Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ, thời gian xử lý bằng dung dịch ammoniac, tỷ suất nén đến chất lượng gỗ bồ đề (styrax tonkinensis pierre) biến tính theo phương pháp hóa dẻo nén ép

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

TRẦN HỮU THÀNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ, THỜI GIAN XỬ LÝ
BẰNG DUNG DỊCH AMONIAC, TỶ SUẤT NÉN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
GỖ BỒ ĐỀ (Styrax tonkinensis Pierre) BIẾN TÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP
HỐ DẺO – NÉN ÉP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Tây - 2006


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

TRẦN HỮU THÀNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ, THỜI GIAN XỬ LÝ
BẰNG DUNG DỊCH AMONIAC, TỶ SUẤT NÉN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
GỖ BỒ ĐỀ (Styrax tonkinensis Pierre) BIẾN TÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP
HỐ DẺO – NÉN ÉP

Chun ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị và công nghệ gỗ, giấy
Mã số: 60-52-24
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hướng dẫn khoa học: TS. Trần Văn Chứ

LỜI CẢM ƠN

Hà Tây – 2006


LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần
Văn Chứ, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận
văn.
Cảm ơn Khoa Sau Đại Học - Trường Đại học Lâm nghiệp, cùng các thầy cơ
giáo, tồn thể cán bộ Trung tâm thực nghiệm và chuyển giao kỹ thuật Công nghiệp
rừng - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Cục chế biến nông lâm sản và nghề
muối đã đóng góp ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q trình học
tập và nghiên cứu.
Cảm ơn các cán bộ kỹ thuật của Trung tâm nghiên cứu và chuyển giao công
nghệ công nghiệp rừng và Phịng thí nghiệm Trường Đại học Lâm nghiệp; Phịng
Tài ngun thực vật rừng - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã hướng dẫn kỹ
thuật và hỗ trợ các trang thiết bị nghiên cứu, thử nghiệm tốt nhất giúp tôi thực hiện
đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè cùng gia đình đã quan tâm
động viên khích lệ tơi trong q trình thực hiện luận văn.
Một lần nữa, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chung đối với tất cả mọi người đã
giúp đỡ và ủng hộ tôi!

Hà Tây, Tháng 8-2006
Tác giả

Trần Hữu Thành


MỤC LỤC
Trang bìa phụ

Trang

Lời cảm ơn
ĐẶT VẤN ĐỀ

1

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

4

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

4

1.2. LỊCH SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

5

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

5

1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

7

1.3. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

8

CỨU
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu

8

1.3.2. Nội dung nghiên cứu

9

1.3.3. Phương pháp nghiên cứu

9

1.3.4. Phạm vi nghiên cứu

13

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

15

2.1. ĐẶC ĐIỂM NGUYÊN VẬT LIỆU LIÊN QUAN ĐẾN Q TRÌNH

15

HỐ DẺO - NÉN ÉP
2.1.1. Đặc điểm nguyên liệu gỗ

15

2.1.1.1. Các thành phần cơ bản của vật liệu gỗ là đối tượng nghiên cứu của

15

khoa học biến tính gỗ
2.1.1.2. Tính chất hút nước và thấu nước của vật liệu gỗ

17

2.1.1.3. Hóa chất Amoniac (NH3) và dung dịch amonihydroxyt (NH4OH)

18

2.2. LÝ THUYẾT BIẾN TÍNH GỖ

19

2.2.1. Khái niệm về q trình biến tính hố dẻo - nén ép gỗ

20

2.2.2. Biến đổi cấu trúc và tính chất của gỗ do tác động của nhiệt độ

21

2.2.3. Cơ chế hoá dẻo và nén ép gỗ

24

2.2.3.1. Cơ chế hóa dẻo gỗ

24


2.2.3.2. Xử lý hoá dẻo gỗ

26

2.2.3.3. Cơ chế nén ép gỗ

28

2.3. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ KHẢ NĂNG THẤM HOÁ CHẤT KHI

29

NGÂM GỖ
2.3.1. Khả năng thấm hóa chất theo nguyên lý khuyết tán

29

2.3.2. Khả năng thấm hóa chất theo nguyên lý mao dẫn

31

Chương 3. THỰC NGHIỆM

33

3.1. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ BIẾN TÍNH GỖ BỒ ĐỀ THEO

33

PHƯƠNG PHÁP HỐ DẺO – NÉN ÉP
3.2. CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU

34

3.2.1. Nguyên liệu gỗ bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre)

34

3.2.2. Hố chất

40

3.3. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

40

3.4. BỐ TRÍ THỰC NGHIỆM VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG GỖ BỒ

41

ĐỀ BIẾN TÍNH
3.4.1. Tạo phơi gỗ thí nghiệm

41

3.4.2. Hố dẻo gỗ bồ đề

41

3.4.3. Để ráo

41

3.4.4. Nén ép phôi gỗ bồ đề

41

3.4.5. Sấy gỗ nén

43

3.4.5 Để gỗ nén ổn định trong phịng kín.

