Đánh giá tính ổn định kích thước của gỗ keo lá tràm acacia auriculiformis cumn được xử lý anhydric acetic dưới tác động của điều kiện môi trường

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Đặt vấn đề

1

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu

3

1.1.1. Tình hình nghiên cứu của thế giới

3

1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

8

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

9

1.3. Nội dung nghiên cứu

10

1.4. Đối tượng nghiên cứu

10

1.5. Phương pháp nghiên cứu

10

1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

11

Chương 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1. Nguyên liệu

12

2.1.2. Đặc điểm cấu tạo chung của gỗ

12

2.1.2. Đặc điểm, cấu tạo của Keo lá tràm

16

2.2. Quá trình hút nước của gỗ

18

2.3. Quá trình hút ẩm của gỗ

19

2.4. Nguyên lý ổn định kích thước

21

2.4.1. Nguyên tắc xử lý

21

2.4.2. Cơ chế tác động của anhydric axetic lên gỗ

23

2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thẩm thấu của chất lỏng

24

2.5.1. Cấu tạo gỗ

24

2.5.2. Độ ẩm gỗ

25

2.5.3. Thời gian

26

2.5.4. Nhiệt độ

26

2.5.5. Phương pháp tẩm

26


2.6. Tác dụng của xử lý anhydric axetic tới nấm mốc, cơn trùng

26

2.7. Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định kích thước

27

Chương 3. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Thực nghiệm

29

3.1.1. Nguyên vật liệu thí nghiệm

30

3.1.2. Phương pháp tiến hành

31

3.2. Xác định một số tính chất vật lý của Keo lá tràm

34

3.2.1. Khối lượng thể tích

34

3.2.2. Độ dãn nở thể tích

34

3.2.3. Độ hút nước

34

3.2.4. Độ hút ẩm

35

3.3. Kết quả thí nghiệm

35

3.3.1. Kết quả xác định khối lượng thể tích

35

3.3.2. Kết quả xác định độ dãn nở thể tích

38

3.3.3. Kết quả xác định độ hút nước

41

3.3.4. Kết quả xác định độ hút ẩm

43

Chương 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận

46

4.2. Kiến nghị

47

Tài liệu tham khảo
Phụ biểu

48


MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT
B:

Tỷ lệ tăng khối lượng thể tích (%)

ASE:

Hệ số chống dãn nở thể tích (%)

RWA:

Hệ số chống hút nước (%)

MAE:

Hệ số chống hút ẩm (%)

Mean:

Giá trị trung bình

Max:

Giá trị lớn nhất

Min:

Giá trị nhỏ nhất

SD:

Sai số tiêu chuẩn

S:

Hệ số biến động (%)

P:

Chỉ số độ chính xác (%)

KLKK:

Khối lượng khô kiệt (g)

DT:

Dọc thớ (mm)

XT:

Mặt cắt xuyên tâm (mm)

TT:

Mặt cắt tiếp tuyến (mm)


LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp, Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc đến người hướng dẫn đề tài cho em là thầy giáo: Vũ Huy Đại - người đã
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ về chun mơn và phương pháp luận để em có thể
hồn thành được đề tài của mình.
Qua đây, Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo và tập thể cán bộ
của khoa chế biến lâm sản, đặc biệt là cán bộ giáo viên của bộ môn khoa học gỗ
và phịng thí nghiệm của khoa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về thời gian, trang
thiết bị để em hồn thành cơng việc của mình. Đồng thời, Em cũng cảm ơn cán

bộ của trung tâm thông tin khoa học thư viện đã tạo mọi điều kiện cho em tìm
hiểu về các thơng tin có liên quan đến luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, những
người ln u thương, động viên và giúp đỡ em về mặt vật chất cũng như tình
thần trong học tập và cuộc sống để em có kết quả như hôm nay.
Xin cảm ơn bạn bè đồng môn đã giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Lan


ĐẶT VẤN ĐỀ
Gỗ là một trong những loại vật liệu có từ lâu đời. Từ thời tiền sử gỗ đã
được sử dụng làm dụng cụ săn bắn, hái lượm. Cùng với sự tiến hóa của lồi
người, sự phát triển của xã hội, gỗ ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong
mọi lĩnh vực của cuộc sống. Do gỗ có những đặc tính rất ưu việt như giá thành
rẻ, sẵn có ở mọi nơi, có độ bền cao, hình thức và màu sắc đẹp, dễ gia công chế
biến và sử dụng, phù hợp với nhiều điều kiện khí hậu và sức khỏe của con
người. Chính vì thế gỗ đã được xuất hiện ở hầu hết mọi lĩnh vực của cuộc sống
từ nông nghiệp đến công nghiệp, từ sản xuất đến tiêu dùng, tại cơng sở cũng
như ở gia đình,… Ngay ngơi nhà thân yêu của chúng ta cũng có thể thấy mọi
thứ xung quanh như cửa, sàn nhà, tủ, giường, bàn ghế,… hầu hết cũng làm từ
gỗ.
Trong những năm gần đây, do nền kinh tế thị trường phát triển nhu cầu
sử dụng các đồ vật bằng gỗ ngày càng nhiều, do đó rừng tự nhiên của nước ta
bị khai thác đến cạn kiệt nên các loại gỗ quý, hiếm còn lại rất ít. Việc khai thác
rừng tự nhiên một cách bừa bãi không những đã làm giảm các tài nguyên của
rừng, mà nó cịn gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối môi trường sinh thái,
gây ra thiên tai, bão lũ cho con người hàng năm ảnh hưởng đến đời sống của

con người. Mặt khác, nó cịn ảnh hưởng rất lớn đến ngành công nghiệp chế
biến lâm sản cũng như các ngành cơng nghiệp sử dụng gỗ. Chính vì vậy, ở hầu
hết các nước đều đã cấm khai thác rừng tự nhiên mà khuyến khích sử dụng gỗ
rừng trồng và các loại gỗ nhân tạo như gỗ ép (MDF, HDF), gỗ dán (polywood,
veneerwood), gỗ ghép thanh,… Những loại gỗ trên vẫn mang đầy đủ các tính
chất ưu việt của gỗ, chất lượng đồng đều và ổn định hơn, nhưng giá thành lại rẻ
hơn, nguồn cung cấp dồi dào hơn. Hơn thế nữa, việc chúng ta sử dụng những
loại gỗ trên thay thế cho gỗ rừng tự nhiên đã góp phần bảo vệ tài nguyên rừng
và bảo vệ môi trường.


Nhận thức được tầm quan trọng của rừng, những năm gần đây Đảng và
nhà nước ta đã có nhiều chính sách cho dự án trồng rừng với một số loài cây
mọc nhanh như: Bạch đàn, Keo lá tràm, Keo tai tượng… Tuy nhiên, các loại
cây rừng trồng mọc nhanh nên các tính chất của nó cịn rất nhiều nhược điểm
như: Khối lượng thể tích thấp, tỷ lệ co rút lớn, dễ bị nấm mốc, sinh vật phá
hoại… Do vậy, nhiều người vẫn quan niệm gỗ rừng trồng thường là gỗ mềm và
độ bền không cao. Nhưng hiện nay với những công nghệ xử lý và chế biến gỗ
mới nhất như cơng nghệ tẩm sấy gỗ, cơng nghệ biến tính gỗ ghép thanh, công
nghệ nén ép,… Những loại gỗ trên đã cứng hơn, bền hơn, ổn định hơn nhiều
lần so với trước khi xử lý. Bởi vậy, việc nâng cao các tính chất của nó là một
vấn đề quan trọng và chiến lược của ngành chế biến lâm sản Việt Nam.
Với mong muốn có những kết luận cơ bản của quá trình ổn định kích
thước của gỗ khi được xử lý anhydric axetic ở Việt Nam nên em đã chọn Keo
lá tràm là một trong những loại gỗ rừng trồng để nghiên cứu. Keo lá tràm
(Acacia auriculiformcs Cumn) là loại cây sinh trưởng nhanh, nhẹ, có khả năng
thích nghi với hồn cảnh dễ gây trồng, dễ gia công chế biến. Các loại gỗ này có
thể sử dụng để làm ván ghép thanh, làm giấy, làm đồ mộc… Nhưng từ các loại
gỗ rừng trồng, các sản phẩm này có tuổi thọ khơng cao. Vì thế việc nghiên cứu
nâng cao chất lượng gỗ rừng trồng có ý nghĩa thực tiễn.

Được sự đồng ý của thầy hướng dẫn Vũ Huy Đại, khoa chế biến lâm sản
của trường Đại học Lâm Nghiệp, em tiến hành làm đề tài: “Đánh giá tính ổn
định kích thước của gỗ Keo lá tràm (Acacia auriculiformis Cumn) được xử lý
anhydric acetic dưới tác động của điều kiện môi trường”.


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu
1.1.1. Tình hình nghiên cứu của thế giới
Trong cơng nghiệp chế biến gỗ, việc nghiên cứu về khoa học gỗ có ý
nghĩa hết sức quan trọng. Hiện nay trên thế giới, việc nghiên cứu khoa học gỗ
không chỉ dừng lại ở nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng, mô tả cấu tạo thơ đại,
cấu tạo hiển vi, các tính chất cơ học, vật lý, hóa học mà cịn phải nghiên cứu về
định hướng trong sử dụng gỗ vào làm nguyên liệu cho ngành chế biến gì. Biến
tính gỗ là q trình tác động hóa học, cơ học, nhiệt học hoặc đồng thời làm thay
đổi lại cấu trúc của gỗ mà chủ yếu là tác động vào các nhóm hydroxyl. Hiện
nay, có nhiều cơng nghệ biến tính gỗ đã và đang được áp dụng vào trong thực
tiễn nhất là vấn đề nghiên cứu về ổn định kích thước của gỗ.
Năm 1960, các loại nhựa cho hiệu quả ổn định kích thước cao hơn đồng
thời làm tăng một số tính chất của gỗ như: Urea – formaldehyde, phenol –
formaldehyde, polyetylen, stirol… Ở Liên Xô cũ A.S. Freiden, V.L.Karpov và
cộng sự đã tiến hành các thí nghiệm tẩm monome vào gỗ với sự chuyển biến
thành polime trong vách tế bào gỗ, gỗ được tẩm stirol và sau đó chiếu bức xạ
ion. Kenaga và Fennesi ổn định kích thước bằng stirol tiếp theo là chiếu tia  .
Khi đó quan sát thấy polistirol đọng lại trong vách tế bào, phủ lên và làm dãn
các đoạn vơ định hình của phân tử cellulose.
Năm 1946 bắt đầu nghiên cứu xử lý acetyl hóa, học giả người Mỹ
Stamm đầu tiên đã đăng trên tạp chí nghiên cứu chuyên ngành vào những năm
(1946 –1961), cố gắng đưa vào sản xuất cơng nghiệp hóa acetyl hóa của Mỹ và

Nhật Bản nhưng chưa thành công. Năm 1955 và 1964, Stamn đã thành cơng
khi cho thực hiện phản ứng giữa nhóm hydroxyl với anhydric axetic và pyridin
ở dạng khí. Pyridin hoạt động như một chất gây trương nở tế bào và là chất xúc


tác cho phản ứng tạo este. Tarkow (1950) và Goldstein (1961) đã tiến hành q
trình axetyl hóa ở dạng khí và dung dịch lỏng cho gỗ xẻ Vân Sam có kích
thước 5x12x120 cm trong thời gian từ 8-16 giờ, mức độ axetyl hóa đạt 20 –
22% và hệ số chống dãn nở đạt 80%. M. V. Grinberg, D.V. Okonov đã nghiên
cứu ổn định kích thước gỗ Bạch Dương bằng anhydric axettic kết hợp với xử lý
nhiệt. Kết quả cho thấy độ dãn dài của gỗ Bạch Dương sau khi xử lý ở nhiệt độ
1700C trong 6 giờ và axetyl hóa trong 6 giờ giảm 3,3 lần so với không xử lý.
A. Kalins, M.V.Grinberg, D.V.Okonov đã tiến hành axetyl hóa gỗ Bạch
Dương và gỗ Thơng bằng anhydric axetic được làm nóng trong trường điện cao
tần. Các tác giả khẳng định thời gian axetyl hóa rút ngắn 5 – 8 lần so với làm
nóng trong trường nhiệt độ để thu được cùng mức axetyl hóa.
K.P.Svalbe, I. O. Odolina,…, viện Nơng nghiệp Latsvia, đã xử lý gỗ
thông bằng hơi anhydric axetic, các ông đã kiểm tra trong thời gian 2 tháng và
khẳng định gỗ axetyl hóa hầu như khơng bị rửa trơi và tỷ lệ dãn nở theo chiều
tiếp tuyến giảm 3 lần, hầu hết các tính chất cơ học đều tăng 2 - 18%, cường độ
uốn tĩnh giảm không đáng kể, gỗ khơng bị thay đổi màu sắc và khơng có mùi.
Waldemar J. Homan, viện công nghệ gỗ Hà Lan đã tiến hành dự
án“Modified Wood: Stainable and Duradle”, một trong các giải pháp chính là
biến tính gỗ bằng anhydric axetic nhằm tạo ra các sản phẩm gỗ có tính ổn định
kích thước cao, có khả năng chống nấm mốc và chống tia tử ngoại.
Rowell, Popper và Bariska (1975) đã nghiên cứu nhiều q trình biến
tính hóa học sử dụng chất kích hoạt phản ứng. Các chất đó có thể sử dụng trong
quá trình axetyl hóa: ZnCl2, dimethyl formamide, mangnesium, perchlorate
sodium acetate. Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ số ổn định kích thước của gỗ
Linh Sam đạt 75% khi xử lý trong anhydric axetic sau 8h được đun nóng.

Năm 1980, xử lý acetyl hóa bắt đầu ứng dụng sản xuất ván nhân tạo;
năm 1981 Nhật Bản đã thu được thành công tiến hành xử lý acetyl hóa gỗ với


quy mô sản xuất công nghiệp, giới công nghiệp gỗ Nhật Bản đã mở rộng vật
liệu acetyl hóa, mà kích thước của nó rất ổn định mặc cho độ ẩm tương đối của
môi trường thay đổi lớn, được dùng rộng rãi làm tường vách của buồng tắm,
cửa hoặc ván sàn. Điểm ưu việt hơn của xử lý acetyl hóa với các phương pháp
khác là không làm ô nhiễm môi trường.
Tại Thủy Điển đã tiến hành nghiên cứu thành công công nghệ axetyl hóa
sợi gỗ để sản xuất ván sợi có tính chống ẩm và nấm mốc. Năng suất khoảng
4000 tấn sợi gỗ được axetyl hóa trong một năm. Đây là kết quả của nhiều viện
nghiên cứu, trường đại học nghiên cứu về biến tính gỗ: Chlmers University ở
Goteborg, Sweden và USA, phịng thí nghiệm lâm sản ở Madison, Wisconsin
hợp tác với British Petroleum ở Hull, UK.
Kết quả nghiên cứu của Hiroshi Jnno (1993), Misato Norimoto và Joseph
Gril cho thấy xử lý gỗ ở 1800c từ ( 3 – 10 giờ) với áp suất thường làm cho
cường độ và đặc biệt là modun đàn hồi của gỗ tăng nhẹ. Theo Hiroshi Jnno, kết
quả sự tăng nhiệt độ sấy gỗ làm giảm tính hút nước của các polysaccarit, độ ổn
định kích thước của gỗ tăng lên, song ở mức độ cao của sự hạ bậc, phân đoạn
các cấu tử trong gỗ sẽ làm giảm cường độ gỗ, tính chống thấm, chống nước
tăng lên, màu gỗ trở lên tối hơn. Tuy nhiên, nếu hạ bậc phân đoạn các cấu tử gỗ
là nhỏ và sự tạo thành cấu trúc liên kết là trội hơn thì cơ lý của gỗ tăng lên.
Giáo sư Militz (1999) đã tiến hành nghiên cứu cơng nghệ biến tính gỗ
bằng phương pháp axetyl hóa khơng dùng chất xúc tác hóa học mà sử dụng
nhiệt độ để làm tăng tốc độ phản ứng thay thế nhóm - OH bằng các nhóm
CH3COO-. Ông đưa ra kế hoạch nghiên cứu gỗ axetyl hóa ở 4 quy mơ khác
nhau: Phịng thí nghiệm, ở phịng thí nghiệm quy mơ lớn, thử nghiệm sản xuất,
mức độ phát triển công nghệ và thực hiện trong công nghiệp.

Công ty Akzo Nobel đã tài trợ 2 triệu EUR cho 65 doanh nghiệp và các
cơ quan nghiên cứu về axetyl hóa và đã thành cơng trong một năm sản xuất
khoảng 50000m3 gỗ axetyl hóa.
Eichi Obatay và Joseph Gril, viện công nghệ gỗ của trường đại học tổng
hợp Akita, Nhật Bản đã tiến hành axetyl hóa gỗ Vân Sam và đánh giá tính ổn
định kích thước gỗ bằng phương pháp thử độ trương nở của gỗ axetyl hóa trong
các dung môi khác nhau: Nước, benzene và tuloen, etyleneglycol và alcohols.
Kết quả cho thấy gỗ Vân Sam đuợc xử lý axetyl hóa có ổn định kích thước cao.
Holger Militzl, Behbơd Mohebby, Carsten Mail (2003), trường đại học
tổng hợp Gottingen, Đức đã nghiên cứu khả năng ổn định kích thứơc và khả
năng chống nấm mốc của gỗ Thông và gỗ Bạch Dương được xử lý bằng
anhydric axetic ở nhiệt độ 90 – 1300C. Kết quả cho thấy gỗ có tính ổn định kích
thước cao và khả năng chống nấm mục trắng và nâu rất tốt.
Ferry Bongers, Jos Creemers, Bert Kattenbroek và Waldemar Homan,
viện nghiên cứu SHR, Wageningen, Hà Lan và công ty Tiatan Wood đã nghiên
cứu chất lượng màng sơn phủ của gỗ đã được axetyl hóa sau 10 năm ở ngồi
trời. Kết quả cho thấy chất lượng màng sơn rất tốt thể hiện qua khả năng dán
dính và màu sắc bề mặt gỗ ít bị thay đổi.
Tại hội thảo cơng nghệ biến tính gỗ ở Châu Âu được tổ chức một lần vào
tháng 3/2003 tại Bỉ và lần hai vào tháng 10/2005 tại Đức đã có nhiều chương
trình nghiên cứu của các nhà khoa học Châu Âu do GS. W.Hotman chủ trì đã
đề cập về vấn đề nâng cao ổn định kích thước gỗ sử dụng anhydric acetic và
khẳng định xu hướng này cần phải được nghiên cứu và hoàn thiện xử lý gỗ
bằng acetyl hóa kết hợp với cơng nghệ vi sóng đang được sản xuất với lượng
lớn các sản phẩm chất lượng cao.
Với mục đích sử dụng gỗ và vật liệu gỗ một cách hiệu quả, ở các nước
phát triển trên thế giới như Mỹ, Nga, Nhật, EU trong những năm gần đây đã

tiến hành nghiên cứu và áp dụng vào sản xuất các biện pháp nâng cao tính ổn
định kích thước của gỗ theo một số xu hướng sau:
+ Kìm hãm cơ học: Trong ván dán các lớp ván mỏng được sắp xếp
vng góc với nhau, kìm hãm một cách cơ học biến dạng của các lớp riêng rẽ.
Thế nhưng sự kìm hãm này hầu như khơng làm giảm tính hút ẩm của gỗ và khả
năng trương nở của sợi vì bản chất hố học của gỗ khơng thay đổi.
+ Tạo lớp phủ trong và ngoài gỗ: Lớp phủ ngoài được dùng phổ biến
hơn, chúng được tạo nên từ các loại sơn, chất màu, nhựa tổng hợp và các loại
ván trang trí với mục đích cách ly gỗ với mơi trường xung quanh, hạn chế sự
thay đổi ẩm của gỗ.
+ Lấp đầy các mao mạch gỗ bằng các chất trơ với nước: Các chất có tính
kỵ với nước có thể dùng là parafin, sáp, bitum, cao su, các chất này không tham
gia phản ứng hóa học với gỗ và khơng thấm vào hệ thống vi mao quản của gỗ,
hiệu quả ổn định khơng cao chúng chỉ làm chậm lại q trình hút ẩm chứ khơng
làm giảm tính hút ẩm của gỗ. Ngồi ra cịn có thể sử dụng các loại nhựa tổng
hợp khác như ure formandehyde, phenol formandehyde, polyetylen, stirol….
+ Giảm khả năng tạo liên kết hóa học của gỗ với nước:
- Xử lý nhiệt: Bằng phương pháp xử lý nhiệt gỗ ở nhiệt độ cao có thể
làm giảm đáng kể tính hút ẩm của gỗ, ngun nhân chính là có sự thủy phân
phần ưa nước nhất của gỗ - hemicellulo làm giảm số lượng nhóm OH có trong
gỗ dẫn đến tính hút ẩm của gỗ nói chung giảm đi. Tính hút ẩm của gỗ được sử
lý nhiệt có thể giảm 2 lần nhưng chủ yếu là áp dụng cho ván mỏng như sản
xuất ván dăm, ván sợi. Hiện nay xu hướng này đang phát triển mạnh ở châu Âu
đặc biệt là ở Phần Lan, Pháp.
- Axetyl hóa: Là q trình gỗ chịu tác động của anhydric axetic, khi đó
phần lớn các nhóm hydroxyl của các thành phần tạo nên vách tế bào được thay
đổi bởi nhóm acetyl có tính kỵ nước. Ahydric axetic đã được sử dụng để biến
tính bằng phương pháp hóa học với mục đích nâng cao tính ổn định kích thước

gỗ, tính truyền âm thanh, độ bền cơ học, khả năng chống nấm mốc và tác động
của tia tử ngoại từ những năm 1920.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất gỗ biến tính ở Việt Nam
Việt Nam là đất nước có tới ¾ diện tích là đồi núi nên ta thấy rằng diện
tích rừng của chúng ta tương đối lớn, có nguồn gỗ dồi dào để cung cấp cho
ngành chế biến lâm sản phát triển góp phần vào việc tăng thu nhập cho người
dân. Nhưng thực trạng cho thấy là nguyên liệu gỗ nhập khẩu từ các nước trong
khu vực, Châu Mỹ, Châu Phi đã chiếm 80 – 85%, điều đó chứng tỏ nguồn
nguyên liệu trong nước đã cạn kiệt hoặc chưa đáp ứng đủ yêu cầu về sản xuất
đồ mộc chất lượng. Do vậy, việc cung cấp đủ nguyên liệu cho nhu cầu phát
triển của ngành chế biến lâm sản là vấn đề cấp thiết hiện nay. Có hai xu hướng
giải quyết là phát triển nhanh diện tích rừng trồng và nhanh chóng nghiên cứu,
áp dụng các giải pháp cơng nghệ nâng cao tính chất ngun liệu của gỗ rừng
trồng thay thế nguồn nguyên liệu truyền thống, đáp ứng u cầu cơng nghệ
biến tính gỗ có vai trị, ý nghĩa to lớn của ngành chế biến lâm sản.
Trong những năm gần đây, cơng nghệ biến tính gỗ theo các xu hướng
khác nhau như nâng cao khối lượng thể tích, tính chất cơ lý, ổn định kích thước
gỗ đã được nhiều nhà khoa học, nhà sản xuất quan tâm nghiên cứu. Một số
cơng trình nghiên cứu ổn định kích thước của gỗ đã được tiến hành tại trường
Đại Học Lâm Nghiệp, đi đầu là các giáo viên và sinh viên khoa chế biến lâm
sản đã nghiên cứu một số phương pháp biến tính gỗ bằng các phương pháp
khác nhau (ngâm thường, ngâm tẩm nóng lạnh, tẩm áp lực chân khơng…), gỗ
được tẩm trong dung dịch hóa chất như:
Vũ Huy Đại và Nguyễn Minh Hùng “ Nghiên cứu ảnh hưởng của q
trình xử lý vi sóng đến tính ổn định kích thước của gỗ Trám trắng, ảnh hưởng
của tỷ suất nén đến tính ổn định kích thước của gỗ biến tính”.
Đề tài “Nghiên cứu cơng nghệ và thiết bị biến tính gỗ khối lượng riêng
thấp thành gỗ chất lượng cao” của tiến sỹ Trần Văn Chứ thuộc chương trình

chế biến bảo quản nông lâm sản của bộ Nông Nghiệp và phát triển Nông Thôn
đã mở ra hướng nghiên cứu gỗ biến tính đầy khả quan.
Phạm Thị Là: “Nghiên cứu một số giải pháp ổn định và tiến hành biến
tính gỗ bằng PEG”.
Bùi Thị Tuyết Nhung: “Tìm hiểu một số giải pháp nâng cao khối lượng thể
tích của gỗ và tiến hành nâng cao khối lượng thể tích bằng nhựa Novolac”
Tạ Thị Phương Hoa “Nghiên cứu tính ổn định kích thước của gỗ Keo tai
tượng bằng phương pháp xử lý nhiệt kết hợp với q trình acetyl hóa”
Tạ Thị Phương Hoa, Nguyễn Trần Khánh đã nghiên cứu ảnh hưởng của
thời gian xử lý anhydric axetic đến tính ổn định kích thước của gỗ Keo lá tràm.
Nguyễn Quý Nam, Nguyễn Anh Tuấn đã nghiên cứu q trình axetyl
hóa gỗ Bạch Đàn trắng với chất xử lý là dung dịch NaOH, acid acetic và sau đó
xử lý trong anhydric axetic.
Từ thực tiễn của cuộc sống và tình hình hiện tại của Việt Nam và được
sự đồng ý của thầy Vũ Huy Đại, em tiến hành làm đề tài: “Đánh giá tính ổn
định kích thước của Keo lá tràm được xử lý anhydric axetic dưới tác động của
yếu tố môi trường”.
1.2. Mục tiên nghiên cứu
- Mục tiêu tổng quát: Nâng cao chất lượng gỗ Keo lá tràm bằng giải pháp
ổn định kích thước.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Xác định một số tính chất của gỗ đã xử lý hóa chất như: Khối lượng
thể tích, độ dãn nở thể tích, độ hút nước.
+ Đánh giá một số chỉ tiêu ổn định kích thước của gỗ: Hệ số chống dãn
nở thể tích, hệ số chống hút ẩm, hệ số chống hút nước, tỷ lệ tăng khối lượng thể
tích.
+ Xác lập được ảnh hưởng của độ ẩm mơi trường khơng khí đến độ hút
ẩm của mẫu gỗ.

1.3. Nội dung nghiên cứu
-Thực nghiệm nghiên cứu xử lý gỗ Keo lá tràm bằng anhydric axetic.
- Xác định độ hút nước, dãn nở thể tích, khối lượng thể tích của gỗ Keo
lá tràm được xử lý hóa chất.
- Nghiên cứu xác định độ hút ẩm của gỗ trong các môi trường khác nhau.
- Xác định một số chỉ tiêu ổn định kích thước của gỗ Keo lá tràm.
- Đánh giá kết quả thực nghiệm.
1.4. Đối tượng nghiên cứu:
- Gỗ Keo lá tràm: 10 tuổi
- Cơng nghệ biến tính theo xu hướng ổn định kích thước gỗ.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
1.5.1. Phương pháp kế thừa
Để đánh giá được tính ổn định kích thước của hóa chất anhydric acetic
cần phải kế thừa một số kết quả nghiên cứu về biến tính gỗ bằng dung dịch
anhydric acetic của một số tài liệu có liên quan.
1.5.2. Phương pháp thực nghiệm
Mẫu thí nghiệm: quy cách mẫu xác định tính chất vật lý theo TCVN về
thử tính chất cơ lý được thể hiện ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Kích thước mẫu xác định tính ổn định kích thước của gỗ
Tính chất gỗ

Kích thước gỗ,mm

Tiêu chuẩn thử

DT

XT

TT

Khối lượng thể tích

30

20

20

TCVN 362 - 70

Tỷ lệ dãn nở thể tích

30

20

20

TCVN 361 - 70

Độ hút nước

10

30

30

TCVN 360 - 70

Độ hút ẩm

10

30

30

TCVN 359 - 70

Tiến hành xử lý gỗ bằng anhydric axetic bằng phương pháp ngâm thường.
- Ngâm mẫu gỗ trong thùng tẩm


- Sau đó vớt gỗ ra để ráo, gỗ sau khi tẩm đưa xử lý ở nhiệt độ cao
1250C trong thời gian nhất định.
- Sấy mẫu gỗ đến độ ẩm MC =12%.
- Đưa mẫu gỗ vào trong bình đẳng tích độ ẩm môi trường khác nhau để
xác định độ hút ẩm của mẫu gỗ, cịn các tính chất khác xác định ở điều kiện
mơi trường của phịng thí nghiệm.
1.5.3. Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn
Xác định các tính chất vật lý của mẫu xử lý và mẫu đối chứng theo các
tiêu chuẩn Việt Nam về thử cơ lý gỗ. Các tiêu chuẩn cụ thể và các phương pháp
xác định được trình bày cụ thể ở chương 3.
1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của luận văn mở ra xu hướng mới trong việc sử dụng
và nâng cao chất lượng gỗ rừng trồng của nước ta hiện nay, đồng thời là cơ sở
khoa học để xây dựng quy trình, tính tốn và lựa chọn các thơng số cơng nghệ
khi tiến hành biến tính gỗ. Không những thế, qua đề tài này cho ta thấy được

hiệu quả của việc biến tính gỗ khơng chỉ nâng cao chất lượng gỗ mà nó cịn
gián tiếp hạn chế được việc phá rừng bừa bãi và bảo vệ môi trường của chúng
ta.


Chương 2
CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1. Nguyên liệu
2.1.1. Đặc điểm cấu tạo chung của gỗ
Gỗ là vật liệu xốp, mao dẫn là do gỗ được cấu tạo bởi các tế bào xếp dọc
và xếp ngang thân cây. Trong mỗi phần tế bào có phần vách và phần ruột, nhờ
đó mà có sự trao đổi chất và sự dẫn truyền các chất lỏng trong cây, các ống
mạch tạo thành hệ mao dẫn có tính thẩm thấu nước từ mơi trường ngồi vào
trong gỗ, khi đó xảy ra hiện tượng trương nở do tác động của nước với các cấu
tử trong gỗ như cellulose, hemicellulose và lignin làm cho cấu trúc và tính chất
cơ học, vật lý, hóa học của gỗ thay đổi. Chính vì thế, cấu tạo gỗ là nhân tố chủ
yếu nhất ảnh hưởng đến tính chất gỗ, cấu tạo và tính chất có liên quan mật thiết
với nhau, cấu tạo có thể xem là biểu hiện bên ngồi của tính chất. Những hiểu
biết về cấu tạo là cơ sở để giải thích bản chất các hiện tượng sản sinh trong q
trình gia cơng chế biến và sử dụng.
Gỗ có cấu tạo phức tạp, đa dạng và không đồng nhất theo các chiều. Gỗ
được cấu tạo nên bởi nhiều tế bào xếp dọc thân cây và tế bào xếp ngang thân
cây, các tế bào gỗ có dạng hình ống bao gồm vách và ruột, vách tế bào được
cấu tạo bởi ba thành phần là cellulose, hemicellulose, lignin và tất cả các thành
phần này đều là các polime, chúng tạo thành mạng lưới đan xen trong vách tế
bào. Nó là một hỗn hợp rất phức tạp của các chất cao phân tử polysaccarit gồm
có nhóm cacboxyl và nhân benzen tạo thành. Ngồi ra trong gỗ cịn có các
thành phần như dầu nhựa, chất chát, chất màu, tinh dầu… Trong đó thành phần
chính tạo nên vách tế bào là cellulose chiếm 50 – 55%, sau đó là lignin chiếm
20 -30%, cuối cùng là hemicellulose là 15 – 25%. Các phân tử cellulose có cấu

tạo mạch thẳng liên kết với nhau tại các vị trí 1,4 nhờ cầu nối oxy hình thành
nên chuỗi cellulose, nhiều chuỗi cellulose liên kết với nhau nhờ cầu nối hydro
tạo nên mixencellulose, khoảng 40-50 mixencellulose sắp xếp thành một khối
có kích thước mặt cắt ngang 3x5nm được gọi là bó mixencellulose, từng bó


mixencellulose được bao bọc xung quanh bởi một lớp hemicellulose kết hợp
với một lượng nhỏ lignin và ngoài cùng được bao bọc bởi một lợp lignin tạo
thành khối vững chắc.
Gỗ có các thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ ( 99 – 99.9% ) thành
phần hóa học chủ yếu của gỗ gồm có 4 ngun tố chính: Cacbon (C), hydro
(H), oxy (O), nitơ (N). Các loại gỗ khác nhau ở các vị trí khác nhau trên cây có
tỷ lệ thành phần hợp chất hữu cơ khác nhau nhưng thành phần các nguyên tố
thì xấp xỉ nhau. Khi đốt cháy, các chất vô cơ sẽ biến thành tro. Hàm lượng tro
trong gỗ từ 0.3-1% phụ thuộc vào vị trí trong cây và giảm dần theo tuổi cây.
Tro là hợp chất của các nguyên tố K, Na, Ca, Mg, Mn, Fe, Si… Thành phần tro
có: Phần tan trong nước (10 - 25%), phần không tan trong nước( 75-90%).
* Một số tính chất chủ yếu của các thành phần trong gỗ
Các thành phần chủ yếu trong gỗ gồm: Cellulose, hemicellulose, lignin
và các chất chiết suất. Tính chất, đặc điểm của các thành phần liên quan trực
tiếp đế các tính chất gỗ. Chính các tính chất của các thành phần cấu tạo của gỗ
là căn cứ để nâng cao chất lượng của gỗ.
a.Cellulose
Cellulose là thành phần chủ yếu tạo nên vách tế bào, nó là một hợp chất
cao phân tử có cơng thức [ C6 H7O2(OH)3 ]

n

, n = 5000 – 14000. Phân tử

cellulose là sự liên kết của các mắt xích  , 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.
Cấu tạo của phân tử cellulose được biểu thị ở hình 2.1.
H

CH2OH

OH

H

OH

OH

H H

O
O

OH
O
CH2OH

H H

H
O

O

H
OH
H

H

O

OH

CH2OH

Hình 2.1. Phân tử cellulose

CH2OH
O
H
O

O

H
OH

H

H

OH

H


Trong mixen cellulose có vùng tinh thể và vùng vơ định hình, vùng tinh
thể là vùng mà các phân tử cellulo sắp xếp có trật tự, có cấu trúc bền vững nên
dung mơi và hóa chất khó xâm nhập.Trong q trình tạo thành các dẫn xuất của
cellulose, khả năng phản ứng của các nhóm hydroxyl đóng vai trị quan trọng
làm cơ sở cho các giải pháp tác động làm thay đổi tính chất gỗ.
Theo một số nhà khoa học thì sự tác động tương hỗ giữa các phân tử
cellulose qua mối liên kết cầu hydro xuất hiện thông qua các nhóm hydroxyl
của các phân tử cellulose, mơ hình liên kết cầu hydro giữa các phân tử cellulose
như hình 2.2.
O
H

O
O

O

H
O
H

O
O
O

O

H

O

H

O
O

Hình 2.2. Liên kết cầu hydro giữa các phân tử cellulose
Cellulose là chất cao phân tử có cực, nên dung mơi gây trương nở hay
hịa tan cellulose cũng phải là dung mơi có cực. Thực chất q trình trương
cellulose là q trình tác nhân gây trương xâm nhập vào, bứt phá các liên kết
cầu hydro giữa các phân tử nằm cạnh nhau, khi đó làm khoảng cách các
cellulose tăng lên, liên kết của chúng yếu đi, các phân tử cellulose dễ bị xê dịch
và trở nên lỏng lẻo hơn, đồng thời khi liên kết cầu hydro bị phá vỡ sẽ tạo điều
kiện thuận lợi cho các tác động khác làm thay đổi cấu trúc của phân tử
cellulose trong gỗ.
Hiện tượng trương nở của cellulose có ý nghĩa quan trọng đối với cơng
nghệ biến tính gỗ, do nó làm thay đổi tính chất cơ lý và hóa học của gỗ.


Quá trình trương cellulose trong nước là trường hợp điển hình, bản chất
q trình trương cellulose trong nước được mơ tả như hình 2.3.

O

OH
H

HO
O

O

O
HO

H
OH

O
O

H

HO
O

H

O

H
H

OH

CH2OH

OOH
H
H
H

H
OH

H
O

OH

O
H
O H
OH
OH

H

O

HO

H
O

OH HO

CH
H 2OH
O

H
H

O H

OH
OH

Hình 2.3. Quá trình trương cellulose trong nước
b. Hemicellulose
Hemicellulose là những chất polysaccarit cấu tạo nên vách tế bào, nhưng
so với cellulose kém ổn định hóa học hơn, dễ bị phân hủy khi ở nhiệt độ cao.
Hemicellulose gồm có pentosan (C5H8O4)n và hexosan (C6H10O5)n. Hàm lượng
pentosan và hexosan trong các loại gỗ có khác nhau, ở các loại cây lá rộng hàm
lượng pentosan nhiều (19 - 23%) và hexosan (3 - 6%), ở gỗ lá kim tỷ lệ
pentosan và hexosan xấp xỉ nhau (10 - 12%).
Hemcllulose dễ bị phân hủy dưới tác động của acid và nhiệt độ cao.
Trong hemicellulose có chứa một tỷ lệ khá lớn acid uronic, khi thủy phân, các
nhóm cacboxyl của acid bị phân giải thành CO2.
c. Lignin
Lignin là thành phần thứ hai tạo nên vách tế bào gỗ, vai trò lignin được
xem như chất liên kết, bao bọc giữa các tế bào. Lignin tập trung vào vùng
không gian giữa các tế bào.

O

Lignin là một tập hợp các chất hữu cơ có sự biến động lớn về cấu tạo,
thành phần hóa học, do vậy phân tử lượng của lignin có sự biến động. Dưới tác
động của nhiệt độ cao, lignin bị mềm hóa.
Lignin cũng có tính trương và hịa tan trong những dung mơi thích hợp
như dung dịch kiềm. Mặt khác, lignin là một cao phân tử gồm các đơn vị
phenylpropan. Các nhóm chức trong lignin gồm nhóm metoxyl (OCH3), nhóm
hydroxyl (OH). Các đơn phân tử trong lignin liên kết với nhau bằng những liên
kết và liên kết C – C, tạo ra cấu trúc mạng phức tạp.
d. Chất chiết suất trong gỗ
Những chất này khơng có trong thành phần của vách tế bào, gồm có:
Acid nhựa, acid béo, muối vơ cơ, tinh dầu, tinh bột, các loại nhựa khác…
Trong gỗ, giữa vách tế bào và các lỗ rỗng ở vách tế bào tạo thành khoảng
mao dẫn của lớp thứ nhất chứa đầy khơng khí, nước, các chất chiết suất.
Khoảng khơng gian giữa chúng và phía giữa các mạch cellulose tạo thành
khoảng mao dẫn lớp thứ hai.
Liên kết giữa lignin và cellulose có nghĩa quyết định đến tính chất cơ
học, vật lý của gỗ. Lignin có vai trị như một chất liên kết các sợi cellulose
trong vách tế bào làm cho gỗ có tính cơ học, lý học nhất định. Liên kết lignin
và cellulose có ảnh hưởng đến mức độ dãn nở và hút nước của gỗ. Tính chất cơ
học và hiện tượng dãn nở của gỗ phụ thuộc vào mức độ liên kết, bản chất hóa
học của các thành phần trong gỗ mà trước tiên phải kể đến vai trò của nhóm
hydroxyl, chiều dài các phân tử cellulose, hemicellulose, lignin và liên kết giữa
các thành phần đó. Để cải thiện tính chất hút nước và dãn nở của gỗ ta cần có
những tác động vào nhóm hydroxyl, để thay đổi tính chất cơ học ta cần tác
động làm thay đổi độ polime, khoảng cách giữa các phân tử.
2.1.2. Đặc điểm của gỗ keo lá tràm (Acacia auriculiformis Cumn)
a. Một số đặc điểm của cây keo lá tràm
Keo lá tràm là loại cây mọc nhanh, có vỏ màu xanh, mặt trong vỏ màu

nâu sẫm, vỏ cây dày từ 3 – 7mm, có vị chát… Khi mọc đơn độc cây có dáng


đẹp, thân thẳng, tán nở, thường phân nhánh thấp, thân mọc ngắn. Cây trưởng
thành cao từ 1m, đường kính trung bình từ 20 – 40cm. Độ cong thân cây < 5%,
độ thót ngọn < 0.8%cm/m. Lá màu tía, gân lá chính thường có 5, 6 hoặc 7
gân/lá.
b. Đặc điểm cấu tạo của gỗ keo lá tràm
*Cấu tạo thô đại
Gỗ giác và gỗ lõi phân biệt, gỗ giác có màu vàng nhạt, gỗ lõi có màu nâu
sẫm, gỗ có tủy nhỏ, gỗ lõi nặng trung bình, tỷ lệ lõi chiếm 56%, gỗ giác chiếm
37%, vỏ chiếm 7%. Sau khi chặt hạ, phần gỗ giác và gỗ lõi nhìn khơng phân
biệt nhưng sau hai ngày thì phần gỗ lõi trở nên sẫm màu hơn làm cho phần gỗ
giác và gỗ lõi phân biệt khá rõ. Gỗ có vịng năm khơng rõ ràng, gỗ có vịng
tăng trưởng rộng khoảng 1 – 1.5cm, trong mỗi vịng năm gỗ sớm, gỗ muộn
phân biệt khơng rõ ràng, mắt gỗ ít, mạch gỗ khá lớn có thể quan sát bằng mắt
thường, xếp phân tán, tụ hợp đơn kép. Tế bào mô mềm xếp dọc thân cây vây
quanh mạch hình trịn. Thớ gỗ thẳng, tương đối mịn. Gỗ nặng trung bình, có
khối lượng thể tích trung bình, thuộc nhóm gỗ lá rộng.
*Cấu tạo hiển vi
Lỗ mạch có số lượng khoảng 5 – 8 lỗ/mm2, lỗ mạch xếp phân tán, hình
trịn riêng rẽ hay dính liền nhau từ 2 – 3 lỗ mạch, phân bố không đều, mạch khá
đồng dạng, hình thức tụ hợp đơn, đường kính lỗ mạch theo hướng tiếp tuyến
trung bình 0,1 -0,2mm. Trong mạch gỗ có rất ít hoặc khơng rõ thể bít. Sợi gỗ có
tiết diện hình đa giác, hình dạng khơng đều xếp thành từng dãy xuyên tâm. Tế
bào mô mềm xếp dọc thân cây số lượng ít, tế bào nhu mơ dọc vịng quanh lỗ
mạch theo kiểu hình trịn kín và nửa kín. Tia gỗ có kích thước nhỏ, số lượng
trung bình từ 4 – 5 tia/mm2, tia gỗ rộng 1 – 2 hàng tế bào, tia gỗ có cấu tạo
đồng nhất. Lỗ thơng ngang xếp so le, kích thước nhỏ 6 - 8  m.
Mặc dù, Keo lá tràm được trồng rộng rãi như vậy nhưng cho đến nay

những cơng trình nghiên cứu về loại cây này cịn rất ít, chủ yếu là khảo nghiệm
xuất xứ và chọn giống mà thiếu hẳn về lĩnh vực xử lý bảo quản, ổn định kích


thước để sử dụng hiệu quả và kinh tế. Tuy nhiên, Keo lá tràm ở nước ta cũng
như một số loại cây rừng trồng khá rất dễ bị sâu bệnh phá hoại đặc biệt là mối,
mọt, nấm, mốc làm giảm độ bền tự nhiên của gỗ, giảm tính chất của gỗ. Vì vậy,
để kéo dài tuổi thọ thì biện pháp tốt nhất là xử lý bảo quản bằng thuốc hóa học
để nâng cao tính ổn định của gỗ.
2.2. Q trình hút nước của gỗ
Trong gỗ tồn tại hai loại nước là nước tự do và thấm. Nước tự do nằm
trong ruột tế bào, khe hở giữa tế bào, nó được giữ lại trong gỗ nhờ các lực cơ
học, loại nước này dễ thấm vào và cũng dễ loại bỏ ra khỏi gỗ, nó khơng ảnh
hưởng đến các tính chất của gỗ trừ khả năng thẩm thấu chất lỏng, nhiệt lượng
cháy, khối lượng thể tích. Nước thấm nằm ở giữa các mixen cellulose trong
vách tế bào, nó được giữ lại trong gỗ nhờ các lực cơ học, liên kết hóa lý nên
loại trừ nó rất khó, trong q trình sấy gỗ nó thốt sau nhưng trong q trình
hút thì nó được hút vào trước, nó ảnh hưởng đến mọi tính chất của gỗ.
Quá trình hút nước của gỗ xảy ra khi gỗ ngâm trong nước. Gỗ hút nước
nhanh hay chậm, nhiều hay ít phụ thuộc nhiều nhân tố. Nhân tố ảnh hưởng
nhiều nhất là khối lượng thể tích. Khối lượng thể tích càng lớn thì khả năng hút
nước càng ít. Lượng nước tối đa mà gỗ có thể hút được gồm có nước tự do và
nước thấm, lượng nước thấm trung bình là 30%, nước tự do nhiều hay ít tùy
thuộc vào độ rỗng của gỗ quyết định. Khi mà gỗ khơ hoặc khơ kiệt để trong
nước thì sự hút nước chỉ có thể xảy ra bằng cách phá vỡ các mối liên kết hydro
giữa các nhóm hydroxyl của cellulose, đầu tiên phần nước thấm được hút vào
nằm sát các mixen cellulose nên lực liên kết giữa nước này và các mixen rất
lớn nó chiếm 5-6% so với khối lượng của gỗ khô kiệt, phần nước này tồn tại ở
dạng sệt khơng dẫn điện. Sau đó phần nước thấm tiếp theo được hút vào, các
phần tử nước càng xa mixen thì lực liên kết giữa chúng và mixen càng yếu thì

loại ra khỏi gỗ càng dễ, sự thay đổi luợng nước thấm trong vách tế bào chính là
sự thay đổi số lượng phân tử nước giữa các mixen cellulose cũng chính là sự


thay đổi số lượng liên kết hydro giữa các mixen dẫn đến khoảng cách giữa các
mixen thay đổi.
Gỗ hút nước nhanh hay chậm được biểu thị bằng tốc độ hút nước. Tốc độ
hút nước là lượng nước mà gỗ có thể hút vào trong một đơn vị thời gian, gỗ hút
nước nhanh hay chậm tùy thuộc vào khối lưọng thể tích, vị trí, chiều thớ, hình
dạng, kích thước mẫu gỗ, nhiệt độ nước và độ ẩm gỗ lúc ban đầu gỗ lõi thường
hút nước chậm hơn gỗ giác, mặt xuyên tâm và tiếp tuyến của gỗ hút nước rất
chậm, diện tích mặt cắt ngang càng lớn thì tốc độ hút nước càng nhanh, nhiệt
độ cao gỗ hút nước nhanh nhưng khơng nhiều.
2.3 Q trình hút ẩm của gỗ
Gỗ hút ẩm khi tiếp xúc với mơi trường khơng khí ẩm, trong điều kiện
nhiệt độ khơng khí là khơng thay đổi thì lượng ẩm thăng bằng mà gỗ đạt được
phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của khơng khí hoặc áp suất tương đối của hơi
nước. Đồng thời quá trình hút ẩm là quá trình dãn nở.
Nguyên nhân cơ bản của quá trình hút ẩm là do mối liên kết hydro của
nước với nhóm hydroxy sẵn có ở vùng định hình và trên bề mặt của vùng định
hình, nếu phần lớn các nhóm hydroxyl tự do được bao bọc bởi các chất dẫn
xuất thì khả năng hút ẩm sẽ giảm xuống đáng kể.. Như vậy, tính hút ẩm của gỗ
được xác định bởi thành phần hóa học của nó cũng như cấu trúc vách tế bào.
Trên quan điểm hóa keo, tính hút ẩm của gỗ được xác định bởi sự có mặt trong
nó số lượng lớn nhóm các chất tạo nên vách các mao dẫn và các phân tử nước
trong chúng ngoài lực tác động giữa các phân tử Van Der Vaals. Vì vậy, đặc
tính hút ẩm của gỗ được xác định bởi bản chất hóa học của gỗ: Khi gỗ hút ẩm
các lớp nước đơn phân tử không chỉ xảy ra hấp phụ vật lý mà cả hóa học. Tính
hấp phụ của một chất bám bất kỳ phụ thuộc nhiều vào cấu tạo của nó, nghĩa là
số lượng lỗ thơng ngang hoặc các mao dẫn, kích thước và hình dạng của chúng.

Diện tích bề mặt trong của chất hút bám có ý nghĩa rất lớn, khơng ít trường hợp
nó đạt giá trị rất lớn.


Gỗ ẩm có diện tích bề mặt trong rất lớn, có thể đạt đến hàng trăm mét
vng trên 1g chất gỗ. Rõ ràng rằng để có diện tích bề mặt trong lớn như vậy
gỗ phải có một lượng lớn các mao dẫn nhỏ trong vách tế bào.
Độ rỗng của gỗ không chỉ là ruột tế bào như ta thường hiểu mà nó cịn là
hệ thống các mao dẫn trong vách tế bào. Người ta phân thành độ rỗng hở - ở
dạng mao dẫn nối với nhau và độ rỗng kín - ở dạng các lỗ không nối với nhau.
Trong gỗ - độ rỗng hở mặt dù vẫn có cấu trúc tế bào nhưng vách tế bào gỗ liên
hệ với nhau nhờ hệ thống mao dẫn, chúng đảm bảo sự liên hệ giữa các tế bào
riêng biệt.
Khả năng hút ẩm phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của khơng
khí. Nhiệt độ giảm xuống càng nhanh gỗ hút ẩm càng mạnh, độ ẩm khơng khí
càng cao thì gỗ hút ẩm càng nhiều.
Hiện tượng tăng hoặc giảm kích thước của gỗ khi lượng ẩm liên kết tăng
hoặc giảm thì được gọi là hiện tượng dãn nở, co rút. Hiện tượng dãn nở làm
cho kích thước thay đổi, làm giảm khả năng chịu lực và tạo điều kiện tốt cho
sâu nấm phá hoại.
Khi phơi sấy gỗ, nước từ gỗ bốc hơi ra, kích thước của gỗ thu nhỏ lại,
hiện tượng ấy gọi là co rút. Ngược lại khi gỗ khô kiệt hút nước làm kích thước
của gỗ tăng lên hiện tượng ấy gọi là sự dãn nở. Nhưng không phải mỗi khi độ
ẩm thay đổi thì hiện tượng co dãn đều xảy ra mà gỗ chỉ co dãn khi độ ẩm của
nó biến đổi trong phạm vi từ 0% đến độ ẩm bão hòa của thớ gỗ (30% ).
Gỗ tươi, gỗ ướt, hơi nước từ trong gỗ thốt ra ngồi khơng khí làm cho
độ ẩm giảm dần. Khi độ ẩm từ độ ẩm bão hịa thớ gỗ giảm đi thì lúc đó bất đầu
co rút, về sau độ ẩm của gỗ càng giảm thì gỗ co rút càng mạnh. Đến lúc gỗ khơ
kiệt kích thước của gỗ nhỏ nhất thì sự co rút đạt mức tối đa. Gỗ khô kiệt hút
nước từ độ ẩm 0% trở lên bắt đầu dãn nở, về sau nước thấm vào nhiều gỗ dãn

nở càng mạnh. Đến độ ẩm bão hịa thớ gỗ thì kích thước của gỗ đạt đến mức tối
đa, gỗ dãn nở đến cực đại. Từ đó trở đi kích thước gỗ khơng thay đổi.


Bản chất của hiện tượng co rút, dãn nở của gỗ là sự thay đổi khoảng cách
giữa các mixen cellulose trong vách tế bào hay chính là sự thay đổi số lượng
hydro giữa các mixen cellulose trong vách tế bào khi gỗ khơ hoặc khơ kiệt ở
mơi trường nào đấy.
Tóm lại, sự tồn tại các nhóm hydroxyl trong các thành phần tạo nên vách
tế bào, sự tạo thành vô số các liên kết hydro giữa vách mao dẫn và nước là
nguyên nhân làm cho gỗ bị co rút hoặc dãn nở. Gỗ chỉ co rút hay dãn nở khi
lượng ẩm liên kết thay đổi.
2.4. Nguyên lý ổn định kích thước
2.4.1. Nguyên tắc xử lý
Nguyên tắc xử lý ổn định kích thước của gỗ là dưới tiên đề duy trì những
tính chất ưu việt vốn có của nó mà làm thay đổi sự hút ẩm và những tính năng
co rút, dãn nở của nó. Sự co dãn của gỗ là sự thay đổi độ ẩm của gỗ gây nên, nó
phát sinh ở dưới điểm bão hòa của thớ gỗ mà căn nguyên của nó là những ion
tự do OH- trong khu vực phi kết tinh của cellulose hấp phụ thành phần nước
trong khơng khí đồng thời hình thành cầu nối với phân tử nước. Phân tử nước
thấm vào làm cho khoảng cách giữa các phân tử trong thành phần của gỗ tăng
lên. Gỗ thể hiện trạng thái dãn nở, dẫn đến kích thước khơng ổn định, ngồi ra
hemicellulose, lignin và các thành phần khác cũng có thể hút nước. Tương đối
mà nói hemicellulose hút nước rất mạnh, tiếp đó là lignin, cuối cùng là
cellulose.
Tính hút ẩm và sự thay đổi kích thước gỗ có thể được hạn chế bằng một số
phương pháp với ưu điểm là vẫn giữ được thành phần các chất cấu tạo nên
vách tế bào. Bằng cách tạo các mối liên kết ngang hoặc bịt kín các vi mao dẫn
trên vách tế bào đều có thể làm giảm khả năng hút nhả ẩm và tăng tính ổn định
kích thước gỗ. Như vậy để nâng cao tính ổn định kích thước của gỗ cần phải

làm giảm khả năng hút nước của cellulose, hemicellulose và lignin mà bản chất