Nghiên cứu giải pháp biến tính ổn định kích thước gỗ xoan ta (melia azedarach – linn) bằng polyetylenglyco

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------------------

MÔNG ĐỨC MẠNH
Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BIẾN TÍNH ỔN ĐỊNH KÍCH THƢỚC GỖ
XOAN TA (Melia Azedarach – Linn) BẰNG POLYETYLENGLYCO (PEG)”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính Quy

Chuyên ngành

: Nông Lâm Kêt Hợp

Khoa

: Lâm Nghiệp

Khóa học

: 2011-2015

Thái Nguyên, năm 2015


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------------------

MÔNG ĐỨC MẠNH
Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BIẾN TÍNH ỔN ĐỊNH KÍCH THƢỚC GỖ
XOAN TA (Melia Azedarach – Linn) BẰNG POLYETYLENGLYCO (PEG)”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo

: Chính Quy

Chuyên ngành

: Nông Lâm Kêt Hợp

Lớp

: Nông Lâm Kết Hợp

Khoa

: Lâm Nghiệp

Khóa học

: 2011-2015

Giảng viên hƣớng dẫn

: Th.s Dƣơng Văn Đoàn

Thái Nguyên, năm 2015


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp mang tên “Nghiên cứu giải pháp biến
tính ổn định kích thƣớc gỗ Xoan Ta (Melia Azedarach – Linn) bằng
polyetylenglyco (PEG)” 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 phản biện về lời cam đoan
của mình.
Thái Nguyên, tháng 5 năm 2015
Xác nhận của giáo viên hƣớng dẫn

Ngƣời viết đề tài

MÔNG ĐỨC MẠNH


ii

LỜI CẢM ƠN
Được sự đồng ý của nhà Trường và Khoa Lâm Nghiệp em chọn đề tài tốt
nghiệp mang tên “Nghiên cứu giải pháp biến tính ổn định kích thước gỗ Xoan
Ta bằng polyetylenglycol (PEG)”. Trong quá trình thực hiện gặp không ít

những khó khăn, nhưng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của
Thầy hướng dẫn và các bạn, gia đình đến nay đề tài đã hoàn thành nội dung
nghiên cứu và mục tiêu đặt ra.
Nhân dịp này, Em xin đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo
hướng dẫn Th.S Dương Văn Đoàn đã hết lòng dìu dắt, định hướng, tận tình
hướng dẫn và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị khoa học và thực tiễn để em
hoàn thành đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn tới Ban Giám hiệu Khoa Lâm Nghiệp, phòng
thí nghiệm Khoa Lâm Nghiệp, trung tâm thông tin thư viện nhà trường và các
Thầy Cô trong khoa Lâm Nghiệp trường Đại Học Nông Lâm. Em xin chân
thành cảm ơn xưởng gỗ của anh Bùi Văn Thực ở xóm Đồi Chè, xã Cổ Lũng,
huyện Phú Lương đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện và dành thời gian cung
cấp vật liệu cho em trong thời gian em thực hiện đề tài.
Cuối cùng, Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn tới toàn thể gia đình
và những người thân đã luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi về vật chất,
tinh thần cho em trong suốt thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 5 năm 2015
Ngƣời viết đề tài

MÔNG ĐỨC MẠNH


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG ĐỀ TÀI
Tên bảng

STT

Trang

Bảng 4.1. Kích thước mẫu xác định tính ổn định kích
1

2

3

4

thước của gỗ.
Bảng 4.2. Kết quả độ co rút của gỗ dùng làm mẫu đối
chứng và mẫu qua ngâm tẩm PEG (mc = 15%)
Bảng 4.3: Kết quả độ dãn nở của gỗ dùng làm mẫu đối
chứng và mẫu qua ngâm tẩm PEG (MC = 15%)
Bảng 4.4: Kết quả tính toán khối lượng thể tích mẫu đối
chứng và xử lý mẫu PEG 20%

