Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam.

Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam. Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt một số loại gỗ Việt Nam.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH ccdd HỒNG VĂN HỊA NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ BIẾN TÍNH NHIỆT MỘT SỐ LỒI GỖ VIỆT NAM Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật Chế biến lâm sản 54 90 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP.HCM – Năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH ccdd HỒNG VĂN HỊA NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ BIẾN TÍNH NHIỆT MỘT SỐ LỒI GỖ VIỆT NAM Chun ngành: Mã số: Kỹ thuật Chế biến lâm sản 54 90 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đặng Đình Bơi TP.HCM – Năm 2023 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận án, nhận quan tâm, giúp đỡ Q Thầy Cơ, gia đình bạn bè Với lịng biết ơn chân thành nhất, cho phép tơi xin gởi lời cảm ơn đến: Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho công tác, học tập nghiên cứu Trường; Ban Chủ nhiệm Khoa Lâm Nghiệp, Quý Thầy Cô Bộ môn Kỹ nghệ gỗ & Công nghệ giấy Bộ môn Thiết kế đồ gỗ nội thất; Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ thực phẩm Ban Giám đốc Viện Công nghệ sinh học Trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh; Q Thầy Cơ Bộ mơn Cơng nghệ hóa học – Khoa Công nghệ thực phẩm Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật; Tập thể Cán công nhân viên Trung tâm Nghiên cứu Chế biến Lâm sản, Giấy & Bột giấy – Trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh; Ban Giám đốc Công ty Lâm Nghiệp Đơn Dương – Tỉnh Lâm Đồng; Ban Giám đốc Công ty Kim Thành A – Thị xã Thuận An, Tỉnh Bình Dương; Ban Giám đốc Công ty TNHH Sản xuất, Thương mại Dịch vụ Trường Tiền PGS.TS Đặng Đình Bơi tận tình hướng dẫn, giúp đỡ hỗ trợ tơi suốt thời gian thực luận án Xin gởi lời biết ơn đến cổ vũ, động viên ủng hộ từ gia đình để tơi hoàn thành luận án Xin gởi lời cảm ơn đến tất bạn bè anh chị em đồng nghiệp hỗ trợ thời gian học tập hồn thành luận án Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 Nghiên cứu sinh Hồng Văn Hịa i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án tiến sĩ mang tên “Nghiên cứu cơng nghệ biến tính nhiệt số lồi gỗ Việt Nam” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Tồn số liệu kết nghiên cứu Luận án hoàn toàn trung thực Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng Bảo vệ Luận án tiến sĩ lời cam đoan Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 Nghiên cứu sinh Hồng Văn Hịa ii TĨM TẮT Cơng nghệ biến tính gỗ nhiệt độ cao cơng nghệ nghiên cứu từ lâu giới Đây công nghệ giới khẳng định giải pháp thân thiện với môi trường sử dụng nhiệt mà không thêm loại hóa chất xử lý gỗ Sản phẩm gỗ biến tính nhiệt thường sử dụng cơng trình kiến trúc cảnh quan sản xuất đồ nội thất cao cấp Luận án với tên “Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt số lồi gỗ Việt Nam” tiến hành nhằm xác định mối liên hệ thơng số cơng nghệ biến tính nhiệt với tiêu chất lượng gỗ đồng thời xác định chế độ biến tính phù hợp cho loại gỗ gồm Thông ba (Pinus insularis), gỗ Bạch tùng (Dacrycarpus imbricatus) gỗ Cao su (Hevea brasiliensis) Từ mục tiêu đề ra, luận án tiến hành áp dụng quy trình biến tính gỗ tươi (độ ẩm 80 – 85%) mơi trường khơng khí với áp suất khí lị biến tính gỗ thí nghiệm với bước gồm: (1) làm nóng, (2) sấy gỗ nhiệt độ 135 o C, (3) gia nhiệt trước biến tính, (4) biến tính ỗ cấp nhiệt độ biến thiên khoảng 170 oC đến 210 oC (các cấp nhiệt độ lựa chọn dựa mô hình tốn quy hoạch thực nghiệm đơn yếu tố đa yếu tố) (5) làm nguội Mẫu gỗ sau biến tính chế độ khác tiến hành kiểm tra tính chất vật lý, học, màu sắc, khả kháng nấm mốc, kháng mối cấu tạo hiển vi gỗ Kết nghiên cứu cho thấy, gỗ biến tính nhiệt loại gỗ Thông ba lá, Bạch tùng Cao su Việt Nam có đặc tính cải thiện rõ rệt Cụ thể: - Mức độ hao hụt khối lượng riêng ba loại gỗ lớn, có xu hướng tăng lên tăng nhiệt độ xử lý kéo dài thời gian xử lý Mức độ hao hụt dao động khoảng từ 3% đến 21% - Gỗ sau biến tính có hiệu cách ẩm (MEE) cao, lớn đến 50% so với gỗ khơng biến tính, gỗ biến tính đạt độ ẩm thăng khoảng – 8% điều kiện nhiệt độ 20 oC, độ ẩm tương đối 65% iii - Độ ổn định kích thước gỗ biến tính tăng rõ rệt nhiệt độ thời gian biến tính tăng lên Cụ thể: ASE gỗ Cao su dao động từ 30% đến 50%, gỗ Thông ba từ 12% đến 40%, gỗ Bạch tùng từ 20% đến 40% - Hiệu suất chống hút nước gỗ biến tính có tăng nhiệt độ thời gian tăng lên, nhiên mức độ tăng khơng lớn Trong đó, WRE gỗ Cao su dao động từ 12% đến 18%, gỗ Thông ba từ 5% đến 12%, gỗ Bạch tùng từ 2% đến 15% - Độ bền uốn tĩnh gỗ giảm xuống nhiều, mức độ giảm độ bền uốn tĩnh lên tới 30% với gỗ Bạch tùng, 40% với gỗ Thông ba lá, độ bền uốn tĩnh gỗ Cao su biến tính giảm ba loại gỗ - Độ bền nén dọc thớ gỗ gỗ Cao su tăng lên, độ bền nén dọc thớ gỗ Thông ba gỗ Bạch tùng giảm xuống - Màu sắc gỗ biến tính nhiệt trở nên sẫm nhiệt độ thời gian biến tính tăng, giống với màu sắc số loại gỗ có giá trị kinh tế cao Việt Nam Có thể điều khiển thơng số cơng nghệ biến tính nhiệt để tạo gỗ có màu sắc theo ý muốn - Khả chống sinh vật (nấm mốc mối) loại gỗ sau biến tính nhiệt tăng đáng kể Qua cho thấy, áp dụng cơng nghệ biến tính nhiệt cải thiện độ bền sinh học gỗ Thông ba lá, Bạch tùng Cao su - Các mơ hình tốn học quan hệ tính chất vật lý tính chất học gỗ Thông ba lá, Bạch tùng Cao su dạng bậc 2, sử dụng làm sở để giải toán tối ưu với hàm mục tiêu tính chất/chỉ tiêu chất lượng gỗ Thơng ba lá, Bạch tùng Cao su biến tính nhiệt - Gỗ Thông ba lá, Bạch tùng Cao su biến tính khơng bị thay đổi cấu trúc hiển vi hầu hết chế độ biến tính Căn tiêu chất lượng, tính chất kiểm tra cho thấy, gỗ biến tính từ loại gỗ hồn tồn phù hợp với điều kiện mơi trường nhà, nơi có ẩm thường xuyên điều kiện ngồi trời khơng tiếp xúc trực tiếp với nước lâu (hiệu suất chống hút nước thấp, hiệu cách ẩm cao, độ bền sinh học tăng nhiều lần…) iv SUMMARY The wood modification technology by high temperature that called wood thermal modification or wood heat treatment has been studied for a long time in the world This is an environmentally friendly solution for treating wood because it only uses heat, and not adding any chemicals in the process Thermal-modified wood or heat-treated wood products are often used in landscape architecture and highclass furniture production The dissertation entitled "Study on thermal modification technology of some Vietnamese wood species" was conducted to determine the relationship between thermal modification technology parameters and quality parameters of wood, and also determine the suitable parameters of thermal modification for types of wood included Baguio pine (Pinus insularis), Podocarp wood (Dacrycarpus imbricatus) Rubber wood (Hevea brasiliensis) Based on the objectives of this dissertation, the thermal modification process in air with ambient atmosphere has applied to treating green wood (moisture content about 80 – 85%) of wood species by a laboratory drying chamber through steps that included: (1) Heating timber, (2) Drying wood at a temperature of 135 oC, (3) Increasing heat before thermal modification (4) Modifying wood at some temperature levels in the range of 170 oC to 210 oC (temperature levels were selected based on designed experiments), and (5) Cooling After thermal modification, physical, mechanical properties, color, mold resistance, termite resistance and microscopic structure of wood were tested The research results show that the quality of types of Baguio pine, Podocarp and Rubber wood has significantly improved The details are as below: - Thermal-modified wood had a very high Moisture Exclusion Efficiency (MEE), up to 50% greater than that of unmodified wood, the equilibrium moisture content of thermal-modified wood was in the range of – 8% at a temperature of 20 o C and 65% relative humidity v - The dimensional stability (Anti-Swelling Efficiency - ASE) of the thermalmodified wood increased as the increasing of temperature and time of process Specifically, the ASE of rubber wood ranged from 30% to 50%, Baguio pine wood from 12% to 40%, Podocarp wood from 20% to 40% - The Water Repellent Effectiveness (WRE) of thermal-modified wood increased with increasing temperature and time of process, but the change was not significant The WRE of Rubber wood ranges from 12% to 18%, Baguio pine wood from 5% to 12%, Podocarp wood from 2% to 15% - The Modulus of Rupture (MOR) of wood was significant reduced, the reduction in MOR can be up to over 30% for Podocarp, 40% for Baguio pine, and MOR of Rubber wood was reduced at least in three types of wood - The compressive strength along the grain of Rubber wood was increased, while the compressive strength of the Baguio pine and Podocarp wood was decreased - The color of thermal-modified wood became darker as the temperature and time of process increased, and was similarly the color of some high-value wood species in Vietnam It is possible to control the parameter of thermal modification technology to create wood with the desired color - The resistance to organisms (mildew and termites) of types of wood after thermal modification was increased significantly The results shown that applying thermal modification has improved the biological durability of Baguio pine, Podocarp and Rubber wood - Mathematical models of the relationship between physical and mechanical properties of Baguio pine, Podocarp and Rubber wood were quadratic, and could be used as a basis for solving optimization problems with objective functions - Thermal modification in designed experiment of this study did not change the microscopic structure of Baguio pine, Podocarp and Rubber wood Based on the quality criteria and tested properties of thermal-modified wood, it was shown that modified wood from these wood species was completely suitable for indoor and outdoor conditions without contact to water for long duration vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii TÓM TẮT iii SUMMARY .v MỤC LỤC .vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT x DANH MỤC CÁC BẢNG xii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .xiv MỞ ĐẦU 1 Sự cần thiết vấn đề nghiên cứu .1 Mục tiêu luận án .2 2.1 Mục tiêu tổng quát .2 2.2 Mục tiêu cụ thể Ý nghĩa khoa học luận án Ý nghĩa thực tiễn luận án Đối tượng nghiên cứu luận án Nội dung nghiên cứu luận án Những đóng góp luận án Chương TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước gỗ biến tính nhiệt 1.1.1 Nghiên cứu liên quan đến độ ổn định kích thước độ hút ẩm gỗ 12 1.1.2 Nghiên cứu liên quan đến độ bền học gỗ 13 1.1.3 Nghiên cứu liên quan đến màu sắc gỗ .14 1.1.4 Nghiên cứu liên quan đến độ bền sinh học gỗ 15 1.2 Tình hình nghiên cứu nước biến tính nhiệt 18 vii 1.3 Tính chất vật lý, học gỗ Thông ba lá, Bạch tùng Cao su .21 1.4 Kết luận rút từ tổng quan 22 Chương VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Vật liệu thiết bị nghiên cứu 24 2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 24 2.1.2 Thiết bị nghiên cứu 25 2.2 Phạm vi nghiên cứu luận án 29 2.2.1 Yếu tố cố định 29 2.2.2 Yếu tố thay đổi .30 2.2.3 Các tiêu chất lượng, tính chất gỗ cần kiểm tra 31 2.3 Phương pháp nghiên cứu 31 2.3.1 Các phương pháp nghiên cứu áp dụng luận án .31 2.3.2 Thực nghiệm tạo mẫu gỗ biến tính 32 2.3.3 Kiểm tra tính chất vật lý, học gỗ .33 2.3.4 Đo màu gỗ 37 2.3.5 Thử nghiệm độ bền sinh học gỗ .37 2.3.6 Chụp ảnh cấu tạo hiển vi 43 2.3.7 Quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố xử lý số liệu 44 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .47 3.1 Sự thay đổi tính chất vật lý gỗ biến tính nhiệt .47 3.1.1 Khối lượng riêng độ hao hụt khối lượng riêng gỗ .47 3.1.2 Tính hút ẩm gỗ 51 3.1.3 Tính hút nước gỗ 53 3.1.4 Độ ổn định kích thước gỗ 56 3.2 Sự thay đổi số tính chất học gỗ biến tính nhiệt 61 3.2.1 Độ bền uốn tĩnh mức độ giảm độ bền uốn tĩnh gỗ 61 3.2.2 Độ bền nén dọc thớ mức độ thay đổi độ bền nén dọc thớ gỗ 63 3.2.3.Giải thích nguyên nhân thay đổi tính chất học gỗ biến tính nhiệt 66 3.3 Sự thay đổi màu sắc gỗ biến tính nhiệt 70 viii ... hành nghiên cứu áp dụng cơng nghệ xử lý gỗ đưa thông số công nghệ có tính chất chung cho nhóm gỗ Về cơng nghệ biến tính nhiệt cho gỗ, Việt Nam có số cơng trình nghiên cứu biến tính gỗ số loại gỗ. .. sắc gỗ biến tính nhiệt 70 3.3.2 Mức độ thay đổi màu sắc gỗ biến tính nhiệt 75 3.3.3 So sánh màu sắc gỗ biến tính nhiệt với số loại gỗ quý 76 3.4 Độ bền sinh học gỗ biến tính nhiệt. .. tổng quát Luận án ? ?Nghiên cứu công nghệ biến tính nhiệt số lồi gỗ Việt Nam” góp phần bổ sung thông tin cho sở lý thuyết cơng nghệ biến tính nhiệt nói chung, cơng nghệ biến tính nhiệt điều kiện mơi