Các phương pháp biến tính gỗ phổ biến trên thị trường hiện nay
Ngành công nghiệp gỗ luôn không ngừng tìm kiếm những cách tiên tiến để cải thiện chất lượng và tính ứng dụng của sản phẩm. Một trong những phương pháp đáng chú ý là việc biến tính gỗ. Đây không chỉ là một xu hướng mà còn là một bước quan trọng trong việc đảm bảo sự bền bỉ và hiệu suất của các sản phẩm gỗ. Hãy cùng tìm hiểu về các phương pháp biến tính gỗ phổ biến hiện nay nhé.
Gỗ biến tính và lý do cần biến tính gỗ
Gỗ biến tính đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp gỗ hiện nay. Đây là quy trình kỹ thuật được áp dụng để cải thiện tính năng và sự bền bỉ của sản phẩm gỗ. Nhờ vào quá trình này, các vật liệu gỗ có thể đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật ngày càng khắt khe, từ đó mang lại nhiều lợi ích lớn cho các ngành công nghiệp sử dụng gỗ.
Việc biến tính gỗ mang lại sự cải thiện đáng kể về tính năng của sản phẩm gỗ. Thông qua việc điều chỉnh các đặc tính vật lý và hóa học của gỗ, chúng ta có thể tăng khả năng chịu nhiệt, chống mục, và giảm độ co ngót của sản phẩm. Điều này mang lại lợi ích to lớn đối với các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt hoặc đòi hỏi tính bền bỉ cao.
Gỗ biến tính cũng là biện pháp hữu ích để gia tăng độ bền bỉ của sản phẩm. Qua quá trình xử lý, các phân tử gỗ được tối ưu hóa, tạo ra một cấu trúc mạng phân tán và chắc chắn hơn. Điều này dẫn đến việc sản phẩm cuối cùng có khả năng chịu lực và mài mòn tốt hơn, mở ra nhiều ứng dụng mới mà gỗ truyền thống không thể đáp ứng.
4 phương pháp biến tính gỗ
Phương pháp biến tính gỗ hóa học
Phương pháp biến tính gỗ hoá học gồm 2 loại là biến tính Furfurylation và biến tính Acetylation.
Phương pháp biến tính gỗ hóa học Acetylation
Acetylation là một phương pháp biến đổi hóa học của gỗ, phổ biến nhất là dùng anhydrit axetic bị ép tác dụng với một áp suất bên ngoài, sau đó di chuyển đi qua các lỗ gỗ hoặc qua các mạch gỗ, hoạt động trên giúp phản ứng với các hóa chất mà chúng có thể tiếp cận được. Ngoài ra, nhóm hydroxyl nucleophilic trong gỗ còn có khả năng khuếch tán và phản ứng sâu hơn vào các thành tế bào.
Sau khi kết thúc quá trình trên, sự phình to của thành tế bào dần dần mất đi và các nhóm hydroxyl ưa nước cũng làm giảm sự hấp thụ độ ẩm, đồng thời tăng cao khả năng chống trương nở và mục nát của gỗ.
Thông qua quá trình acetyl hóa bao gồm việc ngâm gỗ trong anhydrit axetic ở nhiệt độ cao, hoạt động trên đã làm sạch để loại bỏ anhydrit axetic và axit axetic còn dư thừa.
Phương pháp biến tính gỗ hoá học này giúp cho gỗ có mật độ ổn định hơn, nấm mốc cũng ít xâm nhập hơn, khả năng hấp thụ nước của gỗ ít hơn từ đó giúp tăng tuổi thọ cho gỗ sau khi biến tính hoá học acetylation. Tuy nhiên gỗ biến tính bằng phương pháp này lại không có tác dụng với gỗ lõi, gây ô nhiễm môi trường và không an toàn với sức khoẻ.
