Nghiên cứu công nghệ tạo ván laminated veneer lumber LVL chậm cháy từ chất chống cháy amôniphốtphát

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN MINH ĐỨC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẠO VÁN LAMINATED VENEER LUMBER (LVL) CHẬM CHÁY TỪ CHẤT CHỐNG CHÁY AMÔNIPHỐTPHÁT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Tây - 2008 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN MINH ĐỨC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẠO VÁN LAMINATED VENEER LUMBER (LVL) CHẬM CHÁY TỪ CHẤT CHỐNG CHÁY AMÔNIPHỐTPHÁT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy Mã số: 60 - 52- 24 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Văn Chứ Hà Tây - 2008 ĐẶT VẤN ĐỀ Tính cấp thiết đề tài Cháy trình cháy tượng vật lý, hố học phức tạp xuất phát từ tự nhiên người tạo ra, tượng người lợi dụng, sử dụng vào mục đích khác từ lâu Q trình cháy sinh nhiệt năng, từ nhiệt chuyển hoá thành năng, điện năng… Hoả hoạn khái niệm cháy ý muốn người ln mối đe doạ thường xun đời sống người Mỗi có hoả hoạn xảy ra, để lại hậu khủng khiếp, gây thiệt hại người cải vật chất Từ lâu hoả hoạn xếp vào tứ đại hoạ loài người “Thuỷ, Hoả, Đạo, Tặc” Trong cơng tác phịng cháy chữa cháy, phịng cháy phải chủ yếu, biện pháp tích cực chủ động, hiệu Tuy biết rằng, muốn phòng cháy triệt để phải loại trừ toàn nguồn gốc gây cháy khỏi hoạt động người, thực tế người ta chưa làm điều đó, vấn đề phức tạp, khó khăn Nhiều vụ cháy xảy nguyên nhân khả khống chế người như: động đất, núi lửa, sét đánh… Gỗ sản phẩm từ gỗ ngày người sử dụng gia tăng số lượng chất lượng theo đà tiến xã hội Để đáp ứng nhu cầu sử dụng, nhiều quốc gia chuyển hướng mục tiêu từ sử dụng gỗ rừng tự nhiên sản phẩm xẻ sang gỗ mọc nhanh rừng trồng sản phẩm ván nhân tạo Những năm gần đây, ván nhân tạo dần loại vật liệu góp phần thay gỗ tự nhiên sử dụng rộng rãi đồ mộc, xây dựng, kiến trúc Ván LVL (laminated veneer lumber) loại ván có nhiều ưu điểm: có khả chịu nén ép, mô đun đàn hồi độ bền uốn tĩnh cao so với ván xẻ dùng làm nguyên liệu, nâng cao khả sử dụng cải thiện độ bền kết cấu thông qua việc hạn chế đến mức thấp ảnh hưởng khuyết tật tự nhiên gỗ Các sản phẩm LVL có ưu điểm chiều dài lớn nhờ vào trình ép liên tục, đồng thời tạo chiều rộng lớn theo ý muốn Ván LVL giống ván dán có cấu trúc ván ép lớp xếp lớp ván mỏng theo hướng định, với chất kết dính nhằm tổ chức lại cấu trúc gỗ Ván LVL loại vật liệu có khả bắt lửa cháy tương tự vật liệu khác xếp vào loại vật liệu dễ cháy Gần có nhiều cơng trình nghiên cứu lĩnh vực có kết định Tuy nhiên, dùng hoá chất chống cháy cho ván LVL , cần ý đến ảnh hưởng hoá chất chống cháy đến tính kỹ thuật keo dán (khả hoà tan, độ bền liên kết, độ pH hỗn hợp, …), đến tính chất vật lý, học ván LVL (đặc biệt khả hút nước ván, độ bền liên kết ván…, thông số chế độ ép (đặc biệt nhiệt độ thời gian ép) Chúng ta mong muốn đạt hiệu chống cháy cao, tính chất vật lý, học khác ván LVL khơng bị ảnh hưởng có ảnh hưởng phải nằm giới hạn cho phép Vì vậy, với mục đích nghiên cứu tạo sử dụng hợp chất chống cháy hữu dùng cho ván LVL để tạo loại ván LVL chậm cháy dùng xây dựng đồ mộc (trên sở loại hoá chất chống cháy phương pháp xử lý chống cháy lựa chọn) góp phần vpào cơng tác phịng chống cháy, đề tài: “Nghiên cứu công nghệ tạo ván Laminated Veneer Lumber (LVL) chậm cháy từ chất chống cháy Amôniphốtphát” Đề tài thực khung khổ luận án tốt nghiệp bậc cao học nhằm khảo sát biện pháp phòng cháy