giáo trình trang sức sản phẩm mộc

Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
BÀI MỞ ĐẦU
Thông thường, sản phẩm mộc sau khi lắp rắp đều phải trang sức, sau đó
mới có thể thành sản phẩm cung cấp cho người sử dụng.
Mục đích của trang sức sản phẩm mộc là bảo vệ làm đẹp. Bề mặt sản
phẩm mộc được che phủ bằng một lớp vật liệu màng có độ cứng nhất định, có
tính năng chịu nước, chịu khí hậu , làm cho nó tránh được hoặc giảm nhẹ
xâm hại của ánh sáng mặt trời, nước, ngoại lực, hoá chất và côn trùng ngăn
ngừa sản phẩm cong vênh biến dạng, nứt, mài mòn kéo dài thời gian sử
dụng; tạo cho sản phẩm mộc có màu sắc, độ bóng, cảm giác về chất và hoa
văn, làm cho hình dạng, màu sắc chất lượng của nó kết hợp hoàn mỹ, mang
lại cho con người cảm thụ dễ chịu tốt đẹp. Hiệu quả trang sức có ảnh hưởng
rất quan trọng đến giá trị của sản phẩm mộc.
Phương pháp trang sức sản phẩm mộc rất đa dạng, cơ bản có thể chia
thành 3 loại: Phun quét, dán mặt và nghệ thuật đặc biệt. Các dạng này có thể
tiến hành thủ công hoặc cơ giới. Trang sức phun quét là theo trình tự công
nghệ nhất định đưa chất liệu trang sức lên bề mặt sản phẩm mộc, và hình dạng
mộc lớp màng trang sức. Theo màng trang sức có thể hiện rõ vân thớ gỗ hay
không chia thành trang sức trong suốt và trang sức không trong suốt; theo độ
bóng của nó có thể chia thành trang sức bóng và trang sức trong suốt; theo độ
bóng củanó có thể chia thành trang sức bóng và trang sức mờ; theo lấp lỗ
mạch của nó có thể chia thành trang sức lỗ hiện rõ, lỗ nửa hiện rõ và lấp đầy
lỗ. Theo chất liệu lỏng trang sức có thể chia thành chất liệu trang sức gỗ nitro,
PU, FES, PF ; theo chiều dày màng trang sức thì có thể chia thành màng
dày, trung bình và màng mỏng; theo màu sắc khác nhau lại có thể chia thành
màu gốc, màu vỏ hạt giẻ, màu gỗ tếch, màu gỗ hồng sắc
Dán mặt là quá trình công nghệ dùng vật liệu trang sức dạng miếng
mỏng hoặc màng mỏng, dùng keo (hoặc không dùng keo) dán lên bề mặt sản
phẩm mộc tiến hành trang sức. Vật liệu trang sức bề mặt có ván lạng, tấm dán
mặt polime, giấy trang sức, giấy ngâm tẩm keo, màng mỏng PVC, kim loại

1
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
Trang sức nghệ thuật đặc biệt bao gồm điêu khắc, ép hoa, khảm, thếp
vàng, bạc,
Trên thực tế trong sản xuất sản phẩm mộc thường sử dụng kết hợp nhiều
phương pháp trang sức, như sau khi dán giấy trang sức và ván lạng, lại tiến
hành trang sức, khảm và trang sức kết hợp.
Trang sức sản phẩm mộc có thể tiến hành sau khi lắp ráp thành sản
phẩm, cũng có thể trước khi lắp ráp thành sản phẩm, trước tiên trang sức chi
tiết, cụm chi tiết, sau đó lắp ráp toàn bộ. Thậm trí có thể tiến hành trang sức
mặt nguyên liệu gốc của sản phẩm mộc, như ván dán, ván dăm , rồi gia
công thành sản phẩm mộc.
Chất lượng trang sức sản phẩm mộc thường được đánh giá từ 2 mặt
ngoại quan và tính năng lý hoá. Phương pháp trang sức khác nhau thì nội
dung ngoại quan và tính năng lý hoá bao hàm khác nhau. Như phun quét chất
phủ ngoại quan bao gồm mức độ phù hợp màu sắc với bản mẫu, tính đồng
đều, độ bóng, kích thước hạt, phồng rộp, bọt khí, bị trắng, nhăn vết xước
Còn tính năng lý hoá bao gồm lực bám của màng trang sức, tính chịu nhiệt
khô, tính chịu mài mòn, tính bền khí hậu Cụ thể có thể thực hiện theo qui
định trong Tiêu chuẩn Nhà nước GB 4893 - 1 - 8 – 85 “phương pháp xác định
màng trang sức bề mặt đồ mộc” và trong các tiêu chuẩn đồ mộc khác.
2
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
CHƯƠNG 1
CHUẨN BỊ BỀ MẶT TRANG SỨC
Quy trình dùng chất phủ phun quét lên sản phẩm mộc là tổng của hàng
loạt công đoạn xử lý bề mặt gỗ, phun quét chất phủ, lớp chất phủ đóng rắn và
chỉnh sửa màng phủ Yêu cầu của sản phẩm mộc đối với tính năng lý hoá

và tính trang sức của màng phủ khác nhau, đặc tính của gỗ, như có kết cấu
nhiều lỗ, tính chất ở các chiều khác nhau, tính khô co rút, ẩm trương nở, một
số loài cây có tanin, nhựa đều có ảnh hưởng trực tiếp đến công nghệ và
hiệu quả trang sức của sản phẩm mộc. Ngoài ra, trong sản xuất sản phẩm mộc
còn sử dụng số lượng lớn ván dăm, MDF Hiện nay chất liệu phủ dùng
cho sản phẩm mộc đang phát triển theo hướng tỷ lệ chất rắn cao, không ô
nhiễm, chất lượng tốt, kỹ thuật mới, thiết bị mới của thi công không ngừng
xuất hiện, vì thế, nội dung của công nghệ phun quét chất phủ tương đối phong
phú. Để tiện trình bày, ở đây theo trang sức trong suốt, trang sức không trong
suốt, trang sức mô phỏng và trang sức bằng sơn ta để thảo luận công nghệ
phun quét chất phủ của sản phẩm mộc.
Trang sức trong suốt là dùng chất phủ trong suốt phun quét lên bề mặt
gỗ. Tiến hành trang sức trong suốt, không chỉ phải giữ lại vân thớ và màu sắc
tự nhiên của gỗ, mà còn phải thông qua một số công đoạn đặc biệt đã định
nào đó làm cho vân thớ của nó càng rõ rệt, cảm giác về chất gỗ càng mạnh,
màu sắc càng tươi, đẹp mắt. Trang sức trong suốt dùng nhiều cho các sản
phẩm mộc gia dụng, nhạc cụ, cấu kiện kiến trúc… dùng gỗ lá rộng quí hiếm
(hoặc dán mặt bằng ván lạng). Ở Trung Quốc và một số nước Châu Á, những
năm gần đây bắt đầu dùng trang sức cho sản phẩm mộc gỗ lá kim chất lượng
cao.
Quá trình công nghệ trang sức trong suốt sản phẩm mộc, trên đại thể có
thể chia làm 3 giai đoạn: Xử lý bề mặt gỗ (chuẩn bị bề mặt), phun quét chất
phủ (bao gồm sấy lớp phủ) và chỉnh sửa màng phủ.
3
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
Quá trình trang sức trong sáng thông thường phân thành các giai đoạn xử
lý bề mặt, sảm bằng, nhuộm màu, trang sức chất phủ và sửa sang màng chất
phủ. Xử lý bề mặt bao gồm làm sạch bề mặt, vá và mài; nhuộm màu bao gồm
nhuộm màu bột, nhuộm màu nước, nhuộm màu hồ và ghép màu; trang sức

