Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ Melamine Formaldehyde đến cơ tính ván dán biến tính

Chuyên khảo phân tích Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ melamine formaldehyde đến tính chất cơ học của ván dán biến tính, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Vũ Thị Phương Thảo
• Người hướng dẫn: TS. Trịnh Hiền Mai
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Chế Biến Lâm Sản
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ melamine formaldehyde đến tính chất cơ học của ván dán biến tính
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khám phá ván dán biến tính bằng Melamine Formaldehyde

Ván dán, một loại vật liệu composite nền gỗ, đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp từ xây dựng đến sản xuất nội thất. Tuy nhiên, các sản phẩm ván dán truyền thống thường tồn tại những nhược điểm cố hữu như dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm, nấm mốc và các sinh vật hại gỗ. Những yếu tố này làm giảm đáng kể tuổi thọ và độ bền cơ học của vật liệu composite, gây ra hiện tượng bong tách, cong vênh và suy giảm các chỉ tiêu cơ lý. Để khắc phục hạn chế này, phương pháp biến tính gỗ ra đời như một giải pháp đột phá. Biến tính gỗ là quá trình sử dụng các tác nhân hóa học, vật lý hoặc sinh học để tác động vào cấu trúc tế bào gỗ, nhằm cải thiện tính chất ván dán một cách bền vững. Trong số các hóa chất được nghiên cứu, keo melamine formaldehyde (nhựa MF) nổi lên như một tác nhân tiềm năng nhờ khả năng thâm nhập sâu vào vách tế bào gỗ và tạo ra một mạng lưới polymer không gian ba chiều bền vững. Quá trình này không chỉ làm giảm khả năng hút ẩm, tăng tính ổn định kích thước mà còn cải thiện đáng kể các đặc tính cơ lý của gỗ dán. Nghiên cứu của Pittman và Kim (1994) đã chỉ ra rằng việc biến tính gỗ với nhựa MF giúp cải thiện rõ rệt khả năng chống chịu thời tiết, chống cháy và các tác động sinh học. Việc áp dụng công nghệ này vào công nghệ sản xuất ván dán hứa hẹn tạo ra những sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của thị trường, đặc biệt là cho các ứng dụng ngoại thất hoặc trong môi trường có độ ẩm cao. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định ảnh hưởng cụ thể của nồng độ melamine formaldehyde đến các tính chất cơ học quan trọng của ván dán, từ đó tìm ra nồng độ tối ưu cho quá trình sản xuất thực tiễn.

1.1. Tổng quan về vật liệu composite nền gỗ và tiềm năng

Vật liệu composite nền gỗ, mà ván dán là một đại diện tiêu biểu, được tạo ra bằng cách kết hợp các lớp gỗ mỏng với chất kết dính dưới tác dụng của nhiệt và áp suất. Ưu điểm của loại vật liệu này là tận dụng được nguồn gỗ rừng trồng, có giá thành hợp lý và tính linh hoạt trong ứng dụng. Tuy nhiên, bản chất hút ẩm tự nhiên của gỗ là một thách thức lớn. Việc cải thiện tính chất ván dán thông qua biến tính hóa học mở ra một tiềm năng to lớn, giúp nâng cấp ván dán từ một vật liệu thông thường thành một sản phẩm kỹ thuật cao cấp, có khả năng cạnh tranh với các vật liệu khác trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền và sự ổn định cao.

1.2. Vai trò của keo melamine formaldehyde trong biến tính gỗ

Không giống như các loại keo phủ bề mặt, keo melamine formaldehyde sử dụng trong biến tính gỗ là loại có trọng lượng phân tử thấp. Các monome của nhựa MF có khả năng di chuyển vào bên trong vách tế bào gỗ, lấp đầy các khoảng trống vi mô (microvoid). Dưới tác dụng của nhiệt trong quy trình ép nóng ván dán, các monome này thực hiện phản ứng polyme hóa, tạo thành một mạng lưới không gian 3D cứng chắc ngay bên trong cấu trúc gỗ. Mạng lưới này giúp "khóa" cấu trúc tế bào, hạn chế sự co giãn do thay đổi độ ẩm, từ đó nâng cao toàn diện các cơ tính ván dán.

