NGHIÊN CỨU TÍNH HÖT NƢỚC, HÖT ẨM, DÃN NỞ CỦA GỖ CAO SU (Hevea brasiliensis Muell Arg) BIẾN TÍNH BẰNG NATRI SILICAT (Na2SiO3)

Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu khả năng thay đổi một số tính chất vật lý của gỗ Cao su về độ hút nước, độ hút ẩm, tỉ lệ dãn nở theo các chiều thớ qua xử lý bằng hóa chất Natri silicat,

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

******************

ĐOÀN LÊ ĐÔNG PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU TÍNH HÖT NƯỚC, HÖT ẨM, DÃN NỞ

CỦA GỖ CAO SU (Hevea brasiliensis Muell Arg)

BIẾN TÍNH BẰNG NATRI SILICAT (Na2SiO3)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN LÂM SẢN

Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 7/2013

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

************

ĐOÀN LÊ ĐÔNG PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU TÍNH HÖT NƯỚC, HÖT ẨM, DÃN NỞ CỦA GỖ CAO SU (Hevea brasiliensis Muell Arg)

BIẾN TÍNH BẰNG NATRI SILICAT (Na2SiO3)

Ngành: Công nghệ Chế biến lâm sản

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Giáo viên hướng dẫn: ThS BÙI THỊ THIÊN KIM

Thành phồ Hồ Chí Minh

Tháng 7/2013

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp tôi luôn nhận được sự dạy bảo của thầy cô, sự quan tâm giúp đỡ động viên của gia đình và bạn

bè Nhân dịp này tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến:

- Ban giám hiệu và toàn thể thầy cô trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý thầy cô khoa Lâm Nghiệp và bộ môn Chế Biến Lâm Sản đã tận tình truyền đạt kiến thức cho chúng tôi trong suốt khóa học

- Xin cảm ơn DNTN TM – DV Hưng Thịnh đã cung cấp gỗ làm thí nghiệm Đồng thời xin cảm ơn anh chị em trong Công ty Trường Tiền đã giúp tôi gia công mẫu

- Đặc biệt xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến cô ThS Bùi Thị Thiên Kim đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này

- Cuối cùng xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Tường Vy, cảm ơn gia đình và các bạn lớp chế biến lâm sản khóa 35 đã động viên tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài

Sinh viên thực hiện Đoàn Lê Đông Phương

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu tính hút nước, hút ẩm, dãn nở của gỗ Cao su

(Hevea brasiliensis Muell Arg) biến tính bằng Natri silicat (Na2SiO3)”, đã 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, trong thời gian 01/03/2013 đến 30/06/2013

Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Kết quả thu được sau thí nghiệm đã cho thấy nồng độ Natri silicat và thời gian

xử lí có ảnh hưởng đến tính hút nước, hút ẩm, dãn nở của gỗ Mối quan hệ được thể hiện qua các phương trình tương quan hồi quy như sau:

Đối với hàm độ hút nước:

Y2hn = 53,86 - 10,2379.x1 - 0,729197.x2 - 0,5125.x1.x2 - 0,57875.x12 + 1,17875.x22

Đối với hàm độ hút ẩm: Y2ha = 10,9335 - 3,49928.x1 - 0,491562.x2 + 0,791848.x22

Đối với hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều tiếp tuyến:

Y2tt = 4,89348 - 1,9401.x1 - 0,43163.x2 - 0,200652.x12

Đối với hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều xuyên tâm:

Y2xt = 2,4087 - 1,25333.x1 - 0,179409.x2 + 0,24337.x2

2

Đối với hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều dọc thớ: Y2dt = 0,38 - 0,161066.x1 - 0,0506066.x2

Bài toán tối ưu được thiết lập trên cơ sở các hàm Yhn, Yha, Ytt, Yxt, Ydt,kết quả tối ưu đạt được như sau: Y2hn= 37,7782 % với nồng độ 37,175 % và thời gian xử lý là

2 ngày 14,8008 giờ Y2ha = 5,8720 % với nồng độ 37,175 % và thời gian xử lý là 2 ngày 7,368 giờ Y2tt = 1,1387 % với nồng độ 37,175 % và thời gian xử lý là 3 ngày 9,936 giờ Y2xt = 0,6204 % với nồng độ 37,175 % và thời gian xử lý là 2 ngày 8,8464 giờ Y2dt = 0,0807 % với nồng độ 37,175 % và thời gian xử lý là 3 ngày 9,936 giờ Gỗ Cao su sau khi xử lí Natri silicat có độ hút nước, hút ẩm, dãn nở thấp hơn mẫu đối chứng Như vậy, gỗ Cao su sau khi được xử lý Natri silicat sẽ có khả năng làm giảm