chất phủ bao gồm trang sức chất phủ lót và chất phủ mặt; sửa sang màng chất
phủ bao gồm mài màng chất phủ và đánh bóng nó.
Bảng 1.1. Cấu thành quá trình công nghệ trang sức trong suốt gỗ
Giai đoạn Thứ tự công đoạn
Xử lý bề mặt
- Làm sạch bề mặt
- Khử dầu nhựa
- Tẩy trắng
- Bả ma tít bề mặt
Phun quét chất phủ
- Lấp lỗ và điền đầy lỗ mạch
- Nhuộm màu
- Phun quét chất liệu lót
- Phun quét chất liệu phủ mặt
Chỉnh sửa màng trang sức
- Mài
- Đánh bóng
Trang sức trong đó giữ nguyên hoa văn chân thực của gỗ, thường những
loại gỗ cây lá rộng có vân thớ đẹp đều dùng trang sức trong, nhưng do màng
chất phủ trong rất dễ hiển thị những khuyết tật của gỗ, do đó yêu cầu đối với
chất lượng của gỗ tương đối cao, đặc biệt là bề mặt của những chỗ trang sức
là bằng phẳng, nhẵn bóng không để lại vết mài và vết bào, các góc cạnh cần
phải hoàn chỉnh không bị nứt vỡ, sản phẩm cao cấp cần phải loại bỏ lông gỗ.
Theo yêu cầu của chất lượng trang sức, tình huống của vật liệu nền và
chất phủ khác nhau, mỗi một giai đoạn có thể bao gồm một hoặc vài công
đoạn, có công đoạn cần phải lặp lại nhiều lần, thứ tự của một số công đoạn
cũng có thể điều chỉnh.
4
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc

Bây giờ chúng ta tiến hành thảo luận tác dụng và phương pháp tiến hành
của một số công đoạn này. Nội dung của các công đoạn chuẩn bị trang sức,
tiến hành trang sức bề mặt cho sản phẩm mộc được trình bày ở bảng 1.1.
1.1. LÀM SẠCH BỀ MẶT
Mục đích của làm sạch bề mặt là chuẩn bị một bề mặt phôi trắng sản
phẩm mộc sạch, bóng để trang sức, để thu được chất lượng trang sức tốt, tiết
kiệm công sức, nguyên liệu, bao gồm làm sạch lông gỗ, bụi, khử dầu nhựa.
Bề mặt phôi trắng sản phẩm mộc thường dùng bào tinh và mài tiến hành
chỉnh sửa bề mặt. Khi trang sức trong suốt, độ nhấp nhô bề mặt của phôi trắng
phải dưới 30µm. Trên bề mặt gỗ đã qua chỉnh sửa, vẫn tồn tại sợi gỗ đã bị cắt
nhưng chưa hoàn toàn tách khỏi bề mặt gỗ, gọi là "lông gỗ", khi đưa dung
dịch chất màu lên làm cho gỗ trương nở rất mạnh, lông gỗ vốn nằm hoặc ép
dính, mép cạnh rạn nứt rất nhỏ của bề mặt gỗ, mép cạnh của ống mạch thô…
bị trương nở và khô dựng đứng lên, làm cho bề mặt gỗ bị nhấp nhô. Khi
nhuộm màu, dung dịch chất màu sẽ đọng lại ở lông gỗ, gần mép cạnh ống
mạch gỗ, làm cho màu sắc không đồng đều. Khi lấp đầy ống mạch, các chất
lấp đầy bám dính vào lông gỗ khó làm sạch, làm cho vân gỗ mờ. Khi trang
sức, màng trang sức bị nhấp nhô, gây ra lỗ kim. Ngoài ta vết bào, sợi bị ép,
bột gỗ còn trong ống mạch, cũng sẽ nổi lên gây ra hậu quả không tốt tương tự.
Phương pháp loại bỏ lông gỗ có một số loại sau đây:
Dùng nước nóng 40 - 50
0
C làm ướt bề mặt gỗ, sau khi khô lông gỗ dựng
đứng lên, sau đó dùng giấy nhám mịn mài nhẹ, loại bỏ lông gỗ. Phương pháp
này còn có thể hiện rõ chất thấm keo; dùng dung dịch cánh kiến đỏ nồng độ
25%, hoặc dung dịch keo xương nồng độ 3 - 5% lên bề mặt phôi trắng, lông
gỗ trương nở nhanh, khô nhanh, sau khi khô lông gỗ tương đối giòn, có thể
mài đi. Dung dịch cánh kiế đỏ và keo xương chịu vào gỗ còn có thể làm vững
chắc thêm các tổ chức của gỗ, ngăn ngừa chất phủ trong gỗ tếch, có tính đẩy
nước ra, cần sử dụng dung dịch 3 phần nước 1 phần amoniac quét lên bề mặt,

5
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
rồi loại bỏ lông gỗ. Phun quét sơn dán dính cạnh gỗ PU đã pha loãng, độ nhớt
của nó khoảng 10s (BZ
4
, 20
0
C), hàm lượng khô 7 - 10%, sau khi khô triệt để,
mài nhẹ loại bỏ lông gỗ, khi bóng của màng sơn mất đi là được. Ưu điểm của
phương pháp này chất phủ có thể thấm vào trong tổ chức của gỗ, làm chắc
thêm lớp mặt của phôi trắng, cho nên không khí trong gỗ khó trương nở, có
thể ngăn chặn có kết quả màng phủ có lỗ kim và bọt khí, vì trong chất liệu
phủ không có nước, cho nên không gây ra nứt và biến dạng gỗ, sẽ không làm
cho ván lạng dán mặt bong ra, có thể ngăn chặn bám màu không đồng đều,
khi lấp đầy lỗ mạch dễ lau sạch chất lấp lỗ mạch còn thừa bên ngoài ống
mạch, hiện rõ nét đẹp của vân thớ gỗ. Vì thế, là phương pháp dùng để trang
sức sản phẩm mộc cao cấp.
Phương pháp cán nhiệt xử lý bề mặt, trên bề mặt chi tiết bề mặt phẳng
hoặc mặt hình, có thể dùng 2 - 3 rulô đường kính khoảng 180mm, nhiệt độ bề
mặt khoảng 200
0
C tiến hành cán nhiệt, áp suất ép từ 0,4 - 2,5 MPa, tốc độ nạp
liệu từ 2 - 15 m/phút. Bề mặt sau cán nhiệt, khối lượng thể tích tăng lên, độ
bóng bề mặt tăng lên rõ rệt, có thể giảm lượng chất phủ dùng. Nếu bề mặt
phôi trắng phun quét lên 1 lớp keo UF hoặc sơn gốc nitro, thì hiệu quả xử lý
càng tốt.
1.2. LOẠI TRỪ DẦU, NHỰA
Trong gỗ lá kim như thông rụng lá, thông đỏ, thông đuôi ngựa, đều có
nhựa, ở mắt, phần gỗ muộn hàm lượng nhựa càng cao. Thành phần chủ yếu