hiệu cho loại vật liệu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Về mặt khoa học: Luận án tổng hợp vấn đề cốt yếu lý thuyết chống cháy cho ván LVL Nghiên cứu tạo ván LVL chậm cháy với trang thiết bị điều kiện Việt Nam Qua nội dung sau: - Quá trình cháy gỗ sản phẩm gỗ, phương pháp chống cháy cho ván LVL chậm cháy, chất phụ gia chống cháy - Các vấn đề kỹ thuật tạo ván LVL chậm cháy như: ảnh hưởng chất chống cháy đến tính keo dán, ảnh hưởng tỷ lệ chất chống cháy đến tiêu chất lượng ván LVL - Về mặt ý nghĩa thực tiễn: thành công đề tài sở lý luận để nhà nghiên cứu, sản xuất, sử dụng vật liệu LVL tham khảo lựa chọn, góp phần vào mục tiêu hạn chế thiệt hại hoả hoạn gây Chương NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu chống cháy cho ván LVL 1.1.1 Trên giới Lịch sử phát triển chống cháy cho gỗ, sản phẩm gỗ nói chung cho ván LVL nói riêng năm 1907 Lúc đó, người ta cho MgO, MgCl2, MgBr2 vào loại ván Do có thành phần halozen thể tính chống cháy rõ rệt nhà sản xuất chấp nhận [1,Tr.4] Năm 1940, cơng trình nghiên cứu hãng “Bankroft” cơng bố số chất chống cháy vô cơ, như: chất chống cháy muối bazơ Các sáng chế Z.A.Rogovin cộng tác viên tạo chất chống cháy hữu cơ, như: cloparaphin [1,Tr.4] Năm 1953, Anon đưa số chất chống cháy vô cơ, như: chất chống cháy nhóm Bo, hợp chất kim loại Năm 1960, S.M.Gorxin công bố chất chống cháy vô cơ, như: chất chống cháy hệ P-N, nhóm halozen [1, Tr.4] Tất chất chống cháy nêu có khả chống cháy cho gỗ ván LVL Tuy nhiên, chất chống cháy có tính tan nước cao, dễ tan nước, dễ bị rửa trơi sử dụng ngồi trời Ngồi ra, phản ứng chất chống cháy hệ P-N phản ứng tỏa nhiệt, khơng có lợi cho việc chống cháy Để khắc phục nhược điểm trên, vào năm 1970 đến 1980, nhà khoa học Liên Xô (cũ) tạo chất chống cháy Acid photphoric đa tụ Chất tạo phản ứng urea, mêlamin với acid photphoric (H3PO4), chúng sử dụng nhiều để xử lý chống cháy cho loại vải, ván dăm, ván sợi, ván LVL [1, Tr.4] Từ năm 1970 trở lại đây, phát triển loại tụ hợp hệ P-N mới, dung dịch chống cháy tụ hợp Amoniphotphat (gọi tắt APP) có cơng thức phân tử (NH4)n+2PnO3n+1 Đây loại hợp chất dạng bột màu trắng, thành phần hữu hiệu P2O5 chiếm 65%, hàm lượng N 12%, có khả chống cháy tốt, khả tan nước 0.1-6%, tính chống rửa trơi cao, làm cho bề mặt xử lý sạch, khơng có tượng nhớp nháp [2,Tr.337] Vào năm 1970, nhà khoa học Trung Quốc tạo loại keo kí hiệu là: U.D.PF, MDPM, H3PO4.PFAC, H3BO3.MFAC có khả chống cháy Hiện nay, chất chống cháy có chứa photpho ưa chuộng ván dăm, ván sợi, ván LVL Lượng hóa chất chứa photpho giới có khoảng 20 tỷ [1, Tr.5] Theo nguồn khác đưa photpho xác định 1000 tỷ tương đương với 130 tỷ photpho Điều đảm bảo cho việc sản xuất sản phẩm hóa học số kỷ Ở Nga, Mỹ Maroc sản xuất lượng lớn photpho cung cấp cho giới 1.1.2 Trong nước Ở Việt Nam, phịng chống cháy cho vật liệu có khả cháy nói chung nhà khoa học trường Đại học Phòng Cháy Chữa Cháy, Cục Phòng Cháy Chữa Cháy Viện An Toàn Lao Động nghiên cứu Tuy nhiên, mục đích cơng trình nghiên cứu chủ yếu chữa cháy Cịn việc phịng chống cháy cho gỗ sản phẩm từ gỗ có cơng trình nghiên cứu, đặc biệt ván LVL Ở trường Đại học Lâm Nghiệp có số cơng trình nghiên cứu phịng chống cháy cho gỗ PGS TS Hoàng Thúc Đệ, TS Nguyễn Cảnh Mão q trình sấy gỗ hóa lâm sản Điều đáng ý nhất, năm gần (1995-2003) có số cơng trình nghiên cứu tạo ván dăm chậm cháy như: đề tài tiến sỹ PGS Trần Văn Chứ số đề tài có liên quan đến chất chống cháy ảnh hưởng số chất