độ hút nước, hút ẩm và dãn nở

SUMMARY

Abstract study: "Research of water absorption, moisture absorption, swelling of rubber wood (Hevea brasiliensis Muell Arg) denatured with sodium silicate (Na2SiO3)", was conducted in the laboratory Export Processing Faculty of Forestry, University of Agriculture and Forestry in Ho Chi Minh City, during 03/01/2013 to 06/30/2013

Results obtained from experiments showed that sodium silicate concentration and treatment time may affect water absorption, moisture absorption, swelling of the wood The relationship is expressed by the correlation regression equation as follows: For water absorption function:

For proportional swelling of vertical grain wood: Y2dt = 0,38 - 0,161066.x1 - 0,0506066.x2

Optimization problem is established on the basis of the function Y2hn, Y2ha, Y2tt,

Y2xt, Y2dt, optimal results are achieved as follows: Y2hn = 37,7782 % at a concentration of 37,175 % and the processing time is 2 days 14,8008 hours Y2ha = 5,8720 % at a concentration of 37,175 % and the processing time is 2 days of 7,368 hours Y2tt = 1,1387 % at a concentration of 37,175 % and the processing time is 3 days 9,936 hours

Y2xt = 0,6204 % at a concentration of 37,175 % and the processing time is 2 days 8,8464 hours Y2dt = 0,0807 % at a concentration of 37,175 % and the processing time is 3 days 9,936 hours Rubber wood after treatment with sodium silicate for water absorption, moisture absorption, swelling is lower than the control sample Thus, after the rubber wood is treated with sodium silicate will be able to reduce water absorption, moisture

absorption and swelling

MỤC LỤC

TRANG

TRANG TỰA i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

SUMMARY iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG x

DANH SÁCH CÁC HÌNH xi

LỜI NÓI ĐẦU xiii

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết đề tài 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 2

1.5 Địa điểm nghiên cứu 3

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

Chương 2 TỔNG QUAN 4

2.1 Cơ sở lý thuyết về biến tính gỗ 4

2.2 Một số phương pháp biến tính gỗ 6

2.2.1 Biến tính nhiệt 6

2.2.2 Biến tính cơ 6

2.2.3 Biến tính cơ nhiệt 6

2.2.4 Biến tính hóa cơ 6

2.2.5 Biến tính gỗ theo phương pháp enzim 7

2.2.6 Biến tính gỗ theo phương pháp di truyền gen và biện pháp lâm sinh 7

2.2.7 Biến tính gỗ theo phương pháp hóa học 7

2.3 Các thông số công nghệ ảnh hưởng đến hiệu quả biến tính gỗ theo phương pháp hóa học 9

2.3.1 Chất xúc tác 9

2.3.2 Nhiệt độ 10

2.3.3 Thời gian 10

2.3.4 Loại gỗ 10

2.4 Khái quát về Cây Cao su 11

2.4.1 Đặc điểm sinh trưởng cây Cao su 11

2.4.2 Đặc điểm cấu tạo gỗ Cao su 12

2.4.2.1 Cấu tạo thô đại 12

2.4.2.2 Cấu tạo hiển vi 12

2.4.3 Tính chất của gỗ Cao su 14

2.4.3.1 Tính chất vật lí 14

2.4.3.2 Tính chất cơ học 14

2.4.3.3 Thành phần hóa học 15

2.5 Tình hình nghiên cứu biến tính gỗ 15

2.5.1 Nghiên cứu ngoài nước 15

2.5.2 Nghiên cứu trong nước 17

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.1 Nội dung nghiên cứu 20

3.2 Phương pháp nghiên cứu 20

3.2.1 Vật liệu nghiên cứu 20

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu 23

3.2.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 23

3.2.2.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 23

3.2.3 Phương pháp đo đạc thực nghiệm 32

3.2.4 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 35

3.2.5 Phương pháp giải bài toán tối ưu hóa 36

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

4.1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 37

4.1.1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của hàm độ hút nước Yhn (%) 37

4.1.1.1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở mô hình thí nghiệm bậc nhất Y1hn 37

4.1.1.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở mô hình thí nghiệm bậc hai Y2hn 37

4.1.1.3 Xác định các thông số tối ưu đối với hàm độ hút nước Y2hn 39

4.1.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của hàm độ hút ẩm Yha (%) 40

4.1.2.1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở mô hình thí nghiệm bậc nhất Y1ha 40

4.1.2.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở mô hình thí nghiệm bậc hai Y2ha 41

4.1.2.3 Xác định các thông số tối ưu đối với hàm độ hút ẩm Y2ha 43

4.1.3 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều tiếp tuyến Ytt (%) 44

4.1.3.1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở mô hình thí nghiệm bậc nhất Y1tt 44

4.1.3.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở mô hình thí nghiệm bậc hai Y2tt 44

4.1.3.3 Xác định các thông số tối ưu đối với hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều tiếp tuyến Y2tt 47

4.1.4 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều xuyên tâm Yxt (%) 47

