NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ DẦU NHỰA TRÊN BỀ MẶT GỖ THÔNG

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông.. Việc trang sức bề mặt gỗ vừa là kỹ thuật vừa là nghệ thuật nó đòi hỏi người làm công tác này phải hiểu rõ được bả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: TS HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG

Thành Phố Hồ Chí Minh

Tháng 07 /2011

LỜI CẢM TẠ

Để hoàn thành tốt đề tài như hôm nay tôi xin chân thành cảm ơn:

Toàn thể thầy cô trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thầy

cô khoa Lâm Nghiệp bộ môn Chế Biến Lâm Sản đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức thật sự cần thiết trong những năm tháng theo học ở trường

Tôi xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô TS Hoàng Thị Thanh Hương – Giáo viên hướng dẫn, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tôi trong suốt thời gian thưc hiện đề tài này

ThS Nguyễn Hoàng Văn – Phó giám đốc công ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn đã tham gia hướng dẫn, động viên và tạo điều kiện tốt để tôi thực hiện đề tài

Ban giám đốc công ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn đã tạo điều kiện tốt nhất

để cho tôi được gia công mẫu, dán keo ép gỗ để tiến hành thí nghiệm

Trung tâm nghiên cứu chế biến lâm sản – giấy và bột giấy đã giúp tôi kiểm tra khả năng bám keo của gỗ thông sau khi xử lý dầu nhựa

Cảm ơn cha mẹ, người đã sinh thành và nuôi dưỡng con đến ngày hôm nay, đã tạo mọi kiện tốt nhất về tinh thần và vật chất để con học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cảm ơn anh chị em trong gia đình đã quan tâm và tạo điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện đề tài

Tập thể lớp Chế Biến Lâm Sản K33 và bạn bè tôi đã động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và làm luận văn tốt nghiệp tại trường

Trân trọng cảm ơn

Võ Đại Nguyên

TÓM TẮT

Đề tài: “ Nghiên cứu công nghệ xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông”

Thời gian thực hiện: 21/02/2011 đến 21/07/2011

Địa điểm: Phòng thí nghiệm bộ môn Chế Biến Lâm Sản – khoa Lâm Nghiệp – trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

Loại hóa chất dùng thí nghiệm là Na2CO3

Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm

- Thời gian nhúng: 11 giây

Giá trị tối ưu của các chỉ tiêu về tỷ lệ dầu nhựa (%) và khả năng bám keo (kgf) như sau:

- Tỷ lệ dầu nhựa: 17,3993 (%)

- Khả năng bám keo: 469,436 (kgf) tương ứng 20,37kgf/cm2

MỤC LỤC

Trang tựa i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ix

LỜI NÓI ĐẦU x

Chương 1 1

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1.Tính cấp thiết đề tài 1

1.2 Ý nghĩa khoa học - thực tiễn 2

1.2.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Tình hình nghiên cứu khử dầu nhựa trên thế giới 3

2.2 Tình hình nghiên cứu khử dầu nhựa ở Việt Nam 4

2.3 Tổng quan về gỗ thông New Zealand 5

2.3.1 Đặc điểm, tính chất của gỗ thông 5

2.3.2 Đặc điểm cấu tạo, tính chất của nhựa thông 9

2.3.2.1 Tính chất của dầu thông 9

2.3.2.2 Tính chất của colophan 11

2.3.2.3 Cấu tạo của ống dẫn nhựa 12

24.1 Na2CO3 13

2.4.2 Cồn 15

2.4.3 NaOH 15

2.4.4 Axeton 15

2.4.5 Ethyl acetat 16

2.4.6 Hóa chất khử dầu nhựa lý tưởng 16

2.5 Cơ sở lí thuyết khử dầu nhựa 16

Chương 3 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

3.1 Mục tiêu - Mục đích 18

3.1.1 Mục tiêu 18

3.1.2 Mục đích 18

3.2 Nội dung nghiên cứu 18

3.3 Các phương pháp nghiên cứu 19

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 19

3.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 19

3.3.2.1 Phương pháp thí nghiệm thăm dò 19

3.3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông 21

3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử dầu nhựa 23

3.4.1 Nhiệt độ 23

3.4.2 Thời gian 24

3.4.3 Loại hóa chất 24

3.4.4 Nồng độ hóa chất 24

3.4.5 Lượng nhựa tiết ra trên bề mặt 24

3.5 Phương pháp xử lý số liệu 26

3.6 Phương pháp xử lý dầu nhựa 27

3.7 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 28

3.8 Thí nghiệm xác định các thông số công nghệ 29

3.9 Kiểm tra các chỉ tiêu của gỗ sau xử lý 31

Chương 4 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 32

4.1 Kết quả khảo sát nguyên liệu 32

4.2 Kết quả thí nghiệm thăm dò 33

4.3 Kết quả khảo sát hóa chất 34

4.4 Kết quả xác định các chỉ tiêu của gỗ sau khi xử lý 34

4.4.1 Tỷ lệ dầu nhựa 34

4.4.2 Màu sắc của gỗ 36

4.4.3 Độ bám dính của keo 36

4.4.4 Cơ tính của gỗ 37

4.4.5 Loại hóa chất và phương pháp sử dụng 37

4.5 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 37

4.5.1 Xây dựng phương trình tương quan dạng mã hóa 37

4.5.2 Chuyển mô hình về dạng thực 44

4.6 Xác định các thông số tối ưu 44

4.6.1 Xác định các thông số tối ưu hóa hàm một mục tiêu 44

4.6.2.Xác định các thông số tối ưu hóa hàm đa mục tiêu 45

4.7 Nhận xét – đánh giá kết quả nghiên cứu 48

4.8.Kết quả giá trị các thông số công nghệ 49

4.9 Quy trình xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông 49

Chương 5 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 51

5.1 Kết luận 51

5.2 Đề nghị 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TTTN : Thứ tự thí nghiệm

DTNBD : Diện tích nhựa ban đầu

DTDNSXL : Diện tích dầu nhựa sau xử lý

TLDNSXL : Tỷ lệ dầu nhựa sau xử lý

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Kế hoạch thí nghiệm thăm dò trên 6 loại hóa chất 20

Bảng 3.2: Nồng độ hóa chất thí nghiệm thăm dò 20

Bảng 3.3: Các thông số đầu vào và đầu ra 24

Bảng 3.4: Các mức và bước thay đổi của các thông số thí nghiệm 30

Bảng 3.5: Ma trận thí nghiệm xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông 30

Bảng 4.1: Các thông số về gỗ thông New Zealand 32

Bảng 4.2: Bảng kết quả thí nghiệm thăm dò 33

Bảng 4.3 Thông số của hóa chất xử lý 34

Bảng 4.4: Diện tích bề mặt chứa dầu nhựa trước và sau xử lý 35

Bảng 4.5: Kết quả lực chịu tách của màng keo 37

Bảng 4.6: Bảng giá trị thực nghiệm các yếu tố đầu ra 38

Bảng 4.7: Bảng giá trị Ti của hàm Y1 39

Bảng 4.8: Bảng kết quả tỷ lệ dầu nhựa lý thuyết (Y1lt) 40

Bảng 4.9: Bảng giá trị Ti của hàm Y2 42

Bảng 4.10: Bảng kết quả khả năng bám keo lý thuyết (Y2lt) 43

Bảng 4.11: Kết quả tính toán tối ưu của hàm một mục tiêu 45

Bảng 4.12: Kết quả tối ưu hàm hai mục tiêu 48

Bảng 4.13: Bảng tổng hợp giá trị các thông số công nghệ 49

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Lá và quả thông Radiata 5

Hình 2.2: Cấu tạo thô đại thông Radiata 7

Hình 2.3: Công thức terpene 10

Hình 2.4: Na2CO3 13

Hình 2.5: NaOH 15

Hình 2.6: Axeton ··· 15

Hình 2.7: Ethyl acetat 16

Hình 3.1: Dụng cụ thí nghiệm 29

Hình 4.1: Mẫu gỗ đã thí nghiệm khử dầu nhựa 35

Hình 4.2: Máy kiểm tra khả năng bám keo của gỗ 36

Hình 4.3: Màng keo bị tách 37

Hình 4.4: Biểu đồ thể hiện sự tương thích của mô hình thực nghiệm và lý thuyết 41

