TONG HOP KEO

243 23 0
  • Loading ...
1/243 trang
Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 05/05/2019, 01:51

Chương 1: Những khái niệm hợp chất polymer 1.1 Khái niệm  Polymer: hợp chất cao phân tử chứa nhiều nhóm nguyên tử liên kết với liên kết hoá  Monomer: nhựng hợp chất ban đầu để chuyển hoá thành polymer  Olygome: polyme khối lượng phân tử thấp (hợp chất trung gian), chưa mang đặc trưng tính chất polyme Sự phân biệt oligome polyme khơng rõ ràng, nhiên oligome khơng có thay đổi rõ ràng với tính chất quan trọng  Mắc xích sở: nhóm ngun tử lặp lặp lại phân tử polymer  Đoạn mạch: giá trị trọng lượng mắc xích liền cho dịch chuyển mắc xích liền sau khơng phụ thuộc vào mắc xích ban đầu  Nhóm cuối: nhóm nguyên tử đặc trưng nằm cuối mạch polymer Những olygomer hoạt động có chứa nhóm cuối có khả tham gia phản ứng trùng hợp, thường dùng để tổng hợp copolyme polymer không gian  Độ trùng hợp (n): biểu thị số mác xích sở có đại phân tử polymer n M m M: khối lượng phân tử trung bình Polymer m : khối lượng phân tử mắc xích  Khối lượng phân tử polymer Khối lượng phân tử trung bình số Mn N M  N i Mn i i i i Mi : khối lượng phân tử mạch i Ni : số phân tử có khối lượng Mi có hệ Khối lượng phân tử trung bình số thể phần số học mạch diện hổn hợp Khối lượng phân tử trung bình khối Mw Wi  M i Ni  M iN i : WiPhần khối lượng mạch phân tử có độ trùng hợp i i M w  WiMi i Hóa học hóa lý polymer  Khối lượng trung bình khối tổng khối lượng thành phần tính trung bình theo phần khối lượng loại mạch có độ trùng hợp khác  Chỉ số đa phân tán IP : đặc trưng cho độ phân tán mẫu polymer IP  Mw Mn + IP = đồng độ trùng hợp tồn mẫu polymer (điều khơng có thực) + IP > : mẫu polymer có độ đa phân tán , IP càn lớn mẫu phân tán + Thí dụ : Trong cao su tổng hợp Ip = cao su thiên nhiên có độ đa phân tán tương đương 1.2 Cấu tạo cấu trúc polymer Polyme phân tử mạch lớn, cấu tạo từ nhiều nhóm hố học có thành phần giống khác Các nhóm hố học gọi mắt xích Các mắt xích xếp mạch theo trình tự đặn hay khơng đặn, phân nhánh hay có cấu tạo mạng lưới cấu tạo không gian Phân tử mạch dài có mức độ đối xứng lớn Chiều dài lớn so với nhiều ngang, chúng uốn khúc cuộn rối Sỡ dĩ có tượng chuyển động quay nội phân tử mạch dài độ có cực định độ mềm mạch 2.3.1 Tính bất đẳng hướng Khi tác dụng ngoại lực lên mẫu theo hai hướng khác nhau, lực tác dụng theo chiều dọc cần phải lớn mẫu bị biến dạng bị đứt Trong hướng lực tác dụng ngang nhỏ mẫu bị biến dạng (hoặc bị đứt) Hiện tượng không đồng tính chất polymer gọi tính bất đẳng hướng Sở dĩ có tính chất phân tử định hướng, xếp theo chiều ngoại lực tác dụng Muốn làm biến dạng theo chiều dọc phân từ cần phải tác dụng lực lớn tác động lên mối nối hoá học gốc hố trị Như có nghĩa độ bền theo chiều dọc phân tử lớn Muốn làm biến dạng theo chiều ngang phân tử cần dùng lực thắng lực tác dụng tương hỗ phân tử Năng lượng liên kết bé nhiều so với lượng liên kết mối nối hoá học, độ bền Hiện tượng bất đẳng hướng thấy rõ tính chất sợi 2.3.1 Tính có cực polymer Những polymer mà phân tử có mối nối có cực khơng đối xứng với nhau, polymer có cực ( lưỡng cực) Các phân tử khơng có mối nối có cực có xếp đối xứng cân với gọi polyme không cực Mối nối nguyên tử có cực phân bố mật độ đám mây điện tử mối nối tạo không đối xứng Ví dụ phân tử HF, mật độ đám mây điện tử nguyên tử F lớn nguyên tử H Trang Hóa học hóa lý polymer Mức độ có cực đánh giá đại lượng mơmen lưỡng cực (μo) Moment lưỡng cực tích số đại lượng điện tích q khoảng cách điện tích : μo = q.l Khoảng cách điện tích lớn, moment lưỡng cực lớn phân tử có cực Sự dịch chuyển điện tử từ khơng thể vượt khỏi kích thước phân tử vào khoảng 10-8cm Các polymer cấu tạo theo loại hydrocacbon khơng có cực, ví dụ như: polyetylen, polypropylen…các loại có cực lớn rượu polyvinylic, tinh bột… chúng chứa nhiều nhóm có cực mạnh OH Tuy nhiên, có mặt nhóm có cực phân tử khơng phải ln ln thể mức độ có cực phân tử Nếu mối nối có cực phân tử xếp đối xứng điện trường chúng bù trừ lẫn nhau, nên mômen lưỡng cực phân tử Như mức độ có cực polymer xác định theo độ có cực nhóm có thành phần polymer, phải tính đến cách xếp nhóm torng khơng gian có đối xứng hay khơng phải tính đến mật độ phân bố chúng dọc theo mạch 2.3.1 Hình thái cấu tạo hình thái xếp Hình thái cấu tạo: mạch polymer dài có hình thái cấu tạo khác Ví dụ polyisopren có hai hình thái cấu tạo bền vững: Cấu tạo trans – guttapersa: H H CH2 C CH2 C C CH2 CH2 C H CH2 H Hình 1.1 : cấu tạo trans-guttapersa5,1A0 8,16A0 CH3 CH2 C CH3 CH CH2 CH2 CH2 Hình 1.2 : cấu tạo cis-cao su thiên nhiên CH2 C CH C CH CH2 CH2 CH3 Một ví dụ khác polypropylen có hai hình thái cấu tạo bền vững isotactic syndiotactic : H Trang CH3 H CH3 H CH3 H CH3 Hóa học hóa lý polymer Hình 1.3 : Cấu tạo Isotactic Cấu tạo loại syn diotactic có dạng sau (dạng đối xứng) : H CH3 CH3 H CH3 H H CH3 Hình 1.4 : Cấu tạo Syndiotactic Muốn biến đổi từ trạng thái trans sang trạng thái cis từ trạng thái isotactic sang trạng thái sindiotactic cách quay nội phân tử, cấu tạo hai polyme có gốc R tương đối lớn, chúng làm cản trở quay phân tử Muốn thắng sức cản này, cần phải cung cấp lượng lớn Do hai dạng hình thái cấu tạo khơng thể biến đổi lẫn Như : hình thái cấu tạo xếp nguyên tử không gian theo vị trí cố định ứng với cấu tạo hố học xác định Hình thái xếp : thay đổi vị trí nguyên tử không gian lượng phân tử chuyển động nhiệt làm xuất quay nội phân tử Trong trường hợp không làm đứt liên kết hố học Tóm lại : hình thái cấu tạo polymer hình thái bền vững, khơng thể biến đổi lẫn Còn hình thái xếp chuyển động nhiệt làm cho nhóm nguyên tử mắt xích phân tử ln ln thay đổi vị trí khơng gian 2.3.1 Tính mềm dẻo mạch polymer Các tính chất vật lý hợp chất cao phân tử thường phụ thuộc vào cấu tạo hố học chúng Mối quan hệ tính chất vật lý cấu tạo hoá học polyme phức tạp Muốn hiểu quan hệ này, trước tiên cần xét đến độ mềm dẻo mạch cao phân tử Nguyên nhân làm cho mạch polyme mềm dẻo từ quay nội phần tử riêng lẻ phân tử Ngồi kích thước mạch polyme khơng cân đối _ nghĩa chiều dài mạch lớn so với chiều ngang Sự quay nội phân tử tượng quay phần tử tương ứng với phần tử khác phân tử Xét quay nội phân tử polyme đơn giản, độc lập, nguyên tử cacbon kết hợp với liên kết δ Giả thuyết mắt xích mạch trạng thái chuyển động nhiệt, nghĩa mắt xích quay tương mắt xích bên cạnh Khi góc quay hố trị mạch khơng cố định quay liên kết δ tự Như mắt xích chiếm hình thái xếp bất kỳ, nghĩa có độ uốn khúc cực đại Trang Hóa học hóa lý polymer Hình 1.5 : tượng quay nội phân tử polyme