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

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 gi