NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ DẦU NHỰA TRÊN BỀ MẶT GỖ THÔNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
****************

VÕ ĐẠI NGUYÊN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ DẦU NHỰA TRÊN
BỀ MẶT GỖ THÔNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN

Thành Phố Hồ Chí Minh
Tháng 07 /2011

i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
****************

VÕ ĐẠI NGUYÊN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ DẦU NHỰA TRÊN
BỀ MẶT GỖ THÔNG

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 07 /2011

i


LỜI CẢM TẠ
Để hoàn thành tốt đề tài như hôm nay tôi xin chân thành cảm ơn:
Toàn thể thầy cô trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thầy
cô khoa Lâm Nghiệp bộ môn Chế Biến Lâm Sản đã giảng dạy và truyền đạt kiến
thức thật sự cần thiết trong những năm tháng theo học ở trường.
Tôi xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô TS. Hoàng Thị Thanh Hương –
Giáo viên hướng dẫn, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tôi trong
suốt thời gian thưc hiện đề tài này.
ThS. Nguyễn Hoàng Văn – Phó giám đốc công ty Cổ Phần Phát Triển Sài
Gòn đã tham gia hướng dẫn, động viên và tạo điều kiện tốt để tôi thực hiện đề tài.
Ban giám đốc công ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn đã tạo điều kiện tốt nhất
để cho tôi được gia công mẫu, dán keo ép gỗ để tiến hành thí nghiệm.
Trung tâm nghiên cứu chế biến lâm sản – giấy và bột giấy đã giúp tôi kiểm
tra khả năng bám keo của gỗ thông sau khi xử lý dầu nhựa.
Cảm ơn cha mẹ, người đã sinh thành và nuôi dưỡng con đến ngày hôm
nay, đã tạo mọi kiện tốt nhất về tinh thần và vật chất để con học tập và hoàn thành
luận văn tốt nghiệp. Cảm ơn anh chị em trong gia đình đã quan tâm và tạo điều
kiện tốt nhất để tôi thực hiện đề tài.
Tập thể lớp Chế Biến Lâm Sản K33 và bạn bè tôi đã động viên, giúp đỡ tôi
trong thời gian học tập và làm luận văn tốt nghiệp tại trường.
Trân trọng cảm ơn
Võ Đại Nguyên

ii


TÓM TẮT
Đề tài: “ Nghiên cứu công nghệ xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông”
Thời gian thực hiện: 21/02/2011 đến 21/07/2011.
Địa điểm: Phòng thí nghiệm bộ môn Chế Biến Lâm Sản – khoa Lâm Nghiệp
– trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
Loại hóa chất dùng thí nghiệm là Na2CO3
Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm.
Kết quả đạt được:
-

Hàm hồi quy tương quan dạng mã hoá:
YTLDN = 17,54838 − 2,06133X1 − 1,73447X2 + 1,56771X12 + 1,573494X22
YKNBK = 469,4466 + 2,214338X1 + 1,388581X2 − 1,32079X12

-

Hàm hồi quy tương quan dạng thực:
YTLDN = 67,54838 − 7,3N − 2,597T + 0,39N2 + 0,098T2
YKNBK = 435,6436 + 6,387N + 0,347T − 0,33N2

Giá trị tối ưu của các thông số công nghệ về nồng độ hoá chất và thời gian nhúng
như sau:
-

Nồng độ hoá chất: 8%.

-

Thời gian nhúng: 11 giây.
Giá trị tối ưu của các chỉ tiêu về tỷ lệ dầu nhựa (%) và khả năng bám keo

(kgf) như sau:
-

Tỷ lệ dầu nhựa: 17,3993 (%)

- Khả năng bám keo: 469,436 (kgf) tương ứng 20,37kgf/cm2

iii


MỤC LỤC
Trang tựa ...................................................................................................................... i
LỜI CẢM TẠ .............................................................................................................. ii
TÓM TẮT ................................................................................................................. iii
MỤC LỤC .................................................................................................................. iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH........................................................................................ ix
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................ x
Chương 1 ..................................................................................................................... 1
ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................. 1
1.1. Tính cấp thiết đề tài .............................................................................................. 1
1.2. Ý nghĩa khoa học - thực tiễn ................................................................................ 2
1.2.1. Ý nghĩa khoa học .............................................................................................. 2
1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................... 2

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 2
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................ 2
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................... 2
Chương 2 TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
2.1. Tình hình nghiên cứu khử dầu nhựa trên thế giới ................................................ 3
2.2. Tình hình nghiên cứu khử dầu nhựa ở Việt Nam ................................................ 4
2.3. Tổng quan về gỗ thông New Zealand .................................................................. 5
2.3.1. Đặc điểm, tính chất của gỗ thông ...................................................................... 5
2.3.2. Đặc điểm cấu tạo, tính chất của nhựa thông ..................................................... 9
2.3.2.1. Tính chất của dầu thông ................................................................................. 9
2.3.2.2. Tính chất của colophan ................................................................................ 11
2.3.2.3. Cấu tạo của ống dẫn nhựa ............................................................................ 12
2.4. Tổng quan các loại hóa chất xử lý ..................................................................... 13

iv


24.1. Na2CO3 ............................................................................................................. 13
2.4.2. Cồn .................................................................................................................. 15
2.4.3. NaOH .............................................................................................................. 15
2.4.4. Axeton ............................................................................................................. 15
2.4.5. Ethyl acetat ...................................................................................................... 16
2.4.6. Hóa chất khử dầu nhựa lý tưởng .................................................................... 16
2.5. Cơ sở lí thuyết khử dầu nhựa ............................................................................. 16
Chương 3 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 18
3.1. Mục tiêu - Mục đích .......................................................................................... 18
3.1.1. Mục tiêu ......................................................................................................... 18
3.1.2. Mục đích.......................................................................................................... 18
3.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 18
3.3. Các phương pháp nghiên cứu............................................................................. 19

3.3.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ................................................................. 19
3.3.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ........................................................... 19
3.3.2.1. Phương pháp thí nghiệm thăm dò ................................................................ 19
3.3.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông .
................................................................................................................................... 21
3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử dầu nhựa ........................................... 23
3.4.1. Nhiệt độ ........................................................................................................... 23
3.4.2. Thời gian ......................................................................................................... 24
3.4.3. Loại hóa chất ................................................................................................... 24
3.4.4. Nồng độ hóa chất ............................................................................................ 24
3.4.5. Lượng nhựa tiết ra trên bề mặt ........................................................................ 24
3.5. Phương pháp xử lý số liệu.................................................................................. 26
3.6. Phương pháp xử lý dầu nhựa ............................................................................. 27
3.7. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm .......................................................................... 28
3.8. Thí nghiệm xác định các thông số công nghệ .................................................... 29
3.9. Kiểm tra các chỉ tiêu của gỗ sau xử lý ............................................................... 31

v


Chương 4 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ...................................................................... 32
4.1. Kết quả khảo sát nguyên liệu ............................................................................. 32
4.2. Kết quả thí nghiệm thăm dò ............................................................................... 33
4.3. Kết quả khảo sát hóa chất................................................................................... 34
4.4. Kết quả xác định các chỉ tiêu của gỗ sau khi xử lý ............................................ 34
4.4.1. Tỷ lệ dầu nhựa ................................................................................................. 34
4.4.2. Màu sắc của gỗ ................................................................................................ 36
4.4.3. Độ bám dính của keo....................................................................................... 36
4.4.4. Cơ tính của gỗ ................................................................................................. 37
4.4.5. Loại hóa chất và phương pháp sử dụng .......................................................... 37

4.5. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ....................................................................... 37
4.5.1. Xây dựng phương trình tương quan dạng mã hóa ......................................... 37
4.5.2. Chuyển mô hình về dạng thực ....................................................................... 44
4.6. Xác định các thông số tối ưu .............................................................................. 44
4.6.1. Xác định các thông số tối ưu hóa hàm một mục tiêu ...................................... 44
4.6.2. Xác định các thông số tối ưu hóa hàm đa mục tiêu ........................................ 45
4.7. Nhận xét – đánh giá kết quả nghiên cứu ............................................................ 48
4.8. Kết quả giá trị các thông số công nghệ .............................................................. 49
4.9. Quy trình xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông ................................................. 49
Chương 5 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ......................................................................... 51
5.1. Kết luận ............................................................................................................. 51
5.2. Đề nghị ............................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHẦN PHỤ LỤC

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TTTN

: Thứ tự thí nghiệm

DTNBD

: Diện tích nhựa ban đầu

DTDNSXL : Diện tích dầu nhựa sau xử lý
TLDNSXL : Tỷ lệ dầu nhựa sau xử lý
STT

: Số thứ tự

SLLL

: Số lần lặp lại

TLDN

: Tỷ lệ dầu nhựa

KNBK

: Khả năng bám keo

N

: Nồng độ hóa chất

T

: Thời gian xử lý

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Kế hoạch thí nghiệm thăm dò trên 6 loại hóa chất ................................... 20
Bảng 3.2: Nồng độ hóa chất thí nghiệm thăm dò...................................................... 20
Bảng 3.3: Các thông số đầu vào và đầu ra ................................................................ 24

Bảng 3.4: Các mức và bước thay đổi của các thông số thí nghiệm .......................... 30
Bảng 3.5: Ma trận thí nghiệm xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông ........................ 30
Bảng 4.1: Các thông số về gỗ thông New Zealand ................................................... 32
Bảng 4.2: Bảng kết quả thí nghiệm thăm dò ............................................................. 33
Bảng 4.3. Thông số của hóa chất xử lý ..................................................................... 34
Bảng 4.4: Diện tích bề mặt chứa dầu nhựa trước và sau xử lý ................................. 35
Bảng 4.5: Kết quả lực chịu tách của màng keo ......................................................... 37
Bảng 4.6: Bảng giá trị thực nghiệm các yếu tố đầu ra .............................................. 38
Bảng 4.7: Bảng giá trị Ti của hàm Y1 ....................................................................... 39
Bảng 4.8: Bảng kết quả tỷ lệ dầu nhựa lý thuyết (Y1lt) ............................................. 40
Bảng 4.9: Bảng giá trị Ti của hàm Y2 ....................................................................... 42
Bảng 4.10: Bảng kết quả khả năng bám keo lý thuyết (Y2lt) .................................... 43
Bảng 4.11: Kết quả tính toán tối ưu của hàm một mục tiêu ..................................... 45
Bảng 4.12: Kết quả tối ưu hàm hai mục tiêu............................................................. 48
Bảng 4.13: Bảng tổng hợp giá trị các thông số công nghệ. ...................................... 49

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Lá và quả thông Radiata ............................................................................ 5
Hình 2.2: Cấu tạo thô đại thông Radiata .................................................................... 7
Hình 2.3: Công thức terpene ..................................................................................... 10
Hình 2.4: Na2CO3 ...................................................................................................... 13
Hình 2.5: NaOH ........................................................................................................ 15
Hình 2.6: Axeton ································································································· 15
Hình 2.7: Ethyl acetat ............................................................................................... 16
Hình 3.1: Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 29
Hình 4.1: Mẫu gỗ đã thí nghiệm khử dầu nhựa ........................................................ 35
Hình 4.2: Máy kiểm tra khả năng bám keo của gỗ ................................................... 36

Hình 4.3: Màng keo bị tách ....................................................................................... 37
Hình 4.4: Biểu đồ thể hiện sự tương thích của mô hình thực nghiệm và lý thuyết .. 41
Bảng 4.10: Bảng kết quả khả năng bám keo lý thuyết (Y2lt) .................................... 43
Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện sự tương thích của mô hình thực nghiệm và lý thuyết .. 44
Hình 4.6: Quy trình khử dầu nhựa ............................................................................ 50

ix


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển khoa học kĩ thuật công nghệ rất mạnh nhằm đáp
ứng những nhu cầu đời sống của con người nên đã sản sinh ra rất nhiều nghành
nghề tạo ra nhiều sản phẩm đáp ứng những yêu cầu đó như: Ngành công nghệ thực
phẩm, dệt may, cơ khí chế tạo, công nghệ chế biến gỗ…trong đó ngành công nghệ
chế biến gỗ là một trong năm ngành kinh tế mũi nhọn của nước ta mang lại kim
nghạch xuất khẩu về cho đất nước. Sự phát triển khoa học kĩ thuật công nghệ càng
mạnh thì sự phát triển của ngành công nghệ chế biến gỗ cũng không ngừng tăng lên,
rất nhiều mặt hàng từ gỗ được xuất khẩu ra nước ngoài như: Thị trường Nhật, thị
trường Mĩ…chính vì vậy mà ngành công nghệ chế biến gỗ nước ta cũng phải nhập
về máy móc thiết bị hiện đại từ nước ngoài về nhằm đáp ứng được chất lượng mặt
hàng xuất khẩu. Bên cạnh máy móc thiết bị hiện đại thì luôn có đội ngũ cán bộ,
công nhân có trình độ chuyên môn cũng như tay nghề cao nhằm phát huy tối đa
năng suất máy móc thiết bị, tiết kiệm nguyên vật liệu trong khi nguồn nguyên liệu
gỗ đang dần cạn kiệt.
Ngành công nghệ chế biến gỗ của nước ta đang trên đà phát triển, nhưng sự
thiếu hụt nguyên liệu đang là mối đe dọa của nhiều xí nghiệp chế biến gỗ. Hàng
năm các xí nghiệp đã nhập khẩu nguồn nguyên liệu gỗ từ nước ngoài như: Thông,
căm xe, xoan đào, anh đào…
Thông là loại gỗ lá kim có giá trị trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nó không
những cho chúng ta gỗ, phủ xanh đồi trọc, đất trống mà quan trọng hơn là nhựa

thông. Nhựa thông gồm có 2 thành phần chính là colophan và dầu thông còn lại là
nước và tạp chất.
Trong công nghiệp chế biến gỗ nói chung, khi tiến hành sản xuất sản phẩm
phải trải qua nhiều công đoạn khác nhau từ khâu chuẩn bị nguyên liệu cho đến khâu
trang sức bề mặt và hoàn thiện sản phẩm.
Đối với gỗ thông do cấu tạo gỗ có chứa nhiều nhựa nên quá trình tạo phôi
(gia công cắt gọt) thì trên bề mặt gỗ thường có sự tiết nhựa, sự tiết nhựa này ngoài

x


việc ảnh hưởng tới gia công cắt gọt mà quan trọng hơn là ảnh hưởng mạnh
mẽ đến công đoạn trang sức bề mặt cho sản phẩm, sản phẩm mộc từ loại gỗ này khi
tiến hành trang sức nhựa sẽ thấm ra bề mặt gỗ làm cho đóng rắn của chất liệu phủ
không tốt (khô chậm, dính trở lại thậm chí không khô), bám màu không đồng đều
và giảm lực bám của bề mặt trang sức. Có thể nói nhựa thông là yếu tố ảnh hưởng
mạnh mẽ đến chất lượng của sản phẩm mộc từ gỗ thông. Vì thế trước khi trang sức
phải loại bỏ hết dầu nhựa tạo điều kiện tốt cho việc trang sức bề mặt loại gỗ này
nhằm nâng cao chất lượng màng trang sức nói riêng và chất lượng sản phẩm mộc
nói chung.
Được sự phân công và hướng dẫn tận tình của cô TS. Hoàng Thị Thanh
Hương, tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu công nghệ xử lý dầu nhựa trên
bề mặt gỗ thông

xi


Chương 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Tính cấp thiết đề tài

Trong ngành công nghiệp chế biến gỗ ngày nay với sự phát triển ngày càng
mạnh của công nghệ, trang thiết bị hiện đại, tay nghề công nhân ngày càng cao,
nhằm tạo ra nhiều sản phẩm có nhiều kiểu dáng, màu sắc đáp ứng cho những nhu
cầu về sử dụng đồ gỗ của con người. Trong công nghệ chế biến gỗ, một sản phẩm
mộc có chất lượng tốt thì phải đáp ứng nhiều yêu cầu: Yêu cầu về sử dụng, thẩm
mĩ, yêu cầu về kinh tế…để đạt được những mục đích đó thì đòi hỏi các nhà máy sản
xuất phải có nhiều phương pháp công nghệ, phương pháp quản lý chỉ đạo tốt trong
quá trình sản xuất từ khâu chuẩn bị nguyên liệu cho đến khâu trang sức bề mặt sản
phẩm. Một sản phẩm đạt chất lượng tốt thì ngoài việc vững chắc, tuổi thọ dài, hiệu
quả kinh tế cao thì một yêu cầu hết sức quan trọng cho sản phẩm mộc đó là giá trị
thẩm mĩ. Chính vì vậy việc phủ lên bề mặt gỗ một chất liệu thích hợp thì độ bền của
sản phẩm sẽ tăng lên rất nhiều, đồng thời với chất phủ có thể chọn lựa màu sắc, tăng
cường vân thớ đẹp đem lại một cảnh quan tuyệt vời cho từng mục đích sử dụng.
Tùy vào từng loại gỗ, màu sắc, nhu cầu của người sử dụng và vấn đề môi trường
nhân sinh mà sử dụng chất liệu phủ khác nhau. Việc trang sức bề mặt gỗ vừa là kỹ
thuật vừa là nghệ thuật nó đòi hỏi người làm công tác này phải hiểu rõ được bản
chất của loại vật liệu, bề mặt gốc cần trang sức là gỗ tự nhiên hay gỗ nhân tạo… để
từ đó có biện pháp xử lý bề mặt gốc trước khi tiến hành trang sức bề mặt cho sản
phẩm nhằm nâng cao chất lượng màng trang sức và giá trị của sản phẩm mộc.
Hiện nay ở một số cơ sở sản xuất hàng mộc với nguyên liệu là gỗ thông sau
khi gia công xong bề mặt thường có hiện tượng tiết nhựa ra và thấm lên bề mặt.
Điều này làm ảnh hưởng đến việc trang sức bề mặt sản phẩm đó là khả năng bám
dính của chất liệu phủ không tốt, màng phủ bong ra như vậy gây khó khăn trong

1


quá trình trang sức, đồng thời cũng làm giá trị của sản phẩm giảm đi, ảnh hưởng
đến hiệu quả sản xuất.
Do nhu cầu cấp thiết của công ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn về vấn đề xử lý

dầu nhựa thông trên bề mặt gỗ nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và tiến hành
sản xuất thuận lợi. Vì vậy công việc quan trọng của đề tài là nghiên cứu tìm ra giải
pháp hữu hiệu nhất nhằm loại bỏ thành phần dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông sau khi
gia công tạo ra một bề mặt gốc thật tốt và thuận lợi cho khâu công nghệ trang sức
bề mặt tiếp theo đạt hiệu quả tốt và nâng cao giá trị cho sản phẩm.
1.2. Ý nghĩa khoa học - thực tiễn
1.2.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài trình bày vấn đề cốt yếu về lý thuyết và đề xuất quy trình công nghệ
xử lý dầu nhựa trên bề mặt gỗ thông trước khi trang sức bề mặt phù hợp với trang
thiết bị và điều kiện sản xuất ở Việt Nam.
1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu được áp dụng trực tiếp vào sản xuất các mặt hàng từ
nguyên liệu là gỗ thông New Zealand tại Công Ty Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Tiến hành nghiên cứu trên loại gỗ thông New Zealand (Industrial) tại công ty
Cổ Phần Phát Triển Sài Gòn.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Đưa ra các thông số công nghệ.
- Chỉ sử dụng hóa chất để loại trừ nhựa trên bề mặt gỗ thông sau khi gia
công.
- Đưa ra các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử nhựa trên bề mặt gỗ thông.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Tình hình nghiên cứu khử dầu nhựa trên thế giới
Làm sạch bề mặt sản phẩm từ gỗ là một loại chuyên môn của việc tẩy rửa bề

mặt. Một thành phần làm sạch được sáng chế và xây dựng có thể áp dụng cho việc
làm sạch và gỡ bỏ các vết bẩn trên các bề mặt như: Thủy tinh, tường sơn, đồ gỗ
bằng cách lau với khăn khô hoặc ướt. Sự làm sạch và gỡ bỏ này không để lại vết
bẩn không đẹp hoặc còn sót lại trên bề mặt sau khi xử lý làm sạch. Trong nhiều
trường hợp chất tẩy rửa bề mặt sẽ giúp trong việc loại trừ dầu mỡ như dầu gỗ thông
hoặc tecpen. Một vấn đề liên quan đến việc thiết lập một thành phần làm sạch bề
mặt có chứa dầu thông hoặc tecpen là sự khó khăn trong việc hòa tan dầu thông và
tecpen, nó đã được tìm ra rằng chất tẩy rửa bề mặt thì có chứa tecpen như dầu thông
d- limonene hoặc phải kết hợp các chất như rượu isopropyl hay các ete glycol. Tuy
nhiên các hợp chất dễ bay hơi VOC (hợp chất hữu cơ dễ bay hơi) cũng có khả năng
loại trừ mạnh các chất dầu nhựa. Phát minh Hoa Kỳ số 5025069 [11] cho biết thành
phần chất tẩy rửa bao gồm:
(a) Glycoside alkyl.
(b) Sunfat và nhóm sulfonate.
(c) Anethoxylate .
(d) Hydrocacbon terpene .
(e) 3-isothiazolone.
Sáng chế Hoa Kỳ số 5591708 [12] ngày phát minh: 7.1.1997 người phát
minh: Alan F.Richter, Branchburg, N.J đã phát minh ra các chất: Chất diệt khuẩn,
các tác nhân thay đổi độ nhớt, chất có mùi thơm, chất tạo bọt, tác nhân để rửa, các

3


thành phần bao gồm một hợp chất amoni bậc 4 có tác dụng làm sạch dầu thông, hợp
chất amoni bậc 4 theo công thức:

trong đó R2 và R3 là alkyl C8-C12 giống và khác nhau, hoặc R2 là alkyl C12-16 và R3
là benzyl, và X là một nhũ tương hoặc methosulfate.
Phát minh của Mĩ số 6465411B2 [13] ngày phát minh 15.8.2002, người phát

minh: Scott D.manke, Dvidson; Martha Shea McPherson, Weddington, both of
NC(US) đã trình bày một thành phần chất lỏng làm sạch dầu thông có chứa:
(a) Nước
(b) 5 - 20% dầu thông
(c) 2 - 10% chất hữu cơ hòa tan
(d) 0,1 - 5% chất kiềm
(e) 0,01 - 2% một muối amoni bậc bốn, nhóm alkyl một ethoxylate
(CH2CH2O)YH.
Phát minh Hoa Kỳ số 5728672 [14] ngày phát minh 17.3.1998, người phát
minh: Alan F.Richter, Branchburg, N.J. đã nghiên cứu hợp chất làm sạch dầu thông
bao gồm:
(a) 0,1 - 4% dầu thông, chứa ít nhất trọng lượng xấp xỉ 60% alpha-tecpineol
(b) 0,1 - 10% oxit alkylene
(c) 0,1 - 15% rượu gồm C1-8 và glycols alkylene.
2.2. Tình hình nghiên cứu khử dầu nhựa ở Việt Nam
Hiện nay ở Việt Nam có rất ít những công trình nghiên cứu loại trừ dầu nhựa
trên bề mặt gỗ thông. Trong tài liệu “công nghệ trang sức bề mặt gỗ” do TS. Hoàng
Thị Thanh Hương biên soạn năm 2008 nói về các chất và phương pháp dùng để loại
trừ dầu nhựa trước khi tẩy trắng cho gỗ:
- Phương pháp loại trừ nhựa bằng dung môi: Dùng dung môi axetone, cồn,
nhóm benzene, CCl4,… để loại trừ nhựa. Những loại hóa chất này đắt (axetone), dễ
cháy hoặc rất độc (nhóm benzen). Phương pháp này dùng trong trang sức nhạt màu.

4


- Phương pháp loại trừ nhựa bằng alkali: Dùng dung dịch alkali để xử lý bề
mặt gỗ. Nguyên lý của phương pháp này là nhựa sẽ phản ứng với alkali tạo thành xà
phòng có tính hòa tan, dùng nước rửa sạch có thể loại trừ được nhựa. Dung dịch
alkali thường dùng nhất là dung dịch nước Na2CO3 5 - 6% hoặc dung dịch NaOH 4

- 5%. Khi dùng alkali để loại trừ nhựa thì sẽ làm cho gỗ sậm màu, vì thế phương
pháp này áp dụng cho trang sức sẫm màu. Nếu dùng hỗn hợp alkali (80%) và dung
dịch nước axetone (20%) để loại trừ nhựa thì hiệu quả càng tốt. Khi pha chế dung
dịch alkali và axetone nên dùng nước nóng 60 - 80oC. Dùng dung dịch alkali đã pha
chế quét lên chỗ có nhựa sau 2 - 3h dùng nước nóng hoặc dung dịch Na2CO3 2% có
thể rửa sạch nhựa đã xà phòng hóa.
2.3. Tổng quan về gỗ thông New Zealand
2.3.1. Đặc điểm, tính chất của gỗ thông
Thông New Zealand Radiata, còn được gọi là thông New Zealand, có nguồn
gốc từ California và một số đảo. Sinh trưởng tại nước xuất xứ, nhưng cấu tạo của nó
thì không hoàn hảo, sự thành lập thân cây chưa đầy đủ, tăng trưởng chậm, do không
có sự chuyên tâm chăm sóc của con người. Vào thế kỷ 19, nhờ vào điều kiện khí
hậu thuận lợi, thông Radiata thay đổi một cách thành công, và tăng trưởng tốt một
cách bất thường. Thông qua sinh sản di truyền hiện đại và kỹ thuật quản lý chuyên
sâu, hiện nay thông New Zealand Radiata có năng suất cây rừng trồng trên đơn vị
diện tích đã tăng hơn 60 năm trước đây 30%, thông Radiata là nguồn nguyên liệu
quan trọng trong những ngành công nghiệp trụ cột kinh tế của đất nước, ngành lâm
nghiệp.

Hình 2.1: Lá và quả thông Radiata

5


Phía Bắc cồn cát ven biển của New Zealand, các rừng thông phát triển tốt, có
hiệu quả ngăn chặn sự xâm nhập cát, cồn cát di động, các trung tâm của New
Zealand, trung tâm trồng cây thông radiata trong những khu vực nổi tiếng, đất chủ
yếu là đất tro núi lửa, phía Nam và phía Bắc chủ yếu là đất sét pha cát. Cây thông
nói chung chống bức xạ, cằn cỗi các loại đất như cát, đất mặn, ánh sáng, và độ cao
không đòi hỏi. Do đó thông Radiata không những phủ xanh đất trống đồi trọc và

đất hoang nó còn là một loài sinh trưởng và phát triển tốt.
Sau nhiều thập kỷ với sự nỗ lực không mệt mỏi của các nhà khoa học lâm
nghiệp của New Zealand, thông Radiata đã phát triển rất nhanh, được sử dụng là
một loạt các loài cây lấy gỗ trên thế giới, loại hình này của các loài cây lá kim là rất
hiếm. Trong điều kiện nghành lâm nghiệp New Zealand ngày càng phát triển mạnh,
trung bình hàng năm tăng trưởng của thông Radiata có thể đạt đến 28 m3 / ha, thời
gian luân chuyển của 20 năm đến 25 năm, khối lượng nguyên liệu là 650 m3/ ha đến
800 m3/ha, chiều cao có thể được đạt được 40 m.
Thông Radiata có cấu trúc đồng nhất, có hiệu quả trung bình, ổn định và chất
lượng vật liệu cao. Không có mục nát tim gỗ, côn trùng cắn và các vấn đề khác. Độ
bền của gỗ đóng đinh và láp ráp tốt, thẩm thấu mạnh mẽ, dễ ăn mòn, làm khô, bảo
dưỡng màu sắc và nghiên cứu khác. phạm vi sử dụng gỗ thông Radiata rộng, đó là
khó khăn để so sánh với các loài cây lá kim khác. Thông radiata là một nguồn
nguyên liệu tốt để xây dựng nhà gỗ, gỗ thông Radiata cũng có thể được sử dụng
cho các tòa nhà lớn, chẳng hạn như xây dựng viện nghiên cứu lâm nghiệp quốc gia
của New Zealand gỗ thông Radiata chính là khung gỗ xây dựng. Việc sản xuất các
loại tấm gỗ trên về cơ bản sử dụng gỗ thông radiata, thông radiata có sợi gỗ dài, là
nguyên liệu tốt để sản xuất giấy có độ bền cao, sử dụng nó để sản xuất giấy mỏng,
giấy in, giấy gói, giấy in báo, carton và các sản phẩm giấy khác.
Gỗ thông Radiata dễ dàng đóng đinh và bền khi lắp đặt, là gỗ tốt cho việc
sản xuất đồ nội thất, việc sử dụng công nghệ hấp, bức xạ có thể được tốt hơn về
màu sắc và kết cấu. Việc xử lý bảo quản gỗ thông radiata là điều kiện tốt để kéo dài
tuổi thọ cho sản phẩm. Gỗ thông Radiata xử lý bởi creosote với natri, có thể được

6


làm đường sắt, có tính chất chống ăn mòn mạnh, thực hiện gia công, và có thể dễ
dàng lắp đặt và đặc trưng khi nhuộm, thích hợp cho chế biến nhiều loại hàng thủ
công và các sản phẩm hoàn thiện.

Đặc trưng của sự tăng trưởng thông New Zealand Radiata là sự giữ gìn và
chuyên tâm của con người. Những năm 20, 30 của thế kỷ 20, sự nổi lên của một
công trình quy mô lớn của việc trồng rừng thông New Zealand Radiata ở mức cao.
Dù công nghệ di truyền hiện đại, nhưng lần chuyển đổi quan trọng chỉ trong những
thập kỷ gần đây thông Radiata sau nhiều năm nỗ lực không ngừng của các nhà khoa
học để tạo ra một loại gỗ thông New Zealand Radiata khi quần thể loài cây, gỗ sản
xuất đã đạt đến giai đoạn phát triển bền vững, thực hiện trồng một loạt các dòng
rừng thông Radiata để vào thị trường quốc tế, do đó New Zealand đã trở thành hàng
đầu thế giới về sản xuất gỗ. Theo thống kê mới nhất, tỷ lệ che phủ rừng của New
Zealand hiện nay là 30%, diện tích rừng 8.100.000 ha.
Khối lượng trung bình của thông New Zealand là 350kg/m3 trong gỗ sớm và
550kg/m3 trong gỗ muộn, cho thấy bản chất kết cấu tương đối của gỗ. Đó là sự thay
đổi nhỏ trong khối lượng trong các vòng tăng trưởng và chuyển dịch dần dần từ gỗ
sớm sang gỗ muộn nơi mà thông New Zealand cho gia công dễ dàng, sơn, những
thuộc tính nhuộm nó.

Mặt cắt xuyên tâm

Mặt cắt tiếp tuyến

Mặt cắt ngang
Hình 2.2: Cấu tạo thô đại thông Radiata

7


Thông New Zealand cũng là một loại gỗ đặc biệt và chứa nhiều dầu nhựa.
Phải dùng hóa chất nồng độ cao để loại bỏ dầu, nếu cần thiết phải sơn lót đặc biệt.
Điều này cho phép nó được nhuộm màu để trông giống như các loài gỗ khác, với
màu sắc kết hợp được đặc biệt hiệu quả. Đối với các ứng dụng nội thất, thông New

Zealand là rất thích hợp cho việc tạo hình dáng sản phẩm như đồ gỗ, và khuôn.
Tất nhiên, các sản phẩm giá trị cao như đồ nội thất được sản xuất từ gỗ khô
đã qua lò sấy và đặc biệt quan trọng để sản xuất đồ nội thất vì nó sẽ tránh co ngót,
cong vênh và nhả khớp keo.
Thông New Zealand là một cây gỗ khá nổi tiếng với tính linh hoạt gia công
đặc biệt, bền, nhẹ, và kết cấu chặt chẽ, nó được sử dụng rộng rãi để xây dựng công
trình nặng nề trong xây dựng, đồ gỗ, mộc, khuôn, đóng gói, hàng rào, và cảnh quan.
Khả năng chống mục và tấn công của mối hoặc sâu đục. Thông có thể là một trong
những loại gỗ thông dụng nhất trên thế giới, với việc xử lý đúng loại, lựa chọn, và
làm khô nó thực hiện rất tốt trong mọi ứng dụng sử dụng. Loại gỗ này cưa dễ dàng,
gỗ xẻ tươi dễ bị nấm mốc và nên khắc phục trực tiếp bằng hóa chất sau khi cưa, trừ
khi dự định sấy ngay sau khi xẻ. Điều này là rất quan trọng ở khí hậu nóng ẩm và
khí hậu ẩm ướt. Gỗ khô xẻ dễ dàng và có thể được sấy khô nhanh chóng. Các gỗ có
thể dễ dàng xử lý bằng chất bảo quản để thực hiện theo các cấp độ bền. Lớp gỗ xẻ
thông qua quản lý lâm sinh tốt, gỗ thông New Zealand hình thành khả năng sinh ra
chất lượng tốt để đáp ứng hầu hết các yêu cầu cấp thiết.
Thông New Zealand là loại thông có màu sáng , mật độ trung bình, gỗ mềm
với một mức độ vừa phải. Kết cấu như vậy thì rất thuận lợi cho việc sản xuất, cưa
xẻ và tính chất công việc.
Sử dụng đóng thành kiện, thành các sản phẩm khác nhau như: Pallet và ván
khuôn đúc bê tông. Đặc điểm hiện thời ở thông New Zealand và có thể được xác
định rõ bao gồm: Mắt, vỏ cây và túi nhựa, vệt nhựa, lõi và liên kết khu vực gỗ chưa
trưởng thành, đốm kim.
Mắt là những đặc điểm chính gặp phải trong thông New Zealand, có ảnh
hưởng đến chất lượng và phân hạng gỗ. Vị trí và điều kiện của mắt được phép thay

8


đổi đáng kể giữa các lớp. Trong cây gỗ xuất hiện lớp bọc mắt (bao quanh bởi vỏ

cây) là nghiêm trọng kết hợp với kích thước và vị trí của mắt hoặc một nhóm mắt
(kết hợp với mật độ gỗ ) mà ảnh hưởng đến toàn bộ sức bền của gỗ.
Các tính chất cơ lý của gỗ xẻ liên quan chặt chẽ đến kích thước và mật độ
mắt. Bởi vì khi mật độ gia tăng với sự gia tăng đường kính của khúc gỗ tính chất cơ
học cũng tăng lên. Chiều rộng vòng năm thông thường giảm khi đường kính khúc
gỗ tăng. Vì vậy, tính chất cơ học tăng lên khi chiều rộng vòng năm giảm nhưng là
chủ yếu do mật độ gỗ.
2.3.2. Đặc điểm cấu tạo, tính chất của nhựa thông
Nhựa thông là sản vật của quá trình quang hợp của cây thông.
Khi ống dẫn nhựa bị cắt trong trường hợp đầy nhựa, nhựa chịu tác dụng của
áp lực trong ống dẫn nhựa, bắt đầu chảy ra ngoài.
Sau khi ống dẫn nhựa bị cắt nhựa chảy ra rất nhanh, sau vài giờ tốc độ chảy
nhựa chậm lại. Sau khoảng 30 giờ ngừng quá trình tiết nhựa.
Khi nhựa vừa chảy từ ống dẫn nhựa ra, tỷ lệ dầu thông trong nhựa có thể đạt
36% sau khi tiếp xúc với không khí dầu thông bay hơi rất nhanh, đồng thời nhựa
đặc dần. thành phần nhựa như sau:
Colophan 74 - 77%, dầu thông 19 - 24%, nước 2 - 4%, tạp chất khoảng
0,5%. Nếu để nhựa tiếp xúc với không khí lâu ngày dầu thông sẽ bay hơi dần, bị oxi
hóa, một phần ôxi chuyển cho axit nhựa
2.3.2.1. Tính chất của dầu thông
Là hỗn hợp terpene loại mạch thẳng và mạch vòng có công thức chung là
(C5H8)n .
Dầu thông là chất lỏng không màu trong suốt và có múi thơm, có thể hòa tan
trong các dung môi hữu cơ C2H5OH, C6H6, CS2, CCl4, xăng,… là một loại dung
môi tốt.

9


α-PINENE

CAMPHENE

β-PINENE

β-PHELLENDRENE

Δ3− CARENE
DIPENTEN

TERPINOLENE

α-MYRCENE

α-TERPINRNENE

LONGIFOLENE
α-CARIOPHYLLENE

TERPINENE

Hình 2.3: Công thức terpene

10

β CARIOPHYLLENE


Bản thân dầu thông không có tính axit, khi bị oxi hóa thành axit tự do. Màu
sắc của dầu thông chịu ảnh hưởng của nước và axit, khi không có nước, axit và

không tiếp xúc với không khí thì khó biến màu.
Dầu thông không hòa tan trong nước, nhưng dễ bay hơi thuộc loại chất lỏng
dễ cháy cấp 2, điểm sáng 32oC, điểm tự cháy 235oC, gặp nhiệt độ quá cao thì dễ nổ,
chất oxi hóa mạnh có thể dễ nổ cháy, giới hạn nổ ở nhiệt độ 32 - 35oC là 0,8 - 62%
thể tích.
Tổ thành của dầu thông tương đối phức tạp, dầu thông do hỗn hợp các loại
terpene tạo thành, do đó các tính chất hóa học của nó phụ thuộc vào các phản ứng
của terpene. Do có nối đôi và có mạch vòng nên có thể xảy ra các phản ứng đồng
phân hóa, oxi hóa, cộng hợp, este hóa, hidro hóa, polime hóa…
2.3.2.2. Tính chất của colophan
a. Thành phần của colophan
Colophan là hỗn hợp phức tạp, nguồn gốc khác nhau thì thành phần cũng
khác nhau, nhưng chủ yếu là axit nhựa, ngoài ra còn có một tỷ lệ nhỏ axit béo và
các chất không phải là axit (các chất trung tính), tỷ lệ của chúng thay đổi theo tùy
loại colophan.
Colophan là dung dịch rắn của nhiều axit nhựa đồng phân, đều có công thức
C20H30O2 hoặc C19H29COOH, có cấu trúc khác nhau dẫn đến tính chất hóa học của
chúng cũng khác nhau. Qua nhiều ngiên cứu người ta đã xác định được 13 loại axit
nhựa chủ yếu.
Căn cứ vào kết cấu của axit nhựa, người ta chia chúng thành 3 loại chủ yếu
sau đây:
-

Axit nhựa kiểu axit abietic gồm: Axit livopimaric, axit neoabietic, axit
palustric.

-

Axit nhựa kiểu axit pimaric gồm: Axit pimaric, axit isopimaric, axit
sandaracopimaric.

-

Axit nhựa kiểu 2 vòng gồm: Axit kommunic, axit mercusic

11


b. Tính chất của colophan
™ Tính chất vật lý
Là một chất rắn trong suốt, cứng dòn màu vàng nhạt tới hồng, colophan có
thể hòa tan trong rất nhiều dung môi hữu cơ như C2H5OH, CH3COCH3, CCl4, C6H6,
CS2, dầu thông và các dung dịch bazơ, nhưng không hòa tan trong nước, khối lượng
thể tích 1,05 - 1,1 gam/cm3, nhiệt độ hóa mềm là 60 - 85oC, ở 120oC thành trạng
thái lỏng, nhiệt độ phát sáng là 216oC.
Colophan dễ kết tinh, nhiệt độ nóng chảy của colophan kết tinh tương đối cao
(110 -130oC)
Colophan dễ bị cháy trong không khí.
™ Tính chất hóa học của colophan
Colophan do nhiều axit nhựa tạo thành, tính chất hóa học của nó do khả năng
phản ứng hóa học của axit nhựa quyết định.
Trong phân tử axit nhựa có 2 trung tâm phản ứng hóa học là: nối đôi và gốc
axit, làm cho colophan dễ thay đổi kết cấu, nhạy cảm với tác dụng oxi hóa của
không khí, tham gia các phản ứng cộng hợp, hidro hóa, este hóa, polime hóa…
2.3.2.3. Cấu tạo của ống dẫn nhựa
Ống dẫn nhựa gồm 2 loại: Ống dẫn nhựa dọc và ống dẫn nhựa ngang. Ở
trong gỗ ống dẫn nhựa dọc và ống dẫn nhựa ngang nối thông nhau, hình thành hệ
thống ống dẫn nhựa, trong 1cm3 gỗ có hàng trăm ống dẫn nhựa kiểu như vậy. Mật
độ ống dẫn nhựa là chỉ tiêu đánh giá năng lực cho nhựa của cây thông.
Khi chích nhựa, ở phía trên và phía dưới vết chích hình thành một lượng lớn

ống dẫn nhựa bị thương (còn gọi là ống dẫn nhựa bệnh lý). Càng gần mặt chích số
lượng càng nhiều. Đường kính của ống dẫn nhựa này gần giống ống dẫn nhựa bìn
thường nhưng số lượng thì lớn hơn nhiều so với ống dẫn nhựa bình thường.
Ống dẫn nhựa bị thương cũng nối với hệ thống ống dẫn nhựa bình thường có
tác dụng rất lớn trong tiết nhựa, lực ép mà tế bào tiết nhựa chịu giảm đi, tế bào tiết
nhựa do mất nước, áp lực thẩm thấu trong tế bào tăng lên, lực hút nước cũng tăng

12


lên, nước bị đẩy ra nay trở lại trong tế bào tiết nhựa, sau khi hút nước tế bào lại
trương nở ra, dần dần đầy ống dẫn nhựa và ép nhựa ra.
2.4. Tổng quan các loại hóa chất xử lý
24.1. Na2CO3
¾ Công thức phân tử: Na2CO3
¾ công thức cấu tạo :

Hình 2.4: Na2CO3
• Là muối natri của axit cacbonic, màu trắng rắn, dạng tinh thể, hút ẩm,
không mùi.
• Tên gọi: Natri cacbonat, soda, bột nở.
• Khối lượng phân tử: 105.9884 g / mol (khan)
124,00 g / mol (monohydrat)
286,14 g / mol (decahydrate)
3
• Tỷ trọng: 2,54 g/cm (khan)

2,25 g/cm3 (monohydrat)
1,46 g/cm3 (decahydrate)
• Điểm nóng chảy: 851 ° C (khan)(1124oK)

100 ° C (decomp, monohydrat)
34 ° C (decomp, decahydrate)
• Nhiệt độ sôi: 1600 ° C (khan)
• Hòa tan trong nước, không hòa tan trong cồn, ethanol
• Độ hòa tan trong nước : 22 g/100 ml (20 °C)
• Độ kiềm (PKb): 3,67

13