chống cháy đến khả trang sức, độ bền, khả chống cháy ván dăm, ván sợi, ván LVL, : Trần Quang Khải (2001), Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ chất chống cháy đến tiêu chất lượng trang sức tính chất vật lý học ván dăm sơn P-U lên bề mặt ván dăm chậm cháy từ H3BO3 Na2B4O7.10H2O Trần Văn Toản (2003), Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất ép, thời gian ép tới số tính chất ván LVL tạo từ Keo lai Nguyễn Minh Ngọc (2003), Đánh giá ảnh hưởng số đơn pha chế chống cháy đến chất lượng trang sức dán phủ ván lạng gỗ lên ván dăm Vương Văn Tiệp (2003), Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất ép, lượng chất chống cháy đến chất lượng ván dăm chống cháy Nguyễn Thị Hương Giang (2004), Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ, thời gian tẩm hóa chất B-B đến độ bền khả chống cháy ván LVL Tuy nhiên, hóa chất chống cháy tạo từ Urea H3PO4 loại hóa chất nên chưa có cơng trình nghiên cứu việc tạo sử dụng chúng để chống cháy cho ván LVL Vì vậy, để tạo loại nhựa có khả chống cháy, chống rửa trơi tốt, có giá phù hợp dùng để chống cháy cho loại ván trên, đề tài nghiên cứu phần giải vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu tạo loại chất chống cháy hữu (Amoniphotpho) dùng cho ván LVL, có khả chống cháy tốt, chống rửa trơi tốt, giá phù hợp có quy trình đơn giản - Đánh giá khả chậm cháy ván LVL sử dụng hóa chất chống cháy Amoniphotphat 1.3 Nội dung nghiên cứu - Tiến hành tạo nhựa Amoniphotphat dùng cho ván LVL chống cháy - Đánh giá chất lượng chất chống cháy ván LVL sau chống cháy - Tiến hành tạo ván LVL chậm cháy - Kiểm tra chất lượng ván LVL chậm cháy 1.4 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu để thực mục tiêu kế thừa, nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm để kiểm chứng 1.4.1 Phương pháp thừa kế tài liệu Để nghiên cứu tạo chất chậm cháy (UP) dùng cho ván LVL chống cháy, thừa kế số tài liệu chống cháy cho gỗ sản phẩm từ gỗ TS Trần Văn Chứ Trần Tuấn Nghĩa Ngồi ra, cịn số đề tài sinh viên có liên quan 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Trong đề tài này, tiến hành nghiên cứu lý thuyết chất chống cháy, tạo nhựa số vấn đề liên quan đến chống cháy cho ván LVL 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm a Các bước tiến hành tạo nhựa Amoniphotpho (UP) - Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu, thiết bị để tạo nhựa - Bước 2: Tạo nhựa UP - Bước 3: Kiểm tra chất lượng nhựa UP - Bước 4: Tạo ván LVL chậm cháy - Bước 5: Kiểm tra chất lượng ván LVL chậm cháy b Phương pháp kiểm tra chất lượng nhựa Amôniphotphat Để đánh giá chất lượng nhựa tạo ra, cần tiến hành kiểm tra số tiêu kỹ thuật sau: - Hàm lượng khô - Độ pH, độ nhớt - Tỷ trọng - Độ hoà tan Các tiêu kiểm tra theo tiêu chuẩn GB/ T4897/77 c Kiểm tra chất lượng ván LVL chậm cháy Để kiểm định nhựa UP ván LVL chống cháy, cần tiến hành kiểm tra tính chất ván như: - Khả trương nở chiều dày ván Khả trương nở chiều dầy ván LVL kiểm tra theo tiêu chuẩn CSN- 490110, với kích thước mẫu thử là: 25 x 25 x t(mm) - Khối lượng thể tích Để kiểm tra khối lượng thể tích ván kiểm tra theo tiêu chuẩn UDC-919, GB 9846.11- 88 Kích thước mẫu là: 50 x 50 x t (mm) - Cường độ kéo trượt màng keo Cường độ kéo trượt màng keo kiểm tra theo tiêu chuẩn JAS – 11152 (1993), với kích thước mẫu thử 35 x 25 x t (mm) - Cường độ uốn tĩnh Độ bền uốn tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn Nông nghiệp Nhật Bản: JAS S-1115.2 - Cường độ uốn tĩnh cạnh ván Độ bền uốn tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn: JAS S-1115.2 - Môdul đàn hồi cạnh ván Độ bền uốn tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn: JAS S-1115.2 chịu tác dụng lực ép nhiều lần từ yếu tố gây tượng đóng rắn cục bộ, ròn màng keo theo lớp, dẫn đến hiệu tượng tách màng keo, độ trương nở ván tăng nên c Độ bền kéo trượt màng keo Độ bền kéo trượt màng keo ván LVL xác định theo tiêu chuẩn Nhật Bản JAS-11 15.2 Kích thước mẫu L x W x t= 35 x 25 x t (mm) Dung lượng mẫu 10 mẫu Dụng cụ kiểm tra: Dùng thước kẹp có độ xác 0,01 mm, để đo chiều dài chiều rộng tiết diện Cường độ kéo trượt màng keo xác định theo công thức: ỏk  Pmax (KG/cm2) b.s Trong đó: Pmax - lực phá huỷ mẫu (KG) b - khoảng cách hai rãnh mẫu (cm) s - chiều dày mẫu (cm) Kết kiểm tra cường độ kéo trượt màng keo ván trình bày phụ biểu 11-15 Kết xử lý thống kê toán học ghi bảng 3.17 Bảng 3.17 Kết xử lý thống kê cường độ kéo trượt màng keo MPa Cường độ kéo trượt màng keo Đặc trưng mẫu Đơn vị Ván đối chứng Ván chống cháy 3% 5% 7% 9% MPa Trung bình mẫu ( X ) 3.81 4.13 4.24 3.85 3.22 Sai tiêu chuẩn (s) MPa 0.37 0.16 0.28 0.32 0.36 Hệ số biến động (S%) % 0.98 0.40 0.63 0.83 1.13 Hệ số xác (P%) % 0.31 1.13 0.21 0.26 0.36 Min MPa 3.14 3.75 3.87 3.45 2.85 Max MPa 4.34 43.31 46.86 45.06 38.74 C (95%) % 0.27 0.12 0.21 0.23 0.26 Từ kết bảng 3.17 ta có biểu đồ đánh giá ảnh hượng chất chống cháy đến cường độ kéo trượt màng keo 45 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ cường độ kéo trượt màng keo tỷ lệ chất chạm cháy 4.50 4.13 3.85 3.81 Cường độ kéo trượt màng keo (kgf/cm ) 4.00 4.24 3.50 3.22 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 Mẫu đối chứng 3% 5% 7% 9% Tỷ lệ chất chậm cháy Hình 3.5 Cường độ kéo trượt màng keo ( Kg/cm2) Từ kết thu bảng 3.17 biểu đồ 3.5 cho ta thấy rằng: + Ván LVL sau xử lý chống cháy nhựa U- P tỷ lệ khác có chênh lệch rõ ràng Khi ván khơng có chất chậm cháy cường độ kéo trượt nhỏ so với ván có chất chậm cháy 3%, 5%, 7% Nguyên nhân do: Chất chống cháy tạo chất chống cháy dạng hữu có tác dụng tốt cho liên kết ván Do đó, chất chống cháy có ảnh hưởng tới chất kết dính Dưới tác dụng nhiệt độ áp suất cao làm cho thành phần hóa học chất chống cháy keo dán liên kết chặt chẽ lại với Mặt khác, H3PO4 có tác dụng làm dẻo hóa, photphat hóa Celullose tạo mối liên kết ngang phần tử Celullose Urea có tác dụng tăng cường cho trình tạo mối liên kết sợi gỗ bên sợi gỗ, làm cho ván LVL có kết cấu chặt chẽ 46 + Nhưng ta cho tỷ lệ chất chống cháy 9% cường độ kéo trượt màng keo giảm xuống nguyên nhân do: Nhựa U- P cho tỷ lệ 9% so với lượng keo tráng làm cho keo đóng rắn sớm, làm giảm tính chất dàn trải màng keo dẫn đến chiều dày màng keo không toàn tiết diện ván mỏng, làm giảm cường độ dán dính keo Ngồi ra, cịn phá hoại tổ chức tế bào gỗ, làm ảnh hưởng đến cường độ ván Dẫn đến cường độ kéo trượt màng keo giảm xuống d Kiểm tra độ bền uốn tĩnh chiều mặt ván Độ bền uốn tĩnh kiểm tra theo tiêu chuẩn Nhật Bản: JAS S1115.2 Kích thước mẫu thử: L x W x t Trong đó: L = l + 50 =21.t +50 (mm) l - khoảng cách gối đỡ, l = 21.t (mm) dụng cụ đo kích thước mẫu: - thước kẹp kỹ thuật có độ xác 0,01 (mm) để đo chiều dài, rộng - Panme có độ xác 0,001 (mm) để đo chiều dày mẫu (tại vị trí đặt lực Cơng thức xác định: MOR(m)= 3.P.l MPa 2.W.t  10 Trong đó: MOR - độ bền uốn tĩnh, MPa P - lực phá huỷ mẫu (Kg) lg - chiều dài gối đỡ (cm) W - chiều rộng mẫu (cm) t - chiều dày mẫu (cm) Sau tiến hành kiểm tra mẫu kết kiểm tra ghi phụ biểu 16-20 kết xử lý thống kê ghi bảng 3.17 47 Bảng 3.17 Kết xử lý thống kê độ bền uốn tĩnh vng góc mặt ván Đặc trưng mẫu Trung bình mẫu ( X ) Sai tiêu chuẩn (s) Hệ số biến động (S%) Hệ số xác (P%) Min M ax C(95%) Độ bền uốn tĩnh Đơn vị Ván đối Tỷ lệ (%) chứng 3% 5% 7% MPa 64.7 70.19 71.37 71.73 MPa 4.55 6.82 5.19 5.42 % 0.7 0.97 0.73 0.76 % 0.22 0.31 0.23 0.24 Mpa 58.35 59.15 64.18 64.64 MPa 71.55 76.9 75.78 78.29 % 3.25 4.88 3.72 3.88 9% 63.15 8.18 1.3 0.41 57.05 79.32 5.85 Biểu đồ biểu diễn m ối quan hệ cường độ uốn tĩnh tỷ lệ chất chậm cháy 80 75.59 71.79 Cường độ uốn tĩnh (kgf/cm 2) 70 66.79 66.04 57.66 60 50 40 30 20 10 Mẫu đối chứng 3% 5% 7% 9% Tỷ lệ chất chậm cháy Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ độ bền uốn tĩnh mặt ván tỷ lệ chất chống cháy Qua kết kiểm tra cho thấy, tỷ lệ chất chậm chấy tăng lên từ đến 5% độ bền uốn tĩnh chiều mặt ván tăng theo, mức độ tăng tưong đối rõ rệt Điều thể tương tác chấtt chậm cháy U-P keo U-F làm tăng độ bền dán dính màng keo Về chất độ bền uốn tĩnh mức độ chịu nén mặt chịu kéo mặt chịu tải trọng Khi độ bền dán dính 48 tăng lên độ bền uốn tĩnh chiều mặt ván tằng theo Tuy nhiên, tỷ lệ chất chống cháy tăng 7% độ bền uốn tĩnh chiều mặt ván giảm xuống, chất chống cháy làm tăng tốc độ đóng rắn màng keo, sinh tượng keo đóng rắn sớm, màng keo khó dàn trải vàn liên tục, độ dán dính giảm xuống, kéo theo độ bền uốn tĩnh ván giảm theo e.Kiểm tra độ bền uốn tĩnh chiều cạnh ván Độ bền uốn tĩnh chiều cạnh ván xác định theo tiêu chuẩn JAS S1115-5 Công thức xác định: MOR(c)= 3.P.l (MPa) 2.t.W  10 Trong đó: MOR - độ bền uốn tĩnh, MPa P - lực phá huỷ mẫu (KG) lg - chiều dài gối đỡ (cm) W - chiều rộng mẫu (cm) t - chiều dày mẫu (cm) Kết kiểm tra ghi phụ biểu 21-25 Kết xử lý thống kê ghi bảng 3.19 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ độ bền uốn tĩnh cạnh ván tỷ lệ chất chống cháy thể hình 3.6 Bảng 3.18 Kết xử lý thống kê độ bền uốn tĩnh cạnh ván Đặc trưng mẫu Trung bình mẫu ( X ) Sai tiêu chuẩn (s) Hệ số biến động (S%) Hệ số xác (P%) Min M ax C(95%) Độ bền uốn tĩnh cạnh ván Đơn vị Ván đối (Tỷ lệ %) chứng 3% 5% 7% 9% MPa 62.45 64.01 65.28 65.58 62.65 MPa 5.39 4.32 8.59 6.44 8.38 % 0.86 0.67 1.32 0.98 1.34 % 0.27 0.21 0.42 0.31 0.42 MPa 53.40 58.64 54.94 55.57 49.61 MPa 70.66 71.02 79.14 74.78 74.55 % 3.86 3.09 6.15 4.61 6.00 49 Biểu đồ biểu diễn m ối quan hệ cường độ uốn tĩnh cạnh ván tỷ lệ chất chậm cháy 64 63.37 Cường độ uốn tĩnh cạnh ván(kg/cm 2) 64 63 62.78 62.43 63 62.01 62 62 61.17 61 61 60 Mẫu đối chứng 3% 5% 7% 9% Tỷ lệ % chất chậm cháy Hình 3.6: Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ cường độ uốn cạch ván tỷ lệ chất chậm cháy Qua kết kiểm tra cho thấy, tỷ lệ chất chậm cháy tăng lên độ bền uốn tĩnh có thay đổi Tuy nhiên, mức độ thay đổi không đáng kể, xấp xỉ nằm phạm vi giới hạn khoảng ước lượng Vì vậy, nói, tỷ lệ chất chống cháy ảnh hưởng không đáng kể đến độ bền uốn tĩnh chiều cạnh ván Điều giải thích sau: Do hướng tác dụng lực khơng vng góc với mặt phẳng màng keo, độ bền uốn tĩnh cạnh ván chủ yếu độ bền uốn tĩnh gỗ tạo thành Nên tỷ lệ chất chậm cháy thay đổi độ bền uốn tĩnh chiều cạnh ván gần không đổi f Kiểm tra Mô-đun đàn hồi uốn tĩnh chiều mặt ván Độ bền uốn tĩnh chiều cạnh ván xác định theo tiêu chuẩn JAS S1115-2 Công thức xác định Mô-đun đàn hồi uốn tĩnh: MOE(m) = P.l MPa 10  4.W.t f 50 Trong đó: MOE - độ bền uốn