NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ BIẾN TÍNH GỖ ĐIỀU BẰNG LÒ VI SÓNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
****************

VÕ THỊ BÍCH NGỌC

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ
BIẾN TÍNH GỖ ĐIỀU BẰNG
LÒ VI SÓNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 6/2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
****************

VÕ THỊ BÍCH NGỌC

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ
BIẾN TÍNH GỖ ĐIỀU BẰNG
LÒ VI SÓNG

Ngành: Chế Biến Lâm Sản

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: TS. HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 6/2012

i


LỜI CÁM ƠN
Sau khi nghiên cứu và thực hiện đề tài, đến nay luận văn tốt nghiệp của tôi
đã hoàn thành. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới:
 Ban giám hiệu cùng toàn thể quý thầy cô trường đại học Nông Lâm thành
phố Hồ Chí Minh.
 Quý thầy cô khoa Lâm Nghiệp, đặc biệt là bộ môn Chế Biến Lâm Sản đã
tận tình giảng dạy, truyền đạt lại những kiến thức giúp tôi thực hiện đề tài này.
 TS. Hoàng Thị Thanh Hương, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
 Quý thầy cô trong Viện công nghệ sinh học và bảo vệ môi trường, trường
đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
 Công ty Trường Tiền –Thủ Đức thành phố Hồ Chí Minh.
 Công ty trách nhiệm hữu hạn Phú An – Bến Cát, Bình Dương.
 Xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn ở bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi
trong suốt quá trình làm đề tài.
Xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên : Võ Thị Bích Ngọc

ii


TÓM TẮT

Đề tài “ Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ biến tính gỗ Điều bằng lò vi
sóng ” đã được tiến hành tại Viện công nghệ sinh học và bảo vệ môi trường, trường
đại học Nông Lâm, thành phố Hồ Chí Minh. Thời gian từ 10 - 2 đến 10 - 6 năm
2012. Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm.
Kết quả đạt được:
 Thông số kỹ thuật biến tính:
-

Công suất: 750 W

-

Thời gian: 19 phút

-

Quy cách mẫu: 35 × 35 × 200 mm

-

Độ ẩm gỗ: 12 %

-

Thời gian ổn định mẫu: 30 phút

 Gỗ Điều sau khi biến tính đạt các chỉ tiêu tính chất cơ lý như sau:
-

Khối lượng thể tích: 0,456 g/cm3

-

Ứng suất nén theo chiều dọc thớ: 317,57 kG/cm2

-

Độ ổn định kích thước được cải thiện.

iii


MỤC LỤC
Trang
LỜI CÁM ƠN .............................................................................................................ii
TÓM TẮT ................................................................................................................. iii
MỤC LỤC .................................................................................................................. iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ........................................... viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ x
DANH SÁCH CÁC HÌNH ........................................................................................ xi
Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................... 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................... 1
1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 2
1.2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................... 2
1.2.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 2
1.3. Ý nghĩa khoa học thực tiễn .............................................................................. 3
Chương 2: TỔNG QUAN ........................................................................................... 4
2.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu biến tính gỗ ............................................. 4
2.1.1 Tình hình nghiên cứu biến tính gỗ trên thế giới ........................................ 4
2.1.2. Tình hình nghiên cứu biến tính gỗ tại Việt Nam...................................... 6

2.2. Cơ sở lý thuyết của biến tính gỗ ...................................................................... 7
2.2.1. Cơ sở lý thuyết ......................................................................................... 7
2.2.2. Một số phương pháp biến tính gỗ........................................................... 11
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gỗ biến tính ....................................... 13
2.3.1. Ảnh hưởng của loại gỗ ........................................................................... 13
2.3.2. Ảnh hưởng của quá trình xử lý............................................................... 13
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 15

iv


3.1. Mục tiêu - Mục đích nghiên cứu.................................................................... 15
3.1.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................... 15
3.1.2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................. 15
3.2. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 15
3.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu gỗ Điều ................................................................ 15
3.2.2. Tiến hành thí nghiệm thăm dò biến tính gỗ Điều................................... 15
3.2.3. Nghiên cứu xây dựng chế độ công nghệ biến tính phù hợp cho gỗ Điều
với qui cách 35 × 35 × 200 mm.................................................................... 15.
3.2.4. Xác định một số tính chất cơ, lý của gỗ Điều trước và sau khi biến tính
tính ở độ ẩm 12 ± 2 % .................................................................................... 15
3.2.5. Đánh giá khả năng kháng nấm mốc của gỗ Điều biến tính và gỗ Điều
không biến tính ................................................................................................. 16
3.2.6. Đề xuất công nghệ biến tính gỗ .............................................................. 16
3.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 16
3.3.1. Phương pháp biến tính gỗ....................................................................... 16
3.3.2. Phương pháp nghiên cứu thăm dò .......................................................... 16
3.3.3. Giới hạn các yếu tố nghiên cứu .............................................................. 17
3.3.4. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ................................................... 17
3.4. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm ........................................................ 20

3.5. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................ 22
3.5.1 Mô tả cây ................................................................................................. 23
3.5.2. Phân bố và sinh thái................................................................................ 23
3.5.3. Mô tả gỗ.................................................................................................. 24
3.5.4. Tính chất vật lý và cơ học ...................................................................... 25
3.5.5. Giá trị sử dụng ........................................................................................ 25
3.6. Thông số kỹ thuật của lò vi sóng (Microwave) thí nghiệm ........................... 25
3.6.1. Nguyên lý hoạt động của lò vi sóng tác động tới vật liệu ...................... 25
3.6.2. Thông số kỹ thuật của lò vi sóng............................................................ 27
3.7. Đánh giá gỗ Điều sau khi biến tính ............................................................... 29

