Đánh Giá Tính Ổn Định Kích Thước Của Gỗ Keo Lai Acacia Auriculiformis X Acacia Mangium Xử Lý Lasure Classic Dưới Tác Động Của Điều Kiện Môi Trường

- 1 -

ĐẶT VẤN ĐỀ

Gỗ, vật liệu tự nhiên đã và đang được sử dụng ngày càng nhiều trong đời

sống của con người. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ thì ngành

công nghiệp chế biến gỗ cũng từng bước phát triển và khẳng định được vai trò

của mình trong sự phát triển chung của xã hội.

Nhờ những ưu điểm của gỗ như: nhẹ, bền đẹp, dễ gia công chế biến và

sử dụng nên gỗ được dùng vào rất nhiều mục đích khác nhau: xây dựng, giao

thông vận tải, đồ mộc... Tuy nhiên, trong những năm qua sự khai thác rừng tự

nhiên (hợp pháp và bất hợp pháp) đã làm cho nguồn tài nguyên rừng tự nhiên

bị cạn kiệt. Điều này không những tác động xấu đến môi trường sinh thái của

chúng ta mà còn tạo ra áp lực cho ngành chế biến lâm sản. Chính vì vậy,

nguyên liệu chính trong công nghiệp chế biến gỗ là gỗ mọc nhanh rừng trồng.

Đặc điểm của gỗ rừng trồng là sinh trưởng, phát triển nhanh nên tính chất cơ lý

giảm, dễ bị vi sinh vật hại gỗ xâm nhập phá hoại hơn so với gỗ rừng tự nhiên.

Đồng thời, gỗ có cấu tạo không đồng nhất theo ba chiều, do đó ảnh hưởng rất

lớn đến các tính chất cơ lý của gỗ, đặc biệt là tính co rút, dãn nở trong điều kiện

môi trường thay đổi, làm cho kích thước gỗ không ổn định.

Nghiên cứu để tìm ra các giải pháp nâng cao chất lượng gỗ rừng trồng có

ý nghĩa quan trọng trong việc định hướng sử dụng gỗ hợp lý. Để đáp ứng nhu

cầu và nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ thì đánh giá độ ổn định kích thước gỗ là

rất cần thiết.

Được sự đồng ý của bộ môn Khoa học gỗ, Khoa chế biến Lâm sản và sự

hướng dẫn của thầy giáo TS. Vũ Huy Đại, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh

giá độ ổn định kích thước của gỗ Keo lai (Acacia Auriculiformis



Acacia

Mangium) xử lý Lasure classic dưới tác động của điều kiện môi trường”.

- 2 -

Chƣơng 1

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

1.1.Tình hình khi nghiên cứu

1.1.1.Tình hình trên thế giới

Nâng cao tính ổn định kích thước gỗ là một trong những xu hướng chủ

yếu trong việc nâng cao chất lượng gỗ, đã và đang được nhiều nhà khoa học

trên thế giới quan tâm.

Ở các nước phát triển như Mỹ, Nga, Nhật Bản, EU trong những năm qua

đã tiến hành nghiên cứu và áp dụng vào sản xuất các biện pháp nâng cao tính

ổn định kích thước của gỗ.

Ở Liên Xô cũ, A.S.Freidin và V.L.Karpov và cộng sự đã tiến hành các

thí nghiệm: tẩm mônôme vào gỗ với sự chuyển biến thành polime. Gỗ được

tẩm stirol và sau đó được chiếu bức xạ ion, nhờ đó stirol chuyển thành dạng

nhựa kỵ nước, polistirol, chất này ổn định hình dạng và kích thước gỗ.

Kennaga và Fennesi cũng ổn định kích thước gỗ 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 vô định hình của phân tử xenlulo. Kennaga cho rằng khi

chiếu tia  mức độ sắp xếp trật tự của các phân tử xenlulo giảm xuống, vì các

mẫu thu được lượng bức xạ nhiều hơn thì dãn nở nhiều hơn.

Sergreeva và Miliutina (1960) ổn định kích thước gỗ bằng cách gia nhiệt

cho gỗ. Kết quả nhiên cứu cho thấy: khi xử lý nhiệt 200 – 2600C cho sợi cello –

lignin thì độ trương nở và hút nước của sợi giảm đi nhiều do sự biến đổi của

lignin và mối liên kết Lignin – Xenlulo (các phân tử Lignin sẽ bị kết tụ lại dưới

tác động của nhiệt độ).

- 3 -

Theo Hiroshi Jnno (1993), kết quả sự tăng nhiệt độ sấy gỗ làm giảm tính

hút của các polychaccarit, độ ổn định kích thước của gỗ tăng lên.

P. I. Issinscova cho rằng: dưới tác động của nhiệt độ cao thì xảy ra hiện

tượng linocellulose, nhóm hydroxyl trở nên kém linh động và ái lực của nó với

nước yếu đi làm cho tính hút nước của gỗ giảm đi.

