i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khác Tác giả luận văn Nguyễn Duy Hưng ii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu khoa học nhiệm vụ quan trọng chương trình đào tạo cao học ngành Lâm nghiệp Sau hoàn thành chương trình học tập giai đoạn 2009 - 2011; đồng ý Trường Đại học Lâm Nghiệp, Khoa Sau đại học, giúp đỡ TS Lê Thanh Chiến, tiến hành thực đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu ảnh hưởng lượng hóa chất chống cháy nhiệt độ ép đến số tiêu chất lượng ván LVL (Laminated Veneer Lumber)” Nhân dịp xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy giáo TS Lê Thanh Chiến người trực tiếp hướng dẫn suốt trình thực tập Tôi xin cảm ơn tới Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam giúp đỡ tạo điều kiện cho trình thực đề tài Cuối xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ trình thu thập xử lý số liệu để hoàn thành đề tài Mặc dù nỗ lực tìm tòi học hỏi nghiên cứu, thời gian thực Đề tài nhiều hạn chế, khối lượng nghiên cứu lớn, nên Đề tài không tránh khỏi thiếu sót định Tác giả mong nhận đóng góp ý kiến xây dựng nhà khoa học, bạn bè, đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2012 Tác giả Nguyễn Duy Hưng iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục hình vi ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu chống cháy cho vật liệu gỗ giới 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Tổng quan hoá chất chống cháy .9 1.3.1 Chất chống cháy vô 1.3.2 Các chất chống cháy hữu 10 1.3.3 Các chất chống cháy dạng màng .10 1.3.4 Các chất phụ gia 10 Chương MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài .12 2.1.1.Mục tiêu chung: 12 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 12 2.2 Nội dung nghiên cứu 12 2.3 Phạm vi nghiên cứu 12 2.3.1 Những yếu tố cố định: .12 2.3.2 Những yếu tố khảo sát: 13 2.3.3 Các đại lượng xác định: 13 2.3.4 Thiết bị: 13 2.4 Phương pháp nghiên cứu 13 2.4.1 Phương pháp kế thừa .13 2.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 13 2.4.3 Phương pháp kiểm tra chất lượng ván LVL 18 iv 1.3.3 Khả chống cháy: .20 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 3.1 Lý thuyết công nghệ tạo ván LVL .21 3.1.1 Công nghệ sản xuất ván LVL 21 3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván LVL 22 3.1.3 Các yếu tố công nghệ 26 3.2 Lý thuyết chống cháy cho gỗ ván LVL .33 3.2.1 Cơ chế chống cháy 33 3.3 Một số phương pháp chống cháy cho ván LVL .36 3.3.1 Xử lý chống cháy cho sản phẩm ván LVL .36 3.3.2 Xử lý chất chống cháy cho ván mỏng .37 3.4.Cơ chế biến tính chậm cháy gỗ hỗn hợp Boric-Borax 38 3.4.1.Chất chống cháy .38 3.4.2 Ảnh hưởng chất chậm cháy đến tính chất gỗ 42 3.4.3 Yêu cầu dung dịch chống cháy cho gỗ 46 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 47 4.1 Tạo ván mỏng 47 4.1.1 Bóc ván 47 4.1.2.Cắt phân loại ván 47 4.2 Tạo ván chậm cháy 47 4.2.