Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ vật lý và thành phần hoá học của luồng

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Luồng có tên khoa học là (Dedrocalamus merbran ceus Munro) thuộc họ
phụ tre (Bambusoideae) mọc theo khóm, phân bố chủ yếu ở rừng nhiệt đới châu Á,
châu Phi
Rừng luồng tập chung tại các huyện, tỉnh miền núi, tại những vùng đất
bazan, ven sông suối, có độ ẩm cao, mùn nhiều. Cây luồng có thể thích nghi ở độ
cao 500 mét so với mực nước biển, nơi có nhiệt độ trung bình 22 0C, độ ẩm 80% và
lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1.500mm. Luồng là loài cây ưa sáng, mọc
nhanh, thích hợp khí hậu nóng ẩm vùng nhiệt đới có 2 mùa rõ rệt. Rừng luồng có
tác dụng phòng hộ và duy trì cân bằng sinh thái.
Ở Việt Nam trữ lượng tre luồng rất lớn chiếm 13.1% diện tích rừng toàn
quốc. Đây là loài cây có khả năng tái tạo nhanh chóng, vòng đời sinh trưởng ngắn 3
– 4 năm. Luồng là loài cây phát triển nhanh trong họ tre trúc. Ngoài những đặc
điểm chung của tre trúc cây luồng còn có những ưu điểm sau: tỷ lệ sinh khối lớn,
thân to thẳng, luồng có đường kính lớn nhất từ 17 ÷ 20 cm, trung bình 12 ÷ 15cm.
Cây cao nhất khoảng 15 ÷ 17 m, thân thẳng, độ dài sử dụng thân khoảng 7 ÷ 10
mét. Có thể trồng tập trung thành rừng hoặc đơn lẻ theo khóm, bụi, ít đòi hỏi, chăm
sóc, dễ khai thác, vận chuyển.
Thân cây luồng dùng làm nguyên liệu thô như: vật liệu xây dựng, trụ chống,
đan lát... ngoài ra còn sản xuất hàng mỹ nghệ như: chiếu ghép, đũa, trang trí nội
thất, kiến trúc, hàng thủ công mỹ nghệ... và là 1 trong những nguồn nguyên liệu chủ
lực của các nhà máy giấy, nhà máy ván sợi.
Với tốc độ sinh trưởng, phát triển nhanh và những ưu điểm nổi bật trên, cây
luồng có nhiều khả năng sử dụng, đặc biệt trong công nghệ Chế biến lâm sản. Đứng
trước nhu cầu mở rộng nguồn nguyên liệu gỗ cho ngành Chế biến lâm sản, việc sử
dụng gỗ và các lâm sản ngoài gỗ có tốc độ sinh khối nhanh và nhiều đặc tính ưu
việt như luồng là rất cần thiết. Đây là một tiềm năng nguyên liệu không nhỏ cho
ngành công nghiệp ván nhân tạo và công nghiệp bột giấy.

2

Một số kết quả đã nghiên cứu tập trung chủ yếu vào lai tạo, chọn lọc và gây
trồng. Còn đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ lý và thành phần hoá học mới chỉ được đề
cập.
Việc nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ, vật lý và thành phần hoá
học của luồng để làm cơ sở cho việc định hướng sử dụng đối với loài cây này một
cách tổng hợp, có hiệu quả. Từ đó có thể mở rộng qui mô phát triển, gây trồng,
nâng cao vai trò của rừng luồng trong việc cung cấp nguyên liệu cho ngành Chế biế
lâm sản trong giai đoạn nhu cầu sử dụng gỗ ngày càng tăng trên toàn cầu và Việt
Nam cũng không nằm ngoài qui luật đó. Phát triển, sử dụng tre luồng là một nhu
cầu bức thiết của nhân dân ta trong việc bảo bệ môi trường sinh thái, phát triển kinh
tế bền vững.
Với mong muốn góp phần tìm hiểu về cây luồng - một loài cây họ phụ tre và
đề xuất hướng sử dụng hợp lý cho loại cây này, tăng cường nguồn nguyên liệu cho
ngành Chế biến lâm sản, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính
chất cơ vật lý và thành phần hoá học của luồng”.


3

Chương 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. LƯỢC SỬ NGHIÊN CỨU
1.1.1. Nguồn gốc, phân bố và đặc điểm sinh thái của luồng
Luồng thuộc họ phụ tre, họ Hoà Thảo, lớp một lá mầm, thường xanh, mọc
theo cụm, là cây bản địa của Thái Lan (đặc biệt ở miền Bắc và Đông bắc), Burma
(Myanma - miền Đông trải xuống Tenasserim) và Lào. Nó được trồng ở nơi bản địa
và đã được giới thiệu đến nhiều vườn thực vật [19].

Tre luồng phân bố chủ yếu ở khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới. Hầu hết 75 chi
và 1250 loài tre trúc là cây thân gỗ sinh trưởng nhanh. Tre là tên thuần Việt, trúc là
tên Hán Việt. Người Trung Quốc gọi chung tất cả các loài tre có thân mọc cụm,
thân mọc phân tán và thân mọc phức hợp là trúc, cũng như người châu Âu, châu Mỹ
… gọi chung các loài tre là Bamboo[26].
Tre luồng là một tài nguyên rừng, một nhóm lâm sản ngoài gỗ rất có giá trị,
nhiều nước và hơn nửa dân số thế giới liên quan đến nhóm tài nguyên này. Theo
thống kê hơn 1/3 dân số thế giới sử dụng tre luồng vào mục đích khác nhau. Loài
cây có nhiều ưu việt được nhiều nước quan tâm gây trồng đã thu được nhiều kết
quả, áp dụng vào sản xuất [17].
Tre luồng là một tài nguyên rừng có quan hệ mật thiết với con người của nhiều
nước. Tre luồng có tính thích nghi rộng, từ vùng xích đạo đến ôn, hàn đới đều có tre
phân bố. Trong khoảng 510 vĩ Bắc đến 470 vĩ Nam đều có tre sinh trưởng. Nhưng
tuyệt đại bộ phân tre luồng yêu cầu nhiệt độ ẩm và độ ẩm cao.[17]
Tre luồng phân bố chủ yếu ở các nước nhiệt đới và á đới, rất ít phân bố ở hàn
đới và ôn đới. Chúng được mọc hỗn giao với một số loài cây gỗ khác. Trong đó tre
luồng mọc cụm chiếm 3/5, tre mọc tản chiếm 2/5 [17].
Có thể chia ra 3 vùng phân bố trên thế giới: Vùng tre châu Á Thái Bình
Dương, vùng tre châu Mỹ và vùng tre châu Phi. Vùng tre châu Á Thái Bình Dương
trên dải gió mùa Đông Nam Á là trung tâm phân bố tre trên thế giới. Diện tích và số


4

loài tre của vùng này chiếm khoảng 80% diện tích và số loài tre thế giới [17]. Phân
bố tre luồng của một số nước trên thế giới được thể hiện theo bảng sau:
Bảng 1-1. Diện tích trồng và sản lượng tre luồng ở một số nước
Số loài

Diện tích

(x1000 ha)

Sản lượng thân tre luồng
(triệu tấn)

Ấn Độ

136

4.000

40

Mianma

90

2170

1.5

Thái Lan

50

1000

1.0

Tên nước

Campuchia

287

Nhật Bản

230

88.2

0.2-0.3

Trung Quốc

500

7000

70

Với các đặc điểm: khu phân bố rộng, nhiều loài, nhiều dạng, cây dễ trồng, dễ
thích ứng với các điều kiện lập địa khác nhau lại mọc nhanh, sớm trưởng thành,
nhanh thu hoạch, thân tre luồng rất đa dạng, dễ chế biến nên các loài tre đã được sử
dụng rất rộng rãi và lâu đời. Tre luồng thực sự là một nhóm lâm sản ngoài gỗ đa tác
dụng.
Ở Việt Nam tre luồng đã bao đời nay gắn bó với cuộc sống của người dân,
chúng được trồng rộng rãi ở khắp mọi nơi với tổng diện tích 1.489.068 ha, với tổng
trữ lượng khoảng 8.400.767.000 cây, đây là nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá cho
sản suất, chế biến lâm sản. [26].

