NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN GỖ CAO SU KHÔNG SỬ DỤNG HÓA CHẤT TRONG SẢN XUẤT ĐỒ CHƠI TRẺ EM VÀ ĐỒ THỦ CÔNG MỸ NGHỆ

Ban giám đốc cùng các anh chị ở Trung tâm thí nghiệm Chế biến lâm sản, giấy & bột giấy, Viện nghiên cứu Công nghệ sinh học và Môi trường đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình xác địn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: TS HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG

Thành phố Hồ Chí Minh

Tháng 07/2011

CẢM TẠ

Để hoàn thành tốt đề tài như hôm nay tôi xin chân thành cảm ơn:

Ba, mẹ đã tạo mọi kiện tốt nhất về vật chất và là động lực lớn nhất để tôi học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Toàn thể thầy cô trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thầy

cô khoa Lâm Nghiệp bộ môn Chế Biến Lâm Sản đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức trong những năm tháng theo học ở trường

TS Hoàng Thị Thanh Hương – giáo viên hướng dẫn, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tôi trong suốt thời gian thưc hiện đề tài này

Nguyễn Thị Tường Vy –giáo viên quản lý phòng thí nghiệm Bộ môn Chế biến lâm sản đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình thí nghiệm,

Ban giám đốc công ty TNHH Phú An đã tạo điều kiện cung ứng mẫu gỗ cho tôi hoàn thành thí nghiệm

Ban giám đốc công ty TNHH Trường Tiền đã tạo điều kiện tốt nhất để cho tôi được gia công mẫu thí nghiệm dùng trong đề tài

Ban giám đốc cùng các anh chị ở Trung tâm thí nghiệm Chế biến lâm sản, giấy & bột giấy, Viện nghiên cứu Công nghệ sinh học và Môi trường đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình xác định hàm lượng chất tan trong nước lạnh của gỗ cao su

Tập thể lớp Chế Biến Lâm Sản K33 và bạn bè tôi đã động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và làm luận văn tốt nghiệp tại trường

Trân trọng cảm ơn

Trương Thị Lý Tâm

TÓM TẮT

Đề tài ngiển cứu: “ Nghiên cứu công nghệ bảo quản gỗ cao su không sử

dụng hóa chất trong sản xuất đồ chơi trẻ em và đồ thủ công mỹ nghệ ” , được

tiến hành tại phòng thí nghiệm bộ môn Chế Biến Lâm Sản, khoa Lâm Nghiệp trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Trung tâm nghiên cứu thí nghiệm Chế biến lâm sản, Giấy & Bột giấy, Viện nghiên cứu Công nghệ sinh học

và Môi trường, trong thời gian từ 21/02/2011 đến 21/07/2011

Sau khi thí nghiệm thăm dò trên cả hai phuơng pháp ngấm lạnh và ngâm nóng chúng tôi chọn phương pháp ngâm nóng với mức thời gian là 5 giờ và nhiệt

độ là 700C

Kết quả thu được sau khi nghiên cứu đã cho ta thấy thời gian và nhiệt độ xử

lý có ảnh hưởng đến độ bền tự nhiên của gỗ cũng như giới hạn bền uốn của gỗ cao

su Mối quan hệ giữ hàm lượng chất tan trong gỗ với độ bền tự nhiên và tính chất cơ

lý của gỗ cao su được thể hiện qua các phương trình hồi quy sau:

Đối với độ bền tự nhiên của gỗ:

Bài toán tối ưu được thiết lập trên cơ sở hai hàm Ydoben và Yuontinh, kết quả tối

ưu đạt được như sau: Ydoben = 0,0293 (%), Yuontinh = 938,148 (kG/cm2) với thời gian 5,39 giờ và nhiệt độ xử lý là 74,65 (0C).Giá trị giới hạn bền uốn sau khi xử lý bảo quản đạt được kết quả σ= 938.148 (kG/cm2) so với gỗ cao su chưa qua xử lý σ=969,961 (kG/cm2) thì giới hạn bền uốn giảm 3,2 (%) và độ bền tự nhiên β=0,0293 (%) nhỏ hơn mức cho phép là 25 (%) so với tiêu chuẩn kiểm tra nấm mốc châu Âu Như vậy gỗ sau khi xử lý hoàn toàn có thể sử dụng vào việc sản xuất thực

tế các sản phẩm thủ công mỹ nghệ và đồ chơi trẻ em

Danh sách các bảng viii

Lời nói đầu 1

Chương 1: MỞ ĐẦU 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

2.1 Sơ lược về lịch sử nghiên cứu bảo quản gỗ 4

2.1.2 Nghiên cứu các lọai hóa chất bảo quản gỗ 7

2.1.3 Nghiên cứu về kỹ thuật bảo quản gỗ 7

2.2.1 Đặc điểm sinh trưởng 10

2.2.2 Đặc điểm cấu tạo 12

2.2.6 Ảnh hưởng của đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học đến công nghệ

3.2 Nội dung nghiên cứu 21

3.3 Phương pháp nghiên cứu 22

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 22

3.3.3 Phương pháp nghiên cứu và xử lý số liệu thí nghiệm 24

3.3.4 Phương pháp phân tích xử lý hồ quy 33

3.4 Đánh giá chỉ tiêu về độ bền tự nhiên - khả năng kháng nấm mốc 35

3.5 Phương pháp xác các tính chất cơ học 37

3.6 Phương pháp xác định hàm lượng chất tan trong nước nóng, nước lạnh 39

3.7 Dụng cụ thí nghiệm 40

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41

4.1 Kết quả nghiên cứu 41

4.1.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 41

4.1.2.1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm với thông số đầu ra độ bền tự nhiên

4.1.2.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm với thông số đầu ra giới hạn bền

4.1.2.3 Xác định các thông số tối ưu 53

4.1.2.4 So sánh độ bền uốn tĩnh sau khi xử lý và trước khi xử lý bảo quản 55

4.1.2.5 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm với thông số tỷ lệ nấm mốc 56

4.2 Thảo luận 57

4.3 Đề xuất quản lý bảo quản gỗ cao su không sử dụng hóa chất 58

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

5.1 Kết luận 61 5.2 Kiến nghị 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC

KTĐ - khô tuyệt đối

T/R – Tangential/Radial – Tiếp tuyến/ Xuyên tâm

NAC – Non Added Chemical – Không sử dụng hóa chất

Ylt - Giá trị lý thuyêt

Ytn - Giá trị thực nghiệm

TB - Trung bình

STT - Số thứ tự

TCVN - Tiêu chuẩn Việt Nam

ASTM D143 - Tiêu chuẩn của Mỹ

ANOVA - Phương pháp phân tích phương sai

SLLL – Số lần lặp lại

Bộ NN-PTNT – Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

DANH SÁCH CÁC BẢNG

BẢNG Trang Bảng 2.1: Tính chất vật lý của gỗ cao su 14

Bảng 2.2: Tính chất cơ học của gỗ cao su 15

Bảng 2.3: Tỷ lệ thành phần nguyên tố của lignin và cellulose 16

Bảng 2.4: Thành phần hóa học của gỗ cao su 17

Bảng 2.5: Kết quả hàm lượng chất tan của gỗ cao su 18

Bảng 3.1: Phương pháp thí nghiệm thăm dò 23

Bảng 3.2 Bảng dự kiến các thông số đầu vào và đầu ra 27

Bảng 3.3 : Mức và khoảng biến thiên của các yếu tố nghiên cứu theo

Bảng 3.4 : Ma trận và kế hoạch thí nghiệm ngâm nóng gỗ cao su 32

Bảng 3.5: Bảng chỉ tiêu đánh giá điểm theo tiêu chuẩn châu Âu

Bảng 4.1: Kết quả kiểm tra hàm lượng chất tan trong nước nóng, nước lạnh 42

Bảng 4.2: Bảng giá trị thực nghiệm các yếu tố đầu ra 44

Bảng 4.3: Phương sai các hệ số của phương trình độ bền tự nhiên 46

Bảng 4.5: Kết quả kiểm tra độ bền tự nhiên lý thuyết và thực nghiệm 47

Bảng 4.6: Phương sai các hệ số của phương trình độ bền uốn tĩnh 50

Bảng 4.8: Kết quả kiểm tra giới hạn bền uốn lý thuyết và thực nghiệm 51

Bảng 4.9: Kết quả tính toán tối ưu của hàm một mục tiêu 54

Bảng 4.10: Bảng tính toán tối ưu hàm hai mục tiêu cho gỗ cao su xử lý bảo

Bảng 4.11: Kết quả tính toán tối ưu của hàm Ychung dạng mã hóa 55

Bảng 4.12: Bảng kết quả kiểm tra độ bền uốn mẫu đối chứng 55

Bảng 4.13: Độ bền uốn tĩnh của gỗ cao su trước và sau khi xử lý bảo quản 56

Bảng 4.14: Tỷ lệ % nấm mốc sau 4 tuần 56 Bảng 4.15: Bảng tổng hợp giá trị các thông số công nghệ của gỗ cao su 60

Bảng 4.16: Bảng chỉ tiêu của gỗ cao su trước và sau khi xử lý bảo quản 60

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH Trang Hình 2.1: Mẫu gỗ cao su bị nấm mốc tấn công 5

Hình 2.3: Xén tóc da hổ 6

Hình 2.7: Cấu tạo thô đại gỗ cao su 12

Hình 2.8: Cấu tạo hiển vi gỗ cao su 14

Hình 3.1: Mẫu bột được mài sau khi ngâm nóng, ngâm lạnh 23

Hình 3.2: Mẫu gỗ cao su dùng hí nghiệm thăm dò 23

Hình 3.3: Mẫu gỗ cao su dùng thí nghiệm bảo quản gỗ 24

Hình 3.4: Mô hình biểu diễn quá trình nghiên cứu 30

Hình 3.5: Mẫu đánh giá chỉ tiêu ứng suất uốn tĩnh theo TCVN 365 – 70 37

Hình 4.2: Mẫu một thời gian sau khi ngâm 44

Hình 4.3: Biểu đồ thể hiện sự tương thích giữa mô hình lý thuyết và thực

Hình 4.4: Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Ydoben 49

Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện sự tương thích giữa mô hình lý thuyết và thực

nghiệm hàm giới hạn bền uốn 52

Hình 4.6: Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Yuontinh 53

Hình 4.7: Biểu đồ độ bền uốn tĩnh 56 Hình 4.8: Biểu đồ tỷ lệ nấm mốc thâm nhập gỗ cao su 57

Hình 4.9: Sơ đồ công nghệ xử lý bảo quản gỗ cao su 58

Hình 4.10: Quy trình sấy gỗ cao su ở nhiệt độ cao 59

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta ở vùng nhiệt đới có điều kiện thuận lợi cho rừng phát triển Rừng

cung cấp cho chúng ta một nguồn lâm sản vô cùng quý giá, trong đó đặc biệt và phổ

biến nhất là gỗ Với sự phong phú và đa dạng, gỗ được sử dụng hầu khắp mọi nơi,

từ những vật dụng đơn giản nhất trong gia đình đến các công trình kiến trúc hiện

đại Ngành chế biến gỗ ngày càng phát triển, nhu cầu nguyên liệu gỗ tăng dẫn đến lượng gỗ rừng tự nhiên không cung ứng đủ và ngày càng thu hẹp Nhiều giải pháp đưa ra để giải quyết vấn đề nguyên liệu đã được sử dụng, tuy nhiên việc sử dụng gỗ rừng trồng vẫn được xem là biện pháp lâu dài và bền vững nhất, đồng thời vẫn giữ được đặc trưng chủ yếu của các sản phẩm đồ gỗ - thân thiện với môi trường Tuy nhiên liệu tốc độ tăng trưởng của cây rừng trồng có thể theo kịp với tốc độ tăng trưởng hiện tại của ngành chế biến gỗ cũng như tiếp cận được với yêu cầu nguyên liệu đặt ra ngày càng mới mẻ và nhiều thay đổi so với trước đây Như một cơ hội hiếm có, cây cao su có tên khoa học là Hevea brasillensis, là loại cây công nghiệp được trồng để lấy nhựa là chính đã đáp ứng được yêu cầu đó Sau khi Chính phủ hạn chế và tiến tới việc cấm khai thác rừng tự nhiên, gỗ cao su càng thể hiện được vai trò quan trọng trong cân đối nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ Ngày nay, khoảng 70-80% các xí nghiệp chế biến gỗ xuất khẩu ở các tỉnh phía Nam dùng nguyên liệu chính là gỗ cao su để sản xuất Không những trong sản xuất mà trên thương trường quốc tế hầu hết các mặt hàng làm từ gỗ cao su đều được ưa chuộng,

đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển như Nhật, Mỹ… Tuy nhiên trong quá

trình chế biến và sử dụng gỗ chúng ta thường gặp một số khó khăn như gỗ sự tấn

công của nấm mốc, mọt, vi sinh vật làm cho gỗ bị thối, mục, giảm giá trị của gỗ

Việc nghiên cứu bảo quản về loài cây này là nền tảng chuẩn bị cần thiết để tiếp cận

và sử dụng chúng hiệu quả nhất

Xuất phát từ những phân tích trên, chúng tôi tiến hành thực hiện nghiên cứu

đề tài “Nghiên cứu công nghệ bảo quản gỗ cao su không sử dụng hóa chất trong sản xuất đồ chơi trẻ em và đồ thủ công mỹ nghệ”

Xã hội ngày càng tiến bộ, khoa học kỹ thuật ngày càng cao, khi mà con người đã có được tất cả thì giờ đây, nhu cầu về sức khỏe được đặt lên hàng đầu Nguy hiểm luôn rình rập chúng ta ngay trên những sản phẩm mà chúng ta đang sử dụng Nhu cầu trước mắt là sản phẩm phải sạch không gây hại sức khỏe con người,

ô nhiễm môi trường và hạ giá thành sản phẩm Việc sử dụng hóa chất làm tăng giá thành sản phẩm và có thể dẫn đến những nguyên nhân gây ảnh hưởng cho sức khỏe con người và cả môi trường

Vấn đề môi trường khi nước thải và hóa chất xử lý cũng đang được các nhà chức trách về môi trường quan tâm Khi hóa chất và nước thải sau khi xử lý gỗ được đưa vào môi trường mà không qua xử lý một cách khắt khe thì việc chết hàng loạt sinh vật dưới nước, ô nhiễm nguồn nước, gây ô nhiễm môi trường là việc ảnh hưởng nghiêm trọng đến con người và môi trường Chính vì vậy, giải pháp về hiệu

quả kinh tế, môi trường và xã hội đang là áp lực đối với các nhà nghiên cứu và sản xuất

Do đó, yêu cầu cấp thiết đặt ra hiện nay đối với ngành Công nghệ chế biến

gỗ là sản xuất ra các sản phẩm gỗ cao su không qua xử lý hóa chất bảo quản Đặc biệt là các đồ gỗ nội thất, đồ thủ công mỹ nghệ, đồ chơi trẻ em… làm từ gỗ cao su

1.2 Ý nghĩa của đề tài

1.2.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài trình bày các vấn đề cốt yếu về lý thuyết bảo quản gỗ và xử lý sấy gỗ

cao su ở nhiệt độ cao phù hợp yêu cầu và điều kiện sản xuất của Việt Nam

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Gỗ cao su đã trích kiệt nhựa, khai thác ở Bình Phước và được đưa về công ty TNHH Phú An - Bình Dương, gỗ không bị khuyết tật và chưa qua các khâu bảo quản như tẩm hóa chất và sấy Mẫu gỗ được gia công tại công ty Trường Tiền

Do thời gian, máy móc thiết bị và lượng mẫu gỗ có giới nên chúng tôi tiến hành bảo quản gỗ cao su không sử dụng hóa chất bằng hai phương pháp ngâm nóng

và ngâm lạnh Mẫu sau khi ngâm sẽ qua xử lý nhiệt phù hợp Sản phẩm được ứng dụng trên đồ thủ công mỹ nghệ và đồ chơi trẻ em

Chúng tôi tiến hành thí nghiệm tại phòng thí nghiệm bộ môn Chế Biến Lâm Sản trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh và Trung tâm nghiên cứu Chế biến lâm sản , Giấy và Bột giấy

Xác định hàm lượng chất tan trong nước nóng, nước lạnh tại Viện nghiên cứu Công nghệ sinh học và Môi trường

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Sơ lược về lịch sử nghiên cứu bảo quản gỗ

Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về bảo quản gỗ cao su, các nghiên cứu đó tập trung theo các hướng chính sau đây:

2.1.1 Nghiên cứu về sinh vật hại gỗ cao su

Gỗ cao su sau khi cưa xẻ, bình quân khoảng 3 ngày sau nếu không xử lý bảo quản sẽ bị nấm mốc tấn công Một thời gian sau gỗ sẽ tiếp tục bị tấn công bởi các côn trùng khác như mọt, xén tóc và mối Mỗi loại gây hại theo những phương thức khác nhau nhưng cùng mục tiêu là phá hoại gỗ

o Nấm hại gỗ cao su:

Nấm là một tác nhân rất lớn gây biến màu và mục gỗ (hình 2.1) Nấm xâm nhập vào gỗ và các lâm sản khác bằng một trong hai phương thức và đồng thời cả hai phương thức sau:

- Sợi nấm từ phần mục chuyển sang phần gỗ càng tốt

- Bào tử rơi trên bề mặt gỗ rồi nảy mầm phát triển thành sợi xâm nhập vào gỗ Trong thân gỗ, nấm sinh trưởng, phát triển và duy trì mọi hoạt động sống, chính quá trình này đã dẫn đến sự biến màu và phân hủy gỗ…Tùy từng loại nấm mà quá trình trao đổi chất diễn ra khác nhau

Sự xâm nhập của nấm vào gỗ (giá thể) có thể được chia thành các giai đoạn sau:

- Khi gỗ mới được chặt hạ có độ ẩm cao, các loài nấm tiên phong bắt đầu xuất hiện trong các tế bào sống và chết, từ đó phát triển loang ra các tế bào bên cạnh

và đi sâu vào trong thân gỗ Tuy nhiên, các loài này chỉ thường sử dụng chất chứa trong gỗ làm chất dinh dưỡng và chỉ gây biến màu mà không có khả năng phá hoại vách tế bào

- Khi độ ẩm giảm đi một lượng đáng kể là điều kiện thuận lợi cho các loại nấm có sức phá hoại yếu xuất hiện Các loài nấm này thường sử dụng chất chứa mà nấm tiên phong không sử dụng đến và phá vách tế bào nhưng ở mức độ yếu, chúng không có khả năng phá hủy hoàn toàn vách tế bào

Mẫu gỗ bị mốc xanh Mẫu gỗ bị mốc trắng

Hình 2.1: Mẫu gỗ cao su bị nấm mốc tấn công

Độ ẩm gỗ càng giảm, trong vách tế bào có nhiều khoảng trống chứa không khí, tức là lượng oxy lớn Đây là điều kiện bất lợi cho hai nhóm nấm trên tấn công nhưng lại thuận lợi cho nhóm nấm thứ ba xuất hiện Đó chính là các loại nấm có khả năng phá hoại mạnh xeluloza và lignin làm mất hoàn toàn tính cơ học của gỗ và các loại lâm sản khác

o Mọt gỗ:

Mọt gỗ cao su thuộc giống Dinoderus Stephens, phân họ Dinoderinae, họ mọt dài Botychidae Giống Dinoderus Stephens được tìm thấy ở Việt Nam và ở các nước Ấn Độ, Malaysia, Châu Phi

Trên thế giới có 40 loài, ở Việt Nam có 3 loài, đó là: Dinoderus minutus, Dinoderus brevis, Dinoderus distinctus

Mọt gỗ cao su có thể dễ dàng tìm thấy ở các vùng trồng và sử dụng gỗ cao

su

Mọt gỗ cao su mỗi năm có từ 5 – 7 vòng đời, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu của từng vùng Mọt gỗ thường hoạt động mãnh liệt từ tháng 2 đến tháng 10

hằng năm Với thời gian hoạt động trong năm lớn, do vậy tác hại của mọt gỗ cao su

Hình 2.3: Xén tóc da hổ [20]

Những nghiên cứu về học xén tóc Cerambycinae được công bố từ cuối thế

kỷ 18 và ngày càng được bổ sung nhiều tài liệu phân loại và khu hệ, sinh học Nhiều giống mới và loài mới được phát hiện

o Mối:

Mối là côn trùng thuộc họ cánh bằng Isoptera Lê Văn Nông (1999) cho biết trên thế giới đã phát hiện trên 2000 loài mối, trong đó bao gồm các loài đã hóa thạch Mối phân bố chủ yếu ở các vùng Nhiệt đới và Á nhiệt đới Ở nước ta hiện nay có khoảng 83 loài mối trên khắp đất nước

2.1.2 Nghiên cứu về loại hoá chất bảo quản gỗ

Lịch sử phát triển các loại thuốc bảo quản gỗ lần đầu tiên xuất phát từ người

Ai Cập đã biết dùng dầu hay nhựa quét lên bề mặt gỗ Đến năm 1747 Emmerson đã

đề xuất dùng thuốc dầu để bảo quản gỗ

Từ thể kỷ thứ 19 đã đề xuất dùng chế phẩm dạng dầu và hoà tan trong dầu để bảo quản gỗ Đến đầu thế kỷ 20, các chế phẩm bảo quản hòa tan trong nước được

sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, mỗi loại hóa chất điều có ưu nhược điểm riêng nhưng

nó phải có hiệu lực bảo quản và nó điều ảnh hưởng đến môi trường và người sử dụng

Các loại hóa chất hiện nay mà các nhà sản xuất đang sử dụng để ngâm tẩm chống mối mọt, mốc xanh cho gỗ cao su, như a-xít BORIC (H3BO3), BORAX (sodium borate Na2B4O7.10H2)…

2.1.3 Nghiên cứu về kỹ thuật bảo quản gỗ

Từ lâu trong lĩnh vực bảo quản gỗ đã hình thành nên nhiều phương pháp và việc áp dụng nó cũng rất đa dạng, thông thường người ta phân loại các phương pháp bảo quản sau:

- Phương pháp bảo quản kỹ thuật như: bóc vỏ, hong phơi, sấy gỗ để làm giảm

độ ẩm gỗ, hạn chế các loài vi sinh vật phá hoại gỗ tươi, gỗ có độ ẩm cao, như nấm mốc, mọt gỗ tươi, mục…

- Phương pháp bảo quản gỗ truyền thống, ngâm gỗ dưới bùn ao, dưới nước từ vài tuần, 6 tháng đến 1 năm

- Phương pháp ngâm nhúng thông thường với hoá chất

- Phương pháp bảo quản không dùng áp lực được liệt kê như sau: Phương pháp ngâm nhúng thông thường, phương pháp quét, phương pháp phun, phương pháp thay thế nhựa, phương pháp thẩm thấu, phương pháp đun nóng ngâm lạnh

- Phương pháp bảo quản gỗ bằng áp lực bao gồm: Phương pháp tế bào đầy, phương pháp tế bào rỗng

- Phương pháp xử lý gỗ cao su

Gỗ cao su là loại gỗ tương đối dễ sấy, được xếp vào nhóm V là nhóm được tập hợp các loại gỗ dễ sấy và thường là các loại gỗ tạp nhẹ, các loại gỗ vườn sinh trưởng nhanh, gỗ xốp nhẹ, chóng khô và ít nảy sinh khuyết tật sấy trong quá sấy Vì vậy trong quá trình sấy gỗ này nhiệt độ sấy thông thường 60 – 800C, tùy theo chiều dày của gỗ sấy

- Phương pháp bảo quản gỗ cao su không sử dụng hóa chất ở Việt Nam hiện nay

Trước xu hướng tiêu dùng mới, con người ngày càng muốn các sản phẩm phải an toàn với người sử dụng hơn, đặc biệt là trẻ em rất nhạy cảm với các loại hóa chất hiện nay mà các nhà sản xuất đang sử dụng để ngâm tẩm chống mối mọt, mốc xanh cho gỗ cao su Tại Việt Nam, công ty đầu tiên đưa vào hoạt động quy trình chế biến sản phẩm từ gỗ cao su NAC không sử dụng hóa chất là Tập đoàn kỹ nghệ gỗ Trường Thành (TTF)

Tuy TTF đã đi trước trong ba năm nay khi dùng những chất anti-borer sản xuất từ Mỹ như Parachem và Antiblu để ít độc hại hơn với con người, nhưng vẫn còn gây lo ngại với một số nhà bán lẻ, trong đó có IKEA

Quy trình sản xuất gỗ cao su không dùng hóa chất (NAC) cũng an toàn cao cho chính công nhân, không thải ra môi trường và không gian các chất độc hại, và đang góp phần làm cho sản phẩm xanh hơn

2.2 Đặc điểm về nguyên liệu gỗ cao su

Tên Việt Nam: Cao su

Tên khoa học: Hevea Brasiliensis

Tên thương phẩm: The Rubber tree

Tên các nước lân cận: Ruber wood

Họ: Euphorbiaceae

Chi: Hevea

™ Trữ lượng và diện tích gỗ cao su ở nước ta hiện nay

Hiện nay cả nước diện tích cây cao su có là 510.000 ha (tháng 12 năm 2006), nhiều nhất là Đông Nam Bộ 305.400 ha, tiếp theo là Tây Nguyên 104.400 ha, Duyên hải Nam Trung Bộ 35.900 ha và Duyên hải Bắc Trung Bộ 5.200 ha và rải rác một số khu vực khác

Trong chiến lược phát triển từ nay đến năm 2010, Tập đoàn Công nghiệp Cao su Việt nam đầu tư khoảng 2.000 tỷ đồng để trồng mới 100.000 ha cao su ở Tây Nguyên Thực hiện ý kiến chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ, 4 tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đắc Nông và Đắc Lắc cùng Bộ NN-PTNT và Tập đoàn Công nghiệp cao

su Việt Nam rà soát quỹ đất rừng có trữ lượng gỗ thấp hơn 70 m³/ha và một số diện tích trồng cây công nghiệp kém hiệu quả, chuyển sang trồng cây cao su ở từng tỉnh

Cụ thể, tỉnh Kon Tum sẽ trồng mới 37.000 ha cây cao su, tỉnh Gia Lai 50.000 ha cao su, tỉnh Đắc Lắc 27.000 ha cao su, tỉnh Đắc Nông 22.000 ha cao su

Tây Nguyên hiện là khu vực được đánh giá là có khả năng phát triển diện tích cây cao su lớn thứ hai của cả nước (sau Đông nam Bộ) với 390.000 ha đất nằm trong vùng sinh thái phù hợp với cây cao su Tổng diện tích cao su của Tây Nguyên năm 2006 là 109.000 ha, đạt sản lượng trên 81.000 tấn, chiếm 22,7 % về diện tích

và 17,1 % sản lượng của cả nước

Nhìn thấy được sự thuận lợi của thị trường cao su trên thế giới và lợi ích của việc phát triển cây cao su, Chính phủ đã lên kế hoạch mở rộng diện tích trồng cao

su từ hơn 500.000 ha năm 2006 lên 1 triệu ha trước năm 2015 và đầu tư phát triển 200.000 ha tại Lào và Campuchia Với kế hoạch tăng diện tích và sản lượng cao su, Việt nam hy vọng sẽ đạt 1,5 triệu tấn cao su thiên nhiên và hơn 1,5 triệu m3 gỗ cao

su (gỗ tròn) trước năm 2020

Trích lời ông Trần Ngọc Thuận, Tổng giám đốc tập đoàn này nói diện tích cao su đang cho khai thác mủ của Việt Nam là 160.000 ha, với sản lượng hàng năm khoảng 300.000 tấn Theo ông Thuận, tập đoàn này đặt mục tiêu đến năm 2020 sẽ quản lý 520.000 ha cao su, một phần lớn ở nước ngoài.[15]

Điều này cho thấy diện tích cao su không những ngày càng mở rộng mà còn phát triển vượt bậc Ngoài ra còn có trường hợp thanh lý gỗ hàng năm Tức mỗi năm sẽ có một thời điểm khai thác toàn bộ lô cao su đã trích nhựa kiệt, đến độ tuổi thành thục cho sản xuất Ngành công nghiệp chế biến gỗ cao su không còn mối đe dọa là hết nguyên liệu gỗ cao su

™ Sản phẩm đồ chơi trẻ em và đồ thủ công mỹ nghệ từ gỗ cao su: xe tập

2.2.1 Đặc điểm sinh trưởng

Cây phát triển ở vùng Nhiệt đới ẩm, có nhiệt độ trung bình từ 22- 30 0C (tốt nhất là 26 – 28 0C), cần mưa nhiều (tốt nhất là 2000 mm) nhưng không chịu được

sự úng nước và gió Cây cao su có thể chịu được nắng hạn khoảng 4 đến 5 tháng, tuy nhiên năng suất mủ sẽ giảm Cây cao su chỉ được thu hoạch mủ 9 tháng, còn 3 tháng không được thu hoạch vì đây là thời gian rụng lá, nếu thu hoạch vào mùa này cây sẽ chết

Thân mộc, ở trạng thái hoang dại, cây cao su có thể sống đến 100 năm, với chiều cao trên 40 m Khi trồng thành vườn, có cạo mủ cây thường cao không quá 25

m Cây cao su có thân thẳng, vỏ láng, gỗ tương đối mềm Thân là thành phần kinh

tế quan trọng nhất của cây cao su vì lớp vỏ thân cây chứa nhiều mạch mủ, nguồn cung cấp nhựa cao su Các mạch mủ xếp thành từng lớp nằm trong gần sát lớp gỗ

Lá cao su có chức năng quang hợp và biến đổi nhựa nguyên từ rễ lên thành nhựa luyện nuôi cây Nhưng lá cao su, nhờ có chứa mạch mủ nên còn có chức năng góp phần vào quá trình sinh tổng hợp mủ cao su

Hoa đơn tính, nghĩa là hoa đực, hoa cái riêng rẽ nhưng mọc trên cùng một cây Hoa màu vàng tập hợp lai thành từng nhánh dưới nách lá Mỗi nhánh trung bình 12 chùm, trên phát hoa, hoa cái ở đầu nhánh và hoa đực ở vị trí bên dưới Một chùm hoa lớn có thể có đến 3000 hoa

Quả cao su là một loại quả năng (tức là có vỏ khô gồm nhiều mảnh) có 3 mảnh ghép thành 3 buồng, mỗi buồng chứa 1 hạt Khi chín quả tự nẻ tung hạt rơi xuống đất

Hạt cao su có hình bầu dục, đôi khi hơi dài hoặc hình tròn, kích thước bình quân dài khoảng 2 cm, màu nâu nhạt có vân nâu đậm hơn, lưng tròn bụng dẹp

Hình 2.4: Rừng cao su

Hình 2.5: Thân và lá cao su

Hình 2.6: Hoa và quả cao su 2.2.2 Đặc điểm cấu tạo

o Cấu tạo thô đại

Cao su là loại cây lá rộng, về mặt cấu tạo thô đại khi mới cưa xẻ gỗ có màu vàng nhạt, lúc khô có màu kem nhạt Gỗ cao su có phần giác lõi, tuy nhiên hai phần này rất khó phân biệt, vòng sinh trưởng rõ ràng dứt khoát có chiều rộng 2 – 4 mm

Gỗ cao su thớ thẳng, ít xoắn thớ, có lỗ mạch khá lớn, phân bố phân tán, nhu mô gỗ cao su phong phú, tia gỗ có cấu tạo dị bào, xếp từ 2 – 3 hàng tế bào, sợi gỗ thẳng

Hình 2.7: Cấu tạo thô đại gỗ cao su

o Cấu tạo hiển vi

Cấu tạo hiển vi gỗ cao su được thể hiện trên 3 mặt cắt cơ bản bao gồm: mặt cắt ngang, mặt cắt tiếp tuyến, mặt cắt xuyên tâm với những đặc điểm cấu tạo đặc trưng như sau:

Mạch gỗ: Gỗ cao su có lỗ mạch khá lớn, đường kính trung bình đo theo chiều xuyên tâm từ 385 – 396 µm, phân bố theo kiểu phân tán, số lượng mạch trung bình đạt 6/mm2 Đa phần mạch phân tán đơn, có khi kép ở xuyên tâm Những lỗ mạch kép có thể từ 2 – 7 lỗ mạch đơn nằm sát cạnh nhau Các lỗ mạch nằm ở giữa

bị ép lại theo hướng xuyên tâm có sự hiện diện của trữ bào (thể bít) chiếm tỉ lệ đáng

kể khoảng 1/3, tế bào mạch có tấm xuyên mạch đơn

Nhu mô (tế bào mô mềm): Các hình thức phân bố nhu mô của gỗ cao su rất phong phú, chủ yếu là nhu mô xa mạch xếp thành những dải băng 1 hàng tế bào Ngoài ra còn có các dãi nhu mô liên kết các mạch, đặc biệt có sự xuất hiện của nhu

mô dọc xếp thành từng tầng Bên cạnh đó còn có các tinh thể silic, oxalat canxi trong nhu mô

Tia gỗ: Gỗ cao su có tia dị bào, bề rộng tia có từ 2 -3 hàng tế bào, chiều cao tia biến động từ 15 – 20 hàng tế bào Đôi khi xuất hiện tinh quả trám ở tê bào đứng

Sợi gỗ: Sợi gỗ cao su khá thẳng có vách ngăn ngang đa phần nằm vuông góc

tế bào sợi

Ống dẫn nhựa bệnh: Cây cao su xuất hiện ống dẫn nhựa bệnh do cây bị tổn

thương (vì hiện tượng trích nhựa)

Gỗ cao su có nhiều lỗ mạch mật độ dày, đường kính lớn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hút và thoát nước tuy nhiên trong lỗ mạch thường xuất hiện thể bít (tỷ lệ 1/3) đây cũng chính là nguyên nhân, là rào cản hạn chế điều kiện thuận lợi trên trong quá trình sấy gỗ và ngâm tẩm trong bảo quản

Tế bào mô mềm gỗ cao su giữ vai trò tích cực trong quá trình tẩm gỗ, tạo điều kiện cho thuốc thấm sâu dễ dàng hơn

(a) Mặt cắt ngang (b) Mặt cắt tiếp tuyến (c) Mặt cắt xuyên tâm

Hình 2.8: Cấu tạo hiển vi gỗ cao su [16]

2.2.3 Tính chất vật lý

Tính chất vật lý giữ vai trò quan trọng trong quá trình nâng cao giá trị sử

dụng gỗ hiệu quả và đồng thời là cơ sở xây dựng các quá trình công nghệ thích hợp

cho từng loại gỗ Tính chất vật lý gỗ cao su được thể hiện qua bảng 2.1

Bảng 2.1: Tính chất vật lý của gỗ cao su [12]

1 Khối lượng thể tích cơ bản 0,55 g/cm3

Độ ẩm ban đầu của cây cao su có giá trị khác nhau ở các cấp tuổi, thông

thường biến động từ 69,8 % đến 86,5 %, điều này cho thấy cao su thuộc loại gỗ có

độ ẩm tương đối cao

Khối lượng thể tích cơ bản của gỗ cao su sau khi trích nhựa khai thác ở các

tỉnh niền Đông Nam Bộ vào khoảng 0,55 g/cm3 cho thấy gỗ cao su là loại gỗ có

khối lượng thể tích trung bình

2.2.4 Tính chất cơ học

Tính chất cơ học của gỗ cũng giữ vai trò hết sức quan trọng góp phần vào

việc xác địng khả năng chịu lực của gỗ để từ đó ứng dụng vào từng lĩnh vực phù

hợp với yêu cầu sử dụng và sản xuất Với gỗ cao su, tính chất cơ học của gỗ thể hiện qua bảng 2.2

Bảng 2.2: Tính chất cơ học của gỗ cao su [10]

Thành phần hóa học của gỗ cao su bao gồm:

- Những chất vách tế bào: Cellulose, Lignin, Hemicelluloes

- Những chất không phải vách tế bào: là dung dịch trong ngoài tế bào của tổ

chức sống, tinh bột, đường, pectin, keo (nhựa), các loại bazơ sinh vật, chất béo, sáp, các loại rượu, chất màu…

Để tạo thành cellulose cây gỗ phải trải qua các quá trình sau:

Từ đường gluco qua nhiều biến đổi trung gian hình thành nên cellulose

Có thể nới cellulose là thành phần cơ bản của vách tế bào, gồm ba nguyên tố cấu tạo nên cellulose là: cacbon (C): 44,4%, hoddro (H): 6,2%, oxi (O): 49,4%

o Lignin

Diệp lục Ánh sáng

6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6CO2

nC6H12O6 – nH2O (C6H12O6)n

Biến đổi trung gian

Sau cellulose, lignin là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào Lignin là

một hợp chất thiên nhiên khó nghiên cứu vì không hoà tan trong những dung môi

thông thường và biến đổi tính chất ngay khi xử lý trong điều kiện mềm

Lignin là chất vô định hình có màu nâu sáng đến sẫm, thuộc loại cacbua

vòng cao phân tử, nhiệt độ hoá dẻo của lignin là 130 ÷ 210 oC [6]

Thành phần cấu tạo của lignin rất phức tạp, đến nay vẫn chưa xác định được

công thức cấu tạo, bởi vì lignin tách ra để nghiên cứu khác với lignin ở trạng thái

liên kết

Nhìn vào công thức ta thấy lignin có 3 nhóm chính:

+ Nhóm metoxin (OCH3) chiếm 8 – 16 %

+ Nhóm hydroxin (OH)

+ Các hạt nhân benzen (C6H6)

Do trong lignin có nhóm metoxin nên khi nhiệt phân gỗ lignin cho ta rượu

metylic (CH3OH) đây là đặc điểm khác với cellulose Tính chất hoá học của lignin

không ổn định như cellulose có thể bị phân giải bởi các chất oxi hoá (HNO3,

Cũng như cellulose, nhưng hemicellulose là những polysacarit phức tạp hơn

cellulose, nó có mạch ngắn và có sự phân nhánh Hemicellulose trong vách tế bào

giữ hai chức năng quan trọng là thực hiện vai trò cơ học như cellulose, chức năng

còn lại là giống như tinh bột là loại thức ăn dự trữ cho cây Cellulose và lignin trong

tế bào thực vật liên kết chặt chẽ với hemicelluloses [6]

Hemicellulose trong gỗ có hàm lượng 20 ÷ 25 % bao gồm :

+ Hexosan (C6H10O5)n (Manna, galactan) : thông thường trong quá trình chế

biến sợi bằng phương pháp hoá học nó bị thủy phân

+ Pentosan (C5H8O4)n (araban, xylan) : thì khá bền vững dưới tác dụng của hoá chất nguyên nhân là đại bộ phân pentosan đã được định hướng theo cellulose

Tác dụng với kiềm : Dưới tác dụng của kiềm, hemicellulose ít nhiều bị hoà

tan Là một hỗn hợp polysaccarit phần lớn tan trong kiềm, không tan trong nước

Tác dụng với axit: Hemicellulose dễ bị thủy phân bởi axit tạo thành những đường có 5, 6 đơn vị cacbon

Bảng 2.4: Thành phần hóa học của gỗ cao su [10]

2.2.5.2 Những chất không phải vách tế bào

Những chất không phải vách tế bào: là dung dịch trong ngoài tế bào của tổ chức sống, tinh bột, đường, pectin, keo (nhựa), các loại bazơ sinh vật, chất béo, sáp, các loại rượu, chất màu…Các chất này chiếm một lượng không lớn trong thành phần cấu tạo gỗ Nhưng cũng có những ảnh hưởng nhất định đến việc lựa chọn phương pháp gia công, bảo quản và chế biến gỗ

o Các chất chiết suất bằng NaOH 1 %

Chủ yếu là các axit béo, protein, ngoài ra còn có hemicelluloses và lignin phân tử thấp bị phân giải Lượng chất này trong gỗ cao su chiếm 19 ÷ 20 %

o Các chất chiết suất bằng ete

Thành phần các chất này bao gồm: sáp, tinh dầu, rượu…có cực tính rất yếu đều gọi chung là chất béo Trong gỗ hàm lượng các chất này tương đối thấp

o Các chất chiết suất bằng benzene – cồn

Thành phần các chất này bao gồm: tannin (chất chát), chất màu Trong gỗ cao su thành thục hàm lượng các chất này khoảng 3,5 ÷ 5,5 %

o Ngoài ra còn có hàm lượng tro

Khả năng cháy của gỗ khá cao Hàm lượng tro khoảng 0,3 ÷ 1 %, bên cạnh

đó hàm lượng SiO2 trong gỗ cũng có tác dụng khá quan trọng làm tăng độ cứng Ngoài ra gỗ trong cao su hàm lượng nhựa có khoàn 3,9 % khi cây thành thục

Bảng 2.5: Kết quả hàm lượng chất tan của gỗ cao su

(những chất không phải vách tế bào)

1 Hàm lượng chất hòa tan trong NaOH (1%) 19 ÷ 20 %

2 Hàm lượng chất hòa tan trong rượu 3,5 ÷ 5,5 %

2.2.6 Ảnh hưởng của đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học đến công nghệ

xử lý và bảo quản gỗ

Việc khảo sát đặc điểm cấu tạo và xác định các thành phần hóa học cơ bản

có liên quan đến việc giải thích về nguyên nhân của các trường hợp gỗ bị tấn công bởi các vi sinh vật trong quá trình dự trữ, bảo quản cho sản xuất Khi bị tấn công, độ bền cũng như giá trị sử dụng của gỗ bị giảm chất lượng đáng kể Chính vì vậy, cần nắm bắt được các loại vi sinh vật cũng như các tác nhân xâm hại vào gỗ trong khi

cơ học của gỗ Riêng gỗ sau chặt hạ và gỗ sử dụng trong gia công chế biến, mức độ tấn công và phá hủy gỗ chia làm các loại sau:

+ Nấm làm biến màu gỗ: sau khi chặt hạ gỗ thường bị xám lại hay đỏ sẫm là

do bị oxi hóa các chất tannin trong gỗ, gỗ bị biến màu mà không bị phá hủy tế bào

gỗ Sự lây lan và phát triển của các loại nấm này chủ yêu nhờ vào chất chứa trong ruột tế bào, lúc này vách tế bào có thể bị phá hủy nhưng mức độ yếu, đây là giai

đoạn đầu tiên của mục Tiếp dó, có thể xuất hiện loại nấm phá hoại cellulose và lignin của vách tế bào mạnh, làm giảm tính chất cơ học của gỗ

+ Mục trắng: Sự hình thành mục trắng là do nấm phá hủy lignin tế bào nhu

mô và tế bào sợi gỗ nhưng tế bào mạch chư bị phá hủy, cấu trúc gỗ cũng bị rã ra vì không liên kết các tế bào mạch gỗ với nhau, lúc đầu nó hình thành trong ruột tế bào, sau đó phá hủy các lớp vách thứ sinh

+ Mục nâu: chủ yếu phá hủy cellulose va polisaccarit, loại nấm này xâm nhập từ tia gỗ vào các tế bào rồi phát triển thành các hệ sợi nấm Sự phân hủy cellulose có thể diễn ra ở nhiều dạng, gỗ có thể có các đoạn tím, hồng nhạt, lốm đốm trắng hoặc chuyển sang đỏ, lúc này trọng lượng và khả năng chịu lực giảm đáng kể

Ngoài ra, một số loài nấm xâm nhập vách tế bào qua lỗ thông ngang, lỗ xuyên mạch hoặc qua màng mỏng của các vách tế bào, đôi khi nó còn tiết ra các chất enzim làm thủng các vách tế bào Có loại nấm hiện trong ruột tế bào gỗ, sau đó lây lan và tấn công vào vách tế bào phá hủy lignin xuất và cellulose làm phân hủy vách tế bào theo kiểu mài mòn, ăn mòn dần vách tế bào

o Sự ảnh hưởng của các đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học gỗ đến công tác xử lý và bảo quản gỗ

+ Ảnh hưởng của cấu tạo gỗ:

Gỗ có cấu tạo đa dạng, ngay trong cùng một cây gỗ cấu tạo cũng khác nhau,

gỗ giác, gỗ lõi, gỗ gốc, gỗ ngọn Theo những đặc điểm này mà nó định quy trình và quy phạm ngâm tẩm Thường gỗ giác thường dễ thấm thuốc hơn gỗ lõi và lượng thấm thuốc cũng lớn hơn vì trong gỗ lõi hình thành nhiều thể bít trên các lỗ thông ngang giữa các tế bào, do đó nó ngăn cản sự thấm thuốc theo chiều ngang của tế bào Mặt khác các tế bào ở phần gỗ lõi có vách dày hơn và ruột tế bào bé hơn ở phần gỗ giác, điều này cũng làm ảnh hưởng đến độ thấm thuốc.[4]

+ Ảnh hường của thành phần hóa học:

Theo nghiên cứu của một số nhà khoa học Trung Quốc, nếu hàm lượng các chất dầu nhựa trong gỗ cao thì các loại gỗ đó có khả năng kháng được các vi sinh

vật và côn trùng hại gỗ (tự bảo quản) (có thể ví dụ một số loại gỗ như: Pơmu, Hoàng đàn, Thông…) Nhưng ngược lại hàm lượng đường, tinh bột, chất béo càng cao thì loại gỗ đó càng dễ bị các vi sinh vật và côn trung hại

Độ ẩm của gỗ có ảnh hưởng đến công tác xử lý và bảo quản gỗ: khi không chế độ ẩm đạt từ 8 – 12 % (nhờ sấy) Công tác xử lý và bảo quản gỗ đặc biệt chú ý khi độ ẩm trong gỗ cao (đặt biệt là gỗ tươi, gốc mới chặt hạ), độ ẩm gỗ luôn là yếu

tố chi phối chế độ ngâm tẩm gỗ Và ở mỗi phương pháp xử lý nó ảnh hưởng khác nhau

là vấn đề thật sự cần thiết và có ý nghĩa nhiều mặt, và chưa có những công trình nghiên cứu đầy đủ một cách có hệ thống,

Chương 3

MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1 Mục tiêu của đề tài

1.3.1 Mục tiêu tổng quát

Mục tiêu tổng quát là nhằm bảo vệ môi trường sản xuất, giảm giá thành sản phẩm, an toàn cho người sử dụng (do không sử dụng hóa chất khi bảo quản gỗ) Ngoài ra còn phải đáp ứng được nhu cầu xuất khẩu sản phẩm sạch của các nước

1.3.2 Mục tiêu cụ thể

Xây dựng quy trình công nghệ bảo quản gỗ cao su không sử dụng hóa chất với các mục tiêu cụ thể sau:

- Xác định thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm của gỗ

- Xác định biến đổi lượng đường, tinh bột, chất chứa trong gỗ cao su theo thời gian ngâm

- Xử lý nhiệt sau khi ngâm

- Xác định tỷ lệ nấm mốc của gỗ cao su sau khi xử lý bảo quản

- Xác định độ bền tự nhiên của gỗ cao su sau khi xử lý bảo quản

- Đề xuất quy trình bảo quản xử lý gỗ cao su

3.2 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát đặc điểm, tính chất cơ, lý, hóa có liên quan đến công nghệ bảo quản

gỗ cao su: Xác định thành phần hóa học (các chất đường, bột, chất béo tan trong nước nóng và nước lạnh)

- Thí nghiệm thăm dò xác định thời gian ngâm lạnh, nhiệt độ và thời gian ngâm nóng

- Xác định các thông số công nghệ

+ Thí nghiệm theo ma trận

+ Giải bài toán tìm thông số công nghệ tối ưu

- Kiểm tra khả năng kháng nấm mốc của gỗ sau khi thí nghiệm

- Xây dựng quy trình bảo quản xử lý nhiệt gỗ cao su (sấy gỗ nhiệt cao sau khi ngâm)

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Phương pháp tiếp cận đề tài: Thông qua việc tìm hiểu những công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước có liên quan đến quá trình bảo quản gỗ

Phương pháp kế thừa: Phân tích, tổng hợp các tư liệu của các nghiên cứu trước liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu

3.3.2 Phương pháp thí nghiệm thăm dò

Thí nghiệm thăm dò là bước đi đầu tiên mở đường cho cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu và góp phần nâng cao giá trị và hiệu quả thành công của công trình nghiên cứu khoa học tiếp bước sau từ những những kết quả thông qua nghiên cứu thăm dò Vì vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu thăm dò với một số chỉ tiêu như: thời gian và nhiệt độ ngâm nóng; thời gian ngâm lạnh

Mẫu gỗ chuẩn bị thí nghiệm thăm dò ngâm nóng, ngâm lạnh được cắt theo quy cách 25×25×410 mm Mẫu được lặp lại 3 lần trong mỗi lần ngâm với 2 lít nước cất Số lượng mẫu và thời gian ngâm cho mỗi lần được thể hiện cụ thể ở bảng 3.1

Mẫu gỗ sau khi đã ngâm nóng và ngâm lạnh được mài bột để trích ly xác định hàm lượng chất tan của gỗ trong nước nóng, nước lạnh Mẫu bột được cho vào

lò sấy, sấy đến khối lượng không đổi chính xác đến 0,0001 g rồi mới tiến hành trích

ly

Mẫu sau khi sấy và cân ta tiến hành lấy trung bình khối lượng 3 mẫu lặp lại trong một thí nghiệm rồi được đưa đi kiểm tra ở Trung tâm Công nghệ và quản lý Môi trường & Tài nguyên trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

Riêng mẫu ngâm nóng trong 6 giờ và mẫu ngâm trong 8 giờ được kiểm tra trực tiếp tại phòng phân tích vi phẫu gỗ khoa Lâm nghiệp

Bảng 3.1: Phương pháp tiến hành thí nghiệm thăm dò

Số lần lặp lại

Số lần ngâm

Thời gian ngâm (giờ)

Nhiệt độ ngâm ( 0 C)

Mẫu bột ngâm lạnh Mẫu bột ngâm nóng

Hình 3.1: Mẫu bột được mài sau khi ngâm nóng ngâm lạnh

Mẫu đối chứng Mẫu ngâm nóng Mẫu ngâm lạnh

Hình 3.2: Mẫu gỗ cao su dùng thí nghiệm thăm dò

3.3.3 Phương pháp nghiên cứu và xử lý số liệu thí nghiệm

o Phương pháp lấy mẫu

Cây cao su thành thục ở miền Đông Nam Bộ được trích kiệt nhựa rồi khai thác, cây sinh trưởng và phát triển bình thường tự nhiên sau đó đưa về xí nghiệp cắt khúc, xẻ phách và gia công và cắt mẫu theo yêu cầu phù hợp tiêu chuẩn của từng chỉ tiêu khảo sát Mẫu thí nghiệm được dùng trong nghiên cứu là mẫu không bị biến màu bởi tác nhân thời tiết, nấm mốc, vi sinh vật tấn công, đảm bảo có nguồn gốc rõ ràng không bị những khuyết tật là mẫu gỗ bình thường, mẫu gỗ được bào nhẵn, gia công theo yêu cầu tiêu chuẩn khảo sát

Mẫu gỗ được lấy trên cùng khúc gỗ tròn ở phần giác và gỗ lõi theo ba hướng chính xuyên tâm , tiếp tuyến và dọc thớ Do gỗ là một vật liệu không đồng nhất trên toàn bộ thân cây, các tính chất vật lý và cơ học đều biến động rất lớn theo chiều ngang và chiều dọc của thân cây, vì thế việc lấy mẫu và phân bố mẫu cần đảm bảo

sự khác biệt và sai lệch chuẩn về tính chất khảo sát giữa các lô thí nghiệm là như nhau và nhỏ nhất có thể giảm được sai số chủ quan trong khâu lấy mẫu và phân bố mẫu

Mẫu gỗ cao su được lấy từ Công ty TNHH Phú An, Bình Dương rồi đưa về cắt theo quy cách tại Công ty TNHH XD-TM-SX Trường Tiền, Thủ Đức

Số lượng mấu dùng trong thí nghiệm là 44 mẫu Trong đó có 5 mẫu đối chứng và 39 mẫu thí nghiệm Mỗi mẫu được cắt theo quy cách dày, rộng và dài là

25 × 25 × 410 mm

Mẫu thí nghiệm Mẫu đối chứng độ bền uốn

Hình 3.3: Mẫu gỗ cao su dùng thí nghiệm bảo quản gỗ

o Bố trí thí nghiệm

+ Lý thuyết

Bố trí thí nghiệm kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên là các nghiệm thức được bố trí

và lặp lại hoặc tất cả các số liệu của các nghiệm thức được thu thập trong điều kiện hoàn cảnh có thể nói là hoàn toàn giống nhau Số lần lặp lại của mỗi thí nghiệm có thể giống nhau hoặc khác nhau Bên cạnh đó các nghiệm thức được bố trí và lặp lại

và hoàn toàn ngẫu nhiên trong cùng một điều kiện và hoàn cảnh thí nghiệm

o Phương pháp qui hoạch thực nghiệm

Căn cứ vào nội dung và điều kiện tiến hành đề tài, tôi chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm theo lý thuyết qui hoạch thực nghiệm Trong tính toán tìm

ra các phương trình tương quan, tôi chọn mô hình toán học ở dạng bậc hai Qua quá trình kiểm tra theo thống kê toán học nếu đảm bảo độ tin cậy của các yếu tố và tính tương thích của mô hình thì các phương trình tương quan sẽ ở dạng bậc hai

Phương pháp thực nghiệm tiến hành trình tự các bước sau:

- Xây dựng nội dung thực nghiệm: xây dựng quy mô của bài toán trên cơ sở chọn các tham số đầu vào (thông số công nghệ) và đầu ra thích hợp (chỉ tiêu chất lượng)

- Lập hàm các yếu tố theo dõi phương trình: Y = f (x1, x2,…, xi) Trong đó x1,

x2,…, xi là các biến số đặc trưng cho các yếu tố ảnh hưởng

- Bố trí thí nghiệm gồm có ba loại thí nghiệm:

Loại 1: Gồm N1 = 2n thí nghiệm toàn phần Yêu cầu phải đảm bảo tính được tất cả các hệ số hồi quy tuyến tính bj và tương tác cặp đôi bij

Loại 2: Gồm N0 (N0 ≥ 1) thí nghiệm ở tâm miền quy hoạch, tại đó giá trị mã của các thông số bằng 0

Loại 3: Nα = 2n thí nghiệm bố trí trên các trục tọa độ, cách gốc tọa độ một đoạn α > 0 sao cho ma trận X trực giao, tức là ta lấy xj = ± α

Số thí nghiệm cần tiến hành trong đề tài là:

N = N1 + Nα + N0 = 2n + 2n + N0 (3.1) Trong đó: n là số yếu tố thí nghiệm, n = 2

N1 = 2n : là số thí nghiệm tuyến tính

Nα = 2n: là số thí nghiệm tại điểm sao (-α và +α)

N0 : là số thí nghiệm tại điểm không (mức cơ sở)

- Kết quả nghiên cứu thể hiện dưới dạng phương trình tương quan bậc hai có dạng tổng quát:

xi, xj : các yếu tố đầu vào

bi, bj và bij hệ số hồi qui tuyến tính cần xác định

b0 : Số hạng tự do + Thực nghiệm

• Xây dựng nội dung thực nghiệm

Trong quá trình tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng một số cơ tính của

gỗ cao su sau khi bảo quản để tiến hành thực nghiệm thì yếu tố quan trọng hàng đầu

là các thông số đầu vào và thông số đầu ra Với việc nghiên cứu các yếu tố ảnh

hưởng đến cơ tính gỗ cao su khi xử bảo quản gỗ bao gồm rất nhiều các yếu tố được thể hiện ở bảng 3.2

Bảng 3.2 Bảng dự kiến các thông số đầu vào và đầu ra

Thông số đầu vào Thông số đầu ra Thời gian ngâm

Độ bám dính của keo, sơn

Độ bền tự nhiên của gỗ

Tỷ lệ nấm mốc Tuy nhiên nếu đưa toàn bộ các biến này vào thì thí nghiệm sẽ rất nhiều gây tốn kém và lãng phí Chính vì thế cần phải xác định và chọn lọc thật kỹ các yếu tố đầu vào và đầu ra

Đối với thông số đầu vào, đây là thông số ảnh hưởng trực tiếp đến đối tượng nghiên cứu, vì vậy yêu cầu các biến được chọn là thông số đầu vào phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:

- Là biến độc lập

- Biến phải điều chỉnh được

- Sự thay đổi của biến theo các mức là hoàn toàn độc lập

- Biến không phụ thuộc vào bất cứ sự thay đổi nào của hệ

trong gỗ vào nước Chúng ta cũng thay đổi được nhiệt độ vì vậy tôi chọn nhiệt độ là thông số đầu vào

Độ ẩm ban đầu: độ ẩm gỗ càng cao chứng tỏ hàm lượng chất tan trong gỗ cũng cao, gỗ rất dễ bị tấn công bởi các côn trùng gây hại Độ ẩm ban đầu là nhân tố xác định gỗ có khả năng bị tấn công bởi các sinh vật hại gỗ hay không, nên chúng tôi không chọn độ ẩm làm nhân tố đầu vào

Lượng nước ngâm: lượng nước giúp hàm lượng chất tan trong gỗ hòa tan vào nước, nhưng không góp phần quyết định lượng chất tan hòa tan vào Vì vậy ta không chọn lượng nước làm yếu tố đầu vào

Độ tuổi cây: cây càng lâu năm thì gỗ càng cứng chắc và hàm lượng chất tan trong gỗ cũng giảm, tùy thuộc vào độ tuổi cây mà ta tiến hành bảo quản ngâm tẩm Cây cao su thường khai thác sau khi đã trích nhựa hoàn toàn, vì vậy độ tuổi cây không nên chọn làm yếu tố đầu vào

Kích thước: quy cách gỗ sau khi xẻ cũng có ảnh hưởng đến lượng chất hòa tan vào nước Kích thước gỗ tỷ lệ nghịch với hàm lượng chất tan, kích thước càng lớn thì hàm lượng chất tan vào nước càng ít Kích thước gỗ xẻ tùy thuộc vào quy cách sản phẩm đặt ra, vì thế chúng tôi không chọn kích thước làm thông số đầu vào

Vậy qua phân tích các thông số trên, chúng tôi chọn thông số đầu vào gồm :

- Nhiệt độ ngâm (0C)

- Thời gian ngâm (phút)

Đối với thông số đầu ra đây chính là chỉ tiêu đánh giá đối tượng nghiên cứu chính vì thế chỉ tiêu này phải thể hiện các yêu cầu sau đây:

- Là biến phụ thuộc

- Là chỉ tiêu đo lường được

- Chỉ tiêu này phải thể hiện chất lượng sản phẩm gỗ

- Biến đầu ra phải phụ thuộc và chịu ảnh hưởng hoàn toàn vào các thông số

đầu vào

Dựa vào những yêu cầu trên của biến đầu ra chúng tôi tiến hành xác định các thông số đầu ra như sau: