Ảnh hưởng của nồng độ methylate dimethylol dihydroxy ethylenurea đến một số tính chất công nghệ của gỗ gáo trắng (neolamarckia cadamba (roxb) booser)

i

LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan, đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác.
Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ cơng trình
nghiên cứu nào đã cơng bố, tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ
kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học.
Hà Nội, ngày 16 tháng 6 năm 2016
Người cam đoan

Nguyễn Văn Lượng


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Lâm nghiệp
theo chương trình đào tạo sau đại học chuyên ngành Chế biến lâm sản khoá
2012-2014, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá
nhân.
Nhân dịp hoàn thành luận văn thạc sỹ kỹ thuật, tơi xin bày tỏ lịng biết
ơn sâu sắc tới TS. Tạ Thị Phương Hoa đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tơi
trong q trình học tập, nghiên cứu và hồn thiện luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, các thầy cô giáo
và cán bộ của khoa Sau đại học, Viện Cơng nghiệp Gỗ, Trung tâm thí nghiệm
và Phát triển cơng nghệ, Trung tâm thư viện của Trường Đại học Lâm nghiệp
đã tận tình giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình, bạn bè và

đồng nghiệp đã luôn giành sự động viên, giúp đỡ tơi hồn thành tốt bản luận
văn này.
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi. Số liệu thu thập
và kết quả tính tốn trong bản luận văn là trung thực và được trích dẫn rõ ràng.
Hà Nội, ngày 16 tháng 6 năm 2016
Tác giả

Nguyễn Văn Lượng


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ ii
MỤC LỤC .................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ........................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................ vii
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................... 1
Chương 1 ....................................................................................................... 3
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................................... 3
1.1. Tình hình nghiên cứu về gỗ Gáo trắng ..................................................... 3
1.2. Tình hình nghiên cứu về biến tính gỗ bằng DMDHEU, mDMDHEU ...... 4
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ........................................................ 4
1.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam....................................................... 6
1.3. Mục tiêu, nội dung, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu....... 8
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 8
1.3.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 9
1.3.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................... 9

1.3.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 9
Chương 2 ..................................................................................................... 11
CƠ SỞ LÝ LUẬN ........................................................................................ 11
2.1. Khái niệm về biến tính gỗ...................................................................... 11
2.2. Tác động của DMDHEU, mDMDHEU với gỗ ...................................... 11
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả biến tính gỗ bằng mDMDHEU ....... 14
2.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng trang sức ................................ 15
2.4.1. Nhóm nhân tố thuộc về chất liệu trang sức ......................................... 15
2.4.2. Nhân tố thuộc về môi trường trang sức ............................................... 16
2.4.3. Nhóm nhân tố thuộc về phơi liệu trang sức ......................................... 17


iv

2.5. Một số đặc tính chủ yếu của chất phủ: sơn P-U, sơn Lasure classic, sơn
tổng hợp gốc alkyd ....................................................................................... 19
2.5.1. Sơn tổng hợp gốc alkyd ...................................................................... 19
2.5.2. Sơn P-U .............................................................................................. 21
2.5.3. Sơn Lasure classic .............................................................................. 23
2.6. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng dán dính của gỗ ........................ 24
Chương 3 ..................................................................................................... 26
NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................ 26
3.1. Bố trí thí nghiệm ................................................................................... 26
3.2. Phương pháp lấy mẫu thí nghiệm .......................................................... 27
3.3. Thực nghiệm xử lý hóa chất mDMDHEU ............................................. 30
3.4. Phương pháp nghiên cứu khả năng trang sức ......................................... 30
3.4.1. Thực nghiệm trang sức ....................................................................... 31
3.4.2. Phương pháp xác định độ bám dính màng sơn .................................... 31
3.5. Phương pháp xác định khả năng dán dính của gỗ .................................. 33
3.6. Phương pháp thử nghiệm khả năng trang sức, khả năng dán dính của gỗ

trong điều kiện phơi ngoài trời ..................................................................... 35
3.7. Kết quả nghiên cứu................................................................................ 36
3.7.1. Ảnh hưởng của nồng độ hóa chất mDMDHEU đến khả năng trang sức
của gỗ Gáo trắng .......................................................................................... 36
3.7.2. Ảnh hưởng của nồng độ mDMDHEU đến khả năng dán dính của gỗ
Gáo trắng...................................................................................................... 43
Chương 4 ..................................................................................................... 51
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 51
4.1. Kết luận ................................................................................................. 51
4.2. Kiến nghị ............................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt

Nghĩa đầy đủ

ASE

Hệ số chống trương nở

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

DMDHEU

dimethylol dihydroxy ethylene urea

mDMDHEU methylate dimethylol dihydroxy ethylene urea

La.Xđ,
La.Hđ

Sơn Lassure classic màu xám đen và màu hồng
đỏ
Sơn Lassure classic màu hồng đỏ

GĐ

Mẫu Gáo trắng không xử lý (đối chứng),

G1

Gỗ Gáo trắng xử lý mDMDHEU nồng độ 10

G2

Gỗ Gáo trắng xử lý mDMDHEU nồng độ 20

G3

Gỗ Gáo trắng xử lý mDMDHEU nồng độ 30

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

3.1

Chế độ thí nghiệm

27

3.2

Các cơng đoạn trang sức

31

3.3

Độ bám dính màng sơn tổng hợp màu nâu của gỗ Gáo trắng

37

3.4

Độ bám dính màng sơn PU của gỗ Gáo trắng

38

3.5

Độ bám dính màng sơn Lassure classic của gỗ Gáo trắng
Kết quả xác định độ bám dính màng sơn sau thử nghiệm

