Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ biến tính ván phủ mặt từ gỗ Trám trắng (Canarium Album Raeusch)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HỒNG CƠNG TRÌNH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CƠNG NGHỆ
BIẾN TÍNH VÁN PHỦ MẶT TỪ GỖ TRÁM TRẮNG
(Canarium album Raeusch) BẰNG PHƯƠNG PHÁP NÉN ÉP

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị, công nghệ gỗ, giấy
Mã số: 60 – 52 - 24
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VŨ HUY ĐẠI
ành:

301

Hà Tây, năm 2007


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HỒNG CƠNG TRÌNH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CƠNG NGHỆ
BIẾN TÍNH VÁN PHỦ MẶT TỪ GỖ TRÁM TRẮNG
(Canarium album Raeusch) BẰNG PHƯƠNG PHÁP NÉN ÉP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT
301

Hà Tây, năm 2007


i

LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thực hiện và hồn thành đề tài tốt nghiệp tôi xin trân trọng
cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Khoa đào tạo Sau đại học,
Khoa Chế biến lâm sản, Trung tâm công nghệ cơng nghiệp rừng, Trung tâm thí
nghiệm, Trung tâm thơng tin thư viện, cùng các thầy cô giáo đã tạo điều kiện giúp
đỡ tôi về phương pháp nghiên cứu kiến thức chuyên môn, tài liệu tham khảo, cơ
sở vật chất trang thiết bị thí nghiệm trong suốt q trình học tập và làm đề tài.
Đặc biệt tôi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc và sự kính trọng đến thầy giáo TS.
Vũ Huy Đại, người trực tiếp hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt
những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho tôi trong thời gian học tập cũng như
trong quá trình thực hiện luận văn.
Nhân dịp này, tơi cũng xin bày tỏ lịng biết ơn tới Ban lãnh đạo và cán bộ Sở
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục Lâm nghiệp tỉnh Hà Giang, cùng
toàn thể các đồng nghiệp, bạn bè đã giúp đỡ tơi hồn thành bản luận văn này.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tới Bố, Mẹ, anh chị em trong gia
đình, đặc biệt là vợ tơi: Cam Thị Anh Vân và con gái Hoàng Bảo Lâm đã động
viên khuyến khích và dành cho tơi những tình cảm và lịng u thương vơ hạn.
Tơi xin trân trọng cảm ơn !

Hà Tây, tháng 7 năm 2007.
Tác giả

Hồng Cơng Trình


ii

MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn....................................... ..................................................................................i
Mục lục...........................................................................................................................................ii
Ký hiệu và viết tắt.....................................................................................................................iv
Danh mục các hình ...................................................................................................................v
Danh mục các bảng ................................................................................................................vi
ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU............................................................3
1.1. Lược sử nghiên cứu ....................................................................................................3
1.1.1. Trên thế giới.........................................................................................................3
1.1.2. Trong nước...........................................................................................................6
1.2. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu .........................................................................8
1.3. Mục tiêu nghiên cứu. ..................................................................................................9
1.4. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................................10
14.1. Đối tượng nghiên cứu .........................................................................................10
1.4.2. Nội dung nghiên cứu..........................................................................................10
1.5. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................................10
1.5.1. Phương pháp kế thừa.........................................................................................10
1.5.1. Phương pháp thực nghiệm.................................................................................10
1.7. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài.......................................................................14

Chương 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN .............................................................................................15
2.1. Đặc điểm chung về gỗ ..............................................................................................15
2.1.1.Cellulose..............................................................................................................17
2.1.2. Lignin .................................................................................................................18
2.1.3. Hemicellulose .....................................................................................................19
2.2. Đặc điểm của gỗ Trám trắng.....................................................................................20
2.3. Nguyên lý nén ép gỗ .................................................................................................21
2.4. Xử lý hoá dẻo gỗ.......................................................................................................23
2.4.1. Các phương pháp hoá dẻo.................................................................................23
2.4.2. Cơ chế hoá dẻo gỗ .............................................................................................24
2.3. Tác động của dung dịch Amoniac đến gỗ.................................................................36
2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gỗ biến tính ..................................................38
2.5.1. Độ ẩm.................................................................................................................38
2.5.2. Tỷ suất nén .........................................................................................................39
2.5.3. Nhiệt độ..............................................................................................................39
2.5.4. Thời gian............................................................................................................40


iii

2.5.5. Hướng ép ...........................................................................................................40
2.6. Các số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dán phủ ....................................................40
2.6.1. Ảnh hưởng của vật dán ......................................................................................41
2.6.2. Ảnh hưởng của chất kết dính .............................................................................42
2.6.2. Ảnh hưởng của thông số chế độ dán ép .............................................................43
2.7. Yêu cầu nguyên liệu sản xuất ván phủ mặt ..............................................................45
2.7.1. Đặc tính bề mặt..................................................................................................46
2.7.2. Tính chất cơ lý của gỗ........................................................................................46
Chương 3. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.....................................................49
3.1. Quy trình thực nghiệm ..............................................................................................49

3.1.1. Thực nghiệm biến tính ván phủ mặt....................................................................49
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ép đến tính chất cơ lý của ván phủ mặt .........54
3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian đến Khối lượng thể tích................................54
3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian ép đến khả năng đàn hồi trở lại ...................56
3.3. Đánh giá một số tính chất chủ yếu của ván sàn được dán ván phủ mặt biến tính ....58
3.1.1.Khối lượng thể tích ..............................................................................................58
3.3.2. Độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi uốn tĩnh