tĩnh, MPa ∆P - lực giơí hạn đàn hồi (KG) L - chiều dài gối đỡ (cm) W - chiều rộng mẫu (cm) t - chiều dày mẫu (cm) ∆f - độ võng trung bình (cm) Kết kiểm tra ghi phụ biểu 26-30 Kết xử lý thống kê ghi bảng 3.19 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ độ bền uốn tĩnh cạnh ván tỷ lệ chất chống cháy thể hình 3.7 Bảng 3.19: Kết xác định Mô-đun đàn hồi mặt ván Mô-đun đàn hồi mặt ván Đặc trưng mẫu Đơn vị Ván đối chứng 3% Tỷ lệ (%) 5% 7% 9% Trung bình mẫu ( X ) MPa 10183.00 10717.1811027.2010859.0110557.91 Sai tiêu chuẩn (s) Hệ số biến động (S%) Hệ số xác (P%) MPa % % 1084.96 1280.04 1608.53 1502.38 1337.42 1.07 1.19 1.46 1.38 1.27 Min MPa 8445.86 9175.94 8846.57 9095.29 9046.58 M ax MPa 11749.77 12646.9713625.0213720.0412682.17 C(95%) 0.34 % 776.13 51 0.38 0.46 0.44 915.69 1150.68 1074.74 0.40 956.73 Biểu đồ biểu diễn m ối quan hệ Modul đàn hồi m ặt ván tỷ lệ chất chậm cháy 18000.0 15778.8 Modul đàn hồi mặt ván (kg/cm 2) 16000.0 14820.7 14004.9 14000.0 12000.0 11476.3 9353.7 10000.0 8000.0 6000.0 4000.0 2000.0 0.0 Mẫu đối chứng 3% 5% 7% 9% Tỷ lệ chất chậm cháy Hình 3.7 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ mô-đun đàn hồi mặt ván tỷ lệ chất chậm cháy Cũng tưong tự độ bền uốn tĩnh chiều mặt ván, mơ-đun đàn hồi uốn tĩnh chiều mặt ván có quy luật thay đổi Do đó, việc giải thích quy luật thay đổi mơ-đun đàn hồi uốn tĩnh chiều mặt ván tương tự với độ bền uốn tĩnh chiều mặt ván tỷ lệ chất chống cháy tăng dần g Kiểm tra Mô-đun đàn hồi uốn tĩnh chiều cạnh ván Độ bền uốn tĩnh chiều cạnh ván xác định theo tiêu chuẩn JAS S1115-2 Công thức xác định Mô-đun đàn hồi uốn tĩnh: MOE(m) = Trong đó: P.l MPa 10  4.W t.f MOE - độ bền uốn tĩnh, ∆P - lực giơí hạn đàn hồi (KG) L - chiều dài gối đỡ (cm) 52 (Mpa) W - chiều rộng mẫu (cm) t - chiều dày mẫu (cm) ∆f - Độ võng trung bình (cm) Kết kiểm tra ghi phụ biểu 31-35 Kết xử lý thống kê ghi bảng 3.20 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ độ bền uốn tĩnh cạnh ván tỷ lệ chất chống cháy thể hình 3.8 Bảng 3.20: Kết xác định Mô-đun đàn hồi cạnh ván Đặc trưng mẫu Trung bình mẫu ( X ) Sai tiêu chuẩn (s) Hệ số biến động (S%) Hệ số xác (P%) Min M ax C(95%) Đơn vị MPa MPa % % MPa MPa % Mô-đun đàn hồi cạnh ván Tỷ lệ (%) 3% 5% 7% Ván đối chứng 10062.60 830.20 0.83 0.26 9077.06 11660.95 593.89 10661.05 937.42 0.88 0.28 9522.28 12350.91 670.59 10830.92 1637.38 1.51 0.48 9081.29 13706.25 1171.31 10956.58 1510.55 1.38 0.44 9037.45 13707.23 1080.59 9% 10421.62 1051.58 1.01 0.32 9147.28 12338.30 752.26 Biểu đồ biểu diễn m ối quan hệ Modul đàn hồi tỷ lệ chất chống cháy 11200 10940.95 11000 Modul đàn hồi (kg/cm 2) 10819.43 10800 10711.06 10600 10400 10293.36 10200 10067.77 10000 9800 9600 Mẫu đối chứng 3% 5% 7% 9% Tỷ lệ chất chậm cháy Hình 3.8: Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ mô-đun đàn hồi cạnh ván tỷ lệ chất chống cháy 53 Kết kiểm tra mô-đun đàn hồi chiều cạnh ván cho thấy rằng, tỷ lệ chất chống cháy đưa vào dung dịch keo tăng lên mơ-đung đàn hồi uốn tĩnh chiều cạnh ván thay đổi Mặc dù vậy, sở đặc trưng thống kê, giống quy luật thay đổi độ bền uốn tĩnh chiều cạnh ván, mức độ thay đổi mô-đun đàn hồi uốn tĩnh chiều cạnh ván không đáng kể Nhận xét: Qua kết kiểm tra ssố tính chất ván LVL có tỷ lệ chất cống cháy khác cho ta thấy rằng: - Ở tỷ lệ chất chậm cháy khác so sánh với ván đối chứng có chênh lệch đáng kể tỷ lệ từ 3-7% cường độ ván tăng lên đáng kể - Ở 9% ngược lại cường độ ván khơng khơng tăng