Cây luồng thích nghi ở độ cao 500 mét so với mực nước biển, nơi có nhiệt độ
trung bình 220C, độ ẩm không khí lớn hơn 80% và lượng mưa trung bình hàng năm
khoảng 1.500mm. Luồng là loài cây ưa sáng, mọc nhanh, thích hợp khí hậu nóng
ẩm vùng nhiệt đới có 2 mùa rõ rệt. Luồng mọc thành cụm gồm có dạng thân ngầm
hợp trục, thân luồng mọc cụm, cao 10-20 m, đường kính 5-15 cm, đỉnh uốn cong,
phân bố rộng, chịu rét ưa đất tơi xốp, thích nghi với đất đồi núi ở bờ sông và chân
núi, khi chọn rừng, đất trồng phải chọn tầng đất dày và nhiều dinh dưõng luồng rất
dễ trồng, ra măng nhiều, sản lượng cao.
Cây luồng ưa ánh sáng không thể sống dưới bóng cây khác. Luồng phát triển
tốt ở những nơi còn tích chất rừng, tầng đất dày lớn hơn 60 cm, đất xốp, ẩm, thoát


5

nước. Đối với đất bạc màu luồng sinh trưởng, phát triển kém. Đất trồng luồng
không được ngập úng, không phèn, không mặn. Rừng luồng có tác dụng phòng hộ
và duy trì cân bằng sinh thái [26].
Ở Việt Nam, do điều kiện đất đai thích hợp, cây luồng được phân bố chủ yếu
ở các tỉnh: Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh , Hoà Bình ...
Thanh hoá có gần 70.000 ha rừng luồng, tập chung ở 16 huyện miền núi trung
du, chiếm tới 56 % tổng diện tích rừng trồng trên địa bàn tỉnh và chiếm khoảng
55% tổng diện tích luồng của cả nước. Cây luồng là loài cây dễ trồng, dễ chăm sóc,
trồng một lần có thể thu hoạch từ 40-50 năm, vì vậy cây luồng được các dân tộc ở
miền núi chọn làm cây phát triển kinh tế gia đình, là cây xoá đói giảm nghèo [20].
Luồng tuy có trữ lượng lớn nhưng được trồng không tập trung dẫn đến việc
khai thác vận chuyển gặp nhiều khó khăn. Mặt khác do đời sống khó khăn nên
người dân đã khai thác cả luồng còn non (2 năm tuổi) đây là tuổi luồng có khả năng
sinh măng cao nhất, trong khi theo khuyến cáo chỉ nên khai thác luồng từ 3 năm
tuổi trở đi thì mới cho năng suất và giá trị kinh tế cao. Hơn nữa tỷ lệ lợi dụng của
tre thấp gây ra thất thoát lớn về nguyên liệu, nhân công [17].

1.1.2. Sinh trưởng, phát triển và nhân giống của luồng
Luồng là cây thực vật một lá mầm, sinh trưởng và phát triển là một quá trình
bắt đầu từ khi hạt nảy mầm đến khi cây có hạt chín. Trong quá trình đó chia ra sinh
trưởng dinh dưỡng và sinh trưởng sinh sản. Kỳ sinh trưởng dinh dưỡng từ khi hạt
nảy mầm đến khi mọc cây mới và sau đó sinh măng, lớn lên thành cây, cho đến khi
bắt đầu phân hoá chồi hoa. Kỳ sinh trưởng sinh sản bắt đầu từ khi ra chồi hoa, hoa
nở, đến khi kết quả, hạt chín.
Luồng không chỉ có đặc tính sinh trưởng hướng đất của rễ và có tính hướng
không khí của thân mà còn có tính mọc theo hướng ngang của thân ngầm. Cơ quan
dinh dưỡng của luồng gồm thân ngầm, măng cành, lá, rễ. Thân ngầm và thân khí
sinh hợp thành thể thống nhất. Thân ngầm sinh ra măng, măng mọc thành cây (thân
khí sinh). Thân khí sinh lại nuôi được thân ngầm hay sinh thân ngầm mới nên cả
vùng luồng là một thể thống nhất.


6

Phương thức trồng: trồng thuần loài chỉ áp dụng ở nơi có trình độ thâm canh
cao, trồng hỗn giao với các loài cây gỗ bản địa lá rộng như tràm, quế và cây cải tạo
đất. Ở những nơi rừng cây bụi thứ sinh nghèo có khả năng tái sinh thì xử lý thực bì
theo băng, nơi đồi dốc cho băng chạy theo đường đồng mức. Mùa trồng tốt nhất là
vào mùa xuân, phương pháp trồng là đem gốc cây đi trồng, mỗi ha trồng 900 gốc.
Cũng có thể trồng bằng hạt, dùng cành ươm cây con hoặc vùi cả thân để trồng [17].
Năng lực sinh trưởng dinh dưỡng và tái sinh vô tính của cây luồng nói chung
rất mạnh. Hàng năm luồng đều sinh ra măng mọc thành cây luồng, vì vậy trong bụi
luồng luôn có những cây khác tuổi. Luồng sinh trưởng rất nhanh vì thân, cành, thân
ngầm của luồng đều chia đốt, mỗi đốt đều có tổ chức phân sinh, đều sinh trưởng,
sau 3 tháng tuổi luồng đã hoàn thành sinh trưởng về đường kính và chiều cao. Sau
khoảng thời gian này chỉ là quá trình hoàn thiện [25].
1.1.3. Nghiên cứu sử dụng

1.1.3.1. Trên thế giới
Luồng là loài lâm sản ngoài gỗ đa tác dụng, phạm vi sử dụng rộng, sinh sản
nhanh, có tác dụng giữ đất chống lở, điều tiết nước, làm sạch không khí, đẹp môi
trường. Luồng có thành dày, cứng có thể làm nhà, nhất là làm nhà sàn của các dân
tộc miền núi và được dùng nhiều trong xây dựng ở nông thôn.
Thời Xuân Thu người Trung Quốc dùng thân tre luồng làm sách lưu truyền
văn hoá cho con cháu. Đã hơn 1000 năm con người biết làm giấy từ tre luồng, thời
nhà Tống đã có vải sợi, mũ quạt làm từ tre luồng.
Sản xuất các dụng cụ gia đình các sản phẩm từ tre luồng gắn liền với cuộc
sống hàng ngày như giỏ, chiếu, thang, thùng. Ngày nay nhờ thiết bị công nghệ chế
biến càng phát triển sản xuất các sản phẩm như đũa, các loại ghế ngồi gấp, ghế dựa,
giường nằm, chiếu mành, lẵng hoa, làm đĩa, ô dù, quạt, các nhạc cụ như sáo, khèn
và rất nhiều mặt hàng xuất khẩu. Từ thời Chiến Quốc, năm 1926 mành Thường
Châu nhận được Huy chương Vàng tại triển lãm tại Mỹ [17].


