Giáo trình keo dán gỗ: Đặc tính và điều chế keo PVAc - ĐH Lâm nghiệp

Dưới đây là meta tags cho bài viết "Giáo trình kéo dán gỗ phần 2 đh lâm nghiệp" theo yêu cầu: { "ai_description": "Giáo trình kéo dán gỗ là tài liệu quan

• Trường học: Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Công nghệ chế biến lâm sản
• Đề tài: Giáo trình kéo dán gỗ phần 2: Keo PVAc
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình kéo dán gỗ phần 2 ĐH Lâm nghiệp

Giáo trình kéo dán gỗ phần 2 ĐH Lâm nghiệp là tài liệu bắt buộc cho sinh viên năm thứ 3, 4 ngành công nghệ chế biến gỗ và lâm nghiệp. Tài liệu được biên soạn bởi đội ngũ giảng viên có kinh nghiệm thực tiễn lâu năm trong ngành chế biến gỗ. Nội dung sách tập trung vào các kiến thức chuyên sâu về công nghệ dán gỗ hiện đại, khác với phần 1 tập trung vào kiến thức cơ bản. Tài liệu bao gồm lý thuyết, hình ảnh minh họa quy trình thực hành và các bài tập thực tế. Sinh viên học xong phần này có thể nắm vững các quy trình dán gỗ công nghiệp, đáp ứng yêu cầu của các nhà máy chế biến gỗ lớn.

1.1. Mục tiêu đào tạo của giáo trình

Mục tiêu chính của giáo trình là trang bị cho sinh viên kiến thức chuyên sâu về các loại keo dán gỗ phổ biến hiện nay, đặc biệt là keo nóng chảy và keo PVAc. Sinh viên được hướng dẫn cách lựa chọn loại keo phù hợp với từng loại gỗ và yêu cầu sử dụng cuối cùng. Tài liệu cũng giúp sinh viên nắm vững các tiêu chuẩn quốc tế về kiểm tra chất lượng mối dán gỗ. Sau khi hoàn thành môn học, sinh viên có thể tự thực hiện các quy trình dán gỗ đạt tiêu chuẩn công nghiệp, không gây hại cho sức khỏe người sử dụng.

1.2. Phạm vi áp dụng của giáo trình

Giáo trình được áp dụng cho các chương trình đào tạo cử nhân ngành công nghệ chế biến gỗ, lâm nghiệp và kỹ thuật vật liệu gỗ tại Đại học Lâm nghiệp. Tài liệu cũng được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các kỹ sư làm việc trong ngành chế biến gỗ, sản xuất đồ gỗ xuất khẩu. Ngoài ra, giáo trình còn hỗ trợ cho các chuyên gia nghiên cứu cải tiến công nghệ dán gỗ bền vững, thân thiện với môi trường.

II. Phân tích các vấn đề trong thực hành kéo dán gỗ

Nhiều sinh viên và kỹ sư mới vào ngành thường gặp phải các vấn đề khi thực hành kéo dán gỗ. Vấn đề phổ biến nhất là lựa chọn sai loại keo dán cho từng loại gỗ, dẫn đến mối dán bị bong tách sau thời gian ngắn sử dụng. Một số người thực hành không kiểm soát đúng nhiệt độ và độ ẩm khi thực hiện dán, làm giảm cường độ mối dán. Ngoài ra, việc không tuân thủ các tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng cũng khiến sản phẩm đồ gỗ không đáp ứng yêu cầu xuất khẩu. Nhiều cơ sở sản xuất nhỏ còn sử dụng keo không đạt tiêu chuẩn để giảm chi phí, gây nguy hiểm cho người sử dụng và làm hỏng sản phẩm sau thời gian ngắn.

