›

Luận văn Nâng cao chất lượng gỗ mỡ (manglietia conifera dandy) rừng trồng bằng phương pháp biến tính hóa học

pdf 194 trang huongle 2000
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Nâng cao chất lượng gỗ mỡ (manglietia conifera dandy) rừng trồng bằng phương pháp biến tính hóa học", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfluan_van_nang_cao_chat_luong_go_mo_manglietia_conifera_dandy.pdf

Nội dung text: Luận văn Nâng cao chất lượng gỗ mỡ (manglietia conifera dandy) rừng trồng bằng phương pháp biến tính hóa học

  1. B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO B NƠNG NGHIP VÀ PTNT VIN KHOA HC LÂM NGHIP VIT NAM ĐÀO XUÂN THU NÂNG CAO CHT LƯNG G M (Manglietia conifera Dandy ) RNG TRNG BNG PHƯƠNG PHÁP BIN TÍNH HĨA HC Chuyên ngành: Cơng ngh bo qun, sơ ch Nơng Lâm sn sau thu hoch Mã s: 62 54 10 01 LUN ÁN TIN SĨ K THUT HÀ NI 2011
  2. B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO B NƠNG NGHIP VÀ PTNT VIN KHOA HC LÂM NGHIP VIT NAM ĐÀO XUÂN THU NÂNG CAO CHT LƯNG G M (Manglietia conifera Dandy ) RNG TRNG BNG PHƯƠNG PHÁP BIN TÍNH HĨA HC Chuyên ngành: Cơng ngh bo qun, sơ ch Nơng Lâm sn sau thu hoch Mã s: 62 54 10 01 LUN ÁN TIN SĨ K THUT NGƯI HƯNG DN KHOA HC 1: GS.TS HÀ CHU CH NGƯI HƯNG DN KHOA HC 2: PGS.TS TRN VĂN CH HÀ NI 2011
  3. i LI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan đây là cơng trình ca riêng tơi. Các s liu, kt qu nêu trong lun án là trung thc và chưa tng đưc cơng b trong bt kỳ cơng trình nào khác. Tác gi lun án Đào Xuân Thu
  4. ii LI CM ƠN Nhân dp hồn thành lun án, cho phép tơi gi li cám ơn chân thành ti GS.TS Hà Chu Ch, PGS.TS Trn Văn Ch đã tn tình giúp đ và ch bo tơi trong quá trình hc tp và hồn thành lun án. Nhân dp này cho phép tơi gi li cm ơn ti Đng U, Ban Giám Hiu, Cán b các Phịng ban, Khoa Nơng Lâm Nghip Trưng Đi hc Tây Nguyên đã cho phép và đng viên tơi đ tơi hồn thành lun án. Nhân dp này cũng cho phép tơi gi li cm ơn ti các Ơng (Bà) Lãnh đo vin, các Ơng (Bà) Lãnh đo các phịng ban chc năng thuc Vin Khoa hc Lâm Nghip Vit Nam, Khoa Ch Bin Lâm Sn Trưng Đi hc Lâm Nghip đã giúp tơi hồn thành lun án. Xin chân thành cm ơn Ơng Nguyn Văn Bn, Trưng Phịng Tài Nguyên; TS Lê Thanh Chin cùng các cán b nghiên cu Phịng Ch bin Lâm Sn đã to mi điu kin tt nht v cơ s vt cht, trang thit b thí nghim, tài liu, thơng tin khoa hc đ tơi hồn thành lun án. Xin chân thành cm ơn các Nhà Khoa hc: PGS.TS Hồng Nguyên, PGS.TS Nguyn Trng Nhân, PGS.TS Nguyn Phan Thit, PGS.TS Phm Văn Chương, TS Trn Tun Nghĩa, TS Nguyn Cnh Mão, TS Nguyn Th Bích Ngc đã cĩ nhng ý kin đĩng gĩp quý báu giúp tơi hồn thành lun án. Qua đây, cũng xin đưc gi li cm ơn ti gia đình tơi đã đng viên và to điu kin tt nht đ tơi hồn thành lun án. Hà Ni, ngày 4 tháng 10 năm 2011 Tác gi lun án Đào Xuân Thu
  5. iii MC LC Trang Trang ph bìa Li cam đoan i Li cm ơn ii Mc lc iii Danh mc các ký hiu, các ch vit tt iv Danh m c các h ình v v Danh mc các bng vi M đu 1 Chương 1. Tng quan vn đ nghiên cu bin tính g 4 1.1. Lch s nghiên cu bin tính g 4 1.2. Nh n xét rút ra t tng quan 10 Chương 2. Mc tiêu, đi tưng, ni dung và phương pháp nghiên cu 11 2.1. Mc ti êu nghiên c u 11 2.2. Đi tưng nghiên cu 11 2.3. Ni dung nghiên cu 12 2.4. Phương pháp nghiên cu 13 Chương 3. Cơ s lý thuyt 29 3.1. Cơ s khoa hc ca quá tr ình bi n t ính g 29 3.2. Cơ s khoa hc ca n đnh kích thưc g bng bin tính g 35 3.3. Cơ ch x lý n đnh kích thưc g 39 3.4. Cơ s khoa hc ca quá tình thm hĩa cht vào g 42 Chương 4. Nghiên cu bin tính G M và các yu t nh hưng đn quá trình bin tính 52 4.1. To mu g 52 4.2. nh hưng ca nng đ, thi gian ngâm và nhit đ dung dch Polyetylenglycol (PEG600) đn t l co rút và giãn n ca G M bin 55 tính 4.3. T o mu g bin tính theo thơng s ti ưu 66 4.4. nh hưng ca dung dch Polyetylenglycol (PEG600) đn n đnh kích thưc ca G M bin tính to thành theo thơng s ti ưu 68 Chương 5. Nghiên cu cơ ch bin tính g M bng PEG600 77 5.1. C u to vi mơ ca G M ch ưa bi n tính 77 5.2. Cu to vi mơ ca G M bin tính 78 5.3. Xác đnh s phân b PEG trong t bào G M bin tính 82 Chương 6.Thành phn hĩa hc, mt s tính cht cơ hc và tính cht cơng ngh ca g M bin tính 87 6.1. Thành ph n hĩa hc 87 6.2. Tính cht cơ hc 87 6.3 nh hưng ca PEG600 đn cht lưng màng trang sc 89 6.4. Đ ăn mịn kim loi 90
  6. iv 6.5. Đ xut sơ đ cơng ngh bin tính g M 91 Kt lun v à ki n ngh 93 1. Kt lun 93 1. Kin ngh 94 Các cơng trình cĩ liên quan ca tác gi đã cơng b 95 TÀI LIU THAM KHO 96 PH LC
  7. v DANH MC CÁC KÝ HIU, CÁC CH VIT TT Ký hiu Ý nghĩa Mean Giá tr trung bình mu Min Tr s quan sát bé nht Max Tr s quan sát ln nht σ Gii hn bn m Sai s ca s bình quân V% H s bin đng P% H s chính xác W Đ m g γ Khi lưng th tích g A Cơng riêng khi un va đp T Gii hn bn khi tách XT Xuyên tâm TT Tip tuyn DT Dc th TCVN Tiêu chun Vit Nam pH Ch đ axit ca g
  8. vi DANH MC CÁC HÌNH V, BIU Đ TÊN HÌNH V, BIU Đ TRANG Hình 2.1: Mơ hình bài tốn xác đnh các thơng s ti ưu khi to g M bin tính 15 Hình 2.2. Sơ đ xác đnh đ sâu thm thuc trên tit din ngang mu 23 g Hình 2.3. Các cp đ đánh giá cht lưng bám dính ca màng trang 26 sc Hình 3.1: Mơ hình cu to x lý n đnh kích thưc g 37 Hình 3.2. Mt cong đưc hình thành khi dung dch tip xúc vi thành mao qun 46 Hình 4.1. Sơ đ to mu g 52 Hình 4.2. To mu g M bin tính theo thơng s ti ưu 68 Biu đ 4.1. Biu đ biu din đ hút m ca g M bin tính và khơng bi n tính 71 Biu đ 4.2. Biu đ biu din đ hút nưc ca g M bin tính và khơng bi n tính 72 Biu đ 4.3. Biu đ biu din t l tăng th tích ca g M bin tính và khơng bin tính 73 Biu đ 4.4. Biu đ biu din t l PEG ca g M bin tính ti ưu và g bin tính theo các ch đ ngâm khác 76 Hình 5.1. C u to mt ct ngang 77 Hình 5.2. Cu to mt ct xuyên tâm 77 Hình 5.3. Cu to mt ct tip tuyn 77 Hình 5.4. Mt ct ngang (đ phĩng đi 600 ln) 80 Hình 5.5. M t ct xuy ên tâm (đ phĩng đi 400 ln) 80 Hình 5.6. Mt ct tip tuyn (đ phĩng đi 600 ln) 80 Hình 5.7. Kínhhin vi đin t quét SEM (Hitachi S4800) ti Vin 84 Khoa h c v à Cơng ngh Vit Nam Hình 5.8: Hình nh SEM ca mu gc M1 (a,c) đ phĩng đi 2000 ln và mu M2 (b,d) đ phĩng đi 5000 ln 85 Hình 6.1. Sơ đ cơng ngh bin tính g M 91
  9. vii DANH MC CÁC BNG TÊN BNG TRANG Bng 2. 1. Các m c, b ưc thay đi ca các thơng s thí nghim 16 Bng 2.2. Ma trn thí nghim 17 Bn g 2 .3 . Ma tr n các thơng s thí nghim 17 Bng 3.1. Tính cht ca Polyethylenglycol 51 Bng 4.1. Kh năng chng tr ươ ng n ca g M đ ưc x lý PEG 55 Bng 4.2. T l PEG trong g M 56 Bng 4.3. T l co rút theo chiu tip tuyn (%) 58 Bng 4.4. T l co rút xuy ên tâm (%) 59 Bng 4.5. T l co rút theo chiu dc th (%) 61 Bng 4.6. T l giãn n theo chiu tip tuyn (%) 62 Bng 4.7. T l giãn n xuyên tâm (%) 63 Bng 4.8. T l gi ãn n theo chiu dc th (%) 65 Bng 4.9. Đ m ban đu ca mu g thí nghim 68 Bng 4.10. Kh năng chng trương n ca g M đưc x lý PEG 69 Bng 4.11. Đ hút m ca g 70 Bng 4.12. Đ hút nưc ca g 71 Bng 4.13. T l tăng th tích ca g 73 Bng 4.14. T l PEG (%) 74 Bng 5.1. Mt đ, kích th ưc ca mc h và tia g M 78 Bng 6.1. Thành phn hĩa hc ca G M 87 Bng 6.2. Tính cht cơ hc ca g M trưc và sau khi bin tính 88 Bng 6.3. Kt qu xác đnh cht lưng bám dính ca màng trang 89 sc Bng 6.4. Đ ăn mịn kim loi ca mu g thí nghim 90
  10. 1 M ĐU Hin nay khi g mc nhanh rng trng đang đưc trng rt nhiu các nưc trên th gii thì xu th nghiên cu bin tính theo hưng thay đi tính cht g cĩ li cho ngưi s dng là điu ht sc cn thit. Nhu cu ca xã hi v s dng g và sn phm t g ngày càng gia tăng c v s lưng và cht lưng. Trong khi đĩ, g rng t nhiên ngày càng khan him. G ca nhiu loi cây rng trng cĩ ưu đim: sinh trưng nhanh, cĩ kh năng tái sinh t nhiên tt song g mm, nh t trng thp hơn nhiu so vi mt s lồi g rng t nhiên, chính vì vy g rng trng ít đưc dùng vào sn xut hàng mc dân dng, đc bit là hàng mc cao cp và m ngh. Do đĩ vic nâng cao cht lưng nguyên liu g mc nhanh rng trng là cn thit và cĩ ý nghĩa chin lưc. Trên th gii hin nay, cĩ hai hưng ch bin g đã đưc khng đnh là : nâng cao hiu qu s dng g và nâng cao cht lưng g. T cui th k XX, các cơng ngh sn xut ván nhân to, giy, x hin đi đã phát trin mnh nhm nâng cao hiu qu s dng g. Hin nay, vic nghiên cu theo hưng nâng cao tính năng cơ, vt lý g đã và đang đưc quan tâm nhiu quc gia trên th gii. Theo xu hưng này, hin cĩ 5 phương pháp bin tính g, đĩ là: nhitcơ; nhithốcơ; hốcơ; hố hc và bc xhố hc. Bin tính g theo hai xu hưng ch yu: nén cht và khơng nén cht. Mt s loi hình bin tính: ngâm tm, g ép lp, g nén, g tăng t trng, polyme hố. Mc đích ca các phương pháp trên đu nhm nâng cao khi lưng th tích và đ bn ca g. Trong my năm gn đây ngành cơng nghip ch bin g ca Vit Nam đã cĩ nhng bưc phát trin vưt bc; sn phm g xut khu ca Vit Nam đã cĩ mt trên th trưng ca 120 nưc trên th gii. Kim ngch xut khu sn phm g năm 2006 đt 1,93 triu USD; năm 2007 đt 2,4 t USD; năm 2008
  11. 2 đt 2,8 t USD; năm 2009 đt 2,7 t USD; và d kin năm 2010 đt 3 t USD (Ngun VnEconomy 19/11/2009) . Hin nay, đ g đưc xem như là mt hàng xut khu ch lc và đưc xp vào 16 mt hàng trng đim xúc tin thương mi Quc gia. Thc hin ch th s 19/1999/CTTTg ca Th tưng Chính ph ngày 16 tháng 7 năm 1999 v vic thc hin các bin pháp đy mnh tiêu th g rng trng và ch th s 19/2004/CTTTg ca Th tưng Chính ph ngày 01 tháng 6 năm 2004 v mt s gii pháp phát trin ngành ch bin g và xut khu sn phm g; ngành ch bin g Vit Nam và các nghành kinh t liên quan đã tích cc, ch đng tìm kim nguyên liu, ci tin cơng ngh, thit b đ đy mnh phát trin sn xut và xut khu đ g. Tuy nhiên khĩ khăn hin nay ca Vit Nam là vn đ nguyên liu g, hàng năm phi nhp khu 80% nguyên liu, trong đĩ g rng t nhiên quý him, cht lưng cao chim t l rt ln. Nhưng trong tương lai gn nhp g càng khĩ khăn vì nhiu nưc nhit đi s cm xut khu g. Trong khi đĩ, vi n lc ca các chương trình trng rng, chúng ta đã cĩ đưc mt sn lưng ln g rng trng. T thc t nhu cu nguyên liu g rt ln, g rng t nhiên quý him phc v ch bin sn phm mc truyn thng, mc xây dng, mc cao cp ngày càng him, vì vy vic nghiên cu nâng cao cht lưng g rng trng là yêu cu cp bách đt ra. Vi mong mun gĩp phn vào vic nghiên cu đ nâng cao cht lưng g rng trng, gĩp phn vào to ra các sn phm mi đ thay th g rng t nhiên, chúng tơi thc hin lun án: “Nghiên cu nâng cao cht lưng g M (Manglietia conifera Dandy ) rng trng bng phương pháp bin tính hĩa hc”. Đi tưng nghiên cu ca lun án là: g M rng trng tui 15 và hĩa cht Polyethylenglycol (PEG 600) dùng đ ngâm mu g. M là loi g
  12. 3 cĩ cu to đng nht, d sy, d gia cơng; th g thng, d ngâm tm, bo qun, khi lưng th tích nh, phù hp làm nguyên liu cho ván ghép thanh, phơi mc và đang đưc trng tương đi ph bin ti Vit Nam. Hĩa cht Polyethylenglycol (PEG 600) là mt cao phân t cĩ phân t lưng tương đi thp do đĩ khi ngâm tm hĩa cht d dàng thm vào g. Phm vi nghiên cu: trong khuơn kh lun án chúng tơi nghiên cu tính n đnh kích thưc ca g M rng trng (g tui 15) khi ta ngâm mu g trong dung dch hĩa cht Polyethylenglycol (PEG600). Đa đim ly mu g M nghiên cu: ti Tnh Tuyên Quang, đây là nơi trng nhiu G M nht ti Vit Nam. Ý nghĩa khoa hc ng dng lý thuyt bin tính g theo phương pháp hố hc, gĩp phn làm sáng t hơn cơ s khoa hc và cơng ngh ca sn phm g M bin tính cĩ tính n đnh kích thưc cao hơn g nguyên. Ý nghĩa thc tin Nhng kt qu nghiên cu ca lun án gĩp phn to ra mt loi g M bin tính cĩ đ n đnh kích thưc cao hơn so vi g M t nhiên và đ xut đưc các bưc cơ bn ca qui trình cơng ngh bin tính g M rng trng bng PEG.