46

3.4.6. Cắt mẫu để kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng của gỗ nén theo các tiêu

43

chuẩn phù hợp
Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ

45

4.1. KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH GỖ BỒ ĐỀ BIẾN TÍNH

45

4.2. TỶ LỆ CO RÚT, DÃN NỞ, TRƯƠNG DÃN CỦA GỖ BỒ ĐỀ BIẾN

47

TÍNH
4.2.1. Tỷ lệ co rút tiếp tuyến

47

4.2.2. Tỷ lệ co rút xuyên tâm

50


4.2.3. Tỷ lệ dãn nở tiếp tuyến

51

4.2.4. Tỷ lệ dãn nở xuyên tâm

52

4.2.5. Tỷ lệ trương dãn tiếp tuyến

53

4.2.6. Tỷ lệ trương dãn xuyên tâm

54

4.3. ĐỘ BỀN UỐN TĨNH CỦA GỖ BỒ ĐỀ BIẾN TÍNH

55

4.3.1. Độ bền uốn tĩnh tiếp tuyến

55

4.3.2. Độ bền uốn tĩnh xuyên tâm

58

4.4. GIỚI HẠN BỀN NÉN DỌC THỚ

59

4.5. KHẢ NĂNG TRANG SỨC BỀ MẶT CỦA GỖ BỒ ĐỀ SAU KHI

61

ĐƯỢC XỬ LÝ AMONIAC
4.6. KẾT QUẢ GIẢI PHẪU GỖ BỒ ĐỀ BIẾN TÍNH

63

4.7. GIẢI BÀI TỐN TỐI ƯU

67

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

68

KẾT LUẬN Và KHUYẾN NGHỊ

76

KẾT LUẬN

76

KHUYẾN NGHỊ

77

Tài liệu tham khảo
Phần phụ biểu

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngành khoa học vật liệu đã phát
triển mạnh mẽ và tạo ra nhiều loại vật liệu mới phục vụ cuộc sống của nhân loại,
ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực như giao thông, xây dựng, chế tạo máy, điện
tử, viễn thông, y tế…và hiện nay các nhà khoa học đang quan tâm nghiên cứu
những công nghệ kỳ diệu khác như cơng nghệ nano (vật liệu có kích thước 1-100
nm). Trong đó, các loại vật liệu như kim loại, plastic, composite… đã thay thế vật
liệu gỗ để sản xuất đồ nội, ngoại thất, kết cấu xây dựng, giao thông… vì có thể
được sản suất hàng loạt với mức độ đồng đề cao và giá thành thấp.
Tuy nhiên, so với nhiều vật liệu khác, gỗ vẫn là một loại vật liệu có hệ số
phẩm chất cao, có khả năng cách nhiệt, cách âm, hệ số dãn nở vì nhiệt nhỏ, vân thớ
đẹp, dễ gia công chế biến, trang sức bề mặt… Vì vậy, nhu cầu của xã hội về gỗ và
sản phẩm gỗ ngày càng tăng cả về khối lượng và chất lượng. Thực tế đã chứng
minh, các quốc gia có nền cơng nghiệp càng phát triển tiêu thụ gỗ càng nhiều. Theo
dự thảo “Chiến lược Lâm nghiệp quốc gia” [13], lượng tiêu thụ gỗ xẻ hàng
năm/1000 người tại các nước như sau: Ấn độ (7 m3); Trung quốc (12 m3); Malaysia
(109 m3); Thái Lan (75 m3); Hàn quốc (126 m3); Brazil (110 m3); Mỹ (420 m3); Đức
(216 m3).
Nhưng vật liệu gỗ cũng có một số nhược điểm như mềm xốp; dễ cháy; dễ hút
ẩm gây ra cong vênh, nứt nẻ, biến hình; tính chất cơ học thấp. Trong khi đó, đối với
một số lĩnh vực, vật liệu gỗ rất quan trọng, ít vật liệu khác có thể thay thế. Ví dụ,
tay đập, thoi dệt; bạc trục chân vịt tàu thuỷ, các chi tiết truyền động có khả năng
chịu mài mịn và tự bơi trơn; nhạc cụ, dụng cụ thể thao, tà vẹt…
Để khắc phục những nhược điểm và lợi dụng những đặc tính quý kể trên, các
nhà khoa học đã tìm nhiều giải pháp cải thiện tính chất và nâng cao giá trị sử dụng
của vật liệu gỗ. Vì vậy, khoa học biến tính gỗ đã ra đời và phát triển rất nhanh với
những giải pháp kỹ thuật hiện đại như hoá học cao phân tử, dùng tia γ thậm chí sử

dụng năng lượng nguyên tử. Cho đến nay, rất nhiều quốc gia có cơng nghiệp phát


2

triến như Nga, Mỹ, Pháp, Ba Lan, Ý, Đức, Nhật Bản, Trung quốc… đã quan tâm
nghiên cứu và ứng dụng cơng nghệ biến tính gỗ. Các sản phẩm gỗ biến tính được
ứng dụng rất phổ biến tại các quốc gia này và trên thị trường nói chung.
Cơng nghệ biến gỗ là một trong những biện pháp hữu hiệu để giải quyết vấn
đề khan hiếm nguyên liệu cũng như tạo ra các loại vật liệu có hệ số phẩm chất và
giá trị sử dụng tốt hơn gỗ nguyên. Theo xu thế chung của ngành công nghiệp chế
biến lâm sản, Việt Nam đang bắt đầu tiếp cận cơng nghệ biến tính gỗ với những giải
pháp đơn giản, phù hợp điều kiện kỹ thuật, thiết bị hiện có.
Theo quan điểm của chúng tơi, để phù hợp điều kiện sản xuất hiện tại của
Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ biến tính gỗ nên tập chung vào
phương pháp nhiệt hố cơ, trong đó việc sử dụng hố chất để hố dẻo gỗ là có hiệu
quả nhất.
Với giải pháp hố dẻo gỗ bằng hoá chất, các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến
mức độ hoá dẻo gỗ gồm loại gỗ, hoá chất, nồng độ hố chất, thời gian xử lý, kích
thước phơi gỗ, áp lực ngâm tẩm… Trong quá trình nén ép, tỷ suất nén, chiều dày
phôi gỗ, nhiệt độ nén ép, phương pháp nén ép (nén kín hay nén hở, phương áp lực
nén), tốc độ nén… là các yếu tố quyết định khả năng tăng khối lượng thể tích và
ảnh hưởng đến các tính chất cơ học, vật lý của gỗ nén.
Trong q trình cơng tác và nghiên cứu chúng tơi nhận thấy, cũng như một
số loại cây rừng trồng mọc nhanh khác, Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre) là loại cây
có tốc độ sinh trưởng, phát triển nhanh, nhưng có nhược điểm là độ bền tự nhiên
kém, dễ bị cong vênh, biến hình, khó bảo quản, chưa đáp ứng u cầu làm nguyên
liệu sản xuất đồ mộc cao cấp, mộc xây dựng, trang trí nội thất, mộc giả cổ… Hiện
tại, gỗ Bồ đề chủ yếu được sử dụng để sản xuất giấy, diêm, bút chì, ván dán. Vì vậy,
những cây gỗ Bồ đề có đường kính lớn khơng được sử dụng hiệu quả sẽ gây lãng

phí, trong khi chúng ta đang thiếu nguyên liệu để sản xuất đồ gỗ.
Theo đó, yêu cầu thực tế đặt ra đối với các nhà khoa học, nhà sản xuất là
phải tìm các biện pháp nâng cao chất lượng, thẩm mỹ của gỗ rừng trồng mọc nhanh
nói chung, trong đó có gỗ Bồ đề.


