Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt gỗ keo tai tượng (acacia mangium willd)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------------------

NGUYỄN TRUNG HIẾU

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ BIẾN TÍNH NHIỆT GỖ
KEO TAI TƯỢNG (Acacia mangium Willd)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2014


BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------------------

NGUYỄN TRUNG HIẾU

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ BIẾN TÍNH NHIỆT GỖ
KEO TAI TƯỢNG (Acacia mangium Willd)

Chuyên ngành: Kỹ thuật chế biến lâm sản
Mã số: 62540301

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. TRẦN VĂN CHỨ

HÀ NỘI, 2014


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận án tiến sĩ mang tên “Nghiên cứu cơng nghệ

biến tính nhiệt gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd)” là
cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả
nghiên cứu trong Luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác dưới mọi hình thức.
Tơi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng Bảo vệ Luận án tiến sĩ về lời
cam đoan của mình.

Hà Nội, tháng 4 năm 2014
Nghiên cứu sinh

Nguyễn Trung Hiếu


ii

LỜI CẢM ƠN
Luận án Tiến sĩ mang tên “Nghiên cứu cơng nghệ biến tính nhiệt gỗ Keo
tai tượng (Acacia mangium Willd)” là cơng trình nghiên cứu đầu tiên tại Việt
Nam. Trong q trình thực hiện gặp khơng ít những khó khăn, nhưng với sự
nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của các Thầy, Cơ giáo cùng các
đồng nghiệp và Gia đình, đến nay Luận án đã hoàn thành nội dung nghiên cứu
và mục tiêu đặt ra.
Nhân dịp này, Tơi xin đặc biệt bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo
hướng dẫn PGS. TS. Trần Văn Chứ đã hết lịng dìu dắt, định hướng, tận tình
hướng dẫn và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị khoa học và thực tiễn để tơi
hồn thành Luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban Giám hiệu, Khoa Đào tạo sau Đại
học, Khoa Chế biến lâm sản, Trung tâm Thí nghiệm thực hành Khoa Chế biến
lâm sản, Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công
nghiệp rừng, Thư viện, các Thầy, Cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp. Tôi
xin chân thành cảm ơn UBND tỉnh, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn,
Trường Trung cấp Kinh tế-Kỹ thuật, Lâm trường Vĩnh Hảo tỉnh Hà Giang,
các cơ sở Thực hành, Thí nghiệm,…đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện và dành
thời gian cung cấp thông tin, số liệu cho tôi trong thời gian tôi thực hiện Luận
án.
Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn tới tồn thể gia đình
và những người thân đã luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi về vật chất,
tinh thần cho tôi trong suốt thời gian qua.
Hà Nội, tháng 4 năm 2014

Nguyễn Trung Hiếu


iii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan .................................................................................................. i
Lời cảm ơn .....................................................................................................ii
Mục lục .........................................................................................................iii
Danh mục các từ viết tắt............................................................................... vii
Danh mục các bảng .....................................................................................viii
Danh mục các hình........................................................................................ ix
PHẦN MỞ ĐẦU............................................................................................ 1
Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU....................................... 4
1.1. Đặc điểm gỗ xử lý nhiệt .......................................................................... 4
1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ............................................................ 6
1.2.1. Các nghiên cứu về tỉ lệ tổn hao khối lượng gỗ...................................... 9
1.2.2. Các nghiên cứu về tính ổn định kích thước......................................... 10
1.2.3. Các nghiên cứu về khả năng chống vi sinh vật ................................... 12
1.2.4. Các nghiên cứu về tính chất cơ học của gỗ ......................................... 13
1.2.5. Các nghiên cứu về tính thấm ướt và khả năng dán dính ...................... 14
1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước........................................................... 15
1.4. Ứng dụng của gỗ xử lý nhiệt ................................................................. 16
1.5. Nhận xét đánh giá và định hướng nghiên cứu ........................................ 18
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................. 20
2.1. Thành phần hóa học của gỗ ................................................................... 20
2.1.1. Xenlulo............................................................................................... 20
2.1.2. Hemixenlulo ....................................................................................... 28
2.1.3. Lignin................................................................................................. 30
2.2. Quá trình nhiệt giải của gỗ..................................................................... 30


iv

2.2.1. Các giai đoạn của quá trình nhiệt giải gỗ ............................................ 30
2.2.2. Quá trình nhiệt giải của các thành phần trong gỗ ................................ 32
2.3. Cơ chế biến đổi tính chất gỗ do xử lý nhiệt............................................ 34
2.3.1. Cơ chế biến đổi khối lượng thể tích gỗ ............................................... 34
2.3.2. Cơ chế biến đổi tính ổn định kích thước gỗ ........................................ 34
2.3.3. Cơ chế biến đổi tính chất cơ học của gỗ.............................................. 37
2.4. Keo tai tượng......................................................................................... 42
2.4.1. Đặc điểm nhận biết............................................................................. 42
2.4.2. Đặc tính sinh học và sinh thái học ...................................................... 42
2.4.3. Đặc điểm cấu tạo của gỗ..................................................................... 43
2.4.4. Tính chất ............................................................................................ 44
2.4.5. Công dụng .......................................................................................... 44
Chương 3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, MỤC TIÊU, NỘI DUNG................... 45
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................... 45
3.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 45
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu tổng quát: Công nghệ xử lý gỗ Keo tai tượng
bằng nhiệt độ cao; ........................................................................................ 45
3.1.2. Đối tượng nghiên cứu cụ thể:.............................................................. 45
3.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 45
3.2.1. Loại gỗ: gỗ Keo tai tượng dùng trong nghiên cứu có độ tuổi từ 9-10
tuổi, khai thác tại huyện Bắc Quang, tỉnh Hà Giang; ................................... 45
- Về cấu tạo, cấu trúc hoá học của gỗ Keo tai tượng trước khi xử lý (nguyên
liệu đầu vào) được kế thừa các cơng trình nghiên cứu có liên quan; ............. 45
- Về kích thước mẫu: Kích thước dùng trong nghiên cứu thực nghiệm là mẫu
có kích thước nhỏ theo quy cách quy định tại TCVN 8048.1 đến 4048.162009 và được tiến hành thực nghiệm trong phịng thí nghiệm. ..................... 45
3.2.2. Độ ẩm gỗ đưa vào xử lí: từ 12-15 %;.................................................. 46


v

3.3. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................. 47
3.3.1. Mục tiêu lý luận.................................................................................. 47
3.3.2. Mục tiêu thực tiễn............................................................................... 47
1. Xác định được ảnh hưởng của xử lý nhiệt độ cao đến cấu trúc hóa học của
gỗ Keo tai tượng........................................................................................... 47
2. Xác định được ảnh hưởng của 2 thông số công nghệ chủ yếu trong cơng
nghệ biến tính nhiệt độ cao (nhiệt độ và thời gian) đến tính chất gỗ Keo tai
tượng;........................................................................................................... 47
3.4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 48
3.5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 48
3.5.1. Phương pháp lý thuyết........................................................................ 49
3.5.2. Phương pháp thực nghiệm .................................................................. 49
3.6. Ý nghĩa của Luận án.............................................................................. 64
3.6.1. Ý nghĩa khoa học................................................................................ 64
3.6.2. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................ 64
3.7. Những đóng góp mới của Luận án......................................................... 65
Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .......................................................... 66
4.1. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý biến tính đến tính chất
cơ, vật lý gỗ Keo tai tượng (thực nghiệm quy hoạch đơn yếu tố): ................ 66
4.1.1. Ảnh hưởng độ tổn hao kích thước....................................................... 66
4.1.2. Ảnh hưởng đến độ tổn hao khối lượng................................................ 68
4.1.3. Ảnh hưởng về độ ổn định kích thước.................................................. 70
4.1.4. Ảnh hưởng đến hiệu suất chống hút nước........................................... 72
4.1.5. Ảnh hưởng đến cường độ nén dọc thớ ................................................ 74
4.1.6. Ảnh hưởng đến độ bền uốn tĩnh.......................................................... 76
4.1.7. Ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi......................................................... 78
4.1.8. Ảnh hưởng đến khả năng dán dính của gỗ do xử lý nhiệt................... 79

vi

4.2. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý biến tính đến tính chất
cơ, vật lý gỗ Keo tai tượng (thực nghiệm quy hoạch đa yếu tố):................... 82
4.2.1. Ảnh hưởng đến tổn hao khối lượng ................................................... 82
4.2.2. Ảnh hưởng đến độ tổn hao kích thước ................................................ 84
4.2.3. Ảnh hưởng đến tính ổn định kích thước.............................................. 85
4.2.4. Ảnh hưởng đến hiệu suất chống hút nước........................................... 87
4.2.5. Ảnh hưởng đến độ bền nén dọc thớ .................................................... 89
4.2.6. Ảnh hưởng đến độ bền uốn tĩnh......................................................... 90
4.2.7. Ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi (MOE).............................................. 92
4.2.8. Ảnh hưởng đến khả năng dán dính của gỗ do xử lý nhiệt.................... 93
4.3. Xác định các thông số nhiệt độ, thời gian xử lý biến tính cho gỗ Keo tai
tượng............................................................................................................ 95
4.4. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến cấu tạo của gỗ ........................... 96
4.5. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến cấu trúc hóa học của gỗ............. 99
4.5.1. Cấu trúc hóa học của gỗ phân tích bằng phổ hồng ngoại (FTIR) ........ 99
4.5.2. Cấu trúc hóa học của gỗ phân tích bằng phổ XPS............................. 108
4.5.3. Cấu trúc hóa học của gỗ phân tích bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD) .. 120
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 125
1. Kết luận.................................................................................................. 125
2. Kiến nghị................................................................................................ 127
CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


vii

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Ý nghĩa

ASE

Hệ số chống trương nở

DSG

Độ giảm độ bền kéo trượt màng keo

DMOR

Độ giảm độ bền uốn tĩnh

DMOE

Độ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh

DL

Độ tổn hao kích thước

FTIR

Phổ hồng ngồi biến đổi Fourier

ICS

Độ tăng cường độ nén dọc

ML

Độ tổn hao khối lượng

MOR

Độ bền uốn tĩnh

MOE

Mô đun đàn hồi uốn tĩnh

T

Nhiệt độ xử lý

t

Thời gian xử lý

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

WRE

Hiệu suất chống hút nước

XPS

Phổ quang điện tử tia X

XRD

Phổ nhiễu xạ tia X

Y (X1, X2)

Hàm mục tiêu theo các biến X1 và X2


viii

DANH MỤC BẢNG

STT
1.1
1.2

Tên bảng
Đặc điểm một số công nghệ xử lý nhiệt hiện nay
Phân loại và ứng dụng gỗ xử lý nhiệt theo công nghệ
ThermoWood

Trang
9
17

3.1

Các mức và bước thay đổi của các thơng số thí nghiệm

52

3.2

Thơng số thực nghiệm với 2 yếu tố ảnh hưởng

52

3.3

Thông số kỹ thuật của thiết bị xử lý

57

4.1

Phân vùng của phổ hồng ngoại

101

4.2

Thuộc tính phổ FTIR của gỗ Keo tai tượng đối chứng

104

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

Số sóng và độ hấp thụ tại vị trí các nhóm chức trong gỗ Keo tai
tượng đã xử lý nhiệt phân tích bằng phổ hồng ngoại FTIR
Hàm lượng tương đối của các nguyên tố C và O trên bề mặt
mẫu gỗ trước và sau xử lý nhiệt độ cao
Hàm lượng các loại liên kết của nguyên tố C phân tích bằng phổ
XPS đối với gỗ trước và sau khi xử lý nhiệt độ cao
Hàm lượng các loại liên kết của nguyên tố O phân tích bằng
phổ XPS đối với gỗ trước và sau khi xử lý nhiệt độ cao
Độ kết tinh của xenlulo trong gỗ Keo tai tượng xử lý ở các chế
độ khác nhau

106

115

118

119

123


ix

DANH MỤC HÌNH
STT
Tên hình
1.1 Gỗ xử lý nhiệt dùng trong cơng trình lâm viên

Trang
17

1.2

Gỗ xử lý nhiệt sử dụng trong phòng tắm

17

1.3

Gỗ xử lý nhiệt dùng làm ván ốp tường ngoài trời

18

1.4

Gỗ xử lý nhiệt dùng sản xuất bàn ghế ăn nhà hàng

18

2.1

Các thành phần hóa học cấu tạo nên gỗ

20

2.2

Cấu tạo hóa học của xenlulo và các sản phẩm thủy phân xenlulo
đã qua metyl hóa

22

2.3

Liên kết hydro trong vách tế bào gỗ

23

2.4

Sự thay đổi của liên kết hydro giữa các phân tử xenlulo trong quá
trình xử lý nhiệt