Phương pháp biến tính gỗ hoá học Furfurylation
Furfuryl alcoho thuộc dạng chất lỏng được sản xuất từ quy trình chất thải nông nghiệp như mía và lõi ngô. Quá trình Furfuryl hóa được diễn ra như sau: các vật liệu sẽ được ngâm tẩm với Furfuryl alcoho (hoặc có thể là chất dẫn xuất/chất chuẩn bị của nó) trong đó còn có sự tham gia của chất xúc tác axit nhẹ.
Phương pháp biến tính gỗ hoá học Furfurylation có ưu điểm là tăng độ cứng của gỗ sau khi biến tính, giảm độ ẩm, hạn chế sự xâm nhập của nấm mốc, tăng khả năng chống co ngót, trương nở. Tuy nhiên giá của gỗ này thường cao, gỗ giòn hơn, ô nhiễm môi trường.
Phương pháp biến tính gỗ bằng nhiệt
Quá trình xử lý nhiệt trong môi trường yếm khí được hiểu là sự biến đổi nhiệt trong môi trường không có oxi. Quá trình sử dụng nhiệt trong chế biến gỗ rất quan trọng trong việc đảm bảo độ bền của nó để sử dụng trong một thời gian dài. Trong đó sẽ có hàng loạt các hoạt động khác nhau liên quan đến việc đốt nóng gỗ:
- Sấy gỗ.
- Biến tính nhiệt.
- Quá trình làm nóng khi không có không khí, được hiểu là chưng khô và nhiệt phân.
- Làm nóng khi có không khí, được hiểu là đốt cháy.
- Đốt cháy hoàn toàn với khả năng tiếp cận đầy đủ với oxy.
Việc đốt cháy không hoàn toàn khi đó khả năng tiếp cận oxy sẽ bị giảm sút. Kết quả của các quá trình liên quan đến nhiệt và phạm vi nhiệt độ điển hình mà chúng gây ra sẽ ảnh hưởng trực tiếp đối với các thành phần gỗ riêng lẻ. Nhiệt độ cao là một thành phần quan trọng khi gỗ được biến đổi cùng với sự hỗ trợ của nước và độ ẩm.
Phương pháp biến tính gỗ bằng nhiệt tạo ra gỗ biến tính nhiệt với ưu điểm là màu sắc ổn định, tăng khả năng chống mối mọt mốc mục, khả năng cách âm tốt, khả năng chịu nước cao và thân thiện với môi trường, an toàn cho người sử dụng. Tuy nhiên giá thành của gỗ biến tính nhiệt cao, giảm độ uốn cong của gỗ.
Phương pháp biến tính gỗ EPL
Phương pháp biến tính gỗ EPL UV Light (xử lý bằng tia cực tím)
UV Light có khả năng thay đổi màu sắc của gỗ và veneer theo thời gian. Trong quy trình xử lý bằng tia cực tím, gỗ sẽ được xử lý cả bên trong và bề mặt bên ngoài trong vòng vài giây. Bề mặt gỗ sau khi biến tính khô ráo, chống mài mòn, lớp phủ xử lý bằng tia cực tím cải thiện khả năng chống bám bẩn và trầy xước, đặc tính chống trượt và dễ lau chùi, thân thiện với môi trường.
Phương pháp biến tính gỗ EPL Microwave (nhiệt hồng ngoại)
Để giữ cho đồ nội thất bằng gỗ chất lượng cao hoặc sàn lát gỗ quý giá hấp dẫn trong thời gian dài, bề mặt của chúng cần được chuẩn bị và dán kín một cách công phu. Quá trình nhiệt hồng ngoại có hiệu quả mà không làm hỏng gỗ. Các quy trình chế biến gỗ được hưởng lợi từ công nghệ hồng ngoại theo một số cách. Bức xạ hồng ngoại truyền năng lượng mà không tiếp xúc với vật liệu, nơi nó tạo ra nhiệt và bằng cách này có thể làm khô sơn hoặc sơn lót một cách đặc biệt hiệu quả, làm tan chảy lớp sơn tĩnh điện hoặc loại bỏ độ ẩm còn sót lại mà không làm hỏng gỗ. Bằng cách này, chất lượng được cải thiện và việc xử lý gỗ tiếp theo có thể được bắt đầu sớm hơn.
Phương pháp biến tính gỗ EPL Microwave
Công nghệ mới điều chỉnh gỗ MW dựa trên việc cung cấp năng lượng MW cường độ cao, lên tới 135.000 kW/m3 ở tần số 0,922 và 2,45 GHz. Sức mạnh như vậy gây ra những thay đổi đáng kể đối với cấu trúc vi mô của gỗ và làm tăng đáng kể khả năng thấm của gỗ. Một số ứng dụng thương mại đã được phát triển dựa trên những thay đổi cơ bản trong cấu trúc gỗ.
Chúng bao gồm việc xử lý các loại gỗ chịu lửa bằng chất bảo quản, làm khô nhanh gỗ cứng, giảm áp lực tăng trưởng và làm khô trong gỗ, sản xuất vật liệu gỗ mới Torgvin và Vintorg, và cải tiến gỗ tròn, gỗ xẻ và dăm gỗ để làm bột giấy. Thiết bị MW và các thông số xử lý đã được phát triển cho ba ứng dụng sẵn sàng đưa vào sử dụng thương mại. Công nghệ này giúp tiết kiệm đáng kể nguyên liệu và năng lượng, đồng thời sẽ tạo động lực mới cho việc phát triển sản phẩm trong một ngành rất truyền thống.
Chi phí xử lý gỗ bằng vi sóng dao động từ 22 USD đến 69 USD mỗi m3. Những chi phí này được ngành công nghiệp chấp nhận và có khả năng thu hút rộng rãi để sử dụng trong các ngành công nghiệp gỗ, vật liệu tổng hợp sinh học, bột giấy và giấy. Giảm áp lực tăng trưởng và khô trong gỗ, sản xuất vật liệu gỗ mới Torgvin và Vintorg, biến đổi gỗ tròn, gỗ xẻ và dăm gỗ để làm bột giấy.
Phương pháp biến tính gỗ EPL High frequency
Tần số cao làm nóng các phân tử nước thông qua ma sát, có thể xuyên qua gỗ sâu và làm khô gỗ từ lõi đến bề mặt gỗ một cách toàn diện và đồng đều. Ngay cả gỗ dày cũng có thể được làm nóng tốt.
Trong điều kiện chân không, độ ẩm của gỗ có thể được đun sôi ở nhiệt độ 50-60 độ và bay hơi nhanh chóng, giúp tiết kiệm cả thời gian và năng lượng. Sấy gỗ ở nhiệt độ thấp có thể đảm bảo chất lượng gỗ để tránh vấn đề nứt. Trong khi đó, hệ thống chân không sẽ hút hơi ẩm của gỗ ra ngoài do chênh lệch áp suất, tăng gấp đôi tốc độ sấy gỗ.
Phương pháp biến tính gỗ EPL Plasma
Đây là phương pháp biến tính gỗ xử lý bằng plasma ngày càng được sử dụng rộng rãi để biến đổi bề mặt polymer. Ở một số khu vực, nó thậm chí còn thay thế các phương pháp truyền thống vì an toàn, thân thiện với môi trường, không sử dụng hoặc thải ra các hóa chất độc hại, nhanh chóng và dễ kiểm soát.
Tuy nhiên, các phương pháp thích hợp để thay thế hoàn toàn các phương pháp biến đổi gỗ hiện nay vẫn chưa được phát triển. Xử lý bằng plasma được giới hạn ở các lớp trên cùng của gỗ, thích hợp để tạo màng phủ hoặc tạo thành các điểm neo cho phản ứng tiếp theo, nhưng nó không thể thay đổi toàn bộ cấu trúc của gỗ, điều này đôi khi rất cần thiết.