của nhựa thông là dầu thông và colophan. Sản phẩm mộc từ loại gỗ này, khi
tiến hành trang sức, thường thường do nhiệt độ tăng lên, tính lưu động của
nhựa tăng lên, cộng thêm tác dụng của áp suất không khí và hơi nước trong
gỗ, dầu thông sẽ thấm ra bề mặt gỗ làm cho đóng rắn của chất liệu phủ tính
dầu không tốt (khô chậm, dính trở lại thậm trí không khô), bám màu không
đồng đều và giảm lực bám của màng trang sức. Vì thế, trước khi trang sức
nhất định phải loại bỏ hết dầu nhựa.
6
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
Đối với gỗ lá kim tiến hành sấy nhiệt độ cao, có thể đồng thời loại bỏ
dầu nhựa. Sản phẩm mộc làm từ gỗ lá kim sấy nhiệt độ thường, có thể dung
phương pháp rửa và phương pháp hoà tan để loại bỏ dầu nhựa, cũng có thể
dùng sơn lót bịt kín ngăn cách dầu nhựa, tránh ảnh hưởng không tốt của nó,
ngăn chặn dầu thông thấm ra.
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.
Dùng dung môi axetone, cồn, nhóm benzen, CCl
4
,… 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.
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 Na
2
CO

3
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 - 80
0
C. Dùng dung
dịch alkali đã pha chế quét lên chỗ có nhựa sau 2 - 3 giờ, nước nóng hoặc
dung dịch Na
2
CO
3
2% có thể rửa sạch nhựa đã xà phòng hoá.
Phương pháp rửa thường dùng dung dịch bazơ xử lý bề mặt gỗ, nhựa và
bazơ tạo thành xà phòng tính hoà tan, rồi dùng nước nóng rửa, sẽ loại bỏ rất
dễ dàng. Phương pháp thường dùng nhất là dung dịch Na
2
CO
3
nồng độ 5 -
6%, hoặc dùng dung dịch NaOH nồng độ 4 - 5% quét lên, sau đó dùng nước
nóng rửa sạch bề mặt. Phương pháp này sẽ làm cho màu sắc gỗ đậm thêm. Vì
thế, không phù hợp xử lý sản phẩm màu nhạt.
7
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
Phương pháp hoà tan dùng các dung môi hữu cơ axeton, benzen,
metanol, hoặc CCl
4

…. bôi quét lên chỗ có nhiều dầu nhựa là được. Phương
pháp này thích hợp để loại bỏ dầu nhựa của sản phẩm màu nhạt. Do giá của
những dung môi hữu cơ này tương đối đắt, dễ cháy, có độc, không an toàn, vì
thế ở tính huống bình thường không sử dụng.
Phương pháp bịt kín tức là ở chỗ có nhiều dầu nhựa quét lên chất liệu
đáy bịt kín như dung dịch cánh kiến đỏ hoặc PU, ngăn chặn dầu thông thấm
ra khỏi màng trang sức.
Phương pháp khoét là khoét bỏ các túi nhựa đặc biệt nhiều mắt, rồi gắn
vào 1 miếng gỗ tương ứng.
1.3. TẨY TRẮNG
Là thao tác làm cho gỗ màu đậm thành màu nhạt, nâng cao độ sáng của
gỗ, loại bỏ phần gỗ biến màu, cũng gọi là khử màu sắc. Tẩy trắng gỗ dùng
cho nhiều tình huống, để tiến hành trang sức trong suốt màu nhạt, phải khử
màu toàn bộ bề mặt gỗ; màu sắc trên cùng 1 sản phẩm không giống nhau, khi
dùng phương pháp nhuộm màu không thể làm cho màu sắc của màng phủ
không như nhau, trước khi nhuộm màu cũng cần khử màu bề mặt, sau đó
phun quét đồng đều chất nhuộm màu; ngoài ra, còn có thể dùng phương pháp
khử màu để dự phòng và loại bỏ biến màu gỗ do tác dụng của ánh sáng gây
ra. Làm sạch biến màu sinh vật do nấm, mốc gây ra, loại bỏ biến màu hoá học
do gỗ tiếp xúc với sắt, axít, bazơ gây ra.
Tẩy trắng chính là quá trình loại bỏ Lignin và các chất màu trong gỗ. Mục
đích của tẩy trắng là loại bỏ Lignin và các hợp chất của Lignin còn lại, nhằm
cải thiện độ trắng của Cellulose, đồng thời phải hạn chế sự phân huỷ của
Cellulose. Do đó việc lựa chọn nghiên cứu các giải pháp tẩy trắng thích hợp là
hết sức quan trọng. Tẩy trắng là ứng dụng phản ứng Oxy hóa hoặc Oxy hóa
khử trên bề mặt của gỗ. Gỗ tẩy trắng là làm cho các tập đoàn gốc màu hoặc
các gốc hỗ trợ màu cùng với các thành phần tổ thành nên màu sắc thông qua
8
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc

Oxy hóa khử của dung dịch tẩy trắng mà đạt được mục đích phân giải làm mất
màu. Các gốc phát màu cơ bản là:
của đơn thể Prophyl Benzen trong Lignin và gốc Hydroxin (COOH) cầu
Cacbon đôi
Ngoài ra gốc Hydroxin (-OH) và gốc -OCH
3
cùng tồn tại trong gỗ, chính
chúng nó cũng làm cho gỗ dễ bị biến màu. Tập đoàn phát màu bản thân nó tồn
tại cầu nối đôi không màu, khi chịu tác động của ánh sáng (nhất là ánh sáng
tím) và tác dụng của Oxy, cầu nối π bị phá vỡ sinh thành gốc tự do, từ đó phát
sinh quang hóa phân giải làm cho màu sắc gỗ trở nên đậm hơn. Do đó dùng
các dung dịch hóa chất có tính Oxy hoặc Oxy hóa khử để thực hiện việc
phong bế tập đoàn trợ màu (OH
-
) và thu hút tập đoàn phát màu (như C = O, C
= C) do ánh sáng nhìn thấy đã tác động vào gỗ. Như vậy đã sản sinh ra tác
dụng tẩy trắng gỗ. Dung dịch được dùng phát huy mức độ tẩy trắng lớn nhỏ,
còn phải căn cứ vào mức độ Oxy hóa hoặc Oxy hóa khử mà quyết định. Trên
thực tế 2 phản ứng này có thể xảy ra được hay không được quyết định bởi
năng lượng hoạt hóa, môi chất và độ PHcủa nó, nhiệt độ phản ứng và thời
gian phản ứng cũng nằm trong những nhân tố đó. Có lúc tẩy trắng sau khi đã
hoạt hóa vẫn không có hiệu quả tẩy trắng như ý thì cần phải cho thêm những
dung dịch trợ giúp hoạt tính. Nhiệt độ có tác dụng rất lớn đến quá trình tẩy
trắng so với nhiệt độ thấp, ở nhiệt độ cao tốc độ phản ứng tăng lên rất nhiều
làm cho tẩy trắng dễ dàng được tiến hành. Oxy già và NaClO
2
được xem là
những chất tẩy trắng, thường điều chỉnh độ pH của Oxy già ở tính kiềm, còn
đối với dung dịch NaClO
2

