Nghiên cứu cấu tạo và một số tính chất cơ bản của gỗ rừng trồng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOA VĂN HƢNG

NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
CỦA GỖ RỪNG TRỒNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên nghành

: Nông lâm kết hợp

Lớp

: K43 - NLKH

Khoa

: Lâm nghiệp

Khóa học

: 2011- 2015

Thái Nguyên, năm 2015

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOA VĂN HƢNG

NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
CỦA GỖ RỪNG TRỒNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên nghành

: Nông lâm kết hợp

Lớp

: K43 - NLKH

Khoa

: Lâm nghiệp

Khóa học

: 2011- 2015

Giảng viên hƣớng dẫn : Ths. Dƣơng Văn Đoàn

Thái Nguyên, năm 2015


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp mang tên “ nghiên cứu cấu tạo và một
số tính chất cơ bản của gỗ rừng” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tôi
xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đề tài là hoàn toàn trung
thực và không coppy dưới mọi hình thức
Tôi xin chịu trách nhiệm trước hội đồng thẩm định lời cam đoan của mình.

Thái Nguyên, tháng 05 năm 2015
Ngƣời viết đề tài

HOA VĂN HƯNG


ii

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài gặp không ít những khó khăn nhưng với
sự nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn
và các bạn ,gia đình đến nay dề tài đã hoàn thành:

Trước hết em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường, ban chủ
nhiệm khoa lâm nghiệp, cảm ơn tất cả các thầy cô đã truyền đạt cho em
những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập và
rèn luyện tại Trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, ban lãnh đạo khoa lâm
nghiệp trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ em để
em có thể được mượn phòng thí nghiệm với đầy đủ trang thiết bị phục vụ cho
quá trình nghiên cứu. Qua đây em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến xưởng
gỗ của ông Trần Minh Chiến ở huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên đã tận
tình giúp đỡ, tạo điều kiện cung cấp vật liệu cho em trong thời gian em thực
hiện đề tài.
Em xin đặc biệt bay tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Th.S Dương
Văn Đoàn đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời
gian thực tập để em có thể hoàn thành đề tài.
Thái nguyên, tháng 05 năm 2015
Ngƣời viết đề tài

HOA VĂN HƢNG


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Khối lượng thể tích hong khô tự nhiên gỗ xoan ta ......................... 27
Bảng 4.2: Khối lượng thể tích khô kiệt gỗ xoan ta ......................................... 28
Bảng 4.3: Khối lượng thể tích hong khô tự nhiên gỗ keo lá tràm .................. 30
Bảng 4.4: Khối lượng thể tích khô kiệt gỗ keo lá tràm ................................... 31
Bảng 4.5: Khối lượng thể tích hong khô tự nhiên gỗ bồ đề ............................ 33
Bảng 4.6: Khối lượng thể tích khô kiệt gỗ bồ đề ............................................ 34

iv

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1. Phân tử cellulose ............................................................................. 10
Hình 2.2. Cấu tạo của mixen cellulose.............................................................11
Hình 2.3. Hệ thống liên kết hydro trong cellulose ...........................................11
Hình 2.4. Liên kết hydro giữa các phân tử cellulose ...................................... 12
Hình 2.5. Liên kết hydro giữa các phân tử khi cellulose trương nở trong nước ...... 13


v

MỤC LỤC

Phần 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề .............................................................................................. 1
1.2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................. 1
1.3. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................... 2
1.4. Ý nghĩa của đề tài................................................................................... 2
1.4.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................ 2
1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn ................................................................... 2
Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 3
2.1. Cơ sở khoa học ....................................................................................... 3
2.1.1. Cấu tạo gỗ ....................................................................................... 3
2.1.2. Các đặc điểm cấu tạo của gỗ ........................................................... 5
2.1.3. Thành phần, cấu tạo và mỗi liên kết cơ bản của gỗ ........................ 9
2.2. Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước ................................. 14

2.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................ 14
2.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................. 16
2.3. Một số hiểu biết về cây xoan ta, cây keo lá tràm, cây bồ đề ............... 18
2.3.1. Một số hiểu biết về cây xoan ta..................................................... 18
2.3.2. Một số hiểu biết về cây keo lá tràm .............................................. 20
2.3.3. Một số hiểu biết về gỗ Bồ đề ........................................................ 21
Phần 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 23
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................ 23
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................... 23
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu....................................................................... 23


vi

- Gỗ xoan ta 10 tuổi, gỗ keo lá tràm 6 tuổi, gỗ bồ đề 7 tuổi được lấy tại
huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên. ..................................................... 23
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ........................................................... 23
3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 23
3.4. Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi ............................... 23
3.4.1. Phương pháp xác định cấu tạo gỗ xoan ta, gỗ keo lá tràm và gỗ bồ đề ... 23
3.4.2. Xác định khối lượng thể tích của gỗ xoan ta, gỗ keo lá tràm, gỗ bồ đề ... 24
Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH............................... 25
4.1. Xác định cấu tạo gỗ của gỗ xoan ta, gỗ keo lá tràm, gỗ bồ đề ............ 25
4.1.1. Xác định cấu tạo của gỗ xoan ta ................................................... 25
4.1.2. Xác định cấu tạo gỗ keo lá tràm.................................................... 25
4.1.3. Xác định cấu tạo gỗ bồ đề ............................................................. 26
4.2. Xác định khối lượng thể tích của gỗ xoan ta, gỗ keo lá tràm, gỗ bồ đề .... 26
4.2.1. Xác định khối lượng thể tích của gỗ xoan ta ................................ 26
4.2.2. Xác định khối lượng thể tích của gỗ keo lá tràm .......................... 29