18

24

26

27


iv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỀ TÀI
STT

Tên hình

Trang

1

Hình 2.1: Phân tử cellulose

5

2

Hình 2.2: Cấu tạo của mixen cellulose

6

3

Hình 2.3: Hệ thống liên kết hydro trong cellulose

6

4

Hình 2.4: Liên kết hydro giữa các phân tử cellulose

7

5

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

8

6

Hình 4.1: Quy trình biến tính gỗ bằng PEG

22

7

Hình 4.2: Quy trình biến tính gỗ bằng nước cất

22

8

Hình 4.3: Quy trình kiểm tra độ co rút gỗ

23

9
10
11

12

Hình 4.4: Biểu đồ thể hiện độ co rút theo các chiều
(mẫu đối chứng và mẫu ngâm PEG 20%)
Hình 4.5: Quy trình kiểm tra độ dãn nở gỗ
Hình 4.6: Biểu đồ thể hiện độ dãn nở theo các chiều
(mẫu đối chứng và mẫu ngâm PEG 20%)
Hình 4.7: Biểu đồ thể hiện khối lượng thể tích (mẫu đối
chứng và mẫu ngâm PEG 20%)

25
25
26

28


v

BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa

PEG

Polyetylenglycol

DT

Dọc thớ

m

Khối lượng gỗ

MDF

Ván ép bột sợi

NLKH

Nông lâm kết hợp

OSB

Ván dăm mùn gỗ

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TT

Tiếp tuyến

V

Thể tích gỗ

W

Khối lượng thể tích

XT

Xuyên tâm


vi

MỤC LỤC
PHẦN 1: MỞ ĐẦU.......................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài ................................................................... 2
1.2.1. Mục tiêu................................................................................................... 2
1.2.2. Yêu cầu của đề tài ................................................................................... 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................... 3
1.3.1. Ý nghĩa trong khoa học ........................................................................... 3
1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn ............................................................................ 3
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................... 4
2.1. Cở sở khoa học ........................................................................................... 4
2.1.1. Thành phần, cấu tạo và mỗi liên kết cơ bản của gỗ ................................ 4
2.1.2. Tìm hiểu một số giải pháp biến tính gỗ .................................................. 9
2.1.3. Một số hiểu biết cơ bản về gỗ Xoan Ta ............................................... 12
2.2. Tình hình 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 .......................................................... 15
PHẦN 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 17

3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 17
3.1.1. Đối tượng .............................................................................................. 17
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 17
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ............................................................... 17
3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 17
3.4. Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi .................................... 17
3.4.1. Mẫu thí nghiệm...................................................................................... 17
3.4.2. Phương pháp xác định tính chất gỗ ....................................................... 18


vii

3.4.4. Hóa chất và thiết bị ............................................................................... 18
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 21
4.1. Tìm hiểu một số giải pháp biến tính gỗ .................................................... 21
4.2.Xây dựng quy trình ổn định kích thước gỗ Xoan Ta bằng PEG và nước cất
......................................................................................................................... 22
4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của PEG đến chất lượng gỗ biến tính................. 24
4.3.1. Khả năng co rút và dãn nở của gỗ đã xử lý PEG .................................. 24
4.3.2 Kết quả đánh giá khả năng làm tăng khối lượng thể tích gỗ ................. 27
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................... 30
5.1. Kết luận ................................................................................................... 30
5.2. Đề nghị .................................................................................................... 30
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ BIỂU