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu 47 4.3.3 Biến tính ván mỏng 48 4.2 Qui trình thực nghiệm tạo ván LVL chậm cháy 49 4.4 Ảnh hưởng xử lý chống cháy cho ván hợp chất BB tơi số tính chất ván 50 4.4.1 Ảnh hưởng nồng độ nhiệt độ ép đến độ trương nở chiều dày ván 50 4.4.2 Ảnh hưởng nồng độ nhiệt độ ép tới cường độ kéo trượt màng keo 54 4.4.3 Ảnh hưởng tới khả chống cháy .58 4.5 Đề xuất quy trình tạo ván LVL chậm cháy .62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO v DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Các mức bước thay đổi thông số thí nghiệm 15 2.2 Ma trận thực nghiệm bậc với yếu tố ảnh hưởng 15 3.1 Tiêu chuẩn nguyên liệu cho sản xuất ván mỏng 34 3.2 Một số đặc tính natri tetraborat 39 3.3 Lượng hoà tan axít Boric 100g nước nhiệt độ khác 40 4.1 Thông số kỹ thuật keo WG - 2888 49 4.2 Tỷ lệ trương nở chiều dày ván (%) 52 4.3 Ảnh hưởng nhiệt độ tới độ trương nở chiều dày ván 54 4.4 Ảnh hưởng nồng độ tới độ trương nở chiều dày ván 55 4.5 Cường độ kếo trượt màng keo (MPa) 56 4.6 Ảnh hưởng nhiệt độ tới cường độ kéo trượt màng keo 58 4.7 Ảnh hưởng nồng độ tới cường độ kéo trượt màng keo 58 4.8 Tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL(%) 60 4.9 Ảnh hưởng nhiệt độ tới hao hụt khối lượng ván 62 4.10 Ảnh hưởng nồng độ tới hao hụt khối lượng ván 62 vi DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1 Cơ chế chống cháy cho gỗ sản phẩm gỗ Browe F.C 1982 2.1 Mô hình tạo ván LVL chậm cháy nghiên cứu thực nghiệm 14 2.2 Thiết bị đo chiều dày ván 19 3.1 Sơ đồ cháy gỗ biện pháp phòng ngừa 21 3.2 Cấu trúc phân tử axít Borax 34 3.3 Cấu trúc phân tử axít Boric 39 4.1 Biểu đồ ép ván LVL chống cháy 51 4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ tới trương nở chiều dày ván 54 4.3 Ảnh hưởng nồng độ tới trương nở chiều dày ván 54 4.4 Ảnh hưởng nhiệt độ tới cường độ kéo trượt màng keo 57 4.5 Ảnh hưởng nồng độ tới cường độ kéo trượt màng keo 58 4.6 Ảnh hưởng nhiệt độ tới hao hụt khối lượng 61 4.7 Ảnh hưởng nồng độ tới hao hụt khối lượng 62 ĐẶT VẤN ĐỀ Gỗ sản phẩm tử gỗ ngày người sử dụng gia tăng số lượng chất lượng Gỗ sử dụng rộng rãi lĩnh vực quốc phòng, tàu thuyền, giao thông, dệt, xây dựng, âm nhạc, đồ mộc…đặc biệt gỗ tự nhiên có màu sắc vân thớ đẹp Mặc dù có nhiều ưu điểm vật liệu gỗ tồn mặt hạn chế vốn có như: dễ bị co rút, biến dạng gây nứt vỡ độ ẩm môi trường thay đổi, dễ bị côn trùng, nấm mốc xâm hại biện pháp bảo quản đặc biệt gỗ dễ cháy độ ẩm thấp (độ ẩm sử dụng) - nguyên nhân làm hạn chế khả sử dụng vật liệu gỗ Trong năm gần ván nhân tạo thay gỗ tự nhiên Trong số loại ván nhân tạo, ván LVL (Laminated Veneer Lumber) loại ván có nhiều ưu điểm Ván LVL sử dụng rộng rãi chi tiết chịu lực, như: dầm, xà, khung cửa, cánh cửa hay chi tiết chịu uốn Ván LVL cải thiện số nhược điểm gỗ tự nhiên như: tính chất ván đồng gỗ nguyên, tạo chi tiết có kích thước lớn khắc phục hạn chế đường kính chiều cao (đặc biệt gỗ rừng trồng) Tuy nhiên gỗ nguyên, ván LVL chưa xử lý chống cháy dễ cháy Điều nguy hiểm có cháy xảy ra, chống cháy cho ván LVL yêu cầu cần thiết Chống cháy cho ván LVL hiệu dùng hoá chất Tuy nhiên, sử dụng hoá chất chống cháy cần ý đến đặc tính hiệu chống cháy loại hoá chất Việc sử dụng hoá chất cho hiệu chống cháy cao Trong năm qua, có nhiều công trình nghiên cứu chống cháy cho vật liệu gỗ Trường Đại học Lâm nghiệp nhiều sở áp dụng kết nghiên cứu vào sản xuất Tuy nhiên việc sử dụng loại hóa chất chống cháy trình tạo ván gây ảnh hưởng không tốt tới trình tạo ván số tính chất ván Từ vấn đề tồn trên, để góp phần đánh giá ảnh hưởng