4.1.4.1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở mô hình thí nghiệm bậc nhất Y1xt 47

4.1.4.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở mô hình thí nghiệm bậc hai Y2xt 48

4.1.4.3 Xác định các thông số tối ưu đối với hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều xuyên tâm Y2xt 50

4.1.5 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều dọc thớ Ydt (%) 51

4.1.5.1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở mô hình thí nghiệm bậc nhất Y1dt 51

4.1.5.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở mô hình thí nghiệm bậc hai Y2dt 51

4.1.5.3 Xác định các thông số tối ưu đối với hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều dọc thớ Y2dt 54

4.2 Thảo luận 54

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

5.1 Kết luận 61

5.2 Kiến nghị 62

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

ANOVA: Phương pháp phân tích phương sai

hn: hút nước

ha: hút ẩm

XT hoặc xt: xuyên tâm

TT hoặc tt: tiếp tuyến

T: thời gian xử lý hóa chất dạng thực

Fb: Tiêu chuẩn Fisher tra theo bảng

Ft: Tiêu chuẩn Fisher tính theo công thức

MOR: Modulus Of Rupture: Độ bền uốn

MOE: Modulus Of Elasticly: Độ bền uốn tĩnh

DANH SÁCH CÁC BẢNG

BẢNG TRANG

Bảng 2.1: Tính chất vật lí của gỗ Cao su 14

Bảng 2.2: Tính chất cơ học của gỗ Cao su 14

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của gỗ Cao su 15

Bảng 2.4: Kết quả chất tan của gỗ Cao su (những chất không phải vách tế bào) 15

Bảng 3.1: Mức và khoảng biến thiên của các yếu tố nghiên cứu theo phương án bậc nhất 28

Bảng 3.2: Mức và khoảng biến thiên của các yếu tố nghiên cứu 29

theo phương án bậc hai bất biến quay 29

Bảng 3.3: Ma trận và kế hoạch thực nghiệm bậc 1 30

Bảng 3.4: Ma trận và kế hoạch thực nghiệm bậc hai 31

Bảng 4.1: Giá trị tối ưu hàm độ hút nước Y2hn (%) 40

Bảng 4.2: Giá trị tối ưu hàm độ hút ẩm Y2ha (%) 43

Bảng 4.3: Giá trị tối ưu hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều tiếp tuyến Y2tt (%) 47

Bảng 4.4: Giá trị tối ưu hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều xuyên tâm Y2xt (%) 50

Bảng 4.5: Giá trị tối ưu hàm tỉ lệ dãn nở theo chiều dọc thớ Y2dt (%) 54

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG

Hình 2.1: Cây Cao su 11

Hình 2.2: Cấu tạo thô đại của gỗ Cao su 12

Hình 2.3: Cấu tạo hiển vi của gỗ Cao su 13

Hình 3.1: Gỗ Cao su dùng trong thí nghiệm 21

Hình 3.2: Hóa chất Natri silicat 23

Hình 3.3: Dụng cụ thí nghiệm 23

Hình 3.4: Mô hình biểu diễn quá trình nghiên cứu 26

Hình 3.5: Mẫu xác định độ hút nước, độ hút ẩm, tỉ lệ dãn nở 35

Hình 4.1: Đồ thị 3D thể hiện mối quan hệ x1, x2 và Y2hn 38

Hình 4.2: Đồ thị 2D thể hiện mối quan hệ giữa x1, x2 và Y2hn 39

Hình 4.3: Đồ thị 3D thể hiện mối quan hệ x1, x2 và Y2ha 42

Hình 4.4: Đồ thị 2D thể hiện mối quan hệ X1, X2 và Y2ha 42

Hình 4.5: Đồ thị 3D thể hiện mối quan hệ x1, x2 và Y2tt 45

Hình 4.6: Đồ thị 2D thể hiện mối quan hệ x1, x2 và Y2tt 46

Hình 4.7: Đồ thị 3D thể hiện mối quan hệ x1, x2 và Y2xt 49

Hình 4.8: Đồ thị 2D thể hiện mối quan hệ x1, x2 và Y2xt 49

Hình 4.9: Đồ thị 3D thể hiện mối quan hệ x1, x2 và Y2dt 52

Hình 4.10: Đồ thị 2D thể hiện mối quan hệ x1, x2 và Y2dt 53

Hình 4.11: Diễn tiến độ hút nước (%) của gỗ Cao su 55

biến tính bằng hóa chất Natri silicat (Na2SiO3) qua các ngày theo dõi 55

Hình 4.12: Biểu đồ so sánh độ hút nước (%) 56

của mẫu Cao su biến tính tối ưu và mẫu đối chứng 56

Hình 4.13: Diễn tiến độ hút ẩm (%) của gỗ Cao su 57

biến tính bằng hóa chất Natri silicat (Na2SiO3) qua các ngày theo dõi 57

Hình 4.14: Biểu đồ so sánh độ hút ẩm (%) 58

của mẫu Cao su biến tính tối ưu và mẫu đối chứng 58

Hình 4.15: Biểu đồ tỉ lệ dãn nở theo các chiều thớ (%) 59

gỗ Cao su xử lý biến tính bằng Natri silicat của mẫu tối ưu và mẫu đối chứng 59

LỜI NÓI ĐẦU

Gỗ là nguồn nguyên liệu gần gũi được con người sử dụng từ lâu đời, có phạm vi sử dụng phong phú và đa dạng Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu về