  13. 4 Chương 1. TNG QUAN VN Đ NGHIÊN CU BIN TÍNH G 1.1. LCH S NGHIÊN CU BIN TÍNH G 1.1.1. Trên th gii T nhng năm 30 th k trưc, các nhà khoa hc Nga, Đc đã nghiên cu và cơng b tài liu nĩi v g bin tính. Các nhà khoa hc đã dùng phương pháp vt lý, hĩa hc hay kiêm dng c hai loi đ x lý g, làm cho cht x lý thm đng vào trong vách t bào, hoc làm phát sinh mi liên kt giao nhau gia các thành phn ca g, t đĩ làm cho mt đ ca g tăng lên, cưng đ ca g cũng đưc nâng cao, như vy gi là cưng đ hĩa g [31, tr.13]. Đ khc phc nhưc đim ca phương pháp bin tính g bng phương pháp nhit cơ, các nhà khoa hc đã nghiên cu và đưa vào trong g mt s cht hĩa hc nhm n đnh hình dng và kích thưc sn phm đng thi cũng tăng cưng đ chu lc ca g bin tính. Mt trong nhng loi hình sn phm đơn gin nht khi s dng hĩa cht là g ngâm tm. Đĩ là kiu bin tính g khi ngâm ngp g trong dung dch hĩa cht, sau đĩ sy đ loi b bt nưc ri gia nhit cho keo đĩng rn li to sn phm khơng thm nưc. Loi hình này cĩ ưu đim rt rõ là h s co giãn kích thưc nh nhưng li tn hĩa cht. Theo tác gi V.E. Vikhrov s thu đưc kt qu rt tt khi s dng nha PF đ ngâm g, sau đĩ trùng ngưng vt liu này. Các nha hịa tan trong nưc này s dch chuyn vào các cu trúc ca các mao qun và khe h gia các vách t bào g, khi đĩ g s trng thái trương n nhiu nht. G đưc tm các nha hịa tan trong nưc s gi đưc n đnh kích thưc khi nhúng g vào trong nưc, khi đĩ s làm tăng kh năng bn vng vi acid và làm tăng đ cng. Theo tác gi Z.A. Rogovin, khi tm g vi các nha tng hp s đt đưc các kt qu kh quan và cũng cĩ nhiu loi hp cht khác nhau đ la chn hp lý cho yêu cu sn phm.
  14. 5 G.L.Angendorf (1982) đã đ xut hàng lot phương pháp bin tính g. Ví d: dung dch UreaFormadehyde cĩ khi lưng phân t thp đưc tm vào g vi áp lc nht đnh, sau đĩ nĩ đưc trùng hp nhit đ khơng nh hơn 106110 0C trong mơi trưng dịng đin cao tn. G bin tính đưc dùng trong cơng ngh đĩng tàu thuyn. V.M.Khrulev, ti Trưng Đi hc Cơng ngh Belarutxia đã đ xut qui trình cơng ngh bin tính g bng nha tng hp PhenolFormadehyde furfural, to ra sn phm g bin tính cĩ mt lot tính cht cơ lý và mt s tính cht khác cao hơn so vi g nguyên liu. Các nưc phát trin đã s dng nhiu phương pháp t đơn gin đn phc tp đ hố do g trưc khi (hoc đng thi) nén ép đnh hình như: hp luc; gia nhit cao tn; gia nhit sĩng ngn (ph bin ti Nht Bn và hiu qu hố mm rt tt); x lý bng cht hố hc bng kim như: amoniac, urea. Stamm là ngưi đu tiên s dng amoniac đ hố mm g vào năm 1955. Phương pháp này cĩ ưu đim hố mm trit đ hu như tt c các loi g lá rng; thi gian ngn, áp lc nén thp, ít ph phm và t l phc hi nh. Các nhân t nh hưng đn mc đ hố mm g gm: thi gian, nhit đ, áp lc ngâm tm, bin pháp x lý sau khi hố do, và loi g. Các tính cht ca g thay đi sau khi đưc hố mm bng amoniac và sau quá trình nén ép vi mc đ khác nhau, nhưng chưa đưc nghiên cu đy đ mang tính h thng [31, tr.134]. Cưng đ hĩa g do H.S. Chmidt ngưi Đc nghiên cu và đưa vào sn xut năm 1930. Phương pháp này thích hp vi loi g mch vịng thuc loi g giác: ép mt ming kim loi vào đu mu g, ri đt mu vào thit b áp lc, dưi đáy ca thit b đã cĩ kim loi phi x lý. Đưa thit b vào trong lị (cĩ kích thưc 0.3 x 5 x 5m) và đĩng thit b li ri hút chân khơng, tăng nhit đ lên 130150 0C, kim loi nĩng chy, g b dìm xung dưi mt
  15. 6 kim loi nĩng chy. Sau đĩ loi b chân khơng ri tăng áp lên ti 416.6 MPa, duy trì thi gian x lý trong khong 2060 phút, loi b áp sut, m thùng, làm lnh trưc khi kim loi đĩng rn ri ly mu ra, co sch kim loi dính trên b mt, nhit đ x lý khong 200 0C, áp sut x lý: 0.35 MPa. Do đc đim đĩ khi lưng th tích tăng rt ln, đc bit là đ cng tĩnh và kh năng chng cháy [31, tr.40]. Sau chin tranh th gii ln th 2, ngưi ta s dng g cưng hĩa làm đ chân vt tàu thy. Sau khi đưa vào g mt s cao phân t phân t lưng thp hoc cacbua hydro khơng bão hịa cĩ cu đơi. Li dng năng lưng ca tia chiu x, cht xúc tác gia nhit mà làm cho các hĩa cht trên kt hp vi g và đĩng rn li, g đưc làm như vy gi là g polyme phc hp (vit tt là WPC). WPC so vi g nguyên thì tính n đnh kích thưc rt cao. Các loi ch tiêu: cưng đ (đ rn, ép, chu mài mịn) đu tăng lên rt nhiu, ngoi quan đp, bo dưng đơn gin, bn lâu là vt liu kin trúc tt. Đu nhng năm 1960, các nhà khoa hc M, Liên Xơ (cũ) đã dùng tia γ chiu x gây phn ng đa t các đơn th tm vào trong g to nên sn phm cht lưng cao WPC, sau đĩ nhiu quc gia, nhiu nhà khoa hc đã s dng nhiu ngun năng lưng khác nhau trong đĩ cĩ c năng lưng nguyên t vào mc đích này. Năm 1965, trong hi tho chuyên đ New York các nhà khoa hc M đã gii thiu thành tu đưa cht dn đ tm g và dùng xúc tác gia nhit đ sn xut g WPC [31, tr. 82]. Năm 1968, cơng ty hĩa cht ARCO ca M đã dùng tia γ bc x WPC. Sn phm này ch yu dùng làm sàn, chu mài mịn cao, cĩ đ cng cao. Ván sàn loi này khơng cn trang sc và rt khĩ cháy, thích hp vi nơi cơng
  16. 7 cng, đơng ngưi như: ga tàu đin ngm, phịng đi, sân bay, siêu th, sàn nhy, khách sn cao cp. Tuy giá thành nĩ cao nhưng tui th gp 911 ln g nguyên liu. T năm 1970 M đã cĩ 3 cơng ty dùng bc x đ sn xut WPC, hình thành h thng cơng nghip sn xut WPC to ra hơn 100 loi hình sn phm. Gn đây, WPC đã vưt quá con s 2 triu m 2. Pháp, các nhà khoa hc dùng bc x γ đ sn xut WPC cĩ tính n đnh cao, giá thành sn phm gim ti 40%. Anh, WPC dùng làm cán dao, nhc c, dng c th thao. Tây Ban Nha s dng WPC làm thoi dt rt thành cơng. Ba Lan dùng WPC làm ming đm tà vt, đưa kh năng chu chu xung kích ln gp my chc ln so vi g nguyên liu. Năm 1984, Hc vin Cơng Nghip Rng Hoa Đơng và Nhà máy g Thưng Hi sn xut WPC bng cây g lá rng dùng cho điêu khc cũng đt kt qu tt. Vin khoa hc Lâm nghip Trung Quc tin hành WPC bng g Keo trng cũng cho kt qu tt. Vic nghiên cu WPC Trung Quc vn cịn nhng hn ch nht đnh do giá thành cao và khng ch quá trình phn ng chưa trit đ, nên vic m rng sn xut WPC cịn gp nhiu khĩ khăn. Ti Canada, Phn Lan, Thy Đin, Nam M cũng đã xây dng hàng lot các cơng xưng nhà máy sn xut WPC dùng chiu x γ đ sn xut vt liu xây dng cung cp cho nưc mình, h đã sn xut hàng lot ván sàn WPC mang tính hàng hĩa. Ti Ý mt s nhà máy đã dùng Styrene làm đơn cht đ mi ngày sn xut đưc 3m 3 WPC dùng làm cúc áo, đin thoi và các sn phm khác. T xa xưa, con ngưi đã bit dùng Polyethylenglycol đ bo qun g. G đưc ngâm tm quét Polyethylenglycol (PEG) rt cĩ hiu qu làm gim s
  17. 8 trương n, co rút ca g, phịng nga s bin dng, cong vênh, nt v do nguyên nhân trên gây nên. Polyethylenglycol đưc s dng rng rãi trong vic bo qun g c xưa. Ví như, g c xưa b chơn vùi dưi sơng băng hơn 3 vn năm ti M G tàu thuyn ca chin hm Wasa b chìm đm ti cng Thy Đin, qun th kin trúc ti các đn c ca Nht Bn, tt c đu đưc x lý bo qun bng PEG mà hiu qu m mãn. My năm gn đây Trung tâm k thut bo h văn vt ca tnh Thim Tây Trung Quc cũng đã trin khai nghiên cu v phương din này. Stamm đã nghiên cu s dán dính ca ván mng đưc x lý bng dung dch polyetylenglycol (PEG1000) vi nhng nng đ khác nhau đi vi các loi keo dán đã kt lun như sau: tính trang sc ca g x lý PEG1000 kém hơn g chưa x lý, đc bit là khi dùng cht ph cĩ dung mơi bay hơi nitrocellulose, polyetylenglycol đĩng vai trị tác dng như là mt dung mơi làm cho s khơ đĩng rn ca màng cht ph b phá hoi [31, tr.57]. Vi g Vân Sam Bc M đưc x lý bng dung dch PEG1000 tan trong nưc vi các loi nng đ dùng nm Lenzilestrebea cy thí nghim trên mu tiêu chun tin hành trong 3 tháng khi t l tn đng ca PEG ln hơn 18% do thành phn nưc hút vào PEG s ln lên ca nm phá hoi g nht thit cn cĩ nưc sinh lý trong t bào tr nên ít mà g đưc x lý khơng phát sinh hin tưng phá hoi [31, tr.58]. 1.1.2. Trong nưc Vic nghiên cu s dng các sn phm g bin tính Vit Nam đn nay vn cịn mc đ phịng thí nghim. Nhng năm 60 ca th k XX, Nhà máy g Cu Đung đã sn xut sn phm tay đp và thoi dt t ván mng dán ép nhiu lp, cĩ th coi đây là sn phm g bin tính đu tiên Vit Nam, theo phương pháp nhithốcơ.
  18. 9 Cui nhng năm 1980, Nguyn Trng Nhân và các cng s Vin Cơng Nghip Rng (Vin KHLN Vit Nam ngày nay ) đã nghiên cu tm dung dch Phenolformaldehyd và nén ép vi t sut nén 4045% nhm bin tính g Vng Trng đ làm thoi dt, theo phương pháp nhithốcơ. Kt qu đã nâng cao đ bn cơ hc, đ cng gp 23 ln g nguyên. Vũ Huy Đi và các cng s Trưng Đi hc Lâm Nghip đã nghiên cu nh hưng ca đơn yu t t sut nén đn mt s tính cht ca g bin tính. Trn Văn Ch và các cng s Trưng Đi hc Lâm nghip trong Đ tài Khoa hc Cơng ngh cp b (2005): “nghiên cu cơng ngh và thit b bin tính g cĩ khi lưng riêng thp thành nguyên liu cht lưng cao”, đã nghiên cu quy trình bin tính g bng PEG1000 đi vi 4 loi g: B đ, Keo lai, Keo tai tưng, Keo lá tràm. Kt qu nghiên cu cho thy: các loi g trên sau khi đưc x lý bng dung dch PEG1000 thì t l co rút đu gim rõ rt và tính cht cơ hc ca g thì cĩ nh hưng khơng nhiu. Phm Văn Chương và các cng s Trưng Đi hc Lâm nghip trong Đ tài Khoa hc Cơng ngh cp b (2005): “Nghiên cu s thay đi ca tính cht vt lý, cơ hc, hố hc ca g Sa Mc và g M theo tui cây làm cơ s cho vic s dng hai loi g này trong cơng nghip sn xut ván ghép thanh”, đã nghiên cu mt cách rt cơ bn v tính cht vt lý, cơ hc, hố hc ca g Sa Mc và g M. Kt qu nghiên cu cho thy: G M phù hp cho nhiu mc đích s dng như: sn xut đ mc, ván nhân to, bt giy Tuy nhiên v đc tính cơng ngh và tính năng s dng, g M cịn mt s tn ti như: cu to khơng đu theo phương bán kính làm cho g d b bin dng trong quá trình s dng, g rt d b nm, mc phá hoi, đ bn t nhiên thp.
  19. 10 1.2. NHN XÉT RÚT RA T TNG QUAN Cơng ngh bin tính g đã phát trin khá lâu nưc ngồi. Do tính n đnh kích thưc tt, tính cht cơ hc, chu mài mịn và chu un cũng vy nên g bin tính đưc s dng rng rãi và thc t mt s nưc như: M, Pháp, Đc, Ba Lan, Canada đã nghiên cu và to ra nhng sn phm g bin tính cĩ cht lưng đáp ng nhng yêu cu ngày càng cao ca mt s ngành: vt liu kin trúc, vt liu cơng nghip, đ mc và cơng ngh phm, dng c văn th Vic s dng polyetylenglycol đ bo qun g đã đưc áp dng t lâu trên th gii và rõ ràng tác dng bo qun g bng PEG cĩ nhng ưu đim ni tri: làm gim s trương n, co rút ca g, phịng nga s bin dng, cong vênh, nt v [31, tr.54], nhưng trên th gii cũng chưa cĩ nhiu cơng trình chuyên sâu vào nghiên cu, đánh giá tác đng ca PEG đi vi g. Ti Vit Nam, các nghiên cu ca các tác gi nêu trên v tác đng ca PEG vào mt s loi g nghiên cu cũng đơn thun da trên kt qu nghiên cu thc nghim, tài liu v bin tính g bng PEG khơng nhiu, cơ ch và bn cht ca quá trình bin tính hố hc bng PEG vn cịn là vn đ chưa rõ. Do đĩ đ áp dng vào thc t sn xut to ra các loi g bin tính (bng cách ngâm tm PEG) ti Vit Nam là vn đ cn phi nghiên cu bài bn và đi sâu hơn. Lun án: “Nghiên cu nâng cao cht lưng g M (Manglietia conifera Dandy ) rng trng bng phương pháp bin tính hĩa hc” vi mc đích là nâng cao n đnh kích thưc cho g M rng trng đ t đĩ nâng cao giá tr s dng ca loi cây này là mt vn đ ht sc cn thit và cĩ ý nghĩa.