hóa chất chống cháy trinh tạo ván tới số tính chất ván LVL, cho phép trường Đại học Lâm nghiệp, Khoa Đào tạo Sau Đại học hướng dẫn TS Lê Thanh Chiến, tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng lượng hóa chất chống cháy nhiệt độ ép đến số tiêu chất lượng ván LVL (Laminated Veneer Lumber)” Ý nghĩa vấn đề nghiên cứu Ý nghĩa khoa học: Vấn đề nghiên cứu bổ sung thêm sở lý thuyết xử lý chậm cháy hóa chất cho vật liệu gỗ Ý nghĩa thực tiễn: Kết đề tài sẽ góp phầ n vào viê ̣c hoàn thiê ̣n công nghê ̣ ta ̣o ván LVL chậm cháy, sử du ̣ng để sản xuấ t đồ mô ̣c và trang trí nô ̣i thấ t Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu chống cháy cho vật liệu gỗ giới Gỗ loại vật liệu dễ cháy, việc tăng thêm khả chống cháy hay ngăn cản khả bắt cháy gỗ vấn đề nhân loại quan tâm ý từ sớm Có nhiều công trình nghiên cứu vật liệu cháy vấn đề chậm cháy cho gỗ, kể đến như: Từ cách hàng nghìn năm sử dụng phèn giấm để ngâm gỗ trước đóng tàu thuyền biển, năm 83 trước công nguyên, niên giám Claudius ghi chép rằng: lô cốt gỗ dùng để bao vây công cảng Piraeus Hy Lạp xử lý dung dịch dạng muối sunphat kẽm với mục đích nhằm cản trở bắt cháy Đây coi kỹ thuật làm chậm cháy ghi nhận lịch sử nhân loại Năm 1683, Nikolas Sabbattini sau nghiên cứu độc lập chống cháy đưa khuyến nghị nên dùng loại chất phủ có pha trộn đất sét đá vôi để xử lý cho kết cấu gỗ xây dựng công trình rạp hát tiếng Italia Năm 1735, Jonathan Wild đề xuất sử dụng phèn để xử lý chống cháy cho kết cấu gỗ xây dựng Anh Năm 1820, Fuchs sau thử nghiệm nghiêm túc cuối phủ lên kết cấu gỗ nhà hát Munich (Đức) hợp chất Silicat kiềm Năm 1821, Gay-Lussac theo yêu cầu vua Louis XVIII (Pháp) nghiên cứu thử nghiệm nhiều phương pháp xử lý chống cháy cho gỗ, cuối chủ trương dùng ammonium phosphate borax để xử lý chống cháy cho gỗ vật liệu khác có nguồn gốc từ Cellulose [14] Bryan người cấp sáng chế phương pháp tẩm chân không áp lực (1831) Phương pháp gọi phương pháp tế bào đầy, mang lại hiệu cao việc ngâm tẩm gỗ với thời gian ngắn Chín năm sau, Bunet (1839) dùng phương pháp xử lý chống cháy cho gỗ dung dịch ZnCl2 [2],[14] Đối với việc xây dựng tảng lý thuyết trình cháy chế chống cháy cho gỗ, khoảng từ năm 1800 - 1930 nhà khoa học có nhiều cách lý giải khác xong nhìn chung họ có thống qua thuyết: thuyết lớp phủ, thuyết nhiệt, thuyết khí thuyết hóa học[14], nhiên, giải thích chế chống cháy dừng lại đến hai hướng cho vài vật liệu Phải từ năm 1970, chế chống cháy cho gỗ sản phẩm từ gỗ dần hoàn thiện Theo đánh giá nhiều nhà khoa học, chế chống cháy F.C Browe năm 1982 mô tả hình 1.1 hoàn thiện nhất: Cơ chế phòng, chống lửa Cơ chế chống cháy nổ Cơ chế ngăn cản cháy bề mặt Cơ chế chống nổ Tác dụng vật lý Tác dụng vật lý Tác dụng khí Tác dụng hóa học Tác dụng vật lý Tác dụng che phủ Ngăn cách nhiệt Thu nhiệt Tác dụng nhiệt Loãng khí Truyền dẫn nhiệt Ngăn chặn phản ứng nối mạch Tách nước, cácbon hóa Tác dụng hóa học Kết hợp liên kết gốc hydro Hình 1.1 Cơ chế chống cháy cho gỗ sản phẩm gỗ Browe F.C 1982 Các nước thuộc Liên Xô cũ, năm 1970 đến 1980, nhà khoa học tạo chất chống cháy dạng acid phosphoric đa tụ Chất tạo phản ứng Urê, Mêlamin với axít phốtphoríc (H3PO4) Chất chống cháy sử dụng nhiều để xử lý loại vải