Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian chiếu tia uv đến chất lượng gỗ biến tính xử lý uv

Tia UV và tác động của tia UV làm biến đổi màu sắc

Tia UV (tia cực tím) là một dạng của tia điện từ, thuộc loại tia năng lượng cao, có bước sóng ngắn hơn so với ánh sáng nhìn thấy được bởi mắt người. UV-A (bước sóng từ 320 đến 400 nanometer): Đây là loại tia UV có bước sóng dài nhất và ít năng lượng nhất trong ba loại. Tia UV-A chiếm khoảng 95% lượng tia UV đến Trái Đất và có thể xuyên qua kính và thủy tinh.

UV-B (bước sóng từ 280 đến 320 nanometer): Tia UV-B chủ yếu bị loại bỏ bởi tầng ozon trong không khí trước khi đạt đến bề mặt Trái Đất. Tia UV-B có năng lượng cao hơn UV-A và có ảnh hưởng mạnh đến màu sắc bề mặt của các vật liệu bị tiếp xúc. UV-C (bước sóng từ 100 đến 280 nanometer): Tia UV-C có năng lượng cao nhất và hầu hết không thể xâm nhập được qua tầng ozon.

Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng tiêu diệt vi khuẩn và ký sinh trùng, chẳng hạn như trong hệ thống làm sạch nước và không khí. Cơ chế tác động của tia UV đến vật liệu gỗ: Tia UV kích thích các phản ứng oxi hóa trong các thành phần hữu cơ của gỗ, như lignin và hemicellulose. - Nghiên cứu được ảnh hưởng của thời gian chiếu và bước sóng của tia UV đến chất lượng gỗ biến tính bằng tia UV.

- Xây dựng được 01 quy trình sơ bộ công nghệ chế tạo vật liệu gỗ biến tính (thấu quang) bằng tia UV.

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 1. Vật liệu nghiên cứu

+ Đặc điểm cấu tạo hiển vi: gỗ có lỗ mạch xếp phân tán, mật độ trung bình 24 lỗ/m2 , tụ hợp đơn kép, đường kính lỗ mạch trung bình khoảng 84μm, lỗ xuyên mạch xếp bậc thang, lỗ thông ngang nhỏ có đường kính trung bình khoảng 6μm. - Kế thừa kết quả các công trình nghiên cứu về chế tạo gỗ thấu quang để làm cơ sở khoa học cho việc lựa chọn các yếu tố công nghệ chính ảnh hưởng đến chất lượng gỗ thấu quang. (4) Loại bỏ hóa chất còn thừa trong mẫu gỗ bằng cách cho mẫu vào ethanol sau đó đưa lên thiết bị gia nhiệt, duy trì 70oC trong vòng 120 phút để loại bỏ hóa chất H2O2.

(4) Loại bỏ hóa chất còn thừa trong mẫu gỗ bằng cách cho mẫu vào ethanol sau đó đưa lên thiết bị gia nhiệt, duy trì 70oC trong vòng 120 phút để loại bỏ hóa chất H2O2. (4) Loại bỏ hóa chất còn thừa trong mẫu gỗ bằng cách cho mẫu vào ethanol sau đó đưa lên thiết bị gia nhiệt, duy trì 70oC trong vòng 120 phút để loại bỏ hóa chất H2O2. (8) Thử các tính chất độ bền uốn, độ mờ, độ truyền sáng của vật liệu (2) Phương pháp nghiên cứu cho nội dung 2: Xây dựng được 01 quy trình sơ bộ công nghệ chế tạo vật liệu gỗ biến tính (thấu quang) bằng tia UV.

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của Nội dung 1 luận văn tiến hành xây dựng quy trình công nghệ sơ bộ tạo gỗ thấu bằng tia UV với các thông số công nghệ tối ưu. - Độ bền uốn theo tiêu chuẩn ASTM D7031 -11 – Standard Guide for Evaluating Mechanical and Physical Properties, of Wood-Plastic Composite Products (Tiêu chuẩn hướng dẫn cách xác định tính chất vật lý, cơ học của vật liệu composite gỗ nhựa) trên máy INSTRON của Mỹ. Độ bền uốn của mẫu cần xác định là trị số trung bình của 3 mẫu thí nghiệm/ 1 lần thí nghiệm (tổng thực hiện 3 lần, lấy giá trị trung bình của 3 lần thí nghiệm).

Độ mờ haze thường được sử dụng để đánh giá chất lượng của các vật liệu trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm cả kính quang học, kính chống tia UV, và các ứng dụng khác trong lĩnh vực công nghiệp và tiêu dùng.