2.1. Nguyên nhân gây lỗi mối dán gỗ

Nguyên nhân chính gây lỗi mối dán đến từ việc lựa chọn keo dán không phù hợp với đặc tính của loại gỗ sử dụng. Ví dụ, sử dụng keo PVAc cho các sản phẩm đồ gỗ ngoài trời sẽ bị hỏng do keo không chịu được nước ấm và độ ẩm cao. Ngoài ra, việc không làm sạch bề mặt gỗ trước khi dán, hoặc tráng keo quá dày cũng làm giảm cường độ mối dán. Sai lầm trong việc điều chỉnh nhiệt độ khi dùng keo nóng chảy cũng là nguyên nhân phổ biến, khiến keo không đóng rắn đúng cách.

2.2. Hậu quả của mối dán gỗ không đạt chất lượng

Mối dán gỗ không đạt chất lượng gây giảm tuổi thọ của sản phẩm đồ gỗ, đặc biệt là các sản phẩm chịu lực như cấu kiện xây dựng, nội thất công nghiệp. Khi mối dán bị bong tách, sản phẩm dễ bị cong vênh, nứt gãy, gây nguy hiểm cho người sử dụng. Đối với các sản phẩm xuất khẩu, lỗi mối dán làm bị trả hàng, gây thiệt hại lớn cho doanh nghiệp. Ngoài ra, việc sử dụng keo kém chất lượng còn giải phóng các hợp chất độc hại vào không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động và người tiêu dùng.

III. Giải pháp và phương pháp kéo dán gỗ đạt tiêu chuẩn

Để thực hiện kéo dán gỗ đạt tiêu chuẩn, người thực hành cần tuân thủ các bước quy trình chặt chẽ. Bước đầu tiên là làm sạch bề mặt gỗ, loại bỏ bụi bẩn, dầu mỡ và tạp chất để keo thấm đều vào bề mặt gỗ. Tiếp theo, lựa chọn loại keo phù hợp với loại gỗ và yêu cầu sử dụng cuối cùng của sản phẩm. Ví dụ, sản phẩm ngoài trời cần dùng keo chịu nước, chịu nhiệt cao. Khi tráng keo, cần điều chỉnh độ dày màng keo đúng quy định, không quá dày hoặc quá mỏng. Cuối cùng, thực hiện kiểm tra chất lượng mối dán theo các tiêu chuẩn quốc tế như EN 205, EN 302 để đảm bảo cường độ mối dán đạt yêu cầu.

3.1. Quy trình chuẩn kéo dán gỗ bằng keo PVAc

Đối với keo PVAc, quy trình chuẩn bắt đầu bằng việc làm ẩm nhẹ bề mặt gỗ nếu gỗ quá khô, giúp keo thấm đều hơn. Tiếp theo, tráng một lớp keo mỏng lên một bề mặt gỗ, sau đó đặt bề mặt gỗ thứ hai lên trên, ép đều tay hoặc dùng máy ép để đảm bảo keo phân bố đều khắp mối dán. Thời gian ép phụ thuộc vào độ dày của gỗ, thường từ 30 phút đến 1 giờ. Sau khi keo đóng rắn hoàn toàn, có thể tiến hành gia công cắt gọt, đánh bóng sản phẩm.

3.2. Kiểm tra chất lượng mối dán gỗ theo tiêu chuẩn EN

Kiểm tra chất lượng mối dán gỗ theo tiêu chuẩn EN bao gồm các chỉ tiêu về độ bền kéo trượt, độ bền chống bong tách màng keo và khả năng chịu nhiệt. Để thực hiện kiểm tra, người ta lấy mẫu gỗ đã dán theo quy cách tiêu chuẩn, sau đó đưa vào thiết bị kiểm tra kéo trượt để đo lường cường độ mối dán. Các mẫu được kiểm tra trong điều kiện tiêu chuẩn, ngâm nước lạnh hoặc ngâm nước sôi để đánh giá khả năng chịu điều kiện thực tế. Sản phẩm chỉ đạt tiêu chuẩn khi các chỉ tiêu đo lường đều nằm trong phạm vi quy định của tiêu chuẩn.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của giáo trình kéo dán gỗ

Kiến thức về kéo dán gỗ được cung cấp trong giáo trình phần 2 ĐH Lâm nghiệp có ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế sản xuất. Sinh viên sau khi học xong có thể làm việc tại các nhà máy chế biến gỗ, sản xuất đồ gỗ xuất khẩu, hoặc khởi nghiệp trong lĩnh vực sản xuất nội thất gỗ. Các kiến thức về lựa chọn keo dán phù hợp và quy trình dán chuẩn giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tỷ lệ lỗi sản phẩm, tiết kiệm chi phí sản xuất cho doanh nghiệp. Ngoài ra, kiến thức về các tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng giúp các sản phẩm đồ gỗ Việt Nam đáp ứng yêu cầu của thị trường quốc tế, nâng cao khả năng cạnh tranh.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất đồ gỗ công nghiệp

Trong sản xuất đồ gỗ công nghiệp, kiến thức kéo dán gỗ được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như ván gỗ công nghiệp, cửa gỗ, nội thất văn phòng. Việc lựa chọn keo dán phù hợp giúp sản phẩm có độ bền cao, chịu được tải trọng lớn, không bị cong vênh trong quá trình sử dụng. Các nhà máy sử dụng quy trình dán chuẩn có thể nâng cao năng suất sản xuất, giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi, tăng lợi nhuận.

4.2. Định hướng phát triển công nghệ kéo dán gỗ bền vững

Hiện nay, ngành lâm nghiệp đang hướng đến phát triển các loại keo dán thân thiện với môi trường, làm từ nguyên liệu tự nhiên, không giải phóng hợp chất độc hại. Các kiến thức trong giáo trình sẽ được cập nhật thêm các phương pháp sử dụng keo dán sinh học, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Trong tương lai, công nghệ kéo dán gỗ bền vững sẽ được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất đồ gỗ xuất khẩu, giúp nâng cao giá trị sản phẩm và đáp ứng yêu cầu của thị trường xanh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MOT SO LOAI KEO DAN KHAC UESRINIEBIRSIDEEINGREIDNEHDRSI KHENGMENNHSNNGINIEDEHIESNGDENNGIDEIDEEHGHIGEHHEEDNEIDNEHGHESGDNESEEEGHIGGIHGIEIGBEEGHIEGENGHSGRENEEHGISEENHGHIGG 4. KEO POLYVINYL ACETATE Keo Polyvinyl acetate (PVAc) là do các phân tử vinyl acetate CaH¿O; phân tán trong dung dịch chất môi giới, qua phản ứng trùng hợp thu được dung địch keo có tính nhiệt dẻo, thông thường gọi là keo sữa. Trong công nghiệp chế biến gỗ, keo PVAc có ứng dụng rất rộng rãi, đã gần như thay thể cho keo động vật trong công nghiệp gỗ. PVAc la loại keo có tính chịu nước, có thể sử dụng ngay, không can chat dong rin và đóng rắn ở nhiệt độ thường.

Ngoại quan và u, Hhược điểm Keo PVAc là dung dịch nhớt màu trắng, tính axit nhẹ, mùi hơi chua, có thé tan trong dung dịch hữu cơ, chịu được kiềm và axit nhẹ, nhưng khi gặp axit và kiềm mạnh sẽ phát sinh phản ứng thủy phân hình thành polyvinyl alcohol [C›H4O]n. Tính chất vật lý, hóa học của keo PVAc có nhiều ưu điểm, ngay cả thao tác khi thực hiện quá trình dán dính cũng rất an toàn. Bởi vì nước là chất phân tán được PVAc, nên những thiết bị sản xuất keo, dụng cụ chứa đựng và thiết bị tráng keo có thể rửa sạch bằng nước. PVAc là loại keo không độc, không mùi, không có tính ăn mòn, không có tính gây hỏa hoạn và cháy nỗ.

Ở nhiệt độ thường keo PVAc có tốc độ đán dính nhanh do quá trình đóng rắn của chúng dựa vào sự bay hơi nước trong keo. Khi tráng. lên bề mặt vật liệu gỗ, một lượng nước nhất định bay hơi, một phần thấm vào trong gỗ, làm cho keo khô nhanh và đóng răn tạo liên kết. Khi keo đã đóng rắn, cường độ dán dính của mối đán cao, màng keo có tính đàn hồi tốt, khi gia công cắt gọt, công cụ cắt có tốc độ hao mòn ít, quá trình gia công thuận tiện.

Keo PVAc đóng rắn ở nhiệt độ thường, có thê trực tiếp sử dụng mà không cần chất đóng răn; thời gian bảo quản đài, có thể lên đến một năm hoặc lâu hơn. Quá trình tráng keo Ít xảy ra hiện tượng khuyết keo hoặc thấm keo. Với cùng trị số hàm lượng khô, keo PVAc có độ nhớt thấp hơn độ nhớt các loại keo khác, nên có thể đa tụ keo với số monome lớn, phân tử Tượng cao; keo không, đễ thẩm thấu vào các lỗ mạch của gỗ khi tráng. Sau khi đóng rắn, màng keo trong suốt không màu, khi tiếp xúc không gây độc hại đối với người sử dụng.

Keo PVAc không chịu được nước ở nhiệt độ cao. Đối với nước ở nhiệt độ thường, màng keo có tính chịu nước nhất định, nhưng với nước ấm lại kém, trong không khí màng keo đễ hút âm. Khi độ âm không khí là 65% khả năng hút âm â băng với 1,3% của trọng lượng keo, khi độââm không khí là 90% thì khả năng hútââm bằng với 3,5% trọng 108 lượng của keo. Là loại keo nhiệt dẻo, điểm nóng chảy trong khoảng (60 - 80)°C, khi nhiệt độ màng keo vượt quá điểm nóng chảy, lớp keo sẽ mềm hóa, làm cho cường độ dán dính giảm rõ rệt.

Dưới tác dụng của tải trọng tĩnh trong thời gian dai, mang keo dan bị trượt, xuất hiện hiện tượng biến dạng dẻo. Trong điều kiện nhiệt độ thấp của mùa đông, đễ xuất hiện hiện tượng nhũ tương hoặc bị kết đông ảnh hưởng đến việc bôi tráng trong quá trình dán dính. Keo PVAc có những nhược điểm trên, vì vậy chỉ phù hợp khi sử dụng làm chất kết dính đẻ sản xuất các sản phẩm nội thất. Nguyên liệu và môi trường tao keo PVAc - Vinyl acetate C,H,O> Vinyl acetate (VA) có công thức hóa học là CH;=CH-O COCH;.

VA là chất lỏng không màu, rất linh động, có mùi ete và là chất lỏng có khả năng cháy. Hơi của VÀ có thé gây tôn thương đến mắt bởi sự thuỷ phân của nó tạo thành axit axetic và axetaldehyde. Một số tính chất vật lý quan trọng của VA: Nhiệt độ sôi: 72,7°C Nhiệt độ đóng rắn: -84°C Trọng lượng phân tử: 86,09kg/kmol Trọng lượng riêng & 20°C: 0,932 g/ml Độ nhớt (20°C): 0,42 cP Nhiệt độ tới hạn: 252°C Nhiệt hóa hơi ở 72,7°C: 96,6 cal⁄g VÀ ít hòa tan trong nước (ở 20°C hòa tan được 2,5 gam VA trong 100 gam nước, con & 50°C thi cd thé hoa tan 2,1 gam VA trong 100 gam nước). VA có thể hòa tan trong rượu và dietylene.

Ở nhiệt độ thường, VA kém ổn định và dễ bị trùng hợp cho ta sản phẩm là polyvinyl acetate, đây là sản phẩm có nhiều giá trị trong sản xuất keo đán, son, vecni. Trong phân tử VA có mối liên kết đôi nên có khả năng tham gia nhiều phản ứng kết hợp và phản ứng trùng hợp. Phản ứng quan trọng nhất của VA là phản ứng trùng hợp theo cơ chế gốc tự do. VA nguyên chất ở nhiệt độ thường trùng hợp rất chậm, nhưng nêu có tác dụng của ánh sáng hay các peroxit thì phản ứng trùng hợp xảy ra rất nhanh theo công thức: n CH) =CH ——CHạ—CH—— COOH COOCH n 109 - Môi trường phân tán - nước Khi dung địch Keo PVAc trùng hợp, là đơn thể tiền hành trong nước, thông thường nước chiếm 60 - 80% tổng trọng lượng của dung dịch phản ứng.

- Chất dẫn Chất dẫn là một loại dễ phân tán, làm sản sinh các gốc tự đo. Thường dùng hợp chất hóa học có nhóm peroxit [- (O - ©) -] làm chất dẫn. Hiện nay có một số hợp chât phô (0,1 - biến được dùng tương đối nhiều đó là KaSzO¿, (NHa}»z5zOs. Lượng dùng khoảng 1)% trọng lượng.

- Chất nhũ hóa PVAc Chất nhũ hóa là chất làm cho đơn thé CaH¿O; tan ít trong nước và hạt keo không tan trong nước có thể phân tán trong nước và có độ đồng đều, ôn định nhất định. Thường dùng những hợp chất mà phân tử của chúng có một đâu có nhóm chức thân nước (gốc hydrophilic), một đâu có nhóm chức thân gốc dâu (gôc lipophilic). Như [C2H4O],, Natri dodecylbenzenesulfonate CigH29NaO38, trong dé polyvinyl alcohol polyvinyl alcoho! [C2H4O], là chât nhũ hóa tương đối lý tưởng, thường phôi thành dung dịch để dùng, lượng dùng khoảng 9% trọng lượng đơn thê. - Polyvinyl alcohol [C2HsO]n Polyvinyl alcohol 1a hgp chất bảo vệ cho keo PVAc, chúng tạo thành lớp vỏ bọc bên ngoài, ngăn cản keo trong quá trình bảo quản tiếp tục phản ứng đa tụ, làm cho dung dịch keo có tính ôn định cao trong thời gian bảo quản.

- Chất điều tiết Hợp chất khác tham gia phản ứng, ngoài các hóa chất trên còn có các chất điều tiết. Các chất này có những nhiệm vụ khác nhau trong quá trình tông hợp keo, giúp cho quá trình tổng hợp được thuận lợi và tạo ra sản phầm đáp ứng yêu câu công nghệ, bao gôm điêu chất điều chỉnh sức căng bê mặt của dung dịch, chât điều chính độ dài polyme, chât chỉnh độ pH, chất làm tăng độ dẻo, chât chông mộc, chât tiêu bọt khí. Cơ chế hình thành keo PVAc Keo PVAc hình thành do đơn thể C¿H,O; (gốc tự do) phản ứng trùng hợp, vì vậy nó tuân thủ theo quy luật chung của phản ứng trùng hợp gốc tự do; quá trình này thông qua 3 giai đoạn: Liên kết dẫn, liên kết kéo dài và liên kết kết thúc. Trong hệ thông phản ứng trùng hợp có các thành phần không thể thiếu là đơn thể, nước, chất dẫn và chất nhũ hóa.

Các thành phần do phân tử hòa tan, bó keo, tăng dung lượng bó keo và trạng thái dung dịch phân tán trong nước. Liên kết dẫn Thông quá (NH¿);SO¿ khi tăng nhiệt, chúng tiến hành phản ứng nhiệt phân thành gốc tự do SO¿” (gốc tự do sơ cấp). (NH¿);§;O; — 2NH;SOu—> 2NH¿” + 2SO¿ˆ 110 Gốc tự do SO4* lai kết hợp cùng với don thé C,H,O, hinh thành gốc tự do đơn thể: SO¿”.+CH,COOHCH, =CH, ->SO; -CH, —CH" | CH,COO 4. Liên kết kéo dài Gốc tự do đơn thể lại cùng với đơn thể kết hợp, hình thành gốc liên kết tự đo, sau đó lại kết hợp với các đơn thê hình thành gốc liên kết tự do mới.