3

Xuất phát từ yêu cầu trên, để góp phần đóng góp những cơng trình nghiên
cứu cơ bản trong cơng nghệ biến tính gỗ, được sự phân cơng của Trường Đại học
Lâm nghiệp, Khoa sau đại học, chúng tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ, thời gian xử lý bằng dung dịch
amoniac, tỷ suất nén đến chất lượng gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre) biến
tính theo phương pháp hoá dẻo – nén ép”


4

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến gỗ thế giới đang tìm các biện pháp
nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ và nâng cao chất lượng gỗ.
Đến cuối thế kỷ 20, ngành công nghiệp chế biến gỗ đã phát triển mạnh với
các dây chuyền sản xuất ván nhân tạo, giấy, công nghệ xẻ hiện đại như dùng laser,
tia nước áp lực cao... nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ.
Ngoài ra, việc nghiên cứu theo hướng nâng cao chất lượng gỗ đã và đang
được quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới. Theo xu hướng này, hiện có 5
phương pháp biến tính gỗ, đó là nhiệt-cơ; nhiệt-hoá-cơ; hoá-cơ; hoá học và bức xạhoá học. Mục đích của các phương pháp trên đều nhằm nâng cao khối lượng thể
tích và độ bền của gỗ.

Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng gỗ của Việt Nam đang tăng
nhanh, cả cho tiêu dùng nội địa và xuất khẩu. Năm 2005 kim ngạch xuất khẩu sản
phẩm gỗ đạt 1,5 tỷ USD, theo đó Chính phủ đã xếp sản phẩm gỗ vào nhóm 10 mặt
hàng xuất khẩu chiến lược.
Tuy nhiên, hiện nay ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam đang phải đối
mặt với thực trạng thiếu nguyên liệu, hàng năm phải nhập khẩu khoảng 70-80%
nguyên liệu cho nhu cầu, trong đó gỗ rừng tự nhiên quý hiếm, chất lượng cao chiếm
tỷ lệ rất lớn.
Trong khi đó, bằng nỗ lực của các Chương trình trồng rừng, ngành Lâm
nghiệp Việt Nam đã cung ứng được một sản lượng lớn gỗ rừng trồng. Tuy nhiên,
bên cạnh ưu điểm tăng trưởng nhanh, có khả năng tái sinh, nhưng gỗ rừng trồng còn
một số nhược điểm như gỗ mềm, khối lượng thể tích nhỏ, độ bền thấp.
Trong 5-10 năm tới, nguyên liệu gỗ sẽ càng khan hiếm vì các lý do sau: Một
mặt, cùng với sự phát triển nhanh của ngành công nghiệp chế biến gỗ, nhu cầu tiêu
dùng nguyên liệu gỗ sẽ tăng. Mặt khác, do áp lực của các Tổ chức môi trường quốc


5

tế, các Hiệp hội người tiêu dùng, buộc các Chính phủ phải xiết chặt quản lý hoạt
động khai thác và hạn chế xuất khẩu gỗ.
Đến nay, Việt Nam chỉ nhập khẩu 2 loại sản phẩm gỗ biến tính, đó là bạc
trục chân vịt tàu biển và tay đập thoi dệt cho ngành dệt. Nhưng chúng tôi cho rằng,
nhu cầu sử dụng gỗ biến tính ở Việt Nam trong những năm tới là rất lớn, bởi vì
nguồn nguyên liệu gỗ rừng tự nhiên, trong đó có các loại gỗ quý phục vụ chế biến
sản phẩm mộc truyền thống, mộc xây dựng, mộc cao cấp ngày càng khan hiếm.
Vì vậy, việc nghiên cứu, ứng dụng cơng nghệ biến tính gỗ nâng cao chất
lượng và độ bền gỗ rừng trồng là yêu cầu cấp bách đặt ra, góp phần nâng cao chất
lượng gỗ rừng trồng, đáp ứng nhu cầu nguyên liệu liệu gỗ.
1.2. LỊCH SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Vấn đề nghiên cứu trong đề tài này là hai q trình hố dẻo và nén ép thuộc
lĩnh vực sản xuất gỗ nén.
Những năm 1930, các nhà khoa học Nga đã nghiên cứu nén ép gỗ tạo ra thoi
dệt và tay đập của máy dệt. Sau đó, họ đã sử dụng phương pháp này để tạo ra những
chi tiết truyền động có khả năng chịu mài mịn, tự bôi trơn... Tuy nhiên, theo
phương pháp này, gỗ nén không ổn định hình dạng, ln có xu thế đàn hồi trở lại.
Để khắc phục hiện tượng này, các nhà khoa học đã nghiên cứu đưa vào gỗ các hoá
chất dưới dạng monome hoặc polyme. Năm 1936, một số nhà khoa học Nga đã đưa
vào gỗ dung dịch Bakelit 5-10%.
Cũng khoảng những năm 1930, gỗ nén đã được nghiên cứu và ứng dụng tại
một số nước phát triển như: Nga, Đức, Mỹ, Nhật, Trung Quốc…để tăng độ bền tự
nhiên của gỗ bằng phương pháp nén ép tăng khối lượng thể tích gỗ sau khi đã hoá
dẻo bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Về mặt ứng dụng, Đức là nước đầu tiên sản xuất ra gỗ nén vào những năm
1930 và bán ra sản phẩm Lignstone làm thoi dệt, tay nắm công cụ, ống sợi…
Đầu năm 1932, tại Nga có hai giải pháp tăng tính chất cơ lý của gỗ bằng
phương pháp nén ép. Trong đó có phương pháp nén ép kết hợp việc làm nóng gỗ ở


6

trong mơi trường hơi nước bão hồ hoặc gỗ được tẩm trước, gỗ được xử lý trong
môi trường độ ẩm cao để hoá mềm. Các nhà khoa học của trường Đại học
Varonhezơ và các Nhà máy chế tạo máy ở Varonhezơ đã dựa vào phương pháp
Khukhrenxki tạo ra phương pháp nén ép gỗ sản xuất các chi tiết máy.
Tác giả V.A. Bazenova [19] nhận xét, Viện Công nghiệp rừng Leningrat đã
tạo ra lý thuyết và ứng dụng gỗ tự nén.
Những năm 1950, một số nhà máy ở Thượng Hải, Bắc Kinh, Trung Quốc bắt
đầu nghiên cứu sản xuất các chi tiết gỗ uốn cong. Nhà máy đồ mộc Thượng Hải đã

xuất khẩu ghế gấp uốn cong với khối lượng lớn.
Những năm gần đây, Trường Đại học Lâm nghiệp Nam Kinh – Trung Quốc
đã nghiên cứu uốn gỗ kết hợp hóa mềm bằng dòng điện cao tần, sử dụng kỹ thuật
xử lý bằng hóa chất và định hình uốn cong gỗ.
Gỗ nén có nhược điểm là kích thước khơng ổn định trong môi trường ẩm, dễ
hút ẩm đàn hồi trở về trạng thái ban đầu. Mặc dù đã có nhiều cơng trình nghiên cứu
về quá trình tạo gỗ nén, nhưng hiện tượng đàn hồi trở lại vẫn chưa được xử lý triệt
để và cần được tiếp tục nghiên cứu theo nhiều cách tiếp cận khác nhau.
Theo V. G. Matveeva [21, tr.24], khi tăng tỷ xuất nén, độ bền của gỗ sẽ tăng
lên mà không phụ thuộc vào phương pháp nén, với tỷ suất nén tối đa, độ bền của gỗ
tăng nhanh.
Các nhà khoa học Mỹ, Trung quốc đã nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian
ép, độ ẩm gỗ, nhiệt độ, áp lực ép đối với mức độ đàn hồi của gỗ nén. Kết quả
nghiên cứu cho thấy, khi nén ép ở nhiệt độ 170-180oC (nhiệt độ thuỷ tinh hoá biến
đổi), lignin được hoá dẻo và linh động, giảm nội ứng suất và gỗ nén tương đối ổn
định kích thước.
Các nước phát triển đã sử dụng nhiều phương pháp từ đơn giản đến phức tạp
để hoá dẻo gỗ trước khi (hoặc đồng thời) nén ép định hình như: hấp luộc; gia nhiệt
cao tần; gia nhiệt viba (phổ biến tại Nhật Bản và hiệu quả hoá mềm rất tốt); xử lý
bằng chất hoá học như xử lý kiềm, xử lý amoniac, urea.


7

Stamm là người đầu tiên sử dụng amoniac để hoá mềm gỗ vào năm 1955.
Phương pháp này có ưu điểm hoá mềm triệt để hầu như tất cả các loại gỗ lá rộng;
thời gian ngắn, áp lực nén thấp, ít phế phẩm và tỷ lệ phục hồi nhỏ. Các nhân tố ảnh
hưởng đến mức độ hoá mềm gỗ gồm thời gian, nhiệt độ, áp lực ngâm tẩm, biện
pháp xử lý sau khi hố dẻo, và loại gỗ. Các tính chất của gỗ thay đổi sau khi được
hoá mềm bằng amoniac và sau quá trình nén ép với mức độ khác nhau, nhưng chưa

được nghiên cứu đầy đủ có tính hệ thống.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Việc nghiên cứu sử dụng các sản phẩm gỗ biến tính ở Việt Nam đến nay vẫn
còn rất hạn chế. Những năm 60 của thế kỷ 20, Nhà máy gỗ Cầu Đuống đã sản xuất
sản phẩm tay đập và thoi dệt từ ván mỏng dán ép nhiều lớp, có thể tạm coi đây là
sản phẩm gỗ biến tính đầu tiên ở Việt Nam, theo phương pháp nhiệt-hoá-cơ.
Cuối những năm 1980, Nguyễn Trọng Nhân và các cộng sự ở Viện Công
nghiệp rừng (Viện KHLN Việt Nam ngày nay [18] đã nghiên cứu tẩm dung dịch
Phenolformaldehyd và nén ép với tỷ suất nén 40-45% để biến tính gỗ mỡ để làm
thoi dệt, theo phương pháp nhiệt-hố-cơ. Kết quả đã nâng cao độ bền cơ học, độ
cứng gấp 2-3 lần gỗ mỡ nguyên.
Các tác giả Nguyễn Xuân Khu [6], [7], Đàm Bính [6], Nguyễn Vũ Lâm [8],
Lê Duy Phương [10] và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ngâm
đối với khả năng thấm của một số loại thuốc bảo quản với các cấp nồng độ, loại gỗ
khác nhau. Tuy nhiên, lượng thuốc thấm vào gỗ là chỉ tiêu để đánh giá các quá trình
bảo quản gỗ, chưa thể hiện mức độ ảnh hưởng đối với các tính chất cơ học, vật lý
của gỗ.
Vũ Huy Đại [5] và các cộng sự ở Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu
ảnh hưởng của đơn yếu tố tỷ suất nén đến một số tính chất của gỗ biến tính.
Chúng tơi cho rằng, số cơng trình nghiên cứu biến tính gỗ tại Việt Nam cịn
q ít vì các nguyên nhân chủ quan và khách quan sau:
Trong suốt thời gian dài từ những năm 1960-1995, nguồn nguyên liệu gỗ tại
Việt Nam còn nhiều, chủ yếu là gỗ rừng tự nhiên, gỗ rừng trồng chưa nhiều và cho


8

đến nay, tâm lý sử dụng gỗ rừng tự nhiên vẫn chưa được thay đổi hoàn toàn đối với
đại bộ phận người dân Việt Nam.
Cùng với trình độ hạn chế của khoa học kỹ thuật trong nước, nhu cầu tiêu

dùng sản phẩm gỗ biến tính chưa nhiều, như đã nói hiện nay Việt Nam chỉ nhập hai
loại sản phẩm gỗ biến tính là bạc trục chân vịt tàu biển và tay đập thoi dệt cho
ngành dệt.
Cơng nghệ biến tính gỗ là một lĩnh vực bao gồm nhiều môn khoa học kỹ
thuật từ đơn giản đến phức tạp như đã nói, trong điều kiện hiện nay của Việt Nam,
các nhà khoa học mới chỉ bước đầu nghiên cứu mang tính hệ thống lý thuyết và các
cơng trình nghiên cứu cơ bản. Nhưng theo xu thế chung của thế giới, nhu cầu thực
tế của thị trường trong nước, trong tương lai không xa ngành công nghiệp chế biến
lâm sản Việt Nam sẽ quan tâm nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này như một địi
hỏi khách quan, thơng qua các hoạt động thương mại, du nhập sản phẩm, công
nghệ, thiết bị từ các nước có nhiều thành tựu về khoa học biến tính gỗ.
Để thực hiện đề tài này, chúng tơi lựa chọn vấn đề nghiên cứu là sự thay đổi
nồng độ, thời gian xử lý bằng dung dịch amoniac, tỷ suất nén khi tiến hành biến
tính gỗ theo phương pháp hố dẻo-nén ép.
1.3. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu
 Mục tiêu chung
- Xác định các giải pháp công nghệ, kỹ thuật để nâng cao chất lượng của gỗ
biến tính.
- Tạo được loại gỗ biến tính từ gỗ rừng trồng, có chất lượng cao, tính chất cơ
học, vật lý đạt được các yêu cầu của nguyên liệu sản xuất đồ mộc truyền thống, đồ
mộc mỹ nghệ, trang trí nội thất và mộc xây dựng cao cấp như khung cửa, cánh
cửa...
 Mục tiêu c
chuẩn TCVN 362-70. Kết quả nghiên cứu được tổng hợp cụ thể tại bảng 4.10.
Từ kết quả tại bảng (4.10), chúng tôi đã xử lý số liệu bằng lý thuyết thống kê
với sự trợ giúp của Computer và xây dựng được phương trình tương quan dạng mã
hố (4.17) và phương trình hồi quy dạng thực (4.18) biểu diễn sự phụ thuộc của giới
hạn bền nén dọc thớ đối với các thông số: tỷ suất nén (ε, %), thời gian ngâm gỗ (τ,
ngày) và nồng độ dung dịch amoniac (N, %):

60

- Phương trình dạng mã hố:
Yndthớ = 51,885 + 5,038X1 + 3,390X12 + 2,436X2 - 0,725X2X1
+ 0,467X22 + 0,973X3 - 0,308X3X1 - 1,275X3X2 + 0,333X32

(4.17)

- Phương trình dạng thực:
Yndthớ = 259,119 – 11,159ε + 0,135ε2 + 1,334τ +0,072τε

(4.18)

+ 0,116τ2 + 1,289N – 0,030Nε – 0,318Nτ + 0,083N2
Bảng 4.10. Giới hạn bền nén dọc thớ
TT

ε (%)

τ (ngày)

N (%)

Y1

Y2

Y3

Ytb

Y-

1

50

8

17

62,4

62,3

58,1

60,9

63,70

2,77

2

40

8

17

54,9

47,9

58,0

53,6

52,71

-0,89

3

50

4

17

62,8

53,9

59,4

58,7

59,93

1,23

4

40

4

17

57,3

50,8

53,5

53,8

51,83

-2,02

5

50

8

13

68,6

61,3

59,5

63,1

64,92

1,79

6

40

8

13

57,3

58,2

47,0

54,2

52,69

-1,47

7

50

4

13

59,9

57,6

48,7

55,4

56,05

0,65

8

40

4

13

54,9

48,7

45,6

49,7

46,72

-3,00

9

55

6

15

72,5

79,2

53,8

68,5

63,13

-5,36

10

35

6

15

44,7

48,5

41,0

44,7

50,72

5,99

11

45

10

15

55,7

61,3

55,3

57,4

55,55

-1,88

12

45

2

15

48,5

45,6

47,2

47,1

49,60

2,50

13

45

6

19

52,1

58,6

52,9

54,5

53,56

-0,96

14

45

6

11

61,5

41,8

45,5

49,6

51,19

1,59

15

45

6

15

55,5

48,4

54,6

52,8

51,88

-0,94

 Nhận xét chung về độ bền uốn tĩnh xuyên tâm và giới hạn bền nén dọc
thớ của gỗ Bồ đề biến tính:
Từ kết quả tại các bảng (4.9), (4.10), cũng theo cách phân tích và so sánh
như trên, ảnh hưởng của các thơng số nghiên cứu cũng diễn biến định tính theo xu
hướng tương tự như đã được phân tích cụ thể tại mục 4.3.1.


61

4.5. KHẢ NĂNG TRANG SỨC BỀ MẶT CỦA GỖ BỒ ĐỀ SAU KHI ĐƯỢC
XỬ LÝ BẰNG AMONIAC
Để nâng cao giá trị thẩm mỹ cũng như khả năng bảo vệ vật liệu gỗ khỏi một
số tác động bất lợi của môi trường sử dụng như côn trùng, nấm mốc, độ ẩm trong
khơng khí…, vật liệu gỗ cần được trang sức bằng những chất liệu khác nhau tùy
thuộc mục đích sử dụng.
Việc biến tính nâng cao chất lượng của gỗ Bồ đề theo phương pháp hóa dẻonén ép, sử dụng hóa chất, dung dịch amonihydroxyt NH4OH sẽ ảnh hưởng đến khả
năng trang sức bằng các chất liệu/hoá chất khác nhau.
Bảng 4.11. Khả năng bám dính màng phủ P.U
ε (%)

τ (ngày)

N (%)

1

50

8

17

Số
ơ bong
(%)
3,2

2

40

8

17

4,4

Nhiều vết bong dạng vẩy

3

50

4

17

3,6

Ít bong, xuất hiện một số vết rạn

4

40

4

17

4,8

Nhiều vết bong dạng vẩy

5

50

8

13

3,6

Ít bong, khơng rạn

6

40

8

13

4,5

Nhiều vết bong dạng vẩy

7

50

4

13

3,5

Ít bong, xuất hiện một số vết rạn

8

40

4

13

4,6

Nhiều vết bong dạng vẩy

9

55

6

15

2,5

Ít bong

10

35

6

15

4,8

Nhiều vết bong dạng vẩy, rạn

11

45

10

15

3,8

Ít bong, xuất hiện một số vết rạn

12

45

2

15

4,4

Nhiều vết bong dạng vẩy, rạn

13

45

6

19

4,0

Nhiều vết bong dạng vẩy, rạn

14

45

6

11

4, 4

Nhiều vết bong dạng vẩy, rạn

15

45

6

15

4,2

Nhiều vết bong dạng vẩy, rạn

N

0

Trạng thái màng trang sức P-U khi
tạo ra các vết rạch
Ít bong, khơng rạn


62

Vì vậy, để đánh giá sự ảnh hưởng này (do hoá chất amonihydroxyt NH 4OH,
thời gian ngâm, nồng độ dung dịch), chúng tơi tiến hành kiểm tra khả năng bám
dính của màng sơn P-U (PolyUreathane) trên bề mặt gỗ Bồ đề biến tính theo tiêu
chuẩn ГOCT 15140-78.
Theo tiêu chuẩn này, chúng tôi sử dụng một mũi dao rạch các ô vng có
kích thước 2x2 (mm), với u cầu mũi dao đủ chạm tới bề mặt gỗ Bồ đề biến tính.
Tại mũi dao cắt sinh ra một lực tác động làm cho màng trang sức (P-U) có xu
hướng bị xê dịch khỏi mặt gỗ. Nếu màng P-U có độ bám dính lớn hơn lực xê dịch
này thì chúng khơng bị bong ra [2].
Kết quả kiểm tra khả năng bám dính của màng PU được tổng hợp tại bảng
4.11, qua đó chúng tơi nhận xét như sau:
- Đối với các mẫu có tỷ suất nén cao (ε = 55%), tỷ lệ ô bong thấp nhất
(2.5%); với tỷ suất nén ε = 35%, tỷ lệ ô bong cao nhất là 4,8%.
- Ở cùng cấp tỷ suất nén ε = 50%, số ô bong gần bằng nhau mặc dù nồng độ
và thời gian ngâm dung dịch NH4OH thay đổi.
- Số ô bong gần như không phụ thuộc nồng độ và thời gian ngâm dung dịch
NH4OH mà chỉ thay đổi chủ yếu theo tỷ suất nén.
Như vậy, khi so sánh ở cùng một cấp tỷ suất nén, số ô bong gần như không
phụ thuộc nồng độ hay thời gian ngâm gỗ Bồ đề trong dung dịch NH4OH mà chủ

yếu chỉ thay đổi theo tỷ suất nén, điều này được lý giải như sau:
- Thứ nhất, theo nguyên lý dán dính, khả năng trang sức (khả năng dán dính
màng/vật liệu P-U) phụ thuộc bản chất 2 vật dán: bề mặt gỗ Bồ đề biến tính và
màng P-U.
- Thứ hai, gỗ là một loại vật liệu đặc biệt, khi được nén ép tăng khối lượng
thể tích, nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sự đồng đều mật độ (khối lượng thể tích)
nói chung, mật độ/độ nhẵn, mịn của bề mặt là tốc độ nén ép (được cố định trong đề
tài này), chiều dày phôi gỗ và đặc biệt là tỷ suất nén.
Nói chung, cùng điều kiện nén ép như nhau, mẫu gỗ nào được nén ép với tỷ
suất nén cao hơn thì bề mặt gỗ nén sẽ có khối lượng thể tích cục bộ cao hơn và nhẵn


63

mịn hơn. Đối với từng loại gỗ, vùng vật liệu phía tâm phơi gỗ (theo chiều dày) sẽ
được nén ép tăng khối lượng thể tích khi khối lượng thể tích của vùng biên (vùng
gần sát bề mặt) đạt được một trị số nhất định (tương ứng một trị số tỷ suất nén nhất
định). Khi vùng biên có độ cứng đủ lớn thì chúng mới trở thành mơi trường chuyền
lực tác dụng và vùng vật liệu phía tâm phơi gỗ. Điều này cũng sẽ được lý giải kỹ
hơn tại phần phân tích kết quả giải phẫu gỗ Bồ đề biến tính.
Như vậy, cũng phù hợp với cách lý giải tại mục 4.1, với tỷ suất nén gỗ Bồ đề
trong khoảng ε = 35-55%, vật liệu gỗ tại bề mặt có độ mịn và khả năng kết dính tốt
với màng keo tại các trị số tỷ suất nén cao nhất, mà ít phụ thuộc các thông số nồng
độ và thời gian ngâm gỗ Bồ đề trong dịch NH4OH. Mặt khác, với mật độ vật chất
lớn, tại bề mặt nhẵn mịn sẽ không tồn tại nhiều khoảng rỗng xốp (theo cách phân
tích cấu tạo thô đại) sẽ hạn chế khả năng hút ẩm và co rút. Theo nguyên lý sức bền
vật liệu, hai vật liệu được kết dính với nhau có độ chênh lệch hệ số dãn nở/co rút vì
các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm... càng nhỏ thì lực liên kết càng lớn và sẽ hạn chế các vết
rạn, nứt màng P-U khi chúng bị rạch như đã nêu trên đây.
Cũng qua kết quả trên cho thấy, gỗ Bồ đề sau khi được hố dẻo bằng hố

chất NH4OH vẫn có khả năng trang sức bề mặt bằng sơn P-U (Tiêu chuẩn cho phép
số ơ bong/100 ơ < 5%). Sau khi hố dẻo, làm thốt amoniac, đặc biệt sau q trình
nén ép trong điều kiện nhiệt độ T = 150oC, lượng hoá chất amoniac tồn dư tại bề
mặt vật liệu là không đáng kể. Mặt khác, trong phạm vi này chúng tôi không nghiên
cứu sự tương tác của hoá chất hoá dẻo đối với vật liệu trang sức như sơn P-U.
4.6. KẾT QUẢ GIẢI PHẪU GỖ BỒ ĐỀ BIẾN TÍNH
Để đánh giá tác động của hố chất amoniac và q trình nén ép đối với cấu
trúc của gỗ Bồ đề, chúng tôi tiến hành giải phẫu một số mẫu gỗ Bồ đề (đã biến tính)
bằng thiết bị tại Phịng Tài ngun thực vật rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt
Nam. Kết quả giải phẫu được thể hiện trên các ảnh chụp từ hình 4.1 đến hình 4.7.


64

4.6.1. Quan sát bằng kính lúp

Hình 4.1. Mặt cắt ngang cấu tạo thô đại


65

4.6.2. Quan sát bằng kính hiển vi
4.6.2.1. Mặt cắt ngang

Hình 4.2. Mặt cắt ngang - hiển vi
Hình 4.4. Mặt cắt ngang – hiển vi 1


66

4.6.2.2. Mặt cắt xuyên tâm

Hình 4.3. Mặt cắt xuyên tâm – hiển vi
4.6.2.2. Mặt cắt tiếp tuyến

Hình 4.4. Mặt cắt tiếp tuyến – hiển vi


67

4.7. GIẢI BÀI TỐN TỐI ƯU
Mơ hình bài tốn tối ưu theo phương pháp trao đổi giá trị phụ đã được trình
bày tại trang 13. Mục đích của việc xây dựng và giải bài tốn này là tìm được các
giá trị tỷ suất nén (X1), thời gian ngâm gỗ (X2) và nồng độ (X3) tối ưu để đạt được
các chỉ tiêu chất lượng gỗ nén theo yêu cầu chất lượng nguyên liệu gỗ sản xuất đồ
mộc cao cấp và đồ mộc xây dựng.
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, chúng tơi chọn các chỉ tiêu chính dưới đây
để giải bài toán tối ưu theo phương pháp trao đổi giá trị phụ:
Độ bền uốn tĩnh xuyên tâm (Y1) :

Y1 ≥ 100 MPa

Giới hạn bền nén dọc thớ (Y2)

Y2 ≥ 60 MPa

:

Tỷ lệ trương dãn xuyên tâm (Y3):

Y3 ≤ 5%

Với các phương trình tương quan tương ứng như sau:
Y1 = Yutxt = 424,519 – 19,308ε + 0,264 ε2 + 13,312τ – 0,227τε
+ 0,107τ2 + 3,984N – 0,097Nε – 0,173Nτ + 0,085N2
Y2 = Yndthớ = 259,119 – 11,159ε + 0,135ε2 + 1,334τ +0,072τε
+ 0,116τ2 + 1,289N – 0,030Nε – 0,318Nτ + 0,083N2

(4.19)
(4.20)

Y3 = Ytgxt = - 5,975 + 0,907ε - 0,010ε2 - 0,652τ + 0,005τε + 0,011τ2
- 0,833N + 0,001Nε + 0,016Nτ + 0,020N2

(4.21)

Áp dụng phương pháp trao đổi giá trị phụ, tối ưu theo tiêu chuẩn,
F(x1, x2, x3, λ1, λ2, λ3 ) = - λ1(Y1 – ε1) – λ2(Y2 – ε2) + λ3(Y3 – ε3)
Trong đó, ε1, ε2, ε3 là các giá trị lớn nhất hoặc nhỏ nhất của các chỉ tiêu chất
lượng. Theo mục tiêu đặt ra ta có: ε1 = 100 ; ε2 = 60 ; ε3 = 5
Lấy đạo hàm riêng của hàm F(x1, x2, x3, λ1, λ2, λ3) theo các biến x1, x2, x3, λ1,
λ2, λ3 ta được hệ phương trình với các ẩn số x1, x2, x3, λ1, λ2, λ3. Giải hệ phương
trình đó ta có các giá trị tối ưu của thông số đầu vào của mơ hình với kết quả như
sau:
Tỷ suất nén: ε = 47,32%; thời gian ngâm: τ = 5,85 ngày và nồng độ dung
dịch amoniac N = 18,34%.


68

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Từ kết quả nghiên cứu trên đây, chúng tôi đánh giá mức độ ảnh hưởng của
các thông số tỷ suất nén, nồng độ và thời gian ngâm gỗ trong dung dịch NH 4OH đối
với các nhóm chỉ tiêu chất lượng/tính chất vật lý và cơ học của gỗ Bồ đề biến tính.
Đồng thời, kết quả giải phẫu gỗ Bồ đề biến tính là bằng chứng để giải thích các hiện
tượng đã nêu.
1) Ảnh hưởng của các thơng số nghiên cứu đối với các tính chất vật lý
Với phương pháp và hoá chất hoá dẻo trong đề tài này, vật liệu gỗ chưa bị
biến đổi nhiều về mặt hố học. Trước và sau khi biến tính, vách tế bào gỗ vẫn được
cấu tạo từ 3 thành phần chính (cellulose, lignin và hemicellulose), nhưng chỉ
cellulose mới hút và thoát hơi nước, tạo ra sự thay đổi khoảng cách giữa các
mixencellulose, sinh ra hiện tượng co rút, dãn nở.
Qua phần nhận xét trên đây, nhìn chung các tính chất vật lý của gỗ Bồ đề
biến tính có xu hướng giảm khi tăng tỷ suất nén, nồng độ và thời gian ngâm gỗ
trong dung dịch NH4OH, trong đó tỷ suất nén là thông ảnh hưởng chủ yếu. Tại một
số giới hạn/khoảng biến thiên trong kết quả nghiên cứu, ảnh hưởng của nồng độ và
thời gian ngâm không rõ ràng, đơi khi có xu hướng trái ngược/nghịch biến nhưng
với trị số nhỏ không đáng kể.
Khi được ngâm trong dung dịch NH4OH ở các cấp nồng độ và thời gian
ngâm khác nhau, gỗ Bồ đề được hoá dẻo với mức độ khác nhau do amoniac thấm
sâu vào vùng kết tinh và gây trương cellulose (như đã giải thích tại mục 4.1). Việc
hố dẻo gỗ có tác dụng tạo điều kiện thuận lợi cho q trình nén ép, nghĩa là có thể
nâng cao tỷ suất nén. Như vậy, ảnh hưởng của tỷ suất nén đối với các tính chất vật
lý của gỗ Bồ đề biến tính cũng gián tiếp phản ánh ảnh hưởng của các thông số nồng
độ và thời gian ngâm gỗ, vì các thơng số này ảnh hưởng đến mức độ hoá dẻo gỗ.
Bản chất của hiện tượng co rút, dãn nở là do vật liệu gỗ hút, nhả ẩm. Hiện
tượng này chỉ xảy ra trong phạm vi độ ẩm từ 0% đến độ ẩm bão hoà thớ gỗ [11].
Ở đây, cần phân biệt sự khác nhau giữa hiện tượng trương của gỗ Bồ đề trong
hoặc ngay sau khi hoá dẻo và hiện tượng co rút, dãn nở của gỗ Bồ đề biến tính.

69

Với phương pháp và hoá chất hoá dẻo được sử dụng trong đề tài này, vật liệu
gỗ Bồ đề chỉ được hố dẻo tạm thời. Nếu được để trong mơi trường khơng khí bình
thường trong khoảng thời gian dài, amoniac được làm thốt tự nhiên, đồng thời gỗ
có thể hút ẩm trở lại và tính dẻo của gỗ sẽ giảm.
Khi được nén ép, mật độ vật chất gỗ trên một đơn vị thể được tăng lên, các tế
bào gỗ được dồn nén khít chặt hơn. Nếu tăng tỷ suất nén, các khoảng trống trong gỗ
bị thu hẹp dần. Theo đó, khoảng cách giữa các mixencellulose cũng thu hẹp dần
cùng với việc bóp méo và ép dẹt khơng cịn các lỗ mạch tại vùng gần bề mặt gỗ
nén, điều này được thể hiện rõ tại kết quả giải phẫu gỗ Bồ đề biến tính.
Mặt khác, trong q trình ép, với tác dụng của nhiệt độ cao (T = 150oC),
lignin được hoá dẻo đồng thời với việc thay đổi không gian của vật chất gỗ. Vì vậy,
lignin có vai trị tái liên kết mixencellulose trong vách tế bào ở trạng thái như đã
nêu trên. Hiện nay, nhiều học giả [16, tr.59] đồng quan điểm cho rằng do tác động
của nhiệt độ cao, một bộ phận hemicellulose (đặc biệt đường bậc cao) đã biến đổi
hố học và chuyển thành phân tử khơng thân nước; giảm nước hấp phụ; khoảng
cách các chuỗi phân tử trong vùng phi kết tinh của cellulose trong vách tế bào được
thu hẹp, theo đó một số cầu hydro mới được hình thành. Điều này phù hợp với lý
thuyết gây trương celllulose, khi được gây trương (hình 2.2) bằng hố chất amoniac,
cầu liên kết hydro giữa các phân tử cellulose trở nên lỏng lẻo, nhiệt độ cao tác động
đến các nhóm OH ở trạng thái này và tái định hướng liên kết OH khiến vật liệu gỗ
hạn chế khả năng hút, thoát nước.
Xét sự ảnh hưởng đơn yếu tố của tỷ suất nén: Ở cùng các điều kiện nồng độ,
thời gian ngâm và nhiệt độ, khi tăng tỷ suất nén các phân tử cellullose càng được
dồn nén gần nhau hơn, nhiệt độ dễ dàng được truyền vào tâm phôi gỗ và tác động
đối với lignin, các nhóm OH như đã phân tích trên đây. Đồng thời, với tỷ suất nén
lớn tương ứng áp lực nén lớn có tác dụng duy trì trạng thái nén ép này. Các quá
trình tái định hướng và liên kết phức tạp được ổn định do áp lực nén cao chống lại

sự đàn hồi của vật liệu gỗ. Sau đó, phơi gỗ nén (vẫn được kẹp chặt trong khn ép)
được đưa vào lị sấy ở nhiệt độ ổn định T = 60oC trong thời gian 20 phút.


70

Như vậy, khi khơng cịn nhiều khoảng trống (độ rỗng giảm), kích thước các
vi mao quản giảm, tính chất hút nước của gỗ giảm. Đồng thời, với trạng thái liên kết
mới, các mixencellulose không thể hút ẩm nhiều; việc hút, thốt ẩm khơng thể sản
sinh lực co, dãn đủ lớn để đẩy lớp gỗ gần bề mặt, theo đó khơng tạo ra khoảng cách
giữa các mixencellulose đủ lớn…
Cơ chế hoá dẻo vật liệu gỗ bằng hoá chất amoniac (dung dịch NH4OH) đã
được giải thích tại các nội dung trên đây kết hợp với mục 2.2 (Chương 2. Cơ sở lý
thuyết). Dưới đây là nội dung phân tích kỹ hơn về cơ chế đó:
Đầu thế kỷ 20, Nishikawa và Ono đã nghiên cứu cấu trúc cellululose bằng tia
X, đến năm 1937 giới khoa học đã thừa nhận mơ hình sơ đồ mạng tinh thể
cellululose của Mayer và Misch [12, tr.73]. Theo lý thuyết này, các nguyên tử nằm
gần nhau nhất của hai đoạn mạch trong cùng một mặt phẳng có khoảng cách 0,25
nm, theo đó có thể xuất hiện liên kết hydro tạo thành từ nhóm hydroxyl OH. Cũng
trong mặt phẳng đó, khoảng cách gần nhất giữa hai nguyên tử của hai đoạn mạch là
0.31 nm. Nhiều học giả [12, tr.75-77] đã khẳng định, trong cellulose tự nhiên khơng
có liên kết hydro giữa các lớp khác nhau, giữa chúng chỉ tồn tại lực Vandecvan (ở
khoảng cách 0.31 nm), cơ sở để tồn tại mạng tinh thể. Nghĩa là, trong cellulose tự
nhiên, tồn tại hai hình thái cấu trúc: mạng tinh thể và mạng của lớp.
Vì vậy, khi các tác nhân gây trương xâm nhập vào vùng kết tinh, cellulose bị
trương, tại một số vùng, trạng thái tinh thể cũ bị biến đổi, hình thành trạng thái tinh
thể mới, các thơng số của trạng thái mới tuỳ thuộc đặc tính chất gây trương.
Amoniac là một chất có độ phân cực lớn, với mô men lưỡng cực  = 490,1032

C.m (mục 2.1.1.3), ái lực điện tử lớn (368,72 kJ), khi xâm nhập vào vùng kết tinh

chúng có thể tác động gây trương mạnh mẽ đối với cellulose. Điều này phù hợp với
các nhận định: sự trương trong tinh thể xảy ra khi chất gây trương có ái lực mạnh
hơn tương tác giữa các phân tử cellulose [12, tr.86]; khi gỗ được ngâm trong các
chất lỏng khác nhau, chất nào có mơ men lưỡng cực càng cao thì độ trương của gỗ
càng cao, gỗ được hoá dẻo ở mức độ cao hơn [14, tr.42-43].