3.6

phơi ngoài trời 12 tháng
Kết quả xác định độ lệch màu của bề mặt mẫu gỗ Gáo trắng

3.7

trang sức do phơi ngoài trời 12 tháng

39
41

43

3.8

Độ bền trượt màng keo PVA của gỗ Gáo trắng

44

3.9

Độ bền trượt màng keo Epoxy của gỗ Gáo trắng

46


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

2.1

Cơng thức cấu tạo của DMDHEU và mDMDHEU

12

2.2

Mơ hình xử lý gỗ bởi DMDHEU

13

Phản ứng tạo liên kết ngang giữa mDMDHEU với thành
2.3

phần hóa học gỗ

13

2.4

Phản ứng trùng ngưng giữa cácphân tử mDMDHEU

14

3.1

Sơ đồ thực nghiệm

29

3.2

Cách đặt lực khi rạch ô

32

3.3

Sơ đồ rạch ô trên bề mặt mẫu

32

Hình dạng và kích thước mẫu xác định độ bền trượt màng
3.4

keo

34

3.5

Độ bền trượt màng keo PVA của gỗ Gáo trắng

44

3.6

Độ bền trượt màng keo Epoxy của gỗ Gáo trắng

47


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Gỗ là vật liệu được con người biết đến và sử dụng từ lâu bởi những ưu
nhược điểm như mềm, dễ gia công chế biến, chịu được tác động của ngoại lực
và đặc biệt là gần gũi với con người. Khi xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu
sử dụng gỗ ngày càng tăng lên, gỗ tự nhiên ngày càng khan hiếm, sử dụng gỗ
rừng trồng và vật liệu từ gỗ là một xu thế tất yếu.
Cây gỗ Gáo trắng có thân cây trịn, thẳng, sinh trưởng nhanh, sau 10
năm đã thành cây gỗ lớn. Gỗ Gáo trắng có màu sáng, đồng đều, thớ thẳng, dễ
gia cơng chế biến. Tuy nhiên loại gỗ này có độ bền tự nhiên thấp, dễ bị vật
xâm nhập và phá hoại. Những nhược điểm đó làm hạn chế khả năng và lĩnh
sinh vực sử dụng gỗ, giảm giá trị kinh tế của gỗ. Vì vậy áp dụng các giải pháp

biến tính nâng cao chất lượng gỗ Gáo trắng là cần thiết. Trong những năm gần
đây biến tính gỗ bởi hóa chất methylate dimethylol dihydroxy ethylene urea
(mDMDHEU) cho hiệu quả rõ rệt về nâng cao độ bền gỗ. Các cơng trình
ngồi nước và trong nước đã khẳng định quá trình xử lý gỗ bởi mDMDHEU
có thể nâng cao độ ổn định kích thước, khả năng chống sinh vật, khả năng
chống chịu môi trường của gỗ. Ở Việt Nam, nâng cao độ bền sinh học, khả
năng chống chịu thời tiết và độ bền của gỗ Gáo trắng bởi hóa chất
mDMDHEU đã được một số tác giả nghiên cứu.
Để sử dụng gỗ làm đồ mộc cần quan tâm đến các tính chất cơng nghệ
của gỗ. Trang sức sản phẩm gỗ không chỉ nâng cao giá trị thẩm mỹ và độ bền
của sản phẩm mà còn hạn chế khả năng trao đổi ẩm của vật liệu gỗ với mơi
trường nhờ đó tuổi thọ của sản phẩm được nâng lên. Tại Việt Nam, chưa có
những nghiên cứu về ảnh hưởng của quá trình xử lý mDMDHEU đến khả
năng trang sức, khả năng dán dính của gỗ Gáo trắng thử nghiệm trong điều
kiện ngoài trời, trong nhà.


2

Vì thế được sự đồng ý của Viện Cơng nghiệp Gỗ, khoa đào tạo Sau đại
học, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam với sự hướng dẫn của TS. Tạ Thị
Phương Hoa, tôi đã thực hiện luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Ảnh hưởng của
nồng độ methylate dimethylol dihydroxy ethylene urea (mDMDHEU)
đến một số tính chất cơng nghệ của gỗ Gáo trắng (Neslamarrkai cadamba
(Roxb) Booser)”