  20. 11 Chương 2. MC TIÊU, ĐI TƯNG, NI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU 2.1. MC TIÊU NGHIÊN CU • Mc tiêu v khoa hc Gĩp phn xây dng cơ s khoa hc cho cơng ngh bin tính g. Xác đnh nhng yu t cơng ngh nh hưng đn n đnh kích thưc g M bin tính. • Mc tiêu k thut Đ xut sơ đ cơng ngh bin tính g nhm nâng cao n đnh kích thưc cho g M rng trng. 2.2. ĐI TƯNG NGHIÊN CU 2.2.1. G Trong lun án, chúng tơi chn loi g M ( Manglietia conifera Dandy) 15 tui đưc khai thác ti huyn Hàm Yên, tnh Tuyên Quang. Lý do chúng tơi chn g M đ tui 15 là vì: tui này G M đã đt tiêu chun thành thc cơng ngh, đưng kính đt khong 1720cm, chiu cao khong 1619m, cht lưng g đáp ng đưc yêu cu ca ván ghép thanh và t l thành khí tương đi cao. 2.2.2. Hố cht Chúng tơi chn dung dch Polyethylenglycol (PEG600): là mt polyme ca etylen glycol cĩ cơng thc chung HOCH 2(CH 2OCH 2)nCH 2OH, trong đĩ n là đ polyme hĩa trung bình. PEG 600 là Polyethylenglycol cĩ khi lưng phân t là 600; T trng 1,10 (50/4 0C); Đim đĩng rn: 2025 0C; Đ nht: 10 cst (100 0C); PEG 600 tn ti dng lng, khơng màu, khơng mùi, khơng đc hi đi vi ngưi và gia súc và tan trong nưc vi bt kỳ t l nào; PEG là mt cht tan trong nưc khơng màu, khơng mùi, khi phân t
  21. 12 lưng cao trng thái rn khi nhit đ khơng khí (20 0C), khi phân t lưng thp trng thái lng. PEG khơng cĩ tính đc đi vi ngưi và gia súc, nguy cơ cháy thp. Thơng thưng PEG tn ti dưi dng hn hp ca nhiu cao phân t vi đ trùng hp khác nhau. PEG thích hp cho vic x lý g tươi và ưt, nng đ dung dch x lý t 2530% (dung mơi là nưc). Nhit đ x lý là nhit đ phịng, thi gian và nhit đ x lý căn c vào đ dày, loi g và lưng ngm cn x lý mà quyt đnh. Khi x lý đ m ca g ln thì t l tn đng ca PEG trong g cũng ln, Kh năng chng trương n ca g đưc x lý cũng cao. Do đĩ vi g tươi hiu qu x lý tt hơn g khơ [31]. Chúng tơi s dng phương pháp ngâm thưng đ tin hành thí nghim. 2.2.3. Các yu t thay đi Trong lun án, chúng tơi la chn các yu t thay đi sau: Các cp nng đ dung dch Polyethylenglycol (PEG600): chúng tơi la chn các cp nng đ N (%): 10; 15; 20; 25, 30. Chn các cp nhit đ: tham kho tài liu [31] và da vào đim đĩng rn ca PEG 600 là 2025 0C, do đĩ chúng tơi chn các cp nhit đ t ( 0C): 20; 30; 40; 50; 60 Thi gian ngâm g: do mu g thí nghim nh (theo TCVN) nên chúng tơi chn thi gian ngâm theo các cp sau: [τ (gi): 2; 4; 6; 8; 10] 2.3. NI DUNG NGHIÊN CU Nghiên cu đc đim cu to, tính cht vt lý, hố hc và tính cht cơ hc ca g M. Nghiên cu nh hưng ca nng đ dung dch PEG600, thi gian tm và nhit đ tm đn t l co rút và giãn n ca g M bin tính. Nghiên cu nh hưng ca dung dch PEG600 đn n đnh kích thưc g M bin tính; s bin đi v thành phn hố hc và mt s tính cht cơ hc ch yu ca g M trưc và sau bin tính.
  22. 13 Nghiên cu cơ ch bin tính G M bng PEG600. Đ xut sơ đ cơng ngh bin tính g M rng trng. 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU 2.4.1. Phương pháp k tha K tha các kt qu nghiên cu trong và ngồi nưc v bin tính g theo phương pháp hố hc. 2.4.2. Phương pháp thc nghim 2.4.2.1. Đi vi ni dung nghiên cu tính cht vt lý, hố hc, tính cht cơ hc Quá trình nghiên cu đưc tin hành theo phương pháp nghiên cu thc nghim da trên h thng tiêu chun trong nưc và quc t như: (1) Chn rng, chn cây, ct khúc, ly mu và xác đnh tính cht cơ, vt lý ca g theo tiêu chun Vit nam t TCVN 35570 đn TCVN 37070 (đã sa đi năm 1998 ) [22]. (2) Phân tích thành phn hố hc g theo ГOCT 1148565; GB 2677.381, GB 2677.481, GB 2677.781. (3) S dng phương pháp phân tích thng kê đ x lý và đánh giá kt qu theo TCVN. 2.4.2.2. Đi vi ni dung nghiên cu bin tính g M Chúng tơi chn phương pháp nghiên cu thc nghim theo lý thuyt quy hoch thc nghim. Phương pháp thc nghim trong lun án gm: k hoch thc nghim đơn yu t và k hoch thc nghim đa yu t. Trong k hoch thc nghim đơn yu t và đa yu t, các s liu đo đm theo mơ hình b trí thí nghim s đưc x lý theo phương trình tốn hc bc nht trưc. Khi x lý s liu, nu các s liu tính tốn đm bo tính tương thích ca mơ hình tốn hc thì mơ hình tốn bc nht đưc chp nhn. Nu khơng tương thích thì phi nâng bc ca mơ hình tốn lên bc hai.
  23. 14 Trong tính tốn tìm ra phương trình tương quan, chúng tơi chn ra mơ hình tốn hc dng bc hai. Quá trình kim tra theo thng kê tốn hc nu đm bo đ tin cy ca các yu t và tính tương thích ca mơ hình thì các phương trình tương quan s dng bc 2. a. K hoch thc nghim đơn yu t Chúng tơi tin hành các thí nghim theo k hoch thc nghim đơn yu t nhm nghiên cu nh hưng ca nng đ dung dch PEG600, nhit đ và thi gian ngâm đn n đnh ca g M bin tính. Thc nghim đơn yu t đưc tin hành theo các bưc sau: + Thc hin thí nghim vi thơng s thay đi vi s mc khơng nh hơn 4, khong thay đi ln hơn 2 ln sai s bình phương trung bình ca phép đo giá tr thơng s đĩ. S thí nghim lp li n = 3 (theo tính tốn). + Sau khi thí nghim xong, tin hành xác đnh đ tin cy v nh hưng ca nng đ dung dch PEG600, nhit đ và thi gian ngâm đn n đnh ca g M bin tính. + Đánh giá tính thun nht ca phương sai trong quá trình thí nghim, đ chng t nh hưng khác đi vi thơng s cn xét là khơng cĩ hoc khơng đáng k. + Kim tra đ tương thích ca mơ hình theo tiêu chun Fisher. Trong k hoch thc nghim đơn yu t: + Bin s là: Các cp nng đ N ca dung dch PEG (%): 10; 15; 20; 25, 30. Các cp nhit đ dung dch t ( 0C): 20; 30; 40; 50; 60. Các cp thi gian ngâm: τ (gi): 2; 4; 6; 8; 10. + Quan h gi các hàm ch tiêu Y và các thơng s nh hưng x i: 2 Y = b o + b i xi + b ii xi (2.1)
  24. 15 Trong cơng thc (2.1): Y các hàm ch tiêu (t l co rút, t l giãn n ); xi giá tr mã hĩa ca các bin s; b o – h s t do; b i – các h s tuyn tính; bii : các h s bc hai. b. K hoc thc nghim đa yu t Mc đích ca k hoch đa yu t là nghiên cu nh hưng ca nng đ dung dch PEG600, nhit đ và thi gian ngâm đn n đnh ca g M bin tính. Cĩ th din t mơ hình khi bài tốn ti ưu trong nghiên cu thc nghim to g M bin tính theo sơ đ hình 2.1. Nhit đ (X 1) T l co rút, dãn n (Y 1) Thi gian ngâm (X 2) T l PEG trong g (Y 2) Nng đ dung dch (X 3) Kh năng chng trương n (Y 3) Hình 2.1. Mơ hình bài tốn xác đnh các thơng s ti ưu khi to g M bin tính Như đã chn và t kt qu nghiên cu cho thy mơ hình bài tốn ti ưu hình 2.1. thuc dng bc hai. Quan h gia hàm Y và các thơng s x 1, x 2 . xn đưc mơ t bng phương trình hi quy đa thc bc hai [17, tr.46]: k k −1 k 2 Y = b0 + ∑ bi x i + ∑ ∑ bij x ix j + ∑ bii .x i (2.2) i =1 i =1i = 1 Trong cơng thc (2.2): x i = (X i Xio )/ ∆X i ; Xi – giá tr mã hố ca các thơng s vào; b0 h s t do bi – Các h s tuyn tính
  25. 16 bij (i ≠ j) – Các h s tương tác lp bii – Các h s bc 2 Xi – giá tr thc ca các thơng s vào Xio giá tr mc cơ s ca các thơng s ∆X i bưc thay đi ca các thơng s k s thơng s thí nghim i Các yu t, i = 1 ; 2 ; n Đ tin hành ngâm tm g trong dung dch hố cht PEG600. Các thí nghim đưc b trí đc lp vi nhau theo tng cp nng đ, nhit đ và thi gian ngâm. + Các thí nghim ca lun án tin hành theo k hoch thc nghim các yu t rút gn (TYR) [17], [21]. m + Tng s thí nghim: N= k(2 + 2m + 1) = 45 [17] (2.3) Trong cơng thc (2.3): k s ln lp li (theo tính tốn k = 3); m các bin s thí nghim (m = 3). Các mc thí nghim và bưc thay đi ca các thơng s thí nghim đưc trình bày bng 2.1. Bng 2.1. Các mc, bưc thay đi ca các thơng s thí nghim Giá tr thc Các mc Giá tr mã (x) 0 X1 ( C) X2 (gi) X3 (%) Mc trên α +α 60 10 30 Mc trên + 50 8 25 Mc cơ s 0 40 6 20 Mc dưi 30 4 15 Mc dưi α α 20 2 10 Bng ma trn k hoch thí nghim đưc trình bày bng 2.2 và 2.3.
  26. 17 Bng 2.2. Ma trn thí nghim N Y1 Y2 Y3 YTB T (0C) τ(gi) N (%) 0 1 + + + 2 + + 3 + + 4 + 5 + + 6 + 7 + 8 9 0 0 0 1 α 0 0 0 1 +α 0 0 1 1 0 α 0 2 1 0 +α 0 3 1 0 0 α 4 1 0 0 +α 5 Bng 2.3. Ma trn các thơng s thí nghim 0 0 N0 X1 ( C) X2 (gi) X3 (%) t ( C) τ (gi) N (%) 1 + + + 50 8 25
  27. 18 2 + + 30 8 25 3 + + 50 4 25 4 + 30 4 25 5 + + 50 8 15 6 + 30 8 15 7 + 50 4 15 8 30 4 15 9 0 0 0 40 6 20 1 α 0 0 20 6 20 0 1 +α 0 0 60 6 20 1 1 0 α 0 40 2 20 2 1 0 +α 0 40 10 20 3 1 0 0 α 40 6 10 4 1 0 0 +α 40 6 30 5 + Tin hành các thí nghim theo ma trn đã lp. c. Phương pháp x lý s liu • Phương pháp x lý s liu Phương pháp x lý s liu đưc tin hành theo lý thuyt thng kê tốn hc [7], [9], [10], [16], [17], [23]. + Xác đnh đ tin cy ca yu t nghiên cu theo tiêu chun Fisher:
  28. 19 2 S yt F = 2 (2.4) Stn 2 Cơng thc (2.4): S yt – phương sai do s thay đi ca các thơng s 2 vào gây nên; S tn – phương sai do nhiu thc nghim gây ra. Đ kim nghim “gi đnh khơng” so sánh F vi Fb, nu F > F b thì nh hưng ca các yu t là đáng tin cy. F b chun Fisher tra bng vi mc ý nghĩa α = 0,05 và 2 bc t do (k1), k(m1). + Tính đng nht ca phương sai đánh giá qua tiêu chun Kohren [17]: 2 S max G = N (2.5) 2 ∑ Su u=1 Trong đĩ: 2 2 S max ưc lưng phương sai ln nht trong s các S u; N 2 ∑ Su tng tt c các ưc lưng phương sai; u=1 N s đim thí nghim. Nu giá tr G trong cơng thc (2.5) nh hơn hoc bng Gb thì các phương sai đưc coi là đng nht. G b – giá tr Kohren tra trong bng vi xác sut n đnh α = 0,05 và 2 bc t do (m1), k. Nu giá tr tính tốn: G > Gb thì gi thuyt b bác b. • Phân tích đánh giá mơ hình hi quy bc 2 Phn này, chúng tơi s dng chương trình phn mm (OPT) trên máy vi tính ca Vin cơ Đin Nơng Nghip và Cơng ngh sau thu hoch, B Nơng nghip và Phát tin Nơng thơn đ x lý kt qu thc nghim bc hai. (1) Kim tra đ tương thích ca mơ hình hi quy Đ tương thích ca mơ hình hi quy kim tra theo tiêu chun Fisher. Giá tr tính tốn ca tiêu chun Fisher là:
  29. 20 2 mSa Ftt = 2 (2.6) Sb Trong đĩ: 2 Sa – phương sai tuyn chn to nên do s chênh lch gia các giá tr hàm tính theo mơ hình và giá tr thc nghim ca nĩ; 2 Sb – phương sai do nhiu to ra. * Bc t do đây bao gm: k a = N – k ; k b = N(m1); m s ln lp li ca mi thí nghim. Nu F tt nh hơn giá tr Fisher tra bng vi bc t do ka, k b vi mc ý nghĩa α = 0,05 thì mơ hình tương thích. (2). Kim tra mc ý nghĩa ca các h s hi quy Mc ý nghĩa ca các h s hi quy kim tra theo tiêu chun Student. Chun Student ca tng h s hi quy tính theo cơng thc: b0 bi bij bii t0 = ; ti = ; tij = ; tii = (2.7) Sb0 Sbi Sbij Sbii Trong cơng thc (2.7): S b0 , S bi , ưc lưng phương sai theo các h s hi quy; b 0, b i, giá tr các h s hi quy cn kim tra. Nu tiêu chun Student ca các h s hi quy t i nào đĩ ln hơn chun Student tra bng tb thì h s cĩ ý nghĩa. Chun tb đưc tra bng vi bc t do γ = N(m1) và mc ý nghĩa α = 0,05. (3). Chuyn phương trình hi quy sang dng chính tc Đ phương trình hi quy dng đơn gin hơn và phn ánh rõ tính cht hình hc ca nĩ, cn chuyn phương trình hi quy t dng mã sang dng chính tc bng cách ri gc to đ O(x 1 = 0, x 2 = 0, x k = 0) v đim đc s s s bit: S(x 1, x 2, x k). dng chính tc phương trình hi quy s là: k 2 y − y = Bii X (2.8) ∑ i i=1
  30. 21 Trong cơng thc (2.8): y s cc tr ca hàm ti ưu; X i – các thơng s vào theo giá tr mi; B ii h s ca phương trình chính tc; k s thơng s. • Gii bài tốn ti ưu theo phương pháp trao đi giá tr ph Haimes là ngưi đ xưng phương pháp trao đi giá tr ph đ gii bài tốn ti ưu đa mc tiêu. Theo Haimes, bài tốn ti ưu đa mc tiêu đưc chuyn v bài tốn mt mc tiêu như sau: Y1 → min Vi điu kin: Y j(x i) 0 Ti đim ti ưu: * * * * Y1(x , λ ) = F (x , λ ) và ∂F/∂x i = 0 và ∂F/∂ λji = 0 T đĩ gii h (n + m) phương trình: ∂F/∂x i = 0; i = 1, 2, , n Yj εj = 0; j = 1, 2, , m * * * đi vi các n x i và λji s tìm đưc các giá tr x 1 , x 2 , , x n xác đnh cc tr * ca hàm mc tiêu F. Căn c giá tr ca λji , chn các giá tr εj đ tìm li gii phù hp. 2.4.2.3. Xác đnh đ m cho mu g thí nghim Đ xác đnh đ m cho mu g thí nghim chúng tơi dùng phương pháp cân sy. Các bưc tin hành như sau: + To mu thí nghim theo kích thưc thanh phơi đơn cho ván ghép thanh vi kích thưc: (n x b x l mm) tương đương vi (25 x 50 x 350 mm). Trong đĩ: n: chiu dày thanh phơi đơn (mm).