Độ sâu thâm nhập của plasma không thể tăng lên bằng cách thay đổi các thông số phản ứng. Hơn nữa, trong quá trình xử lý gỗ bằng plasma, tất cả các thành phần sẽ bị ảnh hưởng bởi plasma đồng thời và rất khó để xác định nguyên nhân gây ra những thay đổi về mặt hóa học hoặc vật lý.
Phương pháp biến tính gỗ EPL Laser treatment
Sự xuống cấp có kiểm soát của bề mặt gỗ bằng ánh sáng hồng ngoại từ xung laser CO2 tạo điều kiện cho độ bám dính mà không cần sử dụng thêm nhựa. Việc biến đổi bằng laser tạo ra một hiện tượng bề mặt làm thay đổi về mặt vật lý và hóa học tổ chức polyme sinh học tự nhiên của vật liệu lignocellulose theo cách thúc đẩy độ bám dính khi ép nóng bằng thiết bị công nghiệp điển hình.
Tối ưu hóa laser được xác định thông qua quan sát cơ học và kính hiển vi. Người ta xác định rằng mức độ biến đổi bề mặt laser nhẹ (thang 30 W/mm) mang lại độ bền đường liên kết cao nhất. Kích thước điểm lớn của chùm tia laser dẫn đến các bề mặt được biến đổi đồng đều. Phân tích bề mặt cho thấy rằng sự biến đổi bằng tia laser đã làm thay đổi hình thái gỗ tự nhiên, hemicellulose bị thủy phân và bay hơi, đồng thời làm giàu bề mặt bằng cellulose II và lignin.
Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier phản xạ toàn phần suy giảm (ATR FTIR) đã được sử dụng để phân tích phần lớn vật liệu laser. Thí nghiệm này cho thấy sự thay đổi trong vùng hydroxyl liên quan đến sự hình thành liên kết hydro giữa các polyme gỗ, chủ yếu là xenlulo.
Quang phổ quang điện tử tia X (XPS) đã tác động tới thành phần nguyên tố của 5 nanomet trên cùng của bề mặt, dẫn đến tăng liên kết carbon/carbon-hydro và giảm liên kết chứa oxy do quá trình cắt bỏ bằng laser. Phân tích góc tiếp xúc axit-bazơ tĩnh được thực hiện bằng cách sử dụng ba chất lỏng thăm dò để tìm ra axit Lewis, bazơ Lewis và các thành phần phân tán của hóa học bề mặt ở cấp nanomet hàng đầu.
Phương pháp biến tính gỗ sinh học
Trong quá trình khử xơ, các sợi được tách dọc theo lớp giữa giàu lignin. Không những thế, nhiệt độ trên điểm chuyển tiếp thủy tinh của ligin chiếm ưu thế ở đây, đã dẫn đến tình trạng hình thành lớp vỏ ligin không hoạt động trên bề mặt sợi đồng thời ngăn cản sự tích tự chất kết dính.
Sau đó, sự biến đổi nấm học của dăm gỗ làm suy giảm một phần ligin trong gỗ. Số lượng ligin còn lại được nấm biến đổi để hình thành nhiều nhóm hydroxyl phenolic liên kết hơn trên sợi gỗ.
Do đó, việc sử dụng các chất kết dính bổ sung trong sản xuất ván sợi có thể được giảm bớt đi. Song song đó, có thể tiết kiệm được năng lượng khoảng 30% đến 50% bằng phương pháp này trong quy trình khử xơ với mức tổn thất khối lượng rơi vào khoảng thấp nhất là 4%.
Hy vọng qua bài viết này giúp bạn hiểu rõ hơn thông tin về các phương pháp biến tính gỗ phổ biển hiện nay. Tại Javideco – Dona sử dụng phương pháp biến tính gỗ bằng nhiệt độ, nếu quan tâm về gỗ biến tính có thể liên hệ qua hotline 0931.423.998 để được tư vấn nhé.