7

Trong công nghiệp, tre luồng được dùng để chế tạo giấy viết và nhiều loại
giấy cao cấp khác. Ứng dụng trong công nghệ tạo giấy, làm ván nhân tạo và trong
các lĩnh vực khác như đan bệ chiếu trà, đũa tre, nhị , sáo tre.[17]
Theo sự phát triển của xã hội các sản phẩm từ tre luồng ngày càng nhiều hơn.
Từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX, sản xuất ván nhân tạo từ tre luồng đã có qui mô tập
trung ở các tỉnh Triết Giang, Tứ Xuyên… Trung Quốc, các loại ván nhân tạo, ván
sợi ép, ván dán, ván sàn, ván dăm từ tre luồng đã được dùng nhiều trong các ngành
khác nhau [17]. Tre luồng ngày càng có tiền đồ rộng lớn trong công nghiệp, nông
nghiệp, xây dựng và xuất khẩu...
Công nghệ phẩm: Công nghệ đan lát tre luồng là một trong các nghề thủ công
của Trung Quốc, nhiều tỉnh đã có sản phẩm công nghệ bện tre luồng làm phong
phú cuộc sống của nhân dân và tăng thu được ngoại tệ của nhà nước.

Điêu khắc trên thân tre luồng: nghề điêu khắc trên tre luồng có từ thời nhà
Nguỵ đến thời nhà Minh, công nghệ khắc trúc đã phát triển rất nhanh. Do phong
cách nghệ thuật điêu khắc khác nhau đã hình thành nhiều trường phái điêu khắc
trên tre luồng.
Dụng cụ thể dục thể thao: các dụng cụ văn nghệ có một truyền thống lịch sử
lâu đời từ đời nhà Chu, nhờ công nghệ xử lý tre luồng người ta làm các loại dụng
cụ thể dục như xà đơn, xà kép, vợt cầu lông.
Chiết triacidacetic celluloesther từ tre luồng : chất này được dùng trong công
nghệ chế tạo phim ảnh, sợi nhân tạo, đầu lọc thuốc lá, màng phản thấm, chất dẻo,
sơn, chất cách điện, chất phụ trợ thuốc trừ sâu. Tất cả chúng đều mở ra con đường
mới trong việc lợi dụng hoá học thân tre luồng.
Nhật bản nghiên cứu thành công than hoạt tính từ tre luồng, Ấn Độ sử dụng
nguyên liệu tre luồng để sản xuất sản phẩm đường. Có thể nhận thấy tình hình
nghiên cứu sử dụng tre luồng trên thế giới ngày một phát triển
Cho nên có thể nói toàn thân luồng đều rất quí, thân luồng làm gỗ kiến trúc,
vật liệu đan lát và nguyên liệu giấy cao cấp cũng có thể gia công thành ván ghép


8

thanh, sản xuất ván dăm, ván sợi và dùng trong công nghệ phẩm, phát triển luồng
có hiệu ích kinh tế cao [17].
Năm 1995 Zhang-Qisheng, Sun-FengWen, Wang-JianHe Trường Đại học
Nam Kinh - Trung Quốc đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu cấu trúc và công nghệ sản
xuất ván tổng hợp từ nguyên liệu tre”, tác giả đã nghiên cứu các yếu tố chính có ảnh
hưởng đến tính chất cơ lý của ván, kết quả cho thấy những ván có chiều dày từ 1430 mm có tính chất cơ lý tối ưu [13].
Năm 1996, Zhang-min, Kawasaki-T, Yang-Ping Trường Đại học Kyoto, Viện
nghiên cứu gỗ Nhật Bản đã thành công với đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất
và các tính chất của ván tổng hợp tre gỗ”. Nguyên liệu để sản xuất gồm sợi gỗ, sợi
tre và các dăm tre mỏng với tỷ lệ khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi thay

đổi tỷ lệ trộn nguyên liệu dẫn đến tính chất của ván thay đổi. Tính chất của ván
tương đương với loại ván dán thương mại và các loại ván tổng hợp khác. Kết quả
còn cho thấy ứng suất của ván thay đổi lớn với sự thay đổi kết cấu ván lõi và ván
mặt [13].
Sự phát triển tài nguyên tre luồng giữa các nước không đồng đều, tre luồng
chủ yếu dùng trong xây dựng và dùng trong nông thôn. Hiện nay tình hình lợi dụng
tre ở các nước Châu Á được thể hiện ở bảng sau [17]:
Bảng 1.2. Tình hình lợi dụng thân tre luồng ở một số nước (%)
Tên nước
Mangan
Mianma
Ấn độ
Nhật Bản
Philipphin
Thái Lan

Xây dựng
Nhà cửa
Khác
50
10
30
32
16
16
24
7
80
33
20

Sử dụng

Sử dụng

Sản xuất

nông thôn
20
32
30
18
15
6

bao bì
5
5
7
7
2

bột giấy
10
17
4
8

Khác
5

1
14
40
3
33

Rừng tre luồng được đánh giá là “rừng thứ hai” sau gỗ, nó có giá trị kinh tế,
hiệu ích xã hội và hiệu ích sinh thái cao. Cũng như rừng cây gỗ, rừng tre luồng có
nhiều chức năng như làm đẹp môi trường, bảo vệ nguồn nước, giữ đất chống sói


9

mòn, điều hoà khí hậu, cải tạo thiên nhiên. Chính vì vậy người ta dự đoán rằng thế
kỷ XXI, tre luồng sẽ trở thành một nguồn lợi lớn và chỉ đứng sau các đặc sản như
chè, ca phê, cao su, điều [17].
Những nghiên cứu sử dụng đã có một số kết quả về cấu tạo, tính chất cơ, vật
lý của tre nói chung và hướng công nghệ sử dụng của các nước, nhưng chưa có
nghiên cứu riêng cho luồng để có định hướng sử dụng nguồn nguyên liệu này.
1.1.3.2. Ở Việt Nam
Việt Nam, tre luồng đã bao đời nay gắn bó với cuộc sống của người dân,
chúng được trồng rộng rãi ở khắp mọi nơi, đây là nguồn nguyên liệu vô cùng quý
giá. Đầu thế kỷ XX, năm 1923, các nhà thực vật người Pháp đã thống kê được 14
chi, 73 loài. Đến cuối thế kỷ XX, năm 2000, Giáo sư Phạm Hoàng Hộ đã thống kê
được 23 chi, 121 loài tre. Hiện nay số loài tre của Việt Nam được ghi nhận đã tăng
lên khoảng 29 chi, 150 loài. Dự đoán nếu được thống kê đầy đủ số loài tre của Việt
Nam có thể lên 200-250 loài [17].
Ở Việt Nam trữ lượng tre luồng rất lớn chiếm 13.1% diện tích rừng toàn quốc.
Luồng là loài cây phát triển nhanh trong họ tre trúc, ngoài những đặc điểm chung
của tre trúc cây luồng còn có những ưu điểm sau: tỷ lệ sinh khối lớn, thân to thẳng,

luồng có đường kính lớn nhất từ 17 -20 cm, trung bình 12 -15cm. Cây cao nhất
khoảng 15 -17 m, thân thẳng, độ dài sử dụng thân khoảng 7 -10 mét. Có thể trồng
tập trung thành rừng, hoặc đơn lẻ theo khóm, bụi, ít đòi hỏi, chăm sóc, dễ khai thác,
vận chuyển.
Theo công bố của Chương trình Tổng kiểm kê rừng toàn quốc năm 2001 của
Ban chỉ đạo kiểm kê rừng, tổng diện tích tre luồng của Việt Nam là 1.489.068 ha,
trong đó 789.221 ha rừng tre thuần loại, 702.871 ha rừng hỗn giao tre nứa với gỗ là
rừng tự nhiên, cộng với trên 70.000 ha rừng tre luồng trồng và hàng trăm triệu cây
trồng phân tán [17].
Thanh Hóa đã có dự án xây dựng nhà lưu niệm và một khu du lịch sinh thái ở
vùng trồng luồng. Nhưng trước các dự án đó, nghiên cứu về cây luồng Thanh Hóa
là một bước tiên phong trong các nghiên cứu về tre luồng ở Việt Nam ngay từ năm