đồ gỗ cả về mặt số lượng và chất lượng ngày càng cao Trong những năm gần đây ngành công nghiệp chế biến gỗ tăng trưởng mạnh mẽ, kim ngạch gỗ xuất khẩu tăng mạnh Trước nhu cầu đó thì lượng gỗ tự nhiên hiện có trong nước lại không đủ cung cấp cho ngành công nghiệp chế biến gỗ Hằng năm nước ta phải nhập khẩu hơn 80 % nguyên liệu gỗ từ nước ngoài với giá thành tương đối cao vì vậy để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong hiện tại cũng như tương lai về các sản phẩm gỗ, nhiều loại

gỗ rừng trồng đang được quan tâm như tràm bông vàng, bạch đàn, keo, Cao su, thông

Trong số các loại gỗ đó thì gỗ Cao su hiện đang là nguồn nguyên liệu khá phong phú, Cao su là cây nhiệt đới được trồng với trữ lượng lớn, dễ trồng, tăng trưởng nhanh, thêm vào đó hàng năm Tập Đoàn Công Nghiệp Cao su Việt Nam tiến hành khai thác thanh lý hàng ngàn hecta gỗ Cao su quá tuổi cho mủ để trồng mới nên đáp ứng yêu cầu nguyên liệu cho ngành chế biến gỗ Hiện 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 Tuy nhiên trong quá trình chế biến và sử dụng gỗ Cao su dễ thấm hút nước dẫn đến trương nở, cong vênh, … ảnh hưởng đến quá trình chế biến, công nghệ phun keo, tráng keo và chất lượng sản phẩm Vì vậy, để khắc phục những khuyết điểm trên của gỗ cần phải xây dựng công nghệ biến tính gỗ Cao su góp phần tạo nền tảng cho việc nâng cao chất lượng, sử dụng hiệu quả, tiết kiệm nguồn nguyên liệu cho tương lai

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

đề tài “Nghiên cứu tính hút nước, hút ẩm, dãn nở của gỗ Cao su (Hevea Brasiliensis

Muell Arg) biến tính bằng Natri silicat (Na2SiO3)”

có khối lượng thể tích trung bình với cấu tạo lỗ mạch mật độ dày, đường kính lớn,

… tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thấm hút hơi nước dẫn đến dãn nở làm cho kích thước thay đổi giảm khả năng chịu lực, dễ sinh ra các khuyết tật như cong vênh, biến hình kèm theo đó là tạo điều kiện tốt cho sâu nấm phá hoại gỗ… ảnh hưởng xấu đến phẩm chất gỗ trong quá trình sản xuất và sử dụng Gỗ thấm hút nước còn ảnh hưởng kỹ thuật đến công nghệ phun keo, tráng keo, kỹ thuật bảo quản gỗ làm giảm giá trị cũng như thời gian sử dụng gỗ Chính vì vậy việc nghiên cứu tìm ra công nghệ cải thiện các tính chất vật lý cơ học nói chung và tính hút nước, hút ẩm, dãn nở nói riêng nâng cao giá trị sử dụng của gỗ Cao su là vấn đề cấp thiết đang được các doanh nghiệp quan tâm

Biến tính gỗ là một trong những giải pháp có thể làm cải thiện được nhược tính của gỗ qua sự thay đổi cấu trúc hoặc thành phần hóa học của gỗ Biến tính gỗ theo phương pháp cơ nhiệt, hóa học hoặc kết hợp cơ nhiệt hóa sẽ làm cho tổ thành của gỗ tạo nên mối đan xen với nhau hoặc hóa chất xử lý lắng đọng trong vách tế

bào để ổn định kích thước, tăng khối lượng thể tích, ứng lực của gỗ, qua đó nâng cao được tính chất cơ lý của gỗ

Xuất phát từ thực tế đó và được sự phân công của bộ môn Chế Biến Lâm Sản cùng sự hướng dẫn tận tình của quí thầy cô đặc biệt là cô ThS Bùi Thị Thiên Kim tôi tiến hành thực hiện đề tài « Nghiên cứu tính hút nước, hút ẩm, dãn nở của gỗ Cao

su (Hevea Brasiliensis Muell Arg) biến tính bằng Natri silicat (Na 2 SiO 3 ) »

1.1 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu khả năng thay đổi một số tính chất vật lý của gỗ Cao su về độ hút nước, độ hút ẩm, tỉ lệ dãn nở theo các chiều thớ qua xử lý bằng hóa chất Natri silicat, nhằm cải thiện chất lượng gỗ sau khi biến tính, tăng khả năng sử dụng gỗ cho các doanh nghiệp

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định độ hút nước, độ hút ẩm, tỉ lệ dãn nở theo các chiều thớ của gỗ Cao

su sau khi biến tính bằng Natri silicat (Na2SiO3)

Xây dựng phương trình tương quan về mối quan hệ nồng độ hóa chất Natri silicat (Na2SiO3), thời gian xử lý hóa chất với độ hút nước, độ hút ẩm và tỉ lệ dãn nở của gỗ Cao su biến tính từ đó xác định các giá trị tối ưu về nồng độ (Na2SiO3) và thời gian xử lý đạt hiệu quả trong việc biến đổi tính hút nước, hút ẩm và dãn nở theo các chiều thớ của gỗ Cao su

1.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu

Gỗ Cao su tươi thành thục đã trích kiệt nhựa từ 20 – 30 tuổi được khai thác ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ ở độ ẩm 40 – 50 % được gia công cắt mẫu theo quy cách 30x30x10 mm (10 mm theo chiều dọc thớ gỗ) và hóa chất biến tính là Natri silicat (Na2SiO3)

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu biến tính gỗ đa dạng, có nhiều phương pháp nghiên cứu, nhiều loại nguyên liệu nhưng để phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm, đề tài chọn phương pháp biến tính gỗ Cao su bằng Natri silicat (Na2SiO3) Phạm vi đề tài

chủ yếu xác định các thông số cụ thể như nồng độ và thời gian xử lý hóa chất, còn các thông số khác coi như không thay đổi Sản phẩm gỗ sau khi thí nghiệm sẽ hướng đến sử dụng trong sản xuất đồ mộc, ván ghép thanh, ván sàn, đồ dùng cho trẻ

em và các sản phẩm thân thiện với môi trường…

1.4 Địa điểm nghiên cứu

Nghiên cứu đã được thực hiện tại phòng thí nghiệm bộ môn chế biến lâm sản khoa Lâm nghiệp - Đại học Nông lâm TPHCM

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài thực hiện thành công giúp làm phong phú cho công trình nghiên cứu biến biến tính gỗ, những kết quả của quá trình nghiên cứu biến tính hóa học cho gỗ Cao su này hoàn toàn có thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất ở nước ta Gỗ sau xử lý nâng cao chất lượng, giá trị sử dụng và tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường có thể đáp ứng được yêu cầu trong sản xuất, góp phần giải quyết vấn đề nguyên liệu cho ngành chế biến gỗ Việt Nam, tận dụng nguồn nguyên liệu phẩm chất xấu góp phần bảo vệ môi trường đồng thời giải quyết vấn đề việc làm tăng thu nhập cho người dân

Đề tài này cũng có thể được ứng dụng cho những loại gỗ khác có tính chất tương đồng với gỗ Cao su

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Cơ sở lý thuyết về biến tính gỗ

Khái niệm về biến tính gỗ được hiểu là sử dụng một tác nhân vật lý, hóa học,

cơ học, sinh học hoặc kết hợp nhiều tác nhân tác động vào vật liệu nhằm làm tăng cường thuộc tính có lợi nào đó của gỗ được biến tính Gỗ sau khi được biến tính cần phải không gây độc trong sử dụng và không phát độc khi sử dụng lâu dài và trong tái chế các tính chất cơ lý của gỗ

Gỗ là một loại vật liệu tự nhiên, thành phần chủ yếu của gỗ là các hợp chất hữu cơ: cellulose; lignin; hemicellulose và các chất chiết xuất trong gỗ Thành phần hóa học của gỗ gồm bốn nguyên tố chính đó là: cacbon, hydro, oxy, nitơ Các loại

gỗ khác nhau, độ tuổi của cây khác nhau, ở các vị trí khác nhau trên thân cây có tỷ

lệ các thành phần hợp chất hữu cơ không giống nhau nhưng tỷ lệ thành phần các nguyên tố hóa học cacbon, hydro, nitơ lại xấp xỉ nhau Hàm lượng trung bình của cacbon là 49,5 %, hydro là 6,4 %, oxy là 42,6 %, nitơ là 1 % và một số nguyên tố vi lượng khác