3

Chương 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu về gỗ Gáo trắng
Cây Gáo trắng thuộc nhóm gỗ lớn, trong tự nhiên có thể dễ dàng tìm
thấy cây cao tới 30–35m, thuộc tầng cây vượt tán rừng. Thân cây thuộc nhóm
thân đơn trục trịn thẳng, có các cành nhánh đâm ngang. Vỏ thân cây màu
xám, gỗ giác màu trắng, gỗ lõi màu cam nhạt. Lá cây có phiến hình bầu dục
dài 15–30 cm, đầu lá có mũi nhọn, đi lá có thể trịn hoặc tà. Mặt dưới lá có
lớp lơng mịn. Lá kèm sớm rụng, dạng lá kèm thon nhọn dài 1,5–2 cm. Hoa
mọc ở đầu cành nhánh. Quả dạng phức kép hình cầu đường kính 2-4,5 cm.
Hồng Thúc Đệ và cộng tác viên (2003) đã nghiên cứu cấu tạo, tính chất
cơ lý gỗ Gáo trắng và đề xuất sử dụng loại gỗ này làm ván dán. Theo các tác giả,
hệ số tròn đều của thân cây gỗ Gáo trắng Kr > 0,7; độ cong nhỏ hơn 2% và độ
thót ngọn nhỏ hơn 2cm/m; khơng có u bướu bạnh vè; rất ít mắt và mắt rất nhỏ,
mắt chìm. Vỏ cây khơng dày và dễ bóc; khơng rỗng ruột; không mục lõi; không
nứt đầu (không nứt theo tia gỗ, khơng nứt vịng năm và khơng nứt bên) [8].
Gỗ có màu trắng phớt hồng, gỗ giác và gỗ lõi không phân biệt; vịng
năm khơng rõ; gỗ sớm và gỗ muộn không phân biệt; lỗ mạch xếp phân tán, tụ
hợp kép-đơn. Số lượng lỗ mạch gỗ 5-10 lỗ/mm2 (ít < 5-10 lỗ/ mm2), đường
kính lỗ mạch theo phương tiếp tuyến từ 100-200µm (thuộc mức trung bình).
Tế bào mơ mềm khơng rõ (số lượng ít). Tia gỗ nhỏ (hẹp), khó quan sát, độ
rộng tia gỗ từ 50-100µm (loại nhỏ 50-100µm), số lượng tia gỗ ít, nhỏ hơn 5
tia/mm (thưa: 2-4tia/mm). Thớ gỗ thẳng, khơng có ống dẫn nhựa, khơng có
chất tích tụ. pH= 6,5. Khối lượng thể tích khơ kiệt: 0,4 g/cm3; khối lượng thể
tích cơ bản: 0,36g/cm3. Tỷ lệ co rút theo chiều dọc thớ: 0,7%; chiều tiếp
tuyến: 2,8%; chiều xuyên tâm: 1,2%, thể tích: 4,6% [8].


4

Kết quả thu được về một số chỉ tiêu cơ học của gỗ Gáo trắng ở độ ẩm

12% như sau: độ bền nén dọc thớ: 34,33MPa; độ bền nén ngang thớ toàn bộ
xuyên tâm: 4,10 MPa; độ bền nén ngang thớ toàn bộ tiếp tuyến: 2,53 MPa; độ
bền kéo dọc thớ: 75,06 MPa; độ bền uốn tĩnh: 61,13MPa; mô đun đàn hồi uốn
tĩnh: 59,45x108Pa; độ cứng tĩnh mặt cắt ngang: 4076 N; độ cứng tĩnh mặt cắt
tiếp tuyến: 3827 N [8].
Theo Hoàng Thúc Đệ và cộng tác viên, gỗ Gáo trắng có độ bền cơ học
thấp, có chênh lệch co rút giữa hai chiều tiếp tuyến và xuyên tâm bằng 2,34,
thuộc mức cao (trong khoảng 2,2÷2,6) [8].
1.2. Tình hình nghiên cứu về biến tính gỗ bằng DMDHEU, mDMDHEU
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Dimethylol là hóa chất sử dụng tốt trong ngành cơng nghiệp dệt vì nó
có khả năng tạo liên kết ngang với các sợi cotton nâng cao chất lượng vải sợi
(Kullman và Reinhard, 1978).
Nicholas và Williams (1987), đã thử nghiệm dùng dimethylol để tăng
tính ổn định kích thước gỗ Thông. Kết quả tốt nhất thu được là ASE bằng
60% khi sử dụng dung dịch dimethylol 10-20% với chất xúc tác là AlCl3 và
tartaric axit. Nicholas và Williams cũng nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ
xử lý đến ASE. Kết quả cho thấy, hệ số chống dãn nở ASE giảm khi nhiệt độ
xử lý giảm. Các tác giả cho rằng nhiệt độ xử lý thích hợp là 90-100oC [29]..
Videlov (1989) đã kiểm tra khả năng chống nấm mục của gỗ Pinus
sylvestric xử lý dimethylol. Ông đã thu được kết quả là gỗ xử lý với lượng
hóa chất trong gỗ 10% không bị nấm Coniophora puteana tấn công. Khả
năng này vẫn cịn thậm chí sau khi ngâm rửa nhiều lần [trích dẫn bởi Tạ Thị
Phương Hoa (2012)].
H. Militz (1993) đã nghiên cứu xử lý gỗ Fagus silvatica L. bởi nhựa
dimethylol tan trong nước để cải thiện tính ổn định kích thước và độ bền của


5

gỗ. Kết quả cho thấy mẫu ở tất cả các seri xử lý DMDHEU đều co rút, dãn nở
ít hơn mẫu đối chứng. Mức độ cải thiện ổn định kích thước gỗ phụ thuộc vào
nồng độ hóa chất, nhiệt độ xử lý và chất xúc tác.