4.2.3. Xác định khối lượng thể tích của gỗ Bồ đề................................... 32
4.3. Định hướng sử dụng gỗ xoan ta, gỗ keo lá tràm, gỗ bồ đề .................. 35
4.3.1. Định hướng sử dụng gỗ xoan ta .................................................... 35
4.3.2. Định hướng sử dụng gỗ kéo lá tràm.............................................. 35
4.3.3. Định hướng sử dụng gỗ bồ đề ....................................................... 36
Phần 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................. 37
5.1.Kết luận ................................................................................................. 37
5.2. Đề nghị ................................................................................................. 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 39


1

Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Gỗ là một trong những loài vật liệu chủ yếu của nền kinh tế Quốc dân
được sử dụng rộng rãi trên thế giới, hiện tại và tương lại, nhằm sản xất ra
nhiều sản phẩm phục vụ đời sống con người. Gỗ được sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, kiến trúc, xây dựng và đồ dùng
nội thất, dụng cụ âm nhạc,…
Kết quả nghiên cứu cơ bản về gỗ được sử dụng cho hầu hết các nghiên
cứu trong lĩnh vực chế biến, bảo quản, sấy lâm sản. Công nghệ chế biến lâm
sản ngày càng phát triển, gỗ cần phải được nghiên cứu sâu và toàn diện hơn từ
mọi khía cạnh. Mặt khác cùng với sự phát triển của công tác nghiên cứu cần
phải tạo ra các công cụ để quản lí các kết quả đó có hiệu quả, cũng như tạo
điều kiện dễ dàng cho việc tra cứu, tìm kiếm những thông tin cần thiết.
Việc xác định cấu tạo và một số tính chất cơ bản của gỗ rừng trồ ng là
một nhu cầu cấp thiết và có nhiều ý nghĩa rất lớn đối với công việc chế biến,
bảo quản, sấy gỗ. Cấu tạo gỗ một phần giúp ta xác định được tính chất của

một loại gỗ, ngoài ra cấu tạo gỗ còn giúp ta nhận biết loại gỗ, nhóm gỗ từ đó
có thể giúp cho công việc sử phạt trong lĩnh vực kiểm lâm, trong thương mại
và xuất nhập khẩu gỗ. Đặc biệt là đánh giá và xác định hướng sử dụng gỗ
trong thực tế hiện nay.
Xuất phát từ những vấn đề trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên
cứu cấu tạo và một số tính chất cơ bản của gỗ rừng trồng”
1.2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng công nghệ sản xuất, chế biến gỗ nhằm góp phần nâng cao giá
trị sử dụng các sản phẩm từ gỗ rừng trồng.


2

1.3. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định được cấu tạo thô đại và hiển vi một số loại gỗ rừng trồ ng.
- Xác định được một số tính chất cơ bản từ đó đưa ra các định hướng sử
dụng gỗ đó.
1.4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.1. Ý nghĩa khoa học
Cung cấp kiến thức thực tế, đặc biệt là quá trình thực hành và rèn nghề
của sinh viên, phục vụ cho công việc sau này.
Rèn luyện các kỹ năng thu thập số liệu, viết báo cáo những gì nghiên
cứu được trong quá trình thực hiê ̣n.
Cung cấp cho sinh viên những kiến thức về cấu tạo gỗ, cách nhận biết
các loại gỗ thông dụng thông qua cấu tạo gỗ.
1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
Từ những kết quả nghiên cứu làm cơ sở cho ngành công nghiệp chễ biến
gỗ ngày càng phát triển, tạo ra các sản phẩm từ gỗ có được chất lượng tốt nhất
về mẫu mã và giá trị sử dụng.

3

Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học
2.1.1. Cấu tạo gỗ
Cấu tạo gỗ là nhân tố chủ yếu nhất ảnh hưởng đến tính chất gỗ. Cấu tạo
và tính chất liên quan mật thiết với nhau. Cấu tạo có thể xem là biểu hiện bên
ngoài của tính chất. Những hiểu biết về cấu tạo là cơ sở để để giải thích bản
chất các hiện tượng sản sinh trong quá trình gia công chế biến và sử dụng gỗ.
Muốn nhận biế t gỗ, xác định tên để buôn bán và sử dụng cho thích hợp
trước hết cần nắm vững những kiến thức cơ bản về cấu tạo.
Trong thực tế có nhiều loại gỗ rất giống nhau, cần đi sâu phân loại một
cách chính xác, phải tiến hành khảo sát cấu tạo của gỗ.
Mặt khác do ảnh hưởng của hoàn cảnh bên ngoài, không những các loài
gỗ khác nhau mà từng cây trong cùng một loài và ngay cả trong từng bộ phận
khác nhau trong cùng một cây cũng có sự khác nhau. Muốn phân biệt được
những hiện tượng đó, cần có những kiến thức sâu sắc và toàn diện về cấu tạo
hiển vi của gỗ.
Tùy theo mức độ và yêu cầu mà tiến hành khảo sát cấu tạo gỗ dưới mắt
thường và kính lúp (X10) cấu tạo thô đại. Dưới kính hiển vi thường (X100) và
siêu hiển vi (X1000).
Tóm lại muốn nhận biết tên gỗ được chính xác, muốn tìm hiểu về tính
chất gỗ, muốn áp dụng các biện pháp kỹ thuật thích hợp trong quá trình gia
công chế biến, muốn sử dụng hợp lý và tiết kiệm gỗ…trước hết phải hiểu
biết về cấu tạo gỗ. Đây là một trong những biện pháp căn bản để nâng cao
chất lượng sử dụng gỗ.