lên mà cịn giảm xuống so với mẫu đối chứng Như cho tỷ lệ chất chậm cháy nhiều cường độ, tính chất ván giảm Có thể giải thích điều là: Chất chống cháy tạo chất chống cháy dạng hữu có tác dụng tốt cho liên kết ván Do đó, chất chống cháy có ảnh hưởng đến lên chất kết dính Dưới tác dụng nhiệt độ áp suất cao làm cho thành phần hóa học chất chống cháy keo dán liên kết chặt chẽ lại với Mặt khác, H3PO4 có tác dụng làm dẻo hóa, photphat hóa Celullose tạo mối liên kết ngang phần tử Celullose Urea có tác dụng tăng cường cho q trình tạo mối liên kết sợi gỗ bên sợi gỗ, làm cho ván LVL có kết cấu chặt chẽ Nhưng cho tỷ lệ lớn lượng H3PO4 gây phá huỷ cấu trúc phân tử Celulose, dẫn đến làm giảm cường độ tính chất ván 54 Khi cho lượng chất chống cháy lớn làm cho keo đóng rắn sớm, làm giảm tính chất dàn trải màng keo dẫn đến chiều dày màng keo khơng tồn tiết diện ván mỏng, làm giảm cường độ dán dính keo Trong trình tạo ván lượng chất chậm cháy 9% sau pha khoảng 20 phút có hiệu tượng đóng rắn, chết dung dịch keo thời gian đóng rắn keo nhanh, ảnh hưởng q trình tạo ván, cơng nghệ tạo ván Hơn ảnh hưởng lớn đến tính chất ván Các tích chất giảm xuống tỷ lệ 9% so với ván đối chứng h Khả chống cháy Cắt mẫu + Mẫu cắt theo tiêu chuẩn ASTM - E69 - 50 Mỹ + Kích thước mẫu thử: 150x35xt ( mm) Phương pháp kiểm tra Để kiểm tra khả chống cháy ván xử lý hố chất tơi dùng phương pháp ống lửa dụng cụ đốt đèn cồn +Trước đốt mẫu, dùng cân điện tử cân kích thước mẫu + Kẹp mẫu cho vào ống lửa cho mẫu thử thị ngồi ống sắt phía 5mm +Tiến hành đốt với thời gian đốt 2.5 phút Dùng đồng hồ bấm giây tính thời gian bắt đầu kết thúc trình cháy Yêu cầu: Tim lửa nằm trung tâm đoạn cuối mẫu thử cách mẫu thử 10mm Khối lượng tổn thất cháy mẫu tính theo cơng thức: M= M1  M 100 (%) M1 Trong đó: M - khối lượng tổn thất mẫu M1 - khối lượng mẫu trước đốt M2 - khối lượng mẫu sau đốt Ván đạt tiêu khả chống cháy khối lượng tổn thất mẫu sau đốt cháy là: m  20% 55 Kết kiểm tra khả chống cháy ván trình bày phụ biểu 36-40 Kết xử lý thống kê toán học thu kết bảng 3.21 Bảng 3.21 Tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL (%) Đặc trưng mẫu Đơn vị % % % % % % % Trung bình mẫu ( X ) Sai tiêu chuẩn (s) Hệ số biến động (S%) Hệ số xác (P%) Min Max C (95%) Tỷ lệ tổn thất khối lượng Ván Ván chống cháy đối 3% 5% 7% chứng 20.14 17.25 15.14 12.53 1.61 1.51 2.23 1.68 7.99 8.73 14.74 13.40 2.53 2.76 4.66 4.24 17.19 14.06 10.47 9.41 22.51 19.03 17.48 15.05 1.15 1.08 1.60 1.20 9% 10.10 1.05 10.35 3.27 8.62 11.86 0.75 Từ kết bảng 18 ta có biểu đồ biểu diễn khả chống cháy ván LVL xử lý Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ tổn thất khối lượngvà tỷ lệ chất chậm cháy Tỷ lệ tổn thất khối lượng ( % ) 25 20.1 20 15 12.0 10 8.5 7.2 Tỷ lệ chất chậm cháy Hình 3.9 Biểu đồ tổn thất khối lượng ván LVL (%) Từ kết bảng 3.21 hình 3.9 tơi có số nhận xét sau: + Ván LVL sau xử lý chống cháy nhựa U- P theo phương pháp quét đạt yêu cầu 56 Về tỷ lệ tổn thất khối lượng ván dùng xây dựng đồ mộc: m ≤ 20% + Ván LVL sau xử lý chống cháy có tỷ lệ tổn thất khối lượng nhỏ nhiều so ván không xử lý Nguyên nhân do: Dung dịch có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng trùng hợp, làm cho chiều dài mạch khối lượng phân tử Poly photphat tăng Do đó, nhựa có chất lượng tốt hơn, đặc biệt cho hiệu chống cháy cao Trong trình cháy, chất chống cháy phân giải tạo khí khơng cháy ( NH3, CO) có tác dụng làm lống nồng độ hỗn hợp khí gây cháy, làm giảm