Các phương pháp tẩy gỗ và Hóa chất tẩy gỗ

Các phương pháp tẩy gỗ và Hóa chất tẩy gỗ

Tẩy trắng gỗ chính là quá trình tách bớt lignin và các chất màu trong gỗ. Do đó việc lựa chọn nghiên cứu một quy trình tẩy thích hợp là hết sức quan trọng.

Nguyên lý tẩy trắng gỗ

Có một số loại gỗ, màu sắc của gỗ lõi và gỗ giác khác nhau rất rõ, một số loại gỗ bề mặt có đốm màu, màu sắc khác nhau, có loại màu trắng, có loại màu vàng, có một số loại gỗ có màu sắc tương đối nhạt, ánh màu tuy đồng đều, nhưng không trang nhã, gam màu mờ tối. Dùng các loại gỗ trên làm ván nhân tạo (ghép thanh, ván lạng, ván mộc,..) hoặc dùng để làm đồ mộc, thì chất lượng trang sức không tốt.

Để làm cho ánh màu của gỗ được đồng đều, có thể thông qua xử lý nhuộm màu để màu sắc của gỗ giác và gỗ lõi cùng màu, cũng có thể thông qua tẩy màu để làm cho màu của gỗ lõi nhạt đi.

Gỗ sau khi xử lý tẩy màu, không chỉ màu sắc của gỗ nhạt đi, vân thớ rõ ràng, trang nhã, còn có thể đề phòng và loại trừ biến màu do phơi nắng, loại trừ các vết bẩn do mốc xanh, mốc đốm, acid, alkali,.. gây nên, từ đó nâng cao tính năng sử dụng của gỗ.

Tách các chất màu trong gỗ là một quá trình hoá lý rất phức tạp. Các phương pháp tách màu hiện nay thường dùng là hấp phụ và hoá học. Phương pháp hấp phụ dựa trên khả năng hấp phụ màu của các chất hấp phụ như than hoạt tính hoặc đất. Phương pháp này hiệu quả không cao. Phương pháp hấp phụ có thể được dùng kết hợp với tẩy màu theo nguyên lý rút chân không. Tuy nhiên, thiết bị rất phức tạp.

Vì vậy, phương pháp hoá học là một phương pháp hiện nay được áp dụng nhiều để tẩy trắng gỗ. Tẩy màu theo phương pháp hoá học được chia làm ba loại: loại làm thay đổi nội tại phân tử chất màu (ví dụ thay đổi vị trí các nhóm chức), loại oxy hoá và loại khử các chất màu có trong gỗ.

Tẩy nhựa gỗ

Trước khi xử lý tẩy mầu đối với gỗ có nhựa, phải tiến hành xử lý loại trừ nhựa trước. Phương pháp loại trừ nhựa có: Loại trừ nhựa bằng dung môi và loại trừ nhựa bằng alkali.

 Phương pháp loại trừ nhựa bằng dung môi

Dùng dung môi acetone, cồn, nhóm benzen, CCl4,… để loại trừ nhựa. Ví dụ: dùng dung dịch nước axetone 25% có thể nhanh chóng loại trừ được nhựa. Nhưng những loại dung môi này đắt (axetone), dễ cháy hoặc rất độc (nhóm benzen). Vì thế trong thực tế, chỉ dùng trong trang sức nhạt màu.

Phương pháp loại trừ nhựa bằng alkali

Dùng dung dịch alkali xử lý bề mặt gỗ. Nguyên lý của phương pháp này là nhựa có thể cùng alkali tạo thành loại xà phòng có tính hoà tan, dùng nước sạch rửa có thể loại trừ  được. Dung dịch alkali thường dùng nhất là dung dịch nước Na2CO3 5 - 6% hoặc dung dịch nước NaOH 4 - 5%. Khi dùng alkali loại trừ nhựa, dễ làm cho màu sắc của gỗ sẫm đi, vì thế phương pháp này chỉ thích hợp với trang sức xẫm màu. Nếu dùng hỗn hợp dung dịch alkali (80%) và dung dịch nước axetone (20%) để loại trừ nhựa thì hiệu quả càng tốt. Khi pha chế dung dịch alkali và axetone, nên dùng nước nóng 60 - 800C. Dùng dung dịch alkali đã pha chế quét lên chỗ có nhựa sau 2 - 3 giờ, nước nóng hoặc dung dịch Na2CO3 2% có thể rửa sạch nhựa đã xà phòng hoá.

Tẩy trắng gỗ

Tẩy trắng gỗ chính là quá trình tách bớt lignin và các chất màu trong gỗ. Do đó việc lựa chọn nghiên cứu một quy trình tẩy thích hợp là hết sức quan trọng.

Có rất nhiều phương pháp tẩy trắng gỗ, nhưng thường dùng cho tẩy màu. Kết quả tẩy màu của nó tương đối tốt, giá thành hạ. Mức độ và hiệu quả tẩy trắng có liên quan đến nồng độ, pH của chất tẩy, thời gian và số lần thao tác tẩy màu. Nếu tẩy trắng quá mức sẽ làm cho gỗ bị phân giải, giảm độ bền gỗ, giảm ánh màu gỗ.

Sau đây chúng tôi xin giới thiệu một số giải pháp tẩy trắng gỗ và một số hoá chất tẩy trắng thông dụng:

Hydro peoxit (H2O2)

Hydro peoxit (H2O2) cũng có tác dụng tẩy trắng tốt, ít gây ô nhiễm, nhưng còn phải nghiên cứu kết hợp với một số chất mới nhằm đạt hiệu quả tẩy trắng cao.

Hydro peoxit là tác nhân tẩy trắng đang được sử dụng phổ biến để tẩy tắng gỗ, ván lạng gỗ và bột giấy. Ưu điểm của dùng hydro peoxit là ít gây ô nhiễm môi trường vì trong nước thải hoàn toàn không có tạp chất clo, hầu như không phá huỷ gỗ. Tuy nhiên, nhược điểm của chất này là khả năng oxy hoá thấp hơn nhiều các hợp chất có clo (Cl2). Hydro peoxit có tác dụng trong việc oxy hoá lignin.

Đây là một phương pháp được sử dụng nhiều, hiệu quả tẩy trắng tương đối tốt, nồng độ thường dùng 15 -30% (nồng độ cao, tẩy trắng nhanh). Nó có thể giải phóng oxy tác dụng mạnh, phân giải chất màu trong gỗ. Để tăng tốc độ giải phóng oxy, có thể thêm nước amôniac, nhưng lượng nước amoniac không được quá nhiều, nếu không sẽ ảnh hưởng đến độ tẩy trắng. Bình thường, lượng nước amoniac (25%) cho vào khoảng 5 - 10% lượng H2O2. Khi cho thêm nước amoniac để làm dung dịch tẩy trắng, mùi rất nặng, rất độc hại cho người.

Trong quá trình tẩy trắng gỗ bằng hydro peoxit trong môi trường kiềm xảy phản ứng thuỷ phân:

HOO- trực tiếp phá huỷ các nhóm mang màu của lignin. Phản ứng phân ly trên chỉ có thể xảy ra trong môi trường kiềm. Do vậy tẩy trắng nên tiến hành ở pH 10 - 11, thường có dùng chất đệmNa2SiO3. Hiệu quả tẩy trắng sẽ cao khi nâng nhiệt độ dung dịch lên 70 - 900C và nồng độ trên 10%.

Acid oxalic (COOH)2

Khi dùng chất này làm chất tẩy trắng phải pha chế 3 loại dung môi sau đây: 75g acid oxalic kết tinh hoà tan trong 1000ml nước; 75g Na2S2O8 kết tinh hoà tan trong 1000ml nước; 24.5 gNa2B4O7.10H2O hoà tan trong 1000ml.

Khi sử dụng, quét dung dịch acid oxalic trước, sau khi hơi khô (4¸5 phút) lại quét Na2S2O8. Nếu độ trắng không đạt yêu cầu, lại dùng dung dịch borate làm ướt bề mặt gỗ, và dùng nước sạch rửa sạch. Hai loại dung dịch trước có tác dụng tẩy trắng, nhưng chỉ dùng dung dịch acid oxalic hiệu quả tẩy trắng tương đối thấp, phối hợp sử dụng Na2S2O8  hiệu quả tốt. Dung dịch borate là dung dịch alkali yếu, dùng để trung hoà lượng acid rất nhỏ còn sót lại trên gỗ.

Natri hydrosunfit (NaHSO3)

Natri hydrosunfit là chất điển hình dùng để thay đổi cấu trúc nội tại của chất màu. 

Để tăng cường phản ứng chuyển hoá chất màu, dung dịch bisulfit natri cần pha trong môi trường kiềm và lượng bisulfit natri cần dùng dư hơn lượng lý thuyết.

Trước tiên phải pha chế 2 loại dung dịch: Dung dịch NaHSO3  bão hoà; 6.3g KMnO4 kết tinh hoà tan trong 1000ml nước.

Quét dung dịch KMnO4 trước, sau 5phút, khi bề mặt gỗ hơi khô, lại quét tiếp dung dịch NaHSO3. Lặp lại các thao tác trên cho đến khi gỗ trắng.

NaOCl (hypo clorit) - Javel 

Trong dung dịch nước, hypo clorit thuỷ phân theo phương trình:

 

 HOCl dễ dàng bị phân giải:

Trong môi trường kiềm phản ứng phân giải HOCl xảy ra chậm. Để đẩy nhanh phản ứng cần phải có chất hấp thụ oxy nguyên tử. Lignin và celluloso sẽ đảm nhận vai trò này. Do vậy lignin sẽ bị thay đổi cấu trúc và bị biến màu.

Javel (NaOCl) cũng có thể dùng để tẩy trắng đối với những chất màu có gốc andehyt (- CHO).

Có hai phương pháp sử dụng NaOCl:

-    Pha chế 1000ml dung dịch Na2SO4  và H2SO4  theo tỷ lệ 1:1 có nồng độ 5%, sau đó cho 50g NaOCl. Dùng dung dịch này quét lên gỗ. Sau khi gỗ trắng ra, dùng nước xà phòng 2% hoặc dung dịch acid HCl loãng rửa. Làm như vậy có thể đạt mục đích tẩy trắng lại loại trừ được nhựa.

-   Cho 10g NaOCl và 25g K2CO3 vào 1000ml nước pha chế thành dung dịch tẩy trắng. Sau khi ván lạng được rửa bằng dung dịch kiềm cho vào dung dịch tẩy trắng ngâm 1.0 - 1.5 giờ, sau đó dùng nước sạch và acid HCl loãng (5g/l) rửa, và cho gỗ khô từ từ.

Không phải tất cả các loại gỗ đều tẩy trắng thuận lợi cho đến mức độ yêu cầu. Ngoài ra chất tẩy trắng là chất oxy hoá mạnh, khi bảo quản và sử dụng phải chú ý. Một số chất tẩy trắng độc, phần lớn ăn da tay vì thế khi thao tác phải đi găng tay cao su và mặc tạp dề. Nếu không may chất tẩy trắng bắn vào da, phải ngay lập tức dùng nước để rửa và bôi cao borate.

Dioxitclo (ClO2)

Dioxitclo là một tác nhân oxy hoá mạnh có hoạt tính tẩy trắng cao, ít phá huỷ sợi gỗ. Dioxitclo phản ứng với lignin thông qua rất nhiều tác nhân hoá học hoạt tính là sản phẩm phân huỷ của chất này trong môi trường kiềm:

Sản phẩm tạo thành do sự phân huỷ của dioxit clo trong quá trình tẩy trắng phụ thuộc rất nhiều vào pH môi trường. Do cần phải hạn chế sự tạo thành ClO3_, khí clo và HClO nhằm tăng hiệu quả của quá trình tách loại lignin và giảm sự tạo thành các hợp chất hữu cơ của clo, việc kiểm soát và điều chỉnh pH môi trường có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong các giai đoạn tẩy trắng bằng dioxitclo. Về cơ chế hoá học, dioxitclo có phản ứng trực tiếp với nhân thơm lignin qua việc tạo thành các nhóm gốc dạng phenoloxyt. Mặt khác, các tác nhân hoạt tính tạo thành từ dioxitclo có thể tham gia các phản ứng với các liên kết đôi, các nhóm  mang màu của lignin làm tăng đáng kể độ trắng của sản phẩm.