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)

Chuyên ngành: Kỹ thuật chế biến lâm sản

Mã số: 62 54 03 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2013

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: 62 54 03 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Giáo viên hướng dẫn:

PGS. TS. TRẦN VĂN CHỨ

HÀ NỘI, 2013

i

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC....................................................................................................................i

DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. iii

DANH MỤC BẢNG...................................................................................................v

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................vi

LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... vii

LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... viii

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

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

3.2. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................45

3.3. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................45

ii

3.3.1. Mục tiêu lý luận......................................................................................45

3.3.2. Mục tiêu thực tiễn...................................................................................46

3.4. Nội dung nghiên cứu......................................................................................46

3.5. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................47

3.5.1. Phương pháp lý thuyết............................................................................47

3.5.2. Phương pháp thực nghiệm......................................................................49

3.6. Ý nghĩa của Luận án ......................................................................................63

3.6.1. Ý nghĩa khoa học....................................................................................63

3.6.2. Ý nghĩa thực tiễn ....................................................................................63

3.7. Những đóng góp mới của Luận án ................................................................64

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU..................................................................65

4.1. Kết quả ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian xử lý biến tính đến tính chất cơ, vật lý

gỗ Keo tai tượng (thực nghiệm quy hoạch đơn yếu tố)........................................65

4.1.1. Ảnh hưởng đến độ tổn hao kích thước ...................................................65

4.1.2. Ảnh hưởng đến độ tổn hao khối lượng...................................................66

4.1.3. Ảnh hưởng đến độ ổn định kích thước...................................................70

4.1.4. Ảnh hưởng đến hiệu suất chống hút nước..............................................70

4.1.5. Ảnh hưởng đến cường độ nén dọc thớ ...................................................72

4.1.6. Ảnh hưởng đến độ bền uốn tĩnh .............................................................74

4.1.7. Ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi .............................................................76

4.1.8. Ảnh hưởng đến khả năng dán dính của gỗ do xử lý nhiệt......................78

4.2. Kết quả ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian xử lý biến tính đến tính chất cơ, vật lý

gỗ Keo tai tượng (thực nghiệm quy hoạch đa yếu tố) ..........................................80

4.2.1. Ảnh hưởng đến tổn hao khối lượng........................................................80

4.2.2. Ảnh hưởng đến độ tổn hao kích thước ...................................................82

4.2.3. Ảnh hưởng đến độ ổn định kích thước...................................................84

4.2.4. Ảnh hưởng đến hiệu suất chống hút nước..............................................85

4.2.5. Ảnh hưởng đến độ bền nén dọc thớ........................................................88

4.2.6. Ảnh hưởng đến độ bền uốn tĩnh .............................................................90

4.2.7. Ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi (MOE).................................................91

4.2.8. Ảnh hướng đến khả năng dán dính của gỗ do xử lý nhiệt......................92

4.3. Xác định các thông số nhiệt độ, thời gian xử lý biến tính ............................94

4.4. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến cấu tạo hiển vi của gỗ..................................95

4.5. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến cấu trúc hóa học của gỗ...............................97

4.5.1. Cấu trúc hóa học của gỗ phân tích bằng phổ hồng ngoại (FTIR) ..........98

4.5.2. Cấu trúc hóa học của gỗ phân tích bằng phổ XPS .............................1067

4.5.3. Cấu trúc hóa học của gỗ phân tích bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD)....119

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................125

1. Kết luận...........................................................................................................125

2. Kiến nghị.........................................................................................................128

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................130

CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ...........................................136

PHỤ LỤC..............................................................................................................1378

iii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Gỗ xử lý nhiệt dùng trong công trình lâm viên.........................................18

Hình 1.2. Gỗ xử lý nhiệt sử dụng trong phòng tắm ..................................................18

Hình 1.3. Gỗ xử lý nhiệt dùng làm ván ốp tường ngoài trời.....................................18

Hình 1.4. Gỗ xử lý nhiệt dùng sản xuất bàn ghế ăn nhà hàng ..................................18

Hình 2.1. Các thành phần hóa học cấu tạo nên gỗ....................................................20

Hình 2.2. Cấu tạo hóa học của xenlulo và các sản phẩm thủy phân xenlulo đã qua

metyl hóa...................................................................................................................22

Hình 2.3. Liên kết hydro trong vách tế bào gỗ .........................................................23

Hình 2.4. Sự thay đổi của liên kết hydro giữa các phân tử xenlulo trong quá trình xử

lý nhiệt (Nguồn: Jian Li, Wood science, 2002).........................................................36

Hình 2.5. Quá trình nhiệt giải của hemixenlulo trong gỗ (Nguồn: Wood

modification, 2006) ...................................................................................................38

Hình 2.6. Quá trình nhiệt giải của xenlulo (Nguồn: Wood modification, 2006).......40

Hình 2.7. Cơ chế phản ứng của gỗ trong quá trình xử lý nhiệt (Nguồn:

ThermoWood® Handbook)........................................................................................41

Hình 3.1. Sơ đồ tổng quát quá trình nghiên cứu thực nghiệm của Luận án .............48

Hình 3.2. Mô hình bài toán xác định các thông số tối ưu khi xử lý nhiệt cho gỗ Keo

tai tượng ....................................................................................................................50

Hình 3.3. Sơ đồ công nghệ biến tính nhiệt độ cao cho gỗ Keo tai tượng .................54

Hình 3.4. Thiết bị xử lý nhiệt....................................................................................57

Hình 4.1. Quan hệ giữa thời gian và độ tổn hao kích thước gỗ ................................66

Hình 4.2. Quan hệ giữa nhiệt độ và độ tổn hao kích thước gỗ .................................66

Hình 4.3. Quan hệ giữa thời gian và độ tổn hao khối lượng gỗ................................68

Hình 4.4. Quan hệ giữa nhiệt độ và độ tổn hao khối lượng gỗ.................................68

Hình 4.5. Quan hệ giữa thời gian và hệ số chống trương nở ....................................70

Hình 4.6. Quan hệ giữa nhiệt độ và hệ số chống trương nở .....................................70

Hình 4.7. Quan hệ giữa thời gian và hiệu suất chống hút nước................................71

Hình 4.8. Quan hệ giữa nhiệt độ và hiệu suất chống hút nước .................................72

Hình 4.9. Quan hệ giữa thời gian và độ tăng cường độ nén dọc...............................73

Hình 4.10. Quan hệ giữa nhiệt độ và độ tăng cường độ nén dọc..............................74

Hình 4.11. Quan hệ giữa thời gian và độ giảm độ bền uốn tĩnh ...............................75

Hình 4.12. Quan hệ giữa nhiệt độ và độ giảm độ bền uốn tĩnh ................................76

Hình 4.13. Quan hệ giữa thời gian và độ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh.................77

Hình 4.14. Quan hệ giữa nhiệt độ và độ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh ..................78

Hình 4.15. Quan hệ giữa thời gian và độ giảm độ bền kéo trượt màng keo.............79

Hình 4.16. Quan hệ giữa nhiệt độ và độ giảm độ bền kéo trượt màng keo ..............80

Hình 4.21. Hệ số chống trương nở (ASE) của gỗ Keo tai tượng xử lý với các chế độ

khác nhau...................................................................................................................84

Hình 4.22. Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị hồi quy của hệ số

chống trương nở ........................................................................................................85

iv

Hình 4.29. Đồ thị tương quan giữa giá trị thực nghiệm và giá trị hồi quy của độ

giảm độ bền uốn tĩnh.................................................................................................90

Hình 4.30. Độ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh của gỗ Keo tai tượng xử lý với các chế

độ khác nhau .............................................................................................................91

Hình 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...................................................................................92

Hình 4.32. Độ giảm độ bền kéo trượt màng keo của gỗ Keo tai tượng xử lý với các

chế độ khác nhau.......................................................................................................93

Hình 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........................................................................................93

Hình 4.34. Lỗ thông ngang trên vách tế bào mạch gỗ trước khi xử lý .....................96

Hình 4.35. Lỗ thông ngang trên vách tế bào mạch gỗ sau khi xử lý (200 o

C, 8h)....97

Hình 4.36. Sơ đồ nguyên lý đo phổ hồng ngoại........................................................98

Hình 4.37. Phổ hồng ngoại của mẫu gỗ Keo tai tượng đối chứng..........................101

Hình 4.38. Phổ hồng ngoại của mẫu gỗ Keo tai tượng...........................................103

Hình 4.39. Sơ đồ quá trình đo phổ quang điện tử tia X ..........................................107

Hình 4.40. Phổ XPS của gỗ Keo tai tượng với giải quét rộng................................108

Hình 4.41. Phổ XPS của mẫu đối chứng với giải quét hẹp tại vị trí C1s................110

Hình 4.42. Phổ XPS của mẫu đối chứng với giải quét hẹp tại vị trí O1s ...............110

Hình 4.43. Phổ XPS của gỗ sau khi xử lý nhiệt với giải quét rộng ........................113

Hình 4.44. Biểu đồ hàm lượng tương đối nguyên tố C trên bề mặt mẫu ở các chế độ

xử lý khác nhau .......................................................................................................114

Hình 4.45. Biểu đồ hàm lượng tương đối nguyên tố O trên bề mặt mẫu ở các chế độ

xử lý khác nhau .......................................................................................................115

Hình 4.46. Biểu đồ tỉ lệ O/C trên bề mặt mẫu ở các chế độ xử lý khác nhau.........116

Hình 4.47. Phương pháp đo tính độ kết tinh của xenlulo .......................................120

Hình 4.48. Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu gỗ Keo tai tượng trước và sau khi xử lý

nhiệt.........................................................................................................................121

Hình 4.49. Sự thay đổi độ kết tinh của gỗ ở những chế độ xử lý khác nhau..........123

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Đặc điểm một số công nghệ xử lý nhiệt hiện nay ......................................9

Bảng 1.2. Phân loại và ứng dụng gỗ xử lý nhiệt theo công nghệ ThermoWood......17

Bảng 3.1. Các mức và bước thay đổi của các thông số thí nghiệm ..........................51

Bảng 3.2. Thông số thực nghiệm với 2 yếu tố ảnh hưởng........................................51

Bảng 3.3. Thông số kỹ thuật của thiết bị xử lý .........................................................56

Bảng 4.1. Phân vùng của phổ hồng ngoại.................................................................99

Bảng 4.2. Thuộc tính phổ FTIR của gỗ Keo tai tượng đối chứng .........................102

Bảng 4.3. 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 ...................................................104

Bảng 4.4. Hàm lượng tương đối của các nguyên tố C và O trên bề mặt mẫu gỗ trước

và sau xử lý nhiệt độ cao.........................................................................................114

Bảng 4.5. 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..............................................................117

Bảng 4.6. 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..............................................................118

Bảng 4.7. Độ kết tinh của xenlulo trong gỗ Keo tai tượng xử lý ở các chế độ khác

nhau .........................................................................................................................122

vi

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Ý nghĩa

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

MOR Độ bền uốn tĩnh

DMOR Độ giảm độ bền uốn tĩnh

MOE Mô đun đàn hồi uốn tĩnh

DMOE Độ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh

ICS Độ tăng cường độ nén dọc

DSG Độ giảm độ bền kéo trượt màng keo

WRE Hiệu suất chống hút nước

ASE Hệ số chống trương nở

ML Độ tổn hao khối lượng

DL Độ tổn hao kích thước

FTIR Phổ hồng ngoài biến đổi Fourier

XPS Phổ quang điện tử tia X

XRD Phổ nhiễu xạ tia X

T Nhiệt độ xử lý

t Thời gian xử lý

Y (X1, X2) Hàm mục tiêu theo các biến X1 và X2

vii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận án Tiến sỹ kỹ thuật mang tên “Nghiên cứu

công nghệ biến tính nhiệt gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium

Willd) mã số 62 52 24 05 là công 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 công bố trong bất kỳ công trình nào khác dưới mọi hình thức.

Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng Bảo vệ Luận án Tiến sỹ về lời

cam đoan của mình.

Hà Nội, tháng 8 năm 2013

Tác giả luận án

Nguyễn Trung Hiếu

viii

LỜI CẢM ƠN

Luận án Tiến sỹ mang tên “Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt gỗ Keo

tai tượng” (Acacia mangium Willd) mã số 62 52 24 05 là công trình nghiên

cứu đầu tiên tại Việt Nam. Trong quá trình thực hiện gặp không ít những khó

khăn, nhưng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của các Thầy,

Cô 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, Tôi xin đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo

hướng dẫn PGS.TS Trần Văn Chứ đã hết lòng dìu dắt, định hướng, tận tình

hướng dẫn và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị khoa học và thực tiễn để tôi

hoàn thành Luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban Giám hiệu, Khoa Sau Đại học, Khoa

Chế biến lâm sản, Trung tâm Thí nghiệm Khoa học Gỗ, Trung tâm thực

nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng, Trung tâm Thông tin

thư viện, các Thầy, Cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp. Tôi xin chân thành

cảm ơn UBND tỉnh, Sở Nông nghiệp & PTNT, Trường Trung cấp Kinh tế￾Kỹ thuật, Lâm trường Vĩnh Hảo tỉnh Hà Giang,…đã tận tình giúp đỡ, tạo điều

kiện và dành thời gian cung cấp thông tin cho tôi trong thời gian tôi thực hiện

Luận án.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn tới toàn 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 Giang, tháng 8 năm 2013

Nguyễn Trung Hiếu

ix

1

PHẦN MỞ ĐẦU

Gỗ là loại vật liệu sinh học tự nhiên, có vai trò rất lớn trong sinh hoạt của

con người và bảo vệ môi 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, ôn hòa,

hoa văn đẹp; ngoài 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 tông trong các công trình kiến trúc, từ đó

có tác dụng giảm thiểu lượng khí CO2 thải ra môi trường. Năng lượng tiêu

hao trong quá trình sản xuất và gia công 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

công. 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 không 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 công 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 [87] [86].

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 ngoài, trong đó đã có những đề xuất về vấn đề an

toàn 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, 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].

Công nghệ biến tính nhiệt hay biến tính nhiệt là công nghệ xử lý gỗ ở

nhiệt độ trong khoảng 160-260 o

C [30], trong môi trường có vật chất bảo vệ

như hơi nước, khí trơ, không khí ít ôxy…, biến tính nhiệt là công nghệ bảo

quản gỗ thân thiện với môi trường, thông 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 loài gỗ quý hiếm

và ổn định, tính ổn định kích thước cao, khả năng chống vi sinh vật tốt, an

toàn với môi 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 công

nghệ xử lý không hợp lý.

Với những ưu điểm của sản phẩm sản xuất bằng công nghệ biến tính nhiệt

cho thấy việc áp dụng công 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 công nghệ biến tính nhiệt gỗ Keo tai tượng

(Acacia mangium Willd)” sẽ góp phần vào việc áp dụng công nghệ mới, ít

gây tác động xấu đến môi 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 ngoài, trong đó đã có những đề xuất về vấn đề an

toàn 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].

Công nghệ xử lý nhiệt hay biến tính nhiệt là công nghệ xử lý gỗ ở nhiệt

độ trong khoảng 160-260o

C, trong môi trường có vật chất bảo vệ như hơi

nước, khí trơ, không khí ít ô xy…, là công nghệ bảo quản gỗ thân thiện với

môi trường, thông 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 [9]:

(1) Màu sắc ổn định ôn hòa

Sau khi xử lý nhiệt, màu sắc gỗ trở nên đậm hơn, thông thường có màu

nâu nhạt đến nâu, gần giống với màu sắc của một số loại gỗ nhiệt đới quí

hiếm, trong quá 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 môi 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