điều chỉnh độ pH có tính Acid, từ đó mà làm cho
khả năng tẩy trắng của chúng được tăng lên rõ rệt. Dạng dung dịch tẩy trắng
9
O
O
Gốc than
O)C
( C )C
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
hoàn nguyên như hỗn hợp Amoniac và bột tẩy trắng đều là các chất tan trong
nước, ở điều kiện nhiệt độ trong phòng năng lực tẩy trắng rất thấp, nếu nâng
nhiệt độ lên 80
0
C thì năng lực tẩy trắng hoàn nguyên tăng lên rất mạnh. Cần
phải chỉ ra rằng hoạt tính của dung dịch tẩy trắng quá mạnh thì dung dịch tẩy
trắng vô hiệu đối với sự phân giải kịch liệt, như vậy không chỉ làm tổn thất
dung dịch tẩy trắng mà còn dẫn đến sự phá hoại đối với tổ chức gỗ làm cho
bản chất chất lượng gỗ bị giảm xuống, do vậy cần phải cho thêm vào một
lượng dung dịch ức chế trợ giúp thích đáng.
1.3.1. MỘT SỐ THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA GỖ CÓ LIÊN QUAN
ĐẾN MÀU GỖ
Thành phần hoá học của gỗ bao gồm Cellulose, Hemicellulose, Lignin
và một số chất chiết suất. Trong nội dung của đề tài tôi đề cập đến về một số
thành phần hoá học của gỗ liên quan đến màu gỗ.
a. Lignin
Lignin là một trong những hợp chất thiên nhiên khó nghiên cứu vì
không hoà tan trong những dung môi thông thường và biến đổi tính chất ngay
khi xử lý trong điều kiện mềm. Từ sự phân giải Lignin đến các hợp chất đơn
giản thường xảy ra một cách không hoàn toàn và rất nhiều khi sản phẩm thu

được không đặc trưng cho kết cấu của Lignin thiên nhiên. Tuy nhiên với
nhiều vấn đề về cấu trúc những nghiên cứu so sánh của Lignin của các nhà
khoa học ta có thể có một số kết luận về Lignin như sau:
- Lignin là cao phân tử phenylpropan (khoảng 30
÷
40 nhóm). Các mắt
xích có chứa nhóm OH chức phenol, chức rượu enol, ketol (-CO-). Nhân
thơm có hoặc không có chứa nhóm metoxyl (- OCH
3
). Phần nhánh có chứa
nối đôi, nối ba, nhóm – OH, nhóm – CHO, nhóm – COOH.
- Các mắt xích liên kết với nhau tạo mạng lưới không gian bằng liên
kết ete (= C – O – C =) và liên kết Carbon – Carbon (C – C). ở các vị trí khác
nhau ở nhân thơm cũng như mạch thẳng loại liên kết C – C rất bền vững dối
với xử lý hoá học và là yếu tố chủ yếu ngăn cản sự tạo thành các đơn phân tử
10
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
Lignin trong những xử lý như hydro hoá, phân giải bằng etanol… Cần phải
nhấn mạnh rằng hãy còn chưa thể đưa ra được những chứng cớ chắc chắn về
mặt hoá học cho sự tồn tại của tất cả các loại liên kết đó. Những liên kết đó
được đề xuất để giải thích đặc điểm của Lignin về mặt hoá học. Những dự
kiến đó gần đây đã được hỗ trợ trực tiếp nghiên cứu về cơ chế của sự hình
thành Lignin trong cây đang sống. Freudenberg, Kratal và Billek đã nghiên
cứu và chứng minh rằng có thể điều chế được ở dạng sống, (alpha, beta hay
gamma) của phenylpropan mang tính phóng xạ.
- Liên kết ete trong phân tử Lignin gồm có: Liên kết ete phenolic và
những liên kết ete dialkyl.
- Liên kết C – C gồm liên kết
ββ

−
’
carbon – carbon và liên kết
α
-
α
’
carbon – carbon.
Hàm lượng Lignin phụ thuộc vào loại gỗ, tuổi của chúng. Trong thời
gian sinh trưởng thì lượng Lignin liên tục tăng. Khi cây đã trưởng thành thì
hàm lượng Lignin hầu như không đổi.
Công thức phân tử của Lignin là C
42
H
32
O
2
(OH)
5
(OCH
3
)
5
được nhiều
nhà hoá học công nhận.
Công thức cấu tạo của Lignin:

11
H – C – O
HO – CH

2
H – C – OH
OCH
3
OH
H – C – OH
C
OCH
3
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
Nhìn vào công thức ta thấy lignin có các nhóm chính sau: Nhóm
metoxyl (OCH
3
) chiếm 8
÷
16%; nhóm carboxyl; nhóm hydroxyl (OH); các
hạt nhân benzen (C
6
H
6
).
Ở trên ta đã trình bày những quan điểm hiện đại về bản chất của các
liên kết giữa những đơn vị đơn phân tử Lignin. Bức tranh tổng quát của cấu
tạo Lignin rút ra kết luận quan trọng Lignin là cao phân tử phức tạp. Trong đó
sự phức tạp của cấu tạo Lignin không phải chỉ vì có nhiều đơn vị đơn phân tử
trong Lignin mà còn vì sự đa dạng của các kiểu liên kết giữa các đơn vị đó.
Toàn bộ những kết luận trên chủ yếu xuất phát từ Lignin của các loài lá kim,
gỗ tùng, mà nhiều nhà nghiên cứu đã tiến hành phân tích. Những thông tin về
Lignin của gỗ cây lá rộng và cây thân thảo vẫn còn bị hạn chế không cho

phép kết luận được trên lý thuyết.
Một điều đáng quan tâm về mặt lý luận là: Lignin là một cao phân tử
có cấu trúc sắp xếp đều đặn hay sắp xếp vô trật tự.
Brauns đã đưa ra giả thuyết về “đơn vị Lignin” gồm có 4
guaiacylpropan monome và đã giới thiệu, phân tích để khẳng định giả thuyết
đó. Sau những số liệu thu được về sau do phân tích những phân tử khác nhau
(như các nhóm coniferyl aldehyd) không phù hợp với giả thuyết của Brauns.
Rõ ràng là, phải công nhận có một số sắp xếp vô trật tự nào đó của
phần tử cấu tạo cơ bản trong Lignin (mặc dù chưa có sự chứng minh bằng
thực nghiệm nghiêm túc) đặc biệt là nếu cho rằng giả thuyết sinh vật phát sinh
Lignin của Freudenberg là đúng.
Freudenberg cho rằng tác dụng của men trong quá trình đó bị giới hạn
bởi sự tạo thành các gốc của rượu coniferylic. Sự hợp nhất tiếp sau đó của các
gốc với sự tạo thành Lignin chưa chắc có thể dẫn tới một cấu trúc đồng nhất
hay các cao phân tử với trọng lượng phân tử giống nhau.
Đại đa số các cao phân tử tự nhiên hay tổng hợp được cấu tạo theo
nguyên tắc “đầu nối với đuôi”. Những chứng lý, được trình bày ở trên cho ta
thấy rằng nguyên tắc đó không ứng dụng được với Lignin. Nếu chúng ta gán
12
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
ghép một cách tuỳ tiện mạch nhánh của đơn vị phenylpropanl là “đầu” của
phân tử, còn vòng thơm là “đuôi” thì có thể giả định rõ ràng trong Lignin gỗ
tùng ít nhiều sẽ tồn tại 3 kiểu mối nối giữa các đơn vị đơn phân tử.
Thường rất khó khăn làm rõ các đặc tính của Lignin và các dẫn xuất
của nó bằng những phương pháp phân tích định lượng do độ hoà tan yếu của
các chất đó và xu hướng của các phản ứng phụ, vì vậy việc phân tích các
nhóm định chức là cần thiết. Ta lần lượt xem xét các nhóm chức của phân tử
Lignin như sau:
+ Nhóm metoxyl: có lẽ là nhóm đặc trưng nhất trong các nhóm định

chức của Lignin. Hàm lượng của các nhóm này ở trong proto Lignin gỗ lá
kim khoảng từ 15
÷
16% Lignin gỗ lá rộng nhờ có các đơn vị siringylpropanl
chứa nhiều nhóm metoxyl hơn từ 20.5
÷
21.5%. Cũng đã chỉ rõ rằng nhóm
metoxyl đứt ra khỏi Lignin bằng axit Hydryodic chỉ ở nhiệt độ tương đối cao.
Điều đó có nghĩa là tất cả các nhóm metoxyl trong Lignin, là thuộc vòng
thơm và không phụ thuộc axtal hay các nhóm ete phức tạp.
+ Nhóm cacboxyl: Người ta chưa thu được đầy đủ những số liệu có
tính thuyết phục về sự có mặt của nhóm cacboxyl trong Lignin, dù có thì sự
tồn tại với một số lượng lớn là hoàn toàn không có khả năng. Trong các mẫu
Lignin tách từ gỗ hoàn diệp liễu và các loài cây thân thảo, chắc chắn mới thấy
có các nhóm ete phức tạp.
+ Nhóm hydroxyl: gồm các hydroxyl phenol và aliphatic người ta đã
xác định bằng cách metyl hoá với dimetylsunfat và axetyl hoá. Những điều
kiện quá thô bạo của quá trình xử lý ở điều kiện kiềm có nồng độ đậm đặc và
nhiệt độ là 60
O
C, có thể gây ra các phản ứng phụ như: đa tụ hay giả phóng bộ
phận những hydroxyl phenol mới. Những hydroxyl bậc 3, ngược lại có thể
không bị tác động phản ứng. Bằng biện pháp axetyl hoá Fredenbeng đã xác
định được tổng số lượng hydroxyl trong Lignin. Nhiều nhà nghiên cứu về sau
đã dành riêng cho việc xác định các hydroxyl thuộc phenol tự do trong Lignin
và các dẫn xuất của nó. Để làm việc đó người ta đã dùng các phương pháp đo
13
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
điện thế và độ dẫn để chuẩn độ và cũng dùng các phương pháp, dựa trên oxy

hoá bằng periodat, thay đổi hấp thụ quang phổ ngoại do ion hoá các hydroxyl
phenolic tự do, phản ứng với diaromentan hay dinitroflorbenzen, sự hấp thụ
hydroxyl bari bởi Lignin…Mỗi phương pháp có hạn chế nhất định trong áp
dụng. Ngoài ra có thể nảy sinh những khó khăn liên quan tới sự có mặt của độ
axit rất yếu (thí dụ như sự gây khó khăn về không gian hay các liên kết hydro)
của các nhóm hydroxyl phenolic, do tồn tại các nhóm carboxyl nên sẽ có khả
năng hoà tan không hoàn toàn của Lignin.
Một phần lớn các hydroxyl thuộc mạch thẳng là bậc một. Điều đó dược
khẳng định bằng cách tách từ Lignin hydro hoá các đơn vị phenyl propan với
các nhóm carboxyl bậc một và axit metoxyaxetic từ các sản phẩm oxy hoá
của Lignin.
Từ việc tìm hiểu cấu tạo của phân tử Lignin dẫn đến các tích chất của
Lignin như sau:
- Tính chất vật lý: Trong gỗ Lignin có ở màng giữa là chủ yếu. Lượng
Lignin giảm dần từ ngoài vào trong. Chỉ số khúc xạ lớn của Lignin trong gỗ
(1.61) và cả sự hấp thụ quang phổ tử ngoại của nó cho thấy bản chất “ thơm”
của Lignin. Sự phân cực của các tia tử ngoại, chứng tỏ Lignin trong gỗ và phi
lâm sản là vô định hình. Song tính lưỡng sắc, thể hiện bởi màng trung gian
trong ánh sáng tử ngoại chứng tỏ rằng có một mức độ kết tinh nào đó. Tính
chất không hoạt động quang học Lignin là điều cần chú ý đặc biệt, vì trong
những phân tử cấu tạo của Lignin có chứa các nguyên tử hydratcacbon bất đối
xứng.
- Tính chất hoá học: Trong quá trình nghiên cứu người ta đưa ra các
phản ứng hoá học như sau:
+ Phản ứng sunphit hoá Lignin: Trong quá trình nấu sulphit, Lignin
của gỗ, dưới tác dụng của bisulphit và axit sulfuro tự do ở nhiệt độ 135
÷

140
0

C, chuyển hoá axit licnosulphonic hoà tan được, phản ứng sulphon hoá là
một phản ứng rất quan tâm về mặt lý thuyết vì nó là một trong những phản
14
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
ứng quan trọng nhất của Lignin. Làm rõ cơ chế của phản ứng sulphon hoá và
bản chất của các nhóm có khả năng phản ứng, tham gia vào quá trình đó, gặp
nhiều khó khăn phúc tạp vì các nhóm sulphon trong những điều kiện tương tự
như quá trình nấu sulphit có thể được kéo theo rât nhiều hợp chất hữu cơ khác
nhau. Do đó hành loạt cơ chế có thể nẩy sinh trong quá trình sulphon hoá.
Tương ứng động học của sunphon hoá trong cá môi trường axits và
trưng tính có cá nhóm có khả năng phản ứng với Lignin .
Cơ chế của quá trình sulphon hoá Lignin gỗ mềm:
- Cấu trúc phản ứng trong Lignin của gỗ.
- Axit licnosulphonic (không tan).
- Axit licnosulphonic sulphon hoá thấp.
- Axit licnosulphonic.
Nếu quá trính sulphon hoá được tiến hành trong môi trường trung tính
hay axit yếu thì có các nhóm tác động nhanh nhờ tác dụng họat hoá của
Hydroxylphenolic tự do. Sản phẩm cơ bản của quá trính sunphon hoá gọi là
axit licnosulphonic rắn, chứa gần 0,3 nhóm sunphua trên một nhóm OCH
3
.
+ Phản ứng phân giải do alcol: Lignin trong quá trình xử lý bằng
rượu khác nhau với sự tham gia của axit vô cơ đã bị tác động bởi một loạt các
phản ứng. Một số phản ứng đó xẩy ra ngay trong điều kiện bình thường, có
các phản ứng xẩy ra như sau: (1) Axetyl hoá các nhóm carboxyl; (2) Ete hoá
các nhóm enol; (3) Ete hoá các cấu trúc có
α
- hydroxyl tự do và các nhóm ete