10

1977. Trong năm đó, lần đầu tiên Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã thành
lập một cơ sở nghiên cứu về luồng tại Thanh Hóa, nay là Trạm nghiên cứu Lâm
nghiệp chuyên về cây luồng. Gần đây, với sự tài trợ của tổ chức UNDP (chương
trình phát triển LHQ) dự án VIE 00/003 đã được triển khai và hoàn tất nghiên cứu
thực nghiệm để phục tráng rừng luồng. Cây luồng Thanh Hóa cũng đã là đề tài
nghiên cứu khoa học của nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước, trong đó có
các học giả Nhật Bản, Đài Loan và Cu Ba ...
Trong những năm gần đây, có nhiều công trình đã đi sâu vào nghiên cứu công
nghệ chế biến và sử dụng tre nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng, góp phần giải quyết
nguồn vật liệu cho ngành chế biến lâm sản như: Lê Văn Thanh và Triệu Hồng Phú
(1986 - 1992) nghiên cứu về công nghệ và tuyển chọn thiết bị để sản xuất ván ốp
tường, ván sàn trang trí nội thất bằng tre nứa; nghiên cứu sử dụng ván nứa ép ba lớp
thay thế ván gỗ trong nhà của nhân dân vùng núi phía bắc của Nguyễn Minh Hoạt
và cộng sự, 2001[13].

Tre luồng đã được sử dụng để tạo ra một số sản phẩm mới có thể sản xuất ở
quy mô công nghiệp như cót ép, tấm lợp, lướt sóng, ván ép định hình, ván sàn tre gỗ… Trong đó ván sàn tre - gỗ là sản phẩm cao cấp, nhưng chủ yếu là để xuất khẩu,
một phần nhỏ được dùng để lát sàn, ốp tường cho những công trình xây dựng ở
thành phố. Song một vấn đề hiển nhiên cho thấy, từ xưa cho đến nay, tre luồng vẫn
là loại nguyên liệu chủ lực, vật liệu quan trọng để xây dựng nhà sàn truyền thống
bằng cách đan thành tấm để làm vách bao che, băm cán thành tấm phẳng (thủ công)
để lát sàn.
Nhằm góp phần nâng cao chất lượng và giá trị thẩm mỹ của sản phẩm. Năm
1994, nhóm tác giả khoa chế biến lâm sản - Đại học Lâm nghiệp Hà Nội đã tiến
hành đề tài “Nghiên cứu sử dụng tre luồng trong sản xuất ván ép lớp”. Các tác giả
đã xây dựng quy trình công nghệ sản xuất ván ép tre luồng đồng thời xác định các
yếu tố công nghệ thuộc vật dán, chất kết dính, chế độ ép ảnh hưởng đến chất lượng
sản phẩm. Kết quả cho thấy sản phẩm từ tre luồng có chất lượng khá tốt, phù hợp để
sản xuất đồ mộc và trang trí nội thất [13].


11

Năm 2006, Nguyễn Trung Hiếu đã tiến hành đề tài “ Xác định trị số áp xuất
để sản xuất xuất ván coppha từ nguyên liệu cây luồng”. Từ kết quả đó làm cơ sở để
tính toán, lựa chọn thông số công nghệ và xây dựng qui trình công nghệ sản xuất
ván coppha từ cây luồng.
Năm 2009 đề tài: “nghiên cứu tạo vật liệu composite từ tre, gỗ dụng trong xây
dựng và sản xuất đồ mộc” đã được nhóm tác giả Nguyễn Trọng Kiên, Phạm Văn
Chương khoa chế biến lâm sản Đại học Lâm nghiệp Hà Nội thực hiện. Các tác giả
đã đánh giá tính chất công nghệ của luồng, nứa và gỗ keo, đánh giá khả năng dán
dính giữa các nguyên liệu trên và xác định tỷ lệ hợp lý cho sản phẩm Composite từ
tre luồng và gỗ dùng trong xây dựng và đồ mộc [15].
Một số đề tài nghiên cứu về cây luồng chủ yếu về cấu trúc và sinh khối, đặc
điểm cấu tạo thô đại, nghiên cứu sản xuất ván dăm, ván ghép thanh từ luồng. Cho

đến nay, chưa có tài liệu nào trong nước công bố về tính chất cơ lý và các thành
phần hóa học của cây luồng vì vậy chưa có sự định hướng công nghệ sử dụng hợp
lý và có hiệu quả loài cây này. Từ những nhận định trên đề tài tiến hành “Nghiên
cứu cấu tạo, tính chất cơ lý và các thành phần hóa học của cây luồng”. Nhằm phát
huy những ưu điểm cũng như khắc phục những nhược điểm của luồng trong công
nghệ chế biến.
1.2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu cấu tạo, tính chất cơ lý và các thành phần hóa học của cây luồng
((Dedrocalamus merbran ceus Munro) nhằm góp phần vào vấn đề định hướng sử
dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu này.
2.2.2. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng: Cây Luồng (Dedrocalamus merbran ceus Munro), 2-4 tuổi, khai
thác tại huyện Bá thước, tỉnh Thanh Hoá
1.2.3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo thô đại, cấu tạo hiển vi
- Xác định tính chất cơ, vật lý


12

- Xác định hàm lượng các thành phần hoá học của luồng
1.2.4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa: kế thừa có chọn lọc các tài liệu, kết quả nghiên cứu, các tài
liệu và các công trình nghiên cứu ở trong và ngoài nước có liên quan đến vấn đề
nghiên cứu.
- Phương pháp thực nghiệm: lấy mẫu, kiểm tra tính chất cơ học, vật lý, thành phần
hoá học được trình bày cụ thể tại phần vật liệu và phương pháp nghiên cứu.
- Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn trong nước và quốc tế:
+ Chọn cây, lấy mẫu và gia công mẫu theo Tiêu chuẩn GB/T 15780-1995 (tiêu

chuẩn Quốc gia nước Cộng hoà nhân dân Trung Hoa - Phương pháp kiểm tra tính
chất vật lý, cơ học của tre)
+ Xác định tính chất cơ học, vật lý mẫu theo Tiêu chuẩn GB/T 15780-1995
+ Xác định hàm lượng các thành phần hoá học của luồng theo các tiêu chuẩn
TAPPI của hiệp hội thương mại giấy và bột giấy Mỹ
- Phương pháp xử lý số liệu: Các số liệu thu thập sau quá trình thực nghiệm
tính chất cơ học, vật lý và thành phần hoá học được xử lý bằng phương pháp thống
kê toán học.
Các số liệu thu thập sau quá trình thực nghiệm được xử lý bằng phương pháp
thống kê toán học.
* Trung bình mẫu
Được xác định theo công thức:
n

X =

Trong đó:

∑x
i =1

i

(1.1)

n

xi – các giá trị ngẫu nhiên của mẫu thí nghiệm;
n – số mẫu quan sát;
X - trị số trung bình mẫu.

* Sai tiêu chuẩn mẫu
Được xác định theo công thức:


13

n

∑ (x

S=±

Trong đó:

i =1

i

− x) 2

(1.2)

n −1

S – sai quân phương;
xi - giá trị của các phân tử;
X - trung bình cộng của các giá trị xi;

n – số mẫu quan sát.

* Sai số trung bình cộng
Được xác định theo công thức:
s

m=±

n

(1.3)

Trong đó: m – sai số trung bình cộng;
s – sai quân bình phương;
n – số mẫu quan sát.
* Hệ số biến động
Được xác định theo công thức:
S% =

s
x100
x

(1.4)

Trong đó: S% - hệ số biến động;
s – sai quân bình phương;
X - trị số trung bình cộng.