......................................................59

3.3.3. Độ bền kéo trượt màng keo.................................................................................61
3.3.4. Độ cứng xung kích ..............................................................................................63
3.3.5. Đánh giá khả năng làm ván sàn được dán ván phủ mặt biến tính.......................64
3.3.6. So sánh một số tính chất của ván sàn phủ mặt bằng ván phủ mặt biến tính với một
số loại gỗ làm ván sàn thơng dụng ...............................................................................66
Chương IV: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ..................................................................67
4.1. Kết luận.....................................................................................................................67
4.2. Khuyến nghị..............................................................................................................68

Một số hình ảnh về sản phẩm
Tài liệu tham khảo
Phụ lục


iv

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT TRONG ĐỀ TÀI
Ký hiệu

Tên gọi

Max

Trị số cực đại

Min

Trị số cực tiểu

MC

Độ ẩm

MOE

Modull đàn hồi uốn tĩnh

MOR

Độ bền uốn tĩnh

L

Chiều dài

P

Áp suất

U-F

Keo Urea formaldehyde

t

Chiều dày

w

Chiều rộng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

T

Nhiệt độ



Thời gian



Khối lượng thể tích

Htb

Độ cứng xung kích

Pmax

Lực phá huỷ

K

Tỷ suất đàn hồi trở lại



Độ bền của gỗ



Tỷ suất nén

SE

Sai số trung bình

SD

Sai tiêu chuẩn





v

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG ĐỀ TÀI
TT

Tên Hình

Trang

2.1

Cấu trúc vách tế bào

15

2.2

Cấu tạo mixen xenlulơ

16

2.3

Phân tử Cellulose

17

2.4

Q trình trương cellulose trong nước

18

2.5

Mối quan hệ giữa nhiệt độ chuyển hoá và biến dạng

26

2.6

Đường cong nhiệt độ - Modull của phi kết tinh cao phân tử

28

2.7

Diễn biến động thái điển hình cao phân tử phi kết tinh

29

2.8

Sự biến dạng của gỗ theo thời gian tác dụng ngoại lực

34

2.9

Biểu đồ ép ngang của gỗ

36

3.1

Biểu đồ nén ép

51

3.2

Quy trình cơng nghệ tạo gỗ biến tính từ Amoniac

52

3.3

Sơ đồ ép gỗ theo hướng xuyên tâm

53

3.4

Quy trình cơng nghệ sản xuất ván sàn từ ván phủ mặt biến tính

54

3.5
3.6

Quan hệ giữa nhiệt độ, thời gian đến khối lượng thể tích ván

phủ mặt
Quan hệ giữa nhiệt độ, thời gian ép đến khả năng đàn hồi trở
lại của ván phủ mặt

55
57

3.7

Kiểm tra độ bền uốn tĩnh của ván sàn

60

3.8

Mẫu kiểm tra độ bền kéo trượt màng keo

62


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG ĐỀ TÀI
TT

Tên Bảng

Trang

1.1

Thông số đầu vào và đầu ra của q trình biến tính

12

2.1

Một số tính chất gỗ Trám trắng

21

3.1

Đặc điểm cây lấy mẫu.

40

3.2
3.3

Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian épđến khối lượng thể
tích ván phủ mặt biến tính
Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ép đến khả năng đàn
hồi trở lại của ván phủ mặt biến tính, %

55
57

3.4

Khối lượng thể tích của ván sàn

59

3.5

Độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi uốn tĩnh của ván sàn

61

3.6

Độ bền kéo trượt màng keo

63

3.7

Độ cứng xung kích của ván sàn

64

3.8

Tổng hợp một số tính chất cơ lý của ván phủ mặt và ván sàn
3 lớp

65

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Sau hơn mười năm đổi mới, ngành công nghiệp Chế biến lâm sản đã
chuyển biến mạnh mẽ phát triển thành mạng lưới toàn quốc với nhiều thành
phần kinh tế xã hội tham gia. Kim ngạch xuất khẩu gỗ hàng năm không
ngừng tăng lên, năm 2000 kim ngạch xuất khẩu gỗ cả nước mới đạt 219 triệu
USD, đến nay năm 2005 kim ngạch đã đạt tới ngưỡng 1,5 tỷ USD. Dự báo
trong những năm tới xuất khẩu gỗ của Việt Nam vẫn còn tăng do các thị
trường mới là Châu Á, Châu Mỹ có nhu cầu rất lớn.
Nguồn cung cấp gỗ nguyên liệu nội địa trong những năm tới phục vụ cho
ngành chế biến trong nước chủ yếu dựa vào khai thác cây trồng phân tán, khai
thác rừng trồng hiện có và tận thu rừng tự nhiên. Sản lượng gỗ phục vụ cho
ngành chế biến lâm sản hàng năm có thể lên đến hàng triệu mét khối. Tuy
nhiên, nguồn cung cấp gỗ vẫn phải dựa vào nhập khẩu từ nước ngoài là chủ
yếu. Trong những năm gần đây tại Việt Nam rừng trồng cơng nghiệp mới
đang trong q trình hình thành và dần thay thế rừng tự nhiên trong vai trị
cung cấp ngun liệu cho ngành cơng nghiệp chế biến gỗ. Cùng với sự phát
triển của xã hội kéo nhu cầu về gỗ ngày càng tăng lên, gỗ rừng tự nhiên ngày
càng khan hiếm, việc sử dụng gỗ rừng trồng là một xu thế tất yếu. Tuy nhiên,
gỗ rừng trồng còn rất nhiều nhược điểm như dễ bị sâu nấm phá hoại, khối
lượng thể tích, cường độ và độ bền tự nhiên thấp… Vì thế rất khó có thể sản
xuất được các sản phẩm mộc nội thất có chất lượng cao đáp ứng nhu cầu của
người tiêu dùng.
Trước thực tế đó, vấn đề đặt ra phải sử dụng có hiệu quả cao nhất gỗ rừng
trồng. Để nâng cao giá trị xử dụng gỗ hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt
Nam, một xu thế đem lại hiệu quả kinh tế cao đó là biến tính gỗ. Cơng nghệ
biến tính gỗ đã được nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất theo nhiều xu hướng
khác nhau do tính ưu việt của nó như: nâng cao được tính chất cơ học, vật lý của