đơn giản.
Trong các phản ứng trên thì phản ứng (3) xẩy ra bao trùm chính nó làm
tăng một số lượng lớn metoxyl được giải thích trong quá trình phân giải bằng
metanol ở nhiệt độ thấp.
+ Phản ứng thuỷ phân axit: Khi đun nóng trong môi trường của dung
dịch axit yếu Lignin bị tác động của sự thuỷ phân gần giống như các phản
ứng phân giải do alcol. Tuy nhiên có sự khác nhau quan trọng giữa các phản
ứng đó. Nếu như trong phản ứng phân giải do alcol có lượng lớn các sản
15
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
phẩm đơn phân tử tạo ra thì trong các sản phẩm của thuỷ phân chúng chỉ có
với số lượng rất nhỏ (vết). Điều đó liên quan với khuynh hướng của các nhóm
hydroxyl thuộc rượu ở vị trí
α
và các kết cấu ceton – rượu chịu phản ứng đa
tụ trong điều kiện axit, đặc biệt là với các vòng thơm của cá đơn vị chứa các
đơn vị hydroxyl phenolic tự do.
+ Phản ứng thuỷ phân bằng kiềm: Khi đun nóng Lignin với các
dung dịch kiếm gây ra sự chuyển dịch bằng liên kết ete ankyl – aryl, với sự
tạo ra các nhóm hydroxyl phenolic. Những phản ứng như thế cũng đã được
chứng minh với mô hình hợp chất ete guaiacyl. Những phản ứng đứt mạch
xẩy ra trong các axit licnosulfonic ngay ở nhiệt độ dưới 100
0
C, với sự giảm
trọng lượng tức thì. Để giải phóng các nhóm phenol trong Lignin, người ta
tiến hành ở khoảng nhiệt độ 160
÷
170
0

C. Liên kết ete có trong nhóm metoxy
thường bền vững hơn và chỉ bị phân giải ở nhiệt độ trên 250
0
C.
Những liên kết C – C dễ bị tác động trong môi trường kiềm nên một
phần lớn Lignin trong gỗ trở nên hoà tan trong dung dịch kiềm khi ra nhiệt tới
100
0
C.
+ Phản ứng Halogen hoá: Những phương pháp tẩy trắng bột giấy
dùng trong sản xuất nói chung đều được dựa trên các quá trình khử Lignin đòi
hỏi ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên có những hoá chất có thể thực hiện được quá
trình khử Lignin ở nhiệt độ thấp hơn nhiều. Trong đó Clo trong dung dịch axit
chuyển hoá Lignin thành một dẫn xuất clorLignin, trích ly được bằng dung
dịch kiềm trong nước. ở một giới hạn nhất định, quá trình clo hoá kèm theo
trích ly bằng kiềm được dùng để sản xuất bột giấy từ rơm rạ. Trong công
nghiệp bột giấy gỗ Clo là một tác nhan tẩy trắng celluloza
+ Phản ứng Nitrat hoá: Quá trình nitrat hoá gỗ tương tự như phản
ứng clo hoá, trong đó Lignin được chuyển hoá thành dạng tan ở điều kiện
tương đối mềm, không gây một tác động đáng kể nên các thành phần
carbohydrat. Phản ứng nitrat kèm theo sự tổn thất của nhóm metoxyl và tạo ra
metanol.
16
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
+ Những phản ứng với dioxide clo và clorit: Những nghiên cứu tiến
hành với dioxide clor và clorit Lignin trong gỗ cho thấy có sự phân giải thực
sự của nhân thơm, dựa trên quang phổ của tia tử ngoại. Tuy nhiên, chúng ta
chưa rút ra được các kết luận: vòng mở đến mức độ nào và mức phân giải xẩy
ra tới mức độ nào.

b. Các chất chiết suất
Những chất này không có trong thành phần của vách tế bào mà thường
tồn tại trong ruột tế bào, chúng gồm: axit nhựa, axit béo, muối hữu cơ, tinh
dầu, tinh bột, đường và các loại khoáng khác. Các chất chiết suất làm ảnh
hưởng đến mầu sắc, mùi vị gỗ, … ngay sau khi xử lý bằng nước nóng, cồn,
axeton thì sức thẩm thấu tăng từ 4 -14 lần đặc biệt khi hàm lượng các chất
chiết suất tan trong nước nóng, nước lạnh cao. Sẽ có nhiều chất làm thức ăn
cho nấm, côn trùng vì vậy gỗ và phi lâm sản dễ bị nấm mốc, mối mọt,… xâm
nhập phá hoại.
1.3.2. CHẤT TẨY TRẮNG
Chất tẩy trắng có thể phân thành 2 loại:
- Kiểu dung dịch tẩy trắng Oxy hóa
- Kiểu dung dịch tẩy trắng hoàn nguyên.
Bảng 1.2. Dung dịch tẩy trắng và làm mất màu
Nhóm Loại hình Tên hóa chất
Nhóm
tẩy
Nhóm Clo vô cơ
Clo, Calcihypochorite, natrihypochlorite,
natrichlorite
Nhóm Clo hữu cơ Chloramine B, Chlramine T
17
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
trắng
Oxy hóa
Nhóm hợp chất Oxy vô
cơ
H
2

O
2
, Natri peroxid, natri perborate
Nhóm hợp chất Oxy
hữu cơ
Acetic, Benzoyl, methyl ketone peroxid
Nhóm
tẩy
trắng
hoà
nguyên
Nhóm Hydro hóa Natri Brohydrid
Hợp chất có Nitơ Diamine
Hợp chất lưu hóa vô cơ Hypo, Natribisulpite
Hợp chất lưu hóa hữu
cơ
L Methionine
Nhóm Acid Acid Oxalic, Hypophosphorous, vitamin C
Nhóm khác Crotonic Acid
Trước mắt chất tẩy trắng dùng cho gỗ đại bộ phận là dùng Oxy già và
NaClO
2
với Diamin có tác dụng tẩy màu rất rõ rệt đối với gỗ nhiệt đới, mà nó
có tác dụng ức chế đối với ánh sáng. Chất tẩy trắng ổn định là thuộc gốc Urea
và Vitamin C thuộc loại hình dung dịch hoàn nguyên chất tẩy trắng cho gỗ
thường dùng là chất làm mất màu được ghi trong bảng 1.2.
1.4. CHẤT TRỢ GIÚP
Chất trợ giúp tẩy trắng gỗ được phân thành 2 loại đó là chất trợ giúp hoạt
hóa và chất trợ giúp ức chế hóa. Để thoả mãn nhiều loại yêu cầu của tẩy trắng
với chất trợ giúp ngày càng nhiều, hai loại nàytổ thành phức hợp. Bảng 1.3

chỉ ra chất trợ giúp hoạt tính, bảng 1.4 liệt kê chất trợ giúp ức chế.
Bảng 1.3. Dung dịch trợ giúp hoạt tính tẩy trắng gỗ
Loại dung dịch tẩy trắng Tên và những điểm chính khi cho chất trợ giúp
18
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
Oxy già
Oxy già
+ NH
4
OH. Natri bicarbonat, . Natri carbonat, NaOH,
guanidin carbonat. Chất hữu cơ nhóm Amoniac tan trong
nước và hợp chất kiềm tan trong nước. Để nâng cao tính
thẩm thấu cần phải cho thêm Ethanol, điều chỉnh độ pH
đến 9,5 - 11
+ Hỗn hợp với Acetic khi tỷ lệ 1:1, tẩy trắng trong điều
kiện môi trường Acid, có thể cho thêm Oxalic
+ Làm nóng chảy Maleic Acid và trộn với nó. Tẩy trắng
trong môi trường Acid, có thể cho thêm Acid chanh, oxalic
Natri percarbonate
Natri perbonate
Dung dịch tan trong nước có tính kiềm, có tác dụng tẩy
trắng. Căn cứ vào loại gỗ khác nhau, có khi có sự thương
tổn do kiềm. Có thể cho thêm Acetic, tẩy trắng trong điều
kiện Acid yếu là tốt
Natri chlorite
+ Cho thêm Acetic; Acid chanh vừa đủ, điều chỉnh Ph: 3 -
5
+ Cho thêm Ure làm tính hoạt hóa tăng
+ Cho thêm Acid hữu cơ, vô cơ hoặc muối nhôm, kẽm của

nó hoặc hỗn hợp Acid đó làm cho nó có tính hoạt hóa
+ Cho thêm H
2
O
2
hoặc Natri percarbonate, natri perborate
làm cho nó có tính hoạt hóa
+ Cho thêm muối Allylcarbonic nhằm cải thiện tính thẩm
thấu phương pháp này cũng thích hợp khi dùng H
2
O
2
để tẩy
trắng
Natri hypochrite
Cho thêm dung dịch Benzoic và Phthalalđehyic Acid vừa
đủ
Chloramine T, Chloramin
B
Cho thêm Acid vô cơ, hữu cơ làm tăng hoạt tính của nó
Natri sulfit và hợp chất của
nó
Cho thêm Acetic, formic, oxalic, citric hoặc một ít
hypophosphous Acid, HCl nhằm điều chỉnh thành môi
19
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
trường Acid yếu, nếu hoạt tính tăng, thì năng lực tẩy cũng
được nâng cao, đặc biệt là khi cho hypophosphous
Calci hypochlorite

Trong dung dịch bão hoà thuốc tẩy cho thêm sulphat
manhe điều chỉnh dung dịch Manhe hypochlorite, tính ổn
định tốt
Bảng 1.4. Chất trợ giúp ức chế tẩy trắng gỗ
Loại thuốc tẩy Tên và điểm chính khi cho chất trợ giúp ức chế
Oxy già
Nếu cho thêm Natri Silicate, Sulfatmanhe, natri pyrophosphate,
Ethylene diamine tetraacetic Acide vừa đủ có thể ức chế phân giải làm
cho hiệu quả tẩy trắng bền lâu, cho thêm CMC làm cho độ bám tăng
lên
Acid hữu cơ
Khi dùng Acid hữu cơ tẩy trắng trong điều kiện Acid, cho thêm
CMC, Silicagel có thể khống chế được sự phân giải vô hiệu của tẩy
trắng
1.3.4. NGUYÊN LÝ TẨY TRẮNG VÀ PHA CHẾ DUNG DỊCH TẨY TRẮNG
1.3.4.1. Cơ chế của quá trình loại bỏ Lignin
- Tách loại Lignin bằng oxy trong môi trường kiềm:
+ Khả năng oxy hoá của oxy trong điều kiện thường rất thấp. Tuy
nhiên trong môi trường kiềm dưới tác dụng của áp lực và nhiệt độ tương đối
cao thì khả năng oxy hoá của tác nhân hoá học này tăng lên rõ rệt, có thể làm
phân huỷ và hoà tan một phần quan trọng Lignin.
Cơ chế hoá học của các phản ứng của Lignin bằng oxy trong môi
trường kiềm rất phức tạp, trước hết là do cấu tạo không đồng nhất của Lignin,
sau đó là do oxy có thể chuyển hoá thành rất nhiều tác nhân hoạt tính khác
nhau:
O
2
→ HOO
•
→ HOOH →HO

•
+ HO → H
2
O
↓↑ ↓↑ ↓↑
H
+
+ OO
−

H
+
+ HOO
−

H
+
+ OO
−

20
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
Sự tồn tại đồng thời của nhiều tác nhân hoá học hoạt tính này trong quá
trình tách loại Lignin bằng oxy trong môi trường kiềm cho phép đồng thời
thực hiện các phản ứng khác nhau như: phân huỷ nhân thơm Lignin và các
liên kết đôi, các andehyde do:
+ Oxy và OH
•
là các tác nhân thơm electophicó thể phản ứng trực tiếp

với nhân thơm Lignin.
+ HOO
−
và oxy là các tác nhân nuclophin phản ứng với các liên kết đôi
và các nhóm chức mang màu của Lignin
Cơ chế phản ứng của oxy và nhân thơm Lignin có thể miêu tả như sau:
Trong môi trường kiềm, nhân thơm phenol của Lignin bị ion hoá:
Ion phenolxyt phản ứng với oxy tạo thành nhóm phenolxyt:

Đây là phản ứng khởi đầu của các chuỗi phản ứng tiếp tạo thành các
tác nhân hoạt tính, đặc biệt là các nhóm gốc HO, RCOO, ion peroxit, HOO và
peoxit hữu cơ RCOO
−
. Nhóm gốc HO có một vai trò đặc biệt quan trọng
trong quá trình tách Lignin bằng oxy do phản ứng của nhóm gốc này dẫn tới
sự phân huỷ Lignin. Tuy nhiên, các nhóm HO cũng làm giảm tính chọn lọc
của quá trình tách loại Lignin bằng oxy do đồng thời phản ứng phân huỷ các
hydratcarbon.
Gierer và cộng sự cho rằng, vận tốc phản ứng của HO với Lignin chỉ
nhanh gấp 5
÷
6 lần so với vận tốc phản ứng của chúng với hydratcarbon. Do
21
OCH
3
R
OH
R
OCH
3

O
•
+ H
+

OCH
3
R
R
OCH
3
O
O
2
••
O
2
•
+
O
•
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
vậy, trong quá trình tách loại Lignin bằng oxy sự phân huỷ Lignin luôn đi
kèm với sự giảm độ nhớt của cellulose.
Việc sử dụng các muối magie có tác dụng làm chậm lại tốc độ phản
ứng của cellulose với nhóm gốc HO, tốc độ phản ứng của Lignin trong trường
hợp này rất cao, gấp 20 lần vận tốc phản ứng của HO với hydratcarbon.
- Lignin tác dụng với dioxytclo (ClO
2