II. Giải mã thách thức về độ bền cơ học của ván dán

Thách thức lớn nhất đối với ván dán thông thường chính là sự suy giảm các đặc tính cơ học khi tiếp xúc với môi trường ẩm. Gỗ là vật liệu có tính hút ẩm, khi độ ẩm trong môi trường tăng, ván dán sẽ hấp thụ hơi nước, dẫn đến hiện tượng trương nở. Quá trình này gây ra nội ứng suất lớn giữa các lớp ván mỏng, đặc biệt là tại lớp màng keo. Khi ứng suất vượt quá giới hạn, màng keo sẽ bị phá hủy, gây ra hiện tượng bong tách và làm hỏng toàn bộ sản phẩm. Độ hút nước của ván ép và độ trương nở chiều dày là hai chỉ số quan trọng phản ánh tính ổn định kích thước của ván. Ván dán làm từ gỗ Bồ đề, dù có nhiều ưu điểm, lại có tỷ lệ co rút và dãn nở tương đối cao, làm trầm trọng thêm vấn đề này. Bên cạnh đó, các loại keo truyền thống như keo UF (Urea Formaldehyde) dù phổ biến do giá thành rẻ nhưng lại có khả năng kháng nước kém, dễ bị thủy phân trong môi trường ẩm, làm giảm lực bám dính lớp keo. Việc xử lý ván dán bằng các phương pháp thông thường như ngâm tẩm chất bảo quản chỉ giải quyết được vấn đề sinh vật hại mà không cải thiện được tính ổn định kích thước và độ bền cơ học. Do đó, nhu cầu tìm kiếm một giải pháp toàn diện để cải thiện tính chất ván dán trở nên cấp thiết. Biến tính bằng nhựa MF được xem là một hướng đi hứa hẹn, không chỉ giúp giảm độ hút nước của ván ép mà còn củng cố cấu trúc gỗ từ bên trong, giúp vật liệu chống chịu tốt hơn với các tác động cơ học và môi trường, đặc biệt là trong các điều kiện khắc nghiệt.

2.1. Phân tích độ hút nước và độ trương nở chiều dày

Khi ván dán ngâm trong nước, nước sẽ thẩm thấu vào cấu trúc gỗ qua các mao quản và vách tế bào. Quá trình này làm tăng thể tích của ván, đặc biệt là theo chiều dày, gây ra hiện tượng trương nở. Theo tài liệu nghiên cứu, gỗ Bồ đề có độ trương nở cao, vượt mức cho phép đối với nhiều ứng dụng. Độ trương nở chiều dày không chỉ ảnh hưởng đến thẩm mỹ mà còn là nguyên nhân trực tiếp làm suy giảm các tính chất vật lý ván dán như độ bền uốn tĩnh (MOR) và mô đun đàn hồi (MOE), do sự phá vỡ liên kết giữa các sợi gỗ và lớp keo.

2.2. Hạn chế của keo UF và nhu cầu cải thiện tính chất

Keo Urea Formaldehyde (keo UF) là chất kết dính phổ biến trong ngành ván nhân tạo. Tuy nhiên, liên kết hóa học của nó không bền vững trong môi trường có độ ẩm cao và nhiệt độ. Điều này dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng của lực bám dính lớp keo khi sản phẩm được sử dụng ngoài trời hoặc trong nhà bếp, nhà tắm. Hơn nữa, vấn đề phát thải formaldehyde từ keo UF cũng là một mối quan ngại lớn về sức khỏe. Việc tìm kiếm giải pháp thay thế hoặc cải tiến, như sử dụng keo Phenol Formaldehyde (PF) kết hợp với xử lý ván dán bằng MF, là hướng đi cần thiết để tạo ra các sản phẩm an toàn và bền vững hơn.