  31. 22 b: chiu rng thanh phơi đơn (mm). l: chiu dài thanh phơi đơn (mm). T mu thí nghim cĩ kích thưc như trên, cách đu thanh g 300mm, ct ly mt mu g cĩ kích thưc (10 x 50 x 50mm), t mu g này ta li ct xung quanh đ đưc mu g cĩ kích thưc (10 x 30 x 30mm). Làm như th đ tránh hin tưng đ m g đã b gim phía ngồi và phía đu g do hin tưng bay hơi nưc t lúc x g đn lúc ly mu. C như vy trên 20 thanh g ta ly đưc 20 mu khác nhau (cĩ kích thưc như nhau). Đem đánh s các mu trên ri đem cân vi đ chính xác là 1/1000 gam, sau đĩ cho vào t sy vi nhit đ 105 0C. C sau 2 gi cân 1 ln, đn khi nào cân 3 ln liên tip mà khi lưng g khơng thay đi thì coi như là g đã khơ kit. Chú ý khi ly mu ra cân, mu g phi đưc đt trong bình thy tinh cĩ np kín cách m, trong đng cht hút m. Đ m ban đu ca g trưc khi sy đưc tính theo cơng thc: (m1 − m0 ) W = x100(%) (2.10) m0 Trong đĩ: m1 : khi lưng mu trưc khi sy (g). m0 : khi lưng mu sau khi sy khơ kit là (g). W: đ m ban đu ca g trưc khi sy (%). 2.4.2.4. Xác đnh lưng hĩa cht thm vào g Lưng thuc thm đưc xác đnh theo phương pháp cân đo, đưc tính tốn theo cơng thc sau: m − m C ( 2 1 ) 3 mt = (kg/m ) (2.11) Vc Trong đĩ :
  32. 23 mt: lưng thuc khơ tính trên 1 đơn v th tích g (kg). m1: khi lưng g trưc khi tm (kg). m2: khi lưng g sau khi tm (kg). 3 Vc: th tích vt liu tm (m ). C: nng đ dung dch tm (%). 2.4.2.5. Xác đnh đ sâu thm hĩa cht Đ sâu thm thuc vào mu g đưc xác đnh bng thuc ch th màu. Sau khi thí nghim đã tm xong, vt mu ra đ cho ráo b mt, sau đĩ ct ngang mu thành 3 phn bng nhau, dùng dung dch thuc th bơi lên trên b mt vt ct, phn cĩ thuc s đi màu, phn khơng cĩ thuc s gi nguyên màu g (hình 2.2): Hình 2.2. Sơ đ xác đnh đ sâu thm thuc trên tit din ngang mu g Chúng tơi dùng Cobalt thiocyanate đ làm cht ch th màu. Cobalt thiocyanate khi đính vi hn hp cellulosePEG s hình thành 1 hn hp (phc) khơng tan trong dung dch xylene. Phn g b thm PEG s b nhum thành màu xanh da tri cịn g khơng b thm PEG thì vn gi nguyên màu sc t nhiên ban đu ca g. Chú ý: Cobalt thiocyanate ch đính riêng vi PEG, và sau khi ngâm, dùng xylene đ (ra) loi b hồn tồn PEG và cobalt thiocyanate tha vì hn hp PEG/cobalt thiocyanate cịn sĩt li s cĩ màu
  33. 24 xanh da tri ca hp cht cobalt thiocyanate. Sau khi ra bng xylene, các mu g tm PEG vn gi nguyên màu xanh da tri ca thuc nhum. Dùng thưc kp đo t 4 đim gia ca 4 cnh mt ct đ xác đnh chiu sâu ca thuc thm (hình 2.2). Như vy mi mu ít nht cĩ 8 ln đo, giá tr trung bình ca 8 ln đo này là đ sâu thm thuc trong g ca mt mu. 2.4.2.6. Xác đnh t l PEG Xác đnh t l PEG trong g (%): vic xác đnh t l PEG trong g đưc thc hin như sau: các mu sau khi đã x lý đưc ct thành 5 lp liên tc cĩ chiu dày bng nhau và đưc đánh theo s th t t 1, 2, 3, 4 và 5. Lp 1 và lp 5 là hai lp ngồi cùng tương ng mt trên và mt dưi, lp 2 và lp 4 tương ng tip giáp vi lp 1 và lp 5, lp 3 là lp nm gia. Sau khi phân lp, đưa vào t sy đn khơ kit, sau đĩ ly mu ra và dùng cht ch th màu Cobalt thiocyanate bơi lên trên b mt mu ct. Da trên din tích ca phn mu đã thm thuc PEG vi din tích b mt mu th s xác đnh đưc t l % ca PEG tn ti trong g bin tính. 2.4.2.7. Ch tiêu đánh giá đ n đnh kích thưc ca g M bin tính a) Kh năng chng trương n (ASE) V −V ASE = c T ×100% (2.12) Vc Trong đĩ: Vc: t l trương n th tích ca g khi chưa x lý Vt: t l trương n th tích ca g qua x lý Do t l co rút hoc trương n theo chiu dc th là rt bé, thơng thưng ch đo xác đnh t l trương n và co rút theo phương pháp tuyn. + ASE > 0: quá trình x lý đt hiu qu. + ASE = 100%: vt liu hồn tồn n đnh. + ASE = 0%: quá trình x lý khơng cĩ hiu qu gì đi vi s n đnh kích thưc.
  34. 25 + ASE < 0: quá trình x lý cĩ kt qu ngưc li đi vi s n đnh kích thưc • Xác đnh t l co rút chiu dài S dng thưc kp đin t Digital Calirer, Model 19975 đ đo kích thưc mu g trưc và sau khi bin tính g. Chúng tơi s dng mu g sau bin tính, kích thưc (20x20x10 mm). Đo kích thưc ba chiu ti v trí gia mu chính xác ti 0,01 mm đưc l 1, a1 và b 1. Cho mu vào sy đn khi khơ kit (W = 0%), ly mu ra, đo li kích thưc ba v trí đo ln trưc đưc l 2, a 2 và b 2. Tính t l co rút theo cơng thc: Chiu dc th: Y l (%) = [(l 1 – l2)/l 1)] x 100 (2.13) Chiu xuyên tâm: Y x (%) = [(a 1 – a2)/a 1)] x 100 (2.14) Chiu tip tuyn: Y t (%) = [(b 1 – b2)/b 1)] x 100 (2.15) Trong đĩ: l, a, b – kích thưc theo chiu dc th, xuyên tâm và tip tuyn Yl , Y x , Y t t l co rút ti đa ba chiu. • Xác đnh t l dãn n chiu dài Chúng tơi s dng mu g sau bin tính, kích thưc (20x20x10 mm). Mu đưc sy khơ kit. Đo kích thưc ba chiu ti v trí gia mu chính xác ti 0,01 mm đưc l 1, a1 và b 1. Sau đĩ cho g hút nưc đn bão hịa (kích thưc hai ln đo liên tip khơng thay đi), đo li kích thưc ba v trí đo ln trưc đưc l 2, a 2 và b 2. Tính t l dãn n ti đa theo cơng thc: Chiu dc th: Y l (%) = [(l 2 – l1)/l 1)] x 100 (2.16) Chiu xuyên tâm: Y x (%) = [(a 2 – a1)/a 1)] x 100 (2.17) Chiu tip tuyn: Y t (%) = [(b 2 – b1)/b 1)] x 100 (2.18) Trong đĩ: l, a, b – kích thưc theo chiu dc th, xuyên tâm và tip tuyn Yl , Y x , Y t t l co rút ti đa ba chiu. • Xác đnh t l co rút th tích
  35. 26 Chúng tơi s dng mu g sau bin tính, kích thưc (20x20x30 mm). Đo kích thưc ba chiu ti v trí gia mu chính xác ti 0,01 mm đưc l 1, a1 và b 1 đ tính th tích V 1. Cho mu vào sy đn khi khơ kit (W = 0%), ly mu ra, đo li kích thưc ba v trí đo ln trưc đưc l 2, a2 và b 2 đ tính th tích V 2. Tính t l co rút th tích theo cơng thc: Yv (%) = [(V 1 – V2)/V 1)] x 100 (2.19) • Xác đnh t l dãn n th tích Chúng tơi s dng mu g sau bin tính, kích thưc (20x20x30 mm). Cho mu vào sy đn khi khơ kit (W = 0%), Đo kích thưc ba chiu ti v trí gia mu chính xác ti 0,01 mm đưc l 1, a1 và b 1 đ tính th tích V 1. Sau đĩ ngâm g vào nưc đn bão hịa (kích thưc hai ln đo liên tip khơng thay đi), đo li kích thưc ba v trí đo ln trưc đưc l 2, a 2 và b 2 đ tính th tích V2. Tính t l dãn n th tích theo cơng thc: Yv (%) = [(V 2 – V1)/V 1)] x 100 (2.20) b. Kh năng chng li s hút m (MEE) M − M MEE = c T ×100% (2.21) M c Trong đĩ: Mc: t l hút m ca g khi chưa x lý (%) Mt: t l hút m ca g đã x lý (%) c. Kh năng chng li s hút nưc (RWA) W −W RWA = c T ×100% (2.22) Wc Trong đĩ: Wc: t l hút nưc ca g khi chưa x lý (%) WT: t l hút nưc ca g sau x lý (%) d. T l tăng th tích (B) V −V B = T c ×100% (2.23) Vc 3 Trong đĩ: Vc: Th tích khơ tuyt đi ca g khơng qua x lý (cm )
  36. 27 3 VT: Th tích khơ tuyt đi ca g ca g đã x lý (cm ) 2.4.2.8. Đánh giá nh hưng ca PEG đn trang sc b mt g Gia cơng mu th bám dính ca màng trang sc theo tiêu chun Tip Khc CNS 673085. Tên ca phương pháp: phương pháp k ơ vuơng. Nguyên tc: trên b mt g cĩ tráng cht ph, ta dùng dao nhn sc k 5 đưng song song và 5 đưng song song khác vuơng gĩc vi nhau to ra nhng ơ vuơng trên b mt ván (theo hình 2.3): Cp đ A1 Cp đ Cp đ A 2 A3 Cp đ Cp đ A4 A5 Hình 2.3. Các cp đ đánh giá cht lưng bám dính ca màng trang sc Mu th đ trong điu kin: Nhit đ T = (18 – 22) o C Đ m tương đi ca khơng khí: (55 – 57)%
  37. 28 Đánh giá đ bám dính ca màng cht ph: sau khi rch ơ vuơng trên b mt ván ta dùng ngĩn tay xoa nh trên b mt ván. Sau đĩ quan sát và đánh giá mc đ bong (bám dính) theo 5 cp đ như sau: Cp đ A1: Bám dính tt. Khơng cĩ vt bong, các cnh ơ vuơng nhn và sc. Cp đ A2: Bám dính tương đi tt. Các cnh ơ vuơng b rn nt, xut hin mt vài ch cĩ du hiu b bong. Cp đ A3: Bám dính bình thưng. Cĩ du hiu b bong nhiu, cĩ ít nht 4 ơ bong. Cp đ A4: Bám dính kém. S lưng các vt bong cĩ th cĩ ti 8 ơ. Cp đ A5: Bám dính rt kém. Gn như tt c các ơ b bong c mng, phn cnh các ơ cũng b bong. 2.4.2.9. Xác đnh đ ăn mịn kim loi ca PEG trên g M Dùng phương pháp th đ ăn mịn kim loi ca Schikorr (Nga) đ th: Ni dung phương pháp th như sau: + Chun b mu g: g M kích thưc (50 x 30 x 15mm). + Các mu g đưc ngâm trong dung dch PEG (theo ch đ ngâm ti ưu), sau đĩ đưc sy khơ. + Dùng đinh vít cy vào mu g. + Thi gian kim tra: 2 tháng. + Ty g bng dung dch axit HCl. + Tiêu chun đánh giá: Đánh giá đ hao ht khi lưng ca đinh vít theo cơng thc: (m1 − m2 ) K = x100 (%) (2.24) m1
  38. 29 Trong đĩ: K: đ ăn mịn kim loi (%) m1: khi lưng ban đu ca mu th (g). m2: khi lưng mu sau khi th (g). Chương 3. CƠ S LÝ THUYT 3.1. CƠ S KHOA HC CA QUÁ TRÌNH BIN TÍNH G Bin tính g thc cht là quá trình làm bin đi cu to ca g v vt lý hoc hố hc. G đưc cu to t các t bào, khi t bào g trưng thành s cĩ dng hình ng, như vy to nên cu trúc xp trong g, các ng mch to thành h mao dn cĩ tính thm thu nưc và m t mơi trưng. Mt khác, trong g gia các vách t bào và các l rng vách t bào to thành khong mao dn ca lp th nht, cha đy khơng khí, nưc, các cht chit xut. Khong khơng gian gia chúng và phía gia các mch cellulose to thành khong mao
  39. 30 dn th hai. Đưng kính mao dn khong 5 6 m. Tng th tích khong mao dn biu th qua đ xp. Cơng thc biu din tính đ xp như sau: ρ π = 1( − 0 )100% (3.1) ρ gB Trong đĩ: 3 ρ0 khi lưng th tích g khơ tuyt đi (g/cm ); 3 ρgB khi lưng th tích ca các cht trong g (g/cm ), (ρgB = 1.53 g/cm 3). Đc tính đĩ quyt đnh tính cht ca g v mt vt lý và cơ hc. Vì vy trên cơ s cu to ca g cĩ th sơ b đánh giá đưc cht lưng ca g, đc trưng là đ rng ca vịng năm, đ dy ca lp g mun, s phân lp, đ ln và s phân b ca th g. Mt khác, nưc cha trong g nh hưng nhiu đn trng thái ca g. G cha nưc t do và nưc liên kt. Hàm lưng nưc lõi g lá kim mi cht h, tuỳ thuc vào lồi và điu kin gây trng, bin đng trong khong 3570%, cịn phn giác hàm lưng nưc gp 2 3 ln so vi lõi. Trong g lá rng s chênh lch v hàm lưng nưc ít hơn so vi g lá kim. Hàm lưng nưc phân b khơng đu trong thân cây, cành cây và cũng bin đi theo mùa trong năm Tính cht ca g bin đi nhiu khi đ m gim xung dưi mc đ bão hồ th g (khong 30%). Gi g trong khơng khí vi nhit đ và đ m nào đĩ thì các lồi g đu đt ti đ m cân bng như nhau. S gim hàm lưng nưc liên kt dn ti s co rút ca g. Làm mt hồn tồn hàm lưng nưc liên kt gây ra s rút ngn chiu dài ca g (theo chiu tip tuyn 610%, theo chiu xuyên tâm 35%, dc si g 0,1 0,3%) và co rút th tich (12 15%). G cĩ kh năng hút m t mơi trưng khơng khí làm tăng hàm lưng nưc liên kt và trương lên. S khác nhau trong co rút và trương theo hưng khác nhau là nguyên nhân cơ bn ca hin tưng cong vênh ca g. Co rút và trương n trong điu kin đ m liên kt phân b
  40. 31 khơng đu theo th tích to ra mt ni ng sut trong g. Kh năng hút nưc ca g khi tip xúc vi nưc gi là đ thm nưc. Khi lưng th tích thc cht (ch tính vách t bào) ca mi lồi g đu bng nhau và bng 1530 kg/m 3. Khi lưng th tích ca g khơ do cĩ các ch trng cha khơng khí nên tuỳ tng lồi gii hn trong khong 100 kg/m 3 đn 1300 kg/m 3. Cùng vi s tăng lên ca đ m, khi lưng th tích ca g cũng tăng lên. G ca các lồi cây lá rng Vit Nam đ m 12% cĩ khi lưng th tích t 400 kg/m 3 (tp mc) ti 1100 kg/m 3 (thit mc) khí và cht lng dưi áp lc cĩ th xuyên qua. Đin tr kháng ca g khơ rt ln, nhưng nu tăng đ m đn đ bão hồ th g thì đin tr ca g gim đi nhiu. Dưi tác dng ca ti trng cơ hc trong g ny sinh tích đin. Xenluloza sp xp đnh hưng chính là nhân t mang li cho g tính cht cách đin. Tc đ truyn âm ca g tương đương vi thép, ln gp 15 ln khơng khí. Đ thm âm ca g rt ln. Khi chiu tia hng ngoi vào g mt phn năng lưng đĩ b hp th trên b mt g làm nĩng g. Vì vy tia hng ngoi dùng đ sy g mng. Tia sáng trng vào g sâu hơn tia hng ngoi. Căn c vào đ mnh ca tia phn chiu t b mt g cĩ th đốn đnh đưc lồi, cht lưng b mt g. Tia t ngoi chiu vào g gây cho g tính cht phát sáng. G cũng làm yu sc xuyên ca tia rơn ghen và tia gamma, nhiu ít ph thuc vào đ dy, t trng và đ m ca phin g. Tính cht cơ hc ca g xut hin khi cĩ tác đng lên g mt lc, qua đĩ ngưi ta cm nhn đưc đ bn ca g, kh năng bin dng, và cũng thy đưc mt s tính cht cơng ngh và nhng tính cht cĩ th li dng (Bng cách th tc thi và lâu dài các mu g ngưi ta xác đnh đưc các ch s v tính cht cơ hc ca g). Các tính cht này phi đưc th theo tiêu chun Nhà Nưc (đã sa đi năm 1998), (đưc đánh s t TCVN 36370 đn TCVN