2

vật liệu gỗ; tiết kiệm nguyên liệu và có thể tạo ra các sản phẩm có chất lượng
cao từ những loại gỗ rừng trồng có phẩm chất thấp. Từ những ưu điểm đó cơng
nghệ biến tính gỗ đã được phát triển mạnh mẽ và tạo ra nhiều loại vật liệu mới
có tính chất cơ lý và tính năng cơng nghệ cao được sử dụng trong nhiều lĩnh vực
của đời sống xã hội như trong sản xuất đồ mộc nội thất, xây dựng, giao thông,
chế tạo máy…
Việc nghiên cứu, ứng dụng cơng nghệ biến tính gỗ vào thực tiễn sản xuất
trong điều kiện hiện nay, vừa nâng cao giá trị sử dụng của gỗ rừng trồng thay
thế dần nguyên liệu gỗ tự nhiên vừa tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao là
cơng việc có ý nghĩa cả về mặt khoa học cũng như tính thực tiễn. Đây cũng là
xu hướng và chiến lược của công nghiệp chế biến gỗ ở nước ta. Trong đó, sản
xuất gỗ biến tính bằng phương pháp hoá cơ là một trong những xu hướng nâng
cao tính chất cơ lý và sử dụng hiệu quả các loại nguyên liệu gỗ rừng trồng.
Trong những năm gần đây, ở Việt Nam đã có nhiều đề tại nghiên cứu
cơng nghệ biến tính gỗ nhằm nâng cao tính chất cơ học, vật lý của các loại gỗ
rừng trồng và thu được những kết quả ban đầu rất khả quan và đã đặt nền
móng cho các nghiên cứu tiếp theo.
Cây Trám Trắng (Canarium album Raeusch) là cây bản địa mọc nhanh,
dễ trồng, thâm tròn thẳng, chiều cao trên 25m. Nhưng bên cạnh đó gỗ Trám
Trắng có nhược điểm là khối lượng thể tích gỗ thấp, gỗ rất dễ bị nấm mốc,
sâu, mọt phá hoại. Nghiên cứu biến tính nâng cao chất lượng gỗ Trám trắng
để sản xuất ván phủ mặt, phục vụ cho sản xuất đồ mộc cao cấp, đồ nội thất,
xây dựng hầu như chưa được nghiên cứu. Xuất phát từ thực tiễn đó và để tiếp
tục nghiên cứu biến tính gỗ phục vụ cho các ngành chế biến lâm sản tôi chọn
đề tài: “Nghiên cứu một số yếu tố cơng nghệ biến tính ván phủ mặt từ gỗ
Trám trắng (Canarium album Raeusch.) bằng phương pháp nén ép”.

3

Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Lược sử nghiên cứu
1.1.1. Trên thế giới

Gỗ là loại vật liệu tự nhiên vừa có tính dẻo vừa có tính đàn hồi, trong
điều kiện công nghệ nhất định gỗ bị nén ép lại làm cho mật độ gỗ tăng lên
nhưng không phá vỡ kết cấu từ đó nâng cao được độ bền cơ học của gỗ. Gỗ
có đặc tính xốp, mao dẫn, dị hướng có khả năng trao đổi ẩm với mơi trường
xung quanh dẫn tới sự thay đổi kích thước, hình dạng và tính chất cơ lý của
gỗ làm ảnh hưởng đến thời gian sử dụng và độ bền sản phẩm.
Công nghệ biến tính gỗ được phát triển trên thế giới từ những năm 1970
tại Nga, Mỹ, Đức... với mục đích nâng cao tính chất của gỗ. Biến tính gỗ là
quá trình thay đổi tính chất của gỗ dưới tác động của các yếu tố hoá học, vật
lý tác động lên gỗ mà chủ yếu là tác động vào cấu trúc vách tế bào. Hiện nay
có một số loại hình biến tính gỗ như: gỗ ngâm tẩm, gỗ ép lớp, gỗ nén, gỗ tăng
tỷ trọng, polyme hố…
Trong lĩnh vực biến tính gỗ bằng phương pháp nén ép nhằm tạo ra một
loại vật liệu mới là: gỗ biến tính có tính chất cơ lý cao hơn so với gỗ ban đầu
theo một số hướng sau:
+ Biến tính nhiệt cơ
Đây là phương pháp sử dụng đặc tính rỗng xốp của gỗ để dồn nén gỗ làm
cho gỗ có mật độ lớn hơn trong một đơn vị thể tích, tức là làm tăng khối
lượng thể tích của gỗ, từ đó sẽ tăng được độ cứng của vật liệu. Gỗ dưới tác
dụng của ngoại lực bằng các phương pháp khác nhau sẽ có sự biến dạng nhất
định khi nén gỗ theo chiều ngang thớ (theo hướng xuyên tâm và tiếp tuyến).
Vào những năm 30 của thế kỷ này người Đức đã sản xuất ra gỗ nén .
Trên thị trường được tiêu thụ với thương hiệu Lignostone, chủ yếu dùng để