* Hệ số chính xác
Được xác định theo công thức:
P=

Trong đó:

m
x100%
X

P – hệ số chính xác;
m – sai số trung bình cộng;
X - trị số trung bình cộng.

* Sai số tuyệt đối của ước lượng
Được xác định theo công thức:

(1.5)


14

C ( 95%) = t a / 2 x

s
n

(1.6)

Trong đó: C(95%) – sai số tuyệt đối của ước lượng;
ta/2 – mức tin cậy;
s - độ lệch tiêu chuẩn;
n – dung lượng mẫu.

1.2.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Việc nghiên cứu cấu tạo, tính chất cơ vật lý và thành phần hoá học của cây
luồng là cơ sở khoa học cho việc sử dụng hợp lý, có hiệu quả nguồn nguyên liệu.
- Khẳng định hiệu quả của việc trồng và chế biến luồng, nhằm đa dạng hoá
sản phẩm trong chế biến lâm sản, nâng cao giá trị sử dụng nguồn lâm sản ngoài gỗ.

Chương 2
CƠ SỞ LÝ LUẬN


15

2.1 LÝ THUYẾT VỀ CẤU TẠO VẬT LIỆU CÓ SỢI
2.1.1. Lý thuyết vật liệu có sợi
Gỗ là sản phẩm có nguồn gốc thực vật, là một tổ hợp đa phần về cấu trúc giải
phẫu cũng như về phương diện hoá học. Cấu tạo gỗ là nhân tố chủ yếu nhất ảnh
hưởng đến tính chất của gỗ. Cấu tạo và tính chất liên quan mật thiết với nhau. Cấu
tạo gỗ có thể xem là biểu hiện bên ngoài của tính chất. Những hiểu biết về cấu tạo
là cơ sở để giải thích bản chất các hiện tượng sản sinh trong quá trình gia công, chế
biến và sử dụng gỗ.
Gỗ cây do vô số tế bào cấu tạo nên, các tế bào liên kết với nhau bằng mạng
pectic, giống như vữa gắn các viên gạch. Qua nghiên cứu cấu tạo gỗ cho thấy : vách
tế bào là một tổ chức quan trọng của tế bào gỗ, cấu tạo và cấu trúc vách tế bào là
nhân tố ảnh hưởng đến tính chất của gỗ. Vách tế bào chủ yếu là do cellulose và
lignin tạo nên. Cellulose làm sườn vững chắc như cốt sắt, lignin tựa như xi măng
bám quanh sườn sắt ấy. Sườn cellulose do nhiều phân tử cellulose (C6H10O5) liến
kết thành mixencellulose, nhiều mixencellulose liên kết tạo thành bó, vô số bó
mixen cùng với lignin tạo nên vách tế bào.
Vách tế bào được chia thành ba phần: màng giữa, vách sơ sinh và vách thứ
sinh:

- Màng giữa: là thành phần nằm giữa hai tế bào cạnh nhau được cấu tạo bằng chất
pectic mà thành phần cơ bản là axit tetragalacturonic, là lớp màng mỏng có mức độ
hoá gỗ cao.
- Vách sơ sinh: vách này hình thành cùng với sự hình thành của tế bào gỗ, vách này
mỏng nằm ở phía ngoài. Thành phần cấu tạo của nó gồm cellulose, hemicellulose
và lignin, có mức độ hóa gỗ cao. Trong vách sơ sinh, các mixen cellulose sắp xếp
không theo trật tự vì thế nó không có tác dụng quyết định đến tính chất của gỗ.
- Vách thứ sinh: là lớp vách hình thành sau cùng trong quá trình sinh trưởng của tế
bào, so với màng giữa và vách sơ sinh thì vách thứ sinh là phần dày nhất. Thành
phần chủ yếu của lớp vách này là cellulose, lignin. Ở vách thứ sinh các
mixencellulose sắp xếp có trật tự và chia thành hai lớp:


16

+ Lớp ngoài: là lớp mỏng, nằm sát vách sơ sinh. Trong lớp này các mixencellulose
xếp vuông góc với chiều dọc thân cây hoặc nghiêng một góc 70-90 0 so với trục dọc
thân cây.
+ Lớp giữa: nằm kế tiếp lớp ngoài, lớp giữa là lớp dày nhất. Các mixencellulose xếp
song song với trục tế bào (trục dọc thân cây) hoặc nghiêng một góc < 30 o so với
trục dọc tế bào.
+ Lớp trong: mỏng, nằm sát ruột tế bào, các mixencellulose sắp xếp giống như lớp
ngoài.
Cấu trúc vách tế bào, đặc biệt sự sắp xếp của các mixen trong vách thứ sinh có
ảnh hưởng quyết định và là cơ sở lý thuyết chủ yếu nhất để giải thích mối quan hệ
về cấu tạo và mọi tính chất của gỗ, các hiện tượng phát sinh trong quá trình gia
công, chế biến và sử dụng [23].
2.1.2 Cấu tạo tre
2.1.2.1. Cấu tạo thô đại
Thân tre để chỉ phần hóa gỗ trên mặt đất gồm có lóng và đốt. Thân tre có

hình trụ, trong rỗng, mặt cắt ngang có hình vành khăn. Trên thân tre, cách một đoạn
lại có một mắt tre. Ở mắt tre có một màng ngang. Thành tre gồm tinh tre, thịt tre
(cật, ruột) và màng lụa.
Tinh tre màu xanh nằm ở ngoài, bề mặt nhẵn, có lớp sáp. Trong tế bào của
lớp ngoài cùng có chất diệp lục màu xanh, đến khi già hoặc sau khi khai thác
chuyển dần thành màu vàng. Cật tre nằm phía trong tinh tre gồm các tế bào đá hình
viên gạch. Ruột nằm trong cật tre do các bó mạch và các tế bào mô mềm cấu tạo
nên. Màng lụa nằm trong cùng là một màng rất mỏng dính liền thịt tre do các tế bào
vách mỏng cấu tạo nên [19].
2.1.2.2. Cấu tạo hiển vi
Cấu tạo hiển vi của tre quyết định tính chất của tre. Tre là loài cây sinh trưởng
nhanh, chỉ có sinh trưởng sơ cấp mà không sinh trưởng thứ cấp. Tre không có tia gỗ
và không có tế bào xếp ngang theo hướng xuyên tâm ở phần lóng tre.


17

Quan sát trên mặt cắt ngang của thành tre thấy có nhiều chấm nhỏ màu thẫm
đậm, phân bố tương đối có trật tự, đó là các bó mạch. Từ trong ra ngoài, kích thước
bó mạch giảm dần, mật độ bó mạch tăng dần. Theo I. K. Penxki (1951), nếu chia
chiều dầy thành tre làm 4 phần bằng nhau và theo thứ tự từ trong ra ngoài thì số bó
mạch ở phần 1 chiếm 11%, phần 2 chiếm khoảng 14,5%, phần 3 chiếm khoảng
21%, và phần 4 chiếm khoảng 51%.
Cấu tạo hiển vi của tre quyết định tính chất của tre. Mặc dù đã có nhiều nhà
nghiên cứu tiến hành khảo sát cấu tạo tre, nhưng mới chỉ mô tả chi tiết được một số
ít đặc điểm cấu tạo của tre. Vì vậy, chúng ta còn biết rất ít về sự khác biệt giữa các
loài tre dựa vào đặc điểm cấu tạo hiển vi.
Điểm đáng chú ý trong cấu tạo hiển vi của tre để phân biệt nó với gỗ là: thứ
nhất tre là loài cây sinh trưởng nhanh, chỉ có sinh trưởng sơ cấp mà không có sinh
trưởng thứ cấp; thứ hai tre không có tia gỗ và không có các tế bào xếp ngang theo

