Chương 1: Giới thiệu về đề tài và một số phương pháp, cách thức thực hiện đề tài. Chương 2: Trình bày tổng quan nghiên cứu của đề tài, bao gồm giới thiệu về máy kết cấu của máy, các nghiên cứu liên quan. Chương 3: Trình bày về cơ sở lý thuyết để thực hiện đề tài Chương 4: Đưa ra phương hướng và các giải pháp để giải quyết vấn đề, bao gồm các nguyên lý vận hành. Chương 5: Tính toán chi tiết công suất động cơ, các bộ phận của máy, điều kiện bền… Chương 6: Chế tạo, thực nghiệm và đánh giá Kết luận – đề nghị Tài liệu tham khảo 4 GVHD: Dương Thị Vân Anh CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TẨM ÁP LỰC CHÂN KHÔNG SỬ DỤNG CHO BIẾN TÍNH MỘT SỐ LOẠI GỖ RỪNG TRỒNG TẠI VIỆT NAM 2.1 Tổng quan về quá trình ngâm tẩm 2.1 Giới thiệu về ngâm tẩm gỗ Ngâm tẩm gỗ hay còn gọi là tẩm bảo vệ và theo thuật ngữ Tiếng Anh thì gọi là Wood Preservation, nhằm chỉ công đoạn sử dụng áp lực và nguyên lý thẩm thấu để đưa một số chất bảo vệ cần thiết vào bên trong cấu trúc của gỗ.
Bao gồm một số chất chống tia UV, chất chống mối mọt, chất chống ẩm, chất cách nhiệt hoặc chất chống côn trùng. Làm tăng khả năng và giới hạn chống chịu của gỗ trước nhiều tác động xấu của các tác nhân gây hại bên ngoài môi trường như ẩm mốc, mối mọt, hay ánh nắng mặt trời. Điều này đã góp phần giúp tăng hiệu suất sử dụng, cường độ bền cũng như là kéo dài tuổi thọ của các sản phẩm, ví dụ như các đồ nội thất, đồ ngoại thất, công trình xây dựng, đồ trang trí và gia dụng. Có thể thấy rằng việc ngâm tẩm này là một phương pháp xử lý bề mặt và bảo vệ gỗ rất hiệu quả.
Tuy nhiên, quy trình ngâm tẩm này thường được dùng và thực hiện bằng cách nhúng gỗ vào trong dung dịch bảo vệ gỗ. Do đó, việc ngâm tẩm này sẽ đòi hỏi quy mô sản xuất lớn và cần có những trang thiết bị máy móc tân tiến và hiện đại, chẳng hạn như bể (bồn) ngâm và có thời gian thực hiện rất dài và lâu hơn so với phương pháp sơn phủ. Có thể nói rằng đối với ngành gỗ, tẩm bảo vệ hay ngâm tẩm gỗ là một khâu vô cùng quan trọng thuộc quy trình sản xuất và chế biến gỗ, cùng với thu thập gỗ, chế biến gỗ thô, sấy gỗ, xử lý gỗ, gia công gỗ, sơn phủ gỗ và bảo quản gỗ. Tất cả các công đoạn này đều đòi hỏi kinh nghiệm, kỹ thuật và sự tỉ mỉ của người thợ, nhằm đảm bảo sản phẩm cuối cùng luôn có chất lượng cao và tốt nhất.
Bên cạnh việc áp dụng đầy đủ các bước theo quy trình thì việc lựa chọn được phương pháp ngâm tẩm và hóa chất bảo vệ gỗ phù hợp cũng là một yếu tố quan trọng nhằm nâng cao chất lượng và tuổi thọ của gỗ. 5 GVHD: Dương Thị Vân Anh 2.2 Vai trò của ngâm tẩm gỗ Những phương pháp ngâm tẩm gỗ đều có vai trò chính là đẩy các chất bảo vệ vào sâu bên trong cấu trúc của gỗ. Nhờ đó, các sản phẩm có khả năng chống chịu tốt trước những tác nhân gây hại, tăng cường độ bền, tuổi thọ và cải thiện hiệu suất sử dụng của sản phẩm gỗ. Một số vai trò quan trọng của các phương pháp ngâm tẩm gỗ, cụ thể là: - Chống nấm mốc: ngâm tẩm gỗ bằng các chất chống côn trùng hoặc nấm mốc có thể giúp và cải thiện bảo vệ gỗ tránh khỏi sự tấn công của những sinh vật gây hại.