Bảng 4.10: Bảng kết quả khả năng bám keo lý thuyết (Y2lt) 43

Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện sự tương thích của mô hình thực nghiệm và lý thuyết 44

Hình 4.6: Quy trình khử dầu nhựa 50

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển khoa học kĩ thuật công nghệ rất mạnh nhằm đáp ứng những nhu cầu đời sống của con người nên đã sản sinh ra rất nhiều nghành nghề tạo ra nhiều sản phẩm đáp ứng những yêu cầu đó như: Ngành công nghệ thực phẩm, dệt may, cơ khí chế tạo, công nghệ chế biến gỗ…trong đó ngành công nghệ chế biến gỗ là một trong năm ngành kinh tế mũi nhọn của nước ta mang lại kim nghạch xuất khẩu về cho đất nước Sự phát triển khoa học kĩ thuật công nghệ càng mạnh thì sự phát triển của ngành công nghệ chế biến gỗ cũng không ngừng tăng lên, rất nhiều mặt hàng từ gỗ được xuất khẩu ra nước ngoài như: Thị trường Nhật, thị trường Mĩ…chính vì vậy mà ngành công nghệ chế biến gỗ nước ta cũng phải nhập

về máy móc thiết bị hiện đại từ nước ngoài về nhằm đáp ứng được chất lượng mặt hàng xuất khẩu Bên cạnh máy móc thiết bị hiện đại thì luôn có đội ngũ cán bộ, công nhân có trình độ chuyên môn cũng như tay nghề cao nhằm phát huy tối đa năng suất máy móc thiết bị, tiết kiệm nguyên vật liệu trong khi nguồn nguyên liệu

gỗ đang dần cạn kiệt

Ngành công nghệ chế biến gỗ của nước ta đang trên đà phát triển, nhưng sự thiếu hụt nguyên liệu đang là mối đe dọa của nhiều xí nghiệp chế biến gỗ Hàng năm các xí nghiệp đã nhập khẩu nguồn nguyên liệu gỗ từ nước ngoài như: Thông, căm xe, xoan đào, anh đào…

Thông là loại gỗ lá kim có giá trị trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nó không những cho chúng ta gỗ, phủ xanh đồi trọc, đất trống mà quan trọng hơn là nhựa thông Nhựa thông gồm có 2 thành phần chính là colophan và dầu thông còn lại là nước và tạp chất

Trong công nghiệp chế biến gỗ nói chung, khi tiến hành sản xuất sản phẩm phải trải qua nhiều công đoạn khác nhau từ khâu chuẩn bị nguyên liệu cho đến khâu trang sức bề mặt và hoàn thiện sản phẩm

Đối với gỗ thông do cấu tạo gỗ có chứa nhiều nhựa nên quá trình tạo phôi

việc ảnh hưởng tới gia công cắt gọt mà quan trọng hơn là ảnh hưởng mạnh

mẽ đến công đoạn trang sức bề mặt cho sản phẩm, sản phẩm mộc từ loại gỗ này khi tiến hành trang sức nhựa sẽ thấm ra bề mặt gỗ làm cho đóng rắn của chất liệu phủ không tốt (khô chậm, dính trở lại thậm chí không khô), bám màu không đồng đều

và giảm lực bám của bề mặt trang sức Có thể nói nhựa thông là yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ đến chất lượng của sản phẩm mộc từ gỗ thông Vì thế trước khi trang sức phải loại bỏ hết dầu nhựa tạo điều kiện tốt cho việc trang sức bề mặt loại gỗ này nhằm nâng cao chất lượng màng trang sức nói riêng và chất lượng sản phẩm mộc nói chung

Được sự phân công và hướng dẫn tận tình của cô TS Hoàng Thị Thanh Hương, tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu công nghệ xử lý dầu nhựa trên

bề mặt gỗ thông

mĩ, yêu cầu về kinh tế…để đạt được những mục đích đó thì đòi hỏi các nhà máy sản xuất phải có nhiều phương pháp công nghệ, phương pháp quản lý chỉ đạo tốt trong quá trình sản xuất từ khâu chuẩn bị nguyên liệu cho đến khâu trang sức bề mặt sản phẩm Một sản phẩm đạt chất lượng tốt thì ngoài việc vững chắc, tuổi thọ dài, hiệu quả kinh tế cao thì một yêu cầu hết sức quan trọng cho sản phẩm mộc đó là giá trị thẩm mĩ Chính vì vậy việc phủ lên bề mặt gỗ một chất liệu thích hợp thì độ bền của sản phẩm sẽ tăng lên rất nhiều, đồng thời với chất phủ có thể chọn lựa màu sắc, tăng cường vân thớ đẹp đem lại một cảnh quan tuyệt vời cho từng mục đích sử dụng Tùy vào từng loại gỗ, màu sắc, nhu cầu của người sử dụng và vấn đề môi trường nhân sinh mà sử dụng chất liệu phủ khác nhau Việc trang sức bề mặt gỗ vừa là kỹ thuật vừa là nghệ thuật nó đòi hỏi người làm công tác này phải hiểu rõ được bản chất của loại vật liệu, bề mặt gốc cần trang sức là gỗ tự nhiên hay gỗ nhân tạo… để

từ đó có biện pháp xử lý bề mặt gốc trước khi tiến hành trang sức bề mặt cho sản phẩm nhằm nâng cao chất lượng màng trang sức và giá trị của sản phẩm mộc Hiện nay ở một số cơ sở sản xuất hàng mộc với nguyên liệu là gỗ thông sau khi gia công xong bề mặt thường có hiện tượng tiết nhựa ra và thấm lên bề mặt Điều này làm ảnh hưởng đến việc trang sức bề mặt sản phẩm đó là khả năng bám

quá trình trang sức, đồng thời cũng làm giá trị của sản phẩm giảm đi, ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất

Do nhu cầu cấp thiết của công ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn về vấn đề xử lý dầu nhựa thông trên bề mặt gỗ nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và tiến hành sản xuất thuận lợi Vì vậy công việc quan trọng của đề tài là nghiên cứu tìm ra giải pháp hữu hiệu nhất nhằm loại bỏ thành phần dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông sau khi gia công tạo ra một bề mặt gốc thật tốt và thuận lợi cho khâu công nghệ trang sức

bề mặt tiếp theo đạt hiệu quả tốt và nâng cao giá trị cho sản phẩm

1.2 Ý nghĩa khoa học - thực tiễn

1.2.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài trình bày vấn đề cốt yếu về lý thuyết và đề xuất quy trình công nghệ

xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông trước khi trang sức bề mặt phù hợp với trang thiết bị và điều kiện sản xuất ở Việt Nam

1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu được áp dụng trực tiếp vào sản xuất các mặt hàng từ nguyên liệu là gỗ thông New Zealand tại Công Ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Tiến hành nghiên cứu trên loại gỗ thông New Zealand (Industrial) tại công ty

Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Đưa ra các thông số công nghệ

- Chỉ sử dụng hóa chất để loại trừ nhựa trên bề mặt gỗ thông sau khi gia công

- Đưa ra các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử nhựa trên bề mặt gỗ thông

