ẩm, lượng hoá chất lại ván mỏng…., đề tài dựa vào số báo, kết nghiên cứu số tác giả tiêu chuẩn kiểm tra Châu Âu Độ hút nước (WU) độ ẩm thăng (EMC) ván mỏng biến tính nồng độ 10%, 20%, 30% nhỏ độ hút nước ván mỏng đối chứng Khi độ hút nước hút ẩm ván mỏng giảm nhiều khẳng định tính chất ván mỏng điều kiện thời tiết khác ẩm ướt, lạnh giá hay khơ hanh ỏn định Lượng hố chất WPG có ván mỏng tăng từ 17.07 %- 26.09 % (đối với ván mỏng dày 0.8 mm) 19.67 % - 26.88 % (ván 1.5 mm) Hệ số chống dãn nở (ASE) hút nước hệ số chống hút nước (WRE) ván mỏng xử lý hoá chất cao so với ván mỏng chưa 95 xử lý hố chất Điều chứng minh cho tính ổn định kích thước ván mỏng 5.1.1.2 Kết nghiên cứu tạo ván dán biến tính Trên sở đề tạo ván mỏng biến tính, đề tài tiếp tục tạo ván dán biến tính từ ván mỏng biến tính tạo Kết cho thấy, ván dán làm từ ván mỏng biến tính có tính chất vật lý học tăng lên cao Khối lượng thể tích ván dán từ ván mỏng biến tính tăng không nhiều sơ với ván mỏng đối chứng Độ cứng bề mặt ván dán biến tính tăng lên Mặc dù ván mỏng biến tính có độ dịn tăng Độ bền uốn tính- MOR phản ánh khả chịu lực vật liệu chịu uốn trạng thái tính, đánh giá thơng qua độ bền kéo nén lớp bề mặt Khi kểm tra độ bền uốn tính ván dán biến tính ta thấy tiêu tăng lên Điều cho thấy hiệu viếc biến tính ván mỏng hoá chất Đồng nghĩa với tăng độ bền uốn tính ván dán biến tính tăng giá trị sử dụng tính ván dán biến tính Nhiều nghiên cứu giới cho thấy, ván dán sau biến tính sử dụng làm chi tiết chịu lực hay sử dụng môi trường thường xuyên tiếp xúc với nước Module đàn hối uốn thể độ cứng vật liệu chịu nén chịu uốn Module đàn hồi uốn tỷ lệ nghịch với độ biến dạng vật liệu Trị số module đàn hồi uốn ván dán biến tính tăng lên so với ván dán đối chứng cho thấy tính vượt trội ván dán biến tính Nhìn chung, với sản phẩm mà đề tài tạo tiến hành đánh giá tiêu thông qua cá tiêu chuẩn chất lượng ván mỏng ván dán biến tính đạt cải thiện 5.1.2 Những tồn đề tài 96 Trong trình nghiên cứu thực nghiệm tạo sản phẩm, khả hiểu biết hạn chế nên đề tài tồn số hạn chế sau: + Một số tiêu đánh giá chất lượng ván mỏng biến tính độ mát khối lượng- WL (weight loss), màu sắc, hình dạng kéo đứt ván mỏng, độ bền sinh học (khả năg kháng nấm, mọt ), độ bền tự nhiên (khả chống chịu ẩm ướt, lạnh, nóng, khơ ráo) đề tài chưa khảo sát + Chưa đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến chất lượng ván mỏng ván dán biến + Chưa đánh giá tính hiệu kinh tế phương pháp biến tính ván mỏng ván dán biến tính với melamine formaldehyde 5.2 Khuyến nghị Nghiên cứu tạo ván mỏng ván dán biến tính hướng nghiên cứu giúp giải khâu nguyên liệu nâng cao hiệu sử dụng gỗ thời đại ngày Song hạn chế thời gian trang thiết bị máy móc thiết bị nên đề tài chưa đánh giá chất lượng sản phẩm tạo điều kiện sử dụng khác Theo nhiều nghiên cứu khác nhau, ván mỏng ván dán biến tính có khả chống chịu tốt điều kiện khắc nghiệt ẩm ướt, lạnh, nóng, khơ Đặc biệt, ván mỏng biến tính có khả chống chịu phá hoại mục nâu, mục trắng điều kiện thời tiết tôt[29] Do vậy, để hồn thiện cơng nghệ tạo ván dán biến tính ván mỏng biển tính nước ta tơi đề nghị số hướng nghiên cứu sau: + Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến chất lượng ván mỏng biến tính ván dán biến tính + Nghiên cứu độ bền tự nhiên, độ bền sinh học ván mỏng ván dán biến tính + Tính tốn hiệu kinh tế cho ván mỏng ván dán biến tính Từ định hướng sử dụng sản phẩm 97 + Xây dựng tiêu chuẩn kiểm tra cho loại sản phẩm ... - Ván dán lớp từ ván mỏng biến tính - Cơng nghệ biến tính ván mỏng theo phương pháp ngâm tẩm Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu biến tính ván mỏng từ gỗ Bồ đề melamine formaldehyde - Kiểm tra tính. .. 21 nghiên cứu cụ thể biến tính gỗ ván mỏng với hố chất melamine formaldehyde Chính vậy, việc nghiên cứu biến tính ván mỏng melamine formaldehyde hướng nghiên cứu Việt Nam 1.3 Mục tiêu nghiên cứu. .. ván mỏng biến tính (độ hút ẩm, hút nước, ổn định kích thước, cường độ, …) - Nghiên cứu sản xuất ván dán từ ván mỏng gỗ Bồ đề biến tính với melamine formaldehyde - Kiểm tra tính chất ván dán biến