Đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ, thời gian tẩm Urea đến một số chỉ tiêu chất lượng gỗ biến tính

ơng pháp ngâm tẩm hóa học được phân thành: phương pháp áp lực và thường áp[3]. 1) Phương pháp ngâm thường Phương pháp ngâm thường áp lực được phân thành phương pháp ngâm và phương pháp nóng lạnh. (+) Phương pháp ngâm Phương pháp ngâm là dưới điều kiện áp suất và nhiệt độ trong phòng, hoặc có gia nhiệt. Đem gỗ ngâm 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 ngâm tẩm nóng lạnh được phát minh năm 1967 do Seeleif C.A. người Mỹ. Nguyên lý của phương pháp này là đem gỗ đặt vào dung dịch chống cháy được gia nhiệt ở điều kiện thường áp trong nhiều giờ tùy thuộc sự tăng cao nhiệt độ bên trong gỗ mà lượng không khí bên trong gỗ giãn nở, từ đó mà áp lực khí trong lòng gỗ cao hơn áp lực bên ngoài. 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 bị 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. 2) Phương pháp ngâm tẩm áp lực Phương pháp ngâm tẩm áp lực thường dùng là phương pháp tế bào đầy và phương pháp chân không hai 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, người ta còn gọi là: phương pháp Bephell. Phương pháp này là làm cho dung dịch chống cháy chứa đầy vào tế bào để đạt được mục đích là có lượng thuốc tối đa. Nguyên lý của phương pháp là đầu tiên tiến hành hút chân không (15 phút - 1 giờ) sau đó cho dung dịch chống cháy vào (vẫn duy trì áp lực chân không) tiếp theo là ta tiến hành tăng áp từ 1- 1.4 MPa ( khi tăng áp cắt nguồn chân không) sau khi lượng hấp thụ đã đạt quy định thì tiến hành quá trình hút chân không lần cuối mục đích là đẩy lượng chất chống cháy dư thừa ra khỏi bề mặt gỗ để khi lấy gỗ ra không có hiện tượng chảy rớt. (+) Phương pháp chân không hai lần Nguyên lý thao tác của phương pháp này cũng tương tự như phương pháp tế bào đầy nhưng áp lực chỉ sử dụng vào khoảng 1/10 so với áp lực dùng trong phương pháp tế bào đầy[3]. 2.1.2.3 - Biến tính theo hướng polime hóa Sử dụng các hydratcacbon không no hoặc các chất có độ đa tụ thấp sau khi đa tụ sơ bộ dùng phương pháp chiếu xạ hoặc gia nhiệt để cung cấp năng lượng cho chúng đa tụ tiếp trong gỗ đây gọi là gỗ polime hóa(WPC). WPC là một loại ván phức hợp giữa gỗ và keo làm chủ thể. * Nguyên liệu 1) Gỗ: nên lựa chọn những loại gỗ có tính thấm tốt, cây gỗ lá rộng mạch phân tán là tương đối thích hợp. 2) Dung dịch nhựa: dùng chủ yếu là: Styrene (ST), nhựa không bão hòa UPE, đơn thể thuộc họ C4H4, CrotonicAcid (MMA)… Các loại nhựa này đều có thể sử dụng đơn độc, cũng có thể hỗn hợp với nhau theo tỷ lệ nhất định, dung dịch nhựa hỗn hợp có hiệu quả rất tốt. 3) Chất phủ: + Chất nhuộn màu: cho vào trước khi sử dụng nó có thể làm cho WPC có màu sắc đã định trước. + Dung dịch liên kết: thường dùng là Methyl Crotonic. + Dung dịch xúc tiến: các loại Amin, Na2SO3, NaHO3. + Chất chống cháy: thường dùng là hỗn hợp có chứa Halozelle, đơn thể hàm chứa phôt pho. * Phương pháp thấm nhựa Thông thường cũng như phương pháp thấm thuốc bảo quản. * Phương pháp tụ hợp: có thể phân thành phương pháp chiếu xạ và phương pháp gia nhiệt xúc tác. + Phương pháp chiếu xạ: dùng tia có năng lượng cao để chiếu xạ gỗ đã được ngâm tẩm nhựa làm cho nó phát sinh phản ứng tụ hợp trên cơ sở đó hình thành WPC. + Phương pháp gia nhựa xúc tác: dựa vào tác dụng gia nhiệt và chất dẫn phát được vào nhựa mà gây nên phản ứng tụ hợp hình thành WPC. Với phương pháp này đầu tư ít, công nghệ đơn giản. Tính chất của WPC: có độ cứng, độ dẻo, độ bền lâu, độ chịu mài mòn và tính ổn định kích thước đều lớn hơn so với gỗ nguyên. Ngoài ra tính chống cháy, chống mục mọt đều cao hơn gỗ nguyên. Khả năng chống chịu nước lớn hơn so với gỗ nguyên. WPC có khả năng hút nước giảm là do tác dụng cản trở của cao phân tử trong gỗ làm cho nước không khuếch tán được. Biên độ tăng tính chất cơ học rất cao chủ yếu là độ cứng và cường độ nén ngang thớ, còn tính chất cơ học khác đại thể lớn hơn 1.5 - 2 lần so với gỗ nguyên. So với gỗ nguyên thì tính chống chịu khí hậu của WPC được nâng cao rất nhiều. Do vậy WPC dùng cho các công trình ngoài trời mà không cần trang sức bảo vệ bề mặt. 2.1.2.4 - Biến tính tăng khối lượng theo nén ép- hóa dẻo Xử lý hóa mềm gỗ có thể phân thành 2 dạng: Đó là phương pháp vật lý và phương pháp hoá học. (1). Phương pháp vật lý Phương pháp vật lý: 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, Thông thường lấy nhiệt độ lớn hơn 800C để xử lý, thời gian xử lý từ 60 - 100 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, giữa các phân tử gỗ 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. ƒ Phương pháp gia nhiệt Viba Tần số của Viba nằm trong khoảng 300MHz đến 300GHz, bước sóng dài 1 - 1.000mm. Khi dùng Viba 2450MHz 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. (2). Phương pháp xử lý bằng dung dịch hóa học Đặc điểm của phương pháp xử lý này là gỗ được hóa mềm triệt để, không bị hạn chế bởi loài cây. Dung dịch hóa chất thường dùng trong xử lý có xử lý bằng kiềm, xử lý Amoniac trong đó xử lý Amoniac là có hiệu quả rất tốt.  Phương pháp xử lý kiềm Phương pháp này là đem gỗ ngâm vào dung dịch NaOH nồng độ 10 - 15% hay dung dịch KOH nồng độ 15 - 20%, sau một thời gian nhất định gỗ đã được mềm hóa rõ ràng, vớt gỗ ra dùng nước sạch rửa sạch là có thể tiến hành uốn nén. Phương pháp này hiệu quả hóa mềm rất tốt, nhưng gỗ dễ xuất hiện biến màu và sứt cạnh. ‚ Xử lý Amoniac Năm 1955 Stamm là người đầu tiên đề xuất dùng Amoniac để hóa mềm gỗ. ‹1› Xử lý bằng dung dịch Amoniac: Đem gỗ khô tuyệt đối ngâm vào trong dung dịch Amoniac lỏng – 330C đến - 780C trong khoảng 0.5 – 4giờ sau đó lấy ra, khi nhiệt độ dần tăng lên đến nhiệt độ nhất định nào đó ở trong phòng, gỗ đã được mềm hóa. 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 sự chuyển động tương đối, do đó thể hiện rõ tính dẻo của nó. Để ngăn ngừa sự co rút của gỗ khi Amoniac bay hơi có thể cho vào dung dịch Amoniac một số chất chống bay hơi. Một số giải pháp xử lý dùng chất chống bay hơi đó như sau: ‹2› Xử lý nước Amoniac: Đem gỗ có độ ẩm 80 - 90% ngâm vào trong nước Amoniac nồng độ 25%, giữ nhiệt độ và áp suất trong phòng để tiến hành làm mềm hóa, thời gian xử lý được quyết định bởi quy cách kích thước và chủng loại gỗ, có khi kéo dài đến mười mấy ngày. Sau khi xử lý hóa mềm tiến hành ép là có thể thu được độ nén có dung trọng 1,0 - 1,3 g/cm3, loại gỗ này được gọi là gỗ nén dẻo hóa Amoniac. ‹3› Xử lý khí Amoniac: Khí Amoniac được khuyếch tán trong gỗ được thấm sâu vào, sự thấm của nó sẽ tốt hơn đối với gỗ được sấy khô bằng dòng khí mà không phải là khô hoàn toàn, do khi độ ẩm của gỗ từ 10 - 25% thì hiệu quả xử lý tương đối tốt. ‹4› Xử lý bằng Urea: Đem gỗ ngâm vào trong dung dịch Urea 50% đối với gỗ có chiều dày 25 mm được ngâm trong 10 ngày trong điều kiện nhiệt độ nhất định được sấy khô đến độ ẩm 20 - 30% sau đó gia nhiệt đến dưới 1000C, tiến hành uốn ép, sấy khô định hình. Để thu được hiệu quả uốn nén càng tốt, trước khi uốn đem gỗ ngâm vào dung dịch Urea đun nóng trong 15 - 20 phút. ‹5› Xử lý Acid Tanic: Nồng độ của dung dịch từ 3 - 15% là thích hợp, khi xử lý gỗ tươi cần nồng độ cao hơn. Ngâm bằng loại dung dịch này có thể dùng nhiều loại phương pháp ngâm tẩm, thông thường dùng phương pháp tế bào đầy. Trong quá trình ngâm tẩm, gỗ sẽ bị mềm hóa, lại gia nhiệt đến 80 - 1000C trong khoảng 10 - 30 phút, làm cho độ dẻo của gỗ tiếp tục tăng lên. Gỗ sau xử lý có thể uốn hoặc ép nén. 2.2. ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất gỗ Dưới tác động của nhiệt độ cao thì sẽ gây ra sự thay đổi cấu trúc liên kết giữa các thành phần tạo vách tế bào và cấu trúc hóa học [17]. Tính chất của gỗ biến đổi dưới tác động của nhiệt độ được lý giải như sau: - Sự hình thành cấu trúc liên kết mới giữa các thành phần trong vách tế bào, khoảng cách giữa các phân tử Cellulose bị giảm đi làm tăng thêm xác suất kết hợp giữa các gốc - OH trong vùng ô định hình, hình thành các gốc H hoặc các chất khác, với tác động này sẽ có lợi cho cường độ cơ học của gỗ [17]. - Các thành phần gỗ bị phân đoạn, hạ bậc hoặc phân giải, như vậy tính chất cơ học, tính hút nước và ổn định của gỗ sẽ thay đổi. Theo Hiroshi (1993), Chrol. Y và P.I.Issinscova [17] cho rằng kết quả sự tăng nhiệt độ sấy sẽ làm giảm tính hút nước của các Polysacharit, độ ổn định kích thước của gỗ tăng lên song ở mức độ cao của sự hạ, phân đoạn các cấu tử trong gỗ sẽ làm giảm cường độ gỗ, tính chống thấm, chống nước tăng lên, màu gỗ trở nên tốt hơn. Dưới tác động của nhiệt độ càng cao thì sự phân đoạn diễn ra càng mạnh. Dưới tác động của nhiệt độ thì thành phần Pentosan bị phân hủy, nhiệt độ càng cao thì sự phân hủy càng mạnh và như vậy thì cường độ cơ học của gỗ càng giảm nhiều. Bên cạnh đó còn xảy ra hiện tượng linocelluloza, các nhóm hyđroxyl trở nên kém linh động và ái lực của nó với nước yếu đi làm cho tính chất hút nước của gỗ giảm đi. - Kết quả nghiên cứu của Misatonrimoto và Joseph Gril [17] cho thấy rằng xử lý gỗ ở nhiệt độ cao làm cho cường độ gỗ giảm, khả năng chống nước và tính ổn định kích thước gỗ tăng lên. 2.3. Tính xuyên thấu của dịch đối với gỗ Tính xuyên thấu ở đây là chỉ năng lực của dung dịch, nước trong điều kiện áp suất thường hoặc có áp chui vào trong gỗ lấy chiều sâu của dung dịch chui vào trong gỗ trong một đơn vị thời gian để biểu thị. Khi gỗ tiếp xúc với nước hoặc dung dịch thì tính xuyên thấu gồm hai mặt là hút và xuyên thấu. Hai mặt này gần nhau nhưng không hoàn toàn giống nhau, lượng dung dịch gỗ hút thường được dùng khối lượng nước hoặc dung dịch mà một đơn vị thể tích gỗ hút được để biểu thị cho tính hút nước của gỗ còn tính xuyên thấu thì lấy chiều sâu dung dịch thấm vào trong gỗ để biểu thị. Nhiệt độ của dung dịch: nhiệt độ tăng có thể tăng tính năng dịch chuyển của dung dịch, dễ chui vào gỗ, đồng thời còn làm tăng tính đàn hồi của lỗ nhỏ trên màng lỗ thông ngang khi dung dịch chui vào vách tế bào, điều này làm tăng tính xuyên thấu của dung dịch, chú ý không nên tăng nhiệt độ quá cao vì khi đó cường độ gỗ sẽ giảm[9]. 2.4. Cơ sở về khả năng thấm thuốc khi ngâm gỗ Với phương pháp ngâm thường, quá trình dung dịch thấm vào trong gỗ là quá trình khuếch tán. Quá trình khuếch tán là quá trình truyền dẫn làm cho dung dịch đồng nhất về khối lượng riêng và áp suất. Dung dịch thuốc khuếch tán vào trong gỗ là quá trình phân tử hoặc Ion của thuốc tự do vận động từ vùng có nồng độ cao đến vùng có nồng độ thấp, khi gỗ có độ ẩm trên điểm bão hòa và ngâm trong dung dịch thuốc, các màng tế bào được coi là màng bán thấm tạo ra sự thấm một chiều của các phân tử thuốc từ ngoài vào đồng thời với quá trình thấm của thuốc vào gỗ thì có một số phân tử nước trong gỗ chuyển động ngược trở ra dung dịch [3]. 2.5. Cơ chế nén ép gỗ Cơ chế nén ép gỗ có thể khái quát ở 3 điểm sau: Thứ nhất: mục đích để nâng cao cường độ tất cả các loại gỗ, mà không làm phá hủy vách tế bào gỗ có thể dùng phương pháp nén ép làm tăng mật độ nhằm nâng cao mật độ của gỗ. Mật độ của gỗ với cường độ cơ học của gỗ tồn tại một tương quan nhất định Newlin, Ja và Wilfel đã chỉ ra quan hệ đó: d= a.rn + b Trong đó: d - giá trị cường độ của gỗ a, b - hằng số thí nghiệm n - độ nghiêng của đường Parabol bậc n r - mật độ gỗ Do đó khi mật độ của gỗ được nâng lên thì cường độ của gỗ tăng lên[3]. Thứ hai: mật độ nén ép phải được tiến hành vuông góc với chiều vân thớ với tất cả gỗ lá kim cũng như gỗ lá rộng đều phải nén theo hướng xuyên tâm, duy chỉ gỗ cây lá rộng mạch phân tán thì có thể nén ép theo chiều xuyên tâm cũng như chiều tiếp tuyến. Độ dày vách tế bào qua giải phẫu phân tử gỗ không giống nhau do vậy cường độ của nó cũng có sự sai lệch. Thông thường phân tử của vách tế bào dày có cường độ cao hơn phân tử vách tế bào mỏng. Căn cứ vào giải phẫu phân tử gỗ có thể khái quát phân tất cả các loại gỗ thành hai loại: (1) gỗ cây lá kim và gỗ cây lá rộng mạch vòng thuộc loại thứ nhất. (2) gỗ cây lá rộng mạch phân tán thuộc loại thứ hai [3]. Thứ ba: Gỗ nén ép nhất thiết phải qua xử lý hấp luộc. 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 nhỏ hơn 6%) có thể 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 dược nâng lên, công suất ép cũng không yêu cầu lớn, như thế làm giảm đi rất nhiều khả năng phá hoại của tế bào gỗ. Sau khi sấy khô và làm nguội mới được vật liệu mới[3]. Chương 3: Thực nghiệm 3.1. Qui trình công nghệ tạo gỗ biến tính Qui trình công nghệ biến tính gỗ bằng Urea theo phương pháp ngâm thường được trình bày như ở hình 3.1. Nguyên liệu Xẻ phá Xẻ lại Xẻ thanh Ngâm Hòa tan Urea Để ráo Nén gỗ ổn định Sản phẩm Hình 3.1 Qui trình tạo gỗ biến tính ` 3.2. Nguyên liệu 3.2.1. Nguyên liệu gỗ bồ đề Cây Bồ đề có tên khoa học là Styrax tonkinensis - Pierre. ở Việt Nam nó phân bố ở nhiều vùng thuộc miền núi tây bắc đến miền tây Thanh Hóa, Nghệ An. Địa điểm chặt cây. Cây Bồ đề được chặt từ Yên Bái, địa điểm mua ở huyện Phù Ninh- tỉnh Phú Thọ. Đặc điểm cấu tạo của gỗ Bồ đề : Cây Bồ đề có vỏ màu xám nâu, mềm, nứt thành miếng nhỏ, mỏng , gần như nhẵn, thịt vỏ màu xám tím, có mùi chua. Gỗ có màu trắng phớt hồng, gỗ giác, gỗ lõi không phân biệt, vòng năm rõ, gỗ sớm, gỗ muộn không phân biệt, mạch phân tán tụ hợp đơn kép, đường kính mạch gỗ trung bình 100-200 àm, số lượng khoảng 15-20 mạch/mm2. Tế bào mô mềm xếp dọc thân cây, tia gỗ sắp xếp đồng nhất chiếm 10%-30% thể tích gỗ, số lượng trung bình 8-10 tia/mm, không có cấu tạo lớp và ống dẫn nhựa. Gỗ mềm nhẹ có tỷ trọng thấp thớ mịn đều co rút ít, dễ chẻ nhỏ, bóc thành tấm ván mỏng ít cong vênh nhưng dễ gãy, dễ cháy, không bền được dùng trong công nghiệp giấy sợi, làm diêm và ván dán… Thân cây gỗ Bồ đề khi bị thương tiết ra nhựa màu trắng sau chuyển thành màu vàng sẫm thường gọi là cánh kiến trắng, là một mặt hàng xuất khẩu có giá trị kinh tế cao, trong nhựa có acid benzoic dầu dễ bay hơi dùng trong y dược, chế biến nước hoa, vecni, sơn đặc biệt… Các tính chất cơ lý của gỗ Bồ đề : + Sức co giãn của gỗ: Sức co giãn của gỗ là sự thay đổi về kích thước của gỗ khi độ ẩm của gỗ thay đổi trong khoảng 0% đến độ ẩm bảo hòa thớ gỗ và ngược lại. Bản chất của quá trình co giãn là sự thay đổi giữa các mixenxenlulo do đó gỗ co giãn theo chiều ngang cây là chủ yếu. + Khối lượng thể tích của gỗ: Khối lượng thể tích của gỗ là tỷ số giữa khối lượng gỗ trên một đơn vị thể tích gỗ (g = 0.38 g/cm3) đây là một tính chất rất quan trọng nó ảnh hưởng đến các tính chất cơ lý của gỗ. Nhìn chung gỗ có khối lượng thể tích càng cao thì mức độ chịu lực càng lớn và ngược lại gỗ có khối lượng thể tích càng nhỏ thì cường độ chịu tác dụng càng thấp. + Giới hạn bền khi ép dọc thớ: Khi chiều dọc thớ bị ngoại lực tác dụng song song hoặc vuông góc sẽ làm cho gỗ bị nén lại, người ta nói gỗ bị nén. + Giới hạn bền uốn tĩnh: Sau lực ép dọc thớ thì ứng suất uốn tĩnh là chỉ tiêu thứ hai để đánh giá cường độ chịu lực của gỗ. Vì vậy để đánh giá cường độ gỗ thường lấy tổng hai ứng suất giới hạn bền khi ép dọc thớ và giới hạn bền khi uốn tĩnh làm tiêu chuẩn. 3.2.2. Hóa chất + Hóa chất dùng trong thí nghiệm là Urea 99%. Được mua tại Công Ty Hóa Học ứng Dụng - Trần Thánh Tông - Hà Nội với các thành phần: (NH2)2CO = 99%; Cl = 0.0003%; SO4 = 0.001%; NH3 = 0.005%; Fe = 0.0002%; C2H5N3O2 = 0.2% và một số các chất khác. + Công thức hóa học: (NH2)2CO. + Đặc tính: Urea có màu trắng dạng tinh thể, có mùi khai. + Urea có thể pha ở nồng độ khác nhau có thể tẩm bằng nhiều phương pháp. Nó là một loại thuốc dùng để biến tính gỗ nó được dùng từ rất sớm và khá phổ biến trong nhiều nước trên thế giới, Việt Nam ít được sử dụng do công nghệ và thiết bị và công nghệ biến tính chưa phát triển một cách rộng rãi + Khả năng chống cháy của Urea: các chất có nhóm amin có khả năng chống cháy tốt. Urea là chất điển hình, Urea khi có cháy chúng thu nhiệt của nguồn cháy, nóng chảy hình thành lớp bao phủ dạng thủy tinh, giải phóng khí trơ. Các khí trơ làm loãng khí dễ cháy, chống lại cháy lan tỏa và cháy có ngọn lửa. Phản ứng phân giải nhiệt như sau: H2NCONH2 đ NH3 + H2NCONHCONH2 H2NCONHCONH2 + H2NCONH2đ (NHCO)3 + NH3 (NHCO)3đ 3NHCO[10]. 3.3. Tiến hành thí nghiệm 3.3.1. Dụng cụ thí nghiệm - Cân điện tử với độ chính xác 0,1g dùng để kiểm tra độ ẩm của gỗ. - Tủ sấy: nhiệt độ tối đa 3000C, độ chính xác ±10C dùng để sấy mẫu theo tiêu chuẩn. - Cân đĩa dùng cân hóa chất để pha. - Thiết bị dùng để ngâm mẫu trong dung dịch Urea với nồng độ và thời gian khác nhau. - Thước kẹp điện tử dùng đo kích thước mẫu với độ chính xác 0,1mm. - Máy đo độ ẩm. - Máy ép nhiệt để nén mẫu. - Máy thử cơ lý. - Súng phun sơn. 3.3.2. Trình tự thí nghiệm 3.3.2.1. Tạo mẫu - Mẫu xác định khả năng co rút, giãn nở được cắt theo tiêu chuẩn TCVN360-70 sửa đổi và TCVN 361-70 sửa đổi với kích thước 30x30x10[14]. - Mẫu xác định giới hạn bền uốn tĩnh được cắt theo tiêu chuẩn TCVN 365-70 với kích thước 20x20x300[14]. - Mẫu xác định giới hạn bền khi nén dọc thớ được cắt theo tiêu chuẩn TCVN362-70 với kích thước 20x20x30[14]. - Mẫu xác định khối lượng thể tích được cắt theo tiêu chuẩn TCVN 360-70 sửa đổi với kích thước 20x20x30[14]. 3.3.2.2. Xử lý mẫu trong dung dịch Urea. Đem gỗ có độ ẩm 50 - 70 % ngâm vào dung dịch Urea với điều kiện nhiệt độ và áp suất trong phòng với các cấp nồng độ và thời gian thay đổi. N (%)= 5; 10; 15; 20; 25 t (ngày) = 2; 4; 6; 8;10 a) Ưu điểm của phương pháp: - Xử lý mẫu trong dung dịch Urea là phương pháp đơn giản không đòi hỏi thiết bị phức tạp, đắt tiền. - Với phân tử Urea nó có thể thấm sâu vào vùng kết tinh của Celluloza làm cho vùng kết tinh mở rộng và trở nên lỏng lẻo dẫn đến giữa các phân tử Celluloza với nhau phát sinh sự chuyển động tương đối do đó thể hiện tính dẻo của nó. b) Nhược điểm của phương pháp: - Urea là hóa chất tương đối đắt do đó phương pháp này chỉ áp dụng khi lượng gỗ tương đối nhiều để tránh lãng phí hóa chất. 3.3.2.3. Để ráo Gỗ sau khi xử lý để ráo cho gỗ tiếp tục được mềm hóa đồng thời Urea còn dư bay hơi rồi tiến hành nén gỗ. 3.3.2.4. Nén gỗ Phương pháp nén có hai phương pháp: phương pháp nén kín và phương pháp nén hở. Từ đặc thù của phương pháp thực nghiệm trên tôi chọn phương pháp nén kín cho nghiên cứu của mình. Gỗ được đưa vào khuôn nâng nhiệt độ bàn đến 1200C, tiếp đó nâng áp suất đến 1.5 MPa. Giữ nhiệt và giữ áp 30 phút nhằm đạt được tỷ suất nén là 45% như đã định, sau đó giảm áp từ từ và hạ mặt bàn ép xuống, lấy sản phẩm ra. Biểu đồ ép gỗ: giai đoạn đầu ta nâng áp từ từ khi đã đạt được áp suất như đã định giữ áp trong khoảng 30 phút thì tiến hành giảm áp từ từ 3 phút một lần. P(KG) t1=15 t2=30 t3=15 Thời gian ép(phút) 15 t(phút) áp suất ép(KG) Khuôn ép gỗ: khuôn ép có kích thước đúng bằng kích thước mẫu, mục đích của khuôn ép không làm cho gỗ bè ra để đạt được tỷ suất nén như đã định. 3.3.2.5. Để gỗ ổn định Sản phẩm được đặt trong phòng khoảng một tuần nhằm loại trừ nội ứng suất có thể suất hiện bên trong lòng sản phẩm và tránh phát sinh biến dạng khi sử dụng. 3.3.2.6. Sấy mẫu Sau khi nén song cắt mẫu theo tiêu chuẩn và tiến hành sấy những mẫu kiểm tra uốn tĩnh, nén dọc, khối lượng thể tích, kiểm tra khả năng trang sức được tiến hành sấy. Khi sấy duy trì nhiệt độ 600C trong 3 giờ sau đó tăng dần nên đến 1000C± 20C và sấy mẫu đến nhiệt độ khoảng 12%. Chương 4 kết quả thí nghiệm và đánh giá kết quả 4.1. Khả năng tăng khối lượng thể tích Khả năng tăng khối lượng thể tích của gỗ sau khi nén được trình bày ở bảng 4.1. Bảng 4.1. Khả năng tăng khối lượng thể tích của gỗ xử lý Urea N0 Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 0.70 0.66 0.67 0.677 0.678 0.045 2 0.49 0.59 0.75 0.610 0.601 -0.009 3 0.78 0.65 0.45 0.627 0.633 0.006 4 0.59 0.70 0.49 0.593 0.545 -0.048 5 0.86 0.61 0.73 0.733 0.722 -0.052 6 0.54 0.45 0.57 0.520 0.577 0.057 7 0.84 0.72 0.58 0.713 0.681 -0.036 8 0.44 0.56 0.69 0.563 0.605 0.041 9 0.70 0.63 0.62 0.650 0.645 -0.005 Khối lượng thể tích của gỗ bồ đề không xử lý là 0.38 g/cm3. Từ kết quả thu được ở bảng 4.1 tôi xây dựng nên phương trình tương quan thể hiện ảnh hưởng của nồng độ và thời gian tẩm Urea. Phương trình tương quan: YTT = 0.645 + 0.052N - 0.016N2 + 0.036t + 0.008tN- 0.004t2 (4 - 1) Từ phương trình trên ta có đồ thị 4.1. Từ bảng 4.1 và đồ thị 4.1 trên ta có nhận xét: - Ta thấy rằng khối lượng thể tích của gỗ Bồ đề có xu hướng tăng dần khi nồng độ và thời gian ngâm Urea tăng. Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này là do khi gỗ được xử lý với thời gian ngâm càng dài thì khoảng cách giữa các mixenlulo càng lớn làm cho cấu trúc của gỗ càng nên lỏng lẻo, mặt khác khi ngâm gỗ với nồng độ càng cao thì kết cấu gỗ bị phá vỡ càng mạnh, chính vì vậy gỗ sau khi xử lý tiến hành nén ép thì mật độ của gỗ tăng lên càng mạnh. - Qua kết quả nghiên cứu ta thấy rằng với cấp nồng độ 25% ứng với thời gian ngâm 10 ngày cho khối lượng thể tích rất lớn. t = 10 ngày t = 8 ngày t = 6 ngày t = 4 ngày t = 2 ngày Nồng độ (%) Khối lượng thể tích (g/cm3) Hình 4.1. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ và thời gian ngâm Urea và khả năng tăng khối lượng thể tích của gỗ Bồ đề 4.2 . Khả năng phục hồi trở lại của gỗ sau khi nén Gỗ sau khi nén ép để trong môi trường thường có xu hướng phục hồi trở lại. Để đánh giá khả năng phục hồi trở lại của gỗ sau khi nén tôi tiến hành kiểm tra tỷ lệ phục hồi trở lại của gỗ sau khi nén 2 ngày. Khả năng phục hồi trở lại của gỗ sau khi nén được trình bày ở bảng 4.2. Từ kết quả bảng 4.2 tôi xây dựng được phương trình tương quan biểu thị mối quan hệ giữa nồng độ, thời gian tẩm Urea và tỷ lệ phục hồi trở lại sau khi nén của gỗ Bồ đề: YPH= 2.719 - 0.464N + 0.157N2 - 0.337t - 0.109tN +0.180 t2 (4 - 2) Từ phương trình ta vẽ được đồ thị 4.2. Bảng 4.2. Tỷ lệ phục hồi trở lại của gỗ sau khi nén N0 Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 1.52 2.56 3.71 2.597 2.145 -0.451 2 2.35 4.44 3.29 3.360 3.293 -0.067 3 2.39 4.05 2.87 3.103 3.037 -0.066 4 2.97 3.28 4.04 3.430 3.748 0.318 5 1.76 2.46 1.46 1.893 2.411 0.518 6 4.96 3.53 2.28 3.590 3.340 -0.250 7 2.54 2.08 1.51 2.043 2.562 0.519 8 2.55 4.58 3.33 3.487 3.236 -0.251 9 3.80 2.24 2.92 2.987 2.719 -0.268 t = 10 ngày t = 2 ngày t = 4 ngày t = 6 ngày t = 8 ngày Nồng độ (%) Tỷ lệ phục hồi trở lại (%) Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ, thời gian tẩm Urea và tỷ lệ phục hồi trở lại của gỗ sau khi nén Từ bảng 4.2 và đồ thị 4.2 ta thấy: - Tất cả các mẫu xử lý Urea qua nén ép đều phục hồi trở lại. Tuy nhiên, với mỗi cấp nồng độ và thời gian ngâm khác nhau thì tỷ lệ phục hồi trở lại cũng khác nhau. Với nồng độ và thời gian ngâm tăng thì cho tỷ lệ phục hồi trở lại càng thấp. - Nhìn vào đồ thị ta thấy ngay ứng với nồng độ 25% và thời gian ngâm 10 ngày thì tỷ lệ phục hồi trở lại là không đáng kể. Nguyên nhân là do các sợi gỗ đã được hóa dẻo sau khi ép gỗ bị dẹt xuống, lúc này các sợi gỗ sắp xếp theo một trật tự nhất định nào đó, khi tiếp xúc với môi trường ẩm thì nó sẽ hút ẩm nhưng lực phục hồi trở lại của gỗ lúc này yếu nên khả năng phục hồi trở lại của gỗ rất nhỏ. 4.3. K hả năng co rút, giãn nở của gỗ xử lý Urea Khả năng co rút, giãn nở của gỗ đã xử lý Urea được đánh giá theo tiêu chuẩn: Tỷ lệ co rút và giãn nở theo chiều dọc thớ < 1%. Tỷ lệ co rút và giãn nở theo chiều xuyên tâm: 2 - 7%. Tỷ lệ co rút và giãn nở theo chiều tiếp tuyến: 4 - 14%. 4.3.1 Khả năng co rút của gỗ xử lý Urea 4.3.1.1. Co rút dọc thớ Co rút dọc thớ của gỗ xử lý Urea được trình bày ở bảng 4.3. Bảng 4.3. Kết quả co rút dọc thớ của gỗ N0 Y1 Y2 Y3 Ytb Y- Yost 1 0.52 0.23 0.17 0.307 0.213 -0.094 2 0.49 0.71 0.52 0.573 0.528 -0.045 3 0.53 0.44 0.52 0.497 0.500 0.004 4 0.45 0.72 0.52 0.563 0.616 0.053 5 0.18 0.05 0.09 0.107 0.141 0.035 6 0.62 0.61 0.53 0.587 0.573 -0.014 7 0.06 0.18 0.09 0.110 0.169 0.059 8 0.72 0.42 0.61 0.583 0.545 -0.039 9 0.53 0.44 0.62 0.530 0.751 0.041 Co rút dọc thớ của gỗ không xử lý là 0.8% Từ kết quả ở bảng 4.3 tôi xây dựng được phương trình tương quan biể