4.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt đến màu sắc của ván mỏng
Gỗ sau khi xử lý nhiệt độ cao, màu sắc bị thay đổi. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, các chất chiết xuất trong gỗ bị di chuyển ra bề mặt gỗ. Một phần chất chiết xuất thoát ra khỏi gỗ do tác dụng của nhiệt độ cao, một phần đƣợc giữ lại trên bề mặt. Ngoài ra, trong quá trình xử lý nhiệt, do các hợp chất cao phân tử trong gỗ bị phân giải, tạo ra một số hợp chất phân tử lƣợng thấp. Các chất phân tử lƣợng thấp tạo ra này cũng chủ yếu tồn tại ở phía bề mặt gỗ, do đó đã làm cho màu sắc gỗ thay đổi. Thông thƣờng chuyển từ màu sáng sang màu sẫm, gần với màu sắc một số loài gỗ quý hiếm.
Trong nghiên cứu này, ván mỏng gỗ Bồ đề đƣợc xử lý ở nhiệt độ từ 170 đến 190o
C trong thời gian từ 1 đến 3 giờ trong môi trƣờng không khí nhằm tạo ra ván mỏng có màu sắc sẫm hơn so với ván chƣa xử lý để làm nguyên liệu sản xuất ván lạng kỹ thuật thay cho phƣơng pháp nhuộm màu bằng hóa chất thƣờng dùng.
Kết quả xác định các chỉ số màu sắc (L*, a*, b*) của ván mỏng sau khi xử lý nhiệt đƣợc thể hiện trong Phụ lục.
Với mục tiêu so sánh sự khác biệt về màu sắc giữa gỗ xử lý và gỗ đối chứng, nghiên cứu chỉ thể hiện giá trị độ sáng (L) và chênh lệch màu tổng ( E) của ván mỏng.
Hình 4.7 là giá trị độ sáng của ván mỏng ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau.
Hình 4.7: Độ sáng của ván mỏng sau với các điều kiện xử lý khác nhau
Từ hình 4.7 có thể thấy, khi ở tất cả các chế độ, màu sắc của ván mỏng gỗ Bồ đề xử lý nhiệt sẫm hơn rất nhiều so với ván gỗ Bồ đề đối chứng (L* biến đổi từ khoảng 82 (Phụ lục) xuống 60 ở chế độ 170oC, 1h và thấp nhất là khoảng 40 ở chế độ 190oC, 3 giờ).
Để thể hiện sự thay đổi màu sắc của ván mỏng trƣớc và sau khi xử lý, nghiên cứu đã sử dụng giá trị độ chênh lệch màu tổng E (hình 4.8).
10 20 30 40 50 60 70 1 2 3 L*
Thời gian xử lý, giờ
170 độ C 180 độ C 190 độ C
Hình 4.8: Độ lệch màu tổng của ván mỏng xử lý ở các chế độ khác nhau
Từ hình 4.8 ta thấy, độ chênh lệch màu giữa ván mỏng xử lý nhiệt và ván mỏng đối chứng là khá lớn, có thể lên đến gần 50. Kết quả này hoàn toàn tƣơng đồng với nhiều kết quả nghiên cứu khác khi tiến hành xử lý nhiệt độ cao cho gỗ.
Nhằm làm rõ ảnh hƣởng của các chế độ xử lý đến sự thay đổi màu sắc của ván mỏng gỗ Bồ đề, nghiên cứu đã tiến hành phân tích số liệu chỉ số màu đo đƣợc. Sau khi áp dụng phƣơng pháp so sánh trung bình mẫu giữa các thông số công nghệ (nhiệt độ, thời gian) với nhau, kiểm tra sự khác biệt bằng phƣơng pháp Tukey HSD, kết quả thu đƣợc thể hiện trong bảng 4.1.
Bảng 4.1: So sánh trung bình mẫu giữa các chế độ xử lý
Nhân tố L* a* b* DeltaE C h Thời gian xử lý 1h-2h 9,0417* -0,4244* 2,5100* -8,4875* 2,1222* 3,1111* 1h-3h 11,9794* -0,05 4,0328* -11,1558* 3,6611* 3,8556* 2h-3h -2,9378* -0,3747* -1,5228* 2,6683* -1,5389* -0,7444* Nhiệt độ xử lý (oC) 170-180 3,8283* 0,2989* 1,6400* -3,4389* 1,6111* 0,9361* 170-190 9,0761* 0,3711* 3,4878* -8,3803* 3,3139* 2,5806* 190-180 -5,2478* -0,07 -1,8478* 4,9414* 1,7028* -1,6444* 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 2 3 De lt aE
Thời gian xử lý, giờ
170 độ C 180 độ C 190 độ C
Từ kết quả so sánh trung bình mẫu cho thấy, hầu hết các giá trị chỉ số màu của ván mỏng xử lý ở 9 chế độ thí nghiệm với hai nhân tố chính là nhiệt độ và thời gian xử lý đều có sự khác biệt (thể hiện bằng dấu “*” trong bảng 4.1). Chứng tỏ, nhiệt độ và thời gian xử lý có quan hệ đến sự thay đổi màu sắc ván mỏng.
4.3.2. Độ bền màu của ván mỏng xử lý nhiệt khi chiếu tia UV
Ván mỏng sau khi xử lý nhiệt độ cao màu sắc thay đổi, thƣờng chuyển từ màu sáng sang màu sẫm hơn, tại một số chế độ xử lý có thể đƣợc ván mỏng có màu sắc gần giống với màu sắc của một số loại gỗ quý hiếm. Tuy nhiên, theo một số nghiên cứu, gỗ nói chung, gỗ xử lý nhiệt nói riêng khi sử dụng trong môi trƣờng chiếu sáng thƣờng xuyên (có hàm lƣợng tia UV nhất định) sẽ bị phai màu đối với gỗ màu sẫm, bị sẫm màu đối với gỗ màu nhạt.
Ván mỏng dùng làm nguyên liệu sản xuất ván lạng kỹ thuật cần có độ bền màu nhất định, nhằm duy trì đƣợc màu sắc và hoa văn ván lạng kỹ thuật theo yêu cầu sử dụng. Việc duy trì màu sắc ván lạng kỹ thuật có thể dùng các phƣơng pháp nhƣ sơn phủ bằng chất chống tia UV hoặc một số loại sơn đặc biệt khác. Tuy nhiên, về nguyên tắc, ván lạng kỹ thuật vẫn cần một độ bền màu nhất định. Do đó, nhằm đánh giá khả năng sử dụng của ván mỏng gỗ Bồ đề xử lý nhiệt, nghiên cứu này tiến hành xác định độ bền màu của ván mỏng khi chiếu tia UV nhân tạo. Phƣơng pháp thí nghiệm nhƣ trong Chƣơng 3.
Ván mỏng dùng để kiểm tra là các mẫu ván mỏng đƣợc xử lý nhiệt với các chế độ: nhiệt độ thay đổi từ 170 đến 190oC, thời gian duy trì là 1 giờ.
Kết quả kiểm tra các chỉ số màu sắc của ván mỏng gỗ Bồ đề khi chiếu tia UV trong thời gian 960h đƣợc thể hiện trong các hình từ 4.9 đến 4.12.
Hình 4.9: Biến đổi màu sắc khi chiếu tia UV của mẫu ván đối chứng
Hình 4.10: Biến đổi màu sắc khi chiếu tia UV của mẫu ván xử lý 170oC, 1h
-15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 0 200 400 600 800 1000
Thời gian chiếu UV, giờ
Delta_L* Delta_a* Delta_b* Delta_E
-3.00 -2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Thời gian chiếu UV, giờ
Hình 4.11: Biến đổi màu sắc khi chiếu tia UV của mẫu ván xử lý 180oC, 1h
Hình 4.12: Biến đổi màu sắc khi chiếu tia UV của mẫu ván xử lý 190oC, 1h
-4.00 -2.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Thời gian chiếu UV, giờ
Delta_L* Delta_a* Delta_b* Delta_E
-4.00 -2.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Thời gian chiếu UV, giờ
Từ kết quả thí nghiệm cho thấy, độ sáng (L*) của ván mỏng sau khi chiếu tia UV thay đổi rất rõ, và có tính quy luật. hơn nữa ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau, sau khi chiếu tia UV thì độ sáng (L*) của ván mỏng xử lý nhiệt thay đổi khác nhau. Cụ thể, với nhiệt độ xử lý nhiệt càng cao, độ sáng (L*) thay đổi càng nhiều. Tuy nhiên, ở các chế độ xử lý nhiệt, về cơ bản sau khi chiếu tia UV với bƣớc sóng 350nm, độ sáng ván mỏng gần nhƣ đạt trạng thái ổn định sau khoảng 300h.
Gỗ sau khi xử lý nhiệt độ cao, lignin chịu một sự tác động nhất định dẫn đến thay đổi một phần cấu trúc phân tử. Theo nhiều kết quả nghiên cứu, trong gỗ, lignin là một trong những thành phần chủ yếu chứa các gốc phát màu, sau khi xử lý nhiệt độ cao, số lƣợng gốc phát màu đã bị giảm. Ngoài ra, xử lý nhiệt còn làm cho lignin xảy ra một số liên kết ngang, làm hạn chế khả năng hoạt động của các nhóm chức phát màu, vì thế đã hạn chế sự biến đổi màu sắc của ván mỏng sau khi xử lý. Điều này giải thích tại sao, ván mỏng đối chứng có độ chênh lệch màu ( E) lớn hơn so với ván mỏng xử lý ở 3 chế độ xử lý nhiệt đã chọn, độ chênh lệch màu của ván đối chứng lớn hơn 2 lần so với ván sau khi xử lý nhiệt.
4.4. Ảnh hƣởng của thông số chế độ ép đến chất lƣợng phôi lạng
Phôi lạng trong sản xuất ván lạng kỹ thuật là sản phẩm trung gian của quá trình sản xuất. Chất lƣợng của phôi lạng mà chủ yếu là độ bền dán dính màng keo giữa các lớp ván bóc là một trong những chỉ tiêu đánh giá quan trọng. Do đó, trong nghiên cứu đã xác định ảnh hƣởng của các thông số chế độ ép đến chất lƣợng dán dính của phôi lạng sản xuất từ ván bóc khi ép xen kẽ giữa ván bóc gỗ Bồ đề không xử lý và ván bóc gỗ Bồ đề đã qua xử lý nhiệt độ cao.
Do mục tiêu chính của luận án là cải tiến công đoạn xử lý tạo màu cho ván nên trong nghiên cứu đã chỉ tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của đơn yếu tố
thông số chế độ ép là thời gian ép và áp suất ép mà không tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của đa yếu tố thông số chế độ ép đến chất lƣợng màng keo.
4.4.1. Ảnh hưởng của thời gian ép đến chất lượng phôi lạng
4.4.1.1. Ảnh hưởng đến độ bền kéo trượt màng keo
Sau khi thực hiện thí nghiệm ép tạo phôi lạng với thời gian ép khác nhau nhƣ mô tả ở Chƣơng 3 và tiến hành kiểm tra độ bền kéo trƣợt màng keo của phôi lạng. Kết quả thí nghiệm thể hiện trong bảng 4.2 và đồ thị hình 4.13.
Bảng 4.2: Độ bền kéo trƣợt màng keo của phôi lạng khi thời gian ép thay đổi
Đặc trƣng thống kê Thời gian ép, h
18 20 22 24 26
Trung bình (MPa) 1,85 2,60 2,92 3,09 3,18
Độ lệch chuẩn (MPa) 0,16 0,19 0,19 0,25 0,20
Hình 4. 13: Mối quan hệ giữa độ bền kéo trƣợt màng keo và thời gian ép
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Đ ộ bền kéo t ƣợ t m aj g keo, M Pa
Từ kết quả ở bảng và hình vẽ cho thấy, trong quá trình ép tạo phôi lạng, thời gian ép tăng lên thì cƣờng độ dán dính của màng keo cũng tăng lên, giá trị độ bền kéo trƣợt màng keo biến động trong khoảng 1,85 MPa đến 3,18 MPa.
Cụ thể, khi thời gian ép tăng từ 18h lên đến 26 h thì độ bền kéo trƣợt màng keo tăng từ 1,85 MPa lên 3,18 MPa (tăng trên 70%). Tuy nhiên, cũng rất dễ có thể quan sát đƣợc, khi thời gian ép tăng từ 18h lên 22h, độ bền kéo trƣợt màng keo tăng lên rõ rệt (từ 1,85 lên 2,92 MPa), khi thời gian tăng từ 22h đến 26h thì độ bền kéo trƣợt màng keo gần nhƣ tăng rất ít, và có xu hƣớng đạt giá trị khá ổn định khi thời gian ép kéo dài hơn 24h.
Trên cơ sở số liệu thí nghiệm, áp dụng phƣơng pháp tƣơng quan hồi quy có thể xây dựng đƣợc mối quan hệ giữa thời gian ép và độ bền kéo trƣợt màng keo của phôi lạng có dạng bậc 2 nhƣ sau:
Phƣơng trình tƣơng quan: y = -0,0263x2
+ 1,3125x - 13,232 Hệ số tƣơng quan: R2 = 0,9889
Trong đó: y- độ bền kéo trƣợt màng keo; x- thời gian ép.
Từ kết quả phân tích tƣơng quan hồi quy có thể thấy, độ bền kéo trƣợt màng keo của phôi lạng sản xuất từ ván bóc gỗ Bồ đề chƣa xử lý và ván bóc gỗ Bồ đề đã qua xử lý nhiệt có mối quan hệ rất chặt với thời gian ép (hệ số tƣơng quan R2
> 0,9).
4.4.1.2. Ảnh hưởng đến độ bong tách màng keo
Kết quả kiểm tra độ bong tách màng keo của phôi lạng theo phƣơng pháp thực hiện (Chƣơng 3) thể hiện trong bảng 4.3 và hình 4.14.
Bảng 4.3: Độ bong tách màng keo của phôi lạng khi thời gian ép thay đổi
Đặc trƣng thống kê Thời gian ép, h
18 20 22 24 26
Trung bình (%) 9,4 8,8 8,0 7,6 7,5
Hình 4. 14: Mối quan hệ giữa độ bong tách màng keo và thời gian ép
Kết quả thí nghiệm trong bảng và hình vẽ cho thấy, khi thời gian ép tăng lên thì chất lƣợng dán dính của màng keo cũng tăng lên (thể hiện qua độ bong tách màng keo khi kiểm tra theo thí nghiệm ngâm nƣớc).
Cụ thể, khi thời gian ép tăng từ 18 h lên đến 26 h thì độ bong tách màng keo giảm từ 9,4% xuống 7,6%. Ngoài ra, có thể thấy khi thời gian ép tăng từ 18h lên 22h, độ bong tách màng keo giảm nhanh rõ rệt (từ 9,4% xuống 8%), khi thời gian tăng từ 22h đến 26h thì độ bong tách màng keo gần nhƣ giảm không nhiều, và có xu hƣớng đạt giá trị khá ổn định (khoảng 7,6%) khi thời gian ép kéo dài hơn 24h.
Trên cơ sở số liệu thí nghiệm, áp dụng phƣơng pháp tƣơng quan hồi quy có thể xây dựng đƣợc mối quan hệ giữa thời gian ép và độ bền kéo trƣợt màng keo của phôi lạng có dạng bậc 2 nhƣ sau:
Phƣơng trình tƣơng quan: y = 0,0265x2
- 1,4116x + 26,341 Hệ số tƣơng quan: R² = 0,9871
Trong đó: y- độ bong tách màng keo; x- thời gian ép.
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Đ ộ bong tác h m aj g k eo, %
Từ kết quả phân tích tƣơng quan hồi quy có thể thấy, độ bong tách màng keo của phôi lạng sản xuất từ ván bóc gỗ Bồ đề chƣa xử lý và ván bóc gỗ Bồ đề đã qua xử lý nhiệt có mối quan hệ rất chặt với thời gian ép (hệ số tƣơng quan R2 > 0,9).
Nói cách khác, từ kết quả thí nghiệm có thể kết luận rằng, thời gian ép có ảnh hƣởng nhất định đến khả năng dán dính (độ bền kéo trƣợt màng keo và độ bong tách màng keo) của ván bóc khi ép tạo phôi lạng cho ván lạng kỹ thuật từ ván bóc gỗ Bồ đề tạo màu bằng phƣơng pháp xử lý nhiệt độ cao.
Kết hợp kết quả kiểm tra độ bền kéo trƣợt màng keo và độ bong tách màng keo của phôi lạng theo thời gian ép có thể thấy, về cơ bản độ bền dán dính của phôi lạng có thể đạt giá trị ổn định với thời gian ép kéo dài sau 22h. Do đó có thể kết luận, thời gian ép hợp lý (trong điều kiện áp suất ép cố định là 1,4MPa).
4.4.2. Ảnh hưởng của áp suất ép đến chất lượng phôi lạng
4.4.2.1. Ảnh hưởng đến độ bền kéo trượt màng keo
Sau khi thực hiện thí nghiệm ép tạo phôi lạng với áp suất ép khác nhau nhƣ mô tả ở Chƣơng 3 (lựa chọn thời gian ép cố định là 24h) và tiến hành kiểm tra độ bền kéo trƣợt màng keo của phôi lạng. Kết quả thí nghiệm thể hiện trong bảng 4.4 và đồ thị hình 4.15.
Bảng 4.4: Độ bền kéo trƣợt màng keo của phôi lạng khi áp suất ép thay đổi
Đặc trƣng thống kê Áp suất ép, MPa
1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
Trung bình (MPa) 2,14 2,60 2,86 2,96 3,07
Hình 4. 15: Mối quan hệ giữa độ bền kéo trƣợt màng keo và áp suất ép
Kết quả ở bảng và hình vẽ cho thấy, trong quá trình ép tạo phôi lạng, khi áp suất ép tăng lên, độ bền kéo trƣợt màng keo cũng tăng lên, giá trị độ bền kéo trƣợt màng keo biến động trong khoảng 2,14 MPa đến 3,07 MPa.
Cụ thể, khi áp suất ép tăng từ 18h lên đến 26 h thì độ bền kéo trƣợt màng keo tăng từ 2,14 MPa đến 3,07 MPa. Tuy nhiên, có thể thấy, khi áp suất ép tăng từ 1,0 lên 1,4 MPa, độ bền kéo trƣợt màng keo tăng lên rõ rệt (từ 2,14 lên 2,86 MPa), khi áp suất ép tăng từ 1,4 đến 1,8MPa thì độ bền kéo trƣợt màng