4

Như chúng ta đã biết, thực vật chia làm hai giới: Giới thực vật hạ đẳng
và giới thực vật thượng đẳng.
Thực vật thượng đẳng chia làm nhiều ngành:
Hạt trần và hạt kín là hai ngành quan trọng nhất – Thực vật hạt trần – Cây
lá kim như thông các loại, pơmu, hoàng đàn, kim gia,…thường mọc thành rừng
thuần loài, có nhiều ở vùng cao nước ta, thân thẳng tròn, ít khuyết tật.
Thực vật hạt kín gồm hai lớp: Một lá mầm và hai lá mầm. Lớp hai lá
mầm gồm các cây thân thảo và cây thân gỗ. Cây thân gỗ gồm cây bụi, cây
nhỡ và cây gỗ lớn. Đó là các loại gỗ lá rộng.
Gỗ lá rộng thường mọc thành rừng hỗn giao. Đây là loại cây cung cấp gỗ
chủ yếu của rừng nước ta.[9]
Đối tượng nghiên cứu của gỗ là gỗ lá kim và gỗ lá rộng.
Lớp một lá mầm phần lớn là loại cây thân thảo và một số ít loại cây thân
gỗ như: Cọ, dừa, cau, thốt nốt, tre trúc,…các loại dây leo như: Song, mây,..
đây là những loại cây có giá trị kinh tế cao, cần được nghiên cứu, khai thác và
sử dụng hợp lý để tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị kinh tế cao.
Ở mỗi loài thực vật thân gỗ có thể chia làm ba phần:
- Rễ giữ cho cây đứng vững, hút nước và muối khoáng từ trong đất làm
nguyên liệu cho quá trình quang hợp tạo chất dinh dưỡng nuôi cây.
- Gốc, thân, cành vừa là sườn cột chống đỡ tán lá vừa là đường dẫn truyền
nhựa nguyên (qua gỗ) và nhựa luyện – Chất dinh dưỡng được tổng hợp ở lá
được vận chuyển qua vỏ xuống các bộ phận phía dưới để nuôi cây. Thân cây
chiếm từ 50-90% thể tích gỗ toàn cây. Đây là bộ phận cung cấp gỗ chủ yếu.
- Lá là cơ quan hô hấp, thoát hơi nước để ổn định nhiệt độ cho cây, là
nơi tổng hợp chất hữu cơ nuôi cây.
Thực vật thân gỗ không ngừng lớn lên theo chiều cao và theo đường
kính. Sinh trưởng theo chiều cao dựa vào tác dụng phân sinh của chồi ngọn.
Lớn lên theo đường kính chủ yếu là do hoạt động của tầng phát sinh.

5

Tế bào của tầng phát sinh không ngừng phân sinh ra những tế bào mới
về phía bên trong làm thành vòng gỗ, về phía bên ngoài làm thành lớp vỏ.
Trong quá trình phân sinh này, số tế bào cung cấp cho phần gỗ luôn luôn
nhiều hơn tế bào cung cấp cho phần vỏ, nên sự tăng trưởng theo chiều ngang
của thân cây chủ yếu là do phần gỗ ngày một dày thêm.
2.1.2. Các đặc điểm cấu tạo của gỗ
2.1.2.1. Mạch gỗ
Là tổ chức cấu tạo bởi nhiều tế bào mạch gỗ nối tiếp nhau thành ống
dài. Mạch gỗ chỉ có ở cây gỗ lá rộng. Đây là điểm khác biệt chủ yếu so với gỗ
cây lá kim.
* Các hình thức phân bố và tụ tập của mạch gỗ
Trên mặt cắt ngang tế bào mạch gỗ là những lỗ hình tròn hoặc bầu dục
hay đa giác gọi là lỗ mạch.
- Các hình thức phân bố của lỗ mạch
+ Mạch xếp vòng: Trong phạm vi mỗi vòng năm các lỗ mạch ở phần gỗ
sớm có đường kính lớn xếp thành vòng tròn đồng tâm vây quanh tủy, còn ở
phần gỗ muộn nhỏ, nằm rải rác và phân ta. Ở nước ta hình thức này rất ít chỉ
thấy ở xoan ta, tếch và một số ít loại gỗ khác.[11]
+ Mạch phân tán: Lỗ mạch ở phần gỗ sớm và gỗ muộn to nhỏ gần như
nhau nằm phân tán rải rác. Đây là hình thức phổ biến ở gỗ nước ta.
+ Mạch vừa xếp vòng vừa phân tán (trung gian): Ở phần gỗ sớm lỗ mạch
lớn hơn phần gỗ muộn và có xu hướng xếp thành vòng, càng ra đến phần gỗ
muộn lỗ mạch bé dần và phân tán. Các loại gỗ bồ hòn, thôi ba, xoan nhừ,…có
loại hình thức phân bố này.
- Các hình thức tụ hợp lỗ mạch
+ Mạch đơn: Từng lỗ mạch nằm đơn độc, rải rác, phân tán, không có liên

hệ gì với các lỗ mạch khác. Các loại gỗ bạch đàn, hà nu, táu mật,… có thể
xem là gỗ có lỗ mạch đơn phân tán.