Xác định ảnh hưởng của thời gian chiếu và bước sóng của tia UV 1. Ảnh hưởng của thời gian chiếu tia UV (nhân tạo) đến mức độ thấu

Từ biểu đồ hình 4.1 cho thấy, với mẫu đối chứng là gỗ Bồ đề chưa được xử lý, với chiều dày ván là 1,0 mm độ truyền sáng rất nhỏ có giá trị là 3,3%, gỗ Bồ đề chưa xử lý có độ truyền sáng rất thấp, vì trong gỗ có chất chiết xuất, lignin và thành phần sắc tố gỗ, do vậy nó thường hấp thụ một phần lớn ánh sáng thay vì truyền nó qua. Độ truyền sáng của gỗ được cải thiện do các nguyên nhân: (1) tia UV tác động trực tiếp đến thành phần sắc tố gỗ, làm cho các thành phần này bị phân hủy hoặc thay đổi cấu trúc dẫn đến mất màu; (2) Tia UV cũng có thể tạo ra các loại gốc tự do trong gỗ. Điều này cũng được giải thích tương tự như độ truyền sáng, do với thời gian chiếu tia UV 30 phút, thời gian chưa đủ để các thành phần sắc tố gỗ bị oxy hóa và mất màu, với thời gian chiếu 60 phút các thành phần sắc tố gỗ cơ bản đã bị oxy hóa và làm mất màu gỗ.

Độ bền uốn của vật liệu gỗ trong suốt là một đặc tính cơ học quan trọng, đo lường khả năng của vật liệu chống lại biến dạng khi chịu tác động uốn hoặc cong, độ bền uốn thường phản ánh khả năng của gỗ chịu tải trọng uốn mà không gặp phải sự hỏng hóc quá mức. Qua biểu đồ hình 4.2 có thể thấy mẫu đối chứng là gỗ chưa xử lý có độ bền uốn cao hơn so với các mẫu gỗ trong suốt có giá trị 68,6MPa, điều này được giải thích do sau quá trình xử lý, một phần lignin và hemicellulose bị phân hủy, khiến độ bền uốn của mẫu gỗ trong suốt bị giảm nhẹ. Điều này được giải thích với gỗ có chiếu dày 1,0mm thời gian chiếu 30 phút, 60 phút thành phần sắc tố gỗ chưa bị thay đổi hết, khi tăng thời gian chiếu lên 90 phút các thành phần sắc tố gỗ tiếp tục bị thay đổi so với mẫu xử lý ở thời gian 60 phút.

Điều này cũng được giải thích tương tự như độ truyền sáng, do với thời gian chiếu tia tự nhiên UV 30 phút, thời gian chưa đủ để các thành phần sắc tố gỗ bị oxy hóa và mất màu, với thời gian chiếu 60 phút các thành phần sắc tố gỗ bị oxy hóa nhiều hơn và làm mất màu gỗ. Qua sự phân tích số liệu trên biểu đồ hình 4.4, có thể thấy mẫu đối chứng là gỗ chưa xử lý có độ bền uốn 68,6MPa cao hơn so với các mẫu gỗ trong suốt, điều này được giải thích do sau quá trình xử lý, một phần lignin và hemicellulose bị phân hủy, khiến độ bền uốn của mẫu gỗ trong suốt bị giảm nhẹ. Mặc dù, khi sử dụng phương pháp chiếu tia UV tự nhiên sẽ thân thiện và đảm bảo tính kinh tế hơn phương pháp chiếu tia UV nhân tạo, tuy nhiên, phương pháp này phụ thuộc vào thời tiết và có kết quả chưa bằng phương pháp chiếu tia UV nhân tạo.

Điều này được giải thích do, dải bước sóng nghiên cứu 365-370 nm và 380-400 nm đều nằm trong dải của UVA, sự tác động của các dải bước sóng lên vật liệu đều làm gỗ mất màu theo 2 nguyên nhân chính: (1) tia UV tác động trực tiếp đến thành phần sắc tố gỗ, làm cho các thành phần này bị phân hủy hoặc thay đổi cấu trúc dấn đến mất màu; (2) Tia UV cũng có thể tạo ra các loại gốc tự do trong gỗ.

Kiến nghị

Do vậy, trong giới hạn của nghiên cứu này, phương pháp xử lý chiếu tia UV nhân tạo được lựa chọn là phương pháp xử lý tối ưu hơn. (5) Nghiên cứu đã xây dựng được quy trình sơ bộ công nghệ chế tạo vật liệu gỗ thấu quang bằng tia UV với 4 bước rừ ràng, dễ thực hiện, sản phẩm gỗ thấu quang được tạo ra từ quy trình sơ bộ có tính chất tốt, độ truyền sáng cao, độ mờ nhỏ, quy trình ổn định. Nguyễn Tất Thắng, Cao Quốc An, Phạm Tường Lâm, Nguyễn Thị Hương Giang, Trịnh Hiền Mai, Hoàng Nhân Thắng & Lê Kim Trung (2021).

Tăng cường độ bền dán dính của gỗ Keo lai xử lý nhiệt bằng công nghệ xử lý bề mặt Plasma. Nguyễn Tất Thắng, Cao Quốc An, Phạm Tường Lâm, Đỗ Văn Dũng, Nguyễn Thị Hương Giang, Trịnh Hiền Mai, Phan Duy Hưng, Phạm Thị Ánh Hồng, Nguyễn Văn Huyến, Lê Kim Trung, Vũ Thị Hồng Thắm (2023). Nghiên cứu trang sức bề mặt vật liệu nội thất bằng dòng điện cao thế.