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Tình hình nghiên cứu khử dầu nhựa trên thế giới

Làm sạch bề mặt sản phẩm từ gỗ là một loại chuyên môn của việc tẩy rửa bề mặt Một thành phần làm sạch được sáng chế và xây dựng có thể áp dụng cho việc làm sạch và gỡ bỏ các vết bẩn trên các bề mặt như: Thủy tinh, tường sơn, đồ gỗ bằng cách lau với khăn khô hoặc ướt Sự làm sạch và gỡ bỏ này không để lại vết bẩn không đẹp hoặc còn sót lại trên bề mặt sau khi xử lý làm sạch Trong nhiều trường hợp chất tẩy rửa bề mặt sẽ giúp trong việc loại trừ dầu mỡ như dầu gỗ thông hoặc tecpen Một vấn đề liên quan đến việc thiết lập một thành phần làm sạch bề mặt có chứa dầu thông hoặc tecpen là sự khó khăn trong việc hòa tan dầu thông và tecpen, nó đã được tìm ra rằng chất tẩy rửa bề mặt thì có chứa tecpen như dầu thông d- limonene hoặc phải kết hợp các chất như rượu isopropyl hay các ete glycol Tuy nhiên các hợp chất dễ bay hơi VOC (hợp chất hữu cơ dễ bay hơi) cũng có khả năng loại trừ mạnh các chất dầu nhựa Phát minh Hoa Kỳ số 5025069 [11] cho biết thành phần chất tẩy rửa bao gồm:

(a) Glycoside alkyl

thành phần bao gồm một hợp chất amoni bậc 4 có tác dụng làm sạch dầu thông, hợp chất amoni bậc 4 theo công thức:

trong đó R2 và R3 là alkyl C8-C12 giống và khác nhau, hoặc R2 là alkyl C12-16 và R3

là benzyl, và X là một nhũ tương hoặc methosulfate

Phát minh của Mĩ số 6465411B2 [13] ngày phát minh 15.8.2002, người phát minh: Scott D.manke, Dvidson; Martha Shea McPherson, Weddington, both of NC(US) đã trình bày một thành phần chất lỏng làm sạch dầu thông có chứa:

(a) 0,1 - 4% dầu thông, chứa ít nhất trọng lượng xấp xỉ 60% alpha-tecpineol (b) 0,1 - 10% oxit alkylene

(c) 0,1 - 15% rượu gồm C1-8 và glycols alkylene

2.2 Tình hình nghiên cứu khử dầu nhựa ở Việt Nam

Hiện nay ở Việt Nam có rất ít những công trình nghiên cứu loại trừ dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông Trong tài liệu “công nghệ trang sức bề mặt gỗ” do TS Hoàng Thị Thanh Hương biên soạn năm 2008 nói về các chất và phương pháp dùng để loại trừ dầu nhựa trước khi tẩy trắng cho gỗ:

- Phương pháp loại trừ nhựa bằng dung môi: Dùng dung môi axetone, cồn, nhóm benzene, CCl4,… để loại trừ nhựa Những loại hóa chất này đắt (axetone), dễ cháy hoặc rất độc (nhóm benzen) Phương pháp này dùng trong trang sức nhạt màu

- Phương pháp loại trừ nhựa bằng alkali: Dùng dung dịch alkali để xử lý bề mặt gỗ Nguyên lý của phương pháp này là nhựa sẽ phản ứng với alkali tạo thành xà phòng có tính hòa tan, dùng nước rửa sạch có thể loại trừ được nhựa Dung dịch alkali thường dùng nhất là dung dịch nước Na2CO3 5 - 6% hoặc dung dịch NaOH 4

- 5% Khi dùng alkali để loại trừ nhựa thì sẽ làm cho gỗ sậm màu, vì thế phương pháp này áp dụng cho trang sức sẫm màu Nếu dùng hỗn hợp alkali (80%) và dung dịch nước axetone (20%) để loại trừ nhựa thì hiệu quả càng tốt Khi pha chế dung dịch alkali và axetone nên dùng nước nóng 60 - 80oC Dùng dung dịch alkali đã pha chế quét lên chỗ có nhựa sau 2 - 3h dùng nước nóng hoặc dung dịch Na2CO3 2% có thể rửa sạch nhựa đã xà phòng hóa

2.3 Tổng quan về gỗ thông New Zealand

2.3.1 Đặc điểm, tính chất của gỗ thông

Thông New Zealand Radiata, còn được gọi là thông New Zealand, có nguồn

gốc từ California và một số đảo Sinh trưởng tại nước xuất xứ, nhưng cấu tạo của nó thì không hoàn hảo, sự thành lập thân cây chưa đầy đủ, tăng trưởng chậm, do không

có sự chuyên tâm chăm sóc của con người Vào thế kỷ 19, nhờ vào điều kiện khí

hậu thuận lợi, thông Radiata thay đổi một cách thành công, và tăng trưởng tốt một

cách bất thường Thông qua sinh sản di truyền hiện đại và kỹ thuật quản lý chuyên

sâu, hiện nay thông New Zealand Radiata có năng suất cây rừng trồng trên đơn vị diện tích đã tăng hơn 60 năm trước đây 30%, thông Radiata là nguồn nguyên liệu

quan trọng trong những ngành công nghiệp trụ cột kinh tế của đất nước, ngành lâm nghiệp

Phía Bắc cồn cát ven biển của New Zealand, các rừng thông phát triển tốt, có hiệu quả ngăn chặn sự xâm nhập cát, cồn cát di động, các trung tâm của New Zealand, trung tâm trồng cây thông radiata trong những khu vực nổi tiếng, đất chủ yếu là đất tro núi lửa, phía Nam và phía Bắc chủ yếu là đất sét pha cát Cây thông nói chung chống bức xạ, cằn cỗi các loại đất như cát, đất mặn, ánh sáng, và độ cao

không đòi hỏi Do đó thông Radiata không những phủ xanh đất trống đồi trọc và

đất hoang nó còn là một loài sinh trưởng và phát triển tốt

Sau nhiều thập kỷ với sự nỗ lực không mệt mỏi của các nhà khoa học lâm

nghiệp của New Zealand, thông Radiata đã phát triển rất nhanh, được sử dụng là

một loạt các loài cây lấy gỗ trên thế giới, loại hình này của các loài cây lá kim là rất hiếm Trong điều kiện nghành lâm nghiệp New Zealand ngày càng phát triển mạnh,

trung bình hàng năm tăng trưởng của thông Radiata có thể đạt đến 28 m3 / ha, thời gian luân chuyển của 20 năm đến 25 năm, khối lượng nguyên liệu là 650 m3/ ha đến

800 m3/ha, chiều cao có thể được đạt được 40 m

Thông Radiata có cấu trúc đồng nhất, có hiệu quả trung bình, ổn định và chất

lượng vật liệu cao Không có mục nát tim gỗ, côn trùng cắn và các vấn đề khác Độ bền của gỗ đóng đinh và láp ráp tốt, thẩm thấu mạnh mẽ, dễ ăn mòn, làm khô, bảo

dưỡng màu sắc và nghiên cứu khác phạm vi sử dụng gỗ thông Radiata rộng, đó là

khó khăn để so sánh với các loài cây lá kim khác Thông radiata là một nguồn

nguyên liệu tốt để xây dựng nhà gỗ, gỗ thông Radiata cũng có thể được sử dụng

cho các tòa nhà lớn, chẳng hạn như xây dựng viện nghiên cứu lâm nghiệp quốc gia

của New Zealand gỗ thông Radiata chính là khung gỗ xây dựng Việc sản xuất các

loại tấm gỗ trên về cơ bản sử dụng gỗ thông radiata, thông radiata có sợi gỗ dài, là nguyên liệu tốt để sản xuất giấy có độ bền cao, sử dụng nó để sản xuất giấy mỏng, giấy in, giấy gói, giấy in báo, carton và các sản phẩm giấy khác

Gỗ thông Radiata dễ dàng đóng đinh và bền khi lắp đặt, là gỗ tốt cho việc

sản xuất đồ nội thất, việc sử dụng công nghệ hấp, bức xạ có thể được tốt hơn về màu sắc và kết cấu Việc xử lý bảo quản gỗ thông radiata là điều kiện tốt để kéo dài

tuổi thọ cho sản phẩm Gỗ thông Radiata xử lý bởi creosote với natri, có thể được

làm đường sắt, có tính chất chống ăn mòn mạnh, thực hiện gia công, và có thể dễ dàng lắp đặt và đặc trưng khi nhuộm, thích hợp cho chế biến nhiều loại hàng thủ công và các sản phẩm hoàn thiện

Đặc trưng của sự tăng trưởng thông New Zealand Radiata là sự giữ gìn và

chuyên tâm của con người Những năm 20, 30 của thế kỷ 20, sự nổi lên của một

công trình quy mô lớn của việc trồng rừng thông New Zealand Radiata ở mức cao

Dù công nghệ di truyền hiện đại, nhưng lần chuyển đổi quan trọng chỉ trong những

thập kỷ gần đây thông Radiata sau nhiều năm nỗ lực không ngừng của các nhà khoa học để tạo ra một loại gỗ thông New Zealand Radiata khi quần thể loài cây, gỗ sản

xuất đã đạt đến giai đoạn phát triển bền vững, thực hiện trồng một loạt các dòng

rừng thông Radiata để vào thị trường quốc tế, do đó New Zealand đã trở thành hàng

đầu thế giới về sản xuất gỗ Theo thống kê mới nhất, tỷ lệ che phủ rừng của New Zealand hiện nay là 30%, diện tích rừng 8.100.000 ha

Khối lượng trung bình của thông New Zealand là 350kg/m3 trong gỗ sớm và 550kg/m3 trong gỗ muộn, cho thấy bản chất kết cấu tương đối của gỗ Đó là sự thay đổi nhỏ trong khối lượng trong các vòng tăng trưởng và chuyển dịch dần dần từ gỗ

sớm sang gỗ muộn nơi mà thông New Zealand cho gia công dễ dàng, sơn, những

thuộc tính nhuộm nó

Mặt cắt xuyên tâm Mặt cắt tiếp tuyến

Mặt cắt ngang

Thông New Zealand cũng là một loại gỗ đặc biệt và chứa nhiều dầu nhựa

Phải dùng hóa chất nồng độ cao để loại bỏ dầu, nếu cần thiết phải sơn lót đặc biệt Điều này cho phép nó được nhuộm màu để trông giống như các loài gỗ khác, với

màu sắc kết hợp được đặc biệt hiệu quả Đối với các ứng dụng nội thất, thông New

Zealand là rất thích hợp cho việc tạo hình dáng sản phẩm như đồ gỗ, và khuôn

Tất nhiên, các sản phẩm giá trị cao như đồ nội thất được sản xuất từ gỗ khô

đã qua lò sấy và đặc biệt quan trọng để sản xuất đồ nội thất vì nó sẽ tránh co ngót, cong vênh và nhả khớp keo

Thông New Zealand là một cây gỗ khá nổi tiếng với tính linh hoạt gia công

đặc biệt, bền, nhẹ, và kết cấu chặt chẽ, nó được sử dụng rộng rãi để xây dựng công trình nặng nề trong xây dựng, đồ gỗ, mộc, khuôn, đóng gói, hàng rào, và cảnh quan Khả năng chống mục và tấn công của mối hoặc sâu đục Thông có thể là một trong những loại gỗ thông dụng nhất trên thế giới, với việc xử lý đúng loại, lựa chọn, và làm khô nó thực hiện rất tốt trong mọi ứng dụng sử dụng Loại gỗ này cưa dễ dàng,

gỗ xẻ tươi dễ bị nấm mốc và nên khắc phục trực tiếp bằng hóa chất sau khi cưa, trừ khi dự định sấy ngay sau khi xẻ Điều này là rất quan trọng ở khí hậu nóng ẩm và khí hậu ẩm ướt Gỗ khô xẻ dễ dàng và có thể được sấy khô nhanh chóng Các gỗ có thể dễ dàng xử lý bằng chất bảo quản để thực hiện theo các cấp độ bền Lớp gỗ xẻ

thông qua quản lý lâm sinh tốt, gỗ thông New Zealand hình thành khả năng sinh ra

chất lượng tốt để đáp ứng hầu hết các yêu cầu cấp thiết

Thông New Zealand là loại thông có màu sáng , mật độ trung bình, gỗ mềm

với một mức độ vừa phải Kết cấu như vậy thì rất thuận lợi cho việc sản xuất, cưa

xẻ và tính chất công việc

Sử dụng đóng thành kiện, thành các sản phẩm khác nhau như: Pallet và ván

khuôn đúc bê tông Đặc điểm hiện thời ở thông New Zealand và có thể được xác

định rõ bao gồm: Mắt, vỏ cây và túi nhựa, vệt nhựa, lõi và liên kết khu vực gỗ chưa trưởng thành, đốm kim

Mắt là những đặc điểm chính gặp phải trong thông New Zealand, có ảnh

hưởng đến chất lượng và phân hạng gỗ Vị trí và điều kiện của mắt được phép thay

đổi đáng kể giữa các lớp Trong cây gỗ xuất hiện lớp bọc mắt (bao quanh bởi vỏ cây) là nghiêm trọng kết hợp với kích thước và vị trí của mắt hoặc một nhóm mắt (kết hợp với mật độ gỗ ) mà ảnh hưởng đến toàn bộ sức bền của gỗ

Các tính chất cơ lý của gỗ xẻ liên quan chặt chẽ đến kích thước và mật độ mắt Bởi vì khi mật độ gia tăng với sự gia tăng đường kính của khúc gỗ tính chất cơ học cũng tăng lên Chiều rộng vòng năm thông thường giảm khi đường kính khúc

gỗ tăng Vì vậy, tính chất cơ học tăng lên khi chiều rộng vòng năm giảm nhưng là chủ yếu do mật độ gỗ

2.3.2 Đặc điểm cấu tạo, tính chất của nhựa thông

Nhựa thông là sản vật của quá trình quang hợp của cây thông

Khi ống dẫn nhựa bị cắt trong trường hợp đầy nhựa, nhựa chịu tác dụng của

áp lực trong ống dẫn nhựa, bắt đầu chảy ra ngoài

Sau khi ống dẫn nhựa bị cắt nhựa chảy ra rất nhanh, sau vài giờ tốc độ chảy nhựa chậm lại Sau khoảng 30 giờ ngừng quá trình tiết nhựa

Khi nhựa vừa chảy từ ống dẫn nhựa ra, tỷ lệ dầu thông trong nhựa có thể đạt 36% sau khi tiếp xúc với không khí dầu thông bay hơi rất nhanh, đồng thời nhựa đặc dần thành phần nhựa như sau:

Colophan 74 - 77%, dầu thông 19 - 24%, nước 2 - 4%, tạp chất khoảng 0,5% Nếu để nhựa tiếp xúc với không khí lâu ngày dầu thông sẽ bay hơi dần, bị oxi hóa, một phần ôxi chuyển cho axit nhựa

2.3.2.1 Tính chất của dầu thông

Là hỗn hợp terpene loại mạch thẳng và mạch vòng có công thức chung là (C5H8)n

Dầu thông là chất lỏng không màu trong suốt và có múi thơm, có thể hòa tan trong các dung môi hữu cơ C2H5OH, C6H6, CS2, CCl4, xăng,… là một loại dung môi tốt

Bản thân dầu thông không có tính axit, khi bị oxi hóa thành axit tự do Màu sắc của dầu thông chịu ảnh hưởng của nước và axit, khi không có nước, axit và không tiếp xúc với không khí thì khó biến màu

Dầu thông không hòa tan trong nước, nhưng dễ bay hơi thuộc loại chất lỏng

dễ cháy cấp 2, điểm sáng 32oC, điểm tự cháy 235oC, gặp nhiệt độ quá cao thì dễ nổ, chất oxi hóa mạnh có thể dễ nổ cháy, giới hạn nổ ở nhiệt độ 32 - 35oC là 0,8 - 62% thể tích

Tổ thành của dầu thông tương đối phức tạp, dầu thông do hỗn hợp các loại terpene tạo thành, do đó các tính chất hóa học của nó phụ thuộc vào các phản ứng của terpene Do có nối đôi và có mạch vòng nên có thể xảy ra các phản ứng đồng phân hóa, oxi hóa, cộng hợp, este hóa, hidro hóa, polime hóa…

2.3.2.2 Tính chất của colophan

a Thành phần của colophan

Colophan là hỗn hợp phức tạp, nguồn gốc khác nhau thì thành phần cũng khác nhau, nhưng chủ yếu là axit nhựa, ngoài ra còn có một tỷ lệ nhỏ axit béo và các chất không phải là axit (các chất trung tính), tỷ lệ của chúng thay đổi theo tùy loại colophan

Colophan là dung dịch rắn của nhiều axit nhựa đồng phân, đều có công thức

C20H30O2 hoặc C19H29COOH, có cấu trúc khác nhau dẫn đến tính chất hóa học của chúng cũng khác nhau Qua nhiều ngiên cứu người ta đã xác định được 13 loại axit nhựa chủ yếu

Căn cứ vào kết cấu của axit nhựa, người ta chia chúng thành 3 loại chủ yếu sau đây:

- Axit nhựa kiểu axit abietic gồm: Axit livopimaric, axit neoabietic, axit palustric

- Axit nhựa kiểu axit pimaric gồm: Axit pimaric, axit isopimaric, axit sandaracopimaric

- Axit nhựa kiểu 2 vòng gồm: Axit kommunic, axit mercusic

Colophan dễ kết tinh, nhiệt độ nóng chảy của colophan kết tinh tương đối cao (110 -130oC)

Colophan dễ bị cháy trong không khí

™ Tính chất hóa học của colophan

Colophan do nhiều axit nhựa tạo thành, tính chất hóa học của nó do khả năng phản ứng hóa học của axit nhựa quyết định

Trong phân tử axit nhựa có 2 trung tâm phản ứng hóa học là: nối đôi và gốc axit, làm cho colophan dễ thay đổi kết cấu, nhạy cảm với tác dụng oxi hóa của không khí, tham gia các phản ứng cộng hợp, hidro hóa, este hóa, polime hóa…

2.3.2.3 Cấu tạo của ống dẫn nhựa

Ống dẫn nhựa gồm 2 loại: Ống dẫn nhựa dọc và ống dẫn nhựa ngang Ở trong gỗ ống dẫn nhựa dọc và ống dẫn nhựa ngang nối thông nhau, hình thành hệ thống ống dẫn nhựa, trong 1cm3 gỗ có hàng trăm ống dẫn nhựa kiểu như vậy Mật

độ ống dẫn nhựa là chỉ tiêu đánh giá năng lực cho nhựa của cây thông

Khi chích nhựa, ở phía trên và phía dưới vết chích hình thành một lượng lớn ống dẫn nhựa bị thương (còn gọi là ống dẫn nhựa bệnh lý) Càng gần mặt chích số lượng càng nhiều Đường kính của ống dẫn nhựa này gần giống ống dẫn nhựa bìn thường nhưng số lượng thì lớn hơn nhiều so với ống dẫn nhựa bình thường

Ống dẫn nhựa bị thương cũng nối với hệ thống ống dẫn nhựa bình thường có tác dụng rất lớn trong tiết nhựa, lực ép mà tế bào tiết nhựa chịu giảm đi, tế bào tiết nhựa do mất nước, áp lực thẩm thấu trong tế bào tăng lên, lực hút nước cũng tăng

lên, nước bị đẩy ra nay trở lại trong tế bào tiết nhựa, sau khi hút nước tế bào lại trương nở ra, dần dần đầy ống dẫn nhựa và ép nhựa ra

2.4 Tổng quan các loại hóa chất xử lý

• Tên gọi: Natri cacbonat, soda, bột nở

• Khối lượng phân tử: 105.9884 g / mol (khan)

• Nhiệt độ sôi: 1600 ° C (khan)

• Hòa tan trong nước, không hòa tan trong cồn, ethanol

• Độ hòa tan trong nước : 22 g/100 ml (20 °C)

• Độ kiềm (PKb): 3,67

™ Tính chất hóa học

¾ Tác dụng với axít tạo thành muối, nước và giải phóng khí CO2:

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2

¾ Tác dụng với bazơ tạo thành muối mới và bazơ mới:

Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaCO3

¾ Tác dụng với muối tạo thành muối mới:

Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3

¾ Bị nhiệt phân hủy ở nhiệt độ cao:

Na2CO3 → Na2O + CO2 ↑

™ Ứng dụng

Natri cacbonat với tên thường gặp trong đời sống là sô đa hay bột nở có tác dụng tạo xốp, giòn cho thức ăn và ngoài ra còn có tác dụng làm đẹp cho bánh Trong công nghiệp, natri cacbonat được dùng để nấu thủy tinh, xà phòng Sản xuất keo dán gương, thủy tinh lỏng

Natri cacbonat sử dụng hàng ngày của mình như là một chất làm mềm nước Sản xuất thủy tinh là một trong những ứng dụng quan trọng nhất của cacbonat natri Khi kết hợp với silic (SiO2) và cacbonat canxi (CaCO3) và đun nóng đến nhiệt độ cao, sau đó làm lạnh nhanh chóng, thủy tinh được sản xuất, để trung hòa tác dụng

có tính axit của clo và nâng cao độ pH nó có hiệu quả loại bỏ dầu, mỡ, và các vết

bẩn cacbonat natri cũng được sử dụng như một chất tẩy cặn trong lò hơi

Trong nghành nhuộm với thuốc nhuộm sợi cacbonat natri được sử dụng để bảo đảm liên kết hóa học thích hợp của thuốc nhuộm với các sợi

Natri cacbonat là một phụ gia thực phẩm trong nghành công nghiệp thực phẩm

Natri cacbonat được sử dụng bởi các ngành công nghiệp sản xuất gạch như một chất làm ẩm để làm giảm lượng nước cần thiết để extrude đất sét

Natri cacbonat được sử dụng trong sản xuất thuốc đánh răng

2.4.2 Cồn

- Dạng : Dung dịch

- Điểm nóng chảy: -114,3°C

- Điểm bắt lửa: 13°C

- Độ tan: Trộn lẫn hoàn toàn

- Đặc tính đặc biệt khác: Tác dụng tốt với hợp chất hữu cơ có gốc(–COOH)

Ứng dụng: Sử dụng trong các sản phẩm chống đông lạnh vì điểm đóng băng thấp,

trong các loại nước hoa, sơn và cồn thuốc, chất tẩy rửa

2.4.3 NaOH

- Dạng: Tinh thể

- Điểm nóng chảy: 318 °C

- Điểm bắt lửa: Không bắt lửa.

- Độ tan trong nước: 111 g/100 ml (20 °C)

- Dạng: Dung dịch

- Điểm nóng chảy: - 95,3oC

- Điểm bắt lửa: Dễ bắt lửa

- Độ tan: Tan hoàn toàn

- Đặc tính đặc biệt khác: Khó bị oxy hóa, dễ khử Hình 2.6: Axeton

- Ứng dụng: Dùng làm dung môi cho nitroxenlulozo,axetylxenlulozo dùng làm

dung môi trong công nghệ thực phẩm và dược phẩm Là nguyên liệu tổng hợp nhiều

chất hữu cơ khác nhau

2.4.5 Ethyl acetat

- Dạng: Dung dịch

- Điểm nóng chảy: −84 °C

- Điểm bắt lửa: −4 °C

- Độ tan trong nước: 8,3 g/100 ml (20 °C)

- Đặc tính đặc biệt khác: Hòa tan tốt nhựa cây

- Ứng dụng: Sử dụng nhiều trong sản xuất nước hoa,

nước tẩy rửa các dung môi hữu cơ

Hình 2.7 Ethyl acetat 2.4.6 Hóa chất khử dầu nhựa lý tưởng

Dung dịch khử dầu nhựa lý tưởng phải cần có những điều kiện dưới đây:

- Vừa có khả năng khử dầu nhựa vừa không làm thay đổi màu gỗ

- Bản thân chất khử dầu nhựa không độc hại với con người và môi trường trong quá trình sản xuất

- Không ăn mòn thiết bị cũng như không ảnh hưởng đến tính chất gỗ trong quá trình sản xuất

- Chất khử dầu nhựa phải có độ tan trong nước cao Nếu dung dịch thuốc không thể trực tiếp được ứng dụng thì có thể pha chế dễ dàng

- Chi phí sản xuất phải thấp

2.5 Cơ sở lí thuyết khử dầu nhựa

Nhựa thông bao gồm 2 thành phần chính cần loại bỏ trên bề mặt gỗ trước khi trang sức là colophan và terpen Căn cứ vào cấu tạo và những tính chất của 2 thành phần này mà có các chất hoặc hợp chất để phản ứng với chúng nhằm loại bỏ chúng

Thực chất của việc loại trừ nhựa trên bề mặt gỗ thông chính là quá trình phản ứng của từng thành phần trong nhựa thông với từng loại hóa chất xử lý: NaOH, cồn, axetone, ethyl acetate, Na2CO3, hỗn hợp ankali và axeton Căn cứ vào loại hóa chất

mà nười ta chia làm 2 nhóm chất để loại trừ nhựa thông trên bề mặt gỗ

- Dùng dung môi axeton, cồn, nhóm benzen, CCl4 để loại trừ nhựa

- Dùng dung dịch alkali xử lý bề mặt gỗ Nguyên lý của phương pháp này là nhựa có thể dùng alkali tạo thành loại xà phòng có tính hòa tan, dùng nước sạch rửa có thể loại trừ được Dung dịch alkali thường dùng nhất là dung dịch nước

Na2CO3 5 – 6% hoặc dung dịch nước NaOH 4 - 5% Khi dùng ankali loại trừ nhựa thì dễ làm cho màu sắc của gỗ sậm đi, vì thế phương pháp này thích hợp với trang sức sẫm màu

Nếu dùng hỗn hợp dung dịch alkali (80%) và dung dịch nước axetone (20%)

để loại trừ nhựa thì hiệu quả càng tốt Khi pha chế dung dịch alkali và axetone nên dùng nước nóng 60 - 80oC Dùng dung dịch alkali đã pha chế quét lên chỗ có nhựa sau 2 - 3h dùng nước hoặc dung dịch Na2CO3 2% có thể rửa sạch nhựa đã xà phòng hóa

• Xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông

• Hoàn thiện được quy trình xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông, ứng dụng công nghệ xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông tại công ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn

3.1.2 Mục đích

• Nâng cao chất lượng trên bề mặt gỗ thông đạt chất lượng tốt

• Nâng cao giá trị sản phẩm

• Đạt hiệu quả kinh tế cao

• Hoàn thiện bề mặt sản phẩm

3.2 Nội dung nghiên cứu

ƒ Khảo sát những đặc tính của gỗ thông tại công ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn

ƒ Thí nghiệm thăm dò xác định hóa chất xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ

thông

ƒ Xác định các thông số công nghệ xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông

ƒ Kiểm tra tỷ lệ dầu nhựa và khả năng bám keo của gỗ sau khi xử lý

ƒ Hoàn thiện bề mặt sản phẩm

ƒ Đề xuất quy trình xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông, ứng dụng công nghệ xử lý dầu nhựa và triển khai sản xuất tại công ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn

3.3 Các phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

ƒ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết được dựa trên cơ sở kế thừa các công trình nghiên cứu làm sạch dầu nhựa trên bề mặt sản phẩm từ gỗ của các nhà khoa học trong và ngoài nước

ƒ Tìm hiểu các công trình nghiên cứu làm sạch dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông

ƒ Sử dụng các phương pháp nghiên cứu của các chuyên ngành khoa học kỹ thuật như: Hóa học, vật lý học, toán học

3.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

3.3.2.1 Phương pháp thí nghiệm thăm dò

Mẫu gỗ thí nghiệm: Gỗ thông New Zealand nhập khẩu từ nước ngoài về công ty chủ yếu là gỗ nằm ở phần lõi nên chứa rất nhiều dầu nhựa thông Gỗ thông

New Zealand đã qua xử lý tẩm sấy đạt độ ẩm theo yêu cầu ≤ 12% sau đó đem gia

công mẫu lấy trực tiếp tại công ty với quy cách (100 x 100 x 20) mm Sau khi gia công bào 2 mặt và gia công theo quy cách cần thiết sau đó tiến hành chà nhám trên

2 loại nhám là 150 và nhám 240 hoàn thiện bề mặt gỗ, tiếp theo để ở môi trường bình thường khoảng 15 phút, lúc này các ống dẫn nhựa và các tia gỗ chứa nhựa dưới tác dụng của dao bào, giấy nhám, nhựa sẽ tiết ra bề mặt gỗ đây là phần tôi cần

xử lý trước khi trang sức bề mặt

Thí nghiệm tiến hành trên 6 loại hóa chất với các cấp nồng độ cho mỗi loại hóa chất khác nhau tùy vào tính chất của loại hóa chất đó tác động như thế nào với

gỗ Như vậy tôi chỉ tiến hành thí nghiệm thăm dò trên 6 loại hóa chất với các cấp nồng độ khác nhau và mỗi loại hóa chất tiến hành thí nghiệm trên 3 mẫu gỗ, mỗi mẫu tương ứng với một cấp nồng độ Vậy sẽ gồm có 18 mẫu gỗ thông Mỗi loại hóa chất sẽ có một mẫu để đối chứng sau khi tiến hành thí nghiệm thăm dò

™ Tổ chức thí nghiệm thăm dò

Để tiến hành thí nghiệm thăm dò tôi tiến hành pha hóa chất theo tỷ lệ và nồng độ

nhựa vào hóa chất, sau đó đặt lên khay sau 2h mang mẫu gỗ ra phơi khoảng 30 phút rồi mang đi đo độ ẩm Sau khi tiến hành kiểm tra độ ẩm tôi tiếp tục chà nhám với mật độ giấy nhám là 240 hạt/cm2 và mang các mẫu đi sơn 2 lớp sơn bóng tiếp tục theo dõi mẫu đã sơn 2 tuần

Bảng 3.1: Kế hoạch thí nghiệm thăm dò trên 6 loại hóa chất

3.3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông

a Phương pháp lấy mẫu

Gỗ thông New Zealand nhập khẩu về công ty đã qua tẩm sấy về độ ẩm 12%

sau đó được bào 2 mặt, gia công cắt mẫu theo yêu cầu tiêu chuẩn của chỉ tiêu khảo sát Mẫu thí nghiệm dùng trong nghiên cứu là mẫu có chứa nhiều dầu nhựa lấy trực tiếp từ lô gỗ nhập về Mẫu gỗ được lấy ở những tấm ván được xẻ theo 2 hướng xuyên tâm và tiếp tuyến Do gỗ là một loại vật liệu không đồng nhất trên toàn bộ thân cây, các tính chất vật lý và cơ học đều biến động rất lớn theo chiều ngang và chiều dọc thân cây, vì vậy cần lấy mẫu và phân bố mẫu đảm bảo sự khác biệt và sai lệch chuẩn về tính chất khảo sát là như nhau và nhỏ nhất có thể giảm được sai số

chủ quan trong khi lấy mẫu và phân bố mẫu

b Bố trí thí nghiệm

Lý thuyết

Bố trí thí nghiệm kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên là các nghiệm thức được bố trí

và lặp lại hoặc tất cả các số liệu của các nghiệm thức được thu thập trong điều kiện hoàn cảnh có thể nói là hoàn toàn giống nhau Số lần lăp lại của thí nghiệm có thể là giống nhau hoặc khác nhau Bên cạnh đó các nghiệm thức được bố trí và lặp lại hoàn toàn ngẫu nhiên trong cùng một hoàn cảnh và điều kiện thí nghiệm

c Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Phương pháp qui hoạch thực nghiệm là một phương pháp khoa học về kế hoạch và phương pháp tổ chức thí nghiệm sao cho nhận được thông tin đầy đủ nhất

pháp này sẽ giảm chi phí cho quá trình thí nghiệm mà vẫn đảm bảo độ chính các theo yêu cầu Tuy nhiên, phải có những cơ sở lý thuyết tương ứng

Trong tất cả các khâu từ việc chọn đối tượng nghiên cứu, nội dung thí nghiệm và các yếu tố ảnh hưởng cũng như quá trình xử lý số liệu nhận được Qui hoạch thực nghiệm là cơ sở của phương pháp luận của nghiên cứu thực nghiệm hiện đại, là bước phát triển tiếp theo của mô hình thống kê và lý thuyết thống kê Trong qui hoạch thực nghiệm công cụ toán học giữ vai trò quan trọng, nền tảng toán học trong qui hoạch thực nghiệm là nền tảng thống kê với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi qui

Phương pháp pháp này có ưu điểm là dễ tiến hành, đối tượng nghiên cứu đa dạng, chúng ta chỉ quan tâm đến các yếu tố đầu vào và đầu ra Ngoài ra có thể khống chế các yếu tố đầu vào hoặc làm giảm sự ảnh hưởng của các yếu tố khác tác động tới, số lần thí nghiệm ít, tiết kiệm được thời gian cũng như chi phí Phương pháp này xây dựng phương trình tương quan hồi qui rất thuận tiện cho việc khảo sát kết quả tìm phương pháp tối ưu Bên cạnh những thuận lợi đó thì phương pháp qui hoạch thực nghiệm còn có nhược điểm là thiết lập phương trình tương quan nhiều

ẩn, như vậy sẽ khó khăn cho việc tính toán Tuy nhiên nhờ vào thiết bị máy vi tính chúng ta có thể giải quyết khó khăn này được

Căn cứ vào nội dung và điều kiện tiến hành đề tài, tôi chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm theo lý thuyết qui hoạch thực nghiệm Phương pháp qui hoạch thực nghiệm gồm có kế hoạch thực nghiệm đơn hoặc đa yếu tố Trong tính toán tìm ra các phương trình tương quan, tôi chọn mô hình toán học dạng bậc hai Qua quá trình kiểm tra theo thống kê toán học nếu đảm bảo độ tin cậy của các yếu

tố và tính tương thích của mô hình thì các phương trình tương quan sẽ ở dạng bậc hai

Kết quả nghiên cứu thể hiện dưới dạng phương trình tương quan bậc 2 có dạng tổng quát:

Trong đó:

Yi : Các yếu tố đầu ra

xi, xj : Các yếu tố đầu vào

bj, bij : Hệ số hồi qui tuyến tính cần xác định

bo: Số hạng tự do

Bố trí thí nghiệm gồm có 3 loại thí nghiệm:

¾ Loại 1: Gồm N1 =2n thí nghiệm toàn phần Yêu cầu phải tính được tất cả các hệ số hồi qui tuyến tính bj và tương tác cặp đôi bij tác động của chúng không bị trộn lẫn với nhau

¾ Loại 2: Gồm N0 (N0 ≥1) thí nghiệm ở tâm miền qui hoạch, tại đó giá trị

mã hóa của các thông số bằng 0

¾ Loại 3: Nα =2n thí nghiệm bố trí trên các trục tọa độ, cách gốc tọa độ một khoảng > 0 sao cho ma trận X trực giao, tức là ta lấy xj = ± α

Số thí nghiệm tiến hành trong đề tài là: N= N1+ Nα+ N0

Trong đó:

n là số yếu tố thí nghiệm n = 2

N1 = 2n: Là số thí nghiệm tuyến tính

Nα = 2n : Là số thí nghiệm tại điểm sao (- α và +α)

N0 : Là số thí nghiệm tại điểm 0 (mức cơ sở)

N0 = 3, α = 1,41 Vậy số thí nghiệm là: 22 + 2.2 + 3 = 11 thí nghiệm

3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử dầu nhựa

Nhiệt độ, thời gian, loại hóa chất, nồng độ hóa chất, lượng nhựa tiết ra bề mặt

3.4.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phản ứng giữa dầu nhựa và loại hóa chất sử dụng Nó quyết định tốc độ phản ứng diễn ra nhanh hay chậm

3.4.2 Thời gian

Quá trình phản ứng giữa dầu nhựa và hóa chất để hòa tan hết nhựa thông thì phải có thời gian dài hay ngắn tùy vào tốc độ phản ứng mà thời gian hòa tan nhựa diễn ra khác nhau

3.4.3 Loại hóa chất

Là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình khử dầu nhựa Mỗi loại hóa chất

sẽ có những đặc tính, công dụng riêng, ưu điểm và nhược điểm khác nhau Tùy vào điều kiện sản xuất mà lựa chọn loại hóa chất phù hợp

3.4.4 Nồng độ hóa chất

Nồng độ quyết định đến hiện tượng phản ứng nhanh hay chậm giữa nhựa thông và loại hóa chất sử dụng, ngoài ra nó còn ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của

gỗ Vì vậy việc lựa chọn nồng độ thích hợp cũng là yếu tố cần quan tâm

3.4.5 Lượng nhựa tiết ra trên bề mặt

Lượng nhựa nhiều hay ít đều ảnh hưởng đến quá trình xử lý Lượng nhựa càng nhiều trên bề mặt thì cần thời gian xử lý lâu hơn, lượng nhựa ít thì thời gian xử

lý càng ngắn và hiệu quả càng cao

- Thực nghiệm lựa chọn thông số đầu vào và đầu ra

Trong quá trình tiến hành phân tích lựa chọn các yếu tố ảnh hưởng đến một

số chỉ tiêu khử dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông thì các yếu tố đầu vào và đầu ra là quan trọng nhất hai thông số này ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nghiên cứu vì thế đòi hỏi việc lựa chọn các thông số nàyphải phù hợp với yêu cầu nghiên cứu

Bảng 3.3: Các thông số đầu vào và đầu ra

Thông số đầu vào Thông số đầu ra

Tuy nhiên nếu đưa tất cả các thông số này vào trong thí nghiệm thì sẽ rất phức tạp

Vì vậy cần chọn lọc thật kĩ yếu tố đầu vào và đầu ra

- Đối với thông số đầu vào: Đây là thông số ảnh hưởng trực tiếp đến đôi tượng nghiên cứu, cho nên các thông số này phải thỏa mãn một số điều kiện sau đây:

- Là biến độc lập

- Là các thông số định lượng

- Biến phải điều chỉnh được

- Sự thay đổi của biến theo các mức là hoàn toàn độc lập

- Biến không phụ thuộc vào bất cứ thay đổi nào của hệ

Dựa vào những yêu cầu trên trong việc xác định các thông số đầu vào tôi tiến hành phân tích và lựa chọn các thông số đầu vào như sau:

Loại hóa chất: Trong quá trình xử lý dầu nhựa có nhiều loại hóa chất được

sử dụng như: Cồn 99%, acetone 99%, etylacetat 99%, Na2CO3 10%, NaOH 10%, hỗn hợp Cồn (20%) + Na2CO3 (80%) Nhưng theo kết quả thăm dò thì tôi nhận thấy hóa chất Na2CO3 là tốt nhất cho việc xử lý Đây là yếu tố cố định nên không chọn là thông số đầu vào

Thời gian xử lý: Trong quá trình thí nghiệm thăm dò tôi nhận thấy đây là

yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thí nghiệm và kết quả nghiên cứu Đồng thời đây là thông số định lượng và điều chỉnh được nên tôi chọn là thông số đầu vào

Nhiệt độ: Vì tiến hành thí nghiệm ở nhiệt độ bình thường của môi trường

nên đây là thông số cố định nên tôi không chọn đây là thông số đầu vào

Nồng độ hóa chất: Trong quá trình thí nghiệm thăm dò tôi nhận thấy đây là

yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thí nghiệm và kết quả nghiên cứu Đồng thời đây là thông số định lượng và điều chỉnh được nên tôi chọn đây là thông số đầu vào

Quá trình phân tích các yếu tố ảnh hưởng, căn cứ vào điều kiện và thông qua việc nghiên cứu cho phép tôi chọn 2 thông số đầu vào gồm:

• Nồng độ hóa chất xử lý C%

• Thời gian nhúng Tn(s)

Đối với thông số đầu ra, đây là chỉ tiêu đánh giá đối tượng nghiên cứu, chính vì thế các thông số này phải thể hiện được các yêu cầu sau đây

Dựa vào các yêu cầu trên tôi tiến hành phân tích và lựa chọn các thông số đầu ra như sau:

Tỷ lệ dầu nhựa:

Đây là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng bám dính sơn keo với bề mặt gỗ,quyết định đến chất lượng màng sơn và chất lượng bề mặt gỗ đây là mục tiêu nghiên cứu của đề tài nên tôi chọn đây là thông số đầu ra

Độ bám dính của keo:

Đây là thông số cần thiết cho quá trình trang sức bề mặt, và củng chính là

yêu cầu cần thiết khi xử lý Vì vậy tôi chọn đây là thông số đầu ra

Màu sắc gỗ:

Đây là thông số cần thiết khi xử lý bề mặt gỗ phụ thuộc vào loại hóa chất và nồng độ hóa chất Vì màu sắc gỗ không ảnh hưởng đến việc trang sức bề mặt cho sản phẩm nên tôi không chọn đây là thông số đầu ra

Qua việc phân tích thông số đầu ra và để thuận lợi cho việc tính toán và xử lý

số liệu tôi quyết định chọn 2 thông số đầu ra là:

• Tỷ lệ dầu nhựa còn lại (%)

• Lực bám dính keo (N/m)

3.5 Phương pháp xử lý số liệu

Phương pháp xử lý số liệu được tiến hành theo lý thuyết thống kê toán học Kiểm tra độ tin cậy của các hệ số hồi qui theo tiêu chuẩn student:

0 1

N

t ts

t

Trong đó:

¾ N0 là số thí nghiệm tại tâm

¾ yt0 là các giá trị y tương ứng với các thí nghiệm ở tâm

¾ y0là các giá trị trung bình của các y0 ở tâm

¾ N là số thí nghiệm không phải số thí nghiệm ở tâm

Kiểm tra sự phù hợp của mô hình theo tiêu chuẩn Fisher

) 1(

) (

0 1

2 2

y

y S

m

t du

i i

S

Sts

¾ l là hệ số có ý nghĩa trong phương trình hồi quy, l = 5

¾ N là số thí nghiệm trong phương trình, N = 11

¾ N0 là số thí nghiệm tại tâm

¾ Yi là các giá trị y tương ứng với thí nghiệm không phải ở tâm

Sau đó dùng phần mềm Excel để xử lý tối ưu cho các hàm đơn mục tiêu và đa mục tiêu

¾ y i là giá trị trung bình

¾ m là số thí nghiệm không phải ở tâm

3.6 Phương pháp xử lý dầu nhựa

Để loại trừ được nhựa thông trên bề mặt thì có nhiều phương pháp như:

phương pháp này là độ ẩm gỗ tăng mạnh không phù hợp với xử lý trước khi trang sức bề mặt Nên áp dụng phương pháp này trước khi sấy

¾ Đối với phương pháp nhúng có ưu điểm là hóa chất sẽ thấm vào một phần nhỏ bên trong gỗ nên sẽ phản ứng những nơi mà hóa chất có mặt vì vậy độ

ẩm gỗ tăng không đáng kể chỉ cần mang đi phơi nắng là độ ẩm có thể đạt tới mức cần thiết Nhược điểm của phương pháp này là lượng hóa chất thấm không sâu do thời gian nhúng ngắn, chỉ loại bỏ phần dầu nhựa trên bề mặt

¾ Đối với phương pháp lau có ưu điểm là chỉ làm tăng độ ẩm ở bề mặt gỗ

vì vậy mang đi phơi nắng 30 phút là đạt độ ẩm cần thiết Nhược điểm là lượng hóa chất chỉ hoạt động phản ứng với dầu nhựa trên bề mặt, có thể có hiện tượng tiết nhựa trở lại

Qua quá trình khảo sát nguyên liệu, hóa chất tôi quyết định xử lý dầu nhựa bằng phương pháp nhúng vì phương pháp này an toàn về độ ẩm và khả năng loại trừ dầu nhựa tương đối tốt Những chi tiết sau khi sơ chế mà bề mặt có chứa nhiều nhựa thì sẽ được mang nhúng vào hóa chất xử lý

Gỗ thông Radiata New Zealand là loại gỗ mềm, mật độ tương đối đều nên khi

dùng phương pháp nhúng ở một thời gian nhất định thì lượng hóa chất thấm vào

gỗ sẽ tiến hành phản ứng với nhựa, sau khoảng 2 - 3h tôi tiến hành mang gỗ đi rửa nhựa đã phản ứng sau đó mang phơi dưới trời nắng nhiệt độ khoảng 40oC cho gỗ khô và giảm ẩm

Ưu điểm của phương pháp nhúng là hóa chất sẽ có thời gian thấm sâu vào gỗ để phản ứng với dầu nhựa, như vậy lượng dầu nhựa sẽ tham gia phản ứng nhiều hơn so với phương pháp lau

3.7 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

ƒ Cân điện tử với độ chính xác 0,0001g

ƒ Dụng cụ thủy tinh: Ly thủy tinh, đũa thủy tinh

ƒ Bình chứa hóa chất

ƒ Khay nhựa

ƒ Bông vải, giấy nhám…