v


3.7.1. Phương pháp xác định tính chất cơ, lý của gỗ ....................................... 29
3.7.2. Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích của gỗ .................................... 29
3.7.3. Thí nghiệm xác định ứng suất nén dọc .................................................. 31
3.7.4. Thí nghiệm xác định độ ổn định kích thước theo chiều tiếp tuyến với
RH = 35% và RH = 60% .................................................................................. 32
3.7.5. Thí nghiệm đánh giá khả năng kháng nấm mốc của gỗ Điều ................ 34
Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU - THẢO LUẬN........................................... 35
4.1. Kết quả nghiên cứu thăm dò .......................................................................... 35
4.2. Kết quả nghiên cứu thí nghiệm gỗ Điều qui cách chiều dày 35 mm .............. 36
4.2.1. Khối lượng thể tích của gỗ Điều không biến tính và biến tính ............. 36
4.2.2. Ứng suất nén dọc của gỗ Điều không biến tính và biến tính ................. 38
4.3. Xây dựng phương trình tương quan .............................................................. 39
4.3.1. Xử lý số liệu và xác định phương trình tương quan............................... 39
4.3.2. Kiểm tra các hệ số hồi quy và tính tương thích của phương trình ......... 40
4.3.3. Chuyển phương trình tương quan dạng mã hoá về dạng thực ............... 41
4.4. Xác định các thông số công nghệ tối ưu ......................................................................... 41

4.4.1. Bài toán tối ưu hoá một mục tiêu ........................................................... 41
4.4.2. Bài toán tối ưu hoá hai mục tiêu............................................................. 42
4.5. Độ ổn định kích thước theo chiều tiếp tuyến ở mức ẩm RH = 35 % và RH =
60 % của gỗ Điều biến tính và không biến tính.................................................... 42
4.6. Kết quả đánh giá khả năng kháng nấm mốc .................................................. 44
4.6.1. Kết quả đánh giá khả năng kháng nấm mốc của gỗ Điều biến tính trong
8 tuần ................................................................................................................ 44
4.6.2. Kết quả đánh giá khả năng kháng nấm mốc của gỗ Điều không biến tính
trong 8 tuần ....................................................................................................... 46
4.7. Đề xuất công nghệ biến tính gỗ Điều ............................................................ 47
4.7.1. Sơ đồ công nghệ biến tính gỗ Điều ........................................................ 47
4.7.2. Thuyết minh sơ đồ .................................................................................. 49

vi


4.8. Tổng hợp thông số kỹ thuật biến tính và các chỉ tiêu cơ lý của gỗ Điều biến
tính và không biến tính ......................................................................................... 49
4.9. Nhận xét đánh giá kết quả nghiên cứu........................................................... 50
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 51
5.1. Kết luận .......................................................................................................... 51
5.2. Kiến nghị ....................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 53
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 56

vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Chữ viết tắt và ký hiệu

Ý nghĩa

Thứ nguyên

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

ASTM D143:

Tiêu chuẩn của Mỹ

ANOVA:

Phương pháp phân tích phương sai

STT:

Số thứ tự

TB:

Trung bình

H:

Giờ

t:

Thời gian

P:

Công suất

W

P:

Tải trọng phá hoại

kG

N:

Số thí nghiệm tiến hành

N1

Số thí nghiệm tuyến tính

no

Số thí nghiệm tại tâm

n

Số yếu tố đầu vào

Ft

Tiêu chuẩn Fisher tính theo công thức

Fb

Tiêu chuẩn Fisher tra theo bảng

Sdu

Tổng bình phương độ lệch

S th2

Phương sai tái hiện

S tt2

Phương sai tương thích

k1, k2

Bậc tự do

l

Số hệ số có ý nghĩa trong
phương trình hồi quy

yi

Giá trị thực nghiệm trung bình

viii


của thí nghiệm thứ i


yi

Giá trị tính toán từ mô hình theo
theo điều kiện của thí nghiệm thứ i

y u0

Giá trị thực nghiệm trung bình của
thí nghiệm tại tâm thứ u

y

0

Giá trị trung bình của no thí nghiệm
tại tâm

l

Khoảng biến thiên

cb

Khối luợng thể tích cơ bản của gỗ

g/cm3

mo

Khối luợng khô kiệt của gỗ

g

Vt

Thể tích của gỗ tươi

cm3

a

Chiều dài mẫu

cm

b

Bề rộng mẫu

cm

h

Chiều cao mẫu

cm

Ứng suất nén dọc thớ

kG/cm2

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

HÌNH

Bảng 2.1: Phân loại biến tính theo đặc điểm cơ bản trong quá trình xử lý nhiệt ....... 9
Bảng 3.1: Mức và khoảng biến thiên của các yếu tố đầu vào .................................. 19
Bảng 3.2: Ma trận thí nghiệm dạng mã hóa ............................................................. 20
Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của lò vi sóng (Microwave) làm thí nghiệm .............. 27
Bảng 3.4: Bảng chỉ tiêu đánh giá điểm theo tiêu chuẩn châu Âu xác định độ bền của
gỗ EN 113 ................................................................................................................. 34
Bảng 4.1: Kết quả nghiên cứu thăm dò xử lý biến tính gỗ Điều qui cách chiều dày
mm 35, độ ẩm gỗ trước biến tính Wg = 70%................................................................. 35
Bảng 4.2: Khối lượng thể tích của gỗ Điều biến tính và không biến tính ................ 37
Bảng 4.3: Ứng suất nén dọc của gỗ Điều biến tính và không biến tính ................... 38
Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm gỗ Điều biến tính qui cách 35 × 35× 200 mm, số lần

lặp lại n = 3 ................................................................................................................ 40
Bảng 4.5: Kết quả tính toán tối ưu hàm một mục tiêu của gỗ Điều biến tính .......... 42
Bảng 4.6: Độ giãn nở theo chiều tiếp tuyến của gỗ Điều biến tính và không biến
tính ứng với RH = 35% và RH = 60% ...................................................................... 43
Bảng 4.7: Tỷ lệ nấm mốc gỗ Điều biến tính trong 8 tuần ........................................ 44
Bảng 4.8: Tỷ lệ nấm mốc gỗ Điều không biến tính trong 8 tuần ............................. 46
Bảng 4.9: Các thông số kỹ thuật biến tính gỗ Điều bằng lò vi sóng ........................ 49
Bảng 4.10: Các chỉ tiêu cơ lý của gỗ Điều không biến tính ..................................... 50

x


 

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 3.1: Mô hình nghiên cứu công nghệ tạo gỗ biến tính...................................... 19
Hình 3.2: Cây Điều................................................................................................... 22
Hình 3.3: Mặt cắt ngang gỗ Điều ............................................................................. 24
Hình 3.4: Mặt cắt xuyên tâm gỗ Điều ...................................................................... 24
Hình 3.5: Mặt cắt tiếp tuyến gỗ Điều ....................................................................... 25
Hình 3.6: Lò ví sóng dùng làm thí nghiệm .............................................................. 27
Hình 3.7: Mẫu thử khối lượng thể tích..................................................................... 30
Hình 3.8: Mẫu thử ứng suất nén dọc thớ.................................................................. 31
Hình 3.9: Mẫu đo độ giãn nở ................................................................................... 33
Hình 4.1: Gỗ Điều không biến tính và biến tính. ................................................. …36
Hình 4.2: Biểu đồ khối lượng thể tích ...................................................................... 37

Hình 4.3: Biểu đồ ứng suất nén dọc ......................................................................... 38
Hình 4.4: Mẫu gỗ điều không biến tính và biến tính sau thử ứng suất nén dọc ...... 39
Hình 4.5: Biểu đồ giãn nở theo chiều tiếp tuyến...................................................... 44
Hình 4.6: Gỗ Điều biến tính trước và sau khi thử nấm mốc .................................... 45
Hình 4.7: Biểu đồ tỷ lệ nấm mốc thâm nhập gỗ Điều biến tính .............................. 45
Hình 4.8: Gỗ Điều không biến tính trước và sau khi thử nấm mốc ......................... 46
Hình 4.9: Biểu đồ tỷ lệ nấm mốc thâm nhập gỗ Điều không biến tính ................... 47
Hình 4.10: Sơ đồ công nghệ biến tính gỗ Điều ........................................................ 48
Hình 4.11: Biểu đồ biến tính gỗ Điều bằng lò vi sóng............................................. 48

xi


Chương 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Gỗ là nguồn nguyên liệu tự nhiên được con người sử dụng từ lâu đời, có phạm
vi sử dụng rất đa dạng và phong phú. Ngày nay với sự phát triển kinh tế xã hội thì
nhu cầu của con người về gỗ càng tăng mạnh. Đòi hỏi các sản phẩm gỗ phải có chất
lượng ngày càng cao hơn. Trước nhu cầu sử dụng gỗ tăng thì ngành chế biến gỗ của
Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung đang phát triển nhanh.
Hiện tại, ngành chế biến gỗ Việt Nam là một trong năm ngành đạt kim ngạch
xuất khẩu lớn của nước ta và giá trị đó tăng dần qua các năm gần đây. Cụ thể là kim
ngạch xuất khẩu đồ gỗ của Việt Nam năm 2006 đạt 1,93 tỷ USD, năm 2007 đạt 2,4
tỷ USD, năm 2008 đạt 2,8 tỷ USD, năm 2009 sắp xỉ 2,6 tỷ USD, năm 2010 đạt 3,4
tỷ USD và đến năm 2011 đạt trên 4,3 tỷ USD. Sau khi gia nhập tổ chức thương mại
thế giới WTO Việt Nam càng có nhiều cơ hội để mở rộng thị trường để thúc đẩy
ngành chế biến gỗ phát triển. Hiện nay ngành chế chế biến gỗ của Việt Nam đứng
vị trí số 1 ở khu vực Đông Nam Á và là một trong những nước đứng đầu về sản
xuất và xuất khẩu đồ gỗ lớn trên thế giới.

Tuy nhiên trước những thuận lợi và thành tựu đạt được thì ngành chế biến gỗ
Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều khó khăn. Trong đó khó khăn lớn nhất của
ngành gỗ Việt Nam là thiếu nguồn nguyên liệu. Trước đòi hòi ngày càng cao về
chất lượng thì gỗ rừng tự nhiên không còn đủ để đáp ứng. Để thay thế gỗ rừng tự
nhiên thì gỗ rừng trồng là giải pháp tốt nhất về nguyên liệu.
Do gỗ rừng trồng có tốc độ sinh trưởng nhanh, mềm, nhẹ nên thường có tính
chất cơ lý thấp, tỷ lệ biến dạng cao, độ ổn định kích thước thấp nên khả năng sử
dụng chưa cao trong ngành sản xuất đồ mộc. Vì vậy, chúng ta cần phải nghiên cứu

1


tìm những giải pháp công nghệ biến tính để nâng cao chất lượng gỗ rừng trồng và
sản phẩm gỗ làm từ gỗ rừng trồng.
Biến tính gỗ là công nghệ được nhiều nước trên thế giới áp dụng để tăng khả
năng sử dụng gỗ rừng trồng. Tại Việt Nam thì công nghệ này còn tương đối mới
mẻ. Ở nước ta hiện nay thì cây Điều được trồng với trữ lượng lớn, dễ trồng, tăng
trưởng nhanh. Điều được trồng với mục đích chính là lấy hạt, khi cây già và ít quả
thì được thanh lý và bán cho ngành chế biến gỗ. Tuy nhiên, gỗ Điều có cơ tính rất
thấp, gỗ tươi dễ bị nấm mốc, cần phải qua xử lý thuốc rồi sấy khô mới đem đi chế
biến được. Đây thật sự là một rào cản để sản phẩm đồ gỗ Điều gia nhập vào thị
trường các nước, nơi mà có sự đòi hỏi khống chế nghiêm ngặt về nồng độ hóa chất,
tính độc hại cho người sử dụng và môi trường. Trước những vấn đề vừa được nêu
trên, được sự cho phép của khoa Lâm Nghiệp và được sự hướng dẫn của TS Hoàng
Thị Thanh Hương, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu một số yếu tố
công nghệ biến tính gỗ Điều bằng lò vi sóng”.
1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.2.1. Đối tượng nghiên cứu

Gỗ Điều tươi được lấy từ các tỉnh miền Đông Nam Bộ rồi đưa về công ty

Trách nhiệm hữu hạn Phú An, huyện Bến Cát, tỉnh Bình Dương để cưa xẻ. Sau đó,
gỗ Điều xẻ được đem đi gia công tại công ty Trường Tiền, Thủ Đức theo đúng kích
thước của thí nghiệm yêu cầu rồi được tiến hành xử lý biến tính.
1.2.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu biến tính gỗ có phạm vi rộng lớn gồm nhiều phương pháp như:
sinh học (tác động gen), kỹ thuật lâm sinh, công nghệ: phương pháp vật lý (cơ –
nhiệt), hóa học hoặc kết hợp lý hóa (hóa – nhiệt – cơ), enzym hóa, bức xạ hóa học...
Tuy có nhiều phương pháp biến tính gỗ nhưng để phù hợp với Điều kiện của
phòng thí nghiệm, trong phạm vi đề tài chọn phương pháp biến tính bằng
microwave để biến tính gỗ Điều. Trong phạm vi đề tài chủ yếu xác định các thông
số công nghệ cụ thể như công suất và thời gian, còn các thông số khác xem như

2


không thay đổi. Và sản phẩm gỗ sau khi biến tính sẽ hướng tới sử dụng trong sản
xuất đồ mộc, sản xuất ván ghép thanh, ván sàn, ...
1.3. Ý nghĩa khoa học thực tiễn
Gỗ Điều sau khi biến tính có thể đáp ứng được yêu cầu trong sản xuất hàng
mộc, sản xuất ván ghép thanh, ván sàn góp phần giải quyết vấn đề nguyên liệu cho
ngành chế biến gỗ của Việt Nam.
Đề tài thực hiện thành công góp phần hoàn thiện công nghệ biến tính gỗ bằng
phương pháp microwave, góp phần làm phong phú thêm công nghệ biến tính gỗ, có
thể áp dụng kết quả nghiên cứu vào trong sản xuất thực tế góp phần giảm thiểu
những tác nhân ảnh hưởng môi trường và sức khỏe người sử dụng, đồng thời giải
quyết việc làm tăng thu nhập cho người dân.

3

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu biến tính gỗ
2.1.1. Tình hình nghiên cứu biến tính gỗ trên thế giới
Trên thế giới công nghệ biến tính gỗ được nghiên cứu và phát triển từ rất sớm.
Biến tính gỗ đã mở ra những khả năng ứng dụng và cạnh tranh mới giữa gỗ với các
vật liệu tổng hợp khác. Tuy công nghệ biến tính gỗ để cải thiện tính chất của gỗ đã
có từ lâu đời nhưng mãi đến những thập niên gần đây thì công nghệ này mới bắt đầu
nghiên cứu và phát triển.
Năm 1930, Đức và Liên Xô đã có những nghiên cứu về biến tính gỗ bằng
phương pháp nén ép tăng khối lượng thể tích gỗ sau khi đã làm mềm, nhằm làm
tăng độ bền tự nhiên của gỗ, sản phẩm biến tính đạt được trong giai đoạn này là gỗ
nén làm thoi dệt, tay nắm công cụ, những chi tiết chịu mài mòn, ống sợi.
Năm 1932, Liên Xô đã nghiên cứu biến tính gỗ bằng hai phương pháp ép làm
tăng tính chất cơ lý của gỗ đó là ép nén với sự làm sáng gỗ trong môi trường hơi
nước bão hòa hoặc được tẩm trước và gỗ được xử lý trong môi trường độ ẩm cao.
Năm 1936, một số nhà khoa học của Liên Xô đã tìm ra phương pháp đưa vào
trong vật liệu gỗ các hóa chất dưới dạng monome hoặc polime, dung dịch Bakelit 5
- 10 %.
Năm 1937, Stamm và Hansen đã nghiên cứu về độ co rút và giãn nở trên gỗ đã
qua sử lý nhiệt. Các dữ liệu cho thấy tính hút ẩm của gỗ khô giảm một cách đáng
kể. Đối với gỗ được xử lý trong môi trường không khí thì độ cứng mất đi nhiều hơn
khi được xử lý trong môi trường chất khí. Đến năm 1946, Stamm et al lần đầu tiên
có báo cáo thử nghiệm một cách hệ thống về khả năng làm tăng tính kháng nấm
mốc cho gỗ khi xử lý trong bồn kim loại nóng. Báo cáo cũng xác định về khả năng

4


cải thiện được độ bền và độ ổn định kích thước. Hệ số co rút và giãn nở (ASE) tăng

lên 40 %, còn độ uốn tĩnh giảm 20 %.
Từ năm 1946 – 1961, phương pháp xử lý gỗ bằng Acetol hóa đã đánh dấu một
giai đoạn mới trong công nghệ nghiên cứu biến tính gỗ. Năm 1966, G.V.Klard viện
nghiên cứu gỗ vùng Xiberi đã sử dụng dung dịch Furforol tẩm vào gỗ tạo vật liệu
gỗ có độ bền cơ học cao.
Năm 1972, Burmester đã chứng minh về khả năng cải thiện các tính chất của
gỗ nếu xử lý nhiệt trong điều kiện có áp suất. Quá trình này sau đó được Giebeler
phát triển vào năm 1983, Ông đã nghiên cứu về độ ổn định kích thước khi xử lý
nhiệt gỗ tươi trên các chủng loại gỗ khác nhau trong điều kiện có áp suất. Kết quả
cho thấy tỷ lệ giãn nở giảm 50 - 80 % trên các loại gỗ như Dê, cây Bu-lô, Thông,
Bạch dương và cây Vân sam, nhiệt độ xử lý từ 180 – 200 0C. Năm 1984, Hillis phát
hiện rằng các ảnh hưởng mạnh xảy ra trên hemicellulose và lignin khi gỗ được xử lý
ở nhiệt độ 100 0C trong 2 giờ đồng hồ.
Từ năm 1990 cho đến nay công nghệ biến tính gỗ trên thế giới phát triển khá
mạnh. Năm 1994, Nhật Bản đã nghiên cứu biến tính gỗ bằng phương pháp xông
khói ESD (Ecology Dry Sytem) và biến tính theo phương pháp ép nén keo năm
1995. Hiện nay ở châu Âu đã có mạng lưới liên hiệp các quốc gia chuyên nghiên
cứu và phá triển quy trình công nghệ biến tính gỗ. Các phương pháp công nghệ biến
tính gỗ hiện có ở châu Âu: gỗ “ Retiled” theo phương pháp NOW (New Opton
Wood) của Pháp nghiên cứu năm 1999; gỗ “ Plato” được biến tính bằng phương
pháp PLATO (Providing Last Advanced Timber Option- Process) của Hà Lan
nghiên cứu năm 2001.
Nhìn chung công nghệ biến tính gỗ trên thế giới từ lúc ra đời cho đến nay đã
có những bước tiến khá quan trong và gặt hái được nhiều thành công to lớn trong
nghiên cứu tạo ra nhiều sản phẩm gỗ biến tính có chất lượng cao sử dụng trong
nhiều lĩnh vực khác nhau.

5

2.1.2. Tình hình nghiên cứu biến tính gỗ tại Việt Nam
Ở Việt Nam công nghệ biến tính gỗ còn tương đối mới mẻ. Vào những năm
gần đây khi nguồn nguyên liệu gỗ bị thiếu hụt thì công nghệ biến tính gỗ mới được
quan tâm nhiều hơn.
Vào cuối những năm 1969, bộ môn gỗ - ván nhân tạo thuộc viện nghiên cứu
Lâm Nghiệp và sau đó Viện công nghiệp rừng đã tiến hành thí nghiệm biến tính các
loại gỗ Vạng rừng (Endoepermum sinensis Benth), gỗ Mỡ (Manglietica album
Raeush), gỗ Trám trắng (Canarium album Raeush) bằng phương pháp nhiệt cơ và
hóa cơ kết hợp. Kết quả cho thấy khối lượng thể tích tăng lên khoảng 1,2 lần và
cường độ uốn tĩnh tăng lên khoảng 1,3 lần so với gỗ trước lúc chưa biến tính.
Năm 1998, Nguyễn Trọng Nhân đã nghiên cứu công nghệ tẩm hóa chất dung
dịch P-F 33% và ép nhiệt đệ tạo ra phôi thoi dẹt từ gỗ Vang trứng được áp dụng vào
công nghiệp dệt.
Năm 2001 nhóm tác giả Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam đã nghiên
cứu Công nghệ biến tính gỗ với công suất 500 – 1000 m3/năm và đã xây dựng được
quy trình công nghệ như sau: Nguyên liệu (gỗ tròn) → Tạo phôi → Xẻ phá (cưa
vòng 1) → Xẻ lại (cưa đĩa 2) → Cắt ngắn (cưa đĩa 1) → Ngâm tẩm hoá chất (thiết
bị ngâm tẩm áp lực - chân không) → Ép nhiệt (máy ép nhiệt) → Bảo hòa → Sản
phẩm gỗ biến tính. Đã tiến hành thử nghiệm với một số loại gỗ mọc nhanh rừng
trồng (Bồ đề, Điều, Keo tai tượng, Keo lá tràm...) những loại gỗ có độ bền cơ học
không cao, phạm vi sử dụng hẹp, giá trị thành phẩm không cao. Kết quả là ổn định
kích thước cao, cường độ cơ học lớn, phạm vi sử dụng rộng.
Năm 2004, Vũ Huy Đại và Nguyễn Minh Hùng Đại học Lâm Nghiệp Hà Nội
đã nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý vi sóng đến tính chất cơ lý chủ yếu của gỗ Tràm
trắng. Kết luận thông qua các chỉ tiêu về tính chất cơ lý chủ yếu của gỗ được sử lý
bằng vi sóng cho thấy tính ổn định về kích thước của gỗ được cải thiện, nhưng tính
chất cơ học của gỗ bị giảm.
Năm 2005, nhóm tác giả trường Đại học Lâm Nghiệp Hà Nội đã đưa ra quy
trình công nghệ biến tính gỗ bằng phương pháp hóa cơ. Phương pháp này được áp

6


dụng cho các loại gỗ rừng trồng mọc nhanh có độ bền cơ học không cao như bồ đề,
Điều, keo tai tượng, keo lá tràm.. Gỗ sau khi ngâm tẩm hóa chất được đưa qua thiết
bị ép nhiệt với các thông số chế độ ép phù hợp gỗ sẽ được nén ép với một tỷ suất
xác định, hóa chất thấm trong gỗ đóng rắn, gỗ sẽ có được tính ổn định kích thước
cao, cường độ cơ học lớn có thể sử dụng trong sản xuất đồ mộc.
Năm 2006, Đào Xuân Thu nghiên cứu công nghệ biến tính gỗ Keo tai tượng
bằng amoniac.
Năm 2006, tiến sĩ Hoàng Thị Thanh Hương khoa Lâm Nghiệp, Đại học Nông
Lâm TP.HCM đã nghiên cứu biến tính gỗ Cao su, Hông, Điều bằng phương pháp
hóa, nhiệt, cơ. Sử dụng trong xây dựng và sản xuất đồ mộc. Đây là những loại gỗ
tạp dễ bị hư hại bởi nấm mốc và mối mọt. Kết quả nghiên cứu cho thấy với nhiệt độ
trong khoảng từ 130 - 160 0C có thể làm mềm hóa và biến tính được gỗ. Như công
nghệ biến tính đối với gỗ Hông bằng phương pháp cơ - nhiệt là T = 145 0C; P = 25
kG/cm2; t = 16 phút và kết quả là khối lượng thể tích tăng từ 0,224 lên 0,341 g/cm3;
độ bền uốn tĩnh tăng từ 449 lên 720 kG/cm2; độ cứng tăng từ 154 lên 181 kG/cm2.
Gỗ Điều bằng phương pháp cơ - nhiệt là T = 149 0C; P = 23 kG/cm2; t = 18 phút và
kết quả là khối lượng thể tích tăng từ 0,46 lên 0,55 g/cm3; độ bền uốn tĩnh tăng từ
843 lên 1172,74 kG/cm2. Gỗ Cao su bằng phương pháp hóa – cơ – nhiệt, sử dụng
Urê 20 % làm hóa chất, chế độ biến tính xác định được là T = 140 0C; P = 28
kG/cm2; t =18 phút và kết quả là khối lượng thể tích tăng từ 0,57 lên 0,667 g/cm3;
độ bền uốn tĩnh tăng từ 963 lên 1287 kG/cm2.
2.2. Cơ sở lý thuyết của biến tính gỗ
2.2.1. Cơ sở lý thuyết
Khái niệm về biến tính gỗ: biến tính gỗ là quá trình tác động hóa học, cơ học,
nhiệt học hoặc đồng thời để làm thay đổi cấu trúc gỗ mà chủ yếu tác động vào các
nhóm hydroxyl trong mỗi mắc xích của phân tử cellulose. Quá trình này làm cho
các tính chất của gỗ thay đổi.

Gỗ là một loại vật liệu tự nhiên, thành phần chủ yếu của gỗ là các hợp chất
hữu cơ: cellulose; lignin; hemicellulose; và các chất chiết xuất trong gỗ. Thành phần

7


hóa học của gỗ gồm bốn nguyên tố chính, đó là: cacbon, hydro, oxy, nitơ. Các loại
gỗ khác nhau, độ tuổi của cây khác nhau, ở các vị trí khác nhau trên thân cây có tỷ
lệ các thành phần hợp chất hữu cơ không giống nhau nhưng tỷ lệ thành phần các
nguyên tố hóa học cacbon, hydro, nitơ lại xấp xỉ nhau. Hàm lượng trung bình của
các bon là 49,5 %, hydro là 6,4 %, oxy là 42,6 %, nitơ là 1 % và một số nguyên tố
vi lượng khác.
Mặt khác, gỗ được cấu tạo từ các tế bào, khi tế bào gỗ trưởng thành, có dạng
hình ống, như vậy tạo nên cấu trúc xốp trong gỗ, các ống mạch tạo thành hệ mao
dẫn có tính thẩm thấu nước từ môi trường vào gỗ, khi đó xảy ra hiện tượng trương
nở do tác động của nước với các cấu tử trong gỗ như cellulose, hemicellulose và
lignin làm cho cấu trúc và tính chất cơ học, vật lý, hóa học của gỗ thay đổi. Hiện
tượng này có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ biến tính gỗ.
Ngoài ra, liên kết hoá học giữa các thành phần trong gỗ là những liên kết yếu.
Giữa các thành phần tạo nên gỗ luôn có liên kết vật lý, liên kết này cũng là những
liên kết yếu. Cơ tính, lý tính của gỗ sẽ thay đổi khi liên kết hoặc cấu trúc các thành
phần gỗ thay đổi. Liên kết giữa lignin và cellulose có ý nghĩa quyết định đến tính
chất cơ học, vật lý của gỗ. Lignin có vai trò như một chất liên kết các sợi cellulose
trong vách tế bào làm cho gỗ có tính chất cơ học, lý học nhất định. Liên kết lignin
và cellulose có ảnh hưởng lớn đến mức độ giãn nở và hút nước của gỗ. Tính chất cơ
học và hiện tượng giãn nở của gỗ phụ thuộc vào mức độ liên kết, bản chất hoá học
của các thành phần có trong gỗ mà trước tiên phải kể đến vai trò của nhóm
hydroxyl, chiều dài các phân tử cellulose, hemicellulose, lignin và liên kết giữa các
thành phần đó.
Do đó, độ ổn định kích thước của gỗ kém và độ bền thấp, thường xảy ra trong

điều kiện không khí khác nhau, các nghiên cứu nhằm cải thiện độ bền của gỗ được
tiến hành trên cơ sở giới hạn mức độ hút ẩm bằng cách phá hủy hoặc kết hợp các
nhóm hydroxyl trong gỗ. Quá trình này được xem như một quá trình biến tính trên
gỗ, thay đổi tính chất của gỗ theo hướng có lợi và nâng cao hiệu quả sử dụng.

8


Vào năm 2001, trong một seminar về biến tính nhiệt trên gỗ (COST E22) đã
tổng kết hiện tại có 4 nhóm biến tính nhiệt phổ biến trên thị trường:
1. The Finnish Thermonwood;
2. The Dutch Plato wood;
3. The French Retification và
4. The German Oil Heat Treatment.
Có thể phân biệt 4 nhóm biến tính nhiệt trên dựa theo một số đặc điểm cơ bản
trong quá trình xử lý nhiệt (xem bảng 2.1).
Bảng 2.1: Phân loại biến tính theo các đặc điểm cơ bản trong quá trình xử lý nhiệt
Phương pháp
Oil-treatment
(Germany)
Thermo Wood
(Finland)
Retification
(French)
Bois Pserdure
(French)
Plato – Proving
Lasting
Advanced
Timber Option

(Netherlands)

Môi trường
biến tính

Độ ẩm ban
đầu của gỗ

Nhiệt độ
xử lý (0C)

Các bước thực hiện

Dầu nóng
(hot oil)

Sấy khô,
e.g., 6%

180 - 220

Một

Hơi (steam)

Gỗ tươi

150 - 240

Tăng nhiệt độ sấy

khô, xử lý nhiệt,
làm nguội và điều
hòa

N2

Sấy khô,
e.g, 12%

200 - 240

Một

Hơi (steam)

Gỗ tươi

200 - 240

Một

170 - 190

Khử hydro bằng
nhiệt
(hydrothermolysis)
, sấy khô, xử lý
nhiệt và điều hòa.

Hơi

hoặc
khí (steam
or air)

Gỗ tươi
hoặc sấy
khô

Do tồn tại nhiều định nghĩa về biến tính gỗ được phát biểu trong các công
trình nghiên cứu từ xưa đến nay, nên vẫn chưa có sự thống nhất chung về quá trình
biến tính.
Đến năm 2003, tại Hội thảo về Biến tính gỗ tại Châu Âu lần đầu tiên được tổ
chức ở Gent, Bỉ đã tổng hợp được định nghĩa rõ ràng về biến tính gỗ. Đồng thời

9


thành lập Hiệp hội về biến tính gỗ châu Âu, cộng tác với Viện nghiên cứu về gỗ
(AHR), chịu trách nhiệm về các vấn đề liên quan đến biến tính gỗ. Thông qua hội
thảo đã phân biệt được biến tính gỗ với các kỹ thuật khác. Biến tính gỗ không chỉ là
vấn đề học thuật đơn thuần, mà nó bao gồm các kỹ thuật chính là biến tính hóa và
biến tính nhiệt, do có liên quan trực tiếp đến biến đổi hóa học các chất trong gỗ;
biến tính sinh học (sử dụng các enzymes); riêng biến tính ngâm tẩm vẫn còn nhiều
tranh cãi giữa biến tính và bảo quản.
Xét về cơ chế biến tính nhiệt trên gỗ, chính sự biến đổi hóa học xảy ra bên
trong vách các tế bào gỗ (gồm cellulose, hemicellulose, lignin và các chất chiết
xuất) sẽ tạo ra những thay đổi đặc tính vật lý, hóa học, cơ học cũng như độ bền sinh
học của gỗ sau khi xử lý.
Từ kết quả các công trình nghiên cứu trước đó, biến tính nhiệt có thể tạo ra
những thay đổi như:

- Cải thiện độ ổn định kích thước;
- Cải thiện độ bền: chống lại được sự tấn công của các tác nhân sinh học như
côn trùng, nấm mốc…;
- Tính chất cơ học: như độ cứng, các mô đun ứng suất…;
- Yếu tố thẩm mỹ: như màu sắc;
- Giảm khả năng thấm hút và dẫn nước;
- Tính dẫn nhiệt, cách âm, kết hợp chống cháy.
Vào đầu những năm 1960, kỹ thuật gia nhiệt và sấy gỗ bằng microwave đã bắt
đầu được nghiên cứu. Trong những năm gần đây, một số nhà khoa học tại Úc, nổi
bật là công trình nghiên cứu của Giáo sư Grigory Torgovniov, Peter Vinden cùng
các đồng sự đã cùng nhau nghiên cứu và áp dụng quy trình biến tính bằng
microwave trên nhiều loại gỗ. Hiện tại, quy trình biến tính đã được triển khai bằng
hai nhà máy kiểu mẫu microwave công suất lên đến 60 kW, đồng thời một nhà máy
công suất 300 kW đang được thiết kế xây dựng. Đây thật sự là một trong những
nghiên cứu có tính đột phá và thu được nhiều kết quả đáng chú ý.

10


Điều đáng chú ý là mấy năm gần đây mới phát triển phương pháp gia nhiệt
Viba, nhưng tốc độ phát triển rất nhanh, ở Mỹ và Nhật Bản, Úc đã hình thành năng
lực sản xuất với qui mô công nghiệp hóa, đó là bởi vì thời gian ngắn, hiệu suất lại
cao, có nhiều tính năng ưu việt, hơn nữa toàn bộ quá trình thực hiện có thể thông
qua hệ thống máy tính điều khiển từ xa tiến hành khống chế việc mềm hóa thích
hợp đối với các loại gỗ khác nhau.
Ngoài ra rất nhiều nhà nghiên cứu đang nghiên cứu tính chất vật lý và giải
phẫu của gỗ ở trạng thái sau xử lý, do các chủng loại gỗ khác nhau mà dẫn đến sự
khác nhau cũng như nguyên nhân sản sinh tính chất vật lý khác nhau.
Từ góc độ tiết kiệm năng lượng, năng suất chất lượng khi xử lý biến tính,
mềm hóa uốn cong… sử dụng phương pháp microwave, gia nhiệt hấp luộc hoặc kết

hợp gia công là hợp lý.
2.2.2. Một số phương pháp biến tính gỗ
2.2.2.1. Biến tính nhiệt hóa học
Cơ sở hóa học của phương pháp này là biến tính gỗ bằng các loại keo tổng
hợp rồi tiến hành xử lý nhiệt. Dưới tác dụng của nhiệt trong thời gian nhất định, các
loại keo sẽ chuyển hóa từ trạng thái lỏng đến trạng thái đặc rồi đóng rắn hoàn toàn
trong các vách tế bào gỗ.
Bằng phương pháp này ta có thể xác định loại hình liên kết có hiệu quả nhất
để ứng dụng trong quá trình biến tính gỗ. Phương pháp này cũng tạo ra hàng loạt
sản phẩm mới đa dạng với nhiều chức năng khác nhau như cách âm, cách nhiệt,
chịu mài mòn, điện hóa, hóa chất, chống lại sự phá hoại của nhiều sinh vật, chịu
được các điều kiện khí hậu khắc nghiệt..
2.2.2.2. Biến tính hóa cơ
Biến tính gỗ bằng phương pháp hóa cơ tạo ra sản phẩm có chất lượng cao
bằng cách nhồi hoặc tẩm vào tế bào gỗ các monome hay polime đồng thời dưới tác
dụng của nhiệt độ hay các tác nhân hóa học khác làm cho nó đóng rắn trong các
vách tế bào gỗ. Đó là các chất kết dính có nguồn gốc khác nhau, các loại nhũ dịch…
Ngoài ra người ta còn tiến hành làm mềm gỗ bằng các dung dịch amoniac, các chất

11


khác. Xử lý gỗ bằng amoniac có sự tham gia của nước sẽ làm tăng độ dẻo gỗ nhờ
thủy phân các liên kết este phức tạp trong cấu trúc tế bào gỗ. Sau khi nén gỗ, nước
và amoniac tác dụng như những chất làm dẻo và chúng được đẩy ra ngoài trong quá
trình sấy. Kết quả nén gỗ cho ta sản phẩm với kết cấu mới, ổn định và có tính chất
vật lý cao.
2.2.2.3. Biến tính phóng xạ hóa học
Cơ sở của phương pháp này là là dùng gỗ tự nhiên có độ ẩm ban đầu nhỏ hơn
10 % cho vào thiết bị kín tạo chân không thấp từ 0,005 - 0,013 µpa, trong khoảng

thời gian từ 20 - 30 phút rồi tẩm các monome. Nhờ độ chân không thấp gỗ sẽ dễ
dàng hấp thụ các monome, thời gian thực hiện phương pháp này phụ thuộc cấu tạo
từng loại gỗ, độ quánh của các monome.
Gỗ sau khi tẩm người ta lấy các monome dư ra ngoài thiết bị và đưa thùng gỗ
vào buồng chiếu sáng. Dưới tác dụng của ánh sáng đặc biệt các monome sẽ được
polime hóa trong các mao quản, trên các vách tế bào gỗ, tạo cho gỗ có tính chất ưu
việt hơn nhiều so với các chất ban đầu.
2.2.2.4. Biến tính cơ nhiệt
Dưới tác dụng của nhiệt độ trong môi trường ẩm sẽ làm cho nguyên liệu gỗ
mềm ra, tính dẻo của nó cũng biến đổi theo. Căn cứ vào tính chất này, người ta
nghiên cứu xử lý nhiệt dưới nhiều hình thức khác nhau đốt nóng hay hấp nóng gỗ
trong các thiết bị kín, sau đó gỗ được nén ép trong các khuôn nóng để ổn định về
hình dạng và kích thước. Quá trình nén làm giảm thể tích gỗ, tăng khối lượng riêng.
Điều quan trọng khi nén gỗ phải giữ nguyên cấu trúc, không phá vỡ vách tế bào và
làm dập các mao mạch, mà chỉ thu hẹp kích thước nguyên liệu gỗ ban đầu tới giới
hạn tùy ý. Phương pháp này có thể sản xuất ra các sản phẩm có tính chất có thể dự
đoán được, khối lượng riêng, độ nén, độ trương nở, độ hút nước của sản phẩm.

12


2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gỗ biến tính bằng phương pháp
microwave
2.3.1. Ảnh hưởng của nguyên liệu gỗ
Mỗi loại gỗ khác nhau có đặc điểm, cấu tạo, tính chất khác nhau, gỗ cứng hay
gỗ mềm đều ảnh hưởng đến công nghệ và chất lượng gỗ biến tính. Mỗi loại gỗ đặc
trưng bởi cấu tạo phức hợp khác nhau nhưng ưu thế của công nghệ biến tính chỉ áp
dụng trên các loại gỗ thẳng thớ và ít biến động về các thành phần hóa học cơ sở.
Ngoài ra, độ ẩm gỗ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng gỗ sau
này.

Gỗ là vật liệu dị hướng có cấu tạo xốp đặc trưng bởi sự tồn tại của mạch gỗ,
tia gỗ, các dải tế bào mô mềm.. từ đó tính chất, kích thước và cấu tạo, số lượng và
các thành phần cấu tạo gỗ phụ thuộc vào loài cây và các điều kiện sinh trưởng của
loài cây đó. Các thành phần cellulose, hemicellulose, lignin trong gỗ dưới tác dụng
của nhiệt độ cao ( > 130 0C) sẽ bị chảy loãng hoặc mềm ra làm cho kết cấu gỗ yếu
đi, thể tích gỗ giảm xuống dẫn đến biến dạng. Ngoài ra chiều thớ, mắt gỗ, độ rộng
vòng năm, tỉ lệ gỗ sớm, gỗ muộn, chiều dài tế bào..cũng ảnh hưởng đến công nghệ
biến tính gỗ.
2.3.2. Ảnh hưởng của quá trình xử lý
Các yếu tố cơ bản của quá trình biến tính như công suất, thời gian xử lý, độ
ẩm ban đầu của gỗ ảnh hưởng rất lớn đến mức độ biến đổi cấu trúc bên trong các tế
bào và tính chất gỗ sau khi biến tính.
Bên cạnh đó các nhân tố bên ngoài cũng tác động không ít đến quá trình xử lý
này, bao gồm môi trường xảy ra sự biến tính, sự tham gia của oxy, độ ẩm và các
chất hóa học vô cơ. Hầu hết các hình thức biến tính nhiệt đều được tiến hành trong
điều kiện không có mặt oxy, vì sự hiện diện của oxy giống như một chất xúc tác cho
những thay đổi thành phần của gỗ trong suốt quá trình xử lý, dẫn đến những biến
đổi không mong muốn trong tính chất cơ học và vật lý như ASE – hệ số chống co
rút / giãn nở cao hơn, giảm khối lượng… đồng thời đây còn là điều kiện thuận lợi
cho côn trùng, nấm mốc tấn công. Sự tồn tại của nước trong gỗ suốt quá trình gia

13