chống cháy, sử dụng ván dăm, ván sợi Từ năm 1970 trở lại đây, hợp chất đa tụ nhóm P-N, chất chống cháy có % 53 120 130 140 160 Nhiệt độ 150 Hình 4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ tới trương nở chiều dày ván b Ảnh hưởng nồng độ chất chống cháy tới tỷ lệ trương nở chiều dày : Thay T= 140 vào (1) ta có: P = f(C) = 2.0373-0.0229C + 0.0129C2 (1.2) Khi C thay đổi từ 3% lên 11%, thay vào phương trình 1.2 ta có giá trị hàm P sau Bảng 4.4 Ảnh hưởng nồng độ tới độ trương nở chiều dày ván C(%) 11 ∆S 2,22 2,47 2,83 3,29 3,85 5.0 % 4.0 3.0 2.0 1.0 11 nồng độ % Hình 4.3 Ảnh hưởng nồng độ tới trương nở chiều dày ván 54 Nhận xét: Qua kết ảnh hưởng nhiệt độ ép nồng độ hóa chất B-B biến tính ván LVL cho thấy độ trương nở ván 2%, cao so với ván đối chứng (1,91%), tỷ lệ thuận với nồng độ hóa chất xử lý tỷ lệ nghịch với nhiệt độ ép ván Điều giải thích nhiệt độ ép tăng lên số gốc hút nước hóa chất bị thay đổi thành gốc hút nươc Mặt khác tăng nhiệt độ ép ván làm thay đổi cấu tạo ván mỏng, bề mặt ván xảy tượng cacbon hóa bề mặt dẫn đến khả hút nước ván giảm Ngược lại, tăng nồng độ chất biến tính B-B xử lý ván, B-B hợp chất vô có chứa thành phần gốc axit có khả hút nước mà làm tăng khả hút nước ván 4.4.2 Ảnh hưởng nồng độ nhiệt độ ép tới cường độ kéo trượt màng keo Bảng 4.5 Cường độ kếo trượt màng keo (MPa) Số TT mẫu Y1 Y2 Y3 TB 7,15 7,07 7,16 7,13 7,21 7,05 7,31 7,19 6,86 6,88 7,11 6,95 7,06 7,27 7,18 7,17 6,96 7,13 7,02 7,04 6,97 6,95 7,07 7,00 6,84 7,08 6,97 6,94 7,12 6,91 6,99 6,86 6,92 7,02 6,93 ĐC 8,03 7,91 8,00 7,98 Từ kết trên, dùng bảng tính excel với công thức trình bày mục 55 1.3.4, ta tính hệ số phương trình tương quan sau: b00 = 6.8067 b10 = 0.0722 b11 = 0.2100 b20 = -0.0367 b21 = 0.0175 b22 = 0.1367 + Kiểm tra ý nghĩa hệ số : Tiêu chuẩn Student với α=0.05, k1= N.(k-1)=18 có giá trị t = 2.10 (tra bảng Student) Khi kiểm tra hệ số theo tiêu chuẩn Student ta có hệ số t sau t00 t10 t11 t20 t21 t22 1,83 1,27 1,54 -0,84 0,67 1,06 + Phương trình tương quan dạng mã: Y = 6.8067 + 0.0722X1+0.2100X12 - 0.0367X2 + 0.0175X1X2 + 0.1367X22 Kiểm tra tính tương thích mô hình tương quan: Với ± α = 0.05, tra bảng Fisơ với hệ số xác 0.05 ta có: F(α, k1, k2) = F(0.05, 3,18) = 3.16 Theo công thức 1.3 (mục 1.3.4), tính giá trị Ftt = 2,65 Như vậy, Ftt < Fα: Mô hình tương quan tương thích, phù hợp với số liệu thực nghiệm có + Chuyển phương trình dạng thực: với X1 = (C – 7)/4 = 0.25C – 1,75 X2 = (T – 140)/20 = 0.05T – Thay vào phương trình dạng mã, ta có: Phương trình dạng biến thực: P = 14.6194- 0,1964C - 0.0156T +0.0002CT + 0.01313C2- 0.00004T2 (2) 56 Từ (2), để xác định ảnh hưởng yếu tố (nồng độ nhiệt độ ép) tới cường độ kéo trượt màng keo, ta cố định yếu tố lại tâm thí nghiệm a Ảnh hưởng nhiệt độ tới cường độ kéo trượt màng keo: Thay C = vào (2) ta có: P = f(T) = 7.688+0.0014T -0.00004T2 ( 2.1) Khi T thay đổi T từ 1200C lên 1600C, thay vào phương trình 2.1 ta có giá trị hàm P sau Bảng 4.6 Ảnh hưởng nhiệt độ tới cường độ kéo trượt màng keo T (0C) 120 130 140 150 160 Τ (MPa) 7,28 7,19 7,10 6,99 6,89 7.3 7.2 7.1 % 6.9 6.8 6.7 6.6 120 130 140 150 160 nhiệt độ Hình 4.4 Ảnh hưởng nhiệt độ tới cường độ kéo trượt màng keo b Ảnh hưởng nồng độ tới cường độ kéo