MỞ ĐẦU 1. Cây Bồ đề (Styrax tonkinensis) phân bố tự nhiên ở một số quốc gia như Việt Nam, Lào, Thái Lan, Indonesia. Tại Việt Nam, Bồ đề phân bố từ Nghệ An, Hà Tĩnh trở ra, vùng phân bố nhiều nhất là dọc thung lũng sông Lô, sông Chảy, sông Hồng và tiếp đến là Bắc Giang, Thái Nguyên, Hoà Bình. Cây Bồ đề sinh trưởng nhanh.
Gỗ Bồ đề có ưu điểm như: màu sáng, thớ thẳng và mịn, gỗ mềm, nhẹ, dễ gia công cắt gọt. Tuy nhiên, do sinh trưởng nhanh, gỗ thường được khai thác sớm, do đó tỉ lệ gỗ tuổi non cao, độ bền cơ học thấp, độ ổn định kích thước kém và không đồng đều. gây khó khăn cho gia công chế biến. Vì vậy, hiện tại gỗ Bồ đề mới chỉ được sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất ván dán và bột giấy.
Điều này đã làm hạn chế phạm vi sử dụng loài gỗ này. Những năm gần đây, với sự phát triển của nhiều công nghệ cao để tạo sản phẩm mới từ gỗ rừng trồng như: sản xuất ván ghép thanh, gỗ ghép khối (Glulam) làm nguyên liệu sản xuất các cấu kiện xây dựng dùng ở điều kiện tiếp xúc với môi trường ngoài trời. Với các ứng dụng này, gỗ nguyên liệu cần được xử lý với nhiều loại hoá chất nhằm chống lại tác động của sinh vật hại gỗ và nâng cao chất lượng gỗ. Trước đây, một trong những loại hợp chất như CCA (chromated copper arsenate) được sử dụng rất phổ biến.
Nhưng do các vấn đề liên quan đến môi trường nên hiện tại nhiều công nghệ đã áp dụng các loại hợp chất khác như ACQ (alkaline copper quaternary) và CuAZ (copper azoles). Gỗ được xử lý bằng các loại hợp chất này về cơ bản đáp ứng được yêu cầu chống lại sinh vật hại gỗ, nâng cao chất lượng gỗ, nhưng khả năng dán dính của chúng đều giảm đáng kể. Bên cạnh đó, với giải pháp ngâm tẩm nhựa nhiệt rắn (Phenol h 2 formaldehyde hoặc Urea formaldehyde) vào gỗ nguyên khối để tạo vật liệu compozit, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra, vật liệu compozit được tạo ra từ gỗ và dung dịch nhựa gốc phenolic có thể cải thiện được các tính chất của gỗ như: độ bền cơ học, độ ổn định kích thước cũng như khả năng chống sinh vật phá hại. Tuy nhiên, cho đến thời điểm hiện tại rất ít công trình nghiên cứu công bố việc tạo vật liệu compozit từ gỗ Bồ đề và nhựa gốc phenolic.
đề tài này sẽ trình bày một số tính chất vật lý của compozit tạo ra từ gỗ Bồ đề và nhựa Urea formaldehyde (UF). Vì vậy tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ngiên cứu nâng cao chất lượng gỗ bồ đề (Styrax Tonkinensis) từ keo urea formaldehyde (UF)”. Để nghiên cứu một số tính chất vật lý của compozit tạo ra từ gỗ Bồ đề và nhựa Urea formaldehyde (UF) với các cấp gia tăng áp lực khác nhau sử dụng nhựa khác nhau. Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài 1.
Mục tiêu - Đánh giá được sự ảnh hưởng của áp suất và thời gian của nhựa urea formaldehyde đến chất chượng gỗ bồ đề sau khi biến tính. - Đưa ra được giải pháp nâng cao chất lượng gỗ bồ đề bằng keo urea formaldehyde. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa nghiên cứu khoa học - Đề tài là cơ sở khoa học quan trọng trong việc nâng cao chất lượng gỗ rừng trồng nói chung và gỗ bồ đề nói riêng.
- Đề tài sẽ cung cấp một cơ sở khoa học trong việc nâng cao chất lượng gỗ. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất - Nâng cao được chất lượng gỗ bồ đề phục vụ cho sản xuất chế biến gỗ h 3 - Tăng thêm nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ gỗ bồ đề trong công nghệ sản xuất đồ gia dụng, đồ nội thất. - Khả năng ứng dụng của nhựa urea formaldehyde trong việc nâng cao tính chất gỗ. h 4 Phần 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.
Cơ sở khoa học 2. Vai trò của việc nâng cao chất lượng gỗ Gỗ là nguồn tài nguyên quan trọng trong cuộc sống của con người. Hiện nay, do nhiều nguyên nhân khác nhau, rừng tự nhiên suy giảm cả về diện tích và trữ lượng. Khả năng đáp ứng nguyên liệu gỗ cho các nhu cầu của xã hội sẽ không đủ.
Rừng trồng của nước ta với các loại cây mọc nhanh được tập trung phát triển trong một vài thập niên trở lại đây đã và đang trở thành nguồn cung cấp nguyên liệu gỗ chính cho các nhu cầu sử dụng của xã hội. Trong quá trình sử dụng, gỗ luôn chịu tác động tổng hợp của các yếu tố sinh vật (mối, mọt, nấm mục.) và phi sinh vật (nhiệt độ, độ ẩm.) làm cho bị nứt, cong vênh hoặc bị phá hủy. Đối với gỗ mọc nhanh rừng trồng, các tính chất gỗ thường kém hơn các loại gỗ quý rừng tự nhiên. Do đó việc nghiên cứu áp dụng các giải pháp công nghệ nhằm nâng cao tính chất gỗ đáp ứng nhu cầu sử dụng là rất cần thiết.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các sản phẩm gỗ, gỗ rừng trồng đang được đặc biệt quan tâm để đáp ứng nhu cầu gỗ trong tương lai. Do rừng trồng có tốc độ sinh trưởng nhanh, gỗ rừng trồng thường có khối lượng thể tích thấp, cơ tính và độ bền tự nhiên không cao. Bởi vậy biến tính gỗ hóa học đã được phát triển như một phương pháp tiên tiến để cải thiện những bất lợi này. Biến tính hóa học của gỗ có thể được định nghĩa như một quá trình liên kết một hóa chất phản ứng với một phần phản ứng của polyme vách tế bào gỗ.
Quá trình này có thể là ngâm tẩm hóa chất, sơn phủ, polyme hóa hay xử lý nhiệt. Gỗ có thể được biến tính hóa học để cải thiện khả năng chịu nước, ổn định kích thước, chống chịu axit hay bazơ, chống chịu bức xạ siêu tím, phá h 5 hủy bởi sinh học, và phân hủy nhiệt. Gỗ cũng có thể được xử lý hóa học, sau đó được nén ép để cải thiện ổn định kích thước và tăng độ cứng. Các phương pháp biến tính nâng cao chất lượng gỗ Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các sản phẩm gỗ, gỗ rừng trồng đang được đặc biệt quan tâm để đáp ứng nhu cầu gỗ trong tương lai.
Do rừng trồng có tốc độ sinh trưởng nhanh, gỗ rừng trồng thường có khối lượng thể tích thấp, cơ tính và độ bền tự nhiên không cao. Gỗ có thể được biến tính để cải thiện khả năng chịu nước, ổn định kích thước, chống chịu axit hay ba zơ, chống chịu bức xạ siêu tím, phá hủy bởi sinh học, và phân hủy nhiệt. Gỗ cũng có thể được xử lý hóa học, sau đó được nén ép để cải thiện ổn định kích thước và tăng độ cứng. Do đó người ta thường sử dụng biến tính hóa học để nâng cao chất lượng gỗ Biến tính hóa học của gỗ có thể được định nghĩa như một quá trình liên kết một hóa chất phản ứng với một phần phản ứng của polyme vách tế bào gỗ.
Quá trình này có thể là ngâm tẩm hóa chất, sơn phủ, polyme hóa hay xử lý nhiệt: [12] Điều kiện xử lý biến tính gỗ Gỗ có thể giảm khả năng trương nở và co rút khi tiếp xúc với nước nếu được xử lý với các hóa chất chịu nước. Gỗ có thể được ngâm tẩm trong những hóa chất đó ở dạng dung dịch với nước hay trong dung môi, nhờ đó những hóa chất có thể liên kết với các polyme trên vách tế bào gỗ. Những xử lý như vậy cũng làm giảm mức độ thay đổi kích thước gỗ trong điều kiện môi trường ẩm, ngay cả trong một thời gian dài. Các loại sơn, dầu, chất tráng phủ, giấy ép plastic có thể làm chậm khả năng hút ẩm của gỗ, nhưng ít có khả năng ổn định được kích thước gỗ khi tiếp xúc thường xuyên và lâu dài với môi trường ẩm.
h 6 Sự ổn định vĩnh viễn kích thước gỗ là cần thiết trong những điều kiện ứng dụng nhất định. Điều này có thể thực hiện được bởi việc đẩy một tác nhân nở (bulking agent) vào giữa cấu trúc dãn nở của các sợi gỗ. Những tác nhân nở đã được thương mại hóa là những hệ thống định hình nhựa phenol formaldehyde nhiệt rắn và có thể hòa tan tốt trong nước. Cho đến nay không hề có nhựa nhiệt dẻo nào có khả năng ổn định kích thước gỗ một cách hiệu quả.
Ngâm tẩm gỗ Cấu trúc của gỗ giống như mút xốp, với những lỗ mạch. Mục tiêu của bảo quản gỗ là để tráng phủ các vách ngăn đó với hóa chất bảo quản để bảo vệ gỗ khỏi mục nát bị các loại nấm mục và côn trùng gây hại. Các hóa chất khi đươc tiếp xúc và phản ứng với gỗ cũng làm biến tính gỗ để phục vụ các yêu cầu nâng cao chất lượng và độ bền tự nhiên cho gỗ. Các hóa chất có thể được thấm sâu vào gỗ nhờ sự trợ giúp của môi trường chân không và áp lực.
Trước hết, chân không có tác dụng loại bỏ không khí trong gỗ để tạo các khoảng trống cho các hóa chất bảo quản, sau đó với sự trợ giúp của áp lực cao để đẩy sâu vào trong gỗ. Xử lý hóa nhiệt Gỗ được xử lý với nhựa nhiệt rắn, thấm vào sợi gỗ và được nhiệt phản ứng trong điều kiện không nén ép được gọi là gỗ biến tính hóa nhiệt. Trong công nghệ này, gỗ đã tẩm nhựa được sấy khô ở nhiệt độ trung bình để loại bỏ nước, sau đó được gia nhiệt phản ứng để đóng rắn nhựa. Tổng quan về nhựa Urea formaldehyde và nguyên liệu gỗ Bồ đề 2.
Nhựa Urea formaldehyde (UF) Nhựa ure formaldehyde là một loại keo được tổng hợp từ: ure và aldehyde formide. Ure thì chắc ai cũng biết (nó là một loại H2N-CO-NH2) vì h 7 nó dùng để làm phân bón. Còn Formaldehyhyde là HCHO, nó tồn tại chủ yếu là dạng dung dịch 37 - 40% (formalin). --> tan trong nước.
+ Ban đầu là phản ứng ở môi trường kiềm: + Đa tụ các oligome: Phản ứng xảy ra trong môi trường axit yếu - Giai đoạn 2: là kết tụ hay nối dài mạch làm M tăng lên và dung dịch keo trở nên đặc lại. h 8 Nếu phản ứng quá lâu, M lớn thì keo sẽ rất khó tan trong nước (và các dung môi khác), thậm chí kết rắn luôn. Khi UF đã không tan thì khó có thể làm nó tan vì phản ứng cắt mạch khó xảy ra hơn. UF có rất nhiều ứng dụng: keo ván ép, sơn, chất kết dính, chất làm cứng vải.
Gần đây người ta còn biến tính UF bằng melamine. để tăng tính chất. và còn nhiều hướng mới nữa.