):
So với clo và hypoclorit thì dioxyt là tác nhân tẩy trắng đắt tiền hơn,
khó bảo quản hơn. Tuy nhiên dioxytclo có hoạt tính tẩy trắng cao và có tính
chọn lọc, không làm giảm hiệu suất tẩy do ít phá huỷ xơ sợi do đó vẫn đợc sử
dụng khi sản xuất bột giấy có độ trắng và chất lượng cao. Do yêu cầu về bảo
vệ môi trường nên tẩy trắng bột giấy gỗ và các loại phi lâm sản đều phát triển.
Dioxytclo phản ứng với Lignin thông qua rất nhiều các tác nhân hoá
học, hoạt tính là sản phẩm phân huỷ của chất này trong môi trường kiềm.
ClO
3
−

ClO
2
−
ClO
2
HClO
Cl
2
Cl
−
- Lignin tác dụng với ozon (O
3
):
Ozon là một tác nhân oxy hoá mạnh nên có thể dùng để tẩy trắng. Khi
sử dụng ozon để tẩy trắng nó sẽ phá huỷ vòng thơm của Lignin, ozon còn có
khả năng phản ứng với các liên kết đôi vì vậy nó có khả năng tẩy trắng rất tốt.
Cơ chế phản ứng của ozon với vòng thơm Lignin.
+ Oxy hoá phá huỷ vòng thơm Lignin:

22
OCH
3
R
OH
R
O
3
OH

OCH
3
O – O -
O
O
O
R
+ CH
3
OH

+ O
2
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
+ Phản ứng mở vòng thơm của Lignin

- Phản ứng với các liên kết đôi:
+ Oxy hoá các nhóm andehyt tạo thành axit
Thông thường trước khi tẩy trắng bằng phương pháp này người ta

thường tiến hành xử lý bằng H
2
SO
4
, CH
3
COOH để hiệu quả tẩy trắng đạt cao
hơn.
- Tẩy trắng bằng peraxit
Peraxit có tác nhân tẩy trắng là HO
+
nó có khả năng phá vỡ các nhóm
mang màu, các liên kết đôi và andehyt.
Cơ chế phản ứng của peraxyt với Lignin theo sơ đồ sau:



- Tẩy trắng bằng peroxyt hydro
23
C
C
C
C
O
O
O
H
2
O
C

C
CO

+ H
2
O
2
O
C
O
H
O
3
C
O
O
O
OH
C
OH
+ O
2
OH
OCH
3
R
+ HO
+
OH
OCH

3
OH
OH
3
+
CH
3
OH
HO
OH
OCH
3
R
O
3
HO
OCH
3
OCH
3
+
H
2
O
2
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
Hydro peoxyt là tác nhân tẩy trắng đang được sử dụng phổ biến để tẩy
trắng bột gỗ, bột bán hoá, bột hoá học.
Trong quá trình tẩy trắng bằng hydro peoxyt trong môi trường kiềm

xảy ra phản ứng thuỷ phân:
H
2
O
2
+ OH
−
HOO
−
+ H
2
O
HOO
−

trực tiếp phá huỷ các nhóm mang màu của Lignin. Phản ứng
phân ly trên chỉ xảy ra trong môi trường kiềm. Do vậy tẩy trắng nên tiến hành
ở pH từ 10
÷
11, thường dùng chất đệm Na
2
SiO
3
. Hiệu quả tẩy trắng cao khi
nâng nhiệt độ dung dịch lên 70
÷
90
0
C và nồng độ trên 10%.
1.3.4.2. Các chất tảy trắng

a. Oxy già
H
2
O
2
còn được gọi là Oxy già. Trong phân tử có một cầu 2 Oxy, mỗi một
nguyên tử Oxy đều nối với một nguyên tử Hydro, phân tử này không phải
dạng đường thẳng, sơ đồ kết cấu phân tử như hình 1.1 đã miêu tả.
Oxy già thuần khiết là dạng thể lỏng, không màu sánh, điểm sôi 423
0
K,
điểm nóng chảy 272
0
K, hằng số điện môi 93. Do tồn tại cầu Oxy mà độ kết
hợp của nó tương đối lớn nên mật độ lớn hơn so với nước, nó có thể hoà tan
trong nước với bất kỳ tỷ lệ nào. Tính chất hóa học của Oxy già chủ yếu biểu
hiện ở tính không ổn định đối với nhiệt. Tính hoàn nguyên và tính Acid. Giá
trị Oxy hóa của Oxy trong Oxy già là - 1, nó có thể bị hoàn nguyên để trở
thành - 2, và cũng có thể Oxy hóa để trở thành 0. Do đó nó vừa có tính Oxy
hóa lại vừa có tính khử.
24
Hình 1.1: Cấu tạo phân tử H
2
O
2
Khoa Chế biến Lâm sản
Bộ môn Công nghệ Xẻ – Mộc
(1). Nguyên lý tẩy trắng của Oxy già
Điện thế điện cực tiêu chuẩn của dung dịch Oxy già như sau:
Phản ứng điện cực φ/V

Môi trường Acid H
2
O
2
+ 2H
+
+ 2e  2H
2
0 + 1,77
0
2
+ 2H
+
+ 2e  H
2
O
2
+ 0,68
Môi trường kiềm HO
2
-
+ H
2
O + 2e  3OH
-
+ 0,87
O
2
+ H
2

O + 2e  HO
2
-
+ OH
-
- 0,076
Từ giá trị điện thế điện cực tiêu chuẩn có thể thấy rằng H
2
O
2
bất kể trong
điều kiện Acid hay điều kiện Bazơ đều là một dung dịch Oxy hóa mạnh. H
2
O
2
là - O - O - đóng vai trò tác dụng Oxy hóa, sản phẩm hoàn nguyên của nó
là H
2
O. Do đó dùng H
2
O
2
làm dung dịch Oxy hóa có ưu điểm là không chỉ
năng lực Oxy hóa mạnh mà trong quá trình phản ứng sẽ không dẫn đến lẫn
tạp chất. Oxy già trong dung dịch phát sinh phân giải:
H
2
O
2
 H

+
+ HO
2
-
Sinh thành Ion trừ có tác dụng tẩy trắng, để làm cho phản ứng trên tiến
hành theo phương hướng sinh thành HO
2
-
tăng thêm độ PH cho dung dịch
cũng chính là phản ứng được tiến hành trong môi trường kiềm, hoặc nâng cao
nhiệt độ đều làm cho HO
2
-
tăng lên có lợi cho việc phân giải của Oxy già,
tăng cường hiệu quả tẩy trắng. Nhưng Ion HO
2
-
cũng có thể phân giải theo
công thức sau:
2HO
2
-
 O
2

+ 2OH
-
Phản ứng này có thể tăng nhanh khi có ảnh hưởng của Men hoặc tia tím
hoặc kim loại nặng hoặc muối của nó như Đồng, Sắt, Mangan…. Độ phân
giải có giá trị thấp nhất khi độ pH = 10.5 cho nên quá trình tẩy trắng giá trị

pH thích hợp nhất từ 10 - 11. Để duy trì giá trị pH thích hợp, thu được tốc độ
phản ứng thích hợp có thể trong dung dịch Oxy già được cho thêm Na
2
SiO
3
hoặc MgSO
4
, cũng có thể dùng NaOH, Amoniac làm chất xúc tiến, điều chỉnh
dung dịch phản ứng đến độ pH = 10.
(2). Điều chỉnh chất tẩy trắng lấy H
2
O
2
làm gốc
25