36

2.5

Quá trình nhiệt giải của hemixenlulo trong gỗ

38

2.6

Quá trình nhiệt giải của xenlulo

40

2.7

Cơ chế phản ứng của gỗ trong quá trình xử lý nhiệt

41

3.1

Sơ đồ tổng quát quá trình nghiên cứu thực nghiệm của Luận án

49

3.2

Mơ hình bài tốn xác định các thông số tối ưu khi xử lý nhiệt cho
gỗ Keo tai tượng

51

3.3

Sơ đồ thực nghiệm cơng nghệ biến tính nhiệt độ cao cho gỗ Keo
tai tượng

55

3.4

Thiết bị xử lý nhiệt

58

4.1

Quan hệ giữa thời gian và độ tổn hao kích thước gỗ

67

4.2

Quan hệ giữa nhiệt độ và độ tổn hao kích thước gỗ

67

4.3

Quan hệ giữa thời gian và độ tổn hao khối lượng gỗ

69

4.4

Quan hệ giữa nhiệt độ và độ tổn hao khối lượng gỗ

69

4.5

Quan hệ giữa thời gian và hệ số chống trương nở

71

4.6

Quan hệ giữa nhiệt độ và hệ số chống trương nở

71

4.7

Quan hệ giữa thời gian và hiệu suất chống hút nước

73

4.8

Quan hệ giữa nhiệt độ và hiệu suất chống hút nước

73

4.9

Quan hệ giữa thời gian và độ tăng cường độ nén dọc

75


x

4.10 Quan hệ giữa nhiệt độ và độ tăng cường độ nén dọc

75

4.11 Quan hệ giữa thời gian và độ giảm độ bền uốn tĩnh

77

4.12 Quan hệ giữa nhiệt độ và độ giảm độ bền uốn tĩnh

77

4.13 Quan hệ giữa thời gian và độ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh

79

4.14 Quan hệ giữa nhiệt độ và độ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh

79

4.15 Quan hệ giữa thời gian và độ giảm độ bền kéo trượt màng keo

81

4.16 Quan hệ giữa nhiệt độ và độ giảm độ bền kéo trượt màng keo

81

4.17

Độ tổn hao khối lượng (ML) của gỗ Keo tai tượng xử lý với các
chế độ khác nhau

82

4.18

Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị hồi quy của
độ tổn hao khối lượng

83

4.19

Độ tổn hao kích thước (DL) của gỗ Keo tai tượng xử lý với các
chế độ khác nhau

84

4.20

Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị hồi quy của

độ tổn hao kích thước

85

4.21

Hệ số chống trương nở (ASE) của gỗ Keo tai tượng xử lý với các
chế độ khác nhau

86

4.22

Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị hồi quy của
hệ số chống trương nở

86

4.23

Độ hút nước của gỗ Keo tai tượng trước và sau xử lý theo thời
gian ngâm nước

87

4.24

Hiệu suất chống hút nước (WRE) của gỗ Keo tai tượng xử lý với
các chế độ khác nhau

88

4.25

Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị hồi quy của
hiệu suất chống hút nước

89

4.26

Độ tăng cường độ nén dọc của gỗ Keo tai tượng xử lý với các
chế độ khác nhau

89

4.27

Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị hồi quy của
tỉ lệ tăng cường độ nén dọc

90

4.28 Độ giảm độ bền uốn tĩnh của gỗ Keo tai tượng xử lý với các chế

91


xi

độ khác nhau
4.29

Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị hồi quy của
độ giảm độ bền uốn tĩnh

91

4.30

Độ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh của gỗ Keo tai tượng xử lý với
các chế độ khác nhau

92

4.31

Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị hồi quy của
độ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh

93

4.32

Độ giảm độ bền kéo trượt màng keo của gỗ Keo tai tượng xử lý
với các chế độ khác nhau

94

4.33

Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị hồi quy của
độ giảm độ bền kéo trượt màng keo

94

4.34 Lỗ thông ngang trên vách tế bào mạch gỗ trước khi xử lý

98

4.35 Lỗ thông ngang trên vách tế bào mạch gỗ sau khi xử lý (200 oC, 8h)

98

4.36 Sơ đồ nguyên lý đo phổ hồng ngoại

100

4.37 Phổ hồng ngoại của mẫu gỗ Keo tai tượng đối chứng

103

4.38 Phổ hồng ngoại của mẫu gỗ Keo tai tượng

105

4.39 Sơ đồ quá trình đo phổ quang điện tử tia X

109

4.40 Phổ XPS của gỗ Keo tai tượng với giải quét rộng

110

4.41 Phổ XPS của mẫu đối chứng với giải quét hẹp tại vị trí C1s

112

4.42 Phổ XPS của mẫu đối chứng với giải quét hẹp tại vị trí O1s

112

4.43 Phổ XPS của gỗ sau khi xử lý nhiệt với giải quét rộng

114

4.44

Biểu đồ hàm lượng tương đối nguyên tố C trên bề mặt mẫu ở các
chế độ xử lý khác nhau

116

4.45

Biểu đồ hàm lượng tương đối nguyên tố O trên bề mặt mẫu ở các
chế độ xử lý khác nhau

116

4.46 Biểu đồ tỉ lệ O/C trên bề mặt mẫu ở các chế độ xử lý khác nhau

117

4.47 Phương pháp đo tính độ kết tinh của xenlulo

121

4.48

Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu gỗ Keo tai tượng trước và sau khi xử
lý nhiệt

4.49 Sự thay đổi độ kết tinh của gỗ ở những chế độ xử lý khác nhau

122
123


1

PHẦN MỞ ĐẦU

Gỗ là loại vật liệu sinh học tự nhiên, có vai trị rất lớn trong sinh hoạt của
con người và bảo vệ mơi trường. Gỗ có đặc điểm và phẩm chất đặc biệt mà
các loại vật liệu khác không thể so sánh được, như: màu sắc tự nhiên, ơn hịa,
hoa văn đẹp; ngồi ra gỗ là loại vật liệu có thuộc tính sinh thái, được cấu tạo
nên từ thể phức hợp của các hợp chất cao phân tử tự nhiên, trong đó hàm chứa
trên 50% Carbon – “nguyên tố của sự sống”. Do Carbon trong gỗ tồn tại trong
kết cấu của hợp chất hữu cơ cao phân tử, nên gỗ có tác dụng tích lũy và giảm

thải Carbon, từ đó ngăn cản được “hiệu ứng nhà kính” do hệ sinh thái trái đất
tạo ra và bảo vệ môi trường sống của con người [87].
Gỗ có thể thay thế kim loại, bê tơng trong các cơng trình kiến trúc, từ đó
có tác dụng giảm thiểu lượng khí CO2 thải ra mơi trường. Năng lượng tiêu
hao trong q trình sản xuất và gia cơng gỗ ít, căn cứ vào một số thí nghiệm
đo được khi sản xuất khối lượng vật liệu như nhau, bê tông tiêu hao gấp 3-4
lần, chất dẻo tiêu hao 35-45 lần, sắt thép tiêu hao gấp 50-60 lần, nhôm tiêu
hao trên 100 lần so với gỗ [89]. Gỗ có những đặc điểm mà các loại vật liệu
xây dựng khác không thể so sánh được như: hệ số phẩm chất cao lại dễ gia
cơng. Vì vậy năng lượng tiêu hao trong quá trình vận chuyển và gia công luôn
nhỏ hơn rất nhiều so với bê tông và gang thép.
Gỗ là thể hữu cơ phức hợp, còn tồn tại một số nhược điểm, như: dễ mục,
dễ cháy, tính bền kém; tính hút ẩm cao, ứng lực sinh trưởng lớn, dễ nứt nẻ, biến
dạng, kích thước khơng ổn định… Những nhược điểm này đã hạn chế phạm vi
sử dụng và giá trị ứng dụng của gỗ. Vì vậy, để đáp ứng được với các yêu cầu
sử dụng cụ thể, cải thiện hoặc tạo ra cơng năng mới nào đó của gỗ, thì việc lựa
chọn phương pháp phù hợp để tiến hành xử lý biến tính gỗ, tạo ra loại vật liệu
gỗ mới, từ đó khắc phục các nhược điểm do tự nhiên sinh ra hoặc tạo ra gỗ có


2

tính năng mới, nâng cao giá trị, mở rộng phạm vi sử dụng và lợi dụng có hiệu
quả tài nguyên gỗ là rất cần thiết [9] [86] [87].
Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới rất chú trọng đến nghiên cứu
biến tính gỗ. Những năm gần đây, với sự nâng cao của đời sống con người, có
rất nhiều báo cáo của nước ngồi, trong đó đã có những đề xuất về vấn đề an
tồn trong việc sử dụng hóa chất xử lý gỗ. Trong các công nghệ xử lý hiện
nay, thị trường của sản phẩm gỗ từ công nghệ xử lý khơng sử dụng hóa chất
ngày càng được mở rộng. Trong đó, biến tính gỗ theo phương pháp xử lý

nhiệt đã được chú ý đến, các nghiên cứu về biến tính gỗ cũng đã có những
tiến triển nhất định [22] [46].
Cơng nghệ biến tính nhiệt hay biến tính nhiệt là công nghệ xử lý gỗ ở
nhiệt độ trong khoảng 160-260oC [30], trong mơi trường có vật chất bảo vệ
như hơi nước, khí trơ, khơng khí ít ơxy…, biến tính nhiệt là công nghệ bảo
quản gỗ thân thiện với môi trường, thơng qua biến tính nhiệt có thể cải thiện
được tính ổn định kích thước, tính bền và màu sắc gỗ, sản phẩm gỗ thu được
sau khi xử lý được gọi là “gỗ biến tính nhiệt” hoặc “gỗ Carbon hóa”. Gỗ biến
tính nhiệt có các đặc điểm như: Màu sắc gần giống với lồi gỗ q hiếm và ổn
định, tính ổn định kích thước cao, khả năng chống vi sinh vật tốt, an tồn với
mơi trường, dễ lưu trữ. Tuy nhiên, cũng có một số tồn tại đó là cường độ gỗ
và khả năng dán dính sau khi xử lý biến tính sẽ bị thay đổi nếu cơng nghệ xử
lý không hợp lý.
Với những ưu điểm của sản phẩm sản xuất bằng cơng nghệ biến tính
nhiệt cho thấy việc áp dụng cơng nghệ biến tính nhiệt trong xử lý biến tính gỗ
nói chung gỗ rừng trồng nói riêng sẽ rất có ý nghĩa về mặt thực tiễn cũng như
tiềm năng trong việc thương mại hóa sản phẩm sản xuất bằng công nghệ này.
Trong những năm gần đây ngành Công nghiệp chế biến gỗ của Việt Nam
đã có những bước phát triển vượt bậc; sản phẩm gỗ xuất khẩu của Việt Nam


3

đã có mặt trên thị trường của 120 nước trên thế giới. Kim ngạch xuất khẩu sản
phẩm năm 2011 đạt 4,05 tỷ USD; năm 2012 đạt 4,67 tỷ USD; năm 2013 đạt
5,5 tỷ USD; Hiện nay, đồ gỗ được xem như là mặt hàng xuất khẩu chủ lực và
được xếp vào 16 mặt hàng trọng điểm xúc tiến thương mại Quốc gia.
Thực hiện Chỉ thị số 19/1999/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ, ngày
16 tháng 7 năm 1999 về việc thực hiện các biện pháp đẩy mạnh tiêu thụ gỗ
rừng trồng và Chỉ thị số 19/2004/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 01

tháng 6 năm 2004 về một số giải pháp phát triển ngành chế biến gỗ và xuất
khẩu sản phẩm gỗ; ngành chế biến gỗ Việt Nam và các ngành kinh tế liên
quan đã tích cực, chủ động tìm kiếm nguyên liệu, cải tiến công nghệ, thiết bị
để đẩy mạnh phát triển sản xuất và xuất khẩu đồ gỗ. Tuy nhiên, khó khăn hiện
nay của Việt Nam là vấn đề nguyên liệu gỗ, hàng năm phải nhập khẩu 80%
nguyên liệu, trong đó gỗ rừng tự nhiên quý hiếm, chất lượng cao chiếm tỷ lệ
rất lớn.
Trong khi đó, với nỗ lực của các chương trình trồng rừng, chúng ta đã có
được một sản lượng lớn gỗ rừng trồng. Từ thực tế nhu cầu nguyên liệu gỗ rất
lớn, gỗ rừng tự nhiên quý hiếm đã bị cấm khai thác, vì vậy việc nghiên cứu
nâng cao chất lượng gỗ rừng trồng dùng làm nguyên liệu sản xuất sản phẩm
mộc có giá trị cao là yêu cầu cấp bách đặt ra.
Luận án “Nghiên cứu cơng nghệ biến tính nhiệt gỗ Keo tai tượng
(Acacia mangium Willd)” sẽ góp phần vào việc áp dụng cơng nghệ mới, ít
gây tác động xấu đến mơi trường nhưng vẫn tạo ra được sản phẩm gỗ đạt yêu
cầu nguyên liệu cho nhiều lĩnh vực từ gỗ mọc nhanh rừng trồng nói chung, gỗ
Keo tai tượng nói riêng.


4

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Đặc điểm gỗ xử lý nhiệt
Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới rất chú trọng đến nghiên cứu
biến tính gỗ. Những năm gần đây, với sự nâng cao của đời sống con người, có
rất nhiều báo cáo của nước ngồi, trong đó đã có những đề xuất về vấn đề an
tồn trong việc sử dụng hóa chất xử lý gỗ. Trong các công nghệ xử lý hiện
nay, thị trường của sản phẩm gỗ từ công nghệ xử lý không sử dụng hóa chất
ngày càng được mở rộng. Trong đó, gỗ xử lý nhiệt hay gỗ biến tính nhiệt đã

được chú ý đến, các nghiên cứu về biến tính gỗ cũng đã có những bước phát
triển nhất định [22] [46].
Cơng nghệ xử lý nhiệt hay biến tính nhiệt là cơng nghệ xử lý gỗ ở nhiệt
độ trong khoảng 160-260oC, trong môi trường có vật chất bảo vệ như hơi
nước, khí trơ, khơng khí ít ơ xy…, là cơng nghệ bảo quản gỗ thân thiện với
mơi trường, thơng qua biến tính nhiệt có thể cải thiện được tính ổn định kích
thước, tính bền và màu sắc gỗ, sản phẩm gỗ thu được sau khi xử lý được gọi
là “gỗ xử lý nhiệt” [88] [99]. Gỗ xử lý nhiệt có các đặc điểm sau:
(1) Màu sắc ổn định ơn hịa
Sau khi xử lý nhiệt, màu sắc gỗ trở nên đậm hơn, thơng thường có màu
nâu nhạt đến nâu, gần giống với màu sắc của một số loại gỗ nhiệt đới q
hiếm, trong q trình sử dụng màu sắc tương đối ổn định. Màu sắc gỗ xử lý
nhiệt tạo ra sự thoải mái đối với thị giác, tạo cảm giác ấm cúng và sang trọng,
thân thiện với mơi trường và được con người ưa thích. Vì thế sau khi xử lý
biến tính nhiệt có thể nâng cao giá trị sử dụng của các loại gỗ rừng trồng chất
lượng thấp.
(2) Nâng cao khả năng chống vi sinh vật phá hoại


5

Khả năng chống vi sinh vật phá hoại của gỗ xử lý nhiệt được cải thiện rất
rõ rệt, đối với gỗ sau khi xử lý nhiệt (210 oC hoặc cao hơn), nhiệt độ làm cho
kết cấu sinh học và tổ thành hóa học của gỗ thay đổi, loại trừ hoặc phá hoại
điều kiện cần thiết để tồn tại của côn trùng, nấm và các loại vi sinh vật tự nhiên
khác. Gỗ trong quá trình xử lý nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt độ, hemixenlulo
bị nhiệt giải tạo ra axit formic, axit acetic, đồng thời các chất dinh dưỡng phân
tử lượng thấp thoát ra hoặc bị phá hủy, độ ẩm thăng bằng của gỗ xử lý nhiệt
giảm 50% so với gỗ chưa xử lý. Tóm lại, do độ axit, bazơ, chất dinh dưỡng và
độ ẩm của gỗ thay đổi, đã phá hoại môi trường sinh tồn của vi sinh vật và nấm

mốc, làm cho khả năng chống vi sinh vật được nâng lên.
(3) Tính ổn định kích thước tốt
Tính hút nước, hút ẩm của gỗ xử lý nhiệt giảm xuống, tỉ lệ co rút và dãn
nở của gỗ giảm rõ rệt, giảm thiểu sự chênh lệch giữa co rút chiều xuyên tâm
và tiếp tuyến, từ đó đã cải thiện được tính ổn định của gỗ, tức hệ số chống co
rút, dãn nở tăng lên.
(4) An tồn, thân thiện với mơi trường
Biến tính nhiệt là cơng nghệ chỉ sử dụng tác nhân vật lý, trong quá trình
xử lý chỉ sử dụng nhiệt độ và hơi nước hoặc khí trơ, khơng cho thêm bất cứ
hóa chất nào. Do đó, gỗ xử lý nhiệt rất an tồn với mơi trường, là loại vật liệu
thân thiện với mơi trường. Ngồi ra, xử lý nhiệt có thể làm cho các loại gỗ
rừng trồng mọc nhanh trở nên có màu sắc đẹp gần giống với các loại gỗ quí
hiếm, mà lại nâng cao được tính bền của gỗ, từ đó với một yêu cầu nhất định
có thể thay thế được các loại gỗ q hiếm. Vì vậy, biến tính nhiệt rất có ý
nghĩa trong việc bảo vệ mơi trường.
(5) Tính chất cơ học của gỗ thay đổi
Gỗ sau khi xử lý nhiệt, một lượng lớn hemixenlulo bị phân giải và một
bộ phận lignin bị thay đổi về cấu trúc, làm cho một số chỉ tiêu về tính chất cơ


6

học của gỗ có xu hướng giảm sút. Nhưng do độ ẩm thăng bằng của gỗ giảm,
do đó với nhiệt độ xử lý thích hợp có thể làm cho mơ đun đàn hồi khi chịu
uốn và cường độ chịu nén của gỗ tăng lên, nhưng cường độ chịu uốn, khả
năng chống va đập và lực bám đinh giảm sút rõ rệt, hơn nữa nhiệt độ càng
cao, cường độ chịu uốn, khả năng chống va đập và lực bám đinh càng thấp.
(6) Khả năng thấm ướt giảm
Gỗ sau khi xử lý nhiệt, hàm lượng nhóm –OH giảm, góc tiếp xúc của
chất lỏng và gỗ tăng lên, làm giảm khả năng thấm ướt, thậm chí có loại gỗ

khơng thấm ướt, vì vậy, gỗ xử lý nhiệt thích hợp với sử dụng ở nơi có độ ẩm
cao.
(7) Dễ lưu trữ
Gỗ xử lý nhiệt không cần kho lưu trữ đặc biệt, cũng không khống chế
nhiệt độ và độ ẩm của kho, nhưng cần chú ý không được để nước hoặc mưa
làm ướt gỗ trong khi lưu trữ.
1.2. Tình hình nghiên cứu ngồi nước
Cơng nghệ xử lý nhiệt có thể cải thiện được một số tính chất của gỗ, hiện
tại đã thu hút sự chú ý của rất nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới.
Từ những năm 1915, trong báo cáo của Tiemann [69] đã chỉ ra, gỗ sau
khi sấy ở nhiệt độ 150oC trong thời gian 4h, tính hút ẩm giảm 10-25%, nhưng
cường độ của gỗ cũng có sự giảm sút. Năm 1937, trong báo cáo của Stamm
và Hansen [65] thể hiện, xử lý nhiệt trong điều kiện có các loại chất khí bảo
vệ, độ ẩm bão hòa của gỗ, tỉ lệ co rút, giãn nở của gỗ đều giảm xuống.
Năm 1945, Seborg và các cộng sự [61] đã phát minh ra một loại sản
phẩm gỗ với tên gọi là Staypack. Năm 1946, báo cáo của Stamn và đồng
nghiệp [64] biểu thị, xử lý nhiệt có thể nâng cao tính ổn định kích thước của
gỗ mà không cần phải tiến hành nén, công nghệ này có tên gọi là Staybwood.
Nhưng những sản phẩm của các công nghệ nêu trên không thành công khi


7

đưa ra thị trường. Nguyên nhân có thể do thời điểm đó trên thị trường vẫn tồn
tại nhiều loại gỗ có chất lượng cao. Tuy thế, cơng nghệ xử lý nhiệt gỗ không
bị lãng quên, mà các nhà khoa học trên thế giới vẫn tiếp tục tiến hành các
nghiên cứu về lĩnh vực này [24] [25] [27] [44] [43] [60] [62].
Những năm trở lại đây, xử lý nhiệt gỗ nhờ tính chất đặc biệt và tính thân
thiện với mơi trường của nó đã ngày càng được chú ý và đã được ứng dụng
sâu rộng. Công nghệ xử lý nhiệt không có ảnh hưởng xấu đến khả năng dán

dính cũng như khả năng trang sức, trừ một vài chỉ tiêu cơ học của gỗ bị giảm,
tính ổn định kích thước, tính chống ẩm, độ bền được nâng cao rõ rệt [68]. Căn
cứ báo cáo của Boonstra [12], lĩnh vực nghiên cứu xử lý nhiệt gỗ lại được bắt
đầu là do các loại gỗ chất lượng cao ngày càng ít, nhằm bổ sung cho nhu cầu
ngày càng tăng về vật liệu xây dựng, giảm sự phá hoại đối với rừng tự nhiên
và giảm việc sử dụng chất xử lý gỗ độc hại, thì việc đi sâu vào nghiên cứu
cơng nghệ xử lý nhiệt gỗ là vô cùng cần thiết.
Theo một số tài liệu nghiên cứu, xử lý nhiệt cho gỗ trong khoảng 160260oC, trong mơi trường có vật chất như hơi nước, khí trơ, khơng khí ít ơ
xy…[31], thơng qua giảm thiểu số lượng nhóm –OH trong thành phần của gỗ,
đã giảm khả năng hút ẩm và nội ứng lực của gỗ, từ đó nâng cao tính ổn định
kích thước của gỗ [21] [42] [52] [72] [73]; đồng thời trong quá trình xử lý
nhiệt, thành phần của gỗ phát sinh hàng loạt các phản ứng hóa học phức tạp,
làm biến đổi một số thành phần của gỗ, giảm chất dinh dưỡng cho sự sinh tồn
của nấm và côn trùng hại gỗ, ngăn cản sự sinh trưởng và phát triển của nấm
và côn trùng hại gỗ qua việc cắt đứt chuỗi thức ăn, vì vậy có thể nâng cao khả
năng chống vi sinh vật phá hoại [13] [42 [53]. Phương pháp này chỉ sử dụng
tác nhân vật lý, so với các phương pháp dùng tác nhân hóa học khác, vấn đề ơ
nhiễm trong q trình sản xuất bằng cơng nghệ xử lý nhiệt ít, công nghệ xử lý
đơn giản, hơn nữa trong quá trình sử dụng hiệu quả bảo quản của gỗ xử lý


8

nhiệt khơng bị suy giảm do hóa chất bị rửa trôi hay bay hơi, cũng không làm
hại đến sức khỏe của con người.
Hiện tại, ở các nước Châu Âu như Hà Lan, Pháp, Đức, Phần Lan đã thiết
lập được 5 cơng nghệ biến tính nhiệt điển hình như: PlatoWood của Hà Lan, Le
Bois Perdure và Rectification của Pháp, ThermoWood của Phần Lan, OHT-Oil
Heat Treatment của Đức; trên cơ sở các cơng nghệ đó, đã đăng ký các bằng
phát minh sáng chế và được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất cơng nghiệp.

Cơng nghệ xử lý nhiệt PlatoWood (biến tính thủy - nhiệt) của Hà Lan sử
dụng các công đoạn khác nhau tiến hành xử lý gỗ, kết hợp quá trình nhiệt giải
trong nước với sấy và ổn định hóa. Trong quá trình xử lý, tác dụng của thủy
nhiệt làm cho cấu trúc hóa học của gỗ biến đổi, dẫn đến thay đổi các tính chất
của gỗ. Phương pháp xử lý này chủ yếu được cấu thành từ hai cơng đoạn
chính, và công đoạn sấy trung gian. Giai đoạn thứ nhất, tiến hành xử lý gỗ
tươi hoặc gỗ phơi khô trong điều kiện nhiệt độ từ 160-190oC với áp suất nhất
định, sau đó sử dụng phương pháp sấy thơng thường làm giảm độ ẩm gỗ, tiếp
theo tiến hành giai đoạn thứ hai, trong giai đoạn này gỗ được đặt trong môi
trường có nhiệt độ 170-190oC tiến hành xử lý ổn định hóa. Thời gian xử lý
của q trình này phụ thuộc và loại gỗ, độ dày và hình dạng ván…[18] [33].
Cơng nghệ xử lý dầu nhiệt (OHT) sử dụng các loại dầu thực vật từ tự
nhiên thơng qua vịng tuần hồn kín tiến hành xử lý gỗ, nhiệt độ thường dùng
từ 160oC trở lên [76]. Công nghệ này thiết bị phức tạp chí phí tốn kém.
Cơng nghệ xử lý nhiệt Retification [74] [97] của Pháp sử dụng gỗ phơi
khô (độ ẩm khoảng 12%), tiến hành xử lý ở nhiệt độ 200-240oC, trong mơi
trường khí N2 có hàm lượng O2 dưới 5%. Với công nghệ này, nhiệt độ xử lý
cuối cùng trong q trình xử lý có ảnh hưởng rất lớn đến độ bền tự nhiên và
cường độ gỗ. Gỗ sau khi xử lý, độ bền tự nhiên tăng lên đáng kể, mức độ thay
đổi phụ thuộc vào loại gỗ, nhiệt độ và thời gian xử lý.


9

Công nghệ xử lý nhiệt ThermoWood của Phần Lan sử dụng gỗ đã sấy tiến
hành xử lý nhiệt trong môi trường hơi nước. Sản phẩm của công nghệ này được
phân thành hai cấp là ThermoS và ThermoD, trong đó “S—Stability” thể hiện
tính ổn định, “D—Durability” thể hiện độ bền tự nhiên, đặc biệt là khả năng
chống mục. Loại ThermoD thích hợp sử dụng làm cơng trình kiến trúc ngồi
trời, đồ gia dụng… Hiện tại công nghệ này đã đạt được nhiều thành tựu đáng

kể, sản phẩm có thị trường lớn nhất so với các cơng nghệ cịn lại [68].
Dưới đây là bảng so sánh đặc điểm của các công nghệ xử lý nhiệt gỗ
hiện nay [18] [56] [68] [84].
Bảng 1.1: Đặc điểm một số công nghệ xử lý nhiệt hiện nay
Tên công nghệ Chất bảo vệ

Độ ẩm ban đầu

Nhiệt độ xử lý
(oC)

Giá thànha

ThermoWood

Hơi nước

Gỗ tươi hoặc gỗ
sấy

180-250

-

Retification

Khí N2

Gỗ phơi khơ

200-240

150-160

Hơi nước

Gỗ tươi

200-240

100

Perdure



（€/m3）

PlatoWood

Nước, hơi nước Gỗ tươi hoặc gỗ
hoặc khơng khí phơi khô

170-190

100

OHT

Dầu thực vật

180-220

65-95

Gỗ phơi khô

a

Ghi chú: Không bao gồm giá thành nguyên liệu

1.2.1. Các nghiên cứu về tỉ lệ tổn hao khối lượng gỗ
Trong quá trình xử lý nhiệt, các thành phần tổ thành nên gỗ như
hemixenlulo, celllulose và lignin bị phân giải, lượng chất gỗ sẽ giảm xuống,
khi xử lý ở nhiệt độ dưới 200oC thì mức độ giảm không lớn, nguyên nhân chủ
yếu do ở phạm vi nhiệt độ này lignin và xenlulo ít bị phân giải, nhưng khi
nhiệt độ tăng lên trên 200oC thì tỉ lệ giảm khối lượng của gỗ tăng lên rõ rệt
[28] [84].
Esteves và các cộng tác [23] đã nghiên cứu xử lý nhiệt cho gỗ thơng
trong mơi trường khơng khí thu được kết quả tốc độ giảm khối lượng của gỗ


10

(tỉ lệ giữa tỉ lệ giảm khối lượng và thời gian xử lý, %/h) tăng khi nhiệt độ xử
lý tăng, cụ thể khi nhiệt độ tăng từ 170 oC đến 200 oC, thì tốc độ giảm khối
lượng của gỗ thơng tăng từ 0,20%/h đến 1,03%/h.
Alén và đồng nghiệp [10] đã chỉ ra, khi tỉ lệ giảm khối lượng trong phạm
vi 1,5% (điều kiện xử lý 180oC, 4h) đến 12,5% (điều kiện xử lý 225oC, 6h),
thì tỉ lệ giảm khối lượng cũng tăng lên khi nhiệt độ tăng.

Căn cứ bằng phát minh sáng chế của Viitanienmi [75], nếu muốn thu
được gỗ có tính ổn định kích thước cao cần xử lý với tỉ lệ giảm khối lượng
khoảng 3%, và khi tỉ lệ giảm khối lượng là 5% thì có thể nâng cao tính bền
của gỗ.
1.2.2. Các nghiên cứu về tính ổn định kích thước
Gỗ sau khi xử lý nhiệt, hàm lượng nhóm thân nước (–OH) và tỉ lệ vùng
mà phân tử nước có thể xâm nhập được (vùng vơ định hình) giảm, vì thế tính
hút nước và tính hút ẩm của gỗ giảm xuống [54] [70].
Li Xianjun và đồng nghiệp [93] đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời
gian và nhiệt độ xử lý đến tính hút nước và tính ổn định kích thước của gỗ Sa
mộc rừng trồng, kết quả cho thấy khi tăng nhiệt độ xử lý và kéo dài thời gian
xử lý, độ ẩm thăng bằng, tỉ lệ hút nước và tỉ lệ giãn nở thể tích của gỗ Sa mộc
bị giảm xuống; sự ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý đến độ ẩm thăng bằng, tỉ lệ
hút nước và tỉ lệ giãn nở thể tích của gỗ lớn hơn so với sự ảnh hưởng của thời
gian xử lý.
Stamm và đồng nghiệp [66] khi nghiên cứu nhiệt giải gỗ và xenlulo đã
chỉ ra, khi tỉ lệ giảm khối lượng tăng thì tỉ lệ dãn nở giảm, và hệ số tỉ lệ giữa
chúng chủ yếu chịu ảnh hưởng bởi sự có mặt hay khơng có mặt của khơng khí
trong môi trường xử lý nhiệt giải. Kết quả cho thấy, khi tiến hành xử lý gỗ
trong mơi trường khơng có khơng khí hoặc ít khơng khí thì có thể nâng cao
được tính ổn định kích thước của gỗ, và cịn có thể giảm được tỉ lệ giảm khối


11

lượng đến mức tối đa, từ đó có thể khống chế được tỉ lệ tổn thất về tính chất
cơ học của gỗ.
Obataya và cộng sự [49] tiến hành phân tích tương quan hồi qui giữa tỉ lệ
giảm khối lượng và độ ẩm thăng bằng của gỗ xử lý nhiệt phát hiện, hai chỉ
tiêu này có quan hệ tỉ lệ thuận, tỉ lệ giảm khối lượng càng lớn thì độ ẩm bão

hòa giảm càng nhiều.
Tjeerdsma và cộng sự [71] lợi dụng phương pháp Acetyl hóa gián tiếp
xác định được hàm lượng gốc –OH trong gỗ và sử dụng quang phổ hồng
ngoại biến đổi Fourier (FTIR) tiến hành phân tích đặc tính và sự thay đổi của
vách tế bào gỗ Fagus silvatica L. và Pinus sylvestris L. đã qua xử lý thủy
nhiệt. Nghiên cứu phát hiện, trong điều kiện xử lý nhiệt, khi xử lý ở 160oC chỉ
có một lượng nhỏ gốc acetyl phát sinh phản ứng phân giải, đa số các gốc
acetyl bị phân giải ở giai đoạn xử lý với nhiệt độ 180oC, ở giai đoạn nhiệt độ
trung bình chỉ có tác dụng acetyl hóa. Gỗ sau khi xử lý nhiệt, hàm lượng gốc
–OH giảm xuống, phản ứng este hóa xảy ra ở giai đoạn gia cơng nhiệt độ cao,
có tác dụng làm giảm khả năng hút ẩm của gỗ, từ đó nâng cao được tính ổn
định kích thước của gỗ, tác dụng của nó khơng lớn bằng tác dụng do các liên
kết ngang được tạo thành trong gỗ khi xử lý ở nhiệt độ cao (cross-linking).
Repellin và cộng sự [57] đã sử dụng máy Quét nhiệt vi sai (Differential
scanning calorimetry - DSC) tiến hành nghiên cứu tỉ lệ dãn nở của gỗ xử lý
bằng công nghệ Retification, qua nghiên cứu độ ẩm thăng bằng của gỗ xử lý
nhiệt đã cho rằng nguyên nhân giảm tỉ lệ dãn nở của gỗ sau khi xử lý nhiệt
không chỉ do sự phân giải của hemixenlulo dẫn đến giảm điểm hấp phụ, mà
có thể do kết cấu hóa học của lignin thay đổi tạo ra.
Tuong và Li đã nghiên cứu sự biến đổi cấu trúc hóa học và một số tính
chất của gỗ Keo lai sau q trình xử lý nhiệt trong mơi trường có khí N2 bảo
vệ với nhiệt độ xử lý từ 210oC đến 230oC, kết quả cho thấy, gỗ Keo lai sau


12

khi được xử lý nhiệt một lượng nhất định các nhóm hydroxyl giảm xuống,
cùng với đó là tính hút nước của gỗ cũng giảm xuống, và tính ổn định kích
thước gỗ đã được cải thiện.
1.2.3. Các nghiên cứu về khả năng chống vi sinh vật

Với mục tiêu duy trì được đặc tính vốn có của gỗ, nâng cao khả năng
chống lại vi sinh vật, có thể phát huy tốt nhất tính năng của gỗ, đạt được mục
đích tiết kiệm tài nguyên, đây là mục tiêu chủ yếu của công việc nghiên cứu
khoa học gỗ. Rất nhiều nghiên cứu cho thấy, cơng nghệ xử lý nhiệt có thể
nâng cao khả năng chống lại vi sinh vật phá hoại gỗ một cách có hiệu quả,
hơn nữa phương pháp này khơng đưa bất kỳ một loại hóa chất nào vào gỗ, mà
chỉ làm cho các thành phần cấu tạo nên gỗ phát sinh phản ứng do tác dụng
của nhiệt độ để đạt được mục đích nâng cao tính năng chống lại vi sinh vật
phá hoại [13] [39] [40] [78] [92].
Kết quả nghiên cứu của Sustersic và cộng sự [67] cho thấy nhiệt độ xử lý
càng cao, thời gian xử lý càng dài, tính năng chống mục của gỗ càng tốt, mức
độ chống mục có quan hệ với mức độ phân giải của các thành phần cấu trúc
nên gỗ.
Viitaniemi [75] chỉ ra, xử lý với tỉ lệ giảm khối lượng khoảng 5% có thể
tăng tính bền của gỗ.
Sivonen và cộng sự [63] sử dụng quang phổ cộng hưởng từ thể rắn
(CP/MAS 13C NMR) tiến hành nghiên cứu sự thay đổi cấu trúc hóa học của
gỗ xử lý nhiệt chỉ ra, sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến các thành phần cấu trúc
nên gỗ không giống nhau, dưới tác dụng của nhiệt độ, tốc độ phân giải của
xenlulo và lignin thấp hơn so với tốc độ phân giải của hemixenlulo, từ 180oC
hemixenlulo bắt đầu phân giải, khi nhiệt độ lớn hơn 200oC, do hàm lượng các
gốc tự do tăng nhanh, cùng với việc phát sinh phản ứng ngưng tụ, từ đó nâng
cao khả năng chống lại vi sinh vật phá hoại của gỗ, nhưng một số tính năng