sản xuất suất thoi dệt và cán công cụ. Nguyên lý tạo các sản phẩm gỗ bằng


4

phương pháp nén ép là gỗ được hoá dẻo bằng xử lý nhiệt ẩm sau đó được nén
ép trong khn ép kín ở áp lực và nhiệt độ cao.
Ở Liên Xơ cũ cơng nghệ biến tính gỗ phát triển rất mạnh mẽ, có rất nhiều
cơng trình nghiên cứu của các nhà khoa học về cơng nghệ biến tính gỗ. Sản
phẩm gỗ biến tính đã được tiêu chuẩn hố theo các phương pháp sản xuất và
lĩnh vực ứng dụng.
Trường Đại học Lâm nghiệp kỹ thuật Varonhez là nơi đi đầu trong lĩnh
vực nghiên cứu này ở nước Nga. Điển hình trong các nhà khoa học đó là GS. P.
N. Xykhranxki, ơng đã xây dựng được cơ sở lý thuyết, các thông số cơng nghệ
và xác định được nhiều tính chất của gỗ biến tính. Tùy theo đặc điểm của các
loại gỗ và mục đích sử dụng mà nén với các tỷ suất nén khác nhau từ 20 - 62%
và khối lượng thể tích đạt cao nhất là 1,460 g/cm3 (ví dụ đối với gỗ Thông nén
với tỷ suất nén 62%). Gỗ ngun được hố dẻo bằng hơi nước với áp suất
khơng lớn hơn 1at, sau đó được nén ép ở nhiệt độ 110 - 1300C và sấy gỗ ở chế
độ nhiệt độ thấp. Quá trình ép và sấy gỗ được tiến hành trong khn kín. Sản
phẩm gỗ biến tính phương pháp Khukhrenxki được sản xuất ở nhiều cơ sở sản
xuất và được sử dụng trong lĩnh vực chế tạo máy để thay thế các kim loại màu
trong một số loại động cơ. Tuy nhiên, một trong những nhược điểm lớn của
phương pháp này là tỷ suất đàn hồi trở lại rất cao, làm hạn chế việc ứng dụng
sản phẩm của chúng trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm mộc.[29]
Tại Học viện Kỹ thuật Lâm nghiệp Leningrat các nhà khoa học của
Học viện đã tiến hành hoá dẻo gỗ ở nhiệt độ 160oC – 170oC sau đó tiến hành
nén ép ở áp lực cao (400-500 kgf/cm2) trong thời gian nhất định tạo ra các sản
phẩm gỗ biến tính có chất lượng cao.[29]
Các nhà nghiên cứu thuộc Viện nghiên cứu công nghệ gỗ SNIMOD

của Nga đã xây dựng được công nghệ nén ép gỗ bằng phương làm nóng gỗ
trước. Hai nhà khoa học đầu ngành của viện là GS V.G. Matveeva và


5

H.M. Tretverikova đã nén ép gỗ xuống 10% được làm nóng ở ngay trong máy
ép ở nhiệt độ 110 - 160oC, sau đó tiến hành gia nhiệt và nén ép ở các mức
khác nhau cho đến khi đạt được tỷ suất nén cuối cùng. Gỗ nén ép có thể đạt
được khối lượng thể tích 1,300 g/cm3 [21;29].
V.G. Matveeva cũng đã khẳng định khi tăng mức độ nén gỗ, độ bền của
gỗ sẽ tăng lên mà không phụ thuộc vào phương pháp nén. Khi tăng mức độ ép
gỗ cực đại thì độ bền của gỗ sẽ tăng lên rất nhanh. [21]
Hai nhà khoa học GS. A. I. Kalisin và T.A. Darzihs thuộc Viện cơng
nghệ hố học gỗ Latvia đã nghiên cứu thành cơng việc hố dẻo gỗ bằng dung
dịch amonac với các nồng độ khác nhau và amoniac ở dạng khí, sản phẩm
tiếp tục được tiến hành nén ép ở nhiệt độ 140 - 160oC với áp lực từ 20 80kgf/cm2 trong thời gian nhất định.[20;21]
Tại Mỹ cũng đã nghiên cứu thành cơng việc nén ép gỗ bằng phương
pháp hố dẻo gỗ bằng xử lý nhiệt sau đó nén ép ở áp suất cao. Sản phẩm có
tên gọi thương mại (Staypak) [18].
Viện hố học mỏ Bắc Kinh đã thí nghiệm dùng gỗ nén và thu được kết
quả thực nghiệm về tính đàn hồi. [11]
Qua các cơng trình nghiên cứu trên cho thấy công nghệ nén ép gỗ đã phát
triển rất mạnh mẽ trên thế giới, và các sản phẩm gỗ nén có thương hiệu cũng
đã được sử dụng nhiều trên thị trường. Mặc dù gỗ nén đã rất thông dụng trên
thế giới nhưng gỗ sản xuất bằng phương pháp này có nhược điểm lớn là kích
thước gỗ khơng ổn định trong điều kiện ẩm ướt gỗ dễ hút ẩm đàn hồi trở về
trạng thái ban đầu và việc ngăn ngừa sự đàn hồi vì thế cơ chế của quá trình
nén ép gỗ nguyên nhân của sự đàn hồi trở về trạng thái ban đầu và việc ngăn
ngừa sự trở về trạng thái ban đầu là một vấn đề cần được nghiên cứu dưới

nhiều phương diện khác nhau, nhưng vấn đề đàn hồi trở về trạng thái ban đầu
vẫn không thể khắc phục hoàn toàn.


6

+ Biến tính hóa- nhiệt cơ
Gỗ được tẩm hố chất và nén ép trong một chế độ ép nhất định. Sản
phẩm gỗ nén có tỷ trọng tương đối cao và tỷ suất đàn hồi trở lại thấp hơn so
với gỗ nén ép bằng phương pháp nhiệt cơ.
Tại Nga, Trường Đại học Công nghiệp rừng Varonhet đã tạo ra phương
pháp biến tính gỗ loại hố cơ bằng hố dẻo gỗ bởi Ure. Gỗ lá rộng có độ ẩm
10-15% được tẩm ở áp suất 0.5 MPa, và làm nóng đến 950C, nén ở nhiệt độ
cao ở 1700C sau đó làm nguội đến 18-23oC. Phương pháp này gọi là phương
pháp Daxtam [11;23;29].
Theo tác giả G. L Angendorf (1982) trong thời gian này đã tạo ra hàng
loạt phương pháp biến tính gỗ. Ví dụ: dung dịch của U-F có khối lượng phân
tử thấp sẽ được tẩm vào gỗ dưới áp lực nhất định. Sau đó nó được trùng hợp ở
nhiệt độ từ 106oC-110oC trong mơi trường dịng điện cao tần. Những loại gỗ
biến tính đó đã được ứng dụng trong cơng nghệ chế tạo tàu thuyền [25].
Các sản phẩm được sản xuất bằng phương pháp hoá cơ đã khắc phục
được nhược điểm của phương pháp nhiệt cơ. Gỗ biến tính theo phương pháp
này có tính ổn định kích thước cao hơn so với phương pháp nhiệt cơ. Tuy
nhiên, do sử dụng hoá chất để hố dẻo gỗ hoặc ngâm tẩm trong q trình nén
ép nên đã ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường và sức khoẻ con người trong
quá trình sản xuất và sử dụng hơn nữa giá thành sản phẩm cao cũng là nguyên
nhân cản trở khả năng ứng dụng trong sản xuất.
1.1.2. Trong nước
Tại Việt Nam cơng nghệ biến tính gỗ cũng đã bắt đầu được các nhà khoa
học nghiên cứu từ nhưng năm 1980. Các nhà khoa học tại Viện Khoa học

Việt Nam đã nghiên cứu và tạo ra các loại thoi dệt từ gỗ ép và keo phênol.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ trên thế giới. Từ năm 2002 đến nay,
Viện KH Lâm nghiệp Việt nam, Trường Đại học Lâm nghiệp, đã đẩy mạnh


7

việc nghiên cứu biến tính gỗ, đặc biệt là gỗ rừng trồng. Một số cơng trình có
thể kể ra như:
Năm 1990 TS . Nguyễn Trọng Nhân đã nghiên cứu và đưa ra cơng nghệ
tẩm hố chất và ép nhiệt để tạo ra phôi thoi dệt từ gỗ Vạng trứng: Tỉ trọng của
gỗ 0.9g/cm3; Nồng độ dung dịch tẩm 33%, độ nhớt của dung dịch tẩm
BZ4:28s; Kích thước sản phẩm 36 x 5.5 x 7.6 cm, độ ẩm 12% [7].
Năm 2004, tại Trường Đại học Lâm nghiệp TS. Trần Văn Chứ đã biến
tính một số loại gỗ rừng trồng Bồ đề, Keo Lá Tràm, Keo Lai, làm đồ mộc
bằng phương pháp hoá dẻo gỗ bằng dung dịch Ure và tiến hành nén ép ở nhiệt
độ và áp suất cao. Sản phẩm gỗ biến tính có khối lượng thể tích tăng hơn so
với ban đầu [1]. TS. Vũ Huy Đại đã biến tính gỗ Keo tai tượng bằng phương
pháp hố dẻo gỗ bởi dung dịch amoniac nồng độ 25% và tiến hành nén ép ở
các tỷ suất nén khác nhau 30%, 40%, 50%. Sản phẩm gỗ biến tính có khối
lượng thể tích, tính chất cơ lý cao hơn so với gỗ ban đầu. [4]
Tiếp sau đó, nhiều đề tài, khố luận của sinh viên Trường đại học Lâm
nghiệp đã nghiên cứu về lĩnh vực này. Các nghiên cứu chủ yếu tập theo
hướng ảnh hưởng của chế độ hoá dẻo, chế độ ép đến tính chất cơ lý và tính
đàn hồi trở lại của gỗ biến tính.
Trần Ngọc Thành đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ suất nén và nhiệt độ đến
tính chất cơ lý của gỗ Trám trắng làm ván sàn bằng phương pháp nhiệt cơ [12]
Ngô Thị Hà nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ suất nén đến tính chất cơ lý
của ván phủ mặt Trám Trắng [6]. Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể sử dụng
ván mỏng biến tính để dán phủ cho gỗ và vật liệu gỗ.

Với xu thế phát triển của ngành Chế biến lâm sản nước ta cần có nhiều
nghiên cứu về nâng cao tính chất cơ lý của các loài gỗ mềm lá rộng nhằm
hoàn thiện cơng nghệ biến tính gỗ bằng phương pháp nén ép để có thể tạo


8

nguồn nguyên liệu mới thay thế nguồn nguyên liệu gỗ rừng tự nhiên hiện
đang bị cạn kiệt.
Trám Trắng là loài cây gỗ mềm lá rộng thuộc chương trình trồng rừng
trọng điểm của nước ta có tốc độ sinh trưởng nhanh, được gây trồng trên diện
rộng trong cả nước. Với mục đích sử dụng hiệu quả gỗ Trám Trắng đề tài tiếp
tục nghiên cứu cơng nghệ biến tính gỗ Trám Trắng làm ván phủ mặt cho gỗ
và vật liệu gỗ. Hiện nay có rất ít các cơng trình nghiên cứu về lĩnh vưc này
1.2. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu
Việt Nam được coi là quốc gia xuất khẩu sản phẩm gỗ đứng thứ ba thế
giới, sau Trung Quốc và Thái Lan. Gỗ Việt Nam đã xây dựng được những thị
trường quen thuộc như: Châu Âu, Nhật, Mỹ và một số nước Châu Á khác.
Đây chính là những khu vực tiêu thụ gỗ mạnh trên thế giới. Ngành chế biến
gỗ trong những năm qua đã có những đóng góp rất lớn cho nền kinh tế quốc
dân. Đồ gỗ xuất khẩu của nước ta liên tục tăng mạnh. Năm 2000, kim ngạch
xuất khẩu đồ gỗ cả nước là 219 triệu USD, năm 2002, con số này tăng rất
nhanh đạt gần 500 triệu USD, năm 2005, kim ngạch xuất khẩu sản phẩm gỗ
tăng mạnh đạt 1,5 tỷ USD. Tuy nhiên, để đạt được con số đó chúng ta phải bỏ
ra 80% giá trị số tiền để nhập khẩu nguyên liệu từ các nước trong khu vục và
thế giới. Trong khi đó, nguồn nguyên liệu nước ta đã cạn kiệt hoặc chưa đáp
ứng được u cầu về sản xuất đồ mộc. Chính vì vậy, việc cung cấp đủ nguyên
liệu cho nhu cầu phát triển của ngành chế biến gỗ và lâm sản đang là một
trong những vấn đề cấp thiết hiện nay.
Trước tình hình đó Thủ tướng Chính phủ đã ra chỉ thị số 19/2004/ CTTTg ngày 01/06/2004 về một số giải pháp phát triển nghành chế biến gỗ và

xuất khẩu sản phẩm gỗ. Nâng cao chất lượng gỗ rừng trồng để thay thế nguồn
nguyên liệu từ gỗ tự nhiên cho sản xuất đồ mộc trong nước và xuất khẩu đã


9

được Nhà nước ta khẳng định là nhiệm vụ chiến lược của ngành chế biến lâm
sản ở nước ta trong những năm tới.
Để giải quyết vấn đề này có hai hướng, đó là: Phát triển nhanh diện tích
rừng ngun liệu và nhanh chóng nghiên cứu, áp dụng các giải pháp cơng nghệ
nâng cao tính chất gỗ rừng trồng thay thế nguồn nguyên liệu truyền thống.
Trám trắng (Canarium album Raeuch) thuộc lồi cây mọc nhanh, có
khả năng thích ứng rộng với điều kiện đất và khí hậu Việt Nam. Hiện nay, gỗ
Trám trắng thường chỉ sử dụng để bóc ván phủ mặt hoặc sử dụng trong sản
xuất đồ mộc thông thường với giá trị kinh tế thấp, các chi tiết đồ mộc phụ;
việc sử dụng làm nguyên liệu sản xuất đồ mộc chất lượng cao còn bị hạn chế.
Một trong những ngun nhân đó là gỗ có khối lượng thể tích thấp, mềm, dễ
bị nấm mốc mối mọt. Việc nâng cao khối lượng thể tích, tính chất cơ lý của
gỗ Trám trắng nói riêng và gỗ rừng trồng bằng phương pháp nén ép nói chung
có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Tuy nhiên, một trong những hạn chế của
phương pháp này là tiêu hao nguyên liệu lớn do gỗ đã bị nén xuống theo tỷ
suất nén nhất định. Do vậy, giải pháp biến tính ván phủ mặt cho gỗ và và vật
liệu gỗ được coi là có hiệu quả khi đồng thời giải quyết được các vấn đề: nâng
cao chất lượng gỗ nguyên liệu và giảm lượng tiêu hao gỗ khi nén ép. Ván phủ
mặt có thể sử dụng rộng rãi để phủ lên bề mặt gỗ hoặc vật liệu gỗ, đây được
coi là xu hướng sử dụng hiệu quả gỗ rừng trồng.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu.
- Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ ép, thời gian ép đến khối lượng thể
tích, độ đàn hồi trở lại của ván phủ mặt biến tính.
- Xác định một số tính chất chủ yếu của ván sàn được dán ván phủ mặt

biến tính


10

1.4. Phạm vi nghiên cứu
14.1. Đối tượng nghiên cứu
- Nguyên liệu gỗ Trám trắng 15 tuổi khai thác tại vùng Bắc Quang –
Hà Giang.
- Ván phủ mặt sau khi biến tính bằng phương pháp hố cơ có chiều dày S
= 5mm với tỷ suất nén ban đầu =50%.
- Ván sàn có kích thước: 300 x 90 x 15 mm có kết cấu 3 lớp, hai mặt
được dán bằng ván phủ mặt đã biến tính, lớp lõi từ gỗ Keo tai tượng 9 tuổi khai
thác tại Lương Sơn – Hồ Bình
1.4.2. Nội dung nghiên cứu
- Hoá dẻo gỗ Trám Trắng bằng dung dịch amoniac nồng độ 25%
- Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ép, của thời gian ép đến khối lượng thể
tích, độ đàn hồi trở lại của ván phủ mặt.
- Nghiên cứu xác định mơt số tính chất chủ yếu của ván sàn được dán
ván phủ mặt biến tính.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
1.5.1. Phương pháp kế thừa
Công nghệ nén ép gỗ là loại hình cơng nghệ đã phát triển mạnh mẽ ở nhiều
nước trên thế giới, tuy nhiên ở nước ta vấn cịn khá mới mẻ nhưng đã có những
kết quả ban đầu nghiên cứu về lĩnh vực này. Do vậy luận văn đã kế thừa tài liệu
nghiên cứu ở trong và ngồi nước có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu.
1.5.1. Phương pháp thực nghiệm
1.5.1.1. Phương pháp hóa nhiệt cơ
Nguyên lý chung để tạo gỗ nén ép là gỗ phải được hoá dẻo và tiến hành
nén ép ở điều kiện nhiệt độ, thời gian, áp suất nhất định. Qua tham khảo tài liệu

nghiên cứu ở nước ngoài và trong nước đề tài lựa chọn phương pháp hoá nhiệt


11

cơ, gỗ được hóa dẻo bằng dung dịch NH4OH nồng độ 25% sau đó được nén ép
theo ba cấp nhiệt độ và thời gian trong cùng một tỷ suất nén
1.5.1.2. Bố trí thực nghiệm
+ Lựa chọn yếu tố cơng nghệ đầu vào.
Trong công nghệ nén ép gỗ bằng phương pháp nhiệt cơ có nhiều yếu tố
ảnh hưởng đến chất lượng gỗ nén: loại gỗ, tỷ suất nén, độ ẩm gỗ, nhiệt độ và
thời gian xử lý hoá dẻo, áp lực ép, chiều hướng nén ép gỗ.
Với mục đích tạo thử nghiệm gỗ biến tính làm ván phủ mặt bằng
phương pháp hoá cơ, trong điều kiện của luận văn tốt nghiệp hạn chế về thời
gian và thiết bị, qua tham khảo tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước
1;4;7;11;25;29 đề tài lựa chọn hai yếu tố cơng nghệ có tác động lớn đến
tính chất cơ lý của gỗ biến tính và sự ổn định kích thước đó là: Thời gian ép
và nhiệt độ ép.
+ Phương pháp xử lý hóa dẻo.
Xử lý hóa dẻo bằng dung dịch NH4OH đã có nhiều cơng trình nghiên cứu
về vấn đề này, do vậy đề tài đã kế thừa một số kết quả nghiên cứu đã lựa chọn
phương pháp xử lý hóa dẻo ván phủ mặt trám trắng trong dung dịch NH4OH
nồng độ 25% bằng phương pháp ngâm thường trong thời gian 5 ngày.


12

Bảng1.1. Thông số đầu vào và đầu ra của quá trình biến tính
Yếu tố đầu
vào

Ván phủ

Khối
Nhiệt

Thời

lượng

độ,

gian,

thể

o

phút

tích,

C

Ván sàn 3 lớp

mặt

Số
TN

Yếu tố đầu ra

g/cm3

Độ
đàn
hồi
trở
lại,
%

Độ
Khối
lượng
thể
tích,

bền
MOR,

MOE,

MPa

MPa

g/cm3

kéo

Độ cứng

trượt

xung kích,

màng

g,mm/mm2

keo,
MPa

T11

140

10

-

-

-

-

-

-

-

T12

140

15

-

-

-

-

-

-

-

T13

140

20

-

-

-

-

-

-

-

T21

150

10

-

-

-

-

-

-

-

T22

150

15

-

-

-

-

-

-

-

T23

150

20

-

-

-

-

-

-

-

T31

160

10

-

-

-

-

-

-

-

T32

160

15

-

-

-

-

-

-

-

T33

160

20

-

-

-

-

-

-

-

+ Yếu tố đầu ra
- Khối lượng thể tích ván phủ mặt, độ đàn hồi trở lại ván phủ mặt
- Khối lượng thể tích, độ bền cơ học của ván sàn: Độ bền kéo trượt màng
keo, độ bền uốn tĩnh, Modull đàn hồi uốn tĩnh, độ cứng xung kích.
+ Yếu tố cố định
Do điều kiện của đề tài nên các thông số sau được cố định: độ ẩm gỗ khi
nén ép W=15%, tỷ suất nén ép =50%, hướng ép theo hướng xuyên tâm,
chiều dày của gỗ trước khi nén ép h=10 mm .
+ Mẫu thực nghiệm. ván phủ mặt chưa biến tính có kích thước


13

- Chiều dài x chiều rộng x chiều dày: 300 x90 x 10 mm
- Ván sàn 3 lớp có kích thước: 300 x 90 x 15 mm
- Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn:

Sử dụng các tiêu chuẩn về xác định kích thước và số lượng mẫu thí
nghiệm dựa trên các tiêu chuẩn của Việt Nam và Nga về thử cơ lý gỗ.
Do gỗ sau khi nén ép đã mang tính chất của vật liệu ép lớp, xác định tính
chất của gỗ biến tính được tiến hành theo Tiêu chuẩn của gỗ biến tính của Liên
xơ cũ và một số tiêu chuẩn thử của ván LVL. Nguyên lý xác định tính chất cơ
lý được thực hiện như phương pháp thử cơ lý thơng thường, tuy nhiên có sự
khác nhau về kích thước mẫu thử:
 Ván phủ mặt
Khối lượng thể tích gỗ khô kiệt: OCT 9629-66
Độ đàn hồi trở lại của gỗ: đề tài sử dụng tiêu chuẩn : OCT 11488- 61.
Độ đàn hồi trở lại của gỗ biến tính được xác định theo công thức :[21]

K

a03  a01
100,%
a01

a01- chiều dày mẫu gỗ sau khi nén ở trạng thái khô kiệt.
a03- chiều dày mẫu gỗ sau khi nén ở trạng thái khô kiệt được ngâm trong
nước trong thời gian 30 ngày và được sấy khô đến trạng thái khô kiệt.
K- tỷ suất đàn hồi trở lại, %.
 Ván sàn
Khối lượng thể tích kiểm tra theo tiêu chuẩn GB 9846.11-88
Độ bền uốn tĩnh, Modull đàn hồi uốn tĩnh, Độ bền kéo trượt màng keo
kiểm tra theo tiêu chuẩn: JAS S – 11.15.2 (1993)
Độ cứng xung kích được kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 369 – 70 sửa đổi
- Phương pháp xử lý thống kê: Các số liệu được xử lý thống kê bằngcác
phương pháp thống kê trên máy vi tính phần mềm MS. Excel 7.0.

14

1.7. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể mở ra xu hướng mới trong việc sử
dụng và nâng cao chất lượng gỗ Trám trắng (Canarium album) và các loại gỗ
khác theo xu hướng biến tính gỗ bằng phương pháp hố - nhiệt cơ .


15

Chương 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1. Đặc điểm chung về gỗ
Gỗ là vật liệu rỗng, xốp, mao dẫn được cấu tạo từ các tế bào xếp dọc
(mạch gỗ, sợi gỗ, tế bào mô mềm, quản bào, ống dẫn nhựa) và xếp ngang thân
cây (tia gỗ, ống dẫn nhựa). Trong mỗi vịng năm, ở phần gỗ muộn có tế bào
vách dày, ở phần gỗ sớm có các tế bào vách mỏng.
Vách tế bào được tạo nên bởi thành phần chính là cellulose và các chất
nền - matrix (lignin và hemicellulose). [14;15]

Hình 2.1. Cấu trúc vách tế bào

Vách tế bào được cấu tạo bởi 3 chất cơ bản :
- Chất cốt lõi (Framwork substance)
- Chất nền (Matrix substance)
- Chất tạo vỏ (Encrating substance).
Mơ hình cấu tạo siêu hiển vi của gỗ lá rộng do Hoffmann và
Paramesweran xây dựng năm 1982 được thể hiện ở hình 2.1.

16

Vùng
tinh
thể
30-60
nm

Hemixenlul
ơ

Vùng vơ
định hình

Xenlulơ
Lignin

10-30 nm

Hình 2.2. Cấu tạo mixen xenlulơ

Trong vách tế bào các phần tử cellulose xếp theo chiều dọc thân cây, gọi
là các mixen. Giữa các mixel được lấp đầy, phân cách bởi các chất nền được
tạo thành từ hemicellulose và lignin. Nước và nhiệt độ tạo nên những tác
dụng khác nhau đối với chất nền và các mixen. Tuy nhiên, phần tử nước
không thể vào được các vùng kết tinh của mixen, vì vậy nước kết hợp tồn tại
ở giữa các chất nền và ở các khe hở giữa các chất nền và mixen, nó tạo thành
các chất trương nở và dẻo hoá.
Vách tế bào gỗ chủ yếu do cellulose và lignin tạo nên, cellulose làm
thành sườn vững chắc như cốt sắt, lignin tựa như xi măng bám quanh sườn sắt

ấy. Vách tế bào chia làm ba phần: màng giữa, vách sơ sinh và vách thứ sinh.
Ba thành phần này khác nhau chủ yếu là do hàm lượng lignin nhiều hay ít.
Gỗ là vật liệu polyme được tạo nên bởi các tế bào gồm các thành phần
hoá học 40 - 50% cellulose, 20 - 30% hemicellulose và 20 - 30% lignin [11].


17

2.1.1.Cellulose
Cellulose có độ dẻo và là thành phần chịu lực chính của vách tế bào, lignin
có tính cứng và có sức chịu nén lớn khi ép ngang thớ. Theo nhiều tác giả
cellulose là một chất hữu cơ cao phân tử thiên nhiên có cơng thức (C6H10O5)n.
Phân tử cellulose là sự liên kết của các phân tử D - glucose, chuỗi cellulose
chứa từ 200 - 3000 phân tử monome liên kết với nhau ở vị trí 1- 4 tạo nên sợi
cơ bản. Ở mỗi mắt xích của phân tử cellulose có ba nhóm hydroxyl (- OH) ở
vị trí 2, 3, 6 (trong đó có một nhóm bậc nhất và hai nhóm bậc hai).Trong quá
trình tạo thành các dẫn xuất của cellulose, khả năng phản ứng của các nhóm
chức hydroxyl đóng vai trị quan trọng. Cấu tạo phân tử cellulose được mơ tả
như hình 2.3.

0

H

OH

0H

H H

0
0
CH20H

CH20H

H
0

0
0

H

0H
H

H H
0H

H

OH

0H

H H

0
H

0
CH20H

CH20H
H
0

0

H
0H

H

H

0H

H

Hình 2.3. Phân tử Cellulose
- Sự tạo thành các hợp chất cộng
Nguyên nhân của các phản ứng tạo thành các hợp chất cộng là: trong
thời gian gỗ trương nở, các liên kết hydro giữa các phân tử cellulose ở cạnh
nhau bị đứt và tại những liên kết đó, các phân tử của tác nhân bị đẩy, gỗ có
cấu tạo xốp nên các chất tác nhân có thể phân tán tự do và có điều kiện tác
động lên nhóm hydroxyl (- OH) của phân tử cellulose.
Các kiểu hợp chất cộng của cellulose có thể chia thành bốn nhóm cơ bản là
alkali cellulose (cellulose kiềm), cellulose acid, amino cellulose và cellulose muối.