trượt màng keo: Thay T= 140 vào (2) ta có: P = f(C) =6.8894 + 0.08939C+ 0.01313C2 (2.2) Khi C thay đổi từ 3% lên 11%, thay vào phương trình 2.2 ta có giá trị hàm P sau: 57 Bảng 4.7 Ảnh hưởng nồng độ tới cường độ kéo trượt màng keo C(%) 11 τ 7,29 7,09 6,96 6,86 6,83 τk 7.4 7.1 6.8 6.5 11 Nồng độ (%) Hình 4.5 Ảnh hưởng nồng độ tới cường độ kéo trượt màng keo Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy rằng, độ bền kéo trượt màng keo tỷ lệ nghịch với nồng độ hóa chất chống cháy nhiệt độ ép ván Khi tăng nồng độ hóa chất chậm cháy từ 3% đến 11% độ bền kéo trượt màng keo giảm từ 7,29Mpa xuống 6,83Mpa, tăng nhiêt độ ép từ 1200C lên 1600C độ bền kéo trượt màng keo giảm từ 7,28 Mpa xuống 6,89 Mpa Tuy nhiên tăng nhiệt độ ép tăng nồng độ hóa chất chống cháy độ bền kéo trượt màng keo giảm so với ván đối chứng Căn vào cấu tạo ván thành phần tính chất hóa chất chất chậm cháy lý giải nguyên nhân dẫn đến tượng sau: ta tăng nồng độ hóa chất tẩm vào gỗ, thân hỗn hợp B-B hòa tan dung dịch có tồn gốc axít gốc tác dụng với thành phần liên kết yếu có gỗ mà trước hết tác dụng thủy phân với nhóm pentosan có hemicellulose, tác dụng với mối liên kết glucozit nằm chuỗi phân tử polysacarit (hemicellulose cellulose) 58 Mặt khác tiến hành dán dính bề mặt ván tồn gốc axít, gốc axít tạo thành lớp màng bao quanh dễ dàng tác dụng với nhóm hydroxyl có thành phần cấu tạo keo, làm cho keo bị đóng rắn chưa kịp tạo liên kết với gỗ Ngoài ra, số lượng lớn nhóm chức gỗ phản ứng với keo bị khử axit, dẫn đến số lượng cầu nối keo-gỗkeo bị suy giảm màng keo lại bị gián đoạn, không đồng Đây coi nguyên nhân dẫn tới khả dán dính gỗ sau xử lý Khi sấy ván mỏng để đạt đến độ ẩm 6-8%,(nhiệt độ sấy 700C-900C) tác động nhiệt độ làm cho phản ứng thủy phân xảy nhiều nguyên nhân dẫn đến cường độ kéo trượt màng keo giảm xuống 4.4.3 Ảnh hưởng tới khả chống cháy Kết độ hao hụt ván LVL sử lý chống cháy hợp chất B-B sau kiểm tra thể bảng sau: Bảng 4.8 Tỷ lệ tổn thất khối lượng ván LVL(%) Tên mẫu Y1 Y2 Y3 TB 9,95 9,60 10,96 10,17 9,94 9,90 10,26 10,03 9,77 10,66 9,97 10,13 9,68 10,46 9,64 9,93 10,80 11,07 10,04 10,64 10,01 9,49 10,04 9,85 10,36 10,23 10,63 10,41 10,63 10,00 10,48 10,37 10,65 10,58 10,93 10,72 ĐC 13,09 12,54 13,90 13,18 59 Các hệ số phương trình tương quan thu sau: b00 = 10.6507 b10 = 0.0744 b11 = -0.3744 b20 = - 0.0178 b21 = -0.0175 b22 = -0.2278 + Kiểm tra ý nghĩa hệ số : Tiêu chuẩn Student với α=0.05, k1= N.(k-1)=18 có giá trị tk = 2.10 (tra bảng Student) Khi kiểm tra hệ số theo tiêu chuẩn Student ta có hệ số t sau t00 t10 t11 t20 t21 t22 1,46 0,48 -1,28 -0,11 -0,08 -0,78 So với gía trị tk ta thấy tất hệ số phương trình tương quan thỏa mãn, hệ số có nghĩa + Phương trình tương quan dạng mã: Y =10.6507 + 0.0744X1- 0.3744X12 -0.0178X2 -0.0175X1X2 -0.2278X22 + Kiểm tra tính tương thích mô hình tương quan: Với ± α = 0.05, tra bảng Fisơ với hệ số xác 0.05 ta có: F(α, k1, k2) = F(0.05, 3,18) = 3.16 Theo công thức 1.3 (mục 1.3.4), tính giá trị Ftt = 1,89 Như vậy, Ftt < Fα : Mô hình tương quan tương thích, phù hợp với số liệu thực nghiệm có + Chuyển phương trình dạng thực: với X1 = (C – 7)/4 = 0.25C – 1,75 X2 = (T – 140)/20 = 0.05T – Thay vào phương trình dạng mã, ta có: Phương trình dạng biến thực: 60 P = 1.8781+ 0,3759C + 0.1601T -0.0002CT - 0.0234C2- 0.0006T2 (3) Từ phương trình (3), để xác định ảnh hưởng yếu tố (nồng độ nhiệt độ ép) tới khả chống cháy, ta cố định yếu tố lại tâm thí nghiệm a Ảnh hưởng nhiệt độ tới khả chống cháy: Thay C = vào (3) ta có: P = f(T) =3.8772+0.1318T -0.0006T2 (3.1) Khi T thay đổi T từ 1200C lên 1600C, thay vào phương trình 2.1 ta có giá trị hàm P sau hao hụt khối lượng % Bảng 4.9 Ảnh hưởng nhiệt độ tới hao hụt khối lượng ván T (0C) 120 130 140 150 160 ∆m 11,05 10,87 10,57 10,15 9,61 12 11 10 120 130 140 150 160 0C Hình 4.6 Ảnh hưởng nhiệt độ tới hao hụt khối lượng b Ảnh hưởng nồng độ ép tới khả chống cháy: Thay T= 140 vào (3) ta có: P = f(C) = 8.936 + 0.4039C - 0.0234C2 Khi C thay đổi từ 3% lên 11%, thay vào phương trình 2.2 ta có giá trị hàm P sau Bảng 4.10 Ảnh hưởng nồng độ tới hao hụt khối lượng ván 61 C(%) ∆m 11 10,93 10,89 10,67 10,25 9,65 Hao hụt khối lượng% 11.5 11.0 10.5 10.0 9.5 9.0 11 0C Hình 4.7 Ảnh hưởng nồng độ tới hao hụt khối lượng ván Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy, độ tổn hao khối lượng mẫu thí nghiệm tỷ lệ nghịch với chiều tăng nồng độ hóa chất nhiệt độ ép ván thấp so với độ tổn hao khối lượng mẫu đối chứng Ở nồng độ 11% nhiệt độ ép ván 1600C độ tổn hao khối lượng ván đạt giá trị thấp (͌ 9,6%), nồng độ 3% nhiệt độ ép 1200C độ tổn hao khối lượng ván đạt giá trị cao (͌ 11%) ván đối chứng 13,8% Điều đồng thời lý giải khả chậm cháy ván phụ thuộc vào lượng hóa chất xử lý Lượng hóa chất thấm vào lớn khả chậm cháy gỗ tốt Căn vào việc phân loại vật liệu chậm cháy theo tiêu ASTM - E69 - 50, ván LVL sau ngâm tẩm xử lý hóa chất chống cháy B - B cho hiệu lực phòng cháy tốt Có thể giải thích sau: Khi gặp lửa H3BO3 Na2B2O4 tiến hành phân huỷ nhiệt tạo thành B2O3, có tác dụng làm giảm tính bắt lửa gỗ trình bày 62 chế tác dụng thuốc phần hoá chất Ở nhiệt độ 70 – 230oC, H3BO3 phân huỷ tạo B2O3 nước Ở nhiệt độ 87 – 378oC, Na2B2O4 phân huỷ tạo B2O3 nước Trong B2O3 oxit dạng thuỷ tinh, bền với nhiệt, nhiệt độ mềm B2O3 600oC Chính B2O3 thu nhiều nhiệt mẫu ván bị cháy tạo thành lớp men thuỷ tinh trải lên bề mặt ván, lớp men tạo thành màng bảo vệ ngăn cách lửa oxy bên với ván làm cho ván trở nên chậm cháy Hơn nữa, H3BO3 Na2B4O7.10H2O phân giải sinh lượng nước lớn, lượng nước bị hóa gỗ tiếp tục bị đốt Do nhiệt hóa nước cao nên thu lượng nhiệt đáng kể để hóa làm cho nhiệt độ gỗ bị đốt giảm xuống làm cho ván khó cháy 4.5 Đề xuất thông số công nghệ nhiệt độ nồng độ hóa chất B-B phù hợp với quy trình tạo ván LVL chậm cháy từ gỗ Bồ đề Từ quy trình thực nghiệm tạo ván chậm cháy LVL kết kiểm tra số tính chất cơ, vật lý ván sau xử lý chống cháy hỗn hợp B-B, đề tài đề xuất thông số công nghệ nhiệt độ nồng độ hóa chất B-B phù hợp với quy trình tạo ván LVL chậm cháy từ gỗ Bồ đề sau: Hóa chất chống cháy: - Loại hóa chất chống cháy: hỗn hợp acid Boric H3BO3 Natri Tetra Borat Na2B4O7.10 H2O - Tỉ lệ 1:1 - Nồng độ dung dịch chất chống cháy: 7% Xử lý chống cháy cho ván mỏng - Quét dung dịch hóa chất B-B lên bề mặt ván - Để khô tự nhiên 2h sau tiến hành sấy ván mỏng Sấy ván mỏng: - Nhiệt độ sấy: 70 - 90oC - Ván mỏng xếp dọc theo chiều ngang lò sấy, với cách xếp ván mỏng dùng kê làm gỗ dày 20mm 63 - Trong trình sấy, ta kiểm tra độ ẩm ván, ván đạt tới độ ẩm yêu cầu ngừng cung cấp nhiệt tắt lo sấy, sau tắt lò khoang - giờ, ta tiến hành rỡ ván - Độ ẩm ván mỏng sau sấy: – 8% Ép ván - Phương pháp ép: Step by step - Áp suất ép: P = 1,5MPa - Thời gian ép: τ = 0,4 phút/1mm chiều dày sản phẩm - Nhiệt độ ép ván: 1400C - Loại keo U-F, lượng keo tráng: G = 200g/m2 - Chiều dày ván: 30 mm - Số lớp ván: 30 lớp 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua nghiên cứu thực nghiệm sản xuất ván LVL chậm cháy, đề tài rút số kết luận sau: Khi xử lý ván LVL hỗn hợp chất chậm cháy với chế độ cho thấy - Hoá chất B - B hợp chất muối vô cơ, làm tăng khả chống cháy cho ván nhiều nồng độ khác nhau; tăng nồng độ từ 3%-11% nhiệt độ ép ván từ 1200C-1600C tổn hao khối lượng ván giảm từ 11% xuống 9,6% độ tổn hao khối lượng mẫu đối chứng 13,18% không làm ảnh hưởng tới màu sắc ván - Ván LVL xử lý chống cháy BB theo công cấp nồng độ mức nhiệt độ ép làm làm ảnh hưởng tới tính chất ván * Độ trương nở: Độ trương nở ván biến thiên theo mô hình hàm phi tuyến có phương trình: P = -10.4407 + 0.0129C2 - 0.0929C +0.0005CT + 0.2447T- 0.0008T2 + Khi tăng nhiệt độ ép ván, độ trương nở giảm dần đạt giá trị nhỏ 1,07% ép 1600C + Khi tăng nồng độ B-B, độ trương nở tăng dần có giá trị nhỏ 2,22% nồng độ xử lý 3% * Độ bền kéo trượt màng keo: Độ bền kéo trượt màng keo xử lý chống cháy B-B nồng độ 3% 11% nhiệt độ 1200C -1600C biến thiên theo mô hình hàm phi tuyến có phương trình: k = 14.6194- 0,1964C - 0.0156T +0.0002CT +0.01313C2- 0.00004T2 + Khi tăng nhiệt độ ép ván, cường độ kéo trượt màng keo giảm dần đạt giá trị lớn 7,28MPa ép 1200C + Khi tăng nồng độ B-B, độ cường độ kéo trượt màng keo tăng dần có giá trị lớn 7,29MPa nồng độ xử lý 11% * Khả chậm cháy: Khả chậm cháy xử lý chống cháy cho ván B-B nồng độ 3% 11% nhiệt độ 1200C -1600C biến thiên theo mô hình hàm phi tuyến có 65 phương trình: P = 1.8781+ 0,3759C + 0.1601T -0.0002CT - 0.0234C2- 0.0006T2 Khi nhiệt độ nồng độ xử lý cho ván tăng lên độ tổn hao khối lượng ván giảm xuống đạt giá trị ῀ 9,6% nhiệt độ ép 1600C nồng độ xử lý 11% - Đề xuất bước công nghệ sản xuất ván LVL chậm cháy sở sơ đồ công nghệ tạo ván LVL với số thông số sau: +chất chống cháy: B-B = 1:1 + Nồng độ dung dịch xử lý: 7% + Nhiệt độ ép: 1400C + Phương pháp ép: Step by step + Áp suất ép: P = 1,5MPa + Thời gian ép: τ = 0,4 phút/1mm chiều dày sản phẩm Tồn - Vì hỗn hợp chậm cháy BB khó tan nước quét hóa chất lên bề mặt ván mỏng lượng hoá chất thấm vào gỗ không cao - Đề tài thực nghiên cứu khoảng biến thiên nồng độ hóa chất từ – 11% nhiệt độ ép từ 120 – 1600C, cần thiết phải nghiên cứu bổ sung cấp nồng độ nhiệt độ ép khác cần nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố khác (áp lực, thời gian xử lý, ) để kết luận cách xác khả sử dụng B-B việc tăng khả chậm cháy cho ván LVL - Độ trương nở độ bền kéo trượt màng keo ván giảm so với ván đối chứng Kiến nghị - Tiếp tục nghiên cứu với loại thuốc khác với nồng độ nhiệt độ khác để tìm loại thuốc chống cháy hiệu cho ván LVL - Tiến hành nghiên cứu giải pháp khác nhằm đưa hóa chất vào ván nguyên liệu ván sản phẩm - Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ thời gian tẩm hóa chất chống cháy nói chung hóa chất B-B nói riêng đến hiệu phòng cháy cho ván LVL TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Chứ (1999), “Nghiên cứu ảnh hưởng chất làm chậm cháy đến tính chất vật lý, học khả chậm cháy ván dăm”, Tạp chí Lâm Nghiệp, (9), tr.35 Trần Văn Chứ (1999), “Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ hỗn hợp chất làm chậm cháy Paraffin đến tính chất vật lý, học khả chậm cháy ván dăm”, Thông tin khoa học Lâm Nghiệp, Trường Đại học Lâm Nghiệp, (2), tr.44 Trần Văn Chứ (2000), “Chống cháy cho ván dăm với việc sử dụng hợp chất dạng amôni - photpho - ure (A - U)”, Thông tin chuyên đề khoa học, công nghệ kinh tế nông nghiệp phát triển nông thôn, (10), tr.33 Trần Văn Chứ (2001), “Nghiên cứu ảnh hưởng số đơn pha chế chất chống cháy đến tính chất vật lý, học ván dăm chậm cháy”, Tạp chí nông nghiệp phát triển nông thôn, (4), tr 251 Nguyễn Thị Hương Giang (2004), Sự ảnh hưởng nồng độ thời gian tẩm hoá chất B - B đến độ bền khả chống cháy ván LVL, Luận văn tốt nghiệp, trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Phan Duy Hưng (2003), “Công nghệ sản xuất ván dăm, sản xuất ván LVL từ gỗ Keo tai tượng gỗ Cao su” Trần Quang Khải (2001), Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ chất chống cháy đến tiêu chất lượng trang sức tính chất vật lý học ván dăm phun sơn P - U lên bề mặt ván dăm chậm cháy từ H3BO3 Na2B4O7.10H2O, Luận văn tốt nghiệp, trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Nguyễn Minh Ngọc (2003), Đánh giá ảnh hưởng số đơn pha chế chống cháy đến chất lượng trang sức dán phủ ván lạng gỗ lên ván dăm, Luận văn tốt nghiệp, trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây 10 Vương Văn Tiệp (2003), Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất ép, lượng chất chống cháy đến chất lượng ván dăm chậm cháy, Luận văn tốt nghiệp, trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây 11 Tiêu chuẩn Việt Nam (1998), “Tiêu chuẩn nhà nước gỗ sản phẩm gỗ” 12 Lê Xuân Tình (1998), Khoa học gỗ, NXB Nông Nghiệp Hà Nội 13 Trần Văn Toàn (2003), Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất ép, thời gian ép tới số tính chất LVL tạo từ gỗ Keo lai (ACACIA MANCIUM WILD AND AURICULIFORMIS), Luận văn tốt nghiệp, trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây 14 Lê Vũ Thanh (2003), Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất ép tới số tính chất vật lý ván LVL từ nguồn nguyên liệu gỗ Keo lai, Luận văn tốt nghiệp, trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây 15 Trần Ngọc Thiệp - Võ Thành Minh (2003), “Công nghệ sản xuất ván nhân tạo tập I – II”, Trường Đại học Lâm Nghiệp, Hà Tây ... Chiến, tiến hành thực đề tài tốt nghiệp Nghiên cứu ảnh hưởng lượng hóa chất chống cháy nhiệt độ ép đến số tiêu chất lượng ván LVL (Laminated Veneer Lumber) Nhân dịp xin bày tỏ lòng cảm ơn tới... ván LVL chậm cháy 49 4.4 Ảnh hưởng xử lý chống cháy cho ván hợp chất BB tơi số tính chất ván 50 4.4.1 Ảnh hưởng nồng độ nhiệt độ ép đến độ trương nở chiều dày ván 50 4.4.2 Ảnh. .. Nghiên cứu ảnh hưởng lượng hóa chất chống cháy nhiệt độ ép đến số tiêu chất lượng ván LVL (Laminated Veneer Lumber) Ý nghĩa vấn đề nghiên cứu Ý nghĩa khoa học: Vấn đề nghiên cứu bổ sung thêm sở