  41. 32 37070), qui đnh phương pháp xác đnh gii hn bn khi nén, kéo, un tĩnh, un va đp, trưt và ct, sc chng tách, đ cng và bin dng đàn hi) Do tính cht d hưng ca g nên các ch s cơ hc dc th cao hơn ngang th. Đ bn đu đưc th vi đ m 12%. Tăng đ m gii hn bn khi nén dc th gim 22,5 ln, khi kéo gim 1,31,5 ln. Vi các mu th ln (các cu kin xây dng) các ch s v đ bn ca g thp hơn so vi mu nh. G cĩ khuyt tt ch s v đ bn gim. Đ bin dng ca g khi cĩ ti trng tc thi và nh đưc đc trưng bi hng s đàn hi. Mơ đun đàn hi ca g dc th vào khong 1020 GPa, ngang th nh hơn 2025 ln. Kh năng g b bin dng dưi tác dng ca ti trng trong thi gian dài, đc trưng cho tính cht lưu bin ca g, tăng lên cùng vi s tăng hàm lưng nưc liên kt và nhit đ. Khi cĩ ti tác đng lên g trong thi gian dài đ bn chu ti ca g gim, và ch bng khong 0,50,6 ca gii hn bn chu ti tc thi. Ti nhiu ln lp li làm cho g mi; gii hn chu un ca g trong trưng hp đĩ trung bình bng 0,2 đ bn khi un tĩnh. Khi thit k các cu kin bng g phi tính đn các yu t nh hưng đn đ bn ca g như: ti trng trong thi gian dài, đ m, nhit đ, khuyt tt và nhng yu t khác. Ngưi ta khơng dùng các ch s v gii hn bn th theo phương pháp tiêu chun mà dùng các ch s sc bn vt liu nh hơn nhiu ln. Đ do chu va đp ca g cây lá rng khong 2 ln ln hơn g cây lá kim. Khi lưng th tích ca g là mt ch s quan trng th hin nhng tính năng cơ bn ca g như bin đi kích thưc theo đ m, đ bn cơ hc. Vì l đĩ ngưi ta thưng phân hng g theo khi lưng th tích và cũng vì vy đ ci thin tính cht cơ, vt lý và nâng cao hiu qu s dng ca g đã áp dng các bin pháp cơ hc làm gim hoc mt đi hồn tồn các mao qun trong g làm tăng khi lưng th tích nhm ci thin đ bn cơ hc, lp đy các mao qun ca g bng hố cht đ
  42. 33 chng sinh vt phá hi hoc chng thm nưc nhm n đnh kích thưc ca g. Thành phn ch yu nht ca g là xenluloza (C 6H10 O5)n, hàm lưng vào khong 4050% trng lưng g khơ tuyt đi (tuỳ theo lồi). Cellulose là cao phân t chui các vịng anhydryt hexoza. Hp cht cĩ tên gi chung là hemixenluloza. Hemicellulose là nhng Polysacharide to nên vách t bào, gm các Pentosan (C 5H8O4)n và Hexosan (C 6H10 H5)n, hàm lưng Pentosan và Hexosan trong các loi g cĩ khác nhau, loi g lá rng lưng Pentosan nhiu 1923% và Hexosan 36 %. g lá kim t l Pentosan và Hyxosan xp x bng nhau (10 12%). Hemicellulose d b phân hu dưi tác dng ca Acid và nhit đ cao. Trong Hemicellulose cĩ mt t l khá ln ca Acide uronic. Khi phân gii hemixenluloza thu đưc các monome ca hexozan (mannan, galactan) và pentozan (xylan, araban). Tng hàm lưng ca polysaccarit trong g khong 65% trong đĩ khong 20% là d thu phân. Lignin là cu t cĩ v trí quan trng th hai sau xenluloza v hàm lưng trong t bào g, là cu t liên kt các t bào thy tp trung vào gia các t bào. V mt hố hc Lignin là mt cao phn t gm các đơn v Phenylpropan, các nhĩm chc cơ bn gm Metoxy (OCH 3), nhĩm Hydroxyl (OH) các đơn phân t trong Lignin liên kt vi nhau bng các liên kt Ete và liên lt CC to ra cu trúc mng phc tp. Liên kt CC rt bn vng đi vi x lý hố hc và nhit. Hàm lưng lignin trong g lá kim thưng vào khong 2630% và trong g cây lá rng 1725%. Lignin là polyme gm các đơn v cơ bn phenyl propan. Lignin khơng tan trong nưc nhưng tan trong dung dch kim dch nu sunphat, sunphit , Đĩ là nhng dch nu dùng đ tách xenluloza khi lignin trong nguyên liu g. Ngồi nhng cu t cơ bn trên
  43. 34 trong g cịn cĩ các hp cht phenol tan trong nưc như tannid, flobaphen, cht mu. Trong g cây lá kim và nhiu lồi g lá rng, đc bit là g nhit đi, các cht tecpen , terpenoid (tinh du, axit nha), alđehyd, alcaloit, chim khong 5% trong g. Các axit mch thng, nhng axit béo bc cao dưi dng este chim khong 15%. Các cht cĩ chc rưu: mch thng và sterin. Các cht đm, khong 1%. Các cht vơ cơ 15%. Thành phn hố hc ca g, đc bit là g nhit đi, khác nhau tùy theo lồi, b phn ca cây, tui cây và vùng sinh thái. S bin đi dưi tác dng ca nhit đi vi mi cu t ca g khác nhau. Phân tích hố hc cho thy g khá bn vng khi b tác dng nhit 100 oC trong vịng 48 gi (Fengel và Wegener,1989) [32]. Cao hơn nhit đ đĩ, các hp cht d bay hơi trong g, k c nưc, b đy ra khi g. Holoxenluloza (hn hp xenluloza vi hemixenluloza) bt đu phân gii khi nhit đ đt ti 150 oC. Trong h thng kín, hemixenluloza b phân gii nhanh hơn (Mitchell và cng s, 1953) to thành các axit bay hơi cĩ tác dng làm xúc tác cho quá trình thu phân hydrat cacbon. Ngưi ta cũng thy tính cht cơ hc ca g gim trong quá trình tác dng nhit theo hai bưc: khi nhit đ cịn dưi 200 oC sc bn ca g gim đi nhưng rt ít, đ do ca g b nh hưng do mt nưc. Trên 200 oC Hemicellulose b phân gii nhanh và đt ti đim to nhit 230 oC [33]. Cellulose bt đu b nhit phân nhit đ trên 200 oC và đt ti cao đ 275 oC (to nhit). Lignin là cu t bn vng nht dưi tác dng nhit. Trong khong nhit đ 175195 oC mi ch thy mt lưng nh lignin phân t thp b tác đng và ch nhit đ t 280 oC quá trình nhit phân mi xy ra mnh. Như vy, theo chúng tơi, nhit đ 180200 oC khơng th làm lignin hố do trong quá trình ép nhitcơ g. Hin tưng hố do ca g khi gia nhit bng hơi nưc bão hồ là s tác đng ca hơi nưc vào hemicellulose và cellulose gây trương n.
  44. 35 Cellulose là cht cao phân t cĩ cc, dung mơi gây trương hay hồ tan cellulose cũng phi là dung mơi cĩ cc. Thc cht quá trình trương cellulose là do tác nhân gây trương thâm nhp vào tác đng đn các liên kt cu hydro gia các phân t cellulose cnh nhau, khi đĩ làm cho khong cách cellulose tăng lên, liên kt ca chúng yu đi, các phân t cellulose linh đng và tr nên lng lo hơn, đng thi khi liên kt cu hydro b phá v s to điu kin thun li các tác đng khác làm thay đi cu trúc phân t cellulose trong g. Hin tưng trương ca cellulose cĩ ý nghĩa quan trng vi cơng ngh bin tính g bng phương pháp hpnén. Liên kt hố hc gia các thành phn trong g là nhng liên kt yu. Gia các thành phn to nên g luơn cĩ liên kt vt lý (lc Van der Waals), liên kt này cũng là nhng liên kt yu. Liên kt gia các si g s yu đi và các si g tr nên lng lo, d b xê dch so vi nhau khi liên kt cu Hydro gia chúng b ct đt hoc khong cách gia các phân t tăng lên do tác đng nào đĩ. Khi g b nén ép cu trúc ca mơ g bin đi, các phn t liên kt vi nhau bng lc Van der Waals b dn li gn nhau hơn và do đĩ liên kt vi nhau cht hơn. Đĩ cũng là mt nhân t gĩp phn c đnh kích thưc g. Liên kt gia Lignin và Cellulose, hemicellulose cĩ ý nghĩa quyt đnh đn tính cht ca g và cĩ nh hưng ln đn mc đ giãn n và hút nưc ca g. Các cu t đĩ đu cĩ các nhĩm hydroxyl và liên kt hydro. Hin tưng giãn n ca g ph thuc vào mc đ liên kt, bn cht hố hc ca nhĩm hydroxyl, chiu dài các phân t Cellulose, Hemicellulose, Lignin và liên kt gia các thành phn đĩ. 3.2. CƠ S KHOA HC CA N ĐNH KÍCH THƯC G BNG BIN TÍNH HĨA HC S co giãn ca g là do thay đi đ m ca g gây nên, nĩ phát sinh dưi đim bão hồ th g mà nguyên nhân là nhng nhĩm chc (OH) trong
  45. 36 khu vc phi kt dính ca Cellulose liên kt vi nưc trong hp th t khơng khí đng thi hình thành cu ni hydroxyl. Phân t nưc làm cho khong cách gia các phân t trong g tăng lên, g th hin trng thái giãn n dn đn kích thưc khơng n đnh. Ngồi 3 cu t chính, các cu t khác cũng hút nưc. Khi g đưc x lý bng hố hc, tác nhân xâm nhp vào t bào g, s tương tác vi các thành phn hố hc ca g làm cho cĩ s thay đi v liên kt, cu trúc ca g cĩ s thay đi. S tác đng ca các tác nhân ch yu vào các liên kt ngang (cu ni hydro) gia các phân t, phn ln là liên kt Hydro gia các phân t Cellulose. Nguyên tc x lý n đnh hố kích thưc ca g là dưi tin đ duy trì nhng tính cht ưu vit vn cĩ ca g mà làm thay đi s hút m và nhng tính năng co dãn ca nĩ. S co giãn ca g là do s thay đi đ m ca g mà gây nên, nĩ phát sinh dưi đim bão hồ th g mà căn nguyên ca nĩ là nhng nhĩm OH trong khu vc phi kt dính ca Cellulose hp ph hơi nưc trong khơng khí, hình thành cu ni vi phân t nưc. C 3 cu t ca g cellulose, hemicellulose và lignin cùng các thành phn khác đu hút nưc, nhưng hemicellulose hút nưc mnh hơn c, tip đĩ là Lignin cui cùng là Cellulose. Do đĩ x lý n đnh hố kích thưc g vi tin đ là khơng làm phá hoi cu to hồn chnh vách t bào g, nên phi tìm phương thc x lý thích hp. Cĩ th phân thành hai phương thc x lý như sau: (1) X lý ch nm gn trong khu vc phi kt tinh ca Cellulose trong vách t bào. (2) Khơng x lý vách t bào mà ch đin đy, lng đng hố cht vào trong khong gian cách các t bào.
  46. 37 Hiroshi jnno (1993) Misato Norimoto và Joseph Grid, các nhà khoa hc Nht Bn đ ra mơ hình cu to x lý n đnh kích thưc g đưc trình bày hình 3.1. Căn c vào hình 3.1. gii thích mơ hình v cu to như sau: A: Mt ct ngang ca t bào g. A1: T bào g chưa qua x lý. A2: Vách t bào g chưa qua x lý nhưng khoang bào đã cha các cht x lý. A3: Vách t bào chưa x lý nhưng khoang bào đã b lp đy. A4: Vách t bào g đã đưc x lý. A5: Khơng ch vách t bào b x lý mà khoang bào cũng b cht x lý bao vây. A6: Khơng ch vách t bào đã qua x lý mà khoang bào đã b cht x lý đin đy. B: Mơ hình chui ca phân t Cellulose ca vùng phi kt tinh t bào g. B1: Chưa x lý a. Là chui Cellulose k cn. b. Biu th đim hp th trên chui ca phân t. c. Biu th phân t nưc đã thm vào và b hút vào ti đim b thành cu ni làm cho cu OH vn cĩ b phá hoi .
  47. 38 Hình 3.1: Mơ hình cu to x lý n đnh kích thưc g A: Mt ct ngang t bào x lý n đnh kích thưc. B: Mơ hình cu to phân t Celluloze ti vùng phi kt tinh vách t bào. S hút nưc dn đn 2 kt qu: (1) Làm cho s giãn n gia hai phân t th tích tăng lên, chui phân t a bin hố v phía b. (2) Gia các chui phân t a lc liên kt gim, lúc này nu chu tác đng ca ngoi lc, ví như ti a xut hin ng sut ct chui phân t a trưt theo hưng c.
  48. 39 Hiu qu vĩ mơ là: ban đu do nưc ngm vào mà phát sinh trương n theo hưng d, theo đĩ dn đn s hút dn cơ gii theo hưng e, hai hin tưng cơ bn này phát sinh ti các phương hưng khác nhau, khơng cĩ liên quan vi nhau, mơ hình nĩi trên là s bin 2 chiu ca s hút nưc ca đi phân t Cellulose trong khu vc khơng kt tinh dn đn đưc biu din qua khơng gian 2 chiu, trong thc t thì nĩ phc tp rt nhiu gia hp ph và ng sut cc b cĩ quan h khơng gian 3 chiu. B2: O biu th gc OH: O biu th v trí thay th gc OH. Biu din chui phân t a, do sau khi gc OH thay th dưi trng thái sy khơ hình thành s giao chéo liên kt. B3: Biu th gia chui phân t a do gc OH b thay th v trí, dưi trng thái trương giãn hình thành s giao chéo liên kt, vì đĩ mà khơ đi. B4: Biu th tính thm ca nưc ca gc hu cơ dung tích ln (chm đen ln) thay th nhĩm OH, khong cách gia các phân t trong chui a tăng lên đng thi hình thành s liên kt giao nhau. B5: Biu th tính thân nưc ca gc hu cơ dung tích ln (chm đen ln kèm theo nhĩm OH) thay th nhĩm OH, khong cách gia phân t trong chui a tăng lên; phân t nưc d dàng thm chung vào. B6: Biu th tính thm nưc cĩ gc hu cơ cĩ dung tích ln (chm đen ln) thay th nhĩm OH, khong cách gia các phân t trong chui a tăng lên. B7: Biu th tính thân nưc ca gc hu cơ dung tích ln (chm đen ln kèm theo nhĩm OH) thay th nhĩm OH, khong cách gia các phân t trong chui a tăng lên. Phân t nưc d dàng chui thm vào. B8: Biu th tính thân nưc ca gc hu cơ dung tích ln (chm đen ln kèm thêm 2 nhĩm OH) thâm nhp vào gia chui phân t nhưng khơng thay th nhĩm OH, nhưng làm tăng thêm khong cách gia các phân t; Phân t nưc d dàng chui thm vào.
  49. 40 B9: Biu th tính thân nưc ca gc hu cơ dung tích ln (chm đen ln) dn đn chui phân t tuy khơng cĩ s thay th nhĩm OH nhưng làm tăng lên khong cách gia các phân t trong chui phân t. Các phương pháp x lý n đnh hố kích thưc, v cơ bn cĩ th dùng t hp mơ hình A và B. Nu cĩ tác đng hoc dùng tác nhân hố hc nào đĩ x lý g sao cho cĩ th bin đi cu trúc hoc thay th nhĩm hydroxyl thì g s ít hút nưc, ít trương n và đ mm do cao hơn, điu đĩ cĩ li cho vic nâng cao cht lưng sn phm [31, tr 45]. 3.3. CƠ CH X LÝ N ĐNH KÍCH THƯC G Cơ ch x lý đ ci thin tính n đnh kích thưc ca g, gim bt đim hp ph cu OH tn ti năng lc hút nưc hoc làm cho mt kh năng hp ph, như dùng nhng phân t nưc bao vây khu vc đ hp ph, hoc làm cho mt b phn cc b phân t c đnh liên kt giao nhau nên làm cho t bào hình thành cu to như: B 2; 3; 4; 5; 6; 9 ca hình 3.1. là tt nht. Ngồi ra mt s trưng hp s dng nào đĩ cĩ yêu cu đi vi g đưc x lý phi cĩ tính năng hút m nht đnh nên làm cho t bào hình thành cu to B 8 (như hình 3.1). S dng mt s hố cht đưc dùng n đnh kích thưc g. Cĩ nhiu hố cht đã đưc s dng đ x lý g như cyclic anhydrit, axit cacboxylic, epoxit,v.v đây nêu vài trưng hp làm thí d: 3.3.1. Acetyl hố + Acetyl hố g là dùng gc CH 3CO thay th nhĩm chc OH trong các cu t g. S xâm nhp ca gc CH 3CO làm sn sinh hiu ng tăng th tích (Bulking Fffect) làm cho g x lý n đnh kích thưc vì làm các nhĩm OH gim đi, nhân t to ra s truơng n khi hút m hoc hoc co rút khi mt nưc. Cơ ch x lý tương t hình 3.1. vi A 5, B 6 trong mơ hình cu to g x lý n đnh kích thưc.