H. Militz kết luận rằng

nhiệt độ xử lý tốt nhất nên lấy 100oC, ở nhiệt độ thấp hơn hiệu quả xử lý về
ổn định kích thước thu được không cao. Qua kết quả thu được ông cho rằng
chất xúc tác là axit xitric cho hiệu quả ổn định kích thước cao hơn các chất
cịn lại [28]. .
H. Militz đã thử khả năng chống nấm mục của gỗ xử lý theo tiêu chuẩn
EN 113. Sau 16 tuần thử nghiệm với nấm Coriolus versicolor và nấm
Gloeophyllum trabeum tổn hao khối lượng mẫu không xử lý trên 30%, còn
mẫu xử lý DMDHEU nồng độ 20% đều dưới 20%. So sánh kết quả này với
hiệu quả bảo quản của nhiều chế phẩm bảo quản khác, hiệu quả này chưa cao.
Sulaeman Yusuf đã thử khả năng chống nấm mục theo tiêu chuẩn
JWPA No.3-1992 ( Japan Wood Preserving Association Standart No.3-1992)
với nấm mục nâu Tyromyces palustris và nấm mục trắng Coriolus versicolor.
Gỗ Sugi xử lý DMDHEU khi thử nghiệm trong 12 tuần với nấm T.palustris
và nấm C. versicolor có tổn hao khối lượng tương ứng dưới 10% và dưới 5%
khi WPG đạt 10-40%. Gỗ Buna xử lý DMDHEU không đạt hiệu quả chống
nấm T.palustris, độ tổn hao khối lượng mẫu gỗ trên 20% khi WPG bằng 24%.
Y.Xie và đồng tác giả (2005) đã kết luận rằng quá trình xử lý ván mỏng
từ gỗ P.synvertric L bởi DMDHEU 10% và 27% không có tác dụng bảo vệ
lignin trong gỗ khỏi phá hủy do quang hóa, nhưng kết quả từ phổ hồng ngoại
và mức tổn hao khối lượng của ván mỏng thử nghiệm điều kiện thời tiết
chứng tỏ rằng xử lý ván mỏng với WPG cao có thể ổn định lignin. Ván mỏng
xử lý bởi DMDHEU có độ bền kéo dọc giảm do sự phá hủy xenlulo bởi
clorua maige. Trong quá trình thử nghiệm điều kiện thời tiết ván mỏng xử lý
DMDHEU có độ bền kéo giảm ít hơn so với ván mỏng khơng xử lý. Điều đó

6

chứng tỏ, quá trình xử lý làm hạn chế phá hủy xenlulo khi thử nghiệm.
DMDHEU có khả năng bảo vệ vách tế bào gỗ khỏi sự phá hủy trong khi thử
nghiệm thời tiết [35].
Andre Dieste và đồng tác giả (2008) đã nghiên cứu biến tính ván mỏng
từ gỗ Betula sp. và Fagus sylvatica bởi dung dịch DMDHEU nồng độ 0,8M,
1,3M và 2,3M với 4% magie nitrat. Các tác giả xác định độ cứng Brinell của
ván dán theo tiêu chuẩn EN 1534 (2000), cường độ uốn tĩnh và mô đun đàn
hồi uốn tĩnh, khả năng hấp thụ năng lượng của ván dán theo tiêu chuẩn EN
310 (1993b). Kết quả cho thấy quá trình xử lý ván mỏng bởi DMDHEU làm
tăng đáng kể độ cứng của ván dán, độ cứng của ván dán làm từ ván mỏng
khơng biến tính từ hai loại gỗ Betula sp. Và Fagus s. lần lượt là 29,74 Nmm2
và 35,27 Nmm2, còn của ván dán làm từ ván mỏng biến tính bởi DMDHEU
nồng độ 2,3M từ hai loại gỗ trên lần lượt là 61,99 Nmm2 và 61,89 Nmm2. A.
Dieste cũng cho rằng q trình biến tính ván mỏng bởi DMDHEU làm giảm
khả năng hấp thụ của ván dán, nói cách khác ván dán từ ván mỏng khơng biến
tính có khả năng hấp thụ năng lượng cao hơn ván dán từ ván mỏng biến tính
[20].
1.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
Vũ Huy Đại và cộng tác viên (2008) đã xử lý gỗ Keo lá tràm, Keo lai
bằng DMDHEU nồng độ 20%. Độ tăng khối lượng của gỗ Keo lá tràm đạt
17,77% và của Keo lai đạt 17,64%, hệ số chống dãn nở của hai loại gỗ này xử
lý tương ứng là 57,35% và 61,98%. Các tác giả đã nghiên cứu xử lý cho phôi
liệu chiều dày 25 mm, ván mỏng dày 1,5mm và 5 mm. Các kết quả đạt được
cho thấy gỗ xử lý có tính ổn định kích thước tăng, khả năng chống nấm mục
tăng, tính chất gia công của gỗ Keo lá tràm, Keo lai xử lý DMDHEU có sự
thay đổi khơng nhiều và khơng ảnh hưởng lớn đến q trình gia cơng chế biến

và sử dụng [7].


7

Phạm Văn Chương và cộng tác viên (2010) đã nghiên cứu biến tính gỗ
Keo lai, Bạch đàn, Mỡ sử dụng DMDHEU nồng độ 30-40% làm ván sàn và
kết luận gỗ xử lý có độ ổn định kích thước tăng [3].
Tạ Thị Phương Hoa (2012) đã nghiên cứu nâng cao chất lượng gỗ
Trám trắng bởi hóa chất DMDHEU. Tác giả đã xây dựng phương trình hồi
quy thể hiện mối quan hệ giữa tỷ lệ chất xúc tác MgCl2.6H2O và hóa chất
DMDHEU, thời gian xử lý nhiệt ở 120oC và độ tăng khối lượng (lượng hóa
chất trong gỗ) sau rửa trơi của gỗ Trám trắng biến tính. Từ đó xác định được
thơng số công nghệ xử lý gỗ Trám trắng bởi DMDHEU cho độ tăng khối lượng
gỗ sau rửa trôi cao nhất: tỷ lệ khối lượng chất xúc tác và hóa chất là 5,5%, thời
gian xử lý nhiệt là 12,51 giờ ở nhiệt độ 120oC. Tác giả đã nghiên cứu nâng cao
được một số chỉ tiêu chất lượng gỗ Trám trắng bằng giải pháp biến tính bởi
DMDHEU: độ bền sinh học, độ ổn định kích thước, một số tính chất cơ học, khả
năng chống chịu môi trường trong điều kiện nhân tạo. Khối lượng thể tích tăng
19,85%, hệ số chống dãn nở thể tích có thể đạt 57,94%, độ rỗng của gỗ biến tính
giảm so với gỗ khơng biến tính. Tác giả cũng đã nghiên cứu đặc điểm cấu tạo
siêu hiển vi bằng kính hiển vi điện tử quét SEM [12].
Tạ Thị Phương Hoa (2012) nghiên cứu xử lý gỗ Trám trắng bởi
DMDHEU với nhiệt độ xử lý cố định là 120oC, chưa nghiên cứu tính chất gỗ
biến tính khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ khác. Tác giả cũng chưa nghiên cứu tính
chống chịu thời tiết và tính chống chịu mơi trường trong điều kiện tự nhiên,
tiếp xúc đất của gỗ Trám trắng biến tính, chưa nghiên cứu thử nghiệm với các
thanh gỗ có kích thước lớn [12].
Nguyễn Xn Khoa (2013) đã nghiên cứu khả năng trang sức của gỗ Trám
trắng biến tính bằng mDMDHEU kết quả cho thấy q trình xử lý mDMDHEU