1

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Trong những năm vừa qua, nước ta đã và đang triển khai nhiều chương
trình trồng rừng với các loài cây mọc nhanh được nhập nội và cây bản địa. Một số
loài cây được gây trồng chủ yếu bao gồm: bạch đàn, keo, thông, tràm, bồ đề, mỡ,
hông. Hiện nay, gỗ khai thác từ rừng trồng đang dần trở thành nguồn nguyên liệu
chính cho công nghiệp chế biến gỗ. Với sự thay đổi đối tượng nguyên liệu từ gỗ
rừng tự nhiên sang gỗ rừng trồng, ngành chế biến gỗ ở Việt Nam hiện đang tập
trung phát triển chế biến các loại hình ván nhân tạo (ván ghép thanh, ván dăm, ván
dán, ván MDF…) và các sản phẩm gỗ xẻ để sản xuất đồ mộc trong đó có đồ mộc
xuất khẩu. Ván ghép thanh là một trong những sản phẩm ván nhân tạo được sản
xuất với khối lượng lớn bởi những ưu điểm có thể tạo ra những tấm gỗ có kích
thước lớn, loại bỏ được nhiều khuyết tật tự nhiên, dễ gia công chế biến, tận dụng
được nguyên liệu. Ở nước ta, sản xuất ván ghép thanh được hình thành từ một vài
thập niên trở lại đây, các sản phẩm nội thất từ ván ghép thanh phù hợp với thị hiếu
của người tiêu dùng.
Các loại gỗ rừng trồng có trữ lượng ngày càng lớn, nhưng có nhược điểm
về đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ vật lý, tính chất công nghệ, thành phần hoá học.
Chính những nhược điểm này đã gây ra không ít khó khăn trong quá trình gia
công chế biến và sử dụng gỗ như: gỗ dễ bị nứt vỡ, cong vênh, khả năng dán dính
kém, nhiều mắt mấu dẫn đến tỷ lệ sử dụng gỗ rất thấp và chất lượng sản phẩm
không cao. Đặc biệt, trong điều kiện khí hậu nhiệt đới của nước ta, hầu hết các
loại gỗ rừng trồng rất dễ bị côn trùng và nấm gây hại ngay sau khi khai thác, trong
quá trình chế biến và sử dụng. Để giảm bớt thiệt hại do nấm, côn trùng gây ra, các
giải pháp xử lý bằng thuốc bảo quản được đánh giá là đạt hiệu quả hữu hiệu
nhất.[7]
Ở Việt Nam hiện nay, gỗ rừng tự nhiên ngày càng khan hiếm trong khi
nhu cầu sử dụng gỗ của xã hội ngày càng gia tăng. Do đó, hướng thay thế gỗ


2

tự nhiên bằng gỗ mọc nhanh rừng trồng và đưa ra các công nghệ tạo ra các
loại vật liệu mới là hướng nghiên cứu cần thiết của các nhà khoa học chế biến
lâm sản. Một trong các hướng đó là biến tính gỗ. Biến tính gỗ là quá trình tác
động hoá học, cơ học, nhiệt học hoặc đồng thời làm thay đổi lại cấu trúc của
gỗ mà chủ yếu là tác động vào các nhóm hydroxyl. Quá trình này làm cho các
tính chất của gỗ thay đổi. Chính vì vậy, nhiều nước trên thế giới đã, đang và
sẽ có những đầu tư rất lớn theo hướng biến tính gỗ. Ở Việt Nam, công nghệ
biến tính đã bắt đầu được nghiên cứu và đang là lĩnh vực được nhiều nhà khoa
học quan tâm.Gỗ xoan ta là loại cây được trồng khá phổ biến ở miền Bắc Việt
nam. Gỗ xoan ta có ưu điểm: mọc nhanh, dễ gia công cắt gọt, màu gỗ sáng rất
phù hợp làm nguyên liệu sản xuất ván ghép thanh. Tuy nhiên, do độ ổn định
của gỗ xon ta không cao nên hướng nghiên cứu biến tính gỗ để nâng cao ổn
định của gỗ xoan ta là cần thiết và có ý nghĩa.[10] Bắt đầu từ thực tiễn đó em
tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu giải pháp biến tính ổn định kích
thƣớc gỗ xoan ta (Melia azedarach – Linn) bằng Polyetylenglyco (PEG).
1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục tiêu
Nghiên cứu giải pháp biến tính ổn định kích thước gỗ Xoan Ta (Melia
azedarach – Linn) bằng Polyetylenglycol (PEG) nhằm góp phần vào việc
nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu, đa dạng các loại hình sản phẩm và
tạo ra các sản phẩm mới có chất lượng cao từ gỗ mọc nhanh rừng trồng.
1.2.2. Yêu cầu của đề tài
+ Đưa ra được quy trình công nghệ biến tính ổn định kích thước gỗ
bằng Polyetylenglycol (PEG).
+ Đánh giá được ảnh hưởng của Polyetylenglycol (PEG) đến chất
lượng biến tính từ gỗ Xoan Ta: Khả năng co rút, giãn nở, khối lượng thể tích.