III. Phương pháp biến tính ván dán bằng nhựa MF tối ưu

Để xác định ảnh hưởng của nồng độ melamine formaldehyde, một quy trình thực nghiệm chi tiết đã được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn khoa học. Quá trình này là sự kết hợp giữa kỹ thuật ngâm tẩm hóa chất và công nghệ sản xuất ván dán hiện đại. Nguyên liệu chính là ván mỏng gỗ Bồ đề có chiều dày 1.5 mm, được xử lý với dung dịch nhựa MF (Prefere 4865) ở các cấp nồng độ khác nhau: 10%, 15%, và 20%, cùng với một lô đối chứng (0% MF) ngâm trong nước. Ván mỏng được ngâm hoàn toàn trong dung dịch hóa chất trong 4 ngày để đảm bảo các monome MF có đủ thời gian thẩm thấu sâu vào cấu trúc gỗ. Sau giai đoạn ngâm tẩm, ván mỏng được sấy ở nhiệt độ 40°C trong 32 giờ để đạt độ ẩm mục tiêu (8-10%), chuẩn bị cho công đoạn ép. Chất kết dính được sử dụng là keo Phenol Formaldehyde (Dynosol WG 6111), một loại keo chịu nước tốt, với định lượng tráng keo là 150g/m². Quá trình ép ván được thực hiện bằng máy ép nhiệt theo một chế độ nghiêm ngặt. Quy trình ép nóng ván dán này không chỉ nhằm mục đích dán dính các lớp ván mỏng mà còn là giai đoạn then chốt để kích hoạt phản ứng đa tụ (polyme hóa) của nhựa MF bên trong vách tế bào gỗ. Các thông số ép được kiểm soát chặt chẽ: nhiệt độ ép 130°C, áp suất ép 1.2 MPa, và thời gian ép 10 phút. Sự kết hợp này đảm bảo tạo ra một vật liệu composite nền gỗ đồng nhất và bền chắc, nơi các phân tử MF đã tạo thành một mạng lưới gia cường hiệu quả.

3.1. Quy trình ngâm tẩm hóa chất biến tính ván mỏng

Quá trình ngâm tẩm là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong việc xử lý ván dán. Ván mỏng gỗ Bồ đề được lựa chọn kỹ lưỡng, đảm bảo không có khuyết tật lớn. Các tấm ván được chia thành các lô tương ứng với mỗi nồng độ keo melamine formaldehyde. Thời gian ngâm 4 ngày được xác định là đủ để quá trình khuếch tán hóa chất vào sâu bên trong vách tế bào gỗ diễn ra gần như hoàn toàn. Việc kiểm soát nồng độ dung dịch và thời gian ngâm là yếu tố quyết định đến lượng hóa chất tích tụ trong gỗ, trực tiếp ảnh hưởng của hàm lượng keo biến tính đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

3.2. Yếu tố then chốt trong quy trình ép nóng ván dán

Nhiệt độ, áp suất và thời gian là ba yếu tố cốt lõi trong quy trình ép nóng ván dán. Nhiệt độ 130°C không chỉ giúp keo PF đóng rắn mà còn cung cấp năng lượng cần thiết cho phản ứng tạo mạng không gian của nhựa MF. Áp suất 1.2 MPa đảm bảo sự tiếp xúc tối đa giữa các lớp ván, tạo ra một màng keo liên tục và loại bỏ các bọt khí. Thời gian ép 10 phút được tính toán để cả hai quá trình đóng rắn của keo PF và đa tụ của nhựa MF diễn ra hoàn toàn, tạo nên một tấm ván ép biến tính nhiệt có cấu trúc ổn định và bền vững.

IV. Đánh giá ảnh hưởng nồng độ MF đến cơ tính ván dán

Kết quả thực nghiệm cho thấy nồng độ melamine formaldehyde có ảnh hưởng rõ rệt đến các cơ tính ván dán, đặc biệt là khả năng chịu ẩm. Các chỉ tiêu quan trọng như lực bám dính lớp keo, độ bền uốn tĩnh (MOR) và mô đun đàn hồi (MOE) đều được cải thiện một cách đáng kể. Đối với thử nghiệm cường độ kéo trượt màng keo (theo tiêu chuẩn EN-314), một kết quả thú vị đã được ghi nhận. Ở điều kiện khô, cường độ dán dính của ván biến tính thấp hơn một chút so với ván đối chứng, có thể do lớp nhựa MF trên bề mặt làm giảm khả năng thấm ướt của keo PF. Tuy nhiên, khi các mẫu được thử nghiệm sau khi ngâm nước 24 giờ hoặc luộc trong 6 giờ, ván biến tính lại thể hiện sự vượt trội hoàn toàn. Cụ thể, cường độ kéo trượt của ván biến tính sau khi ngâm nước tăng từ 27-33% so với ván đối chứng. Khi luộc trong 6 giờ, mức tăng còn ấn tượng hơn, từ 29-59%. Điều này chứng tỏ ván ép biến tính nhiệt có khả năng chống chịu ẩm và nhiệt tốt hơn hẳn. Lớp polymer MF trong vách tế bào đã hạn chế hiệu quả sự trương nở của gỗ, giảm nội ứng suất lên màng keo và duy trì độ bền cơ học của vật liệu composite ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt. Những kết quả này khẳng định vai trò của việc xử lý ván dán bằng MF trong việc nâng cao chất lượng và mở rộng phạm vi ứng dụng của sản phẩm.