làm tăng khả năng bám dính sơn PU, sơn gốc Alkyd, sơn Lasure Classic [16].


8

Phạm văn Bách (2013) nghiên cứu khả năng dán dính và khả năng chịu
mài mòn của gỗ Trám trắng biến tính bới mDMDHEU và kết luận gỗ Trám trắng
biến tính bởi mDMDHEU có khả năng dán dính cao hơn so với gỗ khơng biến
tính, có độ mài mịn cao hơn nghĩa là có khả năng chịu mài mịn thấp hơn [1].
Ngô Quang Trưởng (2013) đã nghiên cứu độ bền sinh học (chống nấm
mốc, nấm mục, mối) của gỗ Gáo trắng xử lý mDMDHEU. Kết quả cho thấy
khả năng chống chịu nấm mốc, nấm mục và mối của gỗ Gáo trắng biến tính
được cao hơn so với gỗ khơng xử lý [19].
Tạ Thị Phương Hoa và cộng tác viên (2013) đã nghiên cứu nâng cao độ
bền gỗ Gáo trắng và gỗ Trám trắng bởi hóa chất mDMDHEU. Tạ Thị Phương
Hoa đã xác định được tỷ lệ chất xúc tác MgCl2 phù hợp cho xử lý gỗ Gáo trắng
bằng mDMDHEU là 3%. Gỗ Gáo trắng và gỗ Trám trắng xử lý hóa chất này ở
nhiệt độ 80-120oC có độ ổn định kích thước, khả năng chống chịu sinh vật và
môi trường cao hơn gỗ không xử lý [13].
Lê Thành Công (2014) đã nghiên cứu khả năng chống chịu thời tiết của
gỗ Gáo trắng xử lý mDMDHEU và đưa ra kết luận, khả năng chống chịu thời
tiết trong điều kiện ngoài trời của gỗ Gáo trắng xử lý mDMDHEU được cải
thiện so với gỗ không xử lý, mức độ cải thiện phụ thuộc vào nồng đơh hóa
chất và nhiệt độ xử lý nhiệt (curing) sau tẩm hóa chất [6].
Ở Việt Nam chưa có cơng trình nghiên cứu về khả năng trang sức, khả
năng dán dính của gỗ Gáo trắng khi thử nghiệm trong điều kiện thời tiết ngoài
trời.
1.3. Mục tiêu, nội dung, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định được ảnh hưởng của xử lý mDMDHEU đến khả năng trang

sức, khả năng dán dính của gỗ Gáo trắng


9

1.3.2. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ hóa chất mDMDHEU đến khả
năng trang sức bề mặt của gỗ Gáo trắng;
+ Ảnh hưởng của nồng độ hóa chất mDMDHEU đến đến khả năng
trang sức bề mặt của gỗ Gáo trắng
+ Ảnh hưởng của nồng độ hóa chất mDMDHEU đến đến khả năng
trang sức bề mặt của gỗ Gáo trắng trong điều kiện ngoài trời
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ hóa chất mDMDHEU đến khả
năng dán dính của gỗ Gáo trắng;
+ Ảnh hưởng của nồng độ hóa chất mDMDHEU đến đến khả năng dán
dính của gỗ Gáo trắng trong điều kiện trong nhà
+ Ảnh hưởng của nồng độ hóa chất mDMDHEU đến đến khả năng dán
dính của gỗ Gáo trắng trong điều kiện ngồi trời
1.3.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Gỗ Gáo trắng (Neslamarrkai cadamba (Roxb) Booser) 12-13 tuổi
được khai thác tại Hịa Bình;
+ Cơng nghệ biến tính gỗ Gáo trắng bằng mDMDHEU, một số tính
chất cơng nghệ của gỗ Gáo trắng: khả năng trang sức, khả năng dán
dính
- Phạm vi nghiên cứu:
Trong phạm vi đề tài chỉ nghiên cứu khả năng dán dính của gỗ bởi keo
Epoxy, keo PVA; khả năng trang sức bề mặt của gỗ bởi sơn PU, sơn Lasure
Clasic màu xám đen và màu hồng đỏ, sơn tổng hợp màu nâu.
1.3.4. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp kế thừa tài liệu:


10

Kế thừa các tài liệu, kế thừa các kết quả nghiên cứu của các đề tài về
xử lý gỗ bằng mDMDHEU
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: bố trí thực nghiệm đơn yếu tố
Yếu tố đầu vào thay đổi: nồng độ hóa chất mDMDHEU: 10, 20, 30%;
Các yếu tố đầu vào cố định :
- Độ ẩm gỗ trước xử lý hóa chất 12÷14 %;
- Tỷ lệ khối lượng giữa chất xúc tác MgCl2.6H2O và mDMDHEU là
3%;
- Phương pháp tẩm và các thông số công nghệ tẩm.
Yếu tố đầu ra:
- Khả năng trang sức, được đánh giá bởi khả năng bám dính màng sơn,
theo tiêu chuẩn Nga ГОСТ 15140-78;
- Khả năng dán dính, được xác định bởi độ bền trượt màng keo, theo
tiêu chuẩn D905-98;


11

Chương 2
CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1. Khái niệm về biến tính gỗ
Biến tính gỗ bao gồm các tác động hóa học, sinh học hoặc vật lý vào
gỗ, kết quả là nâng cao được tính chất gỗ theo hướng mong đợi khi sử dụng
gỗ. Mục đích của cơng nghệ biến tính gỗ là nâng cao tính chất gỗ đáp ứng
được mục tiêu sử dụng sản phẩm.

Biến tính hóa học gỗ là q trình tác động vào gỗ, trong đó xảy ra
phản ứng hóa học giữa một số phần của các chất tạo vách tế bào gỗ và tác
nhân hóa học tạo thành các liên kết hóa học giữa gỗ và tác nhân hóa học [24],
[32].
Tùy theo hóa chất sử dụng mà mức độ một số tính chất của biến tính
hóa học gỗ cần hướng tới đạt được: Nâng cao độ ổn định kích thước, độ bền
sinh học, độ cứng, khả năng chống chịu thời tiết.
Theo Hill Callum A.S. (2006) và một số nhà khoa học khác biến tính
gỗ bởi DMDHEU, mDMDHEU là biến tính hóa học [24].
2.2. Tác động của DMDHEU, mDMDHEU với gỗ
Trong những năm gần đây, tại Châu Âu xu hướng biến tính gỗ sử dụng
một số loại hóa chất của ngành cơng nghiệp dệt may dùng để hồn thiện vải
sợi đang được phát triển mạnh và đạt kết quả rất khả quan, đó là dimethylol
dihydroxy ethyleneurea (DMDHEU), methylate dimethylol dihydroxy
ethyleneurea (mDMDHEU). Ưu điểm của biện pháp xử lý bằng DMDHEU,
mDMDHEU là ít gây ơ nhiễm mơi trường, cơng nghệ và thiết bị xử lý đơn
giản và có khả năng áp dụng vào sản xuất.
DMDHEU, mDMDHEU tồn tại ở trạng thái lỏng, có màu vàng nhạt, có
mùi hăng, khơng nổ, hòa tan tốt trong nước theo các tỷ lệ khác nhau. Công
thức cấu tạo của DMDHEU và mDMDHEU được đưa ra ở hình 2.1. Trong


12

phân tử mDMDHEU có một hoặc 2 nhóm (CH2OH) được thay thế bởi
(CH2OCH3).

Hình 2.1:Cơng thức cấu tạo của DMDHEU và mDMDHEU
Trong phân tử DMDHEU có 4 nhóm hydroxyl, các nhóm hydroxyl này
có khả năng phản ứng với các nhóm hydroxyl khác và tạo nên các liên kết ete

và nước thoát ra (Krause và đồng tác giả, 2003). Trong quá trình xử lý gỗ bởi
DMDHEU các phản ứng sau có thể xảy ra:
(1) Liên kết ngang với các nhóm hydroxyl của gỗ;
(2) Thủy phân các nhóm N-methylol tạo thành formaldehyde và nhóm
NH;
(3) Trùng ngưng với nhóm NH tạo liên kết methylen;
(4) Trùng ngưng các nhóm hydroxyl của rượu tạo liên kết ete.
Mục đích chính trong biến tính gỗ bởi N-methylol là tạo liên kết ngang
với thành phần gỗ (1) và polyme hóa trong vách tế bào (4).
Hóa chất methylate DMDHEU có một hoặc 2 nhóm (CH2OH) được
thay thế bởi (CH2OCH3) (hình 2.1) nên khả năng tạo formaldehyde (phản ứng
(3)) giảm xuống. Vì thế, mDMDHEU là một trong những hóa chất được
nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong ngành dệt trong những năm gần đây,
khắc phục được nhược điểm của DMDHEU. Do vậy đề tài đã lựa chọn
mDMDHEU để xử lý nâng cao độ bền gỗ.
Khi có sự tác động giữa DMDHEU, mDMDHEU với gỗ đã làm cho gỗ
trương nở và thể tích của gỗ đạt đến mức lớn nhất, các chất đó được đưa vào


13

trong vách tế bào và trùng ngưng dưới tác động của nhiệt độ, tạo ra màng
polime ở trong gỗ, điều này làm giảm sự dãn nở và co rút của gỗ. Khi đó vách
tế bào trương nở ở mức lớn nhất và giữ nguyên trạng thái đó trong một thời
gian dài. Sự tạo ra màng Polyme làm cho gỗ có tính ổn định kích thước cao,
độ cứng bề mặt, khả năng chống sinh vật hại gỗ tăng. Cơ chế tác động của
mDMDHEU với gỗ được thể hiện ở (hình 2.3, 2.4).

Hình 3.5. Tương tác giữa DMDHEU với gỗ

Hình 2.2: Mơ hình xử lý gỗ bởi DMDHEU

Hình 2.3: Phản ứng tạo liên kết ngang giữa mDMDHEU
với thành phần hóa học gỗ


14

O

O

CH3OCH2
N

OH

N

+

OH

O

CH3OCH2

CH2OCH3

N

OH

O

CH2OCH3 CH3OCH2
N

N

OH

CH3OCH2 CH3OCH2
N

OH

N

CH2OCH3
N

O

+ H2O

OH

Hình 2.4:Phản ứng trùng ngưng giữa các
phân tử mDMDHEU

2.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả biến tính gỗ bằng mDMDHEU
Hiệu quả của q trình biến tính hóa học bằng mDMDHEU phụ thuộc
vào lượng hóa chất thấm vào gỗ và lượng hóa chất phản ứng với gỗ. Lượng
hóa chất có thể thấm vào gỗ phụ thuộc vào cấu tạo gỗ, khối lượng thể tích gỗ,
loại hóa chất, nồng độ hóa chất, điều kiện tẩm (phương pháp tẩm, thiết bị,
thơng số cơng nghệ q trình tẩm). Lượng hóa chất đã phản ứng phụ thuộc
vào điều kiện phản ứng: chất xúc tác, nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt (curing).
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thấm hóa chất
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thấm hóa chất có thể kể đến là đặc
tính của gỗ, hóa chất, phương pháp tẩm hóa chất vào gỗ.
Khả năng thấm hóa chất của gỗ phụ thuộc vào cấu tạo gỗ, chất chiết
xuất trong gỗ, độ ẩm gỗ khi tẩm hóa chất (đặc tính của gỗ).
- Cấu tạo gỗ: Khả năng thẩm thấu hóa chất của gỗ phụ thuộc vào khối
lượng thể tích, hình dạng và kích thước của hệ thống mao dẫn trong gỗ. Hình
dạng, kích thước của tế bào gỗ; mật độ, hình dạng của lỗ thơng ngang ảnh
hưởng lớn đến khả năng thẩm thấu hóa chất vào trong gỗ.
- Chất chiết xuất: chất chiết xuất trong gỗ làm giảm đáng kể khả năng
thẩm thấu của gỗ. Nếu loại bỏ chất chiết xuất ra khỏi gỗ thì khả năng thẩm
thấu của gỗ có thể tăng từ 2-14 lần. Chính vì thế những loại gỗ có lượng chất


15

chiết xuất ít sẽ thấm hóa chất tốt hơn. Để tăng khả năng thấm hóa chất vào gỗ
cần xử lý gỗ để giảm hàm lượng chất chiết xuất trong gỗ.
- Độ ẩm gỗ ảnh hưởng lớn đến khả năng thấm hóa chất vào gỗ. Đối với
các phương pháp thay thế nhựa, thẩm thấu khuếch tán, tẩm cây đứng thì yêu
cầu vật liệu tẩm phải có độ ẩm cao. Cịn với các phương pháp phun, nhúng,
qt, áp lực chân khơng thì độ ẩm càng cao thì càng khơng có lợi. Khi sử
dụng phương pháp tẩm áp lực chân không để đưa hóa chất vào gỗ, độ ẩm gỗ

phải dưới độ ẩm bão hòa thớ gỗ, thường lấy trong khoảng từ 12% đến 14%.
Khả năng xâm nhập hóa chất vào gỗ phụ thuộc cấu trúc và kích thước
phân tử. Ngồi ra, phải tính đến khả năng gây trương nở gỗ, làm kích thước
mao dẫn gỗ khi gỗ được xử lý hóa chất. mDMDHEU có khối lượng phân tử
lớn nên khó thấm vào gỗ. Vì thế để đưa hóa chất vào gỗ cần sử dụng phương
pháp tẩm chân không áp lực hoặc tẩm chân khơng sau đó ngâm gỗ trong dung
dịch trong một thời gian dài (hóa chất và phương pháp tẩm).
Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng hóa chất phản ứng
Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng hóa chất phản ứng là yếu tố đặc trưng
cho điều kiện phản ứng, giai đoạn xử lý nhiệt, gồm có loại chất xúc tác, tỷ lệ
chất xúc tác so với hóa chất xử lý, nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt.
Khi lựa chọn điều kiện phản ứng cần phải hướng tới đạt hiệu quả biến tính
về lượng hóa chất phản ứng nhưng ít làm giảm tính chất cơ học gỗ, ít thay đổi
màu sắc gỗ, tích cách điện tốt, khả năng dán dính và trang sức ít bị giảm.
2.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng trang sức
2.4.1. Nhóm nhân tố thuộc về chất liệu trang sức
a. Nồng độ và loại dung môi sử dụng
Nhân tố này không những tác động đến sự thay đổi kích thước “hạt
sương” trong q trình phun, mà còn ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ bay hơi
dung mơi, khả năng bám dính màng phủ. Loại dung mơi sử dụng có tác dụng


16

rất lớn tới tốc độ khô của màng phủ, ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất của quá
trình. Nồng độ sơn hợp lý sẽ tạo ra một màng trang sức mỏng,đều,không gây
hiện tượng rạn nứt bề mặt, làm gián đoạn màng phủ, giảm độ bóng cũng như
hiệu quả bảo vệ màng trang sức do tốc độ bay hơi quá nhanh.
b. Độ nhớt
Trong q trình trang sức ngồi sự ảnh hưởng đến khả năng thấm ướt

và dàn trải lên bề mặt phơi liệu, độ nhớt cịn tác động cịn tác động trực tiếp
đến khả năng phun của thiết bị, gây ảnh hưởng đáng kể đến độ nhẵn bề mặt
trang sức
c. Màu sắc của chất phủ
Màu sắc cũng như độ trong suốt của màng phủ có ảnh hưởng trực tiếp
đến vẻ đẹp của sản phẩm. Ngồi ra màu sắc đơi khi cịn khắc phục các hạn
chế không đồng nhất về màu sắc của loại gỗ đem lại, tạo cảm giác chắc chắn
cho đồ mộc
2.4.2. Nhân tố thuộc về môi trường trang sức
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ bay hơi của dung môi. Nhiệt
độ cao q trình bay hơi của dung mơi nhanh làm cho màng trang sức bị giòn.
Nhiệt độ thấp làm cho quá trình bay hơi chậm, làm chậm q trình đóng rắn
màu trang sức, chất lượng dán dính thấp. Thường với sơn P-U nhiệt
độ(20÷30)oC là tốt nhất.
b. Ảnh hưởng của độ ẩm môi trường
Độ ẩm môi trường ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ bay khơ của màng
trang sức, độ ẩm có tác dụng làm tăng,giảm đáng kể chất lượng màng phủ.
Độ ẩm của môi trường quá cao gây ra hiện tượng đọng nước trên bề
mặt, làm giảm đáng kể chất lượng màng phủ. Thường khi trang sức P-U độ
ẩm môi trường khoảng (40÷60)% là tốt nhất