  50. 41 Năm 1981, Nht Bn đã thu đưc thành cơng khi tin hành x lý Acetyl hố g vi quy mơ sn xut cơng nghip. Cơng nghip g Nht Bn đã m rng vt liu Acetyl hố, mà kích thưc ca nĩ rt n đnh mc cho đ m tương đi ca mơi trưng thay đi ln, đưc dùng rng rãi làm tưng vách ca bung tm, ca hoc ván sàn. Đim ưu vit ca x lý Acetyl hố so vi phương pháp x lý hố hc khác là khơng làm ơ nhim mơi trưng. Cĩ th tin hành x lý bng anhydrit axxetic dng dung dch, khí hoc hn hp lng khí. Trong pha lng phi dùng pyridin làm xúc tác. Tuy đơn gin nhưng phương pháp acetyl hố g trong pha khí ch cĩ th áp dng vi ván mng (<3mm) đ tác nhân actyl hố cĩ th thm sâu vào tồn b g. Phương pháp hn hp đưc tin hành trong trưng đin cao tn cĩ xúc tác. Liên hp x lý nhit vi acetyl hố thì tính n đnh kích thưc và tính chu nưc ca g x lý đưc nâng cao rõ rt. 3.3.2. Cyanat Cyanat hố là dùng Cyanat tác dng vi gc OH ca g sinh ra phn ng, trên cơ s đĩ mà n đnh đưc kích thưc ca g. Phương pháp x lý c th cĩ my loi dưi đây: (1) Dùng Cyanate kiu 2 và Methylene chloride cĩ khi lưng bng nhau to thành hn hp x lý tưng lng. (2) Dùng Cyanate hn hp vi [HCOON(CH 3)2] x lý tưng khí nhit đ 130 0C. Đ m ca g x lý càng cao thì t l tăng trng gim đi; nu t l tăng trng trong g tăng lên thì t l trương n cũng tăng theo. (3) Cyanate benzen làm dung dch x lý, mơi cht là N 2 x lý tưng khí nhit đ 20 0C. Đc đim ca phương pháp này là càng sát gn lp mt ca g thì phn ng càng thun li, cht to thành ca phn ng hu như đu liên kt giao nhau vi thành phn g, tc đ phn ng rt nhanh trong giai đon đu. T l chng hút m (MEE) và t l trương n ca g tùy thuc vào s gia
  51. 42 tăng ca lưng khí nitơ mà tăng theo. G x lý điu kin đ m tương đi thp cĩ tính n đnh kích thưc cao hơn khi đ m tương đi cao. 3.3.3. Formol Bin tính g bng aldehyd là mt trong nhng phương pháp đưc chú ý nhiu, trong đĩ x lý bng formaldehyd đưc nghiên cu nhiu nht. Formaldehyd phn ng vi hai nhĩm OH ca g to ra liên kt chéo, bưc đu là to ra hemiacetal và bưc sau là acetal. Do cĩ liên kt chéo nên hiu qu n đnh kích thưc khá cao (Stamm, 1959). Phn ng ch xy ra khi cĩ xúc tác acid vơ cơ (clorhydric, nitric, sulphur dioxit,v.v. Do phn ng liên kt chéo ca Formol, làm cho các chui phân t Cellulose tăng thêm cu ni, t đĩ dưi điu kin t l tăng trng thp (PL = 24%) cĩ th làm cho vt liu x lý đt đưc t l chng trương n cao (TLCTN = 6070%). Khi x lý Formol thưng s dng dung dch nưc Formol hoc th đa t rn phenol HO(CH 2O) n; n=10100; Phenol thơng thưng s phn ng hố hc vi Hydro t do đ hình thành hp cht (OCH 3); điu kin xúc tác acid hình thành hp cht cĩ gc (CH 2). Trong quá trình x lý Formol gia g và Phenol đã phát sinh s kt hp liên kt chéo, t đĩ mà nâng cao đưc tính n đnh kích thưc ca g đưc x lý, đây tác dng ca trương n ti đa khơng phi là ch yu, tác dng liên kt chéo ca dietyl Formol là nhân t cĩ tính quyt đnh. Ưu đim ca x lý Formol là: (1) Cĩ th x lý bi tưng khí. (2) Dùng mt lưng hố cht tương đi ít mà cĩ th thu đưc tính n đnh kích thưc cao. (3) Tính n đnh kích thưc cĩ tính cht vĩnh cu. (4) S tăng trng lưng ít. (5) Tính bn lâu ln.
  52. 43 Nhưc đim ca x lý Formol là: Phn Phenol t do chưa phn ng rt khĩ loi b. Khi x lý dùng xúc tác acid mnh g ít nhiu b phân gii, tính do dai và chng chu mài mịn ca g gim. X lý g bng hơi formol đã đưc áp dng đ n đnh kích thưc cua MDF (Minata và cng s,1992). 3.4. CƠ S KHOA HC CA QUÁ TRÌNH THM HĨA CHT VÀO G G là mt loi vt liu cĩ cu to đc bit bao gm các mch g, qun bào, si g, t bào mơ mm, tia g, ng dn nha Trong đĩ, mch g là t chc ca nhiu t bào cĩ vách dày, ch tn ti g lá rng, chim 2030% th tích thân cây tùy thuc lồi cây, tui, g sm, g mun và điu kin sinh trưng. G M là mt lồi g lá rng, khi đưc ngâm trong dung dch hĩa hc, mch g và các thành phn khác cĩ vai trị truyn dn các phân t hoc ion thm sâu vào g nh các đng lc khác nhau như đng lc khuych tán, đng lc mao dn hoc đng lc t bên ngồi. Tùy thuc điu kin ngâm, các quá trình này cĩ th xy ra đng thi hay đc lp. 3.4.1. Kh năng thm hĩa cht theo nguyên lý khuych tán Mt h thng các tiu phân ca mt hay nhiu cht này phân b trong mt cht khác, đưc gi là mt h thng khuych tán. Loi cht th nht đưc gi là cht khuych tán, cht cịn li đưc gi là mơi trưng khuych tán. Theo lý thuyt khuych tán, trong dung dch, PEG đưc coi là cht tan, H2O đưc coi là dung mơi. Nhưng khi ngâm g (cht rn) trong dung dch thì PEG đưc coi là cht khuych tán, cịn g đưc coi là mơi trưng khuych tán. H lng PEG khuych tán vào g (cht rn) đưc coi là h khuych tán phân t.
  53. 44 Đng lc ca quá trình khuych tán chính là hiu s gia nng đ làm vic và nng đ cân bng. Khuych tán là mt quá trình truyn dn đ to ra s đng nht v khi lưng riêng và áp sut trong dung dch. Dung dch ca mt cht nào đĩ (tm gi là cht X) khuych tán vào g theo mt quá trình, mà phân t hoc ion ca cht X t do vn đng t vùng cĩ nng đ cao đn vùng cĩ nng đ thp. Đi vi g cĩ đ m trên đim bão hồ th g, khi đưc ngâm trong dung dch cht mui hoc cht khí, các màng t bào g đưc coi là màng bán thm (hay cịn gi là mơi trưng khuych tán), to ra s thm mt chiu ca các phân t hoc ion ca cht đĩ t ngồi vào trong g. Song song vi quá trình thm này, mt s phn t nưc t trong g chuyn dch ngưc tr ra dung dch. Vn tc chuyn dch ca hai chiu ngưc nhau này ph thuc vào m đ g, nng đ dung dch, nhit đ, loi g Các phân t hoc ion cht X hồ tan trong nưc s chuyn đng vi đng năng trung bình ca chuyn đng trnh tin là εD, áp sut P do các phân t hoc ion gây nên đưc xác đnh theo cơng thc: 2 P = n ε = n kT 2 3 0 D 0 (N/m ) (3.2) Trong đĩ: n0: s phân t hoc ion cht tan trong mt đơn v th tích T: nhit đ tuyt đi ( oK) R k: hng s Boltzmann = N A R: hng s khí lý tưng NA: s Avogadro
  54. 45 P cịn đưc gi là áp sut thm thu t l thun vi nhit đ vì khi nhit đ tăng thì vn tc chuyn dch tăng lên làm P tăng lên. Bng các phép đo chính xác, ngưi ta đã xác đnh đưc tc đ chuyn đng t l thun vi T . T cơng thc trên cho thy: khi s phân t hoc ion cht tan trong dung mơi tăng (tc cht X cĩ nng đ cao) thì P tăng. Như đã bit, g là mơi trưng khuych tán d hưng nên phương trình khuch tán đi vi g cĩ đ m cao biu din theo cơng thc sau: ∂ x ∂ 2c ∂ 2c ∂ 2c = Dx + Dy + Dz ∂ τ ∂x 2 ∂y 2 ∂z 2 (3.3) Trong đĩ: c: Nng đ cht khuych tán x, y, z: Các to đ khơng gian τ: Thi gian khuych tán Dx, Dy, Dz: H s khuych tán vt cht đưc nghiên cu theo 3 hưng vuơng gĩc xuyên tâm, tip tuyn và dc th. Quá trình khuych tán phân t hoc ion cht X vào g chu nh hưng ca rt nhiu yu t như: đ m g, tính cht ca g (khi lưng th tích, chiu hưng, g giáclõi) nhit đ, phn ng gia ion đin tích và vách t bào g Trong đĩ, đ m g là yu t quan trng nht. Đi vi dung dch cht mui hoc cht khí, kh năng khuch tán tăng khi g cĩ đ m t 50100% và chm hơn khi g cĩ đ m dưi 50%. Cĩ th lý gii bn cht ca hin tưng này là do s chênh lch nng đ. Trong điu kin lý tưng (trng thái n đnh), cĩ th dùng đnh lut Fick th nht đ mơ t quá trình khuych tán: dm dc = − KA (3.4) dt dx
  55. 46 dm Trong đĩ: : T sut khuych tán ca dung dch dt dc : Gradien nng đ dx K: H s khuych tán A: Din tích khuych tán Du () cho thy quá trình khuych tán và quá trình tăng nng đ khác nhau. 3.4.2. Kh năng thm hĩa cht theo nguyên lý mao dn Khi mt vt rn (g) đưc nhúng vào mt dung dch thì nơi tip giáp gia dung dch, cht rn và khơng khí s to ra mt cong do sc căng mt ngồi ca cht lng. Mc đ dính ưt ca vt rn to ra mt gĩc làm ưt θ: nu θ 90 o thì đ dính ưt cao hơn và to ra mt cong lõm (hình 3.2). Theo đĩ, xut hin hai loi áp lc mao qun thun, nghch khác nhau. θ p θ p
  56. 47 1/ Áp lc mao qun thun 2/ Áp lc mao qun nghch Hình 3.2. Mt cong đưc hình thành khi dung dch tip xúc vi thành mao qun Khi cĩ áp lc mao qun thun kh năng thm hĩa cht vào g kém và ngưc li. Áp lc mao qun đưc xác đnh bng cơng thc sau: 2 σ cosθ p = 2 d (N/m ) (3.5) Trong đĩ: σ : h s sc căng b mt ca cht lng (N/m) θ : gĩc làm ưt (đ) d: đưng kính mch g (m) Nu g đưc dng đng trong mt dung dch, áp lc mao qun s hút dung dch lên mt chiu cao h đưc xác đnh theo cơng thc sau: 2σcosθ h= (m) (3.6) rρg Trong đĩ, ρ: t trng cht lng; g: gia tc t do. Vì g cĩ cu to phc tp nên 2 cơng thc trên 3.5 và 3.6 ch cĩ ý nghĩa lý thuyt, ít đưc dùng đ tính tốn trong thc t. Mt khác, trưc khi ngâm trong dung dch PEG600, g M cĩ đ m khong 8090% nên đng lc dn hĩa cht vào trong g tuân theo nguyên lý khuych tán, đng lc mao dn cĩ vai trị th yu. Vic nghiên cu đng hc ca quá trình nâng cao ct cht lng trong mao mch khơng ph thuc vào vt liu đã đưc Ostwald đ cp năm 1908; Ơng kt lun rng: khi lưng cht lng m, chuyn đng trong mao mch là đi lưng thay đi: m = Π . r 2 . h. ρ (Kg) (3.7)
  57. 48 Trong đĩ: r: bán kính mao mch (m) h: chiu cao ct cht lng trong mao mch (m) ρ: khi lưng riêng ca cht lng (kg/m 3) Lc tác đng lên ct cht lng trong mao mch là tng hp ca 3 thành phn: ftđ = f 1 + f 2 + f 3 (N) (3.8) Trong đĩ: f1 : lc mao dn (f 1 = 2Π . r . h. ρ . cosθ . б) (N) 2 f2 : lc trng trưng đt dc mao mch (f 2 = Π . r . h. g . sinα) (N) 2 f3 : lc cn (f 3 = 8 . η .Π h (N) θ: gĩc làm ưt α: gĩc gia trc dc ca mao mch và b mt dung dch б: h s sc căng mt ngồi ca cht lng η: h s nht ca cht lng T cơng thc (3.8), đ nâng cao ct cht lng trong mao mch khi các mao mch đt trong cht lng theo phương nm ngang đưc xác đnh: r.cosθ. σ h = .τ (m) (3.9) .2η Trong đĩ: τ: thi gian đ cht lng nâng lên trong mao mch. Bán kính hiu qu đưc biu din là hàm ca h s thm Rhq = f (c). Mi quan h này cho phép đánh giá đnh lưng bán kính hiu qu bng phương trình ca Puazeil: πr 4 p. Q = (cm3/s) (3.10) η 8 l Cĩ th xác đnh Rhq qua cơng thc:
  58. 49 η 8 Q. l R = 4 (cm) (3.11) π.P Trong đĩ: ∆Q: lưu lưng cht lng (cm3/s) l: chiu dài mu (cm) p: đ h áp sut η: đ nht đng Trong cơng thc (2.10), nhân c t s và mu s vi ∆S và thay th cơng thc tính h s thm C, thì bán kính hiu qu đưc xác đnh: 8 SC. R = 4 (3.12) hq π. Và trong trưng hp ∆S = 1cm 2 thì: 8 C R = 4 (3.13) hq π. Vi cơng thc (3.7) và (3.9) cho thy lưng cht lng và chiu cao ca ct cht lng trong các mao mch t l thun vi bán kính ca mao mch và thi gian ngâm. Vic xác đnh các thơng s trên, s gp khĩ khăn do cu trúc phc tp, khơng đng nht ca g. Xác đnh đ ln thc ca các bán kính mao mch cho dịng cht lng chy qua là rt phc tp, khĩ cĩ kh năng thc hin. Do vy các cơng thc trên ch cĩ ý nghĩa v mt lý thuyt, khĩ cĩ th áp dng trong thc t. Các kt qu thc nghim v kh năng thm thuc ca g theo các chiu khác nhau (th hin bng đ sâu thm thuc) đã cho thy, đ sâu thm thuc theo chiu dc ca th g là ln nht, tip theo chiu xuyên tâm, nh nht là theo chiu tip tuyn. Xut phát t lý thuyt v mao dn cho thy đ sâu thm thuc vào g t l thun vi đưng kính mao mch nên đ sâu thm thuc theo chiu dc th là ln nht. H thng mao mch cĩ kích thưc ln đĩ, nht
  59. 50 là các ng mch g, ngồi ra cịn cĩ h thng các mao mch cĩ kích thưc rt nh bao gm khong khơng gian gia các vách t bào, gia các mch xeluloza cũng tham gia vào quá trình thm mao dn. Tip theo hưng tip tuyn ri hưng xuyên tâm, dung dch thuc bo qun thm vào g theo các h thng l thơng ngang trên vách t bào cĩ kích thưc rt nh so vi ng mch g. Chính vì vy đ sâu thm thuc theo các hưng này rt kém. Tuy nhiên, đ sâu thm thuc bo qun trong các ng mao dn cũng dng li ti mt thi đim nht đnh ca mao mch. Theo tính tốn ca Sergovsky, trong mao mch cĩ đưng kính 3.10 3 cm, đ thm sâu mao dn đt đưc ti đa 80 cm [54]. Kt qu này cho thy trong thc t ngâm g, nu nguyên liu tm cĩ đ dài ln thì kh năng thm thuc theo chiu ngang th đĩng vai trị quyt đnh. Quá trình mao dn cịn chu nh hưng rt ln t đ m g. Đ m liên kt trong g cĩ tác dng tích cc đn quá trình mao dn. S cĩ mt ca các nhĩm hydroxyl trong vách t bào là nguyên nhân v s liên h ca các phân t xenluloza vi các phân t nưc. Bi vì phân t xenluloza [+C6H702(OH) 3 ]n là mt phân t cĩ cc. Phân t nưc (H + OH ) cũng là mt phân t cĩ cc. Do phân t xenluloza cĩ phân t lưng ln hơn rt nhiu so vi phân t nưc nên phân t xenluloza s hút các phân t nưc lên trên b mt ca nĩ to thành mi liên kt đin hố hc. Mt s thí nghim tm g Bch Dương [25] vi các lơ mu cĩ đ m khơ kit và lơ mu cĩ đ m thăng bng (≈ 9%) đã cho kt qu vn tc tm mao dn mu cĩ đ m khơ kit chm hơn so vi mu đ m thăng bng. Khi m liên kt đã bão hồ trong vách t bào, m t do đã bt đu xut hin, nĩ s gây cn tr cho quá trình mao dn. Bi khi lưng m t do chưa đ ln đ lp đy các mao mch, s xut hin các túi khí gây cn tr cho dịng cht lng chuyn đng trong mao mch. Hin tưng này gi là hiu ng Jamen. Nhưng khi lưng m t do tương đi ln, thơng
  60. 51 thưng W > 50% thì thuc bo qun thm vào g theo nguyên lý khuych tán, hiu ng Jamen s khơng gây nh hưng mnh như quá trình mao dn. Do vy, khi tm g theo nguyên lý mao dn, đ thuc bo qun thm tt vào g thì đ m ca g tm khơng nên sy đn đ m khơ kit, nhưng cũng khơng nên vưt quá đim bão hồ th g ( nhng loi g nhit đi, đim bão hồ khong 3335%) [57]. 3.4.3. X lý bng PEG PEG là mt cht tan trong nưc, khơng màu, khơng mùi nhưng khi phân t lưng cao trng thái nhit đ khơng khí (20 oC) nĩ th rn. Khi phân t lưng nh nĩ trng thái lng; PEG khơng cĩ tính đc đi vi ngưi và gia súc, nguy cơ cháy thp. Tính cht ca PEG th hin ti bng 3.1: PEG là mt cao phân t thu đưc sau phn ng gia oxy mch vịng vi nưc hoc Ethylenglycol mà tng s đơn phân t đưc liên kt là n đưc gi là đ t hp, thơng thưng tn ti phân t hn hp ca các loi đ t hp hp, ví như PEG600. Điu đĩ nĩi rng bình quân phân t lưng ca PEG là 600. Tính cht ca PEG phân t lưng khác nhau (như bng 3.1). Trong điu kin đ m tương đi thì PEG cĩ phân t lưng thp cĩ tính hút nưc ln hơn. Cịn đi vi PEG cĩ phân t lưng cao tính hịa tan trong nưc li kém mà li khĩ thm sâu, thâm nhp vào vách t bào, ch cĩ th đin đy gian bào. Bng 3.1. Tính cht ca Polyethylenglycol Phân t lưng T trng Đim Đ nht Tan trong Ngoi Trung Phân b đĩng (cst) nưc quan bình rn ( oC) (100 oC) (%)(20 oC) 200 190210 1.13(20/4 oC) 4.23 Dch khơng màu trong 300 285315 1.13(20/4 oC) 18 3 5.9 ,, 400 380420 1.13(20/4 oC) 24 7.3 ,,
  61. 52 600 570630 1.10(50/4 oC) 2025 10 ,, 1000 9501050 1.10(50/4 oC) 3539 17 80 Rn màu trng 1500 15001600 1.10(50/4 oC) 3441 1318 ,, 1540 13001600 1.10(60/60 oC) 4246 2530 70 ,, 4000 30003700 1.09(70/4 oC) 5861 120160 60 ,, 300 78009000 1.09(70/4 oC) 6164 600900 20 ,, 300/15 1.10(50/4 oC) 3942 1418 75 ,, 00 PEG thích hp cho vic x lý g tươi và g ưt. Khi x lý đ m ca g ln thì t l tn đng ca PEG trong g cũng ln [31] ; Kh năng chng trương n (ASE) ca g đưc x lý cũng cao. Do đĩ g g tươi hiu qu x lý tt hơn g khơ. Trong lun án chúng tơi chn hĩa cht là PEG600 cĩ phân t lưng thp do đĩ d thm sâu vào g. Chương 4. NGHIÊN CU BIN TÍNH G M VÀ CÁC YU T NH HƯNG ĐN QUÁ TRÌNH BIN TÍNH 4.1. TO MU G + Phương pháp to mu g M bin tính bng Polyethylenglycol (PEG 600) theo phương pháp ngâm thưng. Sơ đ to mu đưc trình bày hình 4.1.
  62. 53 G m (g X phá X li X mu (KT: trịn) 20x20x30mm) Pha dung Ngâm g trong Hĩa cht Kim dch PEG thùng cha dung PEG600 tra theo các dch PEG (theo cp nng đ quy hoch thc nghim) Kim tra n Sy nhit đ: Sn phm đnh g 103 oC đn khơ kit Hình 4.1. Sơ đ to mu g + X mu (theo TCVN 36170), Kích thưc 20x20x30 mm (trong đĩ kích thưc theo chiu dc th là: 30 mm). 4.1.1. Dng c thí nghim Chúng tơi s dng các dng c, thit b ti Phịng thí nghim ca Phịng Ch Bin g và Phịng Tài Nguyên thuc Vin khoa hc Lâm nghip Vit Nam ( Ph lc 1) bao gm: + Cưa vịng đng (dùng đ x phá): dùng cưa HOLYTEKTF700 (TAIWAN). + Cưa đa năng (dùng đ to mu): dùng cưa HOLYWOODSTS2800 (TAIWAN). + Máy kim tra tính cht cơ hc ca g: dùng máy MYUSA (M); Model: 5569P5289. + T sy (dùng đ sy mu thí nghim): dùng t MEMERT (ĐC); nhit đ ti đa 200 0C, đ nhy + 0,1 0C.
  63. 54 + Thit b dùng đ ngâm tm mu g trong PEG; + Cân đin t cĩ đ chính xác 10 3 + Thưc kp đin t (dùng đ đo mu g thí nghim): dùng thưc kp Digital Calirer, Model 19975. + ng đong thu tinh dung tích 500 ml, cĩ vch chia 1/10 ml. + ng đong thu tinh chia cĩ vch chia 1/10ml, dung tích 500ml dùng đ pha hố cht. + Thit b ct tiêu bn và gii phu g ca phịng Tài Nguyên, Vin Khoa hc Lâm Nghip. 4.1.2. Trình t thí nghim 4.1.2.1. X lý m X lý m cho g: đ PEG thm thu sâu thì g phi trng thái tươi ưt và trương n hồn tồn, đ m ca g phi ln hơn đ m bão hồ th g (30%). Đ đm bo t l chng trương n (ASE) ca g cao nên x lý g khi cịn tươi. Trưc khi tin hành ngâm tm g trong PEG cn kim tra đ m ca g. Nu g khơng đt đ m yêu cu cn tin hành x lý m (khong 80%). 4.1.2.2. Pha ch hố cht Chúng tơi s dng nưc ct đ hịa tan PEG600 thành dung dch cĩ nng đ 10, 15, 20, 25 và 30% theo quy hoch thc nghim. 4.1.2.3. Thit b ngâm tm Thit b ngâm tm mu g thí nghim chúng tơi gia cơng bng thép khơng g, bên ngồi cĩ lp áo cách nhit bng bơng thu tinh, trong thùng cĩ thit k thit b đo nhit đ bng cm ng đ luơn duy trì nhit đ trong thùng đúng như yêu cu ca thí nghim. Thit b này cĩ th ch to khi dùng trong thc tin sn xut (vi kích thưc ln hơn). 4.1.2.4. Ngâm tm mu trong dung dch PEG
  64. 55 Ngâm g vào dung dch PEG theo quy hoch thc nghim. Tin hành ngâm tm g vi các nng đ, nhit đ và thi gian x lý thay đi như sau: Nng đ dung dch (N%): 10% 15%, 20%, 25%, 30%. Thi gian ( τ gi): 2 gi, 4 gi, 6 gi, 8 gi, 10 gi. Nhit đ (t 0c): 20, 30, 40, 50, 60. 4.1.2.5. X lí sau khi tm PEG Sau khi mu đã ngâm xong, tin hành loi b PEG dư đng trên b mt bng nưc nĩng; Sau cùng dùng cn đ làm sch b mt và loi b các vt màu đm và đng thi là tái to màu cho ging vi màu g. + Sy mu nhit đ 60 0C trong 3 gi đ g n đnh, sau đĩ tăng nhit đ lên 103 0C và sy đn khi mu khơ kit (đ kim tra tính co rút). + Ngâm mu đã sy khơ kit trong nưc ct đn đ m bão hồ (đ kim tra tính dãn n). • Đ Nghiên cu nh hưng ca nng đ dung dch PEG600, thi gian tm và nhit đ tm đn t l co rút và giãn n ca g M bin tính, chúng tơi kim tra các ch tiêu cht lưng tương ng sau: + Kh năng chng trương n (ASE) (%) + T l PEG trong g (%) + T l co rút, dãn n ca g sau bin tính. Sau khi ct mu đ kim tra các ch tiêu cht lưng trên, chúng tơi tin hành x lý s liu thc nghim bng lý thuyt thng kê tốn hc đ nghiên cu nh hưng chéo ca các thơng s đu vào đn t l co rút và giãn n ca g M bin tính và tìm ra các thơng s ti ưu vi s tr giúp ca Computer. 4.2. NH HƯNG CA NNG Đ, THI GIAN NGÂM VÀ NHIT Đ DUNG DCH POLYETHYLENGLYCOL (PEG600) ĐN T L CO RÚT VÀ GIÃN N CA G M BIN TÍNH 4.2.1. Kh năng chng trương n (ASE)
  65. 56 Cách xác đnh kh năng chng trương n (ASE) như đã trình bày mc 2.4.2.7. Kt qu tính tốn đưc trình bày bng 4.1. Bng 4.1. Kh năng chng trương n ca g M đưc x lý PEG N0 X1 X2 X3 T τ N Y1 Y2 Y3 YTB (0C) (gi) (%) (0C) (gi) (%) 1 + + + 50 8 25 49.60 50.24 51.36 50.40 2 + + 30 8 25 55.20 52.46 57.78 55.15 3 + + 50 4 25 83.27 83.59 85.27 84.04 4 + 30 4 25 58.82 59.82 60.63 59.76 5 + + 50 8 15 35.51 33.77 38.10 35.79 6 + 30 8 15 22.92 43.18 46.85 37.65 7 + 50 4 15 36.33 36.30 42.75 38.46 8 30 4 15 43.33 31.22 34.54 36.37 9 0 0 0 40 6 20 55.87 41.33 37.93 45.04 10 α 0 0 20 6 20 34.51 21.42 18.58 24.84 11 +α 0 0 60 6 20 64.09 63.66 67.66 65.14 12 0 α 0 40 2 20 86.92 87.30 71.20 81.81 13 0 +α 0 40 10 20 33.79 39.62 48.64 40.68 14 0 0 α 40 6 10 21.08 29.59 18.82 23.16 15 0 0 +α 40 6 30 59.49 35.74 63.73 52.99 T.B 48.75 T kt qu thu đưc bng 4.1 cĩ th thy: ASE đt giá trung bình là: (48,75%). Tr s ASE đt giá tr cao nht (84,04%) (khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 50 0C; thi gian: 4 gi, nng đ dung dch: 25%) và tr s ASE đt giá tr thp nht (23,16%) (khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 40 0C; thi gian: 6 gi, nng đ dung dch: 10% ). Sau khi x lý thng kê (theo phn mm OPT) chúng tơi xây dng đưc phương trình tương quan biu din nh hưng ca nng đ dung dch, thi gian ngâm, nhit đ ngâm vi tr s ASE ca g M đưc x lý như sau:
  66. 57 ASE = 77,082 + 1,536 T 0,011 T2 9,072 τ 0,75 T. τ + 1,673 τ2 + 9,965 N + 0,05 N . T 0,43 τ. N 0,173 N2 (4.1) T kt qu tính tốn theo bng 4.1 cĩ th đưa ra nhn xét như sau: Tr s ASE luơn dương: điu đĩ cho thy là vic ngâm g vào dung dch PEG600 đã đt hiu qu. 4.2.2. T l PEG trong g Cách xác đnh t l PEG trong g như đã trình bày mc 2.4.2.7. Kt qu tính tốn đưc trình bày bng 4.2. Bng 4.2. T l PEG trong g M N0 X1 X2 X3 T τ N Y1 Y2 Y3 YTB (0C) (gi) (%) (0C) (gi) (%) 1 + + + 50 8 25 40.15 40.24 50.20 43.53 2 + + 30 8 25 43.24 35.23 35.89 38.12 3 + + 50 4 25 43.42 30.11 36.20 33.24 4 + 30 4 25 38.90 29.12 26.13 31.38 5 + + 50 8 15 37.26 19.22 15.85 24.11 6 + 30 8 15 27.23 21.25 14.25 20.91 7 + 50 4 15 24.16 17.23 13.24 18.21 8 30 4 15 24.22 21.23 13.13 19.53 9 0 0 0 40 6 20 20.56 34.12 54.13 36.27 10 α 0 0 20 6 20 42.14 36.15 10.23 29.51 11 +α 0 0 60 6 20 49.12 31.25 18.23 32.87 12 0 α 0 40 2 20 41.14 22.24 11.24 24.87 13 0 +α 0 40 10 20 48.95 31.25 19.45 33.22 14 0 0 α 40 6 10 35.12 21.14 8.23 21.50 15 0 0 +α 40 6 30 28.22 21.23 7.22 18.89 T.B 28.41 T kt qu thu đưc bng 4.2, cĩ th nhn xét: t l PEG trong g M đt giá tr trung bình 28,41%. T l đt giá tr cao nht 43,53% khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ 50 0C, thi gian: 8 gi, nng đ dung dch
  67. 58 25%. và thp nht (18,21%) (khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 50 0C; thi gian: 4 gi, nng đ dung dch: 15% ). Qua s liu trên cũng thy rng nhit đ tm khơng tác đng nhiu đn lưng PEG thm vào g. Sau khi x lý thng kê (theo phn mm OPT) chúng tơi xây dng đưc phương trình tương quan biu din nh hưng ca nng đ dung dch, thi gian ngâm, nhit đ ngâm vi tr s t l PEG trong g M đưc x lý như sau: 2 PPEG = 19,853 0,886 T + 0,005 T 2,286 τ + 0,03 T. τ + 0,04 τ2 6,13 N + 0,02 N . T + 0,08 τ. N 0,161 N2 (4.2) T kt qu bng 4.2 cĩ th đưa ra nhn xét như sau: T l PEG trong g M khơng cao lm. Mc đ thm thu ph thuc vào thi gian và nng đ PEG là ch yu theo đnh lut chuyn khi ca Ficks: M= K F dN dτ (kg/m 2. gi) Trong đĩ: K hng s khuych tán ph thuc vào nhit đ, đ nht và đ cao phân t ca cht khuych tán; F din tích ca mu g T cơng thc trên rút ra đưc K = M / FdNdτ 4.2.3. T l co rút theo chiu tip tuyn (Ytt) T l co rút theo chiu tip tuyn ca g M đã đưc x lý PEG đưc xác đnh theo phương pháp trình bày mc (2.4.2.7). Kt qu tính tốn đưc trình bày bng 4.3. Bng 4.3. T l co rút tip tuyn (%) N0 X1 X2 X3 T τ N Y1 Y2 Y3 YTB (0C) (gi) (%) (0C) (gi) (%) 1 + + + 50 8 25 1.01 1.23 3.90 1.98
  68. 59 2 + + 30 8 25 1.34 2.90 5.80 3.35 3 + + 50 4 25 0.37 0.62 2.25 1.08 4 + 30 4 25 0.84 1.10 3.94 1.96 5 + + 50 8 15 6.08 8.71 10.98 8.59 6 + 30 8 15 3.06 3.45 7.67 4.73 7 + 50 4 15 2.17 5.66 7.79 5.21 8 30 4 15 2.88 4.80 9.04 5.07 9 0 0 0 40 6 20 2.69 3.38 6.50 4.19 10 α 0 0 20 6 20 2.03 3.60 5.98 3.97 11 +α 0 0 60 6 20 0.73 1.54 2.69 1.65 12 0 α 0 40 2 20 2.33 1.08 1.09 1.50 13 0 +α 0 40 10 20 0.72 1.06 2.52 1.43 14 0 0 α 40 6 10 3.59 3.49 6.75 4.61 15 0 0 +α 40 6 30 3.23 2.72 6.09 4.01 Đi chng 7.06 7.34 5.59 6.66 Trung bình 3.55 T kt qu thu đưc bng 4.3 cĩ th đưa ra nhn xét như sau: + T l co rút theo chiu tip tuyn ca mu g M đã đưc x lý PEG nh nht (1,08 %) khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ 30 0C; thi gian: 8 gi, nng đ dung dch: 25% và cao nht (5,42 %) khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 50 0C; thi gian: 8 gi, nng đ dung dch: 15%. + T l co rút trung bình theo chiu tip tuyn ca các mu g M đã đưc x lý PEG đã gim đi rt nhiu (3,55%) so vi mu đi chng (6,66%), tc là hiu qu gim co rút tip tuyn đt đưc: [(6,66 – 3,55) : 6,66] x 100% = 46 % Sau khi x lý thng kê (theo phn mm OPT) chúng tơi xây dng đưc phương trình tương quan biu din nh hưng ca nng đ dung dch, thi
  69. 60 gian ngâm, nhit đ ngâm vi t l co rút theo chiu tip tuyn ca g M đã đưc x lý như sau: Ytt = 16,795 – 0,04 T + 0,003 T2 + 0,541 τ + 0,023 T. τ – 0,104 τ2 – 1,219 N – 0,014 N . T – 0,002 τ. N + 0,038 N2 (4.3) 4.2.4. T l co rút theo chiu xuyên tâm (Yxt) T l co rút theo chiu xuyên tâm ca g M đã đưc x lý PEG đưc xác đnh theo phương pháp trình bày mc (2.4.2.7). Kt qu tính tốn đưc trình bày bng 4.4. Bng 4.4. T l co rút xuyên tâm (%) N0 X1 X2 X3 T τ N Y1 Y2 Y3 YTB (0C) (gi) (%) (0C) (gi) (%) 1 + + + 50 8 25 1.04 1.44 1.76 1.41 2 + + 30 8 25 3.03 1.88 0.88 1.93 3 + + 50 4 25 0.26 0.51 0.71 0.49 4 + 30 4 25 1.20 1.54 2.76 1.83 5 + + 50 8 15 1.31 2.46 3.78 2.52 6 + 30 8 15 3.65 1.64 1.01 2.10 7 + 50 4 15 3.56 2.86 1.59 2.67 8 30 4 15 1.44 2.33 3.43 2.40 9 0 0 0 40 6 20 1.46 2.29 3.37 2.27 10 α 0 0 20 6 20 1.33 2.36 3.87 2.52 11 +α 0 0 60 6 20 1.01 1.82 1.88 1.57 12 0 α 0 40 2 20 1.09 1.64 2.53 1.75 13 0 +α 0 40 10 20 0.20 0.45 0.64 0.43 14 0 0 α 40 6 10 1.5 0 2.44 3.38 2.44 15 0 0 +α 40 6 30 1.04 1.48 1.70 1.41 Đi chng 4.66 4.68 4.83 4.73 Trung bình 1.85
  70. 61 Kt qu thu đưc bng 4.4 cho thy: + T l co rút theo chiu xuyên tâm ca mu g M đã đưc x lý PEG nh nht (0,43 %) khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 40 0C; thi gian: 10 gi, nng đ dung dch: 20% và cao nht (2,67 %) khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 50 0C; thi gian: 4 gi, nng đ dung dch: 15%. + T l co rút trung bình theo chiu xuyên tâm ca các mu g M đã đưc x lý PEG (1,85 %) đã gim đi rt nhiu so vi mu đi chng (4,73 %), tc là hiu qu gim 60%. Sau khi x lý thng kê (theo phn mm OPT) chúng tơi xây dng đưc phương trình tương quan biu din nh hưng ca nng đ dung dch, thi gian ngâm, nhit đ ngâm vi t l co rút theo chiu xuyên tâm ca g M đã đưc x lý như sau: Yxt = 2,901 – 0,016 T + 0,001 T2 + 0,391 τ + 0,006 T. τ – 0,09 N – 0,024 N . T 0,006 τ. N + 0,003 N2 (4.4) 4.2.5. T l co rút theo chiu dc th (Ydt) T l co rút theo chiu dc th ca g M đã đưc x lý PEG đưc xác đnh theo phương pháp trình bày mc (2.4.2.7). Kt qu tính tốn đưc trình bày bng 4.5. Bng 4.5. T l co rút dc th (%) N0 X1 X2 X3 T τ N Y1 Y2 Y3 YTB (0C) (gi) (%) (0C) (gi) (%) 1 + + + 50 8 25 0.57 0.46 0.06 0.36 2 + + 30 8 25 0.16 0.26 0.36 0.26 3 + + 50 4 25 0.10 0.23 0.36 0.23 4 + 30 4 25 0.19 0.43 0.74 0.45 5 + + 50 8 15 0.16 0.23 0.40 0.26
  71. 62 6 + 30 8 15 0.03 0.19 0.30 0.17 7 + 50 4 15 0.16 0.62 1.03 0.60 8 30 4 15 1.14 0.88 2.06 1.36 9 0 0 0 40 6 20 0.10 0.23 0.50 0.28 10 α 0 0 20 6 20 0.16 0.36 0.86 0.46 11 +α 0 0 60 6 20 0.13 0.39 0.71 0.41 12 0 α 0 40 2 20 0.19 0.36 0.40 0.32 13 0 +α 0 40 10 20 0.13 0.52 0.57 0.41 14 0 0 α 40 6 10 0.92 0.65 0.09 0.55 15 0 0 +α 40 6 30 0.10 0.69 1.19 0.66 Đi chng 1.01 1.05 0.92 1.00 Trung bình 0.45 T kt qu thu đưc bng 4.5, cĩ th đưa ra nhn xét như sau: + T l co rút theo chiu dc th ca mu g M đã đưc x lý PEG nh nht (0,17 %) khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 30 0C; thi gian: 8 gi, nng đ dung dch: 15% và cao nht (0,66 %) khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 40 0C; thi gian: 6 gi, nng đ dung dch: 30%. + T l co rút trung bình theo chiu dc th ca các mu g M đã đưc x lý PEG (0,45 %) đã gim đi so vi mu đi chng (1 %), hiu qu gim 55 %. Sau khi x lý thng kê (theo phn mm OPT) chúng tơi xây dng đưc phương trình tương quan biu din nh hưng ca nng đ dung dch, thi gian ngâm, nhit đ ngâm vi t l co rút theo chiu dc th ca g M đã đưc x lý như sau: Ydt = 10,196 – 0,125 T + 0,741 τ + 0,008 T. τ – 0,469 τ2 0,002 N T + 0,019 τ. N + 0.006 N2 (4.5) Tĩm li: đ co rút ca g bin tính đã gim đưc theo chiu tip tuyn 46%, xuyên tâm 60% và dc th 55% so vi g khơng bin tính.
  72. 63 4.2.6. T l dãn n theo chiu tip tuyn (Ydntt) T l dãn n theo chiu tip tuyn ca g M đã đưc x lý PEG đưc xác đnh theo phương pháp trình bày mc (2.4.2.7). Kt qu tính tốn đưc trình bày bng 4.6. Bng 4.6. T l giãn n tip tuyn (%) N0 X1 X2 X3 T τ N Y1 Y2 Y3 YTB (0C) (gi) (%) (0C) (gi) (%) 1 + + + 50 8 25 2.61 3.16 3.66 3.14 2 + + 30 8 25 3.28 3.77 4.68 3.74 3 + + 50 4 25 1.90 1.33 1.03 1.42 4 + 30 4 25 1.53 2.78 3.37 2.56 5 + + 50 8 15 4.76 4.26 4.85 4.29 6 + 30 8 15 3.72 4.35 4.76 4.28 7 + 50 4 15 3.76 4.19 4.60 4.18 8 30 4 15 4.43 5.36 6.49 5.43 9 0 0 0 40 6 20 1.88 2.83 3.87 2.86 10 α 0 0 20 6 20 2.37 5.05 5.86 4.49 11 +α 0 0 60 6 20 1.69 2.19 2.70 2.19 12 0 α 0 40 2 20 0.83 0.83 2.62 1.43 13 0 +α 0 40 10 20 2.61 4.02 3.97 3.53 14 0 0 α 40 6 10 5.11 5.08 7.23 5.81 15 0 0 +α 40 6 30 1.36 3.86 2.10 2.44 Đi chng 5.59 5.56 5.82 5.66 Trung bình 3.45 T kt qu thu đưc bng 4.6, chúng tơi nhn xét như sau: + T l dãn n theo chiu dc th ca mu g M đã đưc x lý PEG nh nht (1,42 %) khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 50 0C; thi gian:
  73. 64 4 gi, nng đ dung dch: 25% và cao nht (5,43 %) khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 30 0C; thi gian: 4 gi, nng đ dung dch: 15%. + T l dãn n trung bình theo chiu tip tuyn ca các mu g M đã đưc x lý PEG đt 3,45 % đã gim đi 39% so vi mu đi chng (5,66 %). Sau khi x lý thng kê (theo phn mm OPT) chúng tơi xây dng đưc phương trình tương quan biu din nh hưng ca nng đ dung dch, thi gian ngâm, nhit đ ngâm vi t l dãn n theo chiu tip tuyn ca g M đã đưc x lý như sau: Ydntt = 28,477 – 0,279 T + 0,003 T2 – 1,134 τ + 0,012 T. τ – 0,009 τ2 – 1,426 N 0,003 N . T + 0,047 τ. N + 0,0026 N2 (4.6) 4.2.7. T l dãn n theo chiu xuyên tâm (Ydnxt) T l dãn n theo chiu xuyên tâm ca g M đã đưc x lý PEG đưc xác đnh theo phương pháp trình bày mc (2.4.2.7). Kt qu tính tốn đưc trình bày bng 4.7. Bng 4.7. T l giãn n xuyên tâm (%) N0 X1 X2 X3 T τ N Y1 Y2 Y3 YTB (0C) (gi) (%) (0C) (gi) (%) 1 + + + 50 8 25 1.23 1.88 2.64 1.92 2 + + 30 8 25 1.54 1.34 0.79 1.22 3 + + 50 4 25 1.75 1.23 1.15 1.38 4 + 30 4 25 2.91 1.87 1.06 1.95 5 + + 50 8 15 3.44 2.99 2.05 2.83 6 + 30 8 15 2.38 1.88 1.01 1.76 7 + 50 4 15 2.57 1.52 1.90 2.00 8 30 4 15 1.04 2.08 2.09 1.74 9 0 0 0 40 6 20 1.83 3.29 3.29 2.80 10 α 0 0 20 6 20 2.09 3.58 3.44 3.04 11 +α 0 0 60 6 20 1.03 1.86 2.48 1.79
  74. 65 12 0 α 0 40 2 20 0.44 1.89 1.44 1.26 13 0 +α 0 40 10 20 3.85 2.28 1.53 2.55 14 0 0 α 40 6 10 1.55 2.56 3.69 2.60 15 0 0 +α 40 6 30 1.81 2.12 1.77 1.90 Đi chng 5.56 4.70 4.26 4.84 Trung bình 2.04 T kt qu thu đưc bng 4.7 chúng tơi nhn xét như sau: + T l giãn n theo chiu xuyên tâm ca mu g M đã đưc x lý PEG nh nht (1,22 %) khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 30 0C; thi gian: 8 gi, nng đ dung dch: 25%) và cao nht (3,04 %) khi ngâm g trong dung dch PEG nhit đ: 20 0C; thi gian: 6 gi, nng đ dung dch: 20%. + T l giãn n trung bình (2,04 %) theo chiu xuyên tâm ca các mu g M đã đưc x lý PEG đã gim đi 58% so vi mu đi chng (4,84 %). Sau khi x lý thng kê (theo phn mm OPT) chúng tơi xây dng đưc phương trình tương quan biu din nh hưng ca nng đ dung dch, thi gian ngâm, nhit đ ngâm vi t l dãn n theo chiu xuyên tâm ca g M đã đưc x lý như sau: Ydnxt = 11,262 + 0,213 T 0,003 T2 + 0,967 τ + 0,018 T. τ – 0,123 τ2 0,743 N 0,005 N . T 0,003τ. N 0,015 N2 (4.7) 4.2.8. T l dãn n theo chiu dc th(Ydndt) T l dãn n theo chiu dc th ca g M đã đưc x lý PEG đưc xác đnh theo phương pháp trình bày mc (2.4.2.7). Kt qu tính tốn đưc trình bày bng 4.8. Bng 4.8. T l giãn n dc th (%)
  75. 66 N0 X1 X2 X3 T τ N Y1 Y2 Y3 YTB (0C) (gi) (%) (0C) (gi) (%) 1 + + + 50 8 25 0.19 0.66 1.66 0.67 2 + + 30 8 25 0.09 0.49 0.56 0.38 3 + + 50 4 25 0.03 0.13 0.23 0.13 4 + 30 4 25 0.73 0.13 0.03 0.30 5 + + 50 8 15 0.83 0.53 0.19 0.52 6 + 30 8 15 0.18 0.72 1.18 0.69 7 + 50 4 15 0.19 0.69 1.27 0.72 8 30 4 15 0.16 0.36 0.56 0.36 9 0 0 0 40 6 20 0.23 0.53 1.32 0.69 10 α 0 0 20 6 20 1.52 0.62 0.26 0.80 11 +α 0 0 60 6 20 0.16 0.66 1.16 0.66 12 0 α 0 40 2 20 0.33 0.40 0.42 0.38 13 0 +α 0 40 10 20 0.32 0.53 0.26 0.70 14 0 0 α 40 6 10 1.19 0.62 0.16 0.66 15 0 0 +α 40 6 30 0.73 0.40 0.49 0.54 Đi chng 0.76 1.26 1.82 1.28 Trung bình 0.55 T kt qu thu đưc bng 4.8 cho thy: t l dãn n trung bình theo chiu dc th ca mu g M đã đưc x lý PEG (0,55 %) đã gim đi 57% so vi mu đi chng (1,28 %). Sau khi x lý thng kê (theo phn mm OPT) chúng tơi xây dng đưc phương trình tương quan biu din nh hưng ca nng đ dung dch, thi gian ngâm, nhit đ ngâm vi t l dãn n theo chiu dc th ca g M đã đưc x lý như sau: Ydndt = 1,016 + 0,0034 T 0,0004 T2 + 0,6622 τ 0,002 T. τ – 0,064 τ2 0,11 N + 0,006 τ. N + 0,002 N 2 (4.8)
  76. 67 Kt qu thc nghim cho thy: t l giãn n ca g cũng đt hiu qu gim giãn n theo các chiu tip tuyn 39%, xuyên tâm 58%, và dc th: 57%. 4.3. TO MU G BIN TÍNH THEO THƠNG S TI ƯU 4.3.1. Gii bài tốn ti ưu Chúng tơi gii bài tốn ti ưu theo phương pháp trao đi giá tr ph. Mc đích ca bài tốn này là tìm ra thi gian x lý nhit { τ (h)}, nhit đ x lý {T ( 0C) }, và nng đ {N%} nhm to ra loi g M bin tính cĩ cht lưng tt nht. Các phương trình tương quan đã đưc lp phn trên như sau: + ASE = 77,082 + 1,536 T 0,011 T 2 9,072 τ 0,75 T. τ + 1,673 τ2 + 9,965 N + 0,05 N . T 0,43 τ. N 0,173 N 2 (4.1) 2 2 + P PEG = 19,853 0,886 T + 0,005 T 2,286 τ + 0,03 T. τ + 0,04 τ 6,13 N + 0,02 N . T + 0,08 τ. N 0,161 N 2 (4.2) + Ytt = 16,795 – 0,04 T + 0,003 T 2 + 0,541 τ + 0,023 T. τ – 0,104 τ2 – 1,219 N – 0,014 N . T – 0,002 τ. N + 0,038 N 2 (4.3) + Yxt = 2,901 – 0,016 T + 0,001 T 2 + 0,391 τ + 0,006 T. τ – 0,09 N – 0,024 N . T 0,006 τ. N + 0,003 N 2 (4.4) + Ydt = 10,196 – 0,125 T + 0,741 τ + 0,008 T. τ – 0,469 τ2 0,002 N T + 0,019 τ. N + 0.006 N 2 (4.5) + Ydntt = 28,477 – 0,279 T + 0,003 T 2 – 1,134 τ + 0,012 T. τ – 0,009 τ2 – 1,426 N 0,003 N . T + 0,047 τ. N + 0,0026 N 2 (4.6) + Ydnxt = 11,262 + 0,213 T 0,003 T 2 + 0,967 τ + 0,018 T. τ – 0,123 τ2 0,743 N 0,005 N . T 0,003τ. N 0,015 N2 (4.7) + Ydndt = 1,016 + 0,0034 T 0,0004 T 2 + 0,6622 τ 0,002 T. τ – 0,064 τ2 0,11 N + 0,006 τ. N + 0,002 N 2 (4.8)