hướng xuyên tâm ở phần lóng tre.
Trên mặt cắt ngang, cấu tạo hiển vi của các lóng cho phép xác định số lượng,
hình dạng, kích thước và trật tự của các bó mạch. Thân tre gồm khoảng 50% tế bào
mô mềm, 40% sợi, và 10% tế bào dẫn (mạch và tế bào rây). Tế bào mô mềm và tế
bào dẫn có nhiều ở phần thịt tre, còn sợi có nhiều ở phần cật tre. Ở phần lóng các tế
bào xếp theo chiều dọc thân cây, còn ở phần mắt các tế bào xếp vuông góc với
chiều dọc thân giúp cho quá trình trao đổi theo chiều ngang. Số lượng sợi tăng từ
gốc lên ngọn, còn tế bào mô mềm thì giảm từ gốc tới ngọn.
Bó mạch trong thân tre gồm phần gỗ (xylem) với 1-2 mạch nhỏ (protoxylem)
và 2 mạch lớn (metaxylem, đường kính 40-120 µm) và phần libe (phloem) với các
tế bào rây không hóa gỗ, vách mỏng. Các mạch lớn (metaxylem vessels) và tổ chức
libe được vây quanh bởi các đám sợi (sclerenchyma sheaths). Ở vòng ngoài của
thân, các bó mạch nhỏ và nhiều hơn, ở phần trong bó mạch lớn hơn và ít hơn. Tổng
số bó mạch giảm từ phần ngoài vào trong và từ gốc lên ngọn.
Chiều dài sợi tre có thể khác nhau đáng kể theo loài. Nó thường tăng dần từ
mặt ngoài vào trong và đạt chiều dài lớn nhất ở vào khoảng vị trí giữa của chiều dầy


18

thành tre, và giảm dần về phía trong ruột. Sợi có chiều dài nhỏ nhất ở vị trí sát với
mắt và lớn nhất ở giữa lóng.
Các thông số giải phẫu của các loài tre khu vực Đông Nam Á như sau: chiều
dài sợi 1,45-3,78 mm, đường kính sợi (11-)14-22 µm, đường kính ruột của sợi 2-7
µm và chiều dầy vách 4-9 µm
Mắt tre có chức năng đặc biệt trong quá trình sinh trưởng và vận chuyển nước
và các chất dinh dưỡng theo chiều ngang thân cây. Cấu tạo của mắt tre cũng được
xem là con đường dịch chuyển của dịch thể trong quá trình phơi sấy và bảo quản
tre.
Trên mặt cắt dọc cho thấy hầu hết các bó mạch xuyên qua mắt. Phần bó mạch

nằm trong vùng mắt phình to hơn và có các bó mạch nhánh cấp một. Một số bó
mạch nhánh cấp hai xuất phát từ vùng trong ra vòng biên. Đặc biệt ở mặt trên của
màng ngang nhiều bó mạch nhỏ xoay ngang và cuộn nhiều vòng xoắn [19].
2.1.2.3. Ảnh hưởng của kích thước sợi tới công nghệ sản xuất giấy và bột giấy
Trong công nghệ, đặc biệt là công nghệ bột giấy và giấy người ta quan tâm
đến một số thông số sau của sợi gỗ:
- Chiều dài sợi: Có ảnh hưởng khác nhau đến cường độ của giấy, nếu ký hiệu chiều
dài sợi là L thì:
+ Cường độ xé của giấy tỷ lệ thuận với (L)1.5
+ Cường độ bục của giấy tỷ lệ thuận với (L)1.0
+ Cường độ đứt của giấy tỷ lệ thuận với (L)0.5
+ Cường độ gấp của giấy tỷ lệ thuận với (L)0.5 [6].
- Tỷ lệ chiều dài/chiều rộng của sợi: tỷ lệ này lớn có nghĩa là các sợi dễ dàng đan
xen vào nhau, giấy sản xuất ra sẽ có cường độ cao. Trong sản xuất giấy và bột giấy,
yêu cầu tỷ lệ chiều dài/ chiều rộng của sợi nguyên liệu ≥ 50.
- Chiều dày vách tế bào của sợi gỗ: vách tế bào càng mỏng báo hiệu rằng cường độ
gấp của giấy sẽ cao.
Trong trường hợp tế bào sợi gỗ có vách mỏng, đường kính ruột lớn, sợi sẽ
mềm, dẻo dai, dễ bị ép, mặt tiếp xúc giữa các sợi lớn, giấy có độ chặt giữa các sợi


19

cao, khi xeo bề mặt giấy bóng, nhẵn, trừ cường độ xé còn các loại cường độ khác
của giấy đều cao.
- Độ thô của sợi: phản ánh khối lượng của một đơn vị chiều dài sợi, được đo bằng
số mg/100 m sợi khô.
Trong công thức: C = A γ
C: độ thô của sợi
A: diện tích mặt cắt ngang của sợi

γ : khối lượng thể tích của sợi
Độ thô của sợi liên quan đến đường kính ruột tế bào, chiều dày vách tế bào,
khối lượng thể tích vách tế bào, đường kính trung bình của tế bào.
Nếu chiều rộng của sợi cố định, khi sợi có độ thô lớn, vách tế bào sẽ dày, tính
dẻo kém, không dễ bị ép bẹp, diện tích tiếp xúc giữa các sợi với nhau nhỏ gây ảnh
hưởng đến sự kết hợp giữa các sợi với nhau. Với sợi thô khi sản xuất giấy, độ đồng
đều kém, độ xốp, độ thấu khí, độ thô tương đối lớn, cường độ xé cao, các cường độ
khác thấp. Với nguyên liệu có sợi thô dùng để sản xuất những loại giấy bao bì như :
vỏ bao xi măng, giấy catton... cần cường độ xé cao, độ thấu khí lớn và không phù
hợp với sản xuất giấy mỏng, giấy viết.
2.2. TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC
2.2.1. Tính chất vật lí
2.2.1.1. Khối lượng thể tích
Khối lượng thể tích là cơ sở hợp lý cho việc đánh giá giá trị của gỗ trong lĩnh
vực sử dụng khác nhau. Khối lượng thể tích có mối quan hệ mật thiết với các tính
chất vật lý, cơ học khác của gỗ.
Khối lượng thể tích tre tăng từ gốc lên ngọn. Theo chiều ngang, khối lượng
thể tích tăng từ ruột ra cật. Khối lượng thể tích phần mắt tre cao hơn phần lóng.
Khối lượng thể tích tre tăng từ gốc lên ngọn, từ trong ra ngoài là do phần ngọn và
phần cật tre có mật độ bó mạch cao hơn.
Điều kiện sinh trưởng có ảnh hưởng đáng kể đến sinh trưởng của tre. Nó
cũng ảnh hưởng đến tính chất cơ học và vật lí của tre. Nói chung, ở nơi khí hậu


20

nóng ẩm, đất tốt, tre sinh trưởng tốt. Thành tre dầy, tuy nhiên các tổ chức tế bào có
cấu trúc lỏng lẻo và khối lượng thể tích nhỏ. Ở nơi có khí hậu khô lạnh, đất xấu, tre
sinh trưởng kém và có tác động đến các tổ chức tế bào, do vậy làm cho khối lượng
thể tích cao hơn.