4.1. Phân tích lực bám dính lớp keo qua thử nghiệm kéo trượt

Thử nghiệm kéo trượt màng keo là phương pháp trực tiếp để đánh giá lực bám dính lớp keo. Kết quả cho thấy, trong môi trường ẩm, ván đối chứng bị suy giảm cường độ nghiêm trọng do nước làm yếu liên kết keo và gây trương nở gỗ. Ngược lại, ván biến tính duy trì được cường độ cao hơn nhiều. Điều này được lý giải là do nhựa MF đã ổn định kích thước của các lớp ván mỏng, làm giảm sự co ngót không đồng đều và bảo vệ màng keo khỏi tác động phá hủy của nội ứng suất. Các mẫu ván biến tính đều đạt tiêu chuẩn chất lượng loại 1 và 2 theo EN-314.

4.2. So sánh độ bền uốn tĩnh MOR và mô đun đàn hồi MOE

Độ bền uốn tĩnh (MOR) thể hiện khả năng của vật liệu chịu được tải trọng uốn trước khi bị gãy, trong khi mô đun đàn hồi (MOE) cho biết độ cứng hay khả năng chống lại biến dạng của vật liệu. Nghiên cứu chỉ ra rằng cả hai chỉ số này đều tăng từ 15-20% ở ván biến tính so với ván đối chứng. Sự gia tăng này là do mạng lưới polymer MF không chỉ lấp đầy mà còn gia cường cho vách tế bào gỗ, làm tăng độ cứng và độ bền cơ học của vật liệu composite nền gỗ một cách hiệu quả.

4.3. Tỷ lệ phá hủy sợi gỗ Chỉ số đánh giá chất lượng

Tỷ lệ phá hủy sợi gỗ là một chỉ số quan trọng khác để đánh giá chất lượng dán dính. Tỷ lệ này cao (trên 67% đối với ván biến tính) cho thấy màng keo rất bền, đến mức lực phá hủy làm gãy các sợi gỗ thay vì làm bong lớp keo. Điều này chứng tỏ lực bám dính lớp keo trong ván biến tính vượt trội hơn cả cường độ nội tại của bản thân gỗ, khẳng định chất lượng liên kết tuyệt vời sau khi xử lý ván dán bằng MF.

V. Kết luận Nồng độ MF tối ưu cho ván dán biến tính

Dựa trên phân tích toàn diện các kết quả thực nghiệm, nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng rõ ràng của nồng độ melamine formaldehyde đến việc cải thiện tính chất ván dán. Quá trình biến tính bằng nhựa MF đã chứng tỏ hiệu quả vượt trội trong việc nâng cao các đặc tính cơ lý của gỗ dán, đặc biệt là khả năng kháng ẩm và duy trì độ bền trong môi trường khắc nghiệt. Các chỉ số quan trọng như lực bám dính lớp keo, độ bền uốn tĩnh (MOR), và mô đun đàn hồi (MOE) đều cho thấy sự cải thiện đáng kể so với ván dán đối chứng. Phân tích kết quả cho thấy, khi nồng độ MF tăng từ 10% đến 20%, các tính chất của ván dán biến tính đều được cải thiện. Tuy nhiên, mức độ cải thiện không tăng tuyến tính. Ván dán biến tính ở nồng độ MF 10% và 15% cho thấy hiệu quả cao về cường độ kéo trượt sau khi luộc trong nước sôi. Ở nồng độ 20%, mặc dù các tính chất vẫn cao hơn mẫu đối chứng, nhưng có xu hướng giảm nhẹ so với mức 15%, có thể do lượng hóa chất quá cao làm giảm khả năng thấm ướt của keo dán PF. Do đó, khoảng nồng độ MF từ 10% đến 15% được xem là hợp lý và tối ưu cho việc xử lý ván dán gỗ Bồ đề. Ở khoảng nồng độ này, sản phẩm đạt được sự cân bằng tốt nhất giữa việc cải thiện cơ tính ván dán và hiệu quả kinh tế. Kết quả này cung cấp một cơ sở khoa học quan trọng, có thể áp dụng vào thực tiễn công nghệ sản xuất ván dán, giúp tạo ra các sản phẩm ván ép biến tính nhiệt chất lượng cao, có khả năng sử dụng trong các điều kiện ngoài trời có mái che hoặc môi trường ẩm.

5.1. Tổng kết ưu điểm và khoảng nồng độ MF tối ưu

Ưu điểm chính của việc sử dụng nhựa MF là cải thiện tính ổn định kích thước, giảm đáng kể độ hút nước của ván ép và tăng cường độ bền cơ học của vật liệu composite. Khoảng nồng độ tối ưu từ 10% đến 15% mang lại hiệu quả cao nhất. Việc áp dụng nồng độ này trong sản xuất không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn đảm bảo tính kinh tế, tránh lãng phí hóa chất mà vẫn đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật mong muốn.

5.2. Thách thức tương lai Phát thải formaldehyde và giải pháp

Mặc dù keo melamine formaldehyde mang lại nhiều lợi ích, vấn đề phát thải formaldehyde vẫn là một thách thức cần quan tâm. Cả nhựa MF và keo PF đều chứa formaldehyde. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình để giảm lượng formaldehyde tự do trong sản phẩm cuối cùng. Các giải pháp có thể bao gồm việc sử dụng các chất "bắt" formaldehyde (formaldehyde scavenger) hoặc phát triển các hệ keo MF thế hệ mới có tỷ lệ formaldehyde thấp hơn, nhằm tạo ra các sản phẩm ván dán biến tính vừa bền bỉ vừa an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, gỗ là một loại vật liệu được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, kiến trúc, xây dựng. Các sản phẩm ván dán và ván nhân tạo khác từ gỗ cũng được sử dụng rất phổ biến. Tuy nhiên, các sản phẩm này dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường, ví dụ như do ảnh hưởng của độ ẩm các sản phẩm này dễ bị nấm, mốc, các sinh vật hại gỗ phá hoại gỗ phá hủy, đặc biệt do sự thay đổi của độ ẩm làm cho tỷ lệ co rút giữa các lớp ván mỏng khác nhau của ván dán tạo nên nội ứng suất cho màng keo, tới một giới hạn nhất định làm cho màng keo bị bong tách và sản phẩm ván dán bị phá hủy, bên cạnh đó các tính chất cơ vật lý như độ hút nước, độ trương nở chiều dày, cường độ uốn tĩnh, modul đàn hồi uốn,… của ván nhân tạo cũng giảm do những tác động của môi trường gây ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của sản phẩm. Để khắc phục nhược điểm này người ta đã nghiên cứu và sử dụng biện pháp biến tính gỗ.

Biện pháp biến tính gỗ nhằm mục đích giảm khả năng hút ẩm của gỗ, cải thiện tính ổn định kích thước, tăng khả năng chống chịu sự phá hoại của sinh vật và vi sinh vật, tăng khả năng chống chịu với môi trường, mà không gây độc hại cho con người và môi trường. Đã có nhiều nghiên cứu về biến tính gỗ kết quả đạt được rất khả quan, tuy nhiên những kết quả này chưa được ứng dụng rộng rãi vào trong sản xuất. Đặc biệt gần đây đã có những nghiên cứu biến tính gỗ với melamine formaldehyde, hầu hết các nghiên cứu đều cho kết quả gỗ biến tính với melamine formaldehyde có tính chất được cải thiện hơn so với gỗ chưa được qua biến tính. Nhưng ở Việt Nam chưa có đề tài nào nghiên cứu về sự ảnh hưởng của nồng độ melamine formaldehyde đến tính chất cơ học của ván dán biến tính từ gỗ rừng trồng.

Nhận thấy đây là một hướng nghiên cứu mới, kết quả thu được có thể áp dụng vào trong thực tiễn sản xuất và được sự đồng ý của nhà trường, của khoa Chế Biến lâm sản cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của cô giáo: Trịnh Hiền Mai tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ melamine formaldehyde đến tính chất cơ học của ván dán biến tính”.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu biến tính gỗ nói chung và biến tính gỗ với nhựa melamine formaldehyde nói riêng trên thế giới và ở Việt Nam 1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Trên thế giới, biến tính gỗ xuất hiện khá sớm, từ thập niên 30 thế kỷ XX, kỹ thuật biến tính gỗ bằng phương pháp nén ép đã được ngành quân sự Mỹ nghiên cứu và ứng dụng, các sản phẩm gỗ nén được sử dụng trong một số chi tiết của máy bay, tác dụng của nó là tránh được rada. Những năm 40 của thế kỷ XX, các nhà khoa học trường đại học tổng hợp Tokyo cũng đã sử dụng phương pháp nén ép ở điều kiện nhiệt độ cao để biến tính với gỗ Sồi rừng tạo ra các sản phẩm có cường độ rất cao. Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về gỗ biến tính được thực hiện khá nhiều trên thế giới. Một số nghiên cứu như: Ryu J.Y (1991) đã nghiên cứu để nâng cao khả năng kháng nấm mốc cho gỗ; Jiazhang Li (2000) đã nghiên cứu sử dụng các hóa chất hữu cơ để biến tính ván mỏng từ gỗ mọc nhanh rừng trồng, từ đó nâng cao độ bền và tính chịu mài mòn cho ván.

[1] Trên thế giới, các công trình nghiên cứu gỗ biến tính với melamine formaldehyde cũng được thực hiện từ khá lâu. Sản phẩm gỗ biến tính có nhiều tính chất được cải thiện so với gỗ nguyên, ví dụ như: nâng cao khả năng chịu nước, chịu ẩm và tính ổn định kích thước, cơ tính của gỗ (cường độ uốn tĩnh, modul đàn hồi uốn, độ cứng, …) cũng được cải thiện đáng kể. Gỗ Sugi (Cryptomeria japonica D. Don) biến tính với dung dịch MF có trọng lượng phân tử thấp, với hàm lượng rắn 25% đã đạt đến độ trương nở vách tế bào (BE) 5% và độ ổn định kích thước (ASE) 42%, những trị số này không bị giảm đáng kể qua các chu kỳ sấy khô, ngâm nước của mẫu gỗ biến tính; đồng thời cường độ uốn và modul đàn hồi uốn của gỗ biến tính cũng tăng lần lượt 18% và 10% so với gỗ đối chứng.

[12][18][22] Năm 1994, Pittman và Kim đã “xử lý nâng cao chất lượng của gỗ bằng cách biến tính gỗ “Southern yellow Pine” với nhựa MF và melamine 9 ammoline formaldehyde” và đã đưa ra kết luận rằng: gỗ “Southern yellow Pine” khi biến tính với các loại nhựa trên thì các tính chất như độ ổn định kích thước, khả năng chống chịu với các điều kiện môi trường như thời tiết, chống cháy, tác động sinh học và các tính chất cơ lý của gỗ đã qua xử lý cải thiện rõ rệt so với gỗ chưa qua xử lý hoá chất. Và cũng trong nghiên cứu này tác giả đã kết luận rằng: có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng xử lý hóa chất vào trong cấu trúc của gỗ. Các tính chất như: khả năng hòa tan phân tử nhựa trong nước, kích thước phân tử nhựa, khối lượng phân tử nhựa, độ nhớt và hàm lượng khô của dung dịch nhựa là những yếu tố đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý biến tính gỗ. [22] Ngoài ra, gỗ biến tính với MF có khả năng làm giảm sự phá huỷ của các loại nấm mục và nấm biến màu, cũng như tăng khả năng chống chịu các điều kiện môi trường.

Gỗ European larch (Larix decidua Mill.) được ngâm tẩm với dung dịch MF ở hàm lượng rắn thấp (7.5%) cũng đem đến hiệu quả chống nấm mục nâu và nấm mục trắng đáng kể. Ván dán từ gỗ beech (Fagus sylvatica L.) ngâm tẩm với N-methylol melamine đã chứng tỏ khả năng chống chịu các điều kiện môi trường tốt hơn hẳn ván dán đối chứng. [11][21][23] Năm 2000, Deka và Saikia đã tiến hành nghiên cứu đánh giá khả năng ổn định kích thước và khả năng chống chịu mối mọt của gỗ khi được xử lý với nhựa tổng hợp melamine-formandehyde, phenol-formandehyde. Kết quả thu được qua nghiên cứu cho thấy: gỗ xử lý với MF và PF ở nồng độ 30%, nhiệt độ 1100C, áp suất 75psi thì các chỉ tiêu như: khả năng chống trương nở, cường độ uốn tĩnh, modul đàn hồi uốn,… đều có xu hướng tăng so với mẫu gỗ không được xử lý.

Tác giả giải thích rằng: với chế độ ngâm tẩm như trên thì lượng hóa chất thẩm thấu vào trong gỗ là vừa đủ và có khả năng thực hiện các phản ứng đẩy nhóm hydroxyl (-OH) ra ngoài và thay vào đó là các gốc kỵ nước. [12] 10 Năm 2003, Gind và Muler đã nghiên cứu độ bền nén ngang và nén dọc thớ từ gỗ biến tính bằng MF theo phương pháp ngâm tẩm. Các tác giả đã tiến hành ngâm tẩm các mẫu gỗ Vân sam Na Uy với dung dịch nhựa MF. Sau khi trùng hợp, độ bền nén theo phương tiếp tuyến của các mẫu gỗ đã qua xử lý tăng 82% so với các mẫu gỗ đối chứng.

[17] Tóm lại, trên thế giới việc nghiên cứu biến tính cho gỗ đã được tiến hành từ rất lâu và rất phát triển. Các sản phẩm gỗ biến tính được ứng dụng rộng rãi, từ những năm 1991, sản phẩm gỗ biến tính đã được ứng dụng vào sản xuất thoi dệt, sau này nó còn được sử dụng làm các kết cấu chịu lực như nhà cửa, cầu, đường.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam Biến tính gỗ là một vấn đề khá mới, việc nghiên cứu biến tính cho gỗ rừng trồng ở nước ta còn ít. Những năm gần đây có một số công trình nghiên cứu thăm dò biến tính bằng ngâm tẩm cho gỗ và ván mỏng. Nguyễn Anh Đức (2006) đã tiến hành “nghiên cứu tạo gỗ biến tính bằng urea theo phương pháp hóa dẻo nén ép”.

Kết quả đạt được là các loại gỗ được xử lý bằng urea có độ co rút và dãn nở trong nước lớn hơn gỗ chưa qua xử lý. Các tính chất cơ học của đã qua xử lý có xu hướng tăng lên như: cường độ kéo trượt màng keo của gỗ tăng từ 10 - 40%, cường độ uốn tăng từ 3 - 30%, độ dẻo dai giảm. [6] Lý Tuấn Trường đã tiến hành “nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ và thời gian ngâm tẩm hóa chất nhuộm màu đến các chỉ số và chất lượng ván mỏng”. Tác giả đã tiến hành xử lý ván lạng từ gỗ Keo lá tràm hay còn gọi là Tràm bông vàng với kali di chromat (K2Cr2O7) dạng tinh thể màu vàng cam, nồng độ 5, 10, 15% trong 2, 6, 10 giờ.

Kết quả cho thấy khả năng thấm sâu của hoá chất theo phương xuyên tâm (0.6) lớn hơn phương tiếp tuyến (0. Mặt khác, ván lạng có chiều dày 0.5mm ngâm K2Cr2O7 trong 2 giờ có thể thấm tới tâm ván theo chiều dày. Tác giả đã tiến hành nghiên cứu xử lý ván mỏng từ gỗ Keo lai bằng hóa chất DMDHEU - một hóa chất của ngành dệt có chất xúc tác là MgCl2 ở nhiệt độ 1300C và tiến hành đánh giá chất lượng của ván mỏng đã qua xử lý kết quả thu được hầu như các tính chất vật lý, cơ học của ván đã qua xử lý đều được cải thiện. [5] Đào Ngọc Anh đã tiến hành “nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ DMDHEU đến tính chất của gỗ biến tính dùng để phủ mặt ván sàn công nghiệp”.

Tác giả đã sử dụng phương pháp ngâm thường để ngâm tẩm ván mỏng từ gỗ Bồ đề với các chế độ khác nhau trong vòng 24 giờ. Sau đó, sử dụng ván mỏng đã biến tính để phủ mặt cho gỗ Keo lá tràm để tạo sản phẩm ván sàn. Căn cứ vào yêu cầu chất lượng ván sàn của gỗ công nghiệp theo tiêu chuẩn JAS-SE-7 thì nồng độ DMDHEU xử lý là 30% là thích hợp nhất; nghĩa là pha dung dịch theo tỷ lệ: DMDHEU = 30%, MgCl 2 = 5%, H2O = 65% trong điều kiện ngâm thường. [2] Nguyễn Thị Nguyệt đã tiến hành “nghiên cứu biến tính ván mỏng bằng nhựa melamine formaldehyde dùng cho ván dán”.

Nghiên cứu thực nghiệm của đề tài được chia làm hai phần. Phần thứ nhất là nghiên cứu biến tính ván mỏng gỗ Bồ đề bằng phương pháp ngâm thường với dung dịch nhựa MF ở các nồng độ 10, 20, 30%.