nhiệt độ lửa, làm cho trình cháy chậm lại Chất chống cháy cịn có khả thu nhiệt (do có Urea), ngăn cản nhiệt độ hỗn hợp cháy đạt đến nhiệt độ phân giải Mặt khác, chất chống cháy cịn có gốc (= O), (- NH2) nên q trình cháy hình thành cầu nối thành phần gỗ liên kết Hydro ngăn cản q trình nhiệt phân Ngồi ra, q trình cháy H3PO4 cịn bị ơxy hóa tạo P CO có tác dụng chống cháy âm ỉ tốt 57 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua kết nghiên cứu tơi có kết luận sau: 4.1.1 Chất chống cháy Trong trình thực đề tài tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tạo chất chống cháy Amôniphốtphát từ nguyên liệu Urea axit phốtphoric với chất xuc tác NaOH Chất chống cháy có đặc điểm sau: pH hợp chất 5; tỷ trọng 1.279 ; hàm lượng khô 55 % Loại nhựa U- P đạt yêu cầu hàm lượng khô, độ nhớt, độ pH, tỷ trọng khoảng hòa tan chất chống cháy 4.1.2 Các tính chất ván Đề tài khoả sát mối quan hệ tính chất cơ- lý ván LVL với tỷ lệ chất chậm cháy - Tỷ lệ chất chậm cháy nhiều khả chống cháy ván tăng nên, lại ảnh hưởng nhiều đến tính chất khác ván - Khi cho tỷ lệ chất chống cháy từ -7 % ta thấy gần tất tính chất – lý ván tăng lên ổn định nằm giới hạn cho phép ván LVL kiến trúc xây dựng Ở 9% tính chất ván giảm thấp so với ván đối chứng - Thơng qua kết kiểm tra tính chất ván LVL tỷ lệ chất chậm cháy tủ 3-9% cho thấy với tỷ lệ từ 3-5% lượng chất chống cháy so với lượng keo dùng khơng ván tạo thành có khả chống cháy đảm bảo u cầu mà cịn cải thiện tính chất học ván Trong trình làm đề tài làm thí nghiệm tơi thấy - Chất chống cháy hữu tạo từ Urea axít photphoríc có tính chất tốt, khả chống cháy cao, màu sắc đẹp, chế tạo đơn giản, khả hòa tan nước keo dán tốt, dùng chống 58 cháy theo nhiều phương pháp, khả chống rửa trôi tạo mạch với chất kết dính ảnh hưởng đến khả liên kết màng keo Chất chống cháy dùng cho loại ván nhân tạo khác - Ván LVL sản xuất từ gồ Bồ đề, keo U-F, chất chống cháy hữu U-P hồn tồn đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn nguyên liệu dùng cho đồ mộc xây dựng 4.2 Đề xuất Thông qua trình thực nghiệm chất chống cháy trình tạo ván LVL chậm cháy nhận thấy rằng: Chất chậm cháy có khả tăng cường mức độ liên kết màng keo pha trộn với tỷ lệ định (3-5%) Tuy nhiên mức độ hoà tan ảnh hưởng đến khả dàn trải màng keo Bên cạnh lượng chất chống cháy tăng tốc độ đóng rắn chất kết dính tăng, thời gian đóng rắn ngắn ảnh hưởng tới cơng nghệ sản xuất Do cần nghiên cứu sâu tỷ lệ mol U P xác định thông số công nghệ hợp lý để tạo chất chậm cháy có thơng số kỹ thuật phù hợp với cơng nghệ sản xuất ván LVL Nếu tăng tỷ lệ chất cháy từ 3-9% thời gian gel hoá hỗn hợp chất kết dính giảm xuống nhanh khó khăn cho trình trộn keo tráng keo, cần nghiên cứu lựa chọn chất xúc tác lượng chất xúc tác đưa vào hỗn hợp keo nhằm đảm bảo thời gian sống chất kết dính phù hợp với công nghệ sản xuất ván LVL 59 ... dung nghiên cứu - Tiến hành tạo nhựa Amoniphotphat dùng cho ván LVL chống cháy - Đánh giá chất lượng chất chống cháy ván LVL sau chống cháy - Tiến hành tạo ván LVL chậm cháy - Kiểm tra chất lượng... thuyết chống cháy cho ván LVL Nghiên cứu tạo ván LVL chậm cháy với trang thiết bị điều kiện Việt Nam Qua nội dung sau: - Quá trình cháy gỗ sản phẩm gỗ, phương pháp chống cháy cho ván LVL chậm cháy, ... hóa chất B-B đến độ bền khả chống cháy ván LVL Tuy nhiên, hóa chất chống cháy tạo từ Urea H3PO4 loại hóa chất nên chưa có cơng trình nghiên cứu việc tạo sử dụng chúng để chống cháy cho ván LVL