Mặt khác, gỗ được cấu tạo từ các tế bào, khi tế bào gỗ trưởng thành, có dạng hình ống, như vậy tạo nên cấu trúc xốp trong gỗ, các ống mạch tạo thành hệ mao dẫn có tính thẩm thấu nước từ môi trường vào gỗ, khi đó xảy ra hiện tượng trương

nở do tác động của nước với các cấu tử trong gỗ như cellulose, hemicellulose và lignin làm cho cấu trúc và tính chất cơ học, vật lý, hóa học của gỗ thay đổi Hiện tượng này có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ biến tính gỗ

Ngoài ra, liên kết hoá học giữa các thành phần trong gỗ là những liên kết yếu Giữa các thành phần tạo nên gỗ luôn có liên kết vật lý, liên kết này cũng là những liên kết yếu Cơ tính, lý tính của gỗ sẽ thay đổi khi liên kết hoặc cấu trúc các

thành phần gỗ thay đổi Liên kết giữa lignin và cellulose có ý nghĩa quyết định đến tính chất cơ học, vật lý của gỗ Lignin có vai trò như một chất liên kết các sợi cellulose trong vách tế bào làm cho gỗ có tính chất cơ học, lý học nhất định Liên kết lignin và cellulose có ảnh hưởng lớn đến mức độ dãn nở và hút nước của gỗ Tính chất cơ học và hiện tượng dãn nở của gỗ phụ thuộc vào mức độ liên kết, bản chất hoá học của các thành phần có trong gỗ mà trước tiên phải kể đến vai trò của nhóm hydroxyl, chiều dài các phân tử cellulose, hemicellulose, lignin và liên kết giữa các thành phần đó

Do đó, độ ổn định kích thước của gỗ kém và độ bền thấp, thường xảy ra trong điều kiện không khí khác nhau, các nghiên cứu nhằm cải thiện độ bền của gỗ được tiến hành trên cơ sở giới hạn mức độ hút ẩm bằng cách phá hủy hoặc kết hợp các nhóm hydroxyl trong gỗ Quá trình này được xem như một quá trình biến tính trên gỗ, thay đổi tính chất của gỗ theo hướng có lợi và nâng cao hiệu quả sử dụng

 Sự thay đổi tính chất gỗ khi có tác nhân xử lý:

Khi gỗ được xử lý hóa học, các tác nhân xử lý sẽ xâm nhập vào trong tế bào

gỗ, nó sẽ có những tương tác với những cấu tử gỗ ở dạng này hay dạng khác làm cho cấu trúc liên kết, tính chất gỗ có sự thay đổi Sự tác động của các tác nhân chủ yếu vào các liên kết cầu hydro ngang giữa các cấu tử, đặc biệt và chủ yếu xét đến liên kết hydro giữa các phân tử cellulose

Khi có sự tác động của các tác nhân xử lý vào các cấu tử gỗ, giữa các cấu tử

sẽ có sự thay đổi như sự thay thế một số nhóm chức, khoảng cách giữa các cấu tử, khối lượng phân tử, … sự biến đổi giữa các cấu tử trong gỗ làm cho tính chất cơ lý của gỗ thay đổi theo, cụ thể là:

- Sự biến đổi nhóm chức (chủ yếu nhóm hydroxyl), sẽ làm cho tính hút nước, tính hút ẩm thay đổi

- Sự thay đổi khoảng cách giữa các phân tử dẫn đến nội lực (lực hấp dẫn Vandecvan) thay đổi làm cho độ cứng vững, độ mềm dẻo của gỗ thay đổi theo Sự thay đổi tính chất gỗ diễn ra ở mức độ, tính chất nào đó tùy thuộc vào đặc điểm của loại tác nhân sử dụng (khả năng phản ứng, kích thước phân tử, điều kiện xử lý)

- Sự hạ bậc cấu tử trong gỗ sẽ làm cường độ gỗ yếu đi

2.2 Một số phương pháp biến tính gỗ

Có nhiều phương pháp kỹ thuật sử dụng trong biến tính gỗ, theo B Stefke và

A Teischinger (2002) các phương pháp biến tính gỗ có thể hệ thống như sau:

2.2.1 Biến tính nhiệt

Là quá trình làm thay đổi cấu trúc hóa học của gỗ bởi sự tác động của nhiệt hoặc hơi nước Điều này có thể dẫn đến phá vỡ vài hiện diện cấu trúc trong gỗ hoặc làm nóng chảy các thành phần, sau đó chúng có thể đóng kết lại thành chất mới có cấu trúc ổn định hơn

2.2.2 Biến tính cơ

Là quá trình gỗ được xử lý theo phương pháp uốn nén đặc biệt theo hướng xác định để làm thay đổi đặc tính cơ học của gỗ

2.2.3 Biến tính cơ nhiệt

Dưới tác dụng của nhiệt độ trong môi trường ẩm sẽ làm cho các nguyên liệu

gỗ mềm ra, tính dẻo của nó cũng biến đổi theo Căn cứ vào đặc điểm này người ta nghiên cứu xử lý nhiệt dưới nhiều hình thức khác nhau: đốt nóng hoặc hấp nóng trong các thiết bị kín, sau khi được làm mềm và làm dẻo, gỗ được nén trong các khuôn nóng để ổn định về hình dạng và kích thước, quá trình nén làm giảm thể tích

gỗ, làm tăng khối lượng riêng Điều cực kỳ quan trọng là phải giữ nguyên được cấu trúc, không phá vỡ các vách tế bào, làm dập các mao mạch, mà chỉ thu hẹp kích thước, nguyên liệu ban đầu tới giới hạn tùy ý Phương pháp này cho phép sản xuất

ra các sản phẩm có những tính chất có thể dự đoán được, khối lượng riêng, độ nén,

độ trương nở và độ hút nước… của sản phẩm

2.2.4 Biến tính hóa cơ

Biến tính gỗ bằng phương pháp hóa cơ tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, bằng cách đưa vào tế bào gỗ các monomer hoặc polymer, dưới tác dụng của nhiệt hay các tác nhân hóa học làm cho nó đóng rắn bên trong vách tế bào gỗ Đó là các chất kết dính có nguồn gốc khác nhau, các loại nhũ dịch… Ngoài ra người ta còn tiến hành làm mềm gỗ bằng các dung dịch amoniac, ure hoặc các chất khác… Xử lý

gỗ bằng amoniac có sự tham gia của nước sẽ làm tăng độ dẻo nhờ thủy phân các liên kết este phức tạp trong cấu trúc tế bào gỗ Sau khi nén gỗ, nước và amoniac có tác dụng như chất làm dẻo và chúng cũng được đẩy ra ngoài trong quá trình sấy Kết quả nén gỗ sẽ cho ra các sản phẩm với cấu trúc mới, ổn định và có tính chất cơ

lý cao

2.2.5 Biến tính gỗ theo phương pháp enzim

Là quá trình làm thay đổi cấu trúc và bản chất của những thành phần lignin trong gỗ dưới sự biến đổi các hợp chất phenolic Sự biến đổi này bắt đầu từ các phản ứng nhóm chất trong gỗ và tự bản thân những nhóm chức này có thể phản ứng với nhau để tạo ra cấu trúc phân tử mới

2.2.6 Biến tính gỗ theo phương pháp di truyền gen và biện pháp lâm sinh

Dưới sự tác động gen từ công đoạn tạo cây giống sẽ làm thay đổi được đặc tính gỗ Qua biến tính gen có thể làm thay đổi đến các chỉ tiêu đặc tính của gỗ như hàm lượng cellulose, hàm lượng lignin, chiều dài sợi gỗ (Zobel và Jett, 1995) Bên cạnh tác động gen thì biện pháp lâm sinh cũng có thể thay đổi được tính chất gỗ (Wodzicki, 2001) Biện pháp lâm sinh là một trong những tác nhân ảnh hưởng rất lớn đến tính chất gỗ Vì vậy biến tính gỗ theo phương pháp di truyền gen và biện pháp lâm sinh gen có ý nghĩa rất lớn đối với rừng trồng

2.2.7 Biến tính gỗ theo phương pháp hóa học

Là một quá trình gỗ được xử lý hóa chất để tạo ra sản phẩm có một vài thay đổi trong cấu trúc tế bào Những thay đổi này có thể là một kết quả gắn kết bên trong cấu trúc của tế bào (gọi là sự thay đổi trực tiếp), hoặc là một sản phẩm không

có sự gắn kết mà chỉ là khối tiến triển hóa lý (gọi là sự thay đổi gián tiếp) (D Jones, 2002)

 Sự thay đổi gián tiếp: đây là quá trình bổ sung một chất hóa học vào trong gỗ, được gỗ hấp thụ nhưng không xảy ra phản ứng hóa học với gỗ hoặc có xảy ra phản ứng nhưng chỉ tạo được liên kết hydro yếu hơn Tuy vậy quá trình này cũng tạo được sự thay đổi tính chất gỗ theo đề xuất Bảo quản gỗ bằng xử lý hóa

chất được xem là hình thức biến tính gỗ theo phương pháp hóa học với sự thay đổi gián tiếp (D Jones, 2002)

 Sự thay đổi trực tiếp: đây là quá trình bổ sung một chất hóa học vào trong gỗ và chất này sẽ tham gia vào một phản ứng hóa học Phản ứng này sẽ tạo ra một cấu trúc mới trong gỗ, chính vì thế làm thay đổi tính chất của vật liệu gốc Có rất nhiều khả năng có thể làm thay đổi cấu trúc trong gỗ, nhưng những khả năng này phụ thuộc vào phản ứng của chất hóa học thêm vào với nhóm hydroxyl trong cấu trúc gỗ Kết quả là một liên kết cộng hóa trị, một liên kết chặt (tất cả các liên kết này giữ những nguyên tử trong gỗ lại với nhau) và cũng khá ổn định Có nhiều loại chất phản ứng hóa học có khả năng tạo ra những liên kết cộng hóa trị với gỗ như Isocyanate, Epoxide, Aldehyde, Formaldehyd, dimethyloldihy-droxyethyleneurea (DMDHEU)