6

+ Mạch kép: Hai hoặc nhiều lỗ mạch nằm sát cạnh nhau, các lỗ mạch ở
giữa thường bị ép dẹt, làm cho lỗ mạch kép giống như một lỗ mạch đơn chia
thành nhiều ngăn. Mạch kép đa số xếp theo hướng xuyên tâm: Gỗ gão , ba
soi,… có mạch kép 2-4 lỗ, chưa khép có mạch kép 2-6 lỗ.
+Mạch nhóm: Từ 3 lỗ mạch trở lên, tụ hợp thành nhóm nhỏ. Hình thức
này rất ít thấy ở gỗ nước ta.
+ Mạch dây: Nhiều lỗ mạch nằm sát nhau, kéo dài thành dây hoặc nằm
gần nhau nhưng có xu hướng kéo dài thành dây theo hướng xuyên tâm hoặc
tiếp tuyến.
+ Mạch dây xuyên tâm, có thể kéo dài thành hàng song song với tia gỗ,
hoặc lượn qua lại như ở gỗ sến mật, thành ngạnh, đỏ ngọn, các loại giẻ hoặc
có xu hướng đan thành màng lưới.
+ Mạch dây tiếp tuyến, thường xếp thành vòng gián đoạn hoặc liên tục
lượn vòng quanh tủy ở một số lớn loại gỗ thuộc họ ðinh.
2.1.2.2. Tế bào mô mềm
Là những tế bào mô mỏng, làm nhiệm vụ dự trữ chất dinh dưỡng trong
cây. Gỗ cây lá rộng nói chung tế bào nhu mô chiếm tỷ lệ khá lớn 2-15% và
hình thức phân bố phức tạp.
Gỗ cây lá rộng ở nước ta, ngoài một số loại gỗ không có hoặc có ít tế bào
mô mềm, còn nói chung tổ chức tế bào mô mềm rất phát triển, dễ quan sát,
cho nên dựa vào nó để phân biệt loại gỗ là vấn đề rất quan trọng.
Quan sát trên mặt cắt ngang, tế bào nhu mô phân bố theo các hình thức
chủ yếu sau đây:
- Sắp xếp phân tán: Từng dây tế bào nằm phân tán rải rác giữa các tế

bào mạch gỗ, sợi gỗ: Chỉ nhìn thấy dưới kính hiển vi.
- Vây quanh mạch:


7

+ Vây quanh mạch không kín: Các dây tế bào tụ tập một phía xung
quanh lỗ mạch.
+Vây quanh mạch kín: Các dây tế bào tụ tập, bao kín xung quanh lỗ
mạch tạo thành các hình:
Hình tròn
Hình cánh và cánh nối tiếp
- Liên kết mạch
Các dây tế bào xếp thành hàng, nối các lỗ mạch thành vòng vây quanh
tuỷ cây.
+ Liên kết mạch giải rộng: Bề rộng giải gần bằng đường kính lỗ mạch.
+ Liên kết mạch giải hẹp: Bề rộng giải bé hơn rất nhiều so với đường
kính lỗ mạch.[9]
- Làm thành giải: Các dây tế bào sắp xếp thành vòng vây quanh tủy
+ Giải thưa làm ranh giới vòng năm.
+ Giải màu đan với tia gỗ thành lới: Trong một vòng năm có vô số giải,
các giải này đan với tia gỗ thành lới hay bậc thang.
Loại thứ nhất: Các giải tế bào lên tục hay đứt đoạn chạy theo vòng năm
đan với tia gỗ tạo ra các mắt lới
Loại thứ hai: Các giải tế bào đứt đoạn giữa hai tia gỗ, các giải này chồng
chất lên nhau như bậc thang giữa hai tia gỗ
2.1.2.3. Tia gỗ
Tia gỗ cây lá rộng hoàn toàn do tế bào mô mềm tạo thành, tia gỗ là do tế
bào hình tròn hay hình đa giác của tầng phát sinh ra. Bề rộng của tia gỗ ở đại
bộ phận gỗ cây lá rộng có nhiều hàng tế bào. Đây là đặc điểm khác biệt với tia

gỗ của cây lá kim.
Quan sát qua kính hiển vi tia gỗ cây lá rộng sắp xếp theo hai hình thức
sau đây:


8

- Sắp xếp đồng nhất: Tất cả tế bào của tia gỗ đều xếp nằm hay đứng
thành hàng xuyên tâm.
- Sắp xếp không đồng nhất: Trong cùng một tia gỗ vừa có tế bào xếp
nằm vừa có tế bào xếp đứng. Nhưng hàng tế bào xếp ở trên và dưới còn ở
giữa là những tế bào xếp nằm.
Việc xác định loại gỗ ta dựa vào mật độ phân bố tia gỗ, kích thước tia gỗ
trên mặt cắt ngang.
2.1.2.4. Ống dẫn nhựa
Đối với cây gỗ lá rộng chỉ có một số loại gỗ có ống dẫn nhự: Gỗ lá
rộng chỉ có ống dẫn nhựa dọc, nó thường tập chung thành hàng ở ranh
giới vòng năm.
2.1.2.5. Cấu tạo lớp
Là dạng cấu tạo đặc biệt của một số lá rộng. Dưới mắt thường và kính
lúp, quan sát trên mặt cắt tiếp tuyến nhận được các hình gợn sóng cách nhau
đều dặn. Tùy theo từng loại cây mà có 2-7 lớp/mm.
2.1.2.6. Tế bào chứa chất kết tinh (thể bít)
Tế bào nhu mô chứa chất kết tinh là đặc điểm của nhiều loại gỗ, bên
trong ruột tế bào tồn tại các chất tích tụ có màu sắc khác nhau. Đây cũng là
một đặc điểm giúp ta định loại gỗ.
2.1.2.7. Gỗ giác – gỗ lõi
Một số loại gỗ, phần gỗ phía ngoài sát vỏ có màu nhạt hơn gọi là gỗ
giác, phần gỗ bên trong đi vào tủy có màu sẫm hơn gọi là gỗ lõi.
Nếu màu sắc và độ ẩm phần gỗ bên trong và phần gỗ bên ngoài không

khác biệt nhau gọi là gỗ giác và gỗ lói không phân biệt. Loại cây gỗ giác và
gỗ lói không phân biệt.
Nếu màu sắc và độ ẩm phần gỗ bên trong và phần gỗ bên ngoài khác biệt
nhau gọi là gỗ giác và gỗ lói phân biệt. Loại cây gỗ giác và gỗ lói phân biệt.


9

2.1.2.8. Gỗ sớm – gỗ muộn
Gỗ sớm – gỗ muộn: Trong mỗi vòng năm phần gỗ phía trong sinh ra vào
thời kỳ đầu mùa sinh trưởng gọi là gỗ sớm. Phần gỗ phía ngoài sinh vào cuối
mùa sinh trưởng gọi là gỗ muộn.
Một số loại gỗ có gỗ sớm và gỗ muộn khác nhau về kích thước gọi là gỗ
sớm gỗ muộn phân biệt. Một số loại gỗ khi quan sát thấy đường kích lỗ mạch
có kích thước tương tự nhau trên một vòng năm gọi là gỗ sớm gỗ muộn không
phân biệt. Đây cũng là đặc điểm giúp ta định loại gỗ.
2.1.3. Thành phần, cấu tạo và mỗi liên kết cơ bản của gỗ
Gỗ là vật liệu tự nhiên rỗng, mao dẫn dính, có tính dị hướng cao, được
cấu tạo bởi các tế bào xếp dọc thân cây (mạch gỗ, sợi gỗ, tế bào mô mềm,
quản bào, ống dẫn nhựa) chiếm tới 90 - 95% thể tích và tế bào xếp ngang thân
cây (tia gỗ, ống dẫn nhựa) chiếm đến 5 - 10%. Các tế bào gỗ có dạng hình
ống bao gồm vách và ruột tế bào.
Vách tế bào được cấu tạo bởi ba thành phần chủ yếu là cellulose,
hemicellulose, lignin. Tất cả các thành phần này đều là các polime, chúng hợp
thành mạng lưới đan xen trong vách tế bào. Trong đó cellulose (50 - 55%) là
thành phần chính tạo nên vách tế bào, lignin (20 - 30%) và hemicellulose (1525%) gọi là các chất nền (matrix). Các phân tử cellulose [C6H7O2(OH)3]n với
n = 5000 - 14000 có cấu tạo mạch thẳng liên kết với nhau tại các vị trí 1, 4
nhờ cầu nối ôxy hình thành chuỗi cellulose. Nhiều chuỗi cellulose liên kết với
nhau nhờ cầu nối hydro tạo nên mixen cellulose. Khoảng 40-50 mixen
cellulose sắp xếp thành một khối có kích thước mặt cắt ngang 3x5 nm được

gọi là bó mixen cellulose.
Từng bó mixen cellulose được bao bọc xung quanh bởi một lớp
hemicellulose kết hợp với một lượng nhỏ lignin, và ngoài cùng bao bọc bởi
một lớp lignin tạo thành khối vững chắc có kích thước mặt cắt ngang khoảng
5-10 nm. Các khối vững chắc này sắp xếp tạo nên vách tế bào.