17

c. Ảnh hưởng của gió
Gió ảnh hưởng đến q trình lưu thơng khơng khí, tạo sự thuận lợi cho
sự bay hơi dung môi đồng thời liên quan đến khâu thu hồi dung môi,cũng như
sơn thừa trong khâu phun
d. Ảnh hưởng của bụi

Là nhân tố ảnh hưởng trực tiếp chất lượng màng phủ. Do trong khơng
khí ln tồn tại một lượng các hạt bụi, chính các hạt bụi lơ lửng trong khơng
khí sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho q trình kết hạt trong đám bụi sơn làm tăng
kích thước hạt sơn, đồng thời tạo ra hạt sạn trên bề mặt màng phủ, khơng những
làm giảm độ bóng mà cịn làm giảm trầm trọng tính thẩm mỹ của sản phẩm.
2.4.3. Nhóm nhân tố thuộc về phôi liệu trang sức
a. Ảnh hưởng của loại gỗ
Mỗi loại gỗ khác nhau cho ta chất lượng màng trang sức khác nhau. Gỗ
có khối lượng thể tích lớn, thớ mịn thì khi trang sức cho chất lượng màng
trang sức cao. Gỗ có khối lượng thể tích nhỏ, cường độ lớp mặt thấp thì khi
trang sức sẽ cho chất lượng màng trang sức thấp.
b. Ảnh hưởng của độ ẩm gỗ
Độ ẩm gỗ có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng màng trang sức. Nếu độ
ẩm gỗ (ván nền) lớn dẫn đến gỗ bị co rút, màng trang sức rạn nứt. Độ ẩm gỗ
thấp màng trang sức khô nhanh làm giảm chất lượng. Độ ẩm ván nền hợp lý
W=8÷12%.
c. Ảnh hưởng của độ nhẵn bề mặt
Đây là nhân tố quyết định tới chất lượng sơn phủ, nó khơng chỉ có vai
trị quyết định độ nhẵn của màng trang sức, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến
chất lượng tiêu hao để tạo ra cùng một màng sơn phủ với chất lượng tương
đương. Độ nhẵn của ván nền còn ảnh hưởng trực tiếp đến lượng tiêu hao để
tạo ra cùng một màng sơn phủ với chất lượng tương đương. Độ nhẵn của ván


18

nền cịn ảnh hưởng tới độ bong, độ bám dính. Thng khi phun bng khớ nộn
nhn b mt Rmax=30ữ60àm).
Cng độ lớp mặt: Ảnh hưởng trực tiếp đến chiều sâu của dung môi cũng
như chất sơn phủ thấm vào ván nền, ảnh hưởng đến độ cứng của màng phủ

sau khi qua q trình sơn phủ.
Góc thấm ướt: Một nhân tố gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng màng
trang sức là độ loang của chất lỏng (sức căng bề mặt), góc thấm ướt của chất
phủ với bề mặt ván nền.
Lớp phủ bề mặt phải mỏng nên góc thấm ướt α phải nhỏ, nhưng góc α
khơng nên q nhỏ vì góc α là góc tiếp xúc giữa pha lỏng và pha rắn, nếu góc
α nhỏ quá dẫn đến hiện tượng “đói keo”. Khi đó chất phủ sẽ chui vào các mao
mạch trên bề mặt gỗ, đóng rắn sẽ tạo ra các đinh và các lực ma sat giữa các
“đinh”
Các “đinh” càng to càng nhiều thì lực bám dính càng tốt. Nhưng trên
thực tế với lượng sơn đưa lên bề mặt ít, góc α nhỏ thì khơng thể tạo ra nhiều
các đinh được nên chất lượng bám dính sẽ giảm. Đồng thời tạo chất lượng bề
mặt trang sức khơng cao, độ bóng thấp, gây ra hiện tượng tiêu hao sơn nhiều.
Khi góc α lớn quá thì hiện tượng chảy loang lớn và thấm đều ít. Chất
phủ chui vào các mao mạch trên bề mặt gỗ tạo thành các đinh cũng không
nhiều và khơng to. Vì khi chất phủ đưa lên bề mặt gỗ, đồng thời với sự bay
hơi của dung môi xảy ra nhanh chóng làm nồng độ màng mỏng tăng lên,tạo
thành từ một mạng đơn phân tử. Trên bề mặt sản phẩm đồng thời tồn tại màng
lỏng và màng rắn, khi tạo màng lỏng dung môi phải được bay hơi để tạo
thành màng cứng của chất phủ, thời gian chuyển pha (lỏng sang rắn) phụ
thuộc rất lớn vào tốc độ bay hơi của dung môi. Nếu tốc độ bay hơi quá nhanh
sẽ gây sự rạn nứt bề mặt ảnh hưởng xấu tới chất lượng màng trang sức.
Ngược lại nếu dung môi bay hơi quá chậm sẽ cản trở việc hình thành màng