Những hóa chất được sử dụng trong biến tính gỗ loại thay đổi trực tiếp này được phân loại theo các dạng, phản ứng tạo thành liên kết giữa chúng với nhóm hydroxyl của vách tế bào gỗ Các dạng phản ứng quan trọng và được sử dụng rất nhiều trong biến tính gỗ theo phương pháp hóa học là ete hóa, acetal hóa và este hóa

 Đặc tính của gỗ biến tính theo phương pháp hóa học

 Độ bền sinh học (durability)

Gỗ biến tính hóa học có khả năng bảo vệ sự tấn công của nấm mốc vì sự hút

ẩm trong vách tế bào giảm và sự thay thế nhóm hydroxyl của những polymer vách

tế bào Một khả năng khác nữa mà có thể cải thiện độ bền sinh học của gỗ biến tính

là sự phong tỏa lý học của những polymer vách tế bào theo một dãy rộng bao quanh holocellulose và lignin (Militz, 1992)

 Sự ổn định kích thước (dimensional stability)

Một trong những mục tiêu của biến tính hóa học gỗ là nâng cao sự ổn định kích thước gỗ Điều này được nghĩ đến kết quả kháng ẩm của gỗ bởi vì những nhóm hydroxyl hydrophylic được thay thế bới những nhóm có bề mặt kháng ẩm cao trong vách tế bào

 Tính chất cơ học (mechanical property)

Biến tính hóa học của gỗ có thể dẫn đến hiệu quả tích cực hoặc tiêu cực hay không có ảnh hưởng đến tính chất cơ học của gỗ Điều này phụ thuộc vào dạng biến tính sử dụng Chẳng hạn biến tính gỗ bằng epoxyd hóa sẽ làm giảm cơ tính của gỗ khoảng 10 % (Norimoto và các cộng sự, 1992) Nhưng nếu dùng acetal hóa thì sẽ làm tăng ứng lực của gỗ (Akitsu và các cộng sự, 1991)

Hầu như một trong những mục tiêu của việc xử lý biến tính là làm giảm độ

ẩm của gỗ trong môi trường không khí Độ ẩm thấp hơn này có thể làm giảm ứng lực của gỗ Nói cách khác sự phân hủy do nhiệt và axit của các polymer vách tế bào trong khi xử lý (như dùng e-te hóa bằng alkyl chloride hoặc este hóa bằng anhidrid)

có thể gây ra sự tổn thất của ứng lực gỗ

Tuy vậy sự tăng khối lượng thể tích của gỗ sau biến tính sẽ cho hiệu quả tích cực đến độ cứng của gỗ Sự tăng khối lượng thể tích còn ảnh hưởng tốt đến các tính chất cơ học khác của gỗ do hầu như các nhóm thay thế đều có bề mặt trực giao với các polymer gỗ (Militz, 1993)

Ngoài các đặc tính trên, gỗ biến tính hóa học có khả năng chống đỡ được sự phong hóa của thời tiết và đặc biệt chống sự phân hủy bề mặt gỗ do tia cực tím (UV)

2.3 Các thông số công nghệ ảnh hưởng đến hiệu quả biến tính gỗ theo phương pháp hóa học

1989, Goethals và Steven, 1994)

2.3.2 Nhiệt độ

Phần lớn các chất hóa học phản ứng nhanh với nhóm hydroxyl của gỗ ở nhiệt

độ cao Nhiệt độ thường dùng trong phạm vi từ 80 - 1200C dường như cho tất các biến tính Oxyd hóa gỗ được thực hiện theo nhiệt độ phòng Nhiệt độ trên 1400C thường bắt đầu xảy ra các phản ứng phân hủy các polymer gỗ, đặc biệt là trước các chất xúc tác là axit hay các axit từ sản phẩm phụ hình thành trong phản ứng như HCl tạo thành trong ete hóa gỗ bằng alkyl chloride (Militz, 1997)

2.3.3 Thời gian

Đa phần nghiên cứu về biến tính gỗ được thực hiện để xác định xem hóa chất này có phản ứng với thành phần của vách tế bào hay không Vì vậy các giai đoạn phản ứng kéo dài đến 24 giờ được áp dụng Những trải nghiệm đã nhận thấy rằng thời lượng này là thời lượng tối ưu cho việc xử lý, ví dụ là thực hiện cho biến tính hóa gỗ bằng acetyl hóa (Beckers và các cộng sự, 1994)

2.3.4 Loại gỗ

Có hai đặc tính chính của các loại gỗ đóng vai trò quan trọng trong biến tính hóa học gