Chuyên đề Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ, thời gian tẩm Amoniac (NH3) đến một số chỉ tiêu chất lượng của gố biến tính

Chính vì thế, người ta đã tiến hành nghiên cứu rất nhiều cơ chế của quá trình nén, quá trình hóa dẻo của gỗ để tìm ra nguyên nhân đàn hồi trở lại và các giải pháp loại bỏ sự đàn hồi trở lại của gỗ nén nhược điểm đàn hồi vẫn chưa có biện pháp khắc phục triệt để. Nâng cao tính chất cơ học của các loại gỗ trong điều kiện không phá hủy vách tế bào, có thể dùng phương pháp ép để tăng khối lượng thể tích. Tính chất cơ học của gỗ không phụ thuộc hoàn toàn vào loại cây, cho dù có phức tạp thì giữa khối lượng thể tích và cường độ vẫn tồn tạo một mối quan hệ theo một phương trình mũ. s = a.rn + b Trong đó s - giá trị cường độ của gỗ a, b - hằng số thí nghiệm n - độ nghiêng của đường cong parabol bậc n r - mật độ gỗ Vậy: khi mật độ của gỗ được tăng lên thì cường độ của gỗ tăng lên n lần. Nhiều nhà khoa học đã tiến hành nén ép gỗ để tăng khối lượng thể tích và độ cứng của vật liệu tùy theo điều kiện và thời điểm khác nhau mà các nhà khoa học đã đưa ra các kết quả của mình. Theo V.G Matveeva của Liên Xô khi tăng mức độ nén của gỗ độ bền của gỗ sẽ tăng lên mà không phụ thuộc vào phương pháp nén. Khi tăng mức độ nén ép gỗ cực đại thì độ bền của gỗ sẽ tăng lên rất nhanh. Để tăng được tính chất cơ học cũng như khối lượng thể tích của gỗ người ta sử dụng Polyme phức hợp là lợi dụng năng lượng của tia chiếu xạ, gia nhiệt và làm cho các hóa chất kết hợp với gỗ và đóng rắn lại gọi là Polyme viết tắt (WPC). WPC là loại sản phẩm có tính ổn định cao, tính chịu mài mòn tốt, tính chất cơ học cao chính vì vậy mà đang được ứng dụng rộng rãi. 2.1.4.2. Giải pháp biến tính theo hướng chống cháy Gỗ chống cháy hay còn gọi là gỗ chậm cháy, thực chất là người ta sử dụng một số loại chất hóa học để bơm thấm vào trong gỗ làm nâng cao tính chịu cháy của gỗ làm cho gỗ không bị bắt lửa. Đây là một phương pháp biến tính gỗ nhằm phòng ngừa sự bén lửa hoặc trì hoãn sự cháy. Các chất hóa học được sử dụng gọi là chất chậm cháy. Chính từ đó, mà có một giải pháp biến tính chống cháy cho gỗ như sau: a. Phương pháp xử lý bề mặt Đây là phương pháp dùng dung dịch chậm cháy hoặc các vật liệu chậm cháy được bôi quét lên bề mặt gỗ hoặc lấy các vật liệu chống cháy liên kết dán dính lên bề mặt gỗ. Phương pháp xử lý bề mặt chủ yếu là xử lý thành phần của gỗ. Chất phủ chậm cháy là bản thân nó không cháy, dưới tác động lâu dài của ngọn lửa không bị phá hoại, dẫn nhiệt kém, đó là một loại hóa chất phối hợp để tạo thành. b. Phương pháp tẩm hóa học Đem chất chống cháy bơm vào trong gỗ hoặc tác dụng phản ứng với các thành phần trong gỗ. Mà tác dụng chống cháy chủ yếu được thể hiện ở việc làm chậm cháy nâng cao nhiệt độ của gỗ khi bắt lửa giảm bớt tốc độ lây lan của ngọn lửa. Phương pháp ngâm tẩm hóa học được chia thành: phương pháp áp lực và phương pháp thường. + Phương pháp ngâm thường. Phương pháp này được phân thành phương pháp ngâm và phương pháp tẩm nóng lạnh. - Phương pháp ngâm: dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất trong phòng, hoặc có gia nhiệt. Đem gỗ ngâm vào trong dung dịch chống cháy có nồng độ thấp làm cho gỗ thấm hút chất chống cháy. - Phương pháp ngâm tẩm nóng lạnh: phương pháp này do C.A người Mỹ phát minh năm 1967. Do hiệu quả của nó tương đối tốt nên đến nay vẫn còn được sử dụng. Nguyên lý của phương pháp này: đem gỗ đặt trong dung dịch chống cháy được gia nhiệt ở điều kiện thường áp trong nhiều giờ tùy thuộc vào sự tăng cao nhiệt độ bên trong mà lượng không khí bên trong gỗ giãn nở. Lúc này nhanh chóng đem gỗ xử lý nhúng vào dung dịch chất chống cháy nguội do sự lạnh đột ngột không khí trong gỗ co lại, trong lòng gỗ xuất hiện chân không cục bộ, dựa vào sự chênh lệch áp suất giữa bên trong gỗ và dung dịch chống cháy mà dung dịch chống cháy bị thấm hút vào bên trong. Như vậy: sự chênh lệch nhiệt độ của phương pháp nóng lạnh càng lớn thì sự thấm hút dung dịch chống cháy càng nhiều vào trong gỗ. + Phương pháp tẩm áp lực. Đem gỗ và dung dịch chống cháy ngâm vào thùng kín dưới áp suất nhất định dung dịch chất chống cháy đã được thấm vào gỗ. Phương pháp ngâm tẩm áp lực, có rất nhiều, thường dùng là phương pháp tế bào đầy và phương pháp chân không 2 lần. - Phương pháp tế bào đầy (còn gọi là phương pháp hút toàn phần ) Phương pháp này do Bephell I phát minh vào năm 1838 cho nên người ta còn lấy tên cho nó là phương pháp bephell. Phương pháp này là làm cho dung dịch chất chống cháy chứa đầy vào tế bào để đạt được mục đích có lượng thuốc tối đa. Phương pháp này được chia làm 5 giai đoạn. Giai đoạn tiền chân không: khi gỗ được nằm trong thùng xử lý và đã đóng kín, trước khi cho dung dịch chống cháy vào tiến hành hút chân không mà mục đích của nó là làm cho không khí bên trong gỗ được hút ra có lợi cho việc thấm hút chất chống cháy vào. Giai đoạn cho dung dịch chống cháy vào: trong tình hình duy trì độ chân không thì cho dung dịch chống cháy vào trong toàn bộ quá trình cho chất chống cháy nên duy trì áp lực chân không của thùng xử lý và không đổi. Giai đoạn tăng áp: sau khi dung dịch chống cháy đã đổ đầy bồn cắt nguồn chân không, bắt đầu tăng áp. Sau đó duy trì áp suất này cho đến khi lượng dung dịch chất chống cháy đã được xâm nhập vào gỗ. Giai đoạn của quá trình ngược và bài trừ dung dịch chất chống cháy: sau khi tổng lượng hấp thụ đã đạt đến gía trị quy định áp lực xử lý bài trừ trong bồn khi giảm áp mà không khí bị co lại trong lòng tế bào có điều kiện phát sinh giãn nở từ đó làm cho dung dịch chất chống cháy đã thấm vào bị đẩy ra khỏi gỗ, hiện tượng này gọi là quá trình ngược. Giai đoạn hậu chân không: sau khi dung dịch chất chống cháy đã được đưa ra bồn xử lý thì hút chân không đối với bồn mục đích của nó là đẩy bớt một số dung dịch chất chống cháy từ trong tế bào cũng như lượng dư thừa trên bề mặt gỗ. - Phương pháp chân không 2 lần (phương pháp tẩm áp lực thấp). Nguyên lý của phương pháp này: cũng tương tự như phương pháp tế bào đầy. Phương pháp này vào những năm 40 của thế kỷ 20 Tại nước Mỹ để nhanh chóng xử lý gỗ làm đồ mộc làm cho bề mặt sản phẩm được sạch sẽ mà xây dựng nên phương pháp này. Khi thao tác đem gỗ cần xử lý đặt vào trong bồn chứa, rút chân không loại bỏ không khí trong gỗ và trong bồn. 2.1.4.3. Giải pháp biến tính chống ẩm Nguyên tắc xử lý chống ẩm của gỗ là thay đổi sự hút ẩm và tính năng co giãn của nó. Sự co giãn của gỗ là do sự thay đổi độ ẩm của gỗ mà gây nên, nó phát sinh ở dưới điểm bão hòa thớ gỗ mà căn nguyên của nó là những ion tự do OH- trong khu vực phi kết dính của cellulose hấp thụ thành phần nước trong không khí đồng thời hình thành cầu nối với phân tử nước. Phân tử nước thấm vào làm cho khoảng cách giữa các phân tử trong thành phần gỗ tăng lên. Gỗ thể hiện trạng thái giãn nở, dẫn đến kích thước không ổn định, ngoài ra hemicellulose, lignin và các thành phần khác cũng có thể hút nước. Tương đối mà nói, hemicellulose hút nước rất mạnh, tiếp đó là lignin, cuối cùng là cellulose. Do đó xử lý ổn định kích thước gỗ là dưới tiền đề không làm phá hoại cấu tạo hoàn chỉnh vách tế bào gỗ, nhằm nghiên cứu một loại phương thức xử lý thay đổi những tính chất hạn chế của nó. Nó có thể phân thành 2 phương thức xử lý: - Xử lý chỉ nằm ngọn trong khu vực phi kết tinh của cellulose trong vách tế bào gỗ. - Không xử lý vách tế bào mà chỉ điền đầy, lắng đọng hóa chất vào trong khoang tế bào gỗ. Ngày nay người ta thường sử dụng các chất PEG (Polyethyenglycol) và Paraffin để xử lý chống ẩm cho gỗ. Khi xử lý chống ẩm cho gỗ bằng Paraffin: nghiên cứu của Goldstein đã chỉ rõ tính ổn định kích thước của gỗ khi xử lý có quan hệ mật thiết với nhóm OH trong nhân Benzen của nhựa Phenol- Formandehyde; mà hàm lượng của nhóm OH thuộc nhóm Paraffin lại tỷ lệ nghịch với mức độ đa tụ của nhựa. Do đó nhựa Penol- Formandehyde phân tử lượng thấp sẽ có hàm lượng OH cao, khi cứng hóa ở nhiệt độ cao nó có thể kết hợp với nhóm OH của gỗ, mà hiệu của dung tích của nó được thể hiện rõ nét, tỷ lệ chống trương nở (ASE) cũng cao. Khi xử lý chống ẩm bằng PEG (Polyethyenglycol): gỗ được xử lý bằng PEG có hiệu quả làm giảm sự trương nở, co rút, phòng ngừa sự biến dạng, cong vênh, nứt vỡ. Khi PEG xâm nhập vào trong vách tế bào ở trạng thái trương nở, khi ở trạng thai độ ẩm tương đối thấp PEG trong vách tế bào được duy trì ở trạng thái trương nở; dưới điều kiện độ ẩm tương đối cao PEG trong vách tế bào trở thành dung dịch nước cũng duy trì trạng thái trương nở. Do đơn vị trọng lượng của PEG so với đơn vị trọng lượng của nước có hiệu quả làm tăng thể tích gỗ lên cho nên khi hàm lượng của PEG từ 70 – 80 % đối với cellulose của gỗ có độ ẩm đến điểm bão hòa thì có thể làm cho tính ổn định kích thước của gỗ được nâng cao. Tính ổn định kích thước của gỗ được xử lý PEG được xem như chủ yếu là tăng thể tích, tức là PEG tan trong nước với phân tử lượng nhất định, do áp lực hơi nước của nó thấp, khi PEG chui thấm vào vách tế bào thay thế thành phần nước, nó vẫn ở trạng thái sáp tồn tại trong vách tế bào, giữ cho tế bào ở trạng thái trương nở, duy trì tính ổn định kích thước của gỗ, tính chất gỗ của nó tương tự như gỗ tươi chưa được xử lý. 2.2. Cơ chế nén ép gỗ Cơ chế có thể khái quát ở 3 điểm dưới đây: Thứ nhất: Vì để nâng cao cường độ của tất cả các loại gỗ, dưới tiền đề không làm phá hủy vách tế bào của gỗ và có thể dùng phương pháp nén ép làm tăng mật độ nhằm nâng cao mật độ của gỗ. Tính chất vật lý và hóa học chủ yếu của gỗ không hoàn toàn quyết định bởi loài cây. Ví dụ như mật độ của gỗ vào khoảng 1,46 (g/cm3), dù cho mức độ phức tạp cấu tạo giải phẫu của gỗ như thế nào mật độ của gỗ với cường độ cơ học của nó tồn tại một tương quan nhất định Newlin, Ja và Wilfel đã chỉ ra quan hệ dưới đây: Thứ hai: mật độ nén ép phải được tiến hành vuông góc với chiều vân thớ Với tất cả các loại gỗ lá kim cũng như gỗ lá rộng đều phải nén ép theo hướng xuyên tâm, duy chỉ với gỗ cây lá rộng mà mạch phân tán thì vừa có thể nén ép theo chiều xuyên tâm cũng như theo chiều tiếp tuyến. Độ dày vách tế bào qua giải phẫu phân tử gỗ không giống nhau, do đó cường độ của nó cũng có sự sai lệch, thông thường phân tử của vách tế bào dầy có cường độ cao hơn của phân tử trong vách tế bào mỏng. Căn cứ vào giải phẫu phân tử gỗ thì đặc trưng phân bố trên mặt cắt ngang có thể khái quát phân tất cả các loại gỗ ra làm 2 loại: 1- Gỗ cây lá kim và gỗ cây lá rộng mạch vòng thuộc về loại thứ nhất. Phân tử vách mỏng của nó đều được phân bố trên phần gỗ sớm của vòng năm, hình thành một vòng xốp mềm, phân tử vách dầy hàng năm cũng hình thành vòng tổ chức tương tự gỗ muộn. 2- Gỗ cây lá rộng mạch phân tán thuộc về loại thứ hai, phân tử vách mỏng cũng như trong vách dầy trên mặt cắt ngang được phân bố tương đối đều đặn. Thứ ba: độ ẩm của gỗ và nhiệt độ có thể xem là tính dẻo trong quá trình nén ép gỗ, tính dẻo tùy thuộc vào nhiệt độ tăng cao mà tăng theo, còn trong vách tế bào gỗ lượng nước nhất định trong đó (không nên < 6 %) có thể làm giảm bớt hệ số nội ma sát trong quá trình biến dạng nén ép gỗ. Do đó dưới trạng thái nhiệt ẩm tính dẻo của gỗ có thể được nâng lên, làm giảm đi rất nhiều khả năng phá hoại tế bào của gỗ. Sau khi nén ép qua sấy khô và làm nguội gỗ mới trở thành vật liệu mới [13]. 2.3. cơ chế hóa mềm gỗ Hoá mềm gỗ chính là làm cho gỗ có tính mềm dẻo tạm thời nhằm thực hiện quá trình gia công uốn và nén gỗ được tiến hành trong giai đoạn dẻo hoá, đồng thời được sấy khô ở trạng thái biến dạng, khôi phục trở lại cường độ và độ cứng vốn có của gỗ. 2.3.1. Một số tính chất về hóa mềm gỗ a. Biến dạng và ứng suất Khi gỗ chịu một tác dụng của ngoại lực mà tại điều kiện đó không xảy ra sự chuyển dời quán tính nhưng gỗ đã phát sinh sự biến đổi về dạng hình học và kích thước của nó, sự biến đổi này được gọi là biến dạng. Khi gỗ đã phát sinh biến dạng rõ ràng thì vị trí tương đối và khoảng cách giữa các thành phần của các bộ phận và giữa các phân tử trong các thành phần đó đã phát sinh biến đổi mà sản sinh ra nội lực giữa các thành phần với nhau và giữa các phân tử với nhau nhằm chống lại tác dụng của ngoại lực đồng thời luôn có xu thế khôi phục trở lại trạng thái ban đầu. ứng suất là nội lực trên một đơn vị diện tích, hiển nhiên giá trị của nó cũng bằng giá trị của ngoại lực trên một đơn vị diện. b. Dẻo và biến dạng dẻo Khi ứng suất vượt qua tỷ lệ ứng suất giới hạn thì biến dạng biến đổi không theo tỷ lệ thuận với ứng suất mà sự biến dạng sẽ tiến triển rất nhanh mặc cho ứng suất không hề được tăng lên, tại điểm đó được gọi là giới hạn chảy. Tính chất của ứng suất của vật liệu không thay đổi mà biến dạng vẫn tiếp tục được gọi là tính dẻo. Biến dạng dẻo là chỉ sự biến dạng vĩnh cửu khi ngoại lực đã được huỷ bỏ mà không có thể khôi phục hình dạng và kích thước ban đầu. Biến dạng dẻo của gỗ là do ứng suất trong các sợi vì cellulose quá lớn mà phát sinh sự phá hoại mà làm cho các cầu trung gian bị phá huỷ, sự biến dạng của vách tế bào mà làm cho xuất hiện những đứt rạn vĩnh cửu. c. Biến dạng giãn nở Gỗ khi hút nước, Amoniac hoặc rượu bậc thấp hay khí có cực thì sẽ dẫn đến giãn nở. Khi các dung dịch trương dãn chui thấm vào giữa các phân tử trong cao phân tử, cấu thành gỗ làm cho các cầu nối giữa các phân tử có khoảng cách xa ra, lực kết hợp giữa các phân tử với nhau giảm bớt, khi chịu tác dụng ngoại lực, các cầu nối trong phân tử phát sinh chuyển dịch tương đối giữa chúng, biến dạng đã được thực hiện. d. Dẻo hoá và các thành phần gỗ. Lignin là thành phần vô cùng quan trọng liên quan tới khả năng mềm dẻo hoá của gỗ mà Amoniac cũng là một hợp chất mà lignin rất thích, sự hoà tan và trương nở của lignin tăng lên khi mà khả năng kết hợp của cầu OH tăng lên. Tổng lại mà nói, khi sử dụng các dung dịch trương giãn xử lý gỗ biến dạng dẻo là sự chuyển dịch giữa các phân tử với nhau của cellulose, hemicellulose và lignin, đồng thời cũng do sự chuyển dịch và đan chéo nhau của các vị trí giữa các tầng vách tế bào. 2.3.2. Mục đích của hóa mềm gỗ a. Gia công thành hình Gia công thành hình gỗ tiến hành qua 3 công đoạn liên tục: mềm hoá, thành hình và cố định. Sau khi gỗ được gia nhiệt, nước thấm sâu vào gỗ đến trạng thái bão hoà cơ chất được mềm hoá là cho tính dẻo của gỗ được nâng lên, công việc gia công thành hình được bắt đầu. b. Nén tăng mật độ Để nâng cao độ cứng của gỗ ta sử dụng phương pháp nén ép làm cho mật độ của gỗ tăng lên. Trong quá trình nén ép nếu gỗ đang trong tình trạng dẻo hoá tạm thời thì việc biến đổi làm tăng mật độ gỗ được diễn ra dễ dàng. Mật độ bề mặt của gỗ được nâng cao làm tăng thêm tính chịu mài mòn của nó. c. Thành hình bằng gỗ vụn Đem dăm bào hoặc cellulose gia công thành hình trong điều kiện dẻo hoá thích hợp, trong quá trình ép nhiệt làm cho ván dăm bào hoặc sợi có mật độ bề mặt lớn. d. Dẻo vĩnh cửu Đưa vào bên trong gỗ một số chất hoá mềm thích hợp làm cho điểm hoá mềm của gỗ giảm xuống dưới nhiệt độ không khí, từ đó thu được vật liệu có tính mềm dẻo trong điều kiện nhiệt độ không khí. e. Dẻo hoá Gỗ được xử lý thấm sâu hoá chất tức là chất xử lý thấm sâu vào khu vực kết tinh Mixen trong vách tế bào, từ đó làm cho nó trở thành vật liệu dẻo hoá. 2.3.3. Xử lý hóa dẻo gỗ Xử lý hóa mềm gỗ có thể phân thành 2 dạng: Đó là phương pháp vật lý và phương pháp hoá học. Phương pháp vật lý Phương pháp vật lý còn được gọi là phương pháp xử lý nhiệt ẩm. Lấy nước làm dung dịch hoá mềm, đồng thời gia nhiệt cho đến khi gỗ đã được hoá mềm. + Phương pháp luộc Dùng nước nóng đun sôi hoặc hơi nước ở nhịêt độ cao. Thời gian xử lý tuỳ thuộc vào chủng loại gỗ, độ dày của sản phẩm, nhiệt độ xử lý khác nhau mà có sự thay đổi. Khi xử lý gỗ có chiều dày lớn để rút ngắn thời gian mà xử lý nồi chịu áp suất, nâng cao áp suất hơi nước. Nếu áp suất hơi nước quá lớn, luôn luôn làm cho bề mặt gỗ nhiệt độ quá cao, mềm hoá quá trình còn ở tại lớp giữa nhiệt độ còn thấp, dẻo hóa không đồng đều. Ngược lại nếu nhiệt độ xử lý quá thấp thì sự mềm hoá không đầy đủ. Thông thường lấy nhiệt độ lớn hơn 800 C để xử lý, thời gian xử lý từ 60 - 100 phút, khi dùng nhiệt độ hơi nước từ 80 - 1000 C thì thời gian xử lý từ 20 - 80 phút. + Phương pháp gia nhiệt cao tần Đem gỗ đặt vào giữa hai bản cực của máy cao tần, nối điện áp cao tần, giữa hai bản cực sẽ xuất hiện dòng cảm ứng cao tần. Dưới tác dụng này, dẫn đến các phân tử bên trong của gỗ luôn luôn bị cực hóa, giữa các phân tử với nhau có sự cọ sát mãnh liệt. Như vậy làm cho trong từ trường đã biến đổi điện năng thành nhiệt năng, từ đó làm cho gỗ được gia nhiệt và mềm hóa. + Phương pháp gia nhiệt Viba Đây là công nghệ mới được mở ra trong những năm 80. Tần số của Viba nằm trong khoảng 300 MHz đến 300 GHz, bước sóng dài 1 - 1.000 mm, nó có năng lực xuyên thâu vào chất điện môi kích hoạt các phân tử trong điện môi phân cực rung động, ma sát sinh nhiệt. Khi dùng Viba 2450 MHz chiếu rọi vào gỗ có độ ẩm bão hoà, bên trong gỗ nhanh chóng phát nhiệt do áp lực bên trong của gỗ tăng lên, thành phần nước bên trong có xu hướng thoát ra phía ngoài dưới dạng nước nóng hoặc dạng hơi nước nóng, gỗ rõ ràng bị mềm hóa. b. Phương pháp xử lý bằng dung dịch hóa học Cơ chế hóa mềm gỗ bằng dung dịch hóa học khác với phương pháp hấp luộc, khi sử dụng các dung dịch hóa học khác nhau xử lý gỗ, thì cơ chế hóa mềm cũng có sự khác nhau. Đặc điểm của phương pháp xử lý này là gỗ được hóa mềm triệt để, không bị hạn chế bởi loài cây là phương pháp thực dụng có tính phổ biến đối với phương pháp xử lý hóa học gỗ, nhưng cũng cần phải nghiên cứu phát triển thêm một bước nữa. Dung dịch hóa chất thường dùng trong xử lý: xử lý kiềm, xử lý Amoniac trong đó xử lý Amoniac là có hiệu quả rất tốt. Chương 3 Thực nghiệm 3.1. Quy trình công nghệ tạo gỗ biến tính từ amoniac Quý trình tạo gỗ biến tính bằng Amoniac theo phương pháp ngâm thường được cụ thể như sau: Hình 3.1. Quy trình tạo gỗ biến tính Ngâm mẫu trong Amoniac (NH3) Kiểm tra chất lượng Amoniac Pha chế ổn đinh Nén mẫu Để dáo Nguyên liệu Xẻ phá Xẻ lại xẻ mẫu Sản phẩm 3.1.1. Nguyên liệu 3.1.1.1. Nguyên liệu + Gỗ dùng trong thí nghiệm là gỗ Keo tai tượng (Acacia Mangium Willd) có nguồn gốc từ Australia, Papua new Guirea và Inđomesia. Loại cây này được trồng phổ biến nhiều nơi ở Việt Nam như nhập vào trung tâm thực nghiệm Phù Ninh theo trương trình SiĐa năm 1980. + Địa điểm chặt hạ: ở lâm trường Yên Bình – Lương Sơn – Hòa Bình. + Cấu tạo: Gỗ Keo tai tượng (Acacia Mangium Willd) thuộc cây họ đậu là cây có tốc độ sinh trưởng nhanh, có nốt sần cành khép tán sớm, gỗ Keo tai tượng có khối lượng thể tích là g = 0.45 g/cm3 nó được trồng rộng rãi ở các tỉnh Nghệ An, Đông Nam bộ, tỉnh miền núi phía bắc nước ta. + Tính chất: Keo tai tượng là loại cây gỗ giác gỗ lõi phân biệt, gỗ lõi có màu nâu xám gỗ giác có màu vàng nhạt. Khi cây vừa chặt hạ gỗ giác, gỗ lõi đã thể hiện rõ rệt, tỷ lệ gỗ lõi rất cao. Vân thớ thẳng và mịn, mạch phân tán hình thức tụ hợp đơn - kép, số lượng mạch nhiều. Tế bào mô mềm nối tiếp nhau xếp dọc thân cây. Đây là tế bào vách mỏng hình trụ ngắn trên mặt cắt ngang thể hiện rõ số lượng không đáng kể hình thức phân bố vây quanh mạch kín. Tia gỗ nhiều có kích thước tế bào xắp xếp đồng nhất, bề rộng từ 2 - 3 hàng tế bào, trong tế bào tia gỗ có chất kết tinh màu sáng trắng với số lượng rất ít. Gỗ có tuổi thành thục thấp nhẹ, mềm sốp có tính chất cơ vật lý kém. 3.1.1.2. Hóa chất Hóa chất dùng trong thí nghiệm là Amoniac mua ở Công Ty Hóa học ứng dụng 18A- Trần Thánh Tông Hà Nội. Amoniac có nồng độ 25%, công thức hóa học là NH3. Thành phần chủ yếu của Amoniac (NH3) là: Clo = 0.002 %, S = 0.00005%, SO4 = 0.0002%, PO4 = 0.0001%, Na=0.001%, Mg = 0.0001%. Ngoài ra còn một số thành phần khác K, Ca, Fe, Cu. Tính chất của Amoniac: là một chất mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí (có khối lượng riêng D = 0.76g/cm3) Amoniac hóa lỏng ở -340C và hóa rắn ở -780C. Trong số các khí, Amoniac tan được nhiều trong nước. Amoniac tan trong nước được nhiều là do hai chất này đều có sự phân cực. Amoniac có các phản ứng với acid, có phản ứng oxyhóa. 3.2. dụng cụ thí nghiệm - Cân điện tử độ chính xác 0.1(g). - Thước đo điện tử. - Tủ sấy nhiệt độ tối đa 3000C độ chính xác 0.10C dùng để sấy mẫu. - Máy đo độ ẩm. - Máy thử tính chất cơ lý. - Máy ép nhiệt để ép nén mẫu. - ống thủy tinh chia vạch 1/10 ml dung tích 500ml dùng để pha hóa chất. - Thùng nhựa dung tích 5000 ml dùng để ngâm mẫu trong Amoniac. - Nhiệt kế dùng để đo nhiệt độ. 3.3. Trình tự thí nghiệm 3.3.1. Tạo mẫu + Mẫu kiểm tra khối lượng thể tích mẫu cắt theo tiêu chuẩn TCVN 362 - 70 sửa đổi, kích thước 30 x 20 x 30 (mm). + Mẫu kiểm tra giới hạn bền uốn tĩnh mẫu cắt theo tiêu chuẩn TCVN 365 - 70 sửa đổi, kích thước mẫu 20 x20 x 300 (mm). + Mẫu kiểm tra giới hạn bền nén dọc thớ, mẫu cắt theo tiêu chuẩn TCVN 362 - 70 sửa đổi, kích thước mẫu 20 x 20 x 30 (mm). + Mẫu kiểm tra khả năng co rút, giãn nở của gỗ theo tiêu chuẩn TCVN 360 - 70 và 361 - 70 sửa đổi, kích thước mẫu 30 x 30 x 10 (mm). + Kiểm tra khả năng trang sức của gỗ theo tiêu chuẩn GOCT 15140-78. + Kiểm tra khả năng phục hồi trở lại theo tiêu chuẩn TCVN 361-70. 3.3.2. Xử lý mẫu trong Amoniac Đem gỗ có độ ẩm 60 - 90% ngâm vào trong dung dịch Amoniac nồng độ 25%. Giữ nhiệt độ và áp suất trong phòng để tiến hành làm mềm hóa với nồng độ và thời gian xử lý thay đổi như sau: Nồng độ (N): 11 %, 13 %, 15 %, 17 %, 19 %. Thời gian (τ): 2, 4, 6, 8, 10 (ngày) 3.3.3. Nén ép gỗ Gỗ sau khi xử lý bằng Amoniac sẽ có cấu tạo lỏng lẻo cường độ gỗ giảm đi một cách rõ rệt. Vì vậy sau khi hóa dẻo gỗ được chuyển qua nén ép để tăng cường độ mà tính dẻo dai của gỗ khi xử lý bằng Amoniac vẫn không bị mất đi. Gỗ sau khi xử lý được rửa sạch và để ráo cho gỗ thực sự hóa mềm đồng thời lượng Amoniac còn tồn dư bay hơi hết rồi mới tiến hành nén ép. Hiện nay, thường có hai phương pháp nén ép: Phương pháp nén kín và phương pháp nén hở. Từ đặc thù của phương pháp tôi chọn phương pháp nén ép kín cho nghiên cứu của mình. Tiến hành nén ép với tỷ suất nén 45%. Các thông số chế độ ép như sau: áp suất ép 1.5 (MPa), nhiệt độ bàn ép 1200C, thời gian nén ép là 60 (phút). Tiếp tục làm nguội bàn ép cho nhiệt độ trong lòng sản phẩm đạt từ 30 - 400 C. Giải phóng lực lấy sản phẩm gỗ nén ép ra. Sản phẩm được đặt trong phòng khoảng 1 tuần, nhằm loại trừ nội ứng suất và vệ sinh môi trường. Biểu đồ nén ép gỗ được mô tả như sau: Trong đó: τ1 là thời gian tăng áp τ2 là thời gian duy trì áp suất τ3 là thời gian giảm áp τ 3 = 10 τ2 = 30 Thời gian ép (phút) 15 P (KG/m2) Hình 3.2. Biểu đồ nén ép gỗ τ1= 20 3.3.4. Cắt mẫu theo tiêu chuẩn để kiểm tra một số chỉ tiêu chất lượng của gỗ nén Gỗ sau khi nén ép được tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng. 3.4. Kết quả và đánh giá kết quả nghiên cứu 3.4.1. Kiểm tra khả năng tăng khối lượng thể tích Kết quả kiểm tra về khả năng tăng khối lượng thể tích của gỗ đã qua xử bằng Amoniac ta có kết quả ghi ở bảng 3.1. Bảng 3.1. Khả năng tăng khối lượng thể tích của gỗ qua xử lý Amoniac N0 N % τ(ngày) Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 17 8 1.12 1.27 0.90 1.120 1.224 0.094 2 13 8 1.12 1.05 1.06 1.077 1.042 -0.034 3 17 4 1.39 0.82 1.05 1.060 1.081 -0.009 4 13 4 1.06 1.01 0.96 1.010 0.872 -0.138 5 19 6 1.75 1.21 0.69 1.217 1.264 -0.086 6 11 6 0.65 0.79 0.85 0.762 0.926 0.172 7 15 10 1.52 1.17 0.85 1.180 1.120 -0.064 8 15 2 1.06 0.65 0.81 0.817 0.963 0.147 9 15 6 1.11 1.15 1.06 1.107 1.020 -0.087 Khả năng tăng khối lương thể tích (g/cm3) Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ, thời gian ngâm Amoniac và khối lượng thể tích τ= 10ngày τ= 8 ngày τ= 6 ngày τ= 4 ngày τ= 2 ngày Nồng độ Amoniac (%) Khối lượng thể tích của gỗ Keo tai tượng đối chứng là: 0.46 (g/cm3). Từ kết quả ở bảng (3.1) tôi xây dựng được phương trình tương quan biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ, thời gian ngâm Amoniac và khối lượng thể tích của gỗ Keo tai tượng biến tính như sau: Ykltt= 1.020 + 0.098N + 0.013N2 + 0.078 τ - 0.007 τ N + 0.022 τ2 (3.1) Từ phương trình (3.1) tôi xây dựng được đồ thị (3.1). Từ bảng 3.1 và đồ thị 3.3 tôi có nhận xét sau: Khối lượng thể tích của gỗ Keo tai tượng quaxử lý Amoniac tăng lên rất nhiều so với gỗ đối chứng mà nó có xu hướng tăng mạnh khi nồng độ và thời gian ngâm tăng.Tăng mạnh nhất khi ở cấp nồng độ 19 %. ứng với thời gian 10 ngày. Nguyên nhân: Khi gỗ chịu một tác dụng của ngoại lực mà tại điều kiện đó mà không xảy ra sự chuyển dời quán tính nhưng gỗ đã phát sinh sự biến đổi về dạng hình học và kích thước của nó. Vùng kết tinh của celullose và hemicelullose có tính thích nước và các dung dịch trương nở, có tác dụng làm trương nở gỗ rất lớn. Thành phần nước không thể thấm sâu vào vùng kết tinh của cellulose còn với các dung dịch trương như Amoniac thì có thể thấm vào, từ đó dãn đến sự trương dãn của các Mixen. Mặt khác lignin là thành phần quan trọng liêm quan đến khả năng mềm dẻo của gỗ. NH3 là một trong những chất lignin rất thích. Chính vì thế, mà nồng độ càng cao thì sự hòa tan trương nở của lignin tăng lên làm tăng các cầu OH- kết quả là gỗ được mềm hóa triệt để khi nén bị ép dẹt làm cho mật độ của gỗ tăng lên dẫn đến khối lượng thể tích tăng. Gỗ khi hút nước, Amoniac hoặc rượu bậc thấp hay khí có cực thì sẽ dẫn đến giãn nở. Khi các dung dịch trương dãn chui thấm vào giữa các phân tử trong cao phân tử, cấu thành gỗ làm cho các cầu nối giữa các phân tử có khoảng cách xa ra, lực kết hợp giữa các phân tử với nhau giảm bớt, khi chịu tác dụng ngoại lực, các cầu nối trong phân tử phát sinh chuyển dịch tương đối giữa chúng, biến dạng đã được thực hiện. Khi gỗ đã phát sinh biến dạng rõ ràng thì vị trí tương đối và khoảng cách giữa các thành phần của các bộ phận và giữa các phân tử trong các thành phần đó đã phát sinh biến đổi mà sản sinh ra nội lực giữa các thành phần với nhau và giữa các phân tử với nhau nhằm chống lại tác dụng của ngoại lực đồng thời luôn có xu thế khôi phục trở lại trạng thái ban đầu; khi ở trạng thái cân bằng nội lực và ngoại lực có độ lớn tương đương, phương chiều ngược nhau. ứng suất là nội lực trên một đơn vị diện tích, hiển nhiên giá trị của nó cũng bằng giá trị của ngoại lực trên một đơn vị diện tích. Do kết cấu xốp lỏng lẻo và mềm dẻo làm cho ứng suất của các tổ chức đã bị triệt tiêu một cách tối đa làm ảnh hưởng đến mức độ gia tăng mật độ. Tuy nhiên ở nồng độ 19 % ứng với thời gian là 10 ngày thì khả năng tăng khối lượng thể tích cao nhất nhờ vào sự thay thế một số nhóm chức, khoảng cách giữa các mixen,..Do đó mà chúng rất bền vững nhờ sự liên kết của Amoniac với các liên kết có trong gỗ làm cho khả năng cứng vững của các thành phần trong gỗ tăng lên. 3.4.2. Khả năng uốn tĩnh 3.4.2.1. Khả năng uốn tĩnh xuyên tâm Bảng 3.2. Khả năng uốn tĩnh xuyên tâm N0 N % τ(ngày) Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 17 8 185.80 197.94 209.17 197.637 197.879 0.242 2 13 8 190.79 176.86 184.43 184.027 172.280 -11.746 3 17 4 130.82 204.81 221.60 185.743 197.870 12.135 4 13 4 200.37 184.95 161.59 182.303 182.45 0.147 5 19 6 198.90 225.04 209.96 211.300 198.923 -12.377 6 11 6 130.44 176.86 183.13 166.81 178.41 11.600 7 15 10 222.19 204.95 193.59 206.91 194.629 -12.281 8 15 2 145.81 176.23 212.08 178.04 189.544 11.504 9 15 6 170.68 190.99 215.39 192.353 193.131 0.777 Kết quả kiểm tra về ứng suất uốn tĩnh xuyên tâm của gỗ Keo tai tượng đã qua xử lý Amoniac, kết quả được ghi ở bảng 3.2. ứng suất uốn tĩnh xuyên tâm của gỗ Keo tai tượng chưa qua xử lý Amoniac là: 73.58 (MPa). Từ kết quả ở bảng 3.2 tôi xây dựng được phương trình tương quan biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ, thời gian ngâm Amoniac với ứng suất uốn tĩnh xuyên tâm của gỗ Keo tai tượng qua xử lý như sau. Yutxt= 193.131 + 10.257N- 4.464N2 - 2.5427τ + 2.542τN - 1.044τ 2 (3.2) Nồng độ Amoniac% Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ, thời gian ngâm (NH3) và uốn tĩnh xuyên tâm Khả năng uỗn tĩnh xuyên tâm % τ=10 (ngày) τ=8 (ngày) τ=6 (ngày τ=4 (ngày) τ=2 (ngày) Từ phương trình (3.2) tôi vẽ được đồ thị (3.2). 3.4.2.2. Khả năng uốn tĩnh tiếp tuyến Kết quả kiểm tra về ứng suất uốn tĩnh tiếp tuyến của gỗ Keo tai tượng đã qua xử lý Amoniac, kết quả được trình bày ở bảng 3.3. Bảng 3.3. Khả năng bền uốn tĩnh tiếp tuyến N0 N % τ(ngày) Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 17 8 180.80 195.94 200.17 192.303 198.830 6.527 2 13 8 188.79 173.86 180.43 192.303 173.727 -7.300 3 17 4 130.82 200.80 189.60 181.027 185.051 11.311 4 13 4 198.37 180.95 159.59 179.637 177.121 -2.516 5 19 6 190.90 222.04 203.96 205.633 187.796 -17.838 6 11 6 128.44 175.85 180.10 161.463 171.279 9.816 7 15 10 220.19 200.90 185.88 202.323 203.097 0.773 8 15 2 140.82 272.20 207.08 206.700 197.904 -8.793 9 15 6 168.80 185.97 210.23 188.333 196.356 8.022 ứng suất uốn tĩnh tiếp tuyến của gỗ Keo tai tượng chưa qua xử lý Amoniac là: 72.48 (MPa). Từ kết quả thu được ở bảng 3.3 tôi xây dựng được phương trình tương quan biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ, thời gian ngâm Amoniac và ứng suất uốn tĩnh tiếp tuyến của gỗ Keo tai tượng qua xử lý như sau. Yutxt= 196.356 + 8.258N - 16.818N2 + 2.596 τ + 4.293τN + 4.145 τ 2 (3.3) Từ bảng 3.2 và 3.3, đồ thị (3.2) ta có nhận xét sau: ứng suất uốn tĩnh xuyên tâm và ứng suất uốn tĩnh tiếp tuyến của gỗ Keo tai tượng khi qua xử lý bằng Amoniac đều có xu hướng tăng khi tăng nồng độ và thời gian. Tuy nhiên ở mỗi cấp nồng độ khác nhau thì tỷ lệ tăng cũng khác nhau, khi nồng độ từ 11 - 13 % thì ứng suất uỗn tĩnh chưa tăng nhiều nhưng càng lên cao ứng suất uỗn tĩnh, ứng suất xuyên tâm tăng rất mạnh. ứng suất uốn tĩnh xuyên tâm lớn hơn ứng suất uốn tĩnh tiếp tuyến. ở cấp nồng độ 19 % và thời gian 10 ngày ứng suất uốn tĩnh lớn nhất. Nguyên nhân: Amoniac thấm sâu vào vùng kết tinh của cellulose làm cho vùng kết tinh mở rộng và trở nên lỏng lẻo, dẫn đến giữa các phân tử cellulose với nhau phát sinh sự chuyển động tương đối, và thể hiện rõ tính dẻo. Khi dẻo hóa bằng Amoniac sau đó qua nén ép nó làm cho tế bào và vách tế bào dồn nén lại làm cho mật độ gỗ tăng lên. Do kết cấu xốp lỏng lẻo và mềm dẻo làm cho ứng suất trong gỗ bị triệt tiêu một cách tối đa và làm giảm bớt mức độ chênh lệch dị hướng dị tính của phương xuyên tâm và phương tiếp tuyến. Trong đó ảnh hưởng nhất là gia tăng mật độ. Mặt khác, thời gian không những để phản ứng giữa các phân tử Amoniac- mà còn là thời gian để Amoniac khuếch tán và trong gỗ. 3.4.3. Giới hạn bền nén dọc Qua xử lý OPT về ứng suất nén dọc thớ của gỗ Keo tai tượng đã qua xử lý Amoniac, kết quả như sau: Bảng 3.4. Giới hạn bền nén dọc thớ của gỗ đã qua xử lý Amoniac N% N % τ(ngày) Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 17 8 94.88 78.76 110.53 94.723 100.91 6.185 2 13 8 100.28 84.09 69.34 84.570 81.702 -2.868 3 17 4 72.87 98.42 86.31 85.867 87.449 1.571 4 13 4 67.12 85.24 78.69 77.017 69.546 -7.471 5 19 6 72.43 102.80 125.80 100.34 92.577 -7.767 6 11 6 72.37 52.99 65.69 63.683 74.022 10.339 7 15 10 105.67 87.55 98.60 97.27 93.957 -3.317 8 15 2 89.59 76.56 59.63 75.260 81.149 5.889 9 15 6 86.900 80.07 98.60 88.523 85.951 -2.572 ứng suất nén dọc thớ của gỗ Keo tai tượng đối chứng không qua xử lý là 39.47 (MPa). Từ kết quả thu được ở bảng 3.4 tôi xây dựng được phương trình tương quan biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ, thời gian ngâm Amoniac và giới hạn bền nén dọc của gỗ keo tai tượng qua xử lý như sau. Nồng độ Amoniac% Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ, thời gian ngâm với độ bền nén dọc thớ Giới hạn bền nén dọc (MPa) τ=1 0 ngày τ=6 ngày τ=4 ngày τ=8 ngày τ=2 ngày Yndt= 85.951+ 9.277N - 2.625N2 + 6.404 τ + 0.326 τ N + 1.602 τ 2 (3.4) Từ phương trình (3.4) tôi vẽ được đồ thị (3.4) Từ bảng 3.4 và đồ thị (3.4) ta có nhận xét sau: ứng suất nén dọc thớ của gỗ Keo tai tượng có xu hướng tăng khi tăng nồng độ và thời gian. Nguyên nhân là do khi gỗ được xử lý với thời gian càng dài thì tốc độ khuếch tán Amoniac vào trong gỗ càng nhiều làm cho gỗ càng trở nên lỏng lẻo hơn. Mặt khác, khi nồng độ cao làm Amoniac tác dụng mạnh với cellulose, hemicellulose, lignin, Amoniac làm trương nở cellulose vì Amoniac có thể thấm sâu vào trong vùng kết tinh mà hình thành nên Amoniac hóa cellulose nên rất thuận lợi cho nén ép tăng mật độ 3.4.4. Khả năng phục hồi trở lại của gỗ nén Gỗ sau khi nén ép thường có xu hướng phục hồi trở lại, tỷ lệ này phụ thuộc vào phương pháp nén ép, nồng độ chất ngâm tẩm và thời gian ngâm. Với nồng độ và thời gian như đã chọn tôi tiến hành kiểm tra khả năng phục hồi trở lại của mẫu sau 48 giờ, kết quả thu được trình bày ở bảng 3.5. Bảng 3.5. Khả năng phục hồi trở lại sau 48 giờ N0 N % τ (ngày) Y1 % Y2% Y3 % Ytb Y- Yost 1 17 8 2.43 2.09 1.80 2.107 2.014 -0.217 2 13 8 3.54 2.76 1.75 2.682 2.727 0.044 3 17 4 2.08 2.23 3.30 2.537 2.497 -0.040 4 13 4 2.42 3.00 2.71 2.710 2.931 0.221 5 19 6 1.54 2.24 1.88 1.887 1.765 0.256 6 11 6 2.92 2.23 3.98 3.043 2.779 -0.265 7 15 10 2.59 2.06 1.49 2.047 2.190 0.173 8 15 2 2.68 2.69 3.05 2.807 2.625 -0.181 9 15 6 2.76 2.34 1.99 2.363 2.372 0.009 Từ kết quả thu được ở bảng 3.5 tôi xây dựng được phương trình tương quan biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ, thời gian ngâm Amoniac và tỷ lệ phục hồi trở lại của gỗ nén sau 48 giờ như sau: Yphtl= 2.372 - 0.318N + 0.089N2 - 0.203τ - 0.101τ N + 0.051τ 2 (3.5) Từ phương trình (3.5) ta vẽ được đồ thị (3.5) Từ kết quả bảng 3.5 và đồ thị (3.5) tôi có nhận xét sau: Tất cả các mẫu khi qua xử lý bằng Amoniac đều có khả năng phục hồi trở lại. Tuy nhiên, ở cấp nồng độ và thời gian khác nhau thì tỷ lệ phục hồi trở lại khác nhau. Qua kết quả ta thấy khi nồng độ, thời gian tăng thì tỷ lệ phục hồi trở lại ít. Nhưng ban đầu ở cấp nồng độ 11 - 13 % tỷ lệ phục hồi giảm không đáng kể nhưng từ 15 - 19 % thì khả năng phục hồi trở lại giảm rất nhiều. Điều này được giải thích như sau: Khi nồng độ tăng thì khả năng phá vỡ cấu trúc vách tế bào gỗ càng lớn, gỗ sau khi ép dẹt các sợi gỗ đó đã bị dẻo hóa sẽ được sắp sếp theo một trật tự nhất định, khi gặp môi trường ẩm sẽ hút ẩm. Song, lực phục hồi trở lại yếu nên khả năng phục hồi trở lại của gỗ nhỏ. Mặt khác, khi thời gian dài thì thời gian không những làm cho Amoniac phản ứng với các cao phân tử (phân tử của các cầu OH) mà còn là thời gian để Amoniac khuếch tán vào trong gỗ. Khi nén ép các thành phần trong gỗ bị dồn nén lại làm mật độ của gỗ tăng lên và cứng hóa đi, từ đó mà khả năng phục hồi trở lại bé. τ=2(ngày) τ=4 (ngày) τ=6 (ngày) τ=8(ngày) τ=10(ngày) Nồng độ Amoniac (%) Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ, thời gian tẩm Amoniac và tỷ lệ phục hồi trở lại sau 48h Khả năng phục hồi trở lại (%) 3.4.5. Khả năng co rút, giãn nở của gỗ 3.4.5.1. Khả năng co rút a. Khả năng co rút xuyên tâm Khả năng co rút xuyên tâm của gỗ Keo tai tượng đã qua xử lý Amoniac, ta có kết qủa sau thu được ở bảng 3.6. Co rút xuyên tâm của gỗ Keo tai tượng đối chứng là 3.53 %. Từ kết quả thu được ở bảng 3.6 tôi xây dựng được phương trình tương quan biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ, thời gian ngâm Amoniac với co rút xuyên tâm của gỗ Keo tai tượng qua xử lý như sau. Ycrxt= 2.217 - 0.144N - 0.005N2 - 0.097 τ - 0.014τ N + 0.002 τ 2 (3.6) Bảng 3.6. Khả năng co rút xuyên tâm τ=2 (ngày) τ=4(ngày) τ=6(ngày) τ=8(ngày) τ=10(ngày) Nồng độ Amoniac (%) Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ, thời gian ngâm (NH3) và co rút xuyên tâm Khả năng co rut xuyên tâm (%) N0 N % τ (ngày) Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 17 8 2.26 2.30 1.62 2.060 1.958 -0.102 2 13 8 2.12 2.27 2.40 2.263 2.274 0.011 3 17 4 1.89 2.19 2.37 2.150 2.181 0.031 4 13 4 2.50 2.17 2.22 2.297 2.440 0.014 5 19 6 1.52 2.20 2.27 1.997 2.068 0.071 6 11 6 2.33 2.42 2.78 2.510 2.356 -0.154 7 15 10 2.24 1.65 2.20 2.030 2.121 0.091 8 15 2 2.30 2.59 2.58 2.490 2.316 -0.174 9 15 6 2.01 2.20 2.19 2.133 2.217 0.083 Từ phương trình (3.6) tôi vẽ được đồ thị (3.6) ghi ở hình 3.7. b. Khả năng co rút tiếp tuyến Kết quả khả năng co rút tuyến của gỗ Keo tai tượng đã qua xử lý Amoniac ta có kết qủa được ghi ở bảng 3.7. Bảng 3.7. Khả năng co rút tiếp tuyến N0 N % τ(ngày) Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 17 8 4.3 4.20 3.1 3.867 3.945 0.078 2 13 8 4.17 4.27 4.33 4.257 4.308 0.051 3 17 4 4.18 4.04 4.00 4.073 3.962 -0.111 4 13 4 4.04 4.10 4.15 4.097 3.959 -0.138 5 19 6 4.09 4.12 4.17 4.127 4.160 0.033 6 11 6 4.27 4.23 4.26 4.253 4.340 0.086 7 15 10 4.36 4.04 3.14 3.847 3.717 -0.129 8 15 2 3.55 3.14 3.22 3.303 3.552 0.249 9 15 6 3.97 3.37 4.14 3.960 3.841 -0.119 Co rút tiếp tuyến của gỗ Keo tai tượng đối chứng là: 4.65 % Từ kết quả thu được ở bảng 3.7 tôi xây dựng được phương trình tương quan biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ, thời gian ngâm Amoniac với co rút tiếp tuyến của gỗ Keo tai tượng qua xử lý như sau. Ycrtt= 3.841 - 0.09N+ 0.409N2 + 0.083 τ - 0.092τN - 0.206 τ 2 (3.7) Từ bảng 3.6, 3.7 và đồ thị (3.6) tôi có nhận xét sau: + Tỷ lệ co rút xuyên tâm và tiếp tuyến giảm khi nồng độ, thời gian tăng. + Tỷ lệ co rút xuyên tâm và tiếp tuyến của Keo tai tượng khi qua xử lý Amoniac ban đầu ở cấp nồng độ 11 % và thời gian là 2 ngày thì khả năng co rút xuyên tâm, tiếp tuyến giảm không đáng kể. Nhưng ở nồng độ 19 % và 10 ngày thì tỷ lệ co rút xuyên tâm và tiếp tuyến có xu hướng giảm rất mạnh. + Tỷ lệ co rút của gỗ qua xử lý cao hơn tỷ lệ co rút đối chứng. Nguyên nhân Do khi xử lý trong Amoniac vách tế bào phân cực dẻo hóa, khi Amoniac bay hơi dễ phát sinh chất thấm từ ruột tế bào ra phá vỡ vách tế bào gỗ. Sự phá vỡ này làm cho kích thước của gỗ bị co lại so với kích thước đối chứng. 3.4.5.2. Khả năng giãn nở a. Giãn nở xuyên tâm Khả năng giãn nở xuyên tâm của gỗ Keo tai tượng đã qua xử lý Amoniac, ta có kết qủa được ghi ở bảng 3.8 Bảng 3.8. Khả năng giãn nở xuyên tâm N0 N % τ (ngày) Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 17 8 1.05 3.09 2.53 2.223 1.798 -0.425 2 13 8 3.26 2.90 2.39 2.850 2.855 0.005 3 17 4 1.71 3.90 1.91 2.507 2.518 0.011 4 13 4 2.31 4.12 2.58 3.003 3.445 0.442 5 19 6 1.89 1.42 1.01 1.440 1.854 0.414 6 11 6 2.58 2.39 4.91 3.293 2.846 -0.447 7 15 10 2.35 1.28 1.14 1.590 2.010 0.420 8 15 2 2.30 4.54 2.51 3.117 2.664 -0.453 9 15 6 2.79 1.90 1.31 2.000 2.033 0.033 Giãn nở xuyên tâm của gỗ Keo tai tượng đối chứng là 3.68%. Từ kết quả thu được ở bảng (3.8) tôi xây dựng được phương trình tương quan biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ, thời gian ngâm Amoniac với giãn nở xuyên tâm của gỗ Keo tai tượng qua xử lý như sau. Ygnxt = 2.033 – 0.496N+ 0.317N2 - 0.327 τ - 0.033 τ N + 0.304 τ 2 (3.8) Từ phương trình (3.8) tôi vẽ được đồ thị (3.8). Khả năng giãn nở xuyên tâm% Nồng độ Amoniac % Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ, thời gian ngâm (NH3) và giãn nở xuyên tâm τ=6 (ngày) τ=2 (ngày) τ=8 (ngày) τ=4 (ngày) τ=10 (ngày) b. Khả năng giãn nở tiếp tuyến Khả năng giãn nở tiếp tuyến của gỗ Keo tai tượng đã qua xử lý Amoniac, ta có kết qủa được ghi ở bảng 3.9. Bảng 3.9. Khả năng giãn nở tiếp tuyến N0 N % τ(ngày) Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 17 8 4.35 4.80 4.23 4.460 4.604 0.144 2 13 8 4.21 4.17 3.06 3.813 3.893 0.079 3 17 4 4.04 3.45 4.68 4.057 4.080 0.024 4 13 4 4.44 4.47 4.29 4.400 4.359 -0.041 5 19 6 4.89 4.30 4.16 4.450 4.282 -0.168 6 11 6 4.50 3.75 4.06 4.103 4.066 -0.038 7 15 10 4.80 4.72 4.21 4.577 4.353 -0.223 8 15 2 4.68 3.35 4.89 4.307 4.324 0.018 9 15 6 4.78 4.28 3.18 4.073 4.279 0.206 Giãn nở tiếp tuyến của gỗ Keo tai tượng đối chứng là: 4.68 % Từ kết quả thu được ở bảng 3.9 tôi xây dựng được phương trình tương quan biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ, thời gian ngâm Amoniac với giãn nở tiếp tuyến của gỗ Keo tai tượng qua xử lý như sau. Ygntt= 4.279 + 0.108N - 0.105N2 + 0.014τ + 0.248τ N + 0.06 τ 2 (3.9) Từ bảng 3.8, 3.9 và đồ thị (3.8) ta có nhận xét sau: + Tỷ lệ giãn nở xuyên tâm, tiếp tuyến luôn có xu hướng giảm khi nồng độ tăng. + Tỷ lệ giãn nở tiếp tuyến tăng cao hơn tỷ lệ xuyên tâm. + Tỷ lệ giãn nở tăng không đáng kể khi nồng độ tăng từ 11 - 13 % sau đó giảm dần khi nồng độ tăng từ 13 - 19 %. Nguyên nhân Giai đoạn đầu, gỗ qua xử lý hút nước nhiều, nhưng khi đạt giá trị cân bằng thì gỗ đã xử lý lại hút ít hơn. Trương nở và hút ẩm đều có hiện tượng tương tự, điều đó có thể liên quan đến hiện tượng tái kết tinh của lignin trong gỗ. Sự mẫn cảm đối với hơi nước của gỗ đã qua xử lý và không qua xử lý là như nhau. Mặt khác, khi gỗ được xử lý bằng Amoniac thì các cấu tử trong gỗ (cellulose, hemicellulose, lignin) bị hóa mềm triệt để. Mặt khác, lượng Amoniac tồn dư trong gỗ phá hủy lignin. Lignin là một loại cao phân tử cấu thể phân nhánh, khi được hóa mềm Amoniac các phân tử lignin đã phát sinh biến dạng chuyển vị chuỗi phân tử không bị hòa tan hoặc là không hoàn toàn phân ly, đồng thời những lignin lỏng lẻo có sự liên kết với các đường bậc cao, nên khả năng hút dung dịch Amoniac sẽ lớn hơn. Khác với phân tử nước, Amoniac có thể thấm sâu vào vùng kết tinh làm cho nó mở rộng và trở lên lỏng lẻo sức hút dung dịch của gỗ tăng lên. Chính vì thế, mà ở cấp nồng độ 19 % và thời gian 10 ngày tỷ lệ giãn nở là nhỏ nhất. Nhận xét chung về tỷ lệ co rút, giãn nở: - Khi qua xử lý bằng Amoniac thì khả năng cu rút xuyên tâm nhở hơn co rút tuyến - Chênh lệch giữa tỷ lệ giãn nở và co rút của gỗ đã xử lý Amoniac là đáng kể. - Cùng với sự tăng nồng độ và thời gian ngâm Amoniac thì tỷ lệ co rút và giãn nở của gỗ xử lý đêu có xu hướng giảm dần. Nguyên nhân là do khi phân tử Amoniac tiếp cận với các cầu nối - OH thì phản ứng xảy ra kết cấu của đại phân tử gỗ được sắp xếp lại để có thể dung nạp được thể tích của dung dịch làm cho kết cấu gỗ càng trở nên lỏng lẻo tạo điều kiện tốt cho quá trình nén ép về sau. - Tác dụng mềm hóa của dung dịch Amoniac biểu hiện rõ rệt đối với lignin và đường bậc cao nó làm trương nở thành phần này. Lignin bị mềm hóa phát sinh biến dạng chuyển vị nhưng chuỗi phân tử không bị hòa tan hay phân ly hoàn toàn, đồng thời những lignin lỏng lẻo liên kết với đường bậc cao, càng thể hiện trạng thái hóa dẻo. Khác với phân tử nước Amoniac có thể thấm sâu vào vùng kết tinh của cellulose làm cho vùng kết tinh mở rộng và trở nên lỏng lẻo, dẫn đến giữa các phân tử cellulose với nhau phát sinh chuyển động tương đối, nó thể hiện càng rõ tính dẻo. 3.4.6. Khả năng trang sức bề mặt gỗ khi đã qua xử lý Amoniac Kiểm tra khả năng trang sức bề mặt gỗ qua xử lý Amoniac tôi tiến hành thử độ bám dính bằng màng sơn P- U (Polyureathane) lên bề mặt gỗ đã xử lý. Tiêu chuẩn kiểm tra là GOCT 15140-78. Theo phương pháp là rạch ô vuông. Ta rạch các đường song song trên màng trang sức thành các ô vuông 2 (mm). Nguyên tắc rạch sao cho mũi dao trích chạm mặt ván nền, ở mũi dao đó sinh ra các lực có tác dụng xô trượt màng tràng sức ra khỏi mặt ván nền. Nếu độ bám dính của màng phủ tốt sẽ thắng lực trượt này [3, 6, 18, 19]. Kết quả thử độ bám dính của màng sơn được trình bày ở bảng 3.10. Bảng 3.10. Độ bám dính của màng sơn P-U N0 N % τ (ngày) Số ô bong Dọc vết rạch có hiện tượng bong theo dạng vảy 1 17 8 Không có Các vết rạch nhãn không có hiện tượng ô vuông bong 2 13 8 1 ô bong Dọc vết rạch có hiện tượng bong theo dạng vảy 3 17 4 Không có Các vết rạch nhãn không có hiện tượng ô vuông bong 4 13 4 2 ô bong Dọc theo hai bên rìa vết rạch ta nhìn thấy bong theo dạng vảy 5 19 6 Không có Các vết nhìn rất bóng không có hiện tượng bong 6 11 6 3 ô bong Màng trang sức có vết bong dọc theo hai bên rìa và bong dạng vảy 7 15 10 Số ô bong Mô tả trạng thái trang sức khi tạo các vết rạch 8 15 2 2 ô bong Màng trang sức có vết bong dọc theo hai bên rìa và bong dạng vảy 9 15 6 Không có Màng trang sức nhẵn