Khối lượng thể tích liên quan chặt chẽ đến sức co dãn của gỗ, theo các chiều
thớ khác nhau, cũng là nhân tố quan trọng đối với khả năng truyền nhiệt của gỗ, gỗ
nặng có khả năng truyền nhiệt cao hơn gỗ nhẹ.
Khối lượng thể tích cũng ảnh hưởng tới độ cứng của gỗ, gỗ có khối lượng thể
tích càng lớn thì độ cứng càng cao đồng thời có khả năng chịu mài mòn cao.
2.2.1.2. Co rút
Khi phơi sấy gỗ, nước từ trong gỗ bốc hơi ra, kích thước gỗ thu nhỏ lại, hiện
tượng ấy gọi là sự co rút. Ngược lại, khi gỗ khô kiệt hút nước, làm cho kích thước
gỗ tăng lên, hiện tượng ấy gọi là sự dãn nở. Nhưng không phải mỗi độ ẩm gỗ thay
đổi thì hiện tượng co dãn đều sản sinh, gỗ chỉ co dãn khi độ ẩm của nó biến đổi
trong khoảng từ 0% đến độ ẩm bão hoà thớ gỗ. Mặt khác, gỗ có cấu tạo không đồng
nhất theo 3 chiều thớ nên co dãn của gỗ theo 3 chiều rất khác nhau. Co dãn là
nguyên nhân gây biến hình, cong vênh, nứt nẻ trong quá trình sấy gỗ hoặc sử dụng
gỗ trực tiếp…
Tre chứa một lượng nước lớn phụ thuộc vào tuổi, loài cây, mùa trong năm.
Nước trong tre tồn tại ở ba dạng gồm nước thấm, nước hóa học và nước tự do.
Nước thấm nằm trong vách tế bào, nước hóa học là một phần của vách tế bào và
không thể chuyển hóa thành hơi trong quá trình phơi sấy, và nước tự do nằm trong
ruột tế bào.
Tính hút ẩm của tre bắt nguồn từ nhóm hyđroxyl có trong các phân tử
cellulose, chất màu và hemi-cellulose. Tỉ lệ co rút và dãn nở của tre là không đồng
nhất, chiều dọc thớ có tỉ lệ co dãn nhỏ nhưng chiều ngang thớ có tỉ lệ co dãn lớn.
Độ ẩm thân cây tăng từ gốc lên ngọn và từ 1 năm tuổi đến 3 năm tuổi; độ ẩm
giảm xuống ở các thân cây trên 3 năm tuổi. Vào mùa mưa thân cây có độ ẩm cao
hơn nhiều so với mùa khô.


21

Hiện tượng co rút xẩy ra khi tre thoát ẩm trong quá trình phơi sấy. Không

giống gỗ, tre bắt đầu co rút ngay sau khi khai thác, nhưng nó không diễn ra một
cách đều đặn. Co rút bị ảnh hưởng bởi cả chiều dày và đường kính thân cây (Liese,
1985). Sấy tre tươi ở tuổi trưởng thành tới độ ẩm 20%, cho tỉ lệ co rút đường kính
thân là 3-12%, và chiều dày thành tre là 4-14%. Tỉ lệ co rút theo chiều dọc thớ dưới
0,5%.
Độ ẩm của thân tre ảnh hưởng đến tính chất cơ học. Nó được tính bằng phần
trăm giữa lượng nước trong thân cây với khối lượng của thân khô hoàn toàn. Độ ẩm
của thân cây trưởng thành ở trạng thái tươi trong khoảng 50-99% và với thân cây
còn non độ ẩm biến động trong khoảng 80-150%, trong khi đó với các thân cây đã
khô độ ẩm nằm trong khoảng 12-18%.
2.2.2. Tính chất cơ học
Trong quá trình gia công chế biến và sử dụng, gỗ thường chịu tác dụng của lực
bên ngoài, khả năng chống lại tác động của ngoại lực gọi là tính chất cơ học hay
cường độ của gỗ. Nghiên cứu về tính chất cơ học của gỗ không những cung cấp cho
người sử dụng những số liệu cần thiết để tính toán, thiết kế, giải quyết mâu thuẫn
giữa việc để đảm bảo an toàn và tiết kiệm vật liệu mà còn giúp cho nghành Chế
biến lâm sản tìm ra các phương pháp gia công mới cũng như các phương pháp lợi
dụng gỗ ngày càng có hiệu quả.
Nhìn chung gỗ có cường độ thấp thì cường độ của ván tạo ra cũng thấp. Ở đây
chỉ xét những tính chất cơ học quan trọng nhất, ảnh hưởng đến công nghệ.
2.2.2.1. Cường độ nén
Khi gỗ chịu nén dọc thớ, trong gỗ sản sinh ra nội lực chống lại theo chiều dọc
thớ. Do đại bộ phận các tế bào sắp xếp song song với trục dọc thân cây nên khi có
lực tác động theo chiều dọc thì các bó mixencellulose sản sinh ra nội lực chống lại
sự tác động đó. Khả năng liên kết giữa các mixencellulose ổn định vị trí chịu lực.
Sức hút tương hỗ giữa các phần tử cấu tạo nên gỗ tạo cho nó một khối vững chắc và
chính nó tạo ra ứng lực cho gỗ [24].


22

Tre có tính chất cơ học rất cao, đặc biệt là sức chịu kéo và phụ thuộc vào loài
tre, tuổi, điều kiện sinh trưởng và vị trí khác nhau trên thân. Tính chất cơ học của
tre tăng từ tuổi 2,5 đến 4, sau đó thì giảm. Cường độ lớn nhất của tre đạt được ở tuổi
thành thục, và đây là tuổi khai thác hợp lí. Theo chiều cao, cường độ ép dọc tăng từ
gốc đến ngọn, nhưng cường độ uốn tĩnh giảm từ gốc đến ngọn. Theo chiều ngang,
cường độ ép dọc tăng từ trong ra ngoài [23 ].
Nói chung, các tính chất cơ học được áp dụng cho tre giống với gỗ, và trị số
được xác định ở một độ ẩm cụ thể. Cường độ ép dọc thớ thường nhận giá trị 21,638,8 N/mm2 (phần gốc), 26,6-41,4 N/mm2 (phần giữa) và (17,4-)31-49,9 N/mm2.
Mắt tre có ảnh hưởng lớn đến cường độ của tre. Cường độ kéo dọc của phần
mắt thấp hơn phần lóng khoảng 25 %, trong khi các tính chất cơ học khác của phần
mắt lại cao hơn phần lóng [19].
2.2.2.2. Cường độ uốn tĩnh
Cường độ uốn tĩnh (tính bằng N/mm 2) cho biết ứng suất cần thiết gây phá
hoại vật liệu khi uốn. Thông thường, nó nhận giá trị 72-94 N/mm 2 (trường hợp
không có mấu), 84-120 (trường hợp có mấu) [19].
Mô-đun đàn hồi uốn tĩnh (tính bằng N/mm 2) cho biết tỉ lệ giữa ứng suất uốn
tĩnh và biến dạng tương đối gây ra bởi ứng suất uốn; nó xác định độ cứng; vì thế trị
số mô-đun đàn hồi càng lớn cho biết vật liệu càng cứng. Mô-đun đàn hồi có quan hệ
trực tiếp với số lượng sợi, vì thế trong thân cây trị số này giảm từ phía cật vào trong
ruột. Thông thường, mô-đun đàn hồi của các thân cây đã sấy khô là 17000-20000
N/mm2 và các thân còn tươi là 9000-10100 N/mm2.
2.3. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA THỰC VẬT CÓ SỢI
Tre luồng là sản phẩm có nguồn gốc thực vật, là một tổ hợp đa phần về cấu
trúc giải phẫu cũng như về phương diện hoá học. Chất gỗ được hiểu là tập hợp các
chất tạo nên vách tế bào. Thành phần hoá học của gỗ phụ thuộc vào nguồn gốc sinh
học của chất gỗ.
Thành phần cấu tạo nên gỗ chiếm tới 99-99,7% là các chất hữu cơ với 4
nguyên tố chính là: Cacbon (C), Hydro (H), Oxy (O) và Nitơ (N), các chất khoáng