10

2.1.3.1. Cellulose
H

-0

OH

H

CH2OH

OH

H

H

H

H

0

0

0

H
OH

H
H

OH

OH

CH2OH

H

H

H

0
CH2OH

H

H

0

H

-0 -

H

0

0H

H

H

0
CH2OH

H

OH

Hình 2.1. Phân tử cellulose

Cellulose là thành phần chủ yếu tạo nên vách tế bào. Nó là hợp chất
cao phân tử đựợc tạo nên từ các mắt xích , D - glucose nhờ các mối liên
kết glucozit 1, 4, có công thức phân tử [C6H12O6(OH)3]n, n = 5000 14000. Trị số n thay đổi tuỳ thuộc vào nguồn gốc cellulose, phương pháp
xử lý. Độ trùng hợp có ảnh hưởng lớn đến tính chất của cellulose. Chuỗi

cellulose chứa từ 200 - 3000 phân tử cellulose. Cấu tạo phân tử cellulose
được mô tả ở Hình 2.1.
Trong mỗi mắt xích của phân tử cellulose có ba nhóm hydroxyl (-OH) ở
các vị trí 2, 3, 6 (trong đó có một nhóm bậc nhất và hai nhóm bậc hai) nên có
thể xem cellulose là một rượu đa chức, bậc cao.
Trong mixen cellulose có vùng định hình và vùng không định hình.
Vùng định hình là vùng mà các phân tử cellulose sắp xếp có trật tự, có cấu
trúc bền vững nên dung môi và hoá chất khó xâm nhập. Độ dài vùng định
hình thường từ 30 - 60 nm. Vùng không định hình là vùng mà các phân tử
cellulose sắp xếp không trật tự, cấu trúc lỏng lẻo nên dung môi và hoá chất dễ
xâm nhập (Hình 2.2). Trong quá trình tạo thành các dẫn xuất của cellulose,
khả năng phản ứng của các nhóm chức hydroxyl đóng vai trò quan trọng.


11

Hình 2.2. Cấu tạo của mixen cellulose
Cellulose trong tự nhiên tồn tại các liên kết hydro nội phân tử và các liên
kết hydro giữa các phân tử. Các liên kết hydro nội phân tử được tạo ra: giữa H
của nhóm hydroxyl ở C2 của một mắt xích và O thuộc nhóm hydroxyl ở C6
của mắt xích liền kề; giữa H của nhóm hydroxyl ở C3 một đơn vị mắt xích và
O nằm trong vòng của đơn vị mắt xích liền kề. Liên kết hydro giữa các phân
tử tạo ra giữa hydro của hydroxyl ở C6 của đơn vị mắt xích trong một đoạn
mạch và O của nhóm hydroxyl ở C2 trong đoạn mạch khác. Hệ thống liên kết
hydro trong cellulose thể hiện trong Hình 2.3.

Hình 2.3. Hệ thống liên kết hydro trong cellulose


12

Các liên kết hydro giữa các phân tử cellulose ảnh hưởng nhiều đến tính
chất của sợi cellulose như hút ẩm, co dãn, hoà tan, …
Trong phân tử cellulose có các liên kết C - C và C - O, cũng như các liên
kết hóa trị khác chúng rất bền vững và có lực liên kết rất lớn (lực liên kết của
C - C bằng 62,77 Kcal/mol), trong khi đó của liên kết hydro là 5 – 6 Kcal/mol
còn lực Van der Waals 2 – 3 Kcal/mol. Do trong phân tử cellulose chứa rất
nhiều nhóm hydroxyl nên giữa các phân tử tồn tại rất nhiều liên kết hydro, vì
thế lực liên kết giữa các phân tử rất lớn và lớn hơn rất nhiều lực hóa học liên
kết các mắt xích trong phân tử. Liên kết hydro giữa các phân tử cellulose có
thể biểu diễn như Hình 2.4.
H

H
O

H

OH
H

O

HO
O
O

O

H

H
OH

O
H

HO

H
O

O
H
O

H
O

OH

Hình 2.4. Liên kết hydro giữa các phân tử cellulose

Nếu nước được hút vào nghĩa là phân tử nước vào giữa các phân tử
cellulose xuất hiện các liên kết hydro qua các phân tử nước, theo sơ đồ ở
(Hình 2.5). Đó là quá trình trương nở của cellulose trong nước.
Thực chất quá trình trương nở cellulose là quá trình tác nhân gây trương
nở xâm nhập vào, bứt phá các liên kết hydro giữa các phân tử cellulose cạnh
nhau, khi đó làm cho khoảng cách giữa các phân tử cellulose tăng lên, dẫn

13

đến liên kết của chúng (liên kết Van der Waals) yếu đi, các phân tử cellulose
dễ bị xê dịch và trở nên lỏng lẻo hơn, đồng thời khi liên kết hydro bị phá vỡ
sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các tác động khác làm thay đổi cấu trúc của
phân tử cellulose trong gỗ.
H
O
O

H

H

H

H

O

O
H

H

H

H

O

O
O
H

O

H
O

Hình 2.5. Liên kết hydro giữa các phân tử khi cellulose trương nở trong nước

Hiện tượng trương nở của cellulose có ý nghĩa quan trọng đối với công
nghệ biến tính gỗ, do nó lŕm cho tính chất cő học, vật lý và hoá học của gỗ
thay đổi.
2.1.3.2. Hemicellulose
Cũng như cellulose, hemicellulose là các polysacarit, cấu tạo nên vách tế
bào, nhưng so với cellulose thì hemicellulose kém ổn định hoá học hơn, dễ bị
phân giải ở nhiệt độ cao. Hemicellulose gồm có pentosan (C5H8O4)n và
hexosan (C6H10O5)n , n = 50 – 200. Hemicellulose dễ bị thuỷ phân dưới tác
dụng của axit.
2.1.3.3. Lignin
Lignin có thể tham gia hàng loạt phản ứng hoá học như phản ứng thế,
phản ứng cộng, phản ứng ôxy hoá, phản ứng trùng ngưng, trùng hợp. Lignin


14

cũng có tính chất trương nở và hoà tan trong những dung môi thích hợp như

dung dịch kiềm. Liên kết C-C rất bền vững đối với xử lý hoá học và là yếu tố
cơ bản ngăn cản sự tạo thành các đơn phân tử lignin trong những xử lý hydro
hoá, phân giải bằng etanol. Lignin tham gia liên kết hydro với cellulose và
hemicellulose với năng lượng liên kết khá lớn. Bên cạnh liên kết hydro, giữa
các chất cao phân tử của vách tế bào còn có tương tác Van der Waals. Loại
tương tác vật lý này cũng góp phần cản trở quá trình hoà tan lignin dưới tác
dụng của dung môi.
2.2. Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
2.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Công nghiệp chế biến gỗ trên thế giới trong những nãm gần đây đã có
những bước phát triển. Tuy nhiên ở mỗi quốc gia khác nhau thì trình độ công
nghệ, máy móc thiết bị là khác nhau. Nhưng nhìn chung, công nghiệp chế
biến gỗ còn có những hạn chế về chất lượng sản phẩm, tỷ lệ lợi dụng đạt được
rất thấp.
Gỗ là vật liệu xốp, rỗng, mao dẫn, dị hướng và có khả năng trao đổi ẩm
với môi trường xung quanh dẫn tới sự thay đổi kích thước, hình dạng và các
tính chất cơ lý của gỗ làm ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền của sản phẩm.
Nhận thức rõ về nguyên liệu gỗ có những nhược điểm trên. Vì thế từ rất sớm
các nhà khoa học trên thế giới đã quan tâm tìm ra một trong những xu hướng
chủ yếu trong việc nâng cao chất lượng gỗ là tìm các giải pháp biến tính gỗ.
Trên thế giới đã có nhiều các công trình nghiên cứu về cấu tạo một số
loại gỗ, năm 1926 Lecome đã nghiên cứu và giải phẫu mô tả đơn giản 3 mặt
cắt của 67 loài gỗ Đông Dương ( Nguyễn Đình Hưng, 1990).
J.D. Brazier và G.L. Pranklin với “Identification of hardwoods” đã
nghiên cứu giải phẫu gỗ được 680 cây gỗ thương phẩm của cả châu Á, Âu,
Mỹ, Phi, Úc và đã lập khóa tra (1938).[3]


15

A. Mriaur, D. Normand, J. paquis và P.Detiene với “Nanuel D.
Identification des Bois Commerciaux” đã nghiên cứu các đặc điểm cấu tạo
thô đại và hiển vi gỗ của trên 400 loài thuộc 70 họ thực vật khác nhau ở Ghi
nê – Công Gô và Guane.
Một số công trình chỉ nghiên cứu những đặc điểm chung của 2 loại gỗ lá
rộng và gỗ lá kim, từ đó phân tích đánh giá sự khác nhau về tích chất của 2
loại gỗ này.
Trên một số tài liệu chỉ tiến hành nghiên cứu về đặc điểm một số loại gỗ
phục vụ công việc sản xuất, định hướng sử dụng gỗ trên thế giới như gỗ Bạch
dương, gỗ ASH, gỗ sồi…
Hiện nay trên thế giới xuất hiện rất nhiều loại vật liệu mới, trong đó có
rất nhiều sản phẩm của quá trình biến tính, và công nghệ biến tính gỗ không
còn là lĩnh vực mới, nó được phát triển sớm ở Châu Âu. Với mục đích sử
dụng gỗ và vật liệu gỗ một cách hiệu quả, ở các nước phát triển trên thế giới
như Mỹ, Nga, Nhật, EU trong những năm qua đã tiến hành nghiên cứu và áp
dụng vào sản xuất các biện pháp biến tính gỗ theo một số xu hướng sau: Biến
tính theo hướng chống cháy, biến tính theo hướng chống ẩm, cải thiện các
tính chất cơ học của gỗ mọc nhanh rừng trồng để cho nó ít biến dạng và bền
với môi trường: xử lý ván mỏng để tạo ra ván LVL có chất lượng tốt, xử lý
dăm gỗ để tạo ra ván dăm, ván OSB, MDF và HDF có chất lượng cao.
Năm 1930, ở Liên Xô các nhà khoa học đã nghiên cứu ép gỗ tạo ra thoi
dệt và tay đập của máy dệt. Sau đó, các nhà khoa học đã sử dụng phương
pháp này để tạo ra những chi tiết chịu mài mòn, tự bôi trơn, sử dụng trong
ôtô, máy nông nghiệp. Gỗ nén theo phương pháp này tạo ra vật liệu không ổn
định hình dạng, độ ổn định kích thước kém. Để khắc phục các nhà khoa học
đã nghiên cứu đưa vào trong gỗ các hoá chất dưới dạng monome hoặc