3

1.3. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa trong khoa học
Kết quả của đề tài là cơ sở khoa học, là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp
theo trong việc xử lý hóa học cho gỗ Xoan Ta nhằm nâng cao tính ổn định
kích thước mà ít hoặc không làm ảnh hưởng đến tính chất cơ học và tính chất
công nghệ của loài gỗ này.
1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
Áp dụng công nghệ xử lý thuốc hóa học để xử lý gỗ Xoan ta nhằm giải
quyết về vấn đề chất lượng gỗ rừng trồng sử dụng trong sản xuất đồ mộc và
hoàn toàn có thể đáp ứng được mục tiêu bảo vệ môi trường.


4

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 . Cở sở khoa học
2.1.1. 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 (15-25%) còn
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.[3]
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 [C6H7O2(OH)3]n, n = 5000 - 14000. Trị số
n thay đổi tuỳ thuộc vào nguồn gốc cellulose, phương pháp xử lý. Độ trùng


5

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.
H

CH2OH

OH

H
0

-0

OH

H

H

H

H

H

0

H

OH

H

0

CH2OH

0

H

OH

OH

CH2OH

H

H
H

H

0

CH2OH

0

H

-0-

H

0

0H

H
H

H

OH

Hình 2.1. Phân tử cellulose

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.
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 C 3 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


6

Hình 2.2. Cấu tạo của mixen cellulose

Hình 2.3. Hệ thống liên kết hydro trong cellulose

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


7

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

O
H

OH
H

O

HO

O

H

H

O

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
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.
Hiện tượng trương nở của cellulose có ý nghĩa quan trọng đối với công
nghệ biến tính gỗ, do nó làm cho tính chất cơ học, vật lý và hoá học của gỗ
thay đổi.


8
H
O
O

H

H

H

H

O
O

H

H

O

O

H

H
O

H

H

O

O

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

a. 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.
c. 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

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


9

tương tác vật lý này cũng góp phần cản trở quá trình hoà tan lignin dưới tác
dụng của dung môi.
2.1.2. Tìm hiểu một số giải pháp biến tính gỗ
Biến tính gỗ là quá trình làm cho cấu trúc phân tử của vách tế bào bị
thay đổi, nhóm hyđroxyl trong gỗ đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ
và quá trình hút nước. Đặc tính của gỗ bị thay đổi khi nhóm hyđroxyl hút
nước, làm cho vách tế bào trở nên bền vững, vì khả năng hút hoặc thoát hơi
nước là khó khăn hơn. Thông thường trong quá trình xử lý gỗ sẽ làm cho mức
độ chất dinh dưỡng giảm, hạn chế được sự xâm nhập của côn trùng phá hoại.
2.1.2.1. Các giải pháp nâng cao khối lượng thể tích của gỗ
Căn cứ vào khối lượng thể tích của gỗ có thể đánh giá được một phần
cường độ và giá trị công nghệ của gỗ.
Vì vậy muốn nâng cao độ cứng của gỗ ta phải sử dụng các biện pháp kỹ
thuật để nâng cao mật độ của gỗ trong một đơn vị thể tích hoặc đưa một số
loại hoá chất thích hợp vào trong gỗ để làm tăng khối lượng thể tích của gỗ.
Hiện nay người ta sử dụng nhiều phương pháp biến tính gỗ để nâng cao khối
lượng thể tích của gỗ như:
 Phương pháp nhiệt cơ
Gỗ được gia nhiệt trước sau đó được nén ép dưới áp suất nhất định để
tạo ra sản phẩm có kết cấu chặt chẽ. Gỗ biến tính bằng phương pháp ép nhiệt

còn gọi là gỗ nén.
 Phương pháp hóa – nhiệt – cơ
Trước tiên gỗ được tẩm hoá chất, sau đó gỗ được dồn nén lại và các
hoá chất trong gỗ sẽ đóng rắn. Xử lý hoá học gỗ sẽ làm thay đổi vách tế bào,
gỗ sẽ dẻo, do đó ta dễ dàng làm thay đổi hình dạng của gỗ. Gỗ được tẩm hoá
chất sẽ thấm nước, trương nở và sẽ đàn hồi trở lại. Một trong những loại hình
đơn giản nhất khi sử dụng hoá chất là gỗ ngâm tẩm.


10

 Phương pháp bức xạ hóa học
Gỗ được tẩm các hoá chất Metilmeta Krilat, Stirol và các chất
monome khác, dưới tác dụng của các tia sẽ xảy ra phản ứng trùng hợp ở bên
trong gỗ. Gỗ biến tính theo phương pháp này có nhiều loại sản phẩm, tuy
nhiên nổi bật hơn cả là gỗ polyme phức hợp, viết tắt là WPC (Wood Plastic
Composites).
Tuỳ theo kinh phí đầu tư cũng như yêu cầu chất lượng của gỗ và điều
kiện sử dụng mà ta chọn phương pháp thích hợp.
2.1.2.2. Các giải pháp ổn định kích thước gỗ
Nguyên tắc xử lý ổn định hoá kích thước của gỗ là dưới tiền đề duy trì
những tính chất ưu việt vốn có của gỗ mà làm thay đổi sự hút ẩm và tính năng
co dãn của nó. Do đó xử lý ổn định hoá kích thước gỗ là dưới tiền đề để
không làm phá hoại cấu tạo hoàn chỉnh vách tế bào gỗ, nhằm nghiên cứu một
loại phương thức xử lý thay đổi những tính chất hạn chế của nó. Để xử lý ổn
định gỗ người ta xử dụng các phương pháp khác sau:


Ổn Định Bằng Phương Pháp Hóa Học:
Đây là phương pháp đã được nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất từ

những năm 1930.
- Xử lý gia nhiệt:
Kết quả xử lý gia nhiệt là trọng lượng giảm mà màu sắc bề mặt lại sẫm đồng thời có tính
hút ẩm của gỗ, tính cơ học giảm xuống. Nhưng tính ổn định kích thước lại cao.
- Xử lý Acetol hoá:
Acetol hoá là dung dịch để lắng đọng gốc CH3CO- thay thế gố -OH thân nước
trong gỗ, do có xu hướng sâm nhập của gốc CH3CO- làm sản sinh hiệu ứng
tăng thể tích.
- Xử lý Cyanate:
Cyanat hóa là dùng Cyanat tác dụng với gốc OH của gỗ sinh ra phản ứng, trên
cơ sở đó mà ổn định được kích thước của gỗ.


11

- Xử lý Formol:
Dùng Axit mạnh hoặc xúc tác muối vô cơ dùng hơi Formol (FA) để xử lý vật
liệu Cellulose do phản ứng liên kết giao nhau của Formol, làm cho các chuỗi
phân tử Cellulose tăng thêm cầu nối, từ đó dưới điều kiện tỷ lệ tăng trọng thấp (PL
= 2 - 4%) có thể làm cho vật liệu xử lý đạt được tỷ lệ trương nở cao.
- Xử lý bằng Urea:
Đem gỗ ngâm vào trong dung dịch Urea 50% đối với gỗ có chiều dày 25 mm
được ngâm trong 10 ngày trong điều kiện nhiệt độ nhất định được sấy khô
đến độ ẩm 20 - 30% sau đó gia nhiệt đến dưới 1000C, tiến hành uốn ép, sấy
khô định hình.
 Ổn Định Gỗ Bằng Phƣơng Pháp Hóa Học
Ngoài phương pháp hoá học là dùng hoá chất thay đổi cấu chúc bên
trong gỗ, người ta còn dùng nhiệt để thay đổi cấu trúc của gỗ. Sử dụng nhiệt
làm thay đổi cấu trúc của các polime trong gỗ. Các thay đổi này có thể là các

tính chất vật lý hoặc tính chất hoá học. Sự thay đổi các tính chất hoá học
thường là kết quả của nhiệt phá vỡ các cấu thành hoá học của gỗ.