Như vậy phản ứng không ngừng, làm cho gôc liên kết tự do không ngừng dài thêm. SOx——CH;——CH» |_ +CHạCOOCHECHạ ——> CH;COO SO, —CH,—CH CH;——CH= | |_ CH;CoOCH=CH; CH3COO _— —--Oo C —>+ - CH;COO SO, —|—~CH,—CH — | —|-CH, —CH |" oe ee - — Re —= | CH;COO) || CH,COO 4. Liên kết kết thúc „_ Gốc tư do không ngừng tăng thêm làm mắt đi hoạt tính trung tâm, liên kết dài ra cân phải ket thúc. Liên kết kết thúc của phản ứng trùng hợp C4H,O; và phản ứng trùng hợp giỗng nhau có 3 loại phương tình phản ứng: Kết thúc bằng hai gốc kết hợp Hai gốc liên kết tự do va chạm vào nhau, sản sinh một phân tử ổn định dài, đây là hai đoạn phân tử đêu có thành phần của gốc chất dẫn.

SO¿—|—CH;ạ———CH—|—|—CH;ạ——CH | | + | CH——CH;-| |~CH——CH;-|—so¿ —> CH;COO x | CH;COO | y CH,COO CHạCOO —> $SO¿ —|—CHạ———CH—| — |—CH——CHz-|—SO„ CHạCOO CH;COO xt] ytl 111 Lúc này, độ dài của phân tử là sự kết hợp giữa hai gốc liên kết tự do, độ trùng hợp bình quân cũng có thể là hợp của hai nhóm trên. Đây là phương thức kết thúc chủ yêu. Kết thúc bằng hai gốc oxi hóa khử Hai gốc liên kết tự do tác động qua lại lẫn nhau, một gốc mắt đi hydro biến thành đoạn gốc không bão hòa, gốc khác thì thu được một hydro trở thành gốc bão hòa, hai gốc đều mắt đi hoạt tính trung tâm, mà độ dài phân tử không thay đổi. 80; —|—CH, cH —|—|-cH,——cH |* °| CH CH¿ — |—|~CH————CHạ— | —S§Òy ——~ | + | | CH;COO CHCOO y CHạCOO CH;COO x CH —| —CH, CH; cH — cH —|—CH———CH,—|— SOs ——— soy —|—CH, | J ot | | CH,COO 3 CH;COO CH;COO CH;COO y x Kết thúc bằng sự va chạm tương hỗ của gốc liên kết tự do và gốc tự do sơ cấp Gốc liên kết tự do và géc tu do SO,” va chạm, hình thành chuỗi polyme Ổn định khi đó phản ứng trùng hợp kết thúc.

Do thời kỳ đầu gốc tự do rất ít, nên loại phản ứng kết thúc này rất ít. Khi phản ứng kết thúc, tạo thành màng keo PVAc hoàn chỉnh. Các yếu tỗ ảnh hưởng đến phân ứng trùng hợp và chất lượng keo PVAc Chất lượng dung dịch keo sau khi tổng hợp ảnh hưởng trực tiếp bởi công nghệ phối chế keo và chất lượng nguyên liệu. Các nhân tố chủ yêu ảnh hưởng đến chất lượng cụ thể như sau: Ảnh hưởng của lượng dùng chất dẫn Lượng dùng chất dẫn ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ, tỷ lệ của phản ứng trùng hợp keo PVAc và độ lớn nhỏ của phân tử lượng polyme - gọi là độ trùng hợp.

Khi lượng dùng chất dẫn quá nhiễu, gốc tự do sơ cấp cũng hình thành nhiều, vì vậy làm cho tốc độ phản ứng trùng hợp tăng nhanh.