16

polyme. Năm 1936, một số nhà khoa học Liên Xô đã đưa vào gỗ dung dịch
Bakelit 510%. Vào năm 1966, G.B.Klard đã dùng dung dịch Phuphurol spirt
tẩm vào gỗ tạo ra vật liệu có tính cơ học cao.
Năm 1972, phòng thí nghiệm sản phẩm lâm sản của Mỹ (FPL) bắt tay
nghiên cứu ứng dụng Acetol hoá đối với vật liệu gỗ. Năm 1980, xử lý Acetol
hoá bắt đầu ứng dụng sản xuất ván nhân tạo. Năm 1981, Nhật Bản đã thu
được thành công tiến hành xử lý Acetol hoá gỗ với quy mô sản xuất công
nghiệp, giới công nghiệp gỗ Nhật Bản đã mở rộng vật liệu Acetol hoá, mà
kích thước của nó rất ổn định mặc cho độ ẩm tương đối của môi trường thay
đổi lớn, được dùng rộng rãi làm tường vách của buồng tắm, cửa hoặc ván sàn.
Đầu những năm 1960, các nhà khoa học Mỹ, Liên Xô đã dùng tia
chiếu xạ gây phản ứng đa tụ ở các đơn thể tẩm vào trong gỗ (một số cao
phân tử lượng thấp hoặc Cacbua hydro không bão hoà có cầu đôi) làm cho
các hoá chất kết hợp với gỗ và đóng rắn lại tạo nên các sản phẩm chất
lượng cao, gọi là gỗ Polyme phức hợp (WPC). Gỗ được xử lý WPC có
tính ổn định kích thước và khối lượng thể tích cao hơn rõ rệt so với gỗ
nguyên. Tính kháng ẩm của gỗ được xử lý WPC cũng tăng. Do tính ổn
định kích thước của WPC là rất tốt, tính cơ học, chịu mài mòn và chịu uốn
cũng tăng nên nó là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong kiến trúc,
trong công nghiệp, đồ mộc mỹ nghệ, …
Biến tính nguyên liệu gỗ rừng trồng để tạo ra sản phẩm có chất lượng
cao đang là xu thế phát triển của ngành chế biến gỗ trên toàn thế giới.
2.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Trên thế giới công nghệ biến tính gỗ đã phát triển mạnh nhưng ở Việt
Nam vấn đề biến tính gỗ mới được nghiên cứu rất ít.
Nguồn gỗ tự nhiên có tính chất cơ lý cao không còn nhiều. Trong khi đó,
nhu cầu về gỗ cho cuộc sống của con người ngày một gia tăng cả về số lượng
và chất lượng. Vì vậy, gỗ đã trở thành một loại vật liệu đặc biệt, có giá trị kinh

17

tế cao và đang được sự quan tâm từ các nhà khoa học. Một trong những giải
pháp được các nhà khoa học Việt Nam tập trung nghiên cứu là khả năng sử
dụng gỗ rừng trồng thay thế gỗ rừng tự nhiên.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây đã triển khai một số chương trình
trồng rừng nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ. Hầu hết các loài cây gỗ
rừng trồng là các loài cây gỗ lá rộng sinh trưởng nhanh và có đặc điểm như
đường kính nhỏ, nhiều mắt, khối lượng thể tích nhỏ, cường độ thấp, gỗ có độ
biến dạng lớn, độ bền tự nhiên kém đặc biệt trong trường hợp tiếp xúc với đất.
Vì thế, để có thể sử dụng hiệu quả các loại gỗ rừng trồng có tính chất cơ
lý thấp làm đồ mộc, xây dựng, ... cần phải có các giải pháp biến tính gỗ. Tuy
nhiên, phạm vi nghiên cứu ở Việt Nam còn hạn hẹp, phương pháp biến tính
chủ yếu là ngâm thường, phương pháp tẩm nóng lạnh, phương pháp tẩm áp
lực chân không.
Năm 1977 GS. TS Nguyễn Bá nghiên cứu cấu tạo giải phẫu gỗ của một số
họ thầu dầu Euphobiaceace.
Nguyễn Bá, 1997 – Tạp chí 8-V B-HVX,79-87 “dẫn liệu về cấu tạo giải
phẫu gỗ của một số gỗ của một số đại diện họ thầu dầu (Euphorbiaceae) ở Việt
Nam” .
Nguyễn Đình Hưng, Tạp chí lâm nghiệp số 7/1997- Những đặc điểm chính
để giám định nhanh cây hai lá mầm bằng mắt thường và kính lúp X10.
Nguyễn Đình Hưng, kết quả nghiên cứu khoa học công nghệ lâm nghiệp
1991-1995, 1996 “ Nghiên cứu phân loại gỗ Việt Nam theo hướng mục đích sử
dụng”, nhà xuất bản nông nghiệp, Hà Nội.
Mặt khác cũng đã có khá nhiều nhà nghiên cứu cấu tạo, tính chất của các
loại gỗ khác nhau, từ đó đưa ra các định hướng sử dụng cho các loại gỗ đó, mỗi
đề tài đó chỉ dừng lại cho một loại gỗ nhất định.
Hứa Thị Huần (2004), “Đặc điểm cấu tạo và tính chất vật lý của gỗ bông
gòn”, Tạp chí Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, Hà Nội.