Ổn Định Bằng Phƣơng Pháp Vật Lý

- Xử lý chống nước.
- Xử lý chống nước bao gồm 2 mặt sau.
- Chống hút ẩm, xử lý tính năng chống hút nước.
- Chỉ xử lý kỵ nước qua tính năng chống hút ẩm.
- Xử lý chống ẩm.
Phương pháp xử lý chống ẩm thường dùng nhất là phủ lên bề mặt một
loại chất phủ hoặc dán một lớp vật liệu lên mặt.
- Xử lý Paraffin:
Đem nhựa paraffin phân tử lượng thấp thấm vào gỗ, gia nhiệt làm cho
phản ứng tiếp diễn, cứng hoá mà hình thành nhựa nhiệt rắn, kích thước gỗ
được xử lý ổn định, các tính chất khác cũng được cải thiện.


12

- Xử lý Polyetylenglycol (PEG):
Gỗ được xử lý ngâm tẩm quét Polyetylenglycol rất có hiệu quả làm giảm
sự trương nở, co rút của gỗ, phòng ngừa sự biến dạng, cong vênh, nứt vỡ do
nguyên nhân trên gây nên. Polyethylenglycol được sử dụng rộng rãi trong
việc bảo quản gỗ cổ xưa.


Ưu điểm của phương pháp: Thích hợp với xử lý gỗ tươi, làm giảm sự

co rút, trương nở của gỗ, phòng ngừa biến dạng cong vênh, nứt vỡ. Cường độ
nén, uốn, chống mài mòn tỷ lệ thuận với lượng PEG.


Nhược điểm của phương pháp: Gỗ được xử lý PEG rất dễ hút ẩm, khó

thoát ẩm.[3]
2.1.3. Một số hiểu biết cơ bản về gỗ Xoan Ta
Xoan Ta có tên khoa học là Melia azedarach linn. Là một loại thực vật
thuộc họ xoan (Meliaceae) nó phân bố chủ yếu ở Việt Nam, Lào, Campuchia.
Riêng ở Việt Nam dọc theo từ Bắc vào Nam hầu như tỉnh nào cũng có sự
phân bố của cây Xoan, chúng mọc tự nhiên hoặc được trồng. Đây là loại cây
thân gỗ có kích thước lớn có thể cao đến 30m đường kính gần 100cm. Gỗ
Xoan thuộc nhóm gỗ V, gỗ Xoan có lõi màu hồng hay nâu nhạt, dác xám
trắng gỗ nhẹ mềm tỷ trọng :0,565, lực kéo ngang thớ 22kg/cm2, nén dọc thớ
339kg/cm2, gỗ Xoan sau khi ngâm khá bền, khó bị mối mọt cho nên gỗ Xoan
thường dùng làm xây dựng trang trí nội thất và điêu khắc . . . Than và củi
Xoan cung cấp một lượng nhiệt lớn. Ngoài ra lá, rễ Xoan còn dùng làm phân
xanh, thuốc sát trùng, hạt có thể ép dầu và chữa một số bệnh hoặc có thể trồng
Xoan để che bóng hoặc phòng hộ.
Đặc điểm sinh học: Xoan Ta ưa khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng, ẩm có 2
mùa rõ rệt. Mưa càng nhiều mọc càng tốt, rụng lá mùa khô, khi có mưa phùn
bắt đầu nẩy lộc, ra hoa, chịu được giá lạnh. Xoan Ta là cây ưa sáng, ưa khí