Trong mạch phân tủ polyme, góc hố trị đại lượng hồn tồn xác định, mắt xích quay góc hố trị thay đổi khơng đáng kể Như vị trí mắt xích sau phụ thuộc vào mắt xích trước Như thực tế polyme khơng thể quay hồn tồn tự do, mạch phân tử thay đổi hình thái xếp hơn, có khả uốn khúc Nhưng thực tế, polymer hệ thống gồm nhiều đại phân tử, quay nội phân tử bị cản trở lực tác dụng tương hỗ ngun tử khơng có liên kết hố học với Nghĩa lực tác dụng nguyên tử mạch (lực nội phân tử), nguyên tử mạch khác nằm cạnh (lực tác dụng phân tử) Lực tác dụng phân tử polyme lực liên kết hydrô, lực Vanderwal (tĩnh điện), lực phân tán, lực định hướng, lực biến dạng Tuy nhiên, quan đến lực tương hỗ nội phân tử + Tác dụng tương hỗ khoảng cách gần : lực tác dụng tương hỗ nguyên tử hay nhóm nguyên tử gần (giữa nguyên tử mắt xích) + Tác dụng tương hỗ khoảng cách xa : lực tác dụng tương hỗ nguyên tử nhóm nguyên tử mắt xích cách xa Lực xuất trường hợp mạch polyme cong hướng đến vị trí gần nhau, mắt xích xuất lực kéo lực đẩy Do tác dụng tương hỗ khoảng gần gây cản trở quay tự Trong trình quay phần tử tương ứng với phần tủ khác mạch, lực nội phân tử làm thay đổi mạch polyme Nếu vị trí mắt xích U1 chuyển động nhiệt đến vị trí U2 lượng chuyển dịch vị trí đến vị trí khác ∆U Và ∆U định tính mềm dẻo mạch polyme điều kiện cân nhiệt động nên gọi độ mềm nhiệt động Tuy nhiên khả uốn khúc, có vận tốc chuyển dịch từ vị trí tới vị trí khác Và vận tốc biến đổi hình thái xếp phụ thuộc vào tỉ lệ thềm quay nôi U0 lượng ngoại lực Do đó, U0 gọi độ mềm động học Hai độ mềm dẻo nhiệt động động học khơng trùng độ mềm nhiệt động học lớn, vận tốc quay mắt xích có thễ bé (mạch cứng) Sự quay chuyển dịch mắt xích từ vị trí tới vị trí khác xảy có lượng dự trữ cần thiết Điều có nghĩa khơng phải Trang Hóa học hóa lý polymer mắt xích chiếm vị trí khơng gian, mà có số vị trí cho phép có mặt lực tác dụng tương hỗ, nhiên đại phân tử khơng có lượng dự trữ cần thiết mắt xích khơng thể quay, chúng chuyển động nhiệt đặc trưng (các dao động xung quanh vị trí có lượng cực tiểu) Dao động tạo cho polyme mềm dẻo, dao động lớn mạch mềm Trang Hóa học hóa lý polymer 2.3.1 Khái niệm đại cấu trúc ngoại vi phân tử polymer Như biết, tính chất hợp chất thấp phân tử trạng thái ngưng tụ phụ thuộc vào thành phần cấu tạo, mà phụ thuộc vào xếp tương hỗ chúng với nhau, có nghĩa cấu trúc vật thể Điển hình tượng chuyển pha (nóng chảy, kết tinh chuyển từ dạng tinh thể dạng khác ), hàng loạt tính chất lý học thay đổi biến đổi cấu trúc Ở chất lỏng, phân tử xếp theo thứ tự gần kết tinh xuất thứ tự xa Trong nhiều năm, việc nghiên cứu trật tự xếp đại phân tử giải thích khả tổng hợp polyme trạng thái tinh thể vơ định hình nghiên cứu dạng mạng lưới tinh thể Cấu trúc polyme theo thuyết « cấu tạo mixel » , mixel tập hợp đại phân tử mạch cứng dạng bó Nhưng thuyết khơng thể giải thích tính chất polyme hồn tồn khơng thể giải thích q trình hồ tan polyme Sự phát triển giả thuyết độ mềm dẽo mạch polyme tài liệu thực nghiệm cấu trúc chúng đưa đến việc tạo nên giả thuyết xếp tương hỗ cấu trúc polyme Chẳng hạn người ta coi cao su tập hợp mạch dài cuộn rối lại với Dưới ảnh hưởng nhiệt, chúng luôn thay đổi hình dạng Ngồi có giả thuyết khác đưa mơ hình mẫu polyme tinh thể, tồn vùng tinh thể vô định hình mạch phân tử qua vùng tinh thể vơ định hình Theo mơ hình này, vùng vơ định hình mạch phân tử nằm cuộn rối lại với Ngày nay, kết nghiên cứu kính hiển vi điện tử, người ta đưa lí thuyết – lý thuyết cấu trúc ngoại vi phân tử polyme : cấu trúc bất kỳ, tạo nên xếp khác đại phân tử, hay nói cách khác polyme đặc trưng nhiều loại cấu trúc ngoại vi phân tử trạng thái tinh thể khả ổn định trình tự xếp từ trạng thái vơ định hình Cấu trúc ngoại vi phân tử polyme vơ định hình Nếu đại phân tử đủ mềm dẻo, chúng cuộn lại thành hạt hình cầu đượi gọi cấu trúc dạng cầu Sự xếp tương hỗ phần đại mạch phân tử bên cấu trúc không theo thứ tự Và polyme có cấu dạng hình cầu nằm trạng thái vơ định hình Trong dung dịch lỗng, phần lớn đại phân tử có dạng hình cầu, phương pháp chung để đưa polyme cấu trúc có dạng hình cầu làm bay dung mơi khỏi dung dịch nhiệt độ tương đối thấp Có hình thành hình cầu nội lực phân tử lớn nhiều so với lực tác dụng tương hỗ phân tử Nhưng để chuyển từ dạng thẳng dạng cầu, mạch phân tử cần có độ mềm dẻo lớn để cuộn tròn lại Lực tác dụng tương hỗ nhóm nguyên tử mạch lớn mạch có khả chuyển vào dạng cầu Cho nên mạch phân tử cứng có nội lực phân tử lớn nên dạng cầu Trong nhũng đại phân tử khơng cực, mạch mềm có cấu trúc dạng thẳng Trang Hóa học hóa lý polymer Dung dịch polyme dạng cầu, có độ nhớt thấp phù hợp với định luật Einstein giống dung dịch keo bình thường khác Ở trạng thái thuỷ tinh chúng khơng có biến dạng mềm cao nên bắt buộc giòn Độ bền chúng phụ thuộc vào giới hạn phân chia bề mặt hạt hình cầu với Nếu kết bó chặt chẽ polyme suốt có độ bền cao Trong trường hợp ngược lại chúng đục có độ bền giảm Mạch phân tử có dạng cầu tạo thuận lợi q trình hồ tan polyme Ngồi polyme mạch cứng đại phân tử khơng thể cuộn tròn lại mà dạng thẳng ( trạng thái bất đối xứng) hay gọi dạng bó Đặc điểm dạng bó là chiều dài lớn nhiều so với chiều dài mạch riêng biệt Nếu polyme trạng thái mềm cao : Đối với mạch đại phân tử mềm dẻo linh động hạt hình cầu liên kết lại với thành hạt có kích thước lớn Đối với mạch không cứng lắm, lực tác dụng nội phân tử đủ lớn, hạt dạng cầu đơn phân tử tồn nồng độ lớn, chí trạng thái rắn Như thấy điều kiện để xuất cấu trúc dạng cầu mạch đại phân tử riêng biệt cuộn tròn lại tạo thành trực tiếp trình trùng hợp Qua đây, ta thấy trạng thái vô định hình, phân tử polyme khơng phải lúc trạng thái cuộn rối, xếp không theo trật tự nào, trái lại chúng sếp theo thứ tự định điều kiện để polyme kết tinh Cấu trúc ngoại vi phân tử polyme tinh thể Chúng ta biết rằng, đơn vị cấu trúc thẳng có nhiều khả để phát triển thành dạng cấu trúc có mức độ thứ tự cao Vì vậy, đặc biệt ý đến cấu trúc ngoại vi phân tử dạng bó Ở trạng thái vơ định hình, cấu trúc dạng bó có hình dạng cân đối số trướng hợp có khả tập hợp lại tạo thành fibril zendrit có kích thước lớn Như trình kết tinh polyme hình thành nên nhiều dạng cấu trúc ngoại vi phân tử phức tạp Trong cấu trúc dạng bó đại phân tử xếp song song nối tiếp Nếu cấu trúc dạng bó từ mạch phân tử khơng điều hồ, đại phân tử bị uốn cong lại thành hình dạng có nhiều góc cạnh khơng thể tham gia vào q trình kết tinh Cấu trúc dạng bó tham gia vào q trình kết tinh có giới hạn phân chia đựơc đặc trưng sức căng bề mặt Khi trở thành pha mới_ pha tinh thể Đối với cấu trúc ứng suất nội nhỏ, cấu trúc dài mỏng có lượng bề mặt dư, chúng có khả gấp lại dạng băng gấp bề mặt khơng lớn Hình 1.6 : Bó thẳng khúc Trang Hình : Bó có dạng gấp Hóa học hóa lý polymer Nó khơng dừng lại dạng băng gấp mà xếp lại để tạo thành cấu tạo dạng « » nhằm giảm sức căng bề mặt Hình 1.8 : Cấu trúc dạng từ ‘băng gấp’ Như thấy rằng, pha tinh thể polyme tập hợp gồm nhiều dạng cấu trúc phức tạp, có vùng chưa hồn chỉnh quay bó cách xếp khơng điều hồ mạch Và đặc điểm polyme tinh thể Theo V.A.Carghin (Viện sĩ Nga), tất loại cấu trúc ngoại vi phân tủ polymer bao gồm nhóm sau : Nhóm : cấu trúc dạng cầu thường tồn dạng polymer vơ định hình tổng hợp phương pháp trùng ngưng Nhóm : cấu trúc dạng vạch đặc trưng cho polymer nằm trạng thái mềm cao ( cao su) Nhóm : cấu trúc dạng sợi đặc trưng cho loại polymer vơ định hình có trật tự ổn định cao tổng hợp phương pháp trùng hợp Nhóm : cấu trúc tinh thể có kích thước lớn tạo thành polymer tinh thể Trang Hóa học hóa lý polymer Chương 2: Phản ứng tổng hợp hợp chất polymer 2.1 Khả phản ứng monomer Monomer hợp chất thấp phân tử Các monomer muốn tham gia vào phản ứng tạo polymer phải hợp chất đa chức (ít hai chức) chức monomer hợp chất chứa nối đơi, nối ba nhóm chức ( – OH , –COOH , – CHO , – NH2, – SO3H …) Thí dụ: CH2 = CH2 : chức ( có khả kết hợp với H) CH  CH : chức ( có khả kết hợp với 4H ) 2.2 Điều kiện phản ứng Tỷ lệ cấu tử : Tỷ lệ cấu tử tham gia phản ứng quyệt định số chức hoạt động Thí dụ: Tổng hợp nhựa phenolformadehyde (PF)  Nếu pH < tỷ lệ P:F = : polymer tạo thành mạch thẳng ( Novolac) OH CH2 H2C n  Nếu pH < tỷ lệ P:F < polymer tạo thành có cấu trúc nhánh ( resol ) không gian ( rezit) OH CH2 H2C n CH2 Nhiệt độ Nhiệt độ yếu tố quan trong phản ứng tồng hợp hợp chất cao phân tử nhiệt độ khác xảy phản ứng khác có nhiều phản ứng xảy hổn hợp… Xúc tác Hơn 90% phản ứng hoá học sử dụng xúc tác Xúc tác làm giảm nhiệt độ, làm tăng tốc độ phản ứng Xúc tác định hướng tạo sản phẩm, hiệu xuất chuyển hóa… Nguyên liệu Các monomer nguồn nguyên liệu để tổng hợp polymer Nguồn ngun liệu thu trực tiếp từ khí thiên nhiên hay trình chưng cất dầu mỏ etylen, propylene, … Các monomer điều chế từ monomer khác… Trang 10 Hóa học hóa ly polymer hỗn hợp phản ứng tạo thành axit tuần để thúc đẩy phản ứng ngưng tụ dẫn đến hình thành nhựa Ở giai đoạn này, ba tham số, pH, nhiệt độ thời gian , phải xem xét để xác định điểm đến mong muốn Một phương pháp thay đòi hỏi phải xác định nhiệt độ nhựa trở nên đục làm mát; Hoặc hai phương pháp kết hợp Sau bắt đầu phản ứng cách trung hồ, dung dịch làm bay để tăng nồng độ độ nhớt nhựa, phun xịt để tạo bột tái tạo với nước người sử dụng keo Một phương pháp thay đòi hỏi phải xác định nhiệt độ nhựa trở nên đục làm mát; Hoặc hai phương pháp kết hợp Urea Formaldehyde Adhesive Chất kết dính Nhựa Thermosetting Nhựa tổng hợp thermosetting chất dẻo tạo thành thay đổi hóa học thể chất đảo ngược để trở nên dễ dàng hấp thụ khơng hòa tan Thuật ngữ termosetting áp dụng cho nhựa trước sau chữa khỏi Nó khơng phải tên tốt hàm ý mối quan hệ nhiệt độ độ cứng Một số keo dán nhiệt polyme ngưng tụ số polyme bổ sung Các ví dụ quan trọng chất kết dính urea, melamine, phenol ressorsinol-formaldehyde, keo epoxy, polyisocyanate chất kết dính polyester Họ xem xét theo thứ tự Amine Formaldehyde Adhesives Mặc dù số amin cô đặc với formaldehyde để sản xuất chất nhựa, Các sản phẩm phản ứng từ hai chất có ý nghĩa quan trọng chất kết dính, từ urê chất melamine Trước đây, thị trường nhiều năm trước sử dụng quy mơ lớn nhiều, thảo luận Urea Formaldehyde dính Một urê formaldehyde nhựa keo (cũng thường gọi keo urê UF) sản phẩm ngưng tụ urê unsubtituted formaldehyde Thiourea không bao gồm, nhựa từ thiourea có tầm quan trọng khơng đáng kể chất kết dính Mục đích chung urea formaldehyde áp dụng dán ván, veneering lắp ráp Phản ứng urêa formaldehyde mối quan hệ với việc chuẩn bị chất kết dính Phản ứng bình thường phản ứng tạo thành chất keo thường tỷ lệ phân tử 1U: 1,75-1,9F, 1: để sản xuất gỗ ván dăm thấp chút thường sử dụng để giữ mùi formaldehyde đến mức tối thiểu Một báo Rusian cho thấy tỉ lệ mol tốt khoảng 1: 1.65, thấp so với việc sử dụng chung, ngoại trừ việc chế tạo ván dăm, nghiên cứu nhắc tới, số tham số kiểm tra, không may mà không liên quan đến độ bền keo Khớp xương Khi định tỷ lệ formaldehyde với urê, thỏa hiệp tìm kiếm tính chất định nhựa, ảnh hưởng bị ảnh hưởng có ảnh hưởng đến phương pháp sản xuất dung dịch nhựa Tỷ lệ phân tử formaldehyde cao đến urê, ví dụ vượt hai lần, dẫn đến sản phẩm có lợi định bất lợi định Trong số thuận lợi tăng tính ổn định dung dịch, Và tăng khả chịu nước chí hòa tan vơ hạn thực Chìa số bất lợi là, trước tiên, độ nhạy cao độ ẩm khí Trong giải thích điều này, cần hiểu tất nhựa urê khơng bảo dưỡng có độ hút ẩm; Hầu hết bột nhựa có hàm lượng ẩm cân nhiệt độ từ 60% đến 70% RH, nghĩa chúng không hấp thụ không độ ẩm số độ ẩm tương đối giới hạn nhiệt độ bình thường Kinh nghiệm Urea Formaldehyde Urea formaldehyde dạng nhựa khơng có gỗ cứng chắc, nhựa cần chất làm đầy chất làm cứng để dán keo Vì vậy, thợ mộc sử dụng loại nhựa thường có hướng dẫn từ nhà cung cấp, chí họ don ' 2.3.1 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ÉP VÁN DÁN NHIỀU LỚP TS Nguyễn Hồng Minh Trung tâm nghiên cứu chuyển giao Công nghệ Công nghiệp rừng Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Hà Nội, 12/2010 Giới thiệu chung Trang 229 Hóa học hóa ly polymer Công nghiệp sản xuất ván dán ngày phát triển thiếu hụt ngày tăng nguồn nguyên liệu từ gỗ rừng tự nhiên Việc tạo ván mỏng phương thức kinh tế việc sản xuất gỗ chất lượng cao thể hình ảnh gỗ sản phẩm Cơng nghệ cho phép công nghiệp gỗ sử dụng gỗ rừng trồng, nguồn nguyên liệu gỗ mà trước bị xem gỗ có đường kính q nhỏ để sản xuất ván ép Công nghệ sản xuất ván dán nhiều lớp dựa công nghệ sản xuất ván dán thông thường Ván dán tạo nên từ lớp gỗ (ván mỏng) liên kết với chất dán dính (keo) Đây loại vật liệu đặc trưng khả thiết kế cấu tạo cho ứng dụng xây dựng hay trang trí, định hình thẳng hay cong Ván dán tạo từ gỗ rộng thông thường sử dụng cho mục đích trang trí Ván dán tạo từ gỗ kim (họ tùng bách) thường đựợc sử dụng cho xây dựng kết cấu Qui trình công nghệ sản xuất ván ép nhiều lớp bao gồm cơng đoạn sau: Gỗ tròn bóc vỏ cắt theo chiều dài cần thiết Gỗ tròn bóc để tạo ván mỏng Ván mỏng sấy khô phân loại Ván mỏng tráng keo xếp đặt để đạt yêu cầu chiều dày ván ép nhiệt Ván ép nhiều lớp cắt theo kích thước yêu cầu khách hàng Từ khóa: ván dán, ván mỏng, máy bóc, máy lạng, sấy ván mỏng, keo dán, ép nhiệt, Sản xuất ván mỏng 2.1 Chuẩn bị phôi gỗ Ván mỏng sản phẩm sử dụng ván mỏng tạo từ gỗ rộng gỗ kim Chất lượng nguyên liệu gỗ để sản xuất ván mỏng đựợc đánh giá dựa yêu cầu định kích thước gỗ, cấp chất lượng, phương thức vận chuyển, bảo quản cách ly gỗ Để đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn ngày nay, bề mặt ván mỏng cần xuất lỗi, màu sắc đồng cấu trúc đồng Việc đánh giá kỹ lưỡng xác chất lượng gỗ khúc sở quan trọng để đạt ván mỏng chất lượng tốt công đoạn chế biến sau Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng gỗ cho phép xác định loại gỗ phù hợp để sản xuất ván mỏng Các đặc tính gỗ xem xét đến sau: Thơng số hình học Đường kính gỗ nguyên liệu ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ lợi dụng gỗ suất lao động Đường kính nhỏ gỗ dùng để sản xuất ván dán có tu thường 18cm Đối với ván khơng tu đường kính gỗ phép nhỏ + Độ thót nhỏ tốt + Độ cong nhỏ tốt + Độ tròn lớn đồng tốt Các đặc tính bóc lạng (khối lượng thể tích, chéo thớ, mắt gỗ) + Chiều thớ gỗ: Gỗ thẳng thớ tốt tạo bề mặt ván có hình dáng đẹp + Mắt gỗ ảnh hưởng đến chất lượng ván mỏng, tỷ suất ván mỏng, chất lượng ván dán mà ảnh hưởng đến dao bóc Nếu mắt có đường kính lớn, tập trurng tỷ suất ván mỏng thấp Mắt chết sau sấy khơ trở thành mắt rõ Dù mắt chết hay mắt rõ sau xử lý ván mỏng khó khăn Đây khơng cơng việc gây tốn mà làm cho cường độ ván mỏng giảm cường độ ván dán giảm theo Các đặc tính sử dụng hay hiển thị (màu sắc, hình ảnh, cấu trúc, vòng năm, mùi gỗ) + + + + Gỗ có giác lõi khơng phân biệt Gỗ sớm gỗ muộn khơng phân biệt Tia gỗ có kích thước nhỏ, số lượng Mạch phân tán, kích thước bé Các đặc tính dán dính keo hồn thiện (khối lượng thể tích, thớ gỗ, khả dính keo, nhuộm màu) + Gỗ nguyên liệu yêu cầu phải có hàm luwngj chất dầu nhựa thấp để hạn chế ảnh hưởng đến khả dán dính ván dán Các đặc tính cấu trúc (cường độ, chịu mục nát, độ cứng gỗ) + Độ bền học: Các kết thực nghiệm nhiều nước giới cho thấy, gỗ tròn nguyên liệu dùng để sản xuất ván dán nên có khối lượng thể tích từ 0,55 ÷ 0,75 g/cm3 Với khối lượng thể tích vậy, cường độ ván mỏng ván dán cao, tỷ suất nén nhỏ đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm ván dán Nếu gỗ tròn ngun liệu có khối lượng thể tích nhỏ ( < 0,49 g/cm3) giới hạn bền kéo dọc thớ, kéo ngang thớ ván mỏng thấp, không đảm bảo yêu cầu nhiều loại sản phẩm (nói trung ván dán chất lượng cao đòi hỏi cường độ cao) + Cần hạn chế khuyết tật gỗ nhiều có thể, khơng mục, khơng có vật liệu lạ (kim loại) + Gỗ dùng cho bóc lạng cần đảm bảo yêu cầu độ ẩm (nên dùng gỗ tươi, tháng sau chặt hạ) 2.2 Hóa mềm gỗ Trang 230 Hóa học hóa ly polymer Trong công nghệ bóc lạng gỗ, khúc phơi gỗ thường làm nóng bể nước hấp nóng để làm mềm gỗ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bóc, lạng gỗ cải thiện chất lượng ván mỏng sản xuất Qui trình nấu gia nhiệt đa dạng, phụ thuộc vào khối lượng thể tích gỗ, kích thước phơi gỗ kế hoạch cấp nhiệt nhà máy Nhiệt độ thường sử dụng 50 – 90oC, thời gian gia nhiệt 25 – 36giờ Tuy nhiên, số lồi gỗ có khối lượng thể tích cao cần gia nhiệt nhiều ngày Tuy nhiên thực tế sản xuất ván bóc nhiều nơi bỏ qua khâu làm mềm lợi dụng bóc ván gỗ tươi, có độ ẩm cao tương đối dễ bóc ván Việc bóc ván gỗ tươi tiết kiệm lượng thời gian tạo ván mỏng Tuy nhiên khơng có thiết kế cơng đoạn hóa mềm gỗ qui trình sản xuất ván dán dẫn đến số bất lợi sau: - Khơng chủ động nguồn gỗ tươi có độ ẩm lớn cần thiết để bóc ván - Gỗ có độ ẩm thấp dễ bi dòn, đươc bóc làm tăng tần số vết nứt, làm giảm cường độ ván mỏng làm tăng tỷ lệ ván mỏng vỡ vụn - Các ứng suất cục tự nhiên thân gỗ chưa triệt tiêu trình nhiệt mềm hóa gỗ, gây rách ván mỏng bóc lạng ván 2.3 Cơng nghệ sản xuất ván mỏng Bóc ván: Cơng nghệ bóc ván truyền thống thường sử dụng gỗ bóc có đường kính lớn Tuy nhiên phát triển thiết bị công nghệ sản xuất, gỗ đường kính nhỏ rừng trồng sử dụng cách kinh tế Các máy bóc khơng có tu hay máy bóc vơ tâm cho phép bóc gỗ đến đường kính nhỏ ván bóc truyền thống sử dụng tu (trấu kẹp) Tuy nhiên việc sử dụng máy bóc khơng tu có có nhựơc điểm sai số chiều dày ván mỏng cao vị trí đường tâm khúc gỗ tròn mũi dao bóc có độ ổn định khơng cao do: + Chuyển động phôi gỗ phụ thuộc vào bề mặt phơi gỗ tròn, độ tròn, độ thót ngọn, mức độ u bướu khuyết tật gỗ bề mặt + Việc điều hòa chuyển động ru lơ dẫn hướng khó khăn + Độ ổn định chuyển động phơi gỗ phụ thuộc vào khối lượng phôi gỗ Lạng Lạng nửa vòng ván: Trong cơng nghệ này, u cầu nguyên liệu gỗ trọng phương diện giá trị sản phẩm cuối Các phần gỗ đặc biệt góc, gốc, thớ vặn đem lại hình ảnh vân gỗ màu sắc gỗ phù hợp cho mục đích trang trí 2.4 Sấy ván mỏng Ván mỏng tạo sau bóc, lạng thơng thường có độ ẩm cao khơng phù hợp để tráng keo Vì ván mỏng cần sấy khơ đên độ ẩm nhỏ 12% Đây mức độ ẩm tương thích với việc tráng keo phù hợp với độ ẩm ván dán sử dụng Hiện có nhiều phương pháp sấy ván mỏng Kiểu sấy thông dụng buồng sấy dài trang bị với ru lơ băng tải có tác dụng đẩy ván mỏng dọc theo buồng sấy Hệ thống gia nhiệt quạt bố trí dọc theo buồng sấy để kiểm soát nhiệt độ độ ẩm Phần lớn lò sấy ván mỏng nhiệt độ cao (trên 100°C) sử dụng nguồn nhiệt từ hệ thống gia nhiệt nước Nhiệt truyền tới khơng khí hệ thống trao đổi nhiệt Các hệ thống lò sấy sử dụng dầu khí đốt ngày thơng dụng cơng nghiệp Dưới mơ hình buồng sấy băng tải: Do nhiều ván mỏng có xu hướng bị nhăn sau sấy khác mật độ mặt ván, ván mỏng cần làm phẳng cách ép thêm Ngày máy sấy ép phát triển với khả vừa ép, vừa sấy khô ván mỏng 2.5 Cắt xén Sau sấy, ván mỏng cắt xén theo kích thước yêu cầu để bán hay ép ván Qua việc cắt xén, phần lỗi ván mỏng loại bỏ Các ván mỏng cắt theo loại kích thước tập hợp theo tưng bó 24 – 32 2.6 Tuyển chọn phân loại Trong q trình sản xuất, ván mỏng phân loại theo yêu cầu chất lượng cho mục đích sử dụng sau: Chất lượng kiến trúc nội thất Chất lượng phòng ngủ Chất lượng phòng khách Chất lượng ván Chất lượng cửa Chất lượng vân gỗ Các hệ thống chất lượng khác tùy thuộc vào tiêu chuẩn tạo riêng nhà sản xuất chiều dài, kích thước chất lượng Các phân loại phụ khác cấp chất lượng tiêu chuẩn 2.7 Định lượng Từng tập ván mỏng vận chuyển qua thiết bị quét đo đếm nhằm xác định chiều dài, số lượng tấm, diện tích ván mỏng Trang 231 Hóa học hóa ly polymer 2.8 Lưu kho - Ván mỏng sấy khô cần lưu giữ nhà kho có nhiệt độ độ ẩm không thay đổi - Các ván mỏng nên lưu giữ nơi không tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời 2.9 Khâu vá ván mỏng Các mảnh ván mỏng ghép nối lại với theo cạnh ván để tạo nên lớn theo kích thước hình ảnh ván mỏng theo u cầu Việc liên kết cạnh thực máy khâu cạnh ván với dây keo theo đường zic zắc 2.10 Ghép hình Nghệ thuật ghép hình thực để tạo lại hình ảnh vân thớ tự nhiên gỗ theo kiểu dáng hay hiệu ứng hình ảnh định cho mục đích trang trí Sau số kiểu ghép hình ván mỏng: Ghép hình sách Ghép hình ngẫu nhiên Ghép nối vân Ghép hình vng Sản xuất ván dán 3.1 u cầu ván dán Ván dán tiêu chuẩn: Là ván dán sử dụng thông thường điều kiện nhà, khơng phù hợp cho mục đích ngồi trời thời gian dài Ván dán chịu ẩm: Nên sử dụng với ứng dụng nhà nơi mà đòi hỏi có khả chịu độ ẩm cao tiếp xúc với nước Ván dán ép nhiều lớp: Được sử dụng cho sản phẩm chịu lực độ ổn định kích thước cao Ván ép nhiều lớp dùng cho sàn vách ngăn tàu thuyền có u cầu chịu ẩm cao bền với điều kiện trời 3.2 Tráng keo 3.2.1 Các loại keo dán ván dán Việc lựa chọn keo dán cho sản xuất ván dán dựa nhiều yếu tố giá cả, kết cấu làm việc, chịu ẩm, yêu cầu nhiệt phản ứng, tiếp xúc lửa, v.v…Các loại keo thường sử dụng cơng nghiệp ván dán bao gồm: (1) protein (2) phenol-formaldehyde (PF) ureaformaldehyde (UF) Keo protein đươc tạo từ thực vật động vật với thành phần nước, máu khô, bột đậu, chanh, Na2SiO3 (sodium silicate), NaOH (caustic soda) Keo Urea-formaldehyde loại keo nhiệt rắn tổng hợp với thành phần nước, chất khử bọt, chất độn (bột mì) nhựa urea- formaldehyde Nhựa Phenol-formaldehyde sử dụng keo nhiệt rắn tổng hợp với thành phần bao gồm phụ gia NaOH (caustic soda) Na2Co3 (soda ash) Keo protein urea-formaldehyde chuyên dùng cho điều kiện nhà (keo không chịu nước), keo phenol-formaldehyde sử dụng cho mục đích ngồi trời (keo chịu nước) Ngoài ra, keo Melamine Urea formaldehyde loại keo biến tính sử dụng cho ứng dụng với liên kết keo chịu ẩm tạo mạch lien kết keo màu sáng 3.2.2 Tráng keo Bề mặt ván mỏng cần phẳng không chịu sức căng nội để đảm bảo keo trải bề mặt đảm bảo chất lượng dán dính Các thành phần keo cần hòa trộn kỹ nghiêm ngặt theo dẫn nhà sản xuất Lượng thành phần pha trộn keo thực tế cho mẻ cần ghi chép lại làm sở cho đánh giá chất lượng sau ép ván Độ nhớt hỗn hợp keo cần xác định để đảm bảo theo với yêu cầu nhà sản xuất keo Lượng trải keo bề mặt dán dính thơng số quan trọng trình dán ép ván, cần kiểm soát giới hạn yêu cầu nhà sản xuất cần ghi chép lại lần ngày làm việc Bề mặt ván mỏng trước tráng keo cần làm để tránh bụi, dầu, mỡ hay mồ Do ván ép có tính đối xứng, việc sử dụng keo dán cần cân với ván mỏng đối xứng qua tâm ván ép Máy tráng keo sử dụng phổ biến loại máy bao gồm ru lô dẫn hướng kết hợp với keo dể tráng lên bề mặt ván mỏng Trang 232 Hóa học hóa ly polymer Hàm lượng khô độ nhớt keo yếu tố định đến định lượng chất lượng tráng keo cho ván mỏng 3.4 Ép ván dán Phụ thuộc vào loại keo sử dụng, ép nguội hay ép nhiệt ván dán áp dụng Khi ép nhiệt ván, yếu tố quan trọng cần xem xét đến độ ẩm ván mỏng, lượng nước keo dán, nhiệt độ, áp xuất thời gian ép Trong trình ép ván, nhiệt độ thời gian ép cần phải theo dõi kiểm soát nghiêm ngặt Cần đảm bảo đủ thời gian lượng ẩm ván cần thiết giải keo dán đóng rắn, đảm bảo ván ép không bị phồng rộp hay nổ Khi chiều dày ván ép lớn, việc khống chế yếu tố công nghệ ép ván đòi hởi tối ưu nghiêm ngặt kiểm soát Đối với keo phenol formaldehyde, nhiệt độ ép cần tối thiểu 120oC để đảm bảo yêu cầu đóng rắn keo Các loại gỗ với khối lượng thể tích khác đòi hỏi thời gian cơng nghệ ép khác Bề mặt bàn ép ván cần đươc làm để tránh vết bẩn bụi dính bề mặt ván sau ép Các chất làm bề mặt bàn ép nên chất không acid 3.5 Các vấn đề thường gặp bong tách ván Rất nhiều yếu tố dẫn đến bong tách ván sau ép nhiệt, yếu tố việc sử dụng keo, qui trình ép ván thơng số ván mỏng khơng thích hợp: - Việc trộn keo cần thực nghiêm ngặt theo dẫn - Dư lượng keo tráng dẫn đến dư nước trình ép nhiệt ván - Tráng keo thiếu dẫn đến thiếu liên kết keo số nơi ván dán - Độ ẩm ván mỏng cao tạo lượng nước cao ép ván, gây phồng rộp ván - Thời gian chờ ép dài gây đóng rắn keo trước ép ván - Sai số chiều dày ván lớn làm chất lượng ép ván không đồng đều, nên tối đa 0,1mm - Thời gian ép ngắn làm cho keo chưa đóng rắn hồn tồn 3.6 Cân ổn định ván ép Sau ép nhiệt, ván ép cần lưu giữ điều kiện môi trường tiêu chuẩn khoản thời gian định Đây khoảng thời gian cần thiết để việc đóng rắn keo ván thực hoàn toàn Hơn độ ẩm ván cân Ván ép nên lưu giữ điều kiện môi trường cho độ ẩm thăng ván (EMC) đạt khoảng 10% EMC ván nên trì ván dán đánh nhẵn hoàn thiện 3.7 Đánh nhẵn cắt ván ép Việc đánh nhẵn ván cần kiểm soát giới hạn để tránh đánh nhẵn cạnh, đầu bề mặt ván ép Nếu bề mặt ván bị đánh nhẵn nhiều gây mỏng lớp ván mặt làm giảm khả chịu lực bề mặt ván Có nhiều loại máy đánh nhẵn dùng cho đánh nhẵn ván ép, phổ biến loại máy đánh nhẵn dạng băng Sua đánh nhẵn, ván ép cắt cạnh theo kích thước đặt hàng cần lưu kho với điều kiện kiểm soát độ ẩm lưu thơng khí 3.8 Hồn thiện ván ép Đây công đoạn quan trọng thông thường đòi hỏi khác hàng khác tùy thuộc vào mục đích sử dụng loại bỏ lỗi bề mặt trang sức bề mặt, Kiểm tra chất lượng ván ép Công nghệ sản xuất sản phẩm ván ép cần kiểm tra chất lượng theo yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn kiểm định Việc kiểm định bao hàm vấn đề sử dụng keo, chuẩn bị gia công vật liệu, độ ẩm ván mỏng, điều kiện áp lực ép, qui trình ép ván chất lượng dán dính sản phẩm ván ép cuối QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT GỖ XẺ BIẾN TÍNH TS Nguyễn Hồng Minh Trung tâm nghiên cứu chuyển giao Công nghệ Công nghiệp rừng Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Hà Nội, 12/2010 Giới thiệu chung Để đáp ứng nhu cầu ngày tăng sản phẩm gỗ, gỗ rừng trồng đặc biệt quan tâm để đáp ứng nhu cầu gỗ tương lai Do rừng trồng có tốc độ sinh trưởng nhanh, gỗ rừng trồng thường có khối lượng thể tích thấp, tính độ bền tự nhiên không cao Bởi biến tính gỗ hóa học phát triển phương pháp tiên tiến để cải thiện bất lợi Biến tính hóa học gỗ định nghĩa q trình liên kết hóa chất phản ứng với phần phản ứng polyme vách tế bào gỗ Q trình ngâm tẩm hóa chất, sơn phủ, polyme hóa hay xử lý nhiệt Trang 233 Hóa học hóa ly polymer Gỗ biến tính hóa học để cải thiện khả chịu nước, ổn định kích thước, chống chịu axit hay ba zơ, chống chịu xạ siêu tím, phá hủy sinh học, phân hủy nhiệt Gỗ xử lý hóa học, sau nén ép để cải thiện ổn định kích thước tăng độ cứng Điều kiện xử lý biến tính gỗ Gỗ giảm khả trương nở co rút tiếp xúc với nước xử lý với hóa chất chịu nước Gỗ ngâm tẩm hóa chất dạng dung dịch với nước hay dung môi, nhờ hóa chất liên kết với polyme vách tế bào gỗ Những xử lý làm giảm mức độ thay đổi kích thước gỗ điều kiện môi trường ẩm, thời gian dài Các loại sơn, dầu, chất tráng phủ, giấy ép plastic làm chậm khả hút ẩm gỗ, có khả ổn định kích thước gỗ tiếp xúc thường xuyên lâu dài với môi trường ẩm Sự ổn định vĩnh viễn kích thước gỗ cần thiết điều kiện ứng dụng định Điều thực việc đẩy tác nhân nở (bulking agent) vào cấu trúc dãn nở sợi gỗ Những tác nhân nở thương mại hóa hệ thống định hình nhựa phenol formaldehyde nhiệt rắn hòa tan tốt nước Cho đến khơng có nhựa nhiệt dẻo có khả ổn định kích thước gỗ cách hiệu Ngâm tẩm gỗ Cấu trúc gỗ giống mút xốp, với lỗ mạch Mục tiêu bảo quản gỗ để tráng phủ vách ngăn với hóa chất bảo quản để bảo vệ gỗ khỏi mục nát bị loại nấm mục trùng gây hại Các hóa chất đươc tiếp xúc phản ứng với gỗ làm biến tính gỗ để phục vụ yêu cầu nâng cao chất lượng độ bền tự nhiên cho gỗ Các hóa chất thấm sâu vào gỗ nhờ trợ giúp môi trường chân không áp lực Trước hết, chân khơng có tác dụng loại bỏ khơng khí gỗ để tạo khoảng trống cho hóa chất bảo quản, sau với trợ giúp áp lực cao để đẩy sâu vào gỗ Phụ thuộc vào loại gỗ, ứng dụng mức độ độ ẩm gỗ, qui trình chân khơng áp lực khác sử dụng - Qui trình chân khơng áp lực – dùng cho gỗ xẻ khô (với độ ẩm gỗ thấp độ ẩm bão hòa thớ gỗ) - Qui trình áp lực dao động – dùng cho gỗ xẻ ướt - Qui trình chân khơng giai đoạn – dùng cho gỗ xẻ cần giữ lại kích thước ban đầu - Qui trình Lowry – qui trình mang tính kinh tế - Qui trình Royal – Qui trình tinh chỉnh cho gỗ xẻ xử lý chân khơng áp lực 3.1 Qui trình ngâm tẩm gỗ chân không áp lực Ngâm tẩm gỗ chân không áp lực phương pháp phổ biến áp dụng công nghiệp Gỗ trước ngâm tẩm công nghệ cần phải có độ ẩm nhỏ 30% (điểm bão hòa thớ gỗ) Điều quan trọng công nghệ ngâm tẩm chân không áp lực giai đoạn rút chân không đầu tiên, điền đầy ruột tế bào gỗ q trình chân khơng áp lực Bơm chân khơng đặc dụng hút khơng khí khỏi ống mạch cấu trúc gỗ cần xử lý Độ chân khơng lớn gỗ hấp thụ nhiều dung dịch chất bảo quản Trong ống mạch gỗ điền đầy dung dịch chất bảo quản, chân khơng cần phải trì Sau đó, bơm áp lực đẩy dung dịch sâu vào bên gỗ với áp suất cực lớn Kết thúc trình ngâm tẩm trên, giai đoạn chân khơng cuối áp dụng để đảm bảo gỗ khơng bị ướt nhỏ giọt tháo gỡ khỏi thiết bị ngâm tẩm Các loại gỗ khác khả thấm hóa chất bảo quản Điều có nghĩa q trình chân khơng, áp lực cần phải áp dụng dài nhiều loài gỗ (spruce) so với loài gỗ khác (pine) Hiệu ngâm tẩm gỗ không phụ thuộc vào khả thấm hóa chất loại gỗ mà vị trí thân gỗ ngâm tẩm Thông thường hầu hết loại gỗ, gỗ dác có khả thấm thuốc cao gỗ lõi 3.2 Qui trình ngâm tẩm chân khơng giai đoạn (Double vacuum process) Đây trình ngâm tẩm thường áp dụng cho gỗ xẻ với yêu câu giữ ngun kích thước gỗ sau xử lý hóa học, độ bền sử dụng Hạng (Class 3) khung cửa, cửa sổ v.v… Tuy nhiên gỗ xây dựng, thớt nhà bếp, gỗ ban công v.v… thường đươc xử lý theo qui trình chân khơng hai giai đoạn Trong qui trình nói áp lực thấp này, gỗ trước tiên điều chỉnh với môi trường chân không yếu thời gian ngắn, sau ống mạch gỗ điền dung dịch chất bảo quản, áp suất bình thường chỉnh trở lại Trong giai đoạn chân không lần 2, dung dịch hóa chất dư thừa dời giúp cho gỗ tẩm tương đối “khô” bề mặt Mặc dù chất bảo quản gỗ hòa tan dung mơi thường sử dụng qui trình này, việc sử dụng chất bảo quản hòa tan nước sử dụng để giảm ô nhiễm thường gây dung mơi Xử lý hóa nhiệt Trang 234 Hóa học hóa ly polymer 4.1 Xử lý hóa nhiệt Gỗ xử lý với nhựa nhiệt rắn, thấm vào sợi gỗ nhiệt phản ứng điều kiện khơng nén ép gọi gỗ biến tính hóa nhiệt Trong cơng nghệ này, gỗ tẩm nhựa sấy khơ nhiệt độ trung bình để loại bỏ nước, sau gia nhiệt phản ứng để đóng rắn nhựa 4.2 Xử lý ép hóa nhiệt Gỗ ép biến tính hóa nhiệt khác gỗ biến tính hóa nhiệt nén ép trước nhựa tẩm phản ứng đóng rắn nhiệt gỗ Những hóa chất nhựa định hình (thơng thường phenolformaldehyde) tẩm vào gỗ sau ép với áp xuất vừa phải (6.9Mpa) để tạo gỗ ép biến tính với khối lượng thể tích tới 1.35 g/cm3 Thơng qua phản ứng hóa học, hóa chất hữu liên kết với nhóm hydroxyl thành phần vách tế bào gỗ Phương thức xử lý làm dãn nở vách tế bào gỗ với liên kết hóa học bền vững Có nhiều hóa chất sử dụng để biến tính hóa học cho gỗ Để đạt kết tốt nhất, chất hóa học nên có khả phản ứng với nhóm hydroxyl gỗ điều kiện trung tính, kiềm nhẹ nhiệt độ thấp 120oC Các phân tử hóa chất tẩm nên phản ứng nhanh chóng với thành phần gỗ để tạo liên kết bền gỗ xử lý giữ lại đặc tính mong muốn gỗ chưa biến tính Các phản ứng gỗ với hóa chất anhydride, epoxide, isocianate, acid chloride, cacboxylic axit, lactone, alkyl chloride tạo gỗ biến tính với độ ổn định kích thước tăng cải thiện khả chống chịu mối, mục nát sinh vật biển phá hoại Các đặc tính học gỗ biến tính hóa học không thay đổi so với gỗ không xử lý Keo phenol loại keo đem đến khả chịu nước, ổn định kích thước, cường độ gỗ cao (ngoại trừ va đập) Keo phenol keo có giá thấp loại keo khác tạo đặc tính so sánh Keo phenol hòa tan nước, loại keo thường dùng để mang lại khả chịu nước đặc tính cường độ nén cao cho sản phẩm, chúng làm cho sản phẩm dòn (cường độ va đập thấp) Keo phenol hòa tan cồn tạo sản phẩm dẻo dai hơn., keo hòa tan nước, khó thấm vào sợi gỗ làm giảm khả chịu nước ổn định kích thước dùng để ngâm tẩm xử lý gỗ có kích thước lớn Trong thực tế keo phenol hòa tan cồn thường sử dụng nhiều cho xử lý gỗ PHÂN BIỆT HDF VÀ MDF LÕI XANH (MDF HMR) Phân biệt HDF MDF lõi xanh HDF MDF lõi xanh (HMR MDF) khái niệm dễ bị nhầm lẫn ngành gỗ mà thợ lành nghề nhiều khó phân biệt tên tiếng Anh có Trang 235 Hóa học hóa ly polymer na ná Hôm Vinamdf giúp bạn phân biệt loại ván nghe giống mà lại hồn tồn khác Tên gọi HDF: High Density Fibreboards - ván gỗ ép có tỉ trọng cao MDF HMR (lõi xanh): Medium Density Fibreboards High Moisture Resistance - Ván gỗ ép có tỉ trọng trung bình có độ kháng ẩm cao Bẳng việc phân tích tên viết tắt tiếng Anh loại ván thấy chúng hoàn toàn khác biệt chất Tỉ trọng HDF: 800 - 1050 kgs/ m3 MDF HMR: 500 - 800 kgs/ m3 Phân loại Có thể hiểu nơm na sau: Chúng ta có loại ván gỗ ép phân biệt theo tỉ trọng MDF HDF - Trong MDF lại có loại khác nhau: MDF thường, MDF chống ẩm ( MDF HMR), MDF chống cháy - Trong HDF cũng có loại tương tự: HDF thường, HDF chống ẩm ( HDF HMR), HDF chống cháy Trang 236 Hóa học hóa ly polymer Dựa vào hình minh họa bạn dễ dàng thấy so sánh nhánh MDF với tổ hợp HDF (bôi xanh), hàng HDF có loại có độ kháng ẩm cao HMR Màu sắc: Tại ván MDF HMR lại có màu xanh? Màu của keo kháng ẩm có màu xanh? Cứ màu xanh ván kháng ẩm? Câu trả lời hồn tồn khơng Màu xanh thực chất giúp cho dễ nhận biết loại ván với mà thơi Còn độ kháng ẩm tùy thuộc vào lực nén ván loại keo sử dụng cho ván Trước thấy ván MDF chống ẩm (MDF lõi xanh, MDF HMR) thường có màu xanh toàn bộ, số loại ván ván chống ẩm Dongwha làm lớp màu xanh lớp mặt màu gỗ thông thường Điều cho thấy màu sắc không ảnh hưởng tới mức độ kháng ẩm ván Nhu cầu sử dụng MDF: Sản xuất đồ nội thất nhà ở, nội thất cơng trình, trang trí nội thất HDF: Xây dựng, nội thất cơng trình, trang trí nội, ngoại thất Trang 237 Hóa học hóa ly polymer Nếu cần thông tin cụ thể loại ván cần tư vấn loại ván gỗ nhằm giảm chi phí sản xuất, vui lòng liên hệ Vinamdf để nhận tư vấn miễn phí từ chúng tơi! QUY TRÌNH SẢN XUẤT MDF Đôi nét ván gỗ ép MDF Như biết thị trường ván MDF ưa chuộng sử dụng cho đồ gỗ nội thất (giường, tủ, bàn, ghế ) Vậy ván MDF làm từ đâu phân biệt biến thể MDF sâu vào viết sau MDF - Medium Density Fibreboard dịch sang tiếng Việt có nghĩa Ván Gỗ ép có tỉ trọng trọng trung bình (500 - 800 kg/m3) I> Thành phần chính: Gỗ cao su: 82% Keo Urea Formaldehyde: 8% - 13% Sáp Parafin: < 1% II> Thơng số: Tỉ trọng trung bình: 740 kg/m3 Độ ẩm ván: 5.0% - 8.0% Độ bám dính trung bình 0.8 N/mm2 keo (IB): Trang 238 Hóa học hóa ly polymer III> Quy trình sản xuất: Để vào chi tiết chúng tơi nêu quy trình sản xuất nhà máy sau gỗ thu hoạch đưa nhà máy, nghiền thành bột gỗ đưa vào máy chế biến Quy trình khơ: B1: Bột gỗ sau nghiền trộn chất phụ gia keo máy trộn sấy cho bột sợi B2: Bột sợi rải máy rải, cảo thành 2-3 tầng tùy khổ B3: Các tầng bột sợi chuyển qua máy ép gia nhiệt thực ép lần: Lần 1: Ép sơ - tầng ván ép sơ để nén lại Lần 2: Tất tầng ép chặt lại với Lưu ý: Trong giai đoạn máy gia nhiệt điều chỉnh lực nén nhiệt độ tùy theo độ dày ván cấu thành cho vừa đủ để loại bỏ hàm lượng nước gỗ làm keo hóa rắn cách từ từ B4: Cắt ván bo biên - Ván sau thành dây chuyền dài cắt thành khổ khác tạo nên ván MDF (1220 x 2440), MDF (1525 x 2440) MDF (1830 x 2440) B5: Xử lý nguội, chà nhám, phân loại đóng gói Quy trình ướt B1: Bột gỗ sau nghiền phun nước làm ướt để vón thành dạng vẩy B2: Vẩy gỗ cào rải lên mâm ép, ép gia nhiệt sơ lần để tạo độ dày sơ (Ván sơ) B3: Ván sơ cán nhiệt để nén chặt mặt lại rút nước (Giống quy trình làm giấy) B4: Cắt ván bo biên - Ván sau thành dây chuyền dài cắt thành khổ khác tạo nên ván MDF (1220 x 2440), MDF (1525 x 2440) MDF (1830 x 2440) B5: Xử lý nguội, chà nhám, phân loại đóng gói IV Ứng dụng MDF Có thể nói đời ván MDF bước tiến quan trọng lịch sử môi trường giới nói chung ngành gỗ nói riêng Chúng ta khơng phải lo lắng vấn nạn chặt phá rừng, bn gỗ lậu nhiều nữa, thay vào ván gỗ ép MDF sản xuất dựa việc trồng rừng ngắn hạn cho lợi ích kinh tế cao đồng thời bảo vệ môi trường sống tự nhiên người Ván gỗ ép MDF ứng dụng rộng rãi đồ gỗ nội thất thay hoàn hảo cho gỗ tự nhiên mang đến lựa chọn tiện lợi, đẳng cấp từ biến thể MDF sau phủ lên bề mặt ván lớp veneer (xoan, sồi, ash, walnut, acacia (tràm), thông (pine), okume hay lớp mặt Melamine với muôn vàn lựa chọn màu sắc nhân tạo khác nhau, đồng thời mang lại cho lớp mặt khả chống ẩm, chống trầy, bóng bẩy Ngồi sử dụng MDF sản xuất giúp cho doanh nghiệp sản xuất tiết kiệm nhân lực, điện, lưỡi cưa , nhám Trang 239 Hóa học hóa ly polymer V Phân loại MDF Hiện thị trường có nhiều dạng MDF từ thương hiệu khác chủ yếu phân loại dựa nồng độ formaldehyde kích thước Theo nồng độ Formaldehyde: MDF E0, E1, E2 ( Tiêu chuẩn châu Âu), MDF CARB P1, P2 (Tiêu chuẩn Mỹ) Theo kích thước: MDF khổ thơng thường (4' x 8' = 1220 x 2440), khổ trung (5'x8' = 1525 x 2440), khổ lớn (6' x 8' = 1830 x 2440) Trong chủ đề tới Vinamdf giới thiệu với bạn rõ ràng phân biệt loại ván theo tiêu chí khác Rất mong nhận đóng góp từ phía độc giả, chun gia khách hàng lĩnh vực ván gỗ, nội ngoại thất để chúng tơi ngày hồn thiện So sánh tiêu chuẩn phương thức đánh giá nồng độ khí thải TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ TỒN CẦU CARB-P1 CARB-P2 ANSI A208.1, A208.2 E2 F** / E1 F*** / E0 SẢN PHẨM HWPW PB MDF HWPW PB MDF PW PB MDF PW PB MDF HWPW PB MDF HWPW PB PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ ASTM E1333 ASTM E1333 ASTM E1333 ASTM E1333 ASTM E1333 ASTM E1333 ASTM E1333 ASTM E1333 ASTM E1333 EN 120 EN 120 EN 120 EN 717-1 EN 717-1 EN 120 JIS A-1460 JIS A-1460 GIỚI HẠN NỒNG ĐỘ KHÍ THẢI FORMALDEHYDE 0.08 ppm 0.18 ppm 0.21 ppm 0.05 ppm 0.09 ppm 0.11 ppm 0.2 ppm 0.3 ppm 0.3 ppm 30 mg/100 g 30 mg/100 g 30 mg/100 g 0.12 mg/m³ 0.12 mg/m³ mg/100 g 0.5 mg/L 0.5 mg/L Trang 240 TƯƠNG ỨNG TIÊU CHUẨN E1333 0.08 ppm 0.18 ppm 0.21 ppm 0.05 ppm 0.09 ppm 0.11 ppm 0.20 ppm 0.30 ppm 0.30 ppm 0.38 ppm 0.38 ppm 0.38 ppm 0.14 ppm 0.14 ppm 0.10 ppm 0.07 ppm 0.07 ppm SO SÁNH VỚ CARB P1 150% 67% 43% 375% 111% 81% 75% -22% -52% -13% -61% Hóa học hóa ly polymer F**** / SE0 MDF HWPW PB MDF JIS A-1460 JIS A-1460 JIS A-1460 JIS A-1460 0.5 mg/L 0.3 mg/L 0.3 mg/L 0.3 mg/L 0.07 ppm 0.04 ppm 0.04 ppm 0.04 ppm Định nghĩa: Standards CARB-P1: - California Air Resources Board Phase emission standard (Allow sell-through date for PB & MDF is unitil Dec 31, 2011) CARB-P2: - California Air Resources Board Phase emission standard (Enforcement date for PB & MDF is Jan 01, 2012) ANSI A208.1 & : - North America voluntary standards ANSI A208.1-2009 Particleboard & ANSI A208.2-2009 MDF (include most of industrial particle boards and MDF) E2: - European E2 emission standard (Most import products from Asia are E2 or worse) E1: - European E1 emission standard E0: - European E0 emission standard SE0: - European Super E0 emission standard F**: - Japanese F-Star2 emission standard F***: - Japanese F-Star3 emission standard F****: - Japanese F-Star4 emission standard JIS: - Japanese Industrial Standard Products HWPW: - Hardwood / Plywood PW: - Industrial plywood PB: - Particleboard MDF: - Medium density fiberboard Units ppm: - Parts per million Sources: - (CARB) California Environmental Protection Agency Air Resources Board - (EOTA) European Organisation for Technical Approvals - (INIVE) International Network for Information on Ventilation and Energy (a registered European Economic Interest Grouping) - (CPA) Composite Panel Association (a North American composite panel industry association) - General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China - Panolam Industries (a melamine panel manufacturer) - Fraunhofer-Institute for Wood Research - Engineered Wood Products Association of Australasia - Franklin Adhesives & Polymers - Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety of the Federal Republic of Germany - Oregon Wood Innovation Center - Building Research Institute, Poland - Athanassiadou, Tsiantzi and Markessini paper on Producing Panels with Formaldehyde Emission at Wood Levels THERMALLY WOOD - GỖ GIA NHIỆT 1.39 Thermally wood - gỗ gia nhiệt gì? Thermally wood hay gọi thermally modified wood TMW hình thức sử dụng phương pháp gia công nhiệt (không sử dụng hóa chất) nhằm thay đổi cấu trúc gỗ, ván MDF giúp tăng độ bền, chống mối mọt cong vênh, tăng khả chịu nước, chịu lửa cho vật liệu 1.40 Nguyên lý gia nhiệt gỗ gì? Để hiểu rõ chất việc gia nhiệt gỗ, gỗ ván ép, gỗ ván MDF lý sản phẩm sau gia nhiệt lại có độ bền tìm hiểu sơ qua cấu trúc gỗ 2.3.1 Cấu trúc gỗ: Cấu trúc gỗ gồm thành phần chính: Cellulose (xenlulozơ) 35-55%, Hemicellulose (Hemixenlulozơ) 15-25% Lignin 25 - 35% Tùy theo loại gỗ kim hay rộng mà thành phần gỗ thay đổi Như thấy chất cellulose Hemicellulose dễ bị tác động môi trường, từ gây thối rữa, trương nở, cong vênh Vậy để thay đổi kết cấu tác động trực tiếp lên thành phần nhằm tăng độ bền cho gỗ, ván đồng thời giảm lượng Trang 241 -67% -50% -78% -81% Hóa học hóa ly polymer chất thải VOC (Volatile organic compounds - chất thải hữu cơ) bao gồm Formaldehyde, giúp bảo vệ môi trường 2.3.1 Nguyên lý gia nhiệt cho gỗ, ván Việc gia nhiệt thực môi trường khí (ít oxy) từ 100oC - 400oC với hỗ trợ nước giúp cho gỗ không bị cháy đồng thời thay đổi chất thành phần gỗ chủ yếu sợi Cellulose Hemicellulose khiến sợi thành phần đặc tính tự nhiên dễ biến đổi, dễ thối rữa trở thành sợi có cấu trúc độ liên kết vững Đồng thời, nhờ trình gia nhiệt thổi nước, phân tử khí thải hữu formaldehyde biến khỏi loại ván công nghiệp sử dụng keo Urea từ có sản phẩm an tồn thân thiện với mơi trường Trong q trình gia nhiệt, gỗ, ván có thay đổi màu sắc, mức độ thay đổi khác nhiệt độ phương pháp xử lý Như hình dây, từ phải qua trái có mẫu gỗ: chưa xử lý, xử lý nhiệt 180oC, cuối bên trái gỗ xử lý nhiệt 300oC 1.41 Các phương pháp gia nhiệt Hiện giới có nhiều phương pháp gia nhiệt khác thêm bớt cải tiến quy trình, nhiên tựu chung có loại quy trình nghiên cứu áp dụng từ dầu kỉ XX Để bạn hiểu rõ tìm hiểu cụ thể tài liệu khác, Vinamdf xin phép giữ tên nguyên tiếng địa nơi phương pháp nghiên cứu phát triển 2.3.1 Phương pháp gia nhiệt Themowood - Phần Lan Hầu hết người làm ngành gỗ Châu Âu khơng lạ lẫm với phương pháp này, nhắc đến khơng thể không nhắc đến quốc gia Phần Lan Thermowood phương pháp sử dụng nhiệt khoảng 180oC nước, sau nguyên liệu nén lực atm (atmosphere ~ 9.8 x 10^5 P.a) 2.3.1 Phương pháp gia nhiệt Les Bois Perdue - Pháp Phương pháp với phương pháp Thermowood gần giống nhau, nhiên phương pháp gỗ sấy khô trước đưa vào xử lý Trang 242 Hóa học hóa ly polymer 2.3.1 Rétification - Pháp Đây phương pháp mà người Pháp sử dụng chủ yếu để gia nhiệt gỗ, gỗ đưa độ ẩm 12% trước đưa vào lò khí Nito (tối đa 2% Oxy) để nén 2.3.1 Plato - Hà Lan Phương pháp dựa việc sử dụng thủy nhiệt để đưa gỗ độ ẩm 10% sau lưu hóa nhiệt độ từ 170-190oC áp suất atm 2.3.1 OHT - Oil Heated Treament - Đức Gỗ đưa vào bồn dầu đun sơi tời 220oC để gia nhiệt, ngồi thêm chất phụ gia để biến đổi thành phẩm theo ý muốn 1.42 Ý nghĩa việc gia nhiệt gỗ Thermally modified Việc nghiên cứu sáng tạo phương pháp gia nhiệt gỗ góp phần thay đổi lớn ngành công nghiệp gỗ giới Sự đời gia nhiệt gỗ ván giúp cho nhà sản xuất khơng đau đầu với cong vênh, mối mọt, thối rữa gỗ, đồng thời giúp loại bỏ chất VOC gây tổn hại tới môi trường sống người Để tìm hiểu cách thức gia nhiệt sản phẩm gỗ, ván MDF , ván ép , gỗ ghép, bạn liên hệ trực tiếp Vinamdf để tư vấn hỗ trợ Keo dán giấy keo thành phần hay gọi keo gốc nước, có nghĩa keo tan chảy gặp nước (Không kháng nước) Đây hệ keo tiên tiến nay, keo dán giấy nhãn hiệu NB - BOND không chứa chất gây ung thư Formaldehyde (tỷ lệ an toàn cho phép) Thành phần: Là hỗn hợp thành phần gồm hạt polymers (hợp chất cao phân tử), nước, phụ gia giúp bảo vệ hệ nhũ, phụ gia tăng cường tính năng: PVA, PVAc, EVA, nhũ tương, chất kháng khuẩn, nước … Có yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng keo:    Hàm lượng rắn (Solid content): Là lượng keo lại sau nước bay hết, hàm lượng rắn cao keo dính nhanh khơ Độ nhớt (Viscosity): Nói lên độ đặc hay lỏng keo, keo có độ nhớt cao keo đặt ngược lại Độ pH: Là độ acid hay bazờ keo: pH từ -7: keo có tính chất bazờ, pH = keo trung tính Nắm độ pH để người sử dụng phối trộn keo có tính chất để tránh tượng kết tủa (Vón cục) làm ảnh hưởng đến chất lượng keo Trang 243 ... hố học cho ta sản phẩm : giấy, sợi visco, màng phim ảnh, thuốc nổ, sơn, keo dán, PVC : tiếp tục clo hóa ta có loại keo dán PVC có khả bám dính cao, bền môi trường Làm áo chống cháy ( sợi cloran... -CH(Cl) – CH2 - Phản ứng biến tính epoxy làm keo dán : chất nhựa epoxy có độ cứng cao, khó hòa tan ( có độ phân cực cao ) dẫn đến khó ứng dụng làm keo dán, biến tính axít béo (RCOOH ), gốc R làm... polymer Dung dịch polyme dạng cầu, có độ nhớt thấp phù hợp với định luật Einstein giống dung dịch keo bình thường khác Ở trạng thái thuỷ tinh chúng khơng có biến dạng mềm cao nên bắt buộc giòn Độ
- Xem thêm -

Xem thêm: TONG HOP KEO, TONG HOP KEO, Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hợp chất polymer, 2 Cấu tạo cấu trúc polymer, Đặc điểm chung của phản ứng trùng ngưng, 10 Phản ứng khâu mạch, Hiện tượng hồi phục, M1: khối lượng của polymer trong dung dịch, Một số nhân tố ảnh hưởng đến tính bền cơ học, Chương 5: Polymer Có Tính Năng Đặc Biệt, Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng dán dính của keo, 3 Lý thuyết về dán dính, 5 Các khái niệm cơ bản về ván nhân tạo, 6 Phân loại keo dán gỗ theo các tiêu chí, 9 Gỗ MFC là gì? cấu tạo và đặc tính, 11 Gỗ Verneer là gì, sự khác nhau giữa gỗ veneer và gỗ tự nhiên, 12 Thứ Sáu, ngày 25 tháng 5 năm 2012, GIỚI THIỆU CƠ BẢN VỀ GỖ CÔNG NGHIỆP, VÁN MDF LÀ GÌ, Phương pháp xẻ gỗ tròn, Công nghệ tạo phôi từ gỗ xẻ, Co rút và dãn nở của gỗ, Công nghệ gia công sơ chế, Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng dán dính giữa keo và gỗ trong sản xuất ván ghép thanh, Gỗ mdf là gì ?, Gỗ MDF là gì, lịch sử phát triển, sản xuất và ứng dụng gỗ MDF, 19 Gỗ MDF là gì, lịch sử phát triển của gồ MDF, sản xuất gỗ MDF như thế nào, ứng dụng của chúng với cuộc sống, ưu và nhược điểm gỗ MDF là gì, Gỗ veneer là gỗ gì, có tốt không, thường được dùng để làm gì?, 38 Thứ Tư, Ngày 2 tháng 4 năm 2008

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn