Nghiên cứu nâng cao chất lượng gỗ bồ đề (styrax tonkinensis) từ nhựa urea formaldehyde

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

PHẠM THỊ THẢO
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GỖ BỒ ĐỀ
(STYRAX TONKINENSIS) TỪ NHỰA UREA FORMALDEHYDE (UF)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành

: Lâm nghiệp

Lớp

: K46 - LN

Khoa

: Lâm nghiệp

Khóa học

: 2014 – 2018

Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Thái

Thái Nguyên, năm 2018


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của bản thân
tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu là quá trình nghiên cứu thực nghiệm
hoàn toàn trung thực, chưa công bố trên các tài liệu, nếu có gì sai sót tôi xin
chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Thái Nguyên, ngày…… tháng…… năm 2018
Xác nhận của giáo viên hướng dẫn

Người viết cam đoan

Đồng ý cho bảo vệ kết quả trước
Hội đồng khoa học

TS. Nguyễn Văn Thái

Phạm Thị Thảo

XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Giáo viên chấm phản biện xác nhận sinh viên đã sửa sai sót sau khi hội đồng
chấm yêu cầu
(Ký và ghi rõ họ tên)


ii

LỜI CẢM ƠN
Thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên đã dần kết thúc và giờ đây sinh viên chúng tôi được tiến hành thực
hiện khoá luận tốt nghiệp Đại học, việc này giúp sinh viên chúng tôi củng cố
lại kiến thức đã và đang được học ở nhà trường và biết vận dụng lý thuyết vào
thực tiễn. Từ đó mỗi sinh viên khi ra trường sẽ có nhiều kinh nghiệm phục vụ
cho việc hoàn thiện hơn kiến thức lí luận và nâng cao trình độ chuyên môn,
phương pháp làm việc, thái độ và năng lực công tác khi ra trường.
Xuất phát từ nguyện vọng của bản thân, được sự nhất trí của nhà
trường, ban chủ nhiệm khoa Lâm nghiệp và sự hướng dẫn trực tiếp của
thầy giáo TS. Nguyễn Văn Thái tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên
cứu nâng cao chất lượng gỗ bồ đề (Styrax Tonkinensis) từ nhựa Urea
Formaldehyde ”.
Trong thời gian thực hiện đề tài đã mang lại cho tôi rất nhiều kinh
nghiệm thực tế quý báu trong học tập cũng như trong xã hội, để có thể xây
dựng được một đề tài với những luận điểm, luận cứ vững trắc và đáng tin cậy
cần rất nhiều công sức đầu tư với sự chuẩn bị chu đáo và kĩ càng.
Để đề tài có kết quả như ngày hôm nay tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu
sắc đến ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa Lâm nghiệp, đã tạo
mọi diều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu, sự đóng góp ý kiến
của các thầy, cô giáo và sự giúp đỡ của gia đình, bận bè để tôi hoàn thành
đề tài này.
Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Nguyễn Văn Thái và
thầy giáo đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình thực
hiện đề tài.
Do trình độ chuyên môn và kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế do vậy
khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi kính mong nhận được sự
giúp đỡ của các thầy cô giáo cùng toàn thể các bạn đồng nghiệp để khóa luận
này được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018
Sinh viên
Phạm Thị Thảo


iii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1. Tính chất dung dịch nhựa UF dùng để tạo compozit gỗ Bồ đề ...... 20
Bảng 4.1. Độ tăng khối lượng của mẫu compozits ở các cấp áp suất và các
cấp thời gian khác nhau ................................................................ 28
Bảng 4.2. Độ tăng thể tích của mẫu compozit với các cấp áp lực và các cấp
thời gian khác nhau ....................................................................... 31
Bảng 4.3. Độ hút nước của mẫu compozit với các cấp áp lực và các cấp thời
gian khác nhau .............................................................................. 34
Bảng 4.4. Độ trương nở thể tích của mẫu compozit với các cấp áp lực và các
cấp thời gian khác nhau ................................................................ 37
Bảng 4.5. Bảng tồng hợp của áp suất và thời gian tẩm UF đến một số tính chất
vật lý của compozit từ gỗ Bồ đề. .................................................. 39


iv

DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Ảnh mẫu gỗ thí nghiệm ................................................................. 17
Hình 3.2. Ảnh mẫu Urea formaldehyde .......................................................... 17
Hình 3.3. Ảnh tủ sấy gỗ .................................................................................. 18
Hình 3.4. Máy áp lực....................................................................................... 18
Hình 3.5. Mẫu gỗ được đưa vào sấy ............................................................. 19