không có hiện tượng ô vuông bong 10 Mẫu đối chứng 4 ô bong Màng trang sức có vết bong dọc theo hai bên rìa và bong dạng vảy Từ kết quả ở bảng 3.10 tôi có nhận xét sau: Kết quả cho thấy số lượng ô bong < 5 %. Theo tiêu chuẩn xác định độ bền bám dính thì số lượng ô bong < 5 %/100 là mẫu đạt độ bám dính cao. Đối với gỗ được xử lý bằng Amoniac thì khả năng bám dính của chất phủ lên bề mặt tốt hơn so với mẫu đối chứng và khả năng bám dính của chất phủ tăng khi nồng độ tăng. Nguyên nhân Do khi trang sức lên bề mặt gỗ tự nhiên thì độ nhẵn của ván nền sẽ bị ảnh hưởng tới độ bong, độ bám dính của màng trang sức. Ngoài ra, độ ẩm ván nền cũng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng màng trang sức. Nếu độ ẩm ván nền lớn dẫn đến ván nền co rút, màng trang sức bị dạn nứt. Vì vậy khi trang sức bề mặt gỗ xử lý Amoniac, gỗ trở nên nhẵn bóng hơn và khả năng bám dính cao hơn. Mặt khác, khi trang sức lên bề mặt gỗ qua xử lý thì màu sắc của gỗ trở nên đẹp, bóng hơn. Tuy nhiên xử lý cấp nồng độ 11% ứng với thời gian là 2 ngày thì độ bám dính không tốt bằng ở cấp nồng độ 19 % với 10 ngày. Nguyên nhân là do nồng độ Amoniac thấp khi sấy nước bay hơi hết để lại một khoảng trống trong gỗ dẫn đến độ bám dính kém đi. Kết luận và kiến nghị Kết luận - Gỗ khi qua xử lý hóa mềm bằng Amoniac NH3 khối lượng thể tích của nó tăng lên đang kể. Điều này cho thấy khối lượng thể tích và tính chất cơ học tỷ lệ thuận với nhau. Đây là điều hết sức có ý nghĩa khi biến tính các loại gỗ trong sản suất đồ mộc. - Gỗ qua xử lý Amoniac, các tính chất cơ học của gỗ tăng lên, nhưng độ dẻo dai giảm xuống, cướng độ kéo, nén tăng lên, cường độ uốn tăng - Gỗ đã qua xử lý Amoniac thì độ co rut giãn nở lớn hơn gỗ chưa qua xử lý một chút. - Trong điều kiện mềm hoa tỷ lệ phục hồi nguyên trạng sau khi có tác dụng của tải trọng là rất bé. - Độ bám dính của màng sơn P - U lên bề mặt gỗ đã qua xử lý tốt hơn gỗ chưa qua xử lý. Đây có thể nói việc làm mềm hóa gỗ bằng Amoniac và nén ép nâng cao khối lượng thể tích có ảnh hưởng đến chất lượng màng trang sức. Tóm lại - Công nghệ biến tính băng Amoniac (NH3) hoàn toàn có thể áp dụng vào thực tiễn sản suất ở Việt Nam. - Để xác định các giá trị hợp lý (nồng độ NH3 và thời gian ngâm hợp lý nhất) của đề tài tôi căn cứ vào tiêu chuẩn của gỗ dùng trong đồ mộc.Trong phạm vi của đề tài thì giá trị hợp lý nhất nồng độ 19% và thời gian là 10 ngày là hợp lý nhất Kiến nghị - Để nâng cao khả năng sử dụng, cũng như khắc phục những nhược điểm của gỗ mọc nhanh rừng trồng cần phải tiếp tục nghiên cứu những ảnh hưởng của một số hóa chất khác để tìm ra cấp nồng độ và thời gian hợp lý áp dụng vào trong sản xuất nâng cao chất lượng sản phẩm mà giá thành sử dụng lại không cao. - Nghiên cứu các phương pháp hóa mềm khác để có thể đạt được chất lượng cao hơn nữa. - Mặc dù khi gỗ được qua xử lý bằng dung dịch Amoniac khả năng đàn hồi trở lại rất ít nhưng cho dù có ít đi chăng nữa thì vẫn ảnh hưởng đến quá trình sử dụng. Đều này đòi hỏi cần nghiên cứu các giải pháp để loại bỏ sự đàn hồi trở lại. - Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ, thời gian ngâm tẩm Amoniac đến các chỉ tiêu về môi trường cũng như các yếu tố công nghệ, giá thành sản phẩm. - Cần nghiên cứu các giải pháp để đưa Amoniac vào trong gỗ nhằm đạt được hiệu quả hóa mềm cao nhất mà giá thành nhỏ nhất. - Khi tiến hành xử lý trong Amoniac thì hóa mềm triệt để nhưng khi sử dụng mùi khó chịu mạnh tính kích thích cao. Chính vì vậy đòi hỏi phải cần có sự nghiên cứu tiếp theo để làm sao giảm bớt mùi khi sử dụng. tài liệu tham khảo 1. Lê Hữu Bá (1999), Hóa học cao phân tử và hợp chất tự nhiên, chương trình cao học ngành chế biến lâm sản, trường Đại học Lâm Nghiệp. 2. Hồ Xuân Các, PHạm Văn Khang, Phạm Đức Thuội, Lễ Xuân Tình (1976), giáo trình khoa học gỗ, NVB Nông nghiệp Hà Nội. 3. Trần Văn Chứ (2003) Công nghê trang sức vật liệu gỗ, NXB Nông nghiệp Hà Nội. 4. Hà Chu Chử (1997), Hóa học công nghệ hóa lâm sản, NXB Nông nghiệp Hà Nội. 5. Hà Chu Chử, Hoàng Thúc Đệ (1998), Công nghệ hóa lâm sản, Trường Đại học Lâm Nghiệp. 6. Lý Khánh Chương (1990), Trang sức bề mặt ván nhân tạo, NXB Lâm nghiệp Đông Bắc – Trung Quốc. 7. Phạm Văn Chương, Khả năng sử dụng gỗ rừng trồng trong công nghiệp gỗ ở các vùng nhiệt đới. Xu hướng phát triển và sử dụng lâm sản ngoài gỗ ở Việt Nam và các vùng Đông Nam á. 8. Hoàng Thúc Đệ (2000), Tiêu chuẩn chất lượng ván dăm và MDF dùng làm ván nền để trang sức, chuyên đề đào tạo và nghiên cứu khoa học(10) Trường Đại học Lâm Nghiệp. 9. Nguyễn Minh Hùng, sự thấm ẩm và hút dung dịch ẩm trong gỗ, Tạp trí Nông nghiệp và phát triển nông thôn 10/2003. 10. Nguyên Đình Hưng, một số tính chất vật lý và cơ học của ba loài keo ở tuổi năm và sáu tại rừng trồng thí nghiệm Ba Vì, thông tin khoa học lâm nghiệp , Viên khoa học Lâm nghiệp Việt Nam 1/2/1997. 11. Nguyễn Đình Hưng , khoa học gỗ , Trường Đại học Lâm Nghiệp. 12. Đoàn văn Kính , ảnh hưởng của một số hóa chất bảo quản đến ứng lực nén dọc và uốn tĩnh của gỗ, thông tin khoa học lâm nghiệp , Viên khoa học Lâm nghiệp Việt Nam số 1/2/1992. 13. Từ Hạo Sinh (2003), nâng cao chất lượng của gỗ theo hướng biến tính, NXB Bắc Kinh Trung Quốc. 14. Lê Xuân Tình (1998) khoa học gỗ NXB Nông nghiệp Hà Nội. 15. Hồ Sĩ Tráng, cơ sở hóa học gỗ và cellulose, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội-NXB khoa học kỹ thuật. 16. Tiêu chuẩn Việt Nam (1998), Tiêu chuẩn về gỗ và sản phẩm từ gỗ. 17. Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng màng trang sức, (1998) NXB Công nghiệp rừng Matxcova, cộng hòa Liên Bang Nga. 18. Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng màng trang sức, (1998) NXB Lâm nghiệp Bắc KInh Trung Quốc. 19. Hội khoa học ky thuật lâm nghiệp thành phố Hồ Chí Minh (1994), Hóa học gỗ và công nghệ chế biến hóa học gỗ. 20. Hiroshi Jnno, Recent reseach on wood and wood based, Materal- Society of Material Science. 21. Chao Chison (China) Hikaru (Japan) Hua Yu Kun (china), Properties and Ulitization of fast grooving Tree, China Foretry puplishing Huse. 22. Hoàng Tiến Đượng (2003) Nghiên cứu một số yếu tố công nghê sản xuất ván dăm chất lượng cao làm nguyên liệu cho sản xuất đồ mộc trong điều miền Bắc Việt Nam, Luận án tiến sĩ kỹ thuật.