Giảm thiểu nguy cơ bị nứt gãy, biến dạng hoặc mục nát. - Tăng độ bền, tuổi thọ: quá trình ngâm tẩm có thể cải thiện và tăng cường độ bền và độ dẻo của gỗ, làm cho các sản phẩm ít bị nứt nẻ và giữ được hình dạng ban đầu trong một khoảng thời gian dài. - Chống cháy: sử dụng các chất chống cháy trong quy trình ngâm tẩm có thể tăng khả năng bảo vệ của gỗ, làm giảm các nguy cơ phát thải khí độc và lan truyền lửa. Điều này giúp tăng an toàn cho con người hơn khi sử dụng gỗ trong các môi trường có nguy cơ cháy nổ.
- Tính thẩm mỹ: quá trình ngâm tẩm còn có thể cải thiện màu sắc và tính thẩm mỹ của gỗ, làm cho những sản phẩm gỗ trở nên thu hút và bóng mịn hơn. Điều này giúp cho các không gian chẳng hạn phòng khách, phòng ngủ, nhà bếp hay văn phòng trở nên thoải mái. Tóm lại, việc thực hiện các phương pháp ngâm tẩm là một điều rất cần thiết để bảo vệ gỗ tránh khỏi các tác nhân gây hại, nâng cao các khả năng chống chịu của gỗ trước điều kiện môi trường khắc nghiệt và gia tăng tuổi thọ. Cho nên, quy trình ngâm tẩm này đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, kể từ xây dựng cho đến sản xuất đồ nội thất, ngoại thất, trang trí hoặc giao thông vận tải.2 Một số phương pháp ngâm tẩm gỗ Các phương pháp dùng để ngâm tẩm gỗ phổ biến hiện nay là: Tẩm bằng phun: đây là một kỹ thuật tẩm đơn giản, nó được thực hiện bằng cách phun trực tiếp hóa chất hoặc dung dịch bảo vệ lên bề mặt của gỗ.
Phương pháp này chỉ phù hợp với những sản phẩm gỗ có kích thước không quá lớn và mỏng. 6 GVHD: Dương Thị Vân Anh Tẩm bằng chổi, cọ: cách này sử dụng bằng chổi hoặc cọ để thoa thủ công các dung dịch hoặc hóa chất bảo vệ lên bề mặt của gỗ. Phương pháp này chỉ phù hợp dành cho những sản phẩm gỗ có nhiều chi tiết phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao. Tẩm bằng ngâm: phương pháp thực hiện tẩm bằng cách ngâm nguyên liệu trong dung dịch một khoảng thời gian phù hợp, giúp các chất bảo vệ thẩm thấu sâu vào bên trong cấu trúc của gỗ.
Phương pháp này chỉ phù hợp cho các sản phẩm gỗ có kích thước lớn và dày. Tẩm bằng áp lực: phương pháp này thực hiện tẩm gỗ bằng cách dùng áp lực để đẩy dung dịch bảo vệ vào gỗ, giúp cho quá trình thẩm thấu của gỗ diễn ra nhanh chóng và đồng đều hơn. Tẩm bằng nhiệt: Phương pháp tẩm này sử dụng nhiệt độ cao để giúp hóa chất bảo vệ thẩm thấu vào gỗ, phù hợp với các sản phẩm gỗ có diện tích bề mặt lớn. Tóm lại, mỗi cách thức thực hiện quy trình ngâm tẩm đều có những ưu và nhược điểm riêng, đòi hỏi chúng ta phải hiểu biết rõ được đặc tính của gỗ và xác định được mục tiêu dự án.
Điều này có thể đảm bảo được các chất bảo vệ được áp dụng một cách hiệu quả nhất, phù hợp theo từng nhu cầu sử dụng và ngân sách.3 Nguyên lý và quy trình của phương pháp ngâm tẩm gỗ chân không – áp lực Ngâm tẩm gỗ chân không - áp lực là phương pháp rất phổ biến được áp dụng trong công nghiệp Việt Nam. Trước khi ngâm tẩm gỗ bằng phương pháp này thì gỗ cần phải có độ ẩm nhỏ hơn 30% (điểm bão hòa thớ gỗ). Ngâm tẩm gỗ chân không áp lực là phương pháp khá 7 GVHD: Dương Thị Vân Anh tối ưu để bảo quản gỗ vì nó tạo điều kiện để các dung dịch bảo quản thấm sâu vào tế bào của gỗ một cách dễ dàng hơn. Gỗ được ngâm tẩm trong một bình kín chịu được áp lực cao.
Dung dịch thuốc hoặc hóa chất thấm vào gỗ dưới áp lực từ 20 đến 240 kN/cm2 hoặc cao hơn. Trị số áp lực thấp hay cao phụ thuộc vào loại gỗ được ngâm tẩm. Đối với gỗ khó thấm thuốc, trị số áp lực phải rất cao và tăng thời gian duy trì áp lực. Để tăng khả năng thẩm thấu cho gỗ khó thấm thuốc còn phải kết hợp làm chân không (600 - 750 mmHg) trước khi cho áp suất vào bình áp lực, hoặc tăng áp lực và làm chân không xen kẽ nhau lặp lại nhiều lần.
Quy trình chân không trong quá trình tẩm dung để hút không khí ra khỏi ống mạch và cấu trúc gỗ cần xử lý. Độ chân không càng lớn thì gỗ càng hấp thụ được nhiều hóa chất hoặc dung dịch chất bảo quản. Trong khi ống mạch gỗ đang được điền đầy bằng dung dịch chất bảo quản, chân không cần phải được duy trì liên tục. Sau đó, bơm áp lực vào để đẩy dung dịch sâu vào bên trong trung tâm của gỗ với áp suất cực lớn.
Sau khi kết thúc các quá trình ngâm tẩm trên, nếu có giai đoạn chân không cuối cùng thì có thể áp dụng để đảm bảo gỗ không bị ướt nhỏ giọt khi được tháo gỡ ra khỏi thiết bị ngâm tẩm. Tuy nhiên, các loại gỗ không giống nhau về khả năng thấm hóa chất bảo quản. Điều này có nghĩa là tùy vào đặc tính của gỗ mà các quá trình chân không, áp lực cần phải được điều chỉnh sao cho phù hợp với đặc tính của loại gỗ đang ngâm tẩm. Hiệu quả ngâm tẩm gỗ không chỉ phụ thuộc vào khả năng thấm hóa chất của từng loại gỗ và loại dung dịch sử dụng mà còn ở vị trí trên thân mỗi cây gỗ được ngâm tẩm.
Thông thường ở hầu hết các loại gỗ, gỗ dác có khả năng thấm thuốc cao hơn gỗ lõi. 8 GVHD: Dương Thị Vân Anh 2.4 Đặc tính của máy ngâm tẩm gỗ Hình 2.1: Cấu trúc cơ bản của hệ thống ngâm tẩm Hệ thống ngâm tẩm này gồm có những phần sau: + Bồn ngâm tẩm gỗ: gồm nắp bình và thân bình + Nồi khuấy dung môi + Cảm biến nhiệt độ + Hệ thống điều khiển nhiệt độ và gia nhiệt + Động cơ khuấy (motor) + Van và ống dẫn nước + Khung đỡ các cụm chi tiết Hệ thống máy ngâm tẩm áp lực chân không này có cấu trúc cơ bản là một hệ thống bán tự động và đã lượt bỏ nhiều phần tự động để phù hợp cho việc phục vụ thí nghiệm và nghiên cứu (để sinh viên hay người thí nghiệm hiểu rõ hơn về cách vận hành và thao tác máy của máy). - Đặc tính kỹ thuật Thể tích bồn tẩm: 10 – 25 lít Áp suất làm việc: P = 5 – 8 kg/cm2 Áp suất làm việc lớn nhất: Pmax = 8 kg/cm2 Môi chất làm việc: Hóa chất nước lạnh 9 GVHD: Dương Thị Vân Anh Chế độ làm việc: mở van tay thủ công, nước được bơm qua lại bồn ngâm bằng phương pháp chênh lệch áp suất. Kết cấu nắp với thân bồn: Bích đậy, chốt bằng bulong.5 Tổng quan về gỗ cao su, gỗ keo và gỗ thông 2.1 Gỗ cao su Hình 2.