23

của gỗ chỉ chiếm một phần rất nhỏ (<1%). Theo phân tích, ở các loại gỗ khác nhau
và đối với các bộ phận khác nhau trong cùng một cây thì tỷ lệ thành phần các chất
hữu cơ không giống nhau nhưng tỷ lệ thành phần các nguyên tố là xấp xỉ nhau.
Thành phần hóa học chủ yếu của thân tre là cellulose, hemicellulose và lignin;
thành phần thứ yếu gồm nhựa, tannin, sáp, và các muối vô cơ (Liese, 1985).
Cellulose và hemicellulose cũng được gọi là cellulose tổng (holocellulose) là phần
chất rắn trong số các polysacarit còn lại sau quá trình loại bỏ các thành phần thứ
yếu và lignin. Hemicellulose được chiết tách từ cellulose tổng bằng dung dịch
NaOH (17,5%), phần không tan là cellulose. Pentozan là thành phần chủ yếu (8090%) của hemicellulose. Trong nước lạnh một số chất nhuộm và tannin có thể bị
hòa tan, trong khi đó nước nóng chiết tách nhiều chất hơn như tinh bột và một số
độc tố. Hỗn hợp cồn-benzen chiết tách hầu hết các chất không thuộc nhóm cellulose
và lignin. Ete được dùng để chiết tách ancanoit (alkaloids) không tan trong nước.
Các loài tre khác nhau có hàm lượng các thành phần hóa học khác nhau, điều
kiện sinh trưởng và vị trí khác nhau trên thân cũng có ảnh hưởng đến hàm lượng
các thành phần hóa học.
2.3.1. Thành phần hoá học các chất vô cơ trong thực vật có sợi
Thành phần vô cơ trong thực vật có sợi, khi đốt cháy hoàn toàn, các chất vô cơ
sẽ biến hoàn toàn thành tro. Trong thành phần vô cơ, nếu có các chất đặc biệt,
không tan trong nước có thể làm cản trở quá trình gia công cơ giới. Trong sản xuất
giấy và bột giấy hàm lượng tro càng thấp càng tốt.
Tro là hợp chất của các nguyên tố: K, Na, Mg, Mn, Fe, Si… và được chia làm
2 phần chính:
- Phần tan trong nước chiếm từ: 10-25%, trong đó chủ yếu là các muối Cacbonat
của Natri và Kali chiếm 60-70%.
- Phần không tan trong nước chiếm từ: 75-90%, trong đó gần một nửa là muối
Cacbonat Canxi, còn lại là muối của Photphorit Silic và các loại muối khác không
tan trong nước [23].

24

2.3.2. Thành phần hoá học các chất hữu cơ trong thực vật có sợi
2.3.2.1. Thành phần cấu trúc tế bào
Cellulose và lignin là hai thành phần cơ bản nhất cấu tạo nên vách tế bào. Hàm
lượng của nó có sự biến động tuỳ theo loài cây.
- Cellulose (C6H10O5)n
Cellulose nguyên chất có mầu trắng, không mùi, không vị, có cấu tạo dạng sợi.
Khối lượng riêng là 1.55 g/cm 3. Tỷ nhiệt là 0.327 kcal/kg. Cellulose có khả năng
hút ẩm rất mạnh. Nó là một chất khá ổn định. Không tan trong nước, rượu, axeton,
ete và các dung môi thông thường khác. Nó chỉ tan trong các dung môi đặc biệt
như: nước xanh Cu(OH)2(NH3)4, trong dung dịch ZnCl2 đậm và nóng, trong các
muối Clorua khác như: BiCl2, PbCl2 và cũng có thể hoà tan trong các muối trung
tính đậm đặc như: KI, BaI, Ca(CNS)2, LiCNS … Trong hai axit mạnh HCl, H2SO4
đậm đặc.
Theo hình thức phân bố các chất hữu cơ trong thiên nhiên, cellulose chiếm tỷ
lệ cao nhất.
Sản phẩm đầu tiên của quá trình quang hợp là đường gluco:
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6CO2
Từ đường gluco qua nhiều biến đổi trung gian hình thành nên Cellulose
nC6H12O6 -> (C6H10O5)n + nH2O
Cellulose gồm các phân tử gluco liên kết với nhau bằng liên kết B-D-glucozit,
tạo nên chuỗi phân tử. Mạch phân tử cellulose kết bó với nhau tạo ra vùng tinh thể
và vùng vô định hình. Vùng tinh thể là vùng mà các phân tử cellulose sắp xếp với
nhau có trật tự, có cấu trúc bền vững nên dung môi và hoá chất khó xâm nhập.
Vùng vô định hình là vùng mà các phân tử cellulose sắp xếp không theo một trật tự
nào, có cấu trúc kém bền nên dung môi và hoá chất dễ xâm nhập, tạo phản ứng làm
đứt mạnh và giải phóng cellulose [2], [9], [10].

Cellulose có công thức phân tử là (C6H10O5)n, với “n” là độ trùng hợp. Trị số
“n” thay đổi tuỳ thuộc vào nguồn gốc cellulose, phương pháp xử lý. Mức độ trùng
hợp ảnh hưởng lớn đến tính chất của vật liệu cellulose do đó ảnh hưởng đến tính


25

chất của giấy và bột giấy. Khi độ trùng hợp giảm xuống tới một giới hạn nào đó thì
sợi sẽ không còn bền nữa, không thể làm giấy được. Để sản xuất giấy, độ trùng hợp
của phân tử cellulose thường từ 600-1500.
Trong sản xuất bột giấy và ván sợi, hàm lượng cellulose càng cao thì hiệu suất
bột thu được càng lớn, nguyên liệu để sản xuất bột giấy và ván sợi yêu cầu có hàm
lượng cellulose ≥35% [25], [4].
- Lignin
Sau cellulose, lignin là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào, lignin là
polyme không định hình dạng lưới, phân tử có cấu tạo vòng thơm, mầu nâu xẫm. So
với cellulose lignin kém ổn định hơn nhiều.
Lignin trong tế bào thực vật nằm ở giữa các tế bào và chủ yếu được tích tụ
trong suốt quá trình mộc hoá của mô thực vật [10].
Trong quá trình nhiệt phân gỗ, sản vật dầu gỗ không tan là do lignin hình
thành nên, còn dầu gỗ tan là do cellulose và hemicellulose hình thành nên. Nói
chung trong gỗ, lignin chiếm 17-30%, gỗ lá kim chiếm tỷ lệ cao hơn gỗ lá rộng [2].
Đặc điểm của lignin là rễ bị Phenol và nhiều chất khác nhuộm màu, do đó
trong công nghệ chế tạo giấy, muốn kiểm tra hàm lượng lignin còn tồn tại nhiều hay
ít người ta lợi dụng tính chất này như:
+ Với Phenol (C6H5OH) nhuộm lignin thành màu xanh;
+ Octodihydroxibenzin [C6H4(OH)2] nhuộm lignin thành tím;
+ Phenyllamin (C6H5NH2) nhuộm lignin thành vàng.
Công nghệ tạo giấy hiện đại ngày nay đã thực hiện việc tẩy màu lignin để
đồng nhất với màu cellulose, do đó nâng cao tỷ lệ lợi dụng lên gần 80% đồng thời

thay đổi phương pháp sản xuất giấy.
Lignin không tan trong các dung môi thông thường, không bị phân huỷ như
các polisacarit. Trong những điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định lignin sẽ tái tạo
lại trở lại trạng thái ban đầu và có khả năng trùng ngưng, tạo keo, người ta lợi dụng
tính chất này của lignin để sản xuất ván sợi [4].