Theo F. Kolmal và A. Sneider tính hút ẩm của gỗ giảm đi khi nhiệt độ

làm nóng gỗ 700C và lớn hơn. Hiệu quả ổn định lớn nhất khi làm nóng gỗ ở

1800C và cao hơn trong 24 giờ. Tính hút ẩm của gỗ được xử lý nhiệt có thể

giảm 2 lần. Thế nhưng phương pháp này chỉ áp dụng với mẫu gỗ mỏng; với gỗ

có chiều dày lớn nó ít được áp dụng do tác động của nhiệt độ cao trong thời

gian dài làm giảm cường độ cơ học của gỗ.

Trong công nghệ chế biến gỗ xử lý nhiệt được áp dụng cho sản xuất ván dăm,

ván sợi chịu nước. Hiện nay xu hướng này cũng đang được phát triển mạnh ở

châu Âu, đặc biệt là ở Phần Lan, Pháp.

Kiểu biến tính gỗ khi ngâm gỗ ngập trong dung dịch hoá chất, sau đó sấy

để loại bỏ bớt nước rồi gia nhiệt cho keo đóng rắn lại tạo thành sản phẩm

không thấm nước cũng đã được các nhà khoa học nghiên cứu và áp dụng. Loại

hình này có ưu điểm rất rõ là hệ số co dãn kích thước rất nhỏ.

Theo tác giả V.E. Vikhrov, sẽ thu được các kết quả rất tốt khi sử dụng

nhựa Phênol – Formandehyd để ngâm gỗ, sau đó trùng ngưng vật liệu này. Các

nhựa hoà tan trong nước này sẽ dịch chuyển vào các cấu trúc của các mao quản

và khe hở giữa các vách tế bào mạch gỗ, khi đó gỗ sẽ ở trạng thái trương nở

nhiều nhất. Gỗ được tẩm các nhựa hoà tan trong nước sẽ giữ được sự ổn định

kích thước khi nhúng gỗ vào trong nước.

Một số loại gỗ ngâm tẩm của Mỹ qua thí nghiệm đã chỉ rõ tỉ lệ chống co rút

ASE tuỳ thuộc vào sự tăng lên của hàm lượng nhựa trong vách tế bào mà tăng

theo, hàm lượng nhựa khoảng 35%, ASE đạt được giá trị lớn nhất khoảng 70%.

- 4 -

G. Goto và S. Kadita (Nhật Bản) ổn định kích thước gỗ bằng cách tẩm

vào gỗ nhựa Phenol – Formaldehyd, tiếp đó trùng ngưng nhựa trong gỗ.

I .Goldstein đã tẩm vào gỗ dung dịch chứa rượu furfuril. Khi xử lý nhiệt

tiếp đó nhựa sẽ được tổng hợp trong vách tế bào gỗ, nhựa sẽ trở thành một phần

của cấu trúc vách tế bào. B. S. Trudinov, A.A. Sosnia (Latvia) cũng đã nghiên

cứu ổn định kích thước gỗ bằng rượu furfuril.

Từ những năm 1920 biến tính gỗ bằng phương pháp hoá học sử dụng

anhydric axetic đã được nghiên cứu với mục đích nâng cao tính ổn định kích

thước gỗ, tính dẫn truyền âm thanh, độ bền cơ học, khả năng chống nấm mốc

và tác động của tia tử ngoại. Lịch sử nghiên cứu xử lý Acetol hoá bắt đầu từ

năm 1946, học gia người Mỹ Stamn đầu tiên đăng trên tạp chí nghiên cứu

chuyên ngành, vào những năm từ 1946 – 1961 cố gắng đưa vào sản xuất công

nghiệp hoá xử lý Acetol hoá gỗ của Mỹ và Nhật Bản nhưng chưa thành công.

Năm 1972, phòng thí nghiệm sản phẩm lâm sản của Mỹ (FPL) lại bắt tay

nghiên cứu ứng dụng Acetol hoá đối với vật liệu gỗ. Năm 1980, xử lý Acetol

hoá bắt đầu ứng dụng sản xuất ván nhân tạo.

Vào năm 1981 Nhật Bản đã thu được thành công trong việc tiến hành xử lý

Acetol hoá gỗ với quy mô sản xuất công nghiệp, giới công nghiệp Nhật Bản đã

mở rộng vật liệu Acetol hoá, 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. Vật liệu gỗ Acetyl hoá có tên thương mại là Daiken.

Stamn, Seborg (1955) và Stamn (1964) đã thành công khi cho thực hiện

phản ứng giữa nhóm hydroxyl với anhydric axetic và pyridin ở dạng khí. Hệ số

chống dãn nở có thể đạt 80% với độ axetyl hoá khoảng 25% và kích thước gỗ

được ổn định sau hơn 4 tháng trong môi trường có độ ẩm tương đối 97%.

- 5 -

Waldemar J. Homan, Viện công nghệ gỗ Hà Lan, đã tiến hành dự án

“Modified Wood: Stainable and Durable”, 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.

Tại Thuỵ Điển đã tiến hành nghiên cứu thành công công nghệ Axetyl

hoá sợi gỗ để sản xuất ván sợi có tính chống ẩm và nấm mốc.

Holger Militzt, Behbood Mohebby, Carsten Mail (2003), Trường Đại

học Tổng hợp Gottingen, Đức đã nghiên cứu khả năng ổn định kích thước và

khả năng chống nấm mốc của gỗ Thông và gỗ Bạch Dương được xử lý bằng

anhydric Axetic ở nhiệt độ bằng 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.

Như vậy có thể thấy rằng, Công nghệ biến tính gỗ, đặc biệt là công nghệ

nâng cao tính ổn định kích thước gỗ đã và đang rất phát triển trên thế giới, nó

không chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu mà còn được triển khai vào sản xuất.

1.1.2.Tình hình nghiên cứu trong nƣớc

Công nghệ biến tính gỗ theo xu hướng ổn định kích thước gỗ tại Việt

Nam trong những năm gần đây cũng được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên

cứu. Tại trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam cũng đã có một số công trình

nghiên cứu về biến tính gỗ của giáo viên và sinh viên trong trường.

Trần Văn Chứ đã nghiên cứu ảnh hưởng của Poly Etylen Glycol (PEG)

đến chất lượng gỗ biến tính theo xu hướng ổn định kích thước.

Vũ Huy Đại, Nguyễn Minh Hùng đã nghiên cứu ảnh hưởng của quá

trình xử lý vi sóng đến tính ổn định kích thước của gỗ Trám trắng, ảnh

hưởng của tỉ suất nén đến tính ổn định kích thước của gỗ biến tính từ gỗ

Keo tai tượng.

- 6 -

Trần Văn Chứ, Phạm Thị Là, nghiên cứu một số giải pháp ổn định kích

thước gỗ và ảnh hưởng của chất Poly Etylen Glycol (PEG) đến khả năng trang

sức của sơn.

Vũ Huy Đại, Phạm Văn Tuyên đánh giá một số tính chất công nghệ của

gỗ Keo lá tràm được xử lý sơn Lasure Classic làm đồ mộc dân dụng.

Tạ Thị Phương Hoa, nâng cao tính ổn định kích thước gỗ Keo lá tràm

bằng phương pháp Axetyl hoá.

Tạ Thị Phương Hoa, Vũ Thị Phượng đánh giá một số tính chất của gỗ

Keo lá tràm đã xử lý bằng Chromium Trioxide.

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 nhiên cứu quá trình axetyl hoá

gỗ Bạch đàn trắng với chất xử lý trước là dung dịch NaOH, axit axetic, và sau

đó xử lý trong dung dịch anhydric axetic. Kết quả thu được gỗ Bạch đàn có hệ

số chống dãn nở đạt 31,7%.

Biến tính gỗ đã và đang là hướng đi tốt cho ngành chế biến nhưng những

nghiên cứu về nó vẫn còn rất ít. Do đó cần phải mở rộng phạm vi nghiên cứu

để từng bước đưa công nhệ biến tính gỗ nước ta vào trong sản xuất.

Qua điều tra về các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và

ngoài nước có thể thấy rằng, biện pháp cải thiện hoá học đối với phế liệu của quá

trình khai thác, sản xuất gỗ tròn và gia công chế biến gỗ nhằm nâng cao tỷ lệ lợi

dụng có một tác dụng rất quan trọng, làm cho gỗ xấu được sử dụng vào việc tốt

và nâng cao được độ bền lâu của vật liệu, kéo dài được niên hạn sử dụng. Nghiên

cứu cải biến hoá học ngày càng được coi trọng và chú ý. Những đơn thuốc pha

chế xử lý mới và phương pháp xử lý đã thành công hoàn thiện được các bước xử

- 7 -

lý vốn có, những nghiên cứu về lý luận cũng không ngừng sâu sắc hơn. Xử lý ổn

định kích thước gỗ là một phần quan trọng cải biến hoá học của gỗ, trong những

năm gần đây đã thu được tiến triển lớn, không những nâng cao chất lượng sản

phẩm mà còn giúp chúng ta đa dạng hoá loại hình sản phẩm.

1.2. Mục tiêu đề tài

Đánh giá tính ổn định kích thước của gỗ Keo lai được xử lý Lasure classic

dưới tác động của điều kiện môi trường có độ ẩm khác nhau.

1.3. Đối tƣợng nghiên cứu

- Gỗ Keo lai (Acacia Auriculiformis x Acacia Mangium) 8 tuổi.

- Hoá chât xử lý ( Lasure Classic ) và công nghệ xử lý cho gỗ.

1.4.Nội dung

 Thực nghiệm xử lý hoá chất gỗ Keo lai

 Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường đến một số chỉ tiêu về ổn

định kích thước: hệ số chống dãn nở, hệ số chống hút ẩm, hệ số

chống hút nước, tỷ lệ tăng khối lượng thể tích.

 Đánh giá tính ổn định kích thước của gỗ được xử lý hoá chất.

1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu

1.5.1. Phƣơng pháp kế thừa

Tìm hiểu, tham khảo các tài liệu và các công trình nghiên cứu có liên

quan đến vấn đề nghiên cứu.

1.5.2. Phƣơng pháp thực nghiệm

- Mẫu thí nghiệm: Quy cách mẫu xác định tính chất vật lý theo tiêu

chuẩn Việt Nam về thử tính chất vật lý