Hình 3.6. Ảnh tiến hành cân mẫu................................................................... 19
Hình 3.7. Ảnh tiến hành đo mẫu .................................................................... 19
Hình 3.8. Đánh kí hiệu mẫu gỗ ....................................................................... 20
Hình 3.9. Tiến hành ngâm ............................................................................... 21
Hình 3.10. Tiến hành gia tăng áp lực .............................................................. 21
Hình 3.11. Sấy compozit giai đoạn 3 .............................................................. 22
Hình 4.1. Ảnh mẫu compozit được ngâm trong nước .................................... 33
Hình 4.2. Ảnh mẫu gỗ đối chứng .................................................................... 36


v

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 4.1: Độ tăng khối lượng của mẫu compozits ở các cấp áp suất và các
cấp thời gian khác nhau ............................................................ 28
Biểu đồ 4.2. Độ tăng thể tích của mẫu compozit với các cấp áp lực và các cấp
thời gian khác nhau ................................................................... 31
Biểu đồ 4.3. Độ hút nước của mẫu compozit với các cấp áp lực và các cấp
thời gian khác nhau ................................................................... 34
Biểu đồ 4.4. Độ trương nở thể tích của mẫu compozit với các cấp áp lực và
các cấp thời gian khác nhau ...................................................... 37


vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Stt

Từ

Nghĩa từ viết tắt

viết tắt

1

a0

Kích thước chiều dài của mẫu gỗ khô kiệt

2

a1

Kích thước chiều dài của mẫu compozit

3

b0

Kích thước chiều rộng của mẫu gỗ khô kiệt

4

b1

Kích thước chiều rộng của mẫu compozit

5

c0

Tích số của chiều tiếp tuyến và xuyên tâm của mẫu gỗ khô kiệt

6

c1

Tích số của chiều tiếp tuyến và xuyên tâm của mẫu compozit

7

h0

Kích thước chiều cao của mẫu gỗ khô kiệt

8

h1

Kích thước chiều cao của mẫu compozit

9

m1

Khối lượng mẫu compozit khô kiệt trước khi ngâm nước

10

m2

Khối lượng mẫu compozit sau khi ngâm nước

11

mo

Khối lượng mẫu gỗ khô kiệt

12

P

Áp suất

13

Stt

Số thứ tự

14

t

Thời gian

15

UF

Urea Formaldehyde

16

V0

Thể tích của mẫu gỗ khô kiệt

17

V1

Thể tích của mẫu compozit

18

VPG

19

VS

Độ trương thể tích

20

WA

Độ hút nước

21

WPG

Độ tăng khối lượng

22

x0

Kích thước chiều tiếp tuyến của mẫu gỗ khô kiệt

23

x1

Kích thước chiều tiếp tuyến của mẫu compozit

24

y0

Kích thước chiều xuyên tâm của mẫu gỗ khô kiệt

25

y1

Kích thước chiều xuyên tâm của mẫu compozit

Độ tăng thể tích


vii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... iv
DANH MỤC BIỂU ĐỒ .................................................................................... v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................. vi
MỤC LỤC ....................................................................................................... vii
Phần 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài ................................................................... 2
1.2.1. Mục tiêu................................................................................................... 2
1.2.2. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................... 2
Phần 2. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................... 4
2.1. Cơ sở khoa học ........................................................................................... 4
2.1.1. Vai trò của việc nâng cao chất lượng gỗ ................................................. 4
2.1.2. Các phương pháp biến tính nâng cao chất lượng gỗ ............................... 5
2.1.3. Tổng quan về nhựa Urea formaldehyde và nguyên liệu gỗ Bồ đề ......... 6
2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới........................................... 10
2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ......................................................... 10
2.2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ........................................................ 11
Phần 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

......................................................................................................................... 16
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................ 16
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 16
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 16


viii

3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu ............................................ 16
3.2.1. Địa điểm ................................................................................................ 16
3.2.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................ 16
3.3. Nội dung nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu .................................. 16
3.3.1.Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 16
3.3.2.Phương pháp nghiên cứu........................................................................ 17
PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................... 27
4.1. Ảnh hưởng của thời gian và áp suất tẩm nhựa UF đến độ tăng khối lượng
của mẫu compozit từ gỗ Bồ đề ........................................................................ 27
4.2. Ảnh hưởng của thời gian và áp suất tẩm nhựa UF đến độ tăng thể tích của
mẫu compozit từ gỗ Bồ đề .............................................................................. 29
4.3. Ảnh hưởng của thời gian và áp suất tẩm nhựa UF đến độ hút nước của
mẫu compozit từ gỗ Bồ đề .............................................................................. 32
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 40
5.1. Kết luận .................................................................................................... 40
5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 42
PHỤ LỤC


1

Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề.
Cây Bồ đề (Styrax tonkinensis) phân bố tự nhiên ở một số quốc gia như
Việt Nam, Lào, Thái Lan, Indonesia. Tại Việt Nam, Bồ đề phân bố từ Nghệ
An, Hà Tĩnh trở ra, vùng phân bố nhiều nhất là dọc thung lũng sông Lô, sông
Chảy, sông Hồng và tiếp đến là Bắc Giang, Thái Nguyên, Hoà Bình... Cây Bồ
đề sinh trưởng nhanh. Gỗ Bồ đề có ưu điểm như: màu sáng, thớ thẳng và mịn,
gỗ mềm, nhẹ, dễ gia công cắt gọt... Tuy nhiên, do sinh trưởng nhanh, gỗ
thường được khai thác sớm, do đó tỉ lệ gỗ tuổi non cao, độ bền cơ học thấp,
độ ổn định kích thước kém và không đồng đều... gây khó khăn cho gia công
chế biến. Vì vậy, hiện tại gỗ Bồ đề mới chỉ được sử dụng làm nguyên liệu
cho sản xuất ván dán và bột giấy. Điều này đã làm hạn chế phạm vi sử dụng
loài gỗ này.
Những năm gần đây, với sự phát triển của nhiều công nghệ cao để tạo
sản phẩm mới từ gỗ rừng trồng như: sản xuất ván ghép thanh, gỗ ghép khối
(Glulam) làm nguyên liệu sản xuất các cấu kiện xây dựng dùng ở điều kiện
tiếp xúc với môi trường ngoài trời. Với các ứng dụng này, gỗ nguyên liệu
cần được xử lý với nhiều loại hoá chất nhằm chống lại tác động của sinh vật
hại gỗ và nâng cao chất lượng gỗ. Trước đây, một trong những loại hợp chất
như CCA (chromated copper arsenate) được sử dụng rất phổ biến. Nhưng do
các vấn đề liên quan đến môi trường nên hiện tại nhiều công nghệ đã áp dụng
các loại hợp chất khác như ACQ (alkaline copper quaternary) và CuAZ
(copper azoles). Gỗ được xử lý bằng các loại hợp chất này về cơ bản đáp ứng
được yêu cầu chống lại sinh vật hại gỗ, nâng cao chất lượng gỗ, nhưng khả
năng dán dính của chúng đều giảm đáng kể.
Bên cạnh đó, với giải pháp ngâm tẩm nhựa nhiệt rắn (Phenol


2

formaldehyde hoặc Urea formaldehyde) vào gỗ nguyên khối để tạo vật liệu
compozit, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra, vật liệu compozit được tạo ra từ gỗ và
dung dịch nhựa gốc phenolic có thể cải thiện được các tính chất của gỗ như:
độ bền cơ học, độ ổn định kích thước cũng như khả năng chống sinh vật
phá hại ... .
Tuy nhiên, cho đến thời điểm hiện tại rất ít công trình nghiên cứu công
bố việc tạo vật liệu compozit từ gỗ Bồ đề và nhựa gốc phenolic. đề tài này sẽ
trình bày một số tính chất vật lý của compozit tạo ra từ gỗ Bồ đề và nhựa
Urea formaldehyde (UF). Vì vậy tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ngiên cứu
nâng cao chất lượng gỗ bồ đề (Styrax Tonkinensis) từ keo urea
formaldehyde (UF)” . Để nghiên cứu một số tính chất vật lý của compozit
tạo ra từ gỗ Bồ đề và nhựa Urea formaldehyde (UF) với các cấp gia tăng áp
lực khác nhau sử dụng nhựa khác nhau.
1.2. Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài
1.2.1. Mục tiêu
- Đánh giá được sự ảnh hưởng của áp suất và thời gian của nhựa urea

formaldehyde đến chất chượng gỗ bồ đề sau khi biến tính.
- Đưa ra được giải pháp nâng cao chất lượng gỗ bồ đề bằng keo urea

formaldehyde.
1.2.2. Ý nghĩa của đề tài
1.2.2.1. Ý nghĩa nghiên cứu khoa học
-

Đề tài là cơ sở khoa học quan trọng trong việc nâng cao chất lượng gỗ

rừng trồng nói chung và gỗ bồ đề nói riêng.
-

Đề tài sẽ cung cấp một cơ sở khoa học trong việc nâng cao chất

lượng gỗ.
1.2.2.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất
- Nâng cao được chất lượng gỗ bồ đề phục vụ cho sản xuất chế biến gỗ


3

- Tăng thêm nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ gỗ bồ đề trong công nghệ
sản xuất đồ gia dụng, đồ nội thất.
- Khả năng ứng dụng của nhựa urea formaldehyde trong việc nâng cao
tính chất gỗ.


4

Phần 2
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở khoa học
2.1.1. Vai trò của việc nâng cao chất lượng gỗ
Gỗ là nguồn tài nguyên quan trọng trong cuộc sống của con người. Hiện
nay, do nhiều nguyên nhân khác nhau, rừng tự nhiên suy giảm cả về diện tích
và trữ lượng. Khả năng đáp ứng nguyên liệu gỗ cho các nhu cầu của xã hội sẽ
không đủ. Rừng trồng của nước ta với các loại cây mọc nhanh được tập trung
phát triển trong một vài thập niên trở lại đây đã và đang trở thành nguồn cung
cấp nguyên liệu gỗ chính cho các nhu cầu sử dụng của xã hội.
Trong quá trình sử dụng, gỗ luôn chịu tác động tổng hợp của các yếu tố
sinh vật (mối, mọt, nấm mục...) và phi sinh vật (nhiệt độ, độ ẩm...) làm cho bị

nứt, cong vênh hoặc bị phá hủy. Đối với gỗ mọc nhanh rừng trồng, các tính
chất gỗ thường kém hơn các loại gỗ quý rừng tự nhiên. Do đó việc nghiên cứu
áp dụng các giải pháp công nghệ nhằm nâng cao tính chất gỗ đáp ứng nhu cầu
sử dụng là rất cần thiết.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các sản phẩm gỗ, gỗ rừng trồng
đang được đặc biệt quan tâm để đáp ứng nhu cầu gỗ trong tương lai. Do rừng
trồng có tốc độ sinh trưởng nhanh, gỗ rừng trồng thường có khối lượng thể
tích thấp, cơ tính và độ bền tự nhiên không cao.
Bởi vậy biến tính gỗ hóa học đã được phát triển như một phương pháp
tiên tiến để cải thiện những bất lợi này. Biến tính hóa học của gỗ có thể được
định nghĩa như một quá trình liên kết một hóa chất phản ứng với một phần
phản ứng của polyme vách tế bào gỗ. Quá trình này có thể là ngâm tẩm hóa
chất, sơn phủ, polyme hóa hay xử lý nhiệt.
Gỗ có thể được biến tính hóa học để cải thiện khả năng chịu nước, ổn
định kích thước, chống chịu axit hay bazơ, chống chịu bức xạ siêu tím, phá


5

hủy bởi sinh học, và phân hủy nhiệt. Gỗ cũng có thể được xử lý hóa học, sau
đó được nén ép để cải thiện ổn định kích thước và tăng độ cứng.
2.1.2. Các phương pháp biến tính nâng cao chất lượng gỗ
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các sản phẩm gỗ, gỗ rừng trồng
đang được đặc biệt quan tâm để đáp ứng nhu cầu gỗ trong tương lai. Do rừng
trồng có tốc độ sinh trưởng nhanh, gỗ rừng trồng thường có khối lượng thể
tích thấp, cơ tính và độ bền tự nhiên không cao.
Gỗ có thể được biến tính để cải thiện khả năng chịu nước, ổn định kích
thước, chống chịu axit hay ba zơ, chống chịu bức xạ siêu tím, phá hủy bởi
sinh học, và phân hủy nhiệt. Gỗ cũng có thể được xử lý hóa học, sau đó được
nén ép để cải thiện ổn định kích thước và tăng độ cứng.

Do đó người ta thường sử dụng biến tính hóa học để nâng cao chất lượng gỗ
Biến tính hóa học của gỗ có thể được định nghĩa như một quá trình
liên kết một hóa chất phản ứng với một phần phản ứng của polyme vách tế
bào gỗ. Quá trình này có thể là ngâm tẩm hóa chất, sơn phủ, polyme hóa
hay xử lý nhiệt: [12]
 Điều kiện xử lý biến tính gỗ
Gỗ có thể giảm khả năng trương nở và co rút khi tiếp xúc với nước nếu
được xử lý với các hóa chất chịu nước. Gỗ có thể được ngâm tẩm trong những
hóa chất đó ở dạng dung dịch với nước hay trong dung môi, nhờ đó những
hóa chất có thể liên kết với các polyme trên vách tế bào gỗ. Những xử lý như
vậy cũng làm giảm mức độ thay đổi kích thước gỗ trong điều kiện môi trường
ẩm, ngay cả trong một thời gian dài.
Các loại sơn, dầu, chất tráng phủ, giấy ép plastic có thể làm chậm khả
năng hút ẩm của gỗ, nhưng ít có khả năng ổn định được kích thước gỗ khi tiếp
xúc thường xuyên và lâu dài với môi trường ẩm.


6

Sự ổn định vĩnh viễn kích thước gỗ là cần thiết trong những điều kiện
ứng dụng nhất định. Điều này có thể thực hiện được bởi việc đẩy một tác
nhân nở (bulking agent) vào giữa cấu trúc dãn nở của các sợi gỗ. Những tác
nhân nở đã được thương mại hóa là những hệ thống định hình nhựa phenol
formaldehyde nhiệt rắn và có thể hòa tan tốt trong nước. Cho đến nay
không hề có nhựa nhiệt dẻo nào có khả năng ổn định kích thước gỗ một
cách hiệu quả.
 Ngâm tẩm gỗ
Cấu trúc của gỗ giống như mút xốp, với những lỗ mạch. Mục tiêu của
bảo quản gỗ là để tráng phủ các vách ngăn đó với hóa chất bảo quản để bảo
vệ gỗ khỏi mục nát bị các loại nấm mục và côn trùng gây hại. Các hóa

chất khi đươc tiếp xúc và phản ứng với gỗ cũng làm biến tính gỗ để phục vụ
các yêu cầu nâng cao chất lượng và độ bền tự nhiên cho gỗ.
Các hóa chất có thể được thấm sâu vào gỗ nhờ sự trợ giúp của môi
trường chân không và áp lực. Trước hết, chân không có tác dụng loại bỏ
không khí trong gỗ để tạo các khoảng trống cho các hóa chất bảo quản, sau đó
với sự trợ giúp của áp lực cao để đẩy sâu vào trong gỗ.
 Xử lý hóa nhiệt
Gỗ được xử lý với nhựa nhiệt rắn, thấm vào sợi gỗ và được nhiệt phản
ứng trong điều kiện không nén ép được gọi là gỗ biến tính hóa nhiệt. Trong
công nghệ này, gỗ đã tẩm nhựa được sấy khô ở nhiệt độ trung bình để loại bỏ
nước, sau đó được gia nhiệt phản ứng để đóng rắn nhựa.
2.1.3. Tổng quan về nhựa Urea formaldehyde và nguyên liệu gỗ Bồ đề
2.1.3.1. Nhựa Urea formaldehyde (UF)
Nhựa ure formaldehyde là một loại keo được tổng hợp từ: ure và
aldehyde formide. Ure thì chắc ai cũng biết (nó là một loại H2N-CO-NH2) vì


7

nó dùng để làm phân bón. Còn Formaldehyhyde là HCHO, nó tồn tại chủ yếu
là dạng dung dịch 37 - 40% (formalin). [10]
Phản ứng tạo keo có 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: tạo oligomer (phân tử lượng nhỏ). --> tan trong nước.
+ Ban đầu là phản ứng ở môi trường kiềm:

+ Đa tụ các oligome: Phản ứng xảy ra trong môi trường axit yếu

- Giai đoạn 2: là kết tụ hay nối dài mạch làm M tăng lên và dung dịch
keo trở nên đặc lại.

8

Nếu phản ứng quá lâu, M lớn thì keo sẽ rất khó tan trong nước (và các
dung môi khác), thậm chí kết rắn luôn. Khi UF đã không tan thì khó có thể
làm nó tan vì phản ứng cắt mạch khó xảy ra hơn.
UF có rất nhiều ứng dụng: keo ván ép, sơn, chất kết dính, chất làm cứng
vải.... .
Gần đây người ta còn biến tính UF bằng melamine .... để tăng tính
chất .... và còn nhiều hướng mới nữa.
Keo Urea formandehit (UF): được ứng dụng rộng rãi để tạo ra nhiều
sản phẩm trong ngành công nghiệp sản xuất ván gỗ, ván nhân tạo do có thời
gian đóng rắn nhanh ở mọi nhiệt độ, tạo dung dịch với nước trước khi đóng
rắn, có độ bám dính cao và có giá thành tương đối thấp so với các loại keo
tổng hợp khác. [11]
Tuy nhiên, do có nhược điểm là chịu nước kém, có độ bền cơ học không
cao nên việc sử dụng có rất nhiều hạn chế, đặc biệt là trong một nước có độ
ẩm cao như nước ta. Một trong những phương pháp để khắc phục nhược điểm
ở trên của keo UF là biến tính nó bằng melamin. Kết quả của sự biến tính này
là nhằm tạo cho sản phẩm sau khi đóng rắn có nhiều liên kết ngang sẽ làm
tăng độ bền nước, độ bền cơ học và khả năng bám dính của keo. [11]
2.1.3.2 Nguyên liệu gỗ Bồ đề
a) Đặc điểm hình thái
Cây gỗ Bồ đề trung bình, cao 18-20m, có thể trên 20m, đường kính
ngang ngực 20-25cm. Thân cây màu trắng, tương đối tròn, vỏ mỏng. Tán cây
mỏng và thưa. Rễ cọc phát triển yếu, ngược lại hệ rễ bàng phát triển mạnh và
tập trung trên 80% ở tầng đất mặt 0-20cm, do vậy độ phì tầng đất mặt có ý
nghĩa rất lớn đối với sự phát triển của Bồ đề.

9

b) Đặc điểm sinh thái
Bồ đề là loài cây đặc hữu, mọc phổ biến ở miền Bắc trong rừng lá rộng
thường xanh bị phá tán hoặc rừng gỗ xen Tre, Vầu, Nứa. Phân bố tương đối
rộng ở nhiều vùng thuộc miền núi phía Tây Bắc, Việt Bắc xuống đến miền
Tây Thanh Hóa và còn lác đác tới biên giới Nghệ An – Lào. Thường gặp
nhiều nhất ở Yên Bái, Tuyên Quang, Phú Thọ, song cũng có mặt ở Lạng Sơn,
Bắc Cạn, Thái Nguyên, Cao Bằng, Hà Giang, Lào Cai, Lai Châu, Sơn La,
Hòa Bình, dọc theo phần trên của các lưu vực sông Hồng, sông Lô, sông Đà,
sông Mã. Bồ đề được trồng ở vùng Trung tâm Bắc Bộ nhiều năm nay. [9]
Bồ đề thường mọc tự nhiên sau nương rẫy hoặc sau lúc rừng vừa mới bị
phá để phơi đất trống, đất còn tốt, trên hầu hết các đất khác nhau về đá mẹ, trừ
đất đá vôi. Ở đó, Bồ đề mọc thuần loại hoặc xen lẫn với nứa, cây gỗ.
Bồ đề là loài cây tiên phong, đòi hỏi nhiều ánh sáng, chịu rét tương đối
khỏe, nhưng không chịu được nhiệt độ cao (nhất là cây non) và khô hạn. Vì
vậy chỉ thấy chúng có ở các vùng ẩm còn mang tính chất đất rừng rõ rệt. Bồ
đề là loài cây mọc nhanh, chu kỳ khai thác ngắn 10-12 năm.
Bồ đề có thời kỳ rụng hết lá, ngừng sinh trưởng vào khoảng từ tháng 1112 đến tháng 1-2 năm sau. Đặc điểm rụng lá, tán thưa thảm mục ít là các
nhược điểm cơ bản của rừng Bồ đề để phòng hộ bảo vệ môi trường. Có 2 loại
Bồ đề, loại nhiều nhựa mọc ở vùng cao, loại ít nhựa mọc ở vùng thấp là loại
thường được trồng để lấy gỗ.
Bồ đề thích hợp với nhiệt độ trung bình năm 19-23oC, lượng mưa 15002000 mm/năm, số tháng khô không quá 3 tháng, không bị ảnh hưởng của gió
Lào và phơn khô nóng.
Trồng thích hợp trên các loại đất feralit vàng, đỏ vùng đồi, núi thấp, có
tầng phong hóa dày và thành phần cơ giới tương đối nặng phát triển trên các
đá mẹ gnai, phiến thạch mica, philit, trầm tích neogen, pocphiarit, phù sa cổ.


10

Có thể mở rộng trồng trên đất feralit phát triển trên các đá mẹ riolit, acgilit,
phiến thạch sét. Cây mọc khỏe nơi đất sâu ẩm; không ưa đất đá vôi, đất đọng
nước, đất bị glây; sinh trưởng kém nơi đất đã thoái hóa, đất cát và đất.
2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới
2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Manabendra Deka và C. N. Saikia (2000) đã nghiên cứu ảnh hưởng của
3 loại nhựa PF, MF (Melamine Formaldehyde), UF (Urea Formaldehyde) đến
độ ổn định kích thước của gỗ Gáo (Anthocephalus cadamba). Kết quả cho
thấy, khi xử lý với nồng độ nhựa là 30%, ở nhiệt độ 90 - 100oC, áp suất 75
psi, độ tăng khối lượng (WPG) đạt khoảng 33 - 35%, độ ổn định kích thước
của gỗ tăng lên 70,59% với nhựa PF, 68,23% với nhựa MF và 48,5% với
nhựa UF. Cũng với giá trị WPG này, hiệu quả chịu ẩm (MEE) của gỗ đã tăng
lên 31 - 47%. Độ ổn định kích thước của gỗ vẫn không đổi khi thử nghiệm
lặp lại với mẫu gỗ ở các điều kiện ướt và khô. Ngoài ra, khả năng chống mối
(Odontotermis spp.) của gỗ sau xử lý tăng lên, độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn
hồi của gỗ cũng tăng lần lượt khoảng 12 - 20% và 5 - 12% khi WPG = 33 35%. T. Furuno và cộng sự (2003) đã nghiên cứu xử lý gỗ Liễu sam Nhật
Bản (Cryptomeria japonica) bằng nhựa PF phân tử lượng thấp tổng hợp trong
điều kiện trung tính và kiềm. Kết quả thể hiện, độ ổn định kích thước của gỗ
tăng lên đến 60% khi xử lý với nồng độ nhựa là 30%. Gỗ sau khi xử lý với
dung dịch có nồng độ 15% cho nhựa PF trung tính và 10% cho nhựa PF kiềm
đã có khả năng chống chịu được mục trắng và mục nâu. Bằng phương pháp
chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) đã xác định được nhựa PF phân tử lượng
thấp đã thấm vào vách tế bào gỗ, và làm cho cải thiện độ ổn định kích thước
và khả năng chống sinh vật hại gỗ. [8]
D.D.Nicholas và A.D.Williams (1987) đã nghiên cứu biến tính gỗ
Thông bằng dung dịch DMDHEU 45% trong dung môi nước, sử dụng các


11

muối kim loại và axit tartaric làm xúc tác, nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt
độ xử lý đến ASE; nhiệt độ xử lý thích hơp là 90-100˚C. Gỗ xử lý có hệ số
chống dãn nở đạt 60%, cường độ uốn tĩnh giảm so với gỗ không xử lý. H.
Militz (1993) đã nghiên cứu xử lý gỗ Fagus silvatica L bởi nhựa dimethylol
tan trong nước để cải thiện tính ổn định kích thước và độ bền của gỗ H.
Militz kết luận nhiệt độ xử lý tốt nhất nên lấy 100˚C, ở nhiệt độ thấp hơn hiệu
quả xử lý về ổn định kích thước thu được không cao. H. Militz đã thử khả
năng chống nấm mục của gỗ xử lý theo tiêu chuẩn EN 113. Sau 16 tuần thử
nghiệm với Coriolus và Gloeophullum trabeum tổn hao khối lượng mẫu
không xử lý trên 30%, còn mẫu gỗ xử lý DMDHEU nông độ 20% đều dưới
20% Sulaeman Yusuf (1996) đã nghiên cứu xử lý gỗ giác gỗ Sugi và Buna
bơi DMDHEU, đã thử khả năng chống nấm mục của gỗ xử lý theo tiêu chuẩn
JWPA 𝑁0 . 3 − 1992 với nấm mục nâu Tyromyces palustris và nấm mục
trắng Coriolus versicolor. Yanni Sudiyani và đồng tác giả (1999) đã biến tính
gỗ Albizzia (Paraserianthes falcata Becker) và gỗ (Cryptomeria japonica D)
bởi DMDHEU nồng độ 5% và 10%. [13]
2.2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Kết quả nghiên cứu của Lý Tuấn Trường và Vũ Mạnh Tường (2016) về
ảnh hưởng của thời gian sấy sau khi tẩm đơn thể nhựa PF vào gỗ Keo lai để
tạo vật liệu compozit đã chỉ ra, thời gian sấy có ảnh hưởng đáng kể đến tính
chất của vật liệu compozit. Cụ thể, độ tăng khối lượng của mẫu compozit
khoảng 14 - 15%, độ ẩm thăng bằng giảm 40%, độ hút nước giảm khoảng
37%, độ ổn định kích thước tăng khoảng 40 - 50% so với gỗ nguyên. [6]
Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Minh Ngọc và Vũ Mạnh Tường, về một
số tính chất của compozit từ gỗ Bồ đề (Styrax Tonkinensis) và nhựa Phenol
Formandehyde. Bằng phương pháp tẩm áp lực-chân không với dung dịch
nhựa Phenol formaldehyde (PF) , về một số tính chất của compozit từ gỗ Bồ

12

đề (Styrax Tonkinensis) và nhựa Phenol Formandehyde. Kết quả cho thấy,
nhựa PF đã tồn tại trong tế bào gỗ Bồ đề thông qua đánh giá độ tăng khối
lượng (WPG) và độ tăng thể tích (VPG), kết quả xác định WPG và VPG lần
lượt lên đến 41% và 6,65%. Cùng với đó, vật liệu compozit tạo ra từ nghiên
cứu có độ hút nước và độ trương nở thể tích giảm xuống đáng kể. Độ hút
nước giảm đến 40%, độ trương nở thể tích giảm đến 70%. Từ đó có thể thấy,
việc tạo vật liệu compozit từ gỗ Bồ đề và nhựa PF là phương pháp hiệu quả
để đạt mục tiêu nâng cao độ ổn định thể tích của gỗ Bồ đề. Để có thêm cơ sở
xác định vị trí tồn tại (trong vách tế bào hay trong các khoảng trống của gỗ)
của nhựa PF trong gỗ cần tiến hành thêm các nghiên cứu về cấu trúc hiển vi
hoặc siêu hiển vi của vật liệu sau khi được tạo ra. [4]
Vũ Huy Đạt (2008) và cộng tác viên đã xử lý gỗ Keo Lá Tràm, Keo Lai
bằng DMDHEU nồng độ 20% cho phôi liệu kích thước 25mm, ván mỏng
1,5mm và 5mm, Phạm Văn Chương và cộng tác viên (2010) đã nghiên cứu
biến tính gỗ Keo Lai, Bạch Đàn, Mỡ sử dụng DMDHEU nồng độ 30-40%
làm ván sàn. Trong nước, các kết quả nghiên cứu xử lý gỗ bằng DMDHEU
đều cho thấy tính ổn định kích thước, độ bền với nấm mục... của gỗ xử lý
tăng nhưng các công trình nghiên cứu chưa nghiên cứu đến độ rửa trôi của
của hóa chất gỗ xử lý, chưa đề cập đến sự khác biệt về tính chất gỗ xử lý
không và có thử rửa trôi, chưa xem xét sự thay đổi cấu tạo, thành phần hóa
học của gỗ xử lý, chưa xác định hàm lượng formaldehyde trong gỗ xử lý. Mặt
khác chưa có bất kỳ công trình nghiên cứu nào đề cập đến việc nâng cao chất
lượng gỗ Trám Trắng bằng phương pháp biến tính hóa học sử dụng hóa chất
DMDHEU. [13]
Luận án nghiên cứu về gỗ Trám Trắng bằng phương pháp biến tính cho
ra kết quả như sau: [13]
Quá trình gỗ luộc ở 70˚C làm giảm hàm lượng chất chiết xuất trong gỗ,

13

đặc biệt là các chất tan trong nước nóng (tinh bột, đường...), tăng khả năng
thấm hóa chất vào gỗ. Khi luộc gỗ ở nhiệt độ70˚C trong 4-16 giờ lượng dung
dịch hóa chất DMDHEU nồng độ 30% thấm vào gỗ tăng 10,75% - 44,58%.
Khi được luộc khối lượng gỗ Trám Trắng giảm không nhiều, tính chất cơ học
như độ bền nén dọc, độ bền nén ngang giảm không đáng kể, tỷ lệ cơ dãn nở
của gỗ tăng. Luộc gỗ ở nhiệt độ 70˚C là giải pháp có thể áp dụng trong công
đoạn xử lý trước để tăng khả năng thấm hóa chất vào gỗ mà không làm ảnh
hưởng nhiều đến tính chất gỗ so với khi không luộc.
Quá trình xử lý gỗ Trám Trắng bởi DMDHEU cho gỗ xử lý có độ rửa
trôi hóa chất từ gỗ ít nhất khi sử dụng chất xúc tác 𝑀𝑔𝐶𝑙2 . 6𝐻2 𝑂 với tỷ lệ
khối lượng chất xúc tác và DMDHEU là 5,5%, xử lý nhiệt ở nhiệt độ 120˚C
trong thời gian 12,51 giờ. Độ tăng khối lượng khi xử lý nhiệt trong 12 giờ và
trong 10 giờ ít hơn độ tăng khối lượng khi xử lý nhiệt trong 12,51 giờ lần lượt
là 0,1% và 1,9% mức độ giảm không nhiều. Chính vì thế, xét trên các khía
cạnh về WPG tính chất cơ học và hiệu quả kinh tế có thể xử lý nhiệt trong 10
đến 12 giờ.
Gỗ xử lý DMDHEU có độ ổn định kích thước cao hơn khi không xử lý,
cùng với sự tăng độ tăng khối lượng độ ổn định kích thước gỗ xử lý tăng. Khi
xử lý hóa chất cùng nồng độ gỗ luộc có độ ổn định kích thước cao hơn gỗ
không luộc do có độ tăng khối lượng nhiều hơn. Tỷ lệ dãn nở của gỗ xử lý
thấp hơn tỷ lệ dãn nở lớn nhất của gỗ không xử lý. hệ số chống dãn nở thể
tích có thể đạt 57,94%. Độ rỗng của gỗ xử lý thấp hơn so với của gỗ không
xử lý; độ rỗng của gỗ xử lý hóa chất nồng độ 40% là 31,53% và 24,29%
tương ứng với hai trường hợp mẫu không và luộc trước. Khi đó độ rỗng của
gỗ không xử lý là 52,33%.
Độ bền sinh học của gỗ xử lý được cải thiện đáng kể, đặc biệt là độ bền
chống nấm mục. Gỗ Trám Tráng có độ bền tự nhiên thuộc loại thấp. Gỗ xử lý

14

DMDHEU có thể có độ bền với nấm biến màu đạt đến cấp 3 hoặc 2, với nấm
mục đạt cấp độ bền và có hiệu quả chống mối tốt. Tỷ lệ diện tích biến màu,
tổn hao khối lượng do nấm, số lượng mẫu bị mối ăn và mức độ bị mối phá
hoại giảm khi lượng hóa chất vào gỗ tăng (đặc trưng bởi độ tăng khối lượng).
Quá trình xử lý gỗ Trám Trắng bởi DMDHEU có ảnh hưởng tích cực và
tiêu cực đến tính chất cơ học của gỗ: độ bền nén dọc tăng từ 3,48%-16,54%;
độ bền nén ngang tăng từ 27,31% - 75,86%; độ cứng tĩnh tăng 15,29% 46,37%; mô đun đàn hồi uốn tĩnh tăng 3,05%-11.02%; nhưng độ bền uốn
tĩnh của gỗ xử lý giảm 10,46% - 20,81% gỗ trờ nên giòn hơn so với gỗ
không xử lý.
Độ lệch màu do tác động của điều kiện thời tiết nhân tạo trong 168 giờ
của gỗ xử lý DMDHEU thấp hơn so với gỗ không xử lý. Khi xử lý gỗ hóa
chất này nồng độ 10 - 30% thì độ lệch màu giảm không nhiều; độ lệch màu
của gỗ không xử lý là 19,79 của gỗ xử lý DMDHEU nồng độ 30% là 12,12
và 8,18 với gỗ không luộc và luộc trước khi xử lý. Khi xử lý gỗ bằng hóa chất
nồng độ 40% độ lệch màu có thế đạt 6,31.
Cấu tạo gỗ xử lý có thể thay đổi khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử
quét; vách tế bào dày hơn, rõ thấy nhất là ở phần vách tế bào mạch gỗ; số
lượng và kích thước mao dẫn trong vách tế bào giảm nhiều. Điều này chứng
tỏ DMDHEU đã xâm nhập vào vách tế bào, choán thể tích trong mao dẫn,
làm giảm kích thước mao dẫn, làm tăng chiều dày vách tế bào gỗ. Quan sát
hình ảnh phổ hồng ngoại gỗ xử lý có sự tăng cường độ hấp thụ ở vân
1738𝑐𝑚−1 tương ứng với nhóm 𝐶𝑂2 , chứng tỏ lượng nhóm CO trong gỗ xử
lý tăng lên. Điều này cho thấy hóa chất DMDHEU đã tồn tại trong gỗ, làm
thay đổi tính chất của gỗ. Hàm lượng formaldehyde trong gỗ xử lý
DMDHEU với độ tăng khối lượng 30,57% là 3,2mg/100g gỗ khô kiệt, thấp
hơn trị số cho phép của ván từ gỗ thuộc loại 𝐸1 (nhỏ hơn hoặc bằng

15

8mg/100g ván khô kiệt).
Từ các kết quả nghiên cứu trên cho thấy chưa có kết quả nghiên cứu nào
về nâng cao chất lượng gỗ Bồ đề từ nhựa Urea Formaldehyde. Từ đó cho thấy
đề tài của chúng tôi nghiên cứu về nâng cao chất lượng gỗ Bồ đề từ nhựa
Urea Formaldehyde là cần thiết và có ý nghĩa.


16

Phần 3
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Khả năng nâng cao chất lượng gỗ Bồ đề từ nhựa Urea formaldehyde.
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tiến hành chỉ tiến hành nghiên cứu về chất lượng và tính chất vật
lý của gỗ bồ đề.
Đề tài tiến hành sử dụng gỗ bồ đề 5 tuổi được khai thác từ tỉnh
Yên Bái.
Dụng cụ thí nghiệm thực hiện đề tài sử dụng các dụng cụ thực
hành có tại khoa phòng thí nghiệm khoa Lâm nghiệp và tự trang bị
những dụng cụ cần thiết.
Đề tài chỉ tiến hành thực hiện ở 3 cấp áp suất tẩm khác nhau
(0bar; 0,5bar; 1bar) và 3 cấp thời gian khác nhau (0,5h; 1h; 1,5h).
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu
3.2.1. Địa điểm

Địa điểm tại: Trường Đại học Nông lâm Thái nguyên.
3.2.2. Thời gian nghiên cứu
Thời gian tiến hành nghiên cứu đề tài từ: 12/2017 – 5/2018.
3.3. Nội dung nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu
3.3.1. Nội dung nghiên cứu
3.3.1.1. Ảnh hưởng của thời gian và áp suất dung dịch nhựa UF đến độ
tăng khối lượng gỗ Bồ đề
3.3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian và áp suất dung dịch nhựa UF đến độ
tăng thể tích gỗ Bồ đề