13

hậu nóng ẩm sinh trưởng và phát triển mạnh trên nhiều vùng đất khác nhau từ
đất chua đến đất kiềm hoặc hơi mặn, tái sinh rất mạnh trên đất bỏ hoá sau
nương rẫy; ở độ cao trên 1000m so mực nước biển vẫn mọc được nhưng sinh

trưởng kém. Trồng trong khoảng 5-6 năm là có thể thu hoạch và nếu trồng lấy
gỗ lớn thì kéo dài 8-10 năm. Đặc biệt cây xoan có khả năng tái sinh (mọc lại
từ gốc cũ đã thu hoạch cây) từ 3-4 lần.
Với đặc điểm sinh học như trên cũng như giá trị sử dụng về nhiều mặt
nên Xoan là loài cây trồng lâm nghiệp có nhiều tiềm năng phát triển rộng rãi.
Do đặc điểm khí hậu, thổ nhưỡng của các tỉnh nước ta rất phù hợp cho quá
trình sinh trưởng và phát triển cây Xoan, điều đó được thể hiện qua diện tích
trồng Xoan ngày càng tăng. Mặt khác do nhu cầu thị trường gỗ Xoan là rất
lớn, cũng như giá trị kinh tế cao hơn nhiều so với cây Bạch Đàn, cây Keo, . . .
chính vì thế mà cây Xoan có nhiều tiềm năng phát triển rộng khắp ở khắp các
tỉnh Tây Nguyên. Khi diện tích trồng Xoan tăng đồng nghĩa với việc tăng
nguồn giống ban đầu. Do vậy nhu cầu giống Xoan Ta là rất lớn nhưng hiện
nay nguồn cung cấp giống chủ yếu bằng phương pháp truyền thống như gieo
hạt, hom rễ nên khả năng cung cấp giống với khối lượng lớ đúng mùa vụ
trồng rừng gặp nhiều khó khăn
Mặt khác do phương pháp nhân giống bằng hạt còn có nhiều nhược điểm
khác nhau:
+Thời gian bảo quản hạt ngắn khoảng 6 -7 tháng.
+Cây sinh trưởng và phát triển không đồng đều do có sự phân ly do di truyền
+Khả năng kháng bệnh của cây thấp


14

2.2. Tình hình 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 năm 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 như 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 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.
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 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
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


15

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)
2.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

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.
Một số công trình nghiên cứu về biến tính trong nước chủ yếu là ở
Trường Đại học Lâm nghiệp, Xuân Mai, Hà Tây. Trần Văn Chứ (2003),
“Nghiên cứu công nghệ và thiết bị biến tính gỗ có khối lượng thấp thành
nguyên liệu chất lượng cao”, kết quả thu được là tạo ra một số sản phẩm
mới bằng một số phương pháp biến tính (sản xuất ván LVL và gỗ biến
tính). Trần Văn Chứ, “Nghiên cứu ảnh hưởng của PEG đến chất lượng gỗ
biến tính theo xu hướng ổn định kích thước”. Vũ Huy Đại, Nguyễn Minh
Hùng, “Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xử lý vi sóng đến tính ổn định
kích thước của gỗ Trám trắng, ảnh hưởng của tỷ suất nén đến tính ổn định
kích thước của gỗ biến tính từ Keo tai tượng”. Tạ Thị Phương Hoa,
“Nghiên cứu nâng cao tính ổn định kích thước gỗ Keo lá tràm bằng phương
pháp Axetyl hóa” và “Nghiên cứu quá trình Axetyl hoá kết hợp với xử lý


16

nhiệt cho gỗ Keo tai tượng”, kết quả cho thấy hệ số chống dãn nở của gỗ
đạt 65% với mức độ Axetyl hoá là 16,32% và gỗ có tính ổn định kích thước
tương đối tốt. Tạ Thị Phương Hoa, Nguyễn Trần Khánh, “Nghiên cứu ảnh

hưởng của thời gian xử lý Anhydrit axetic đến ổn định kích thước của gỗ
Keo lá tràm”. Nguyễn Quý Nam, Nguyễn Anh Tuấn, “Nghiên cứu quá
trình Axetyl hóa gỗ Bạch đàn trắng với chất xử lý trước là dung dịch
NaOH, axit axetic và sau đó xử lý trong Anhydrit axetic”, kết quả đạt
được gỗ Bạch Đàn có hệ số chống dãn nở đạt 31,7%. Bùi Thị Tuyết
Nhung, “Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao khối lượng thể tích gỗ và
tiến hành nâng cao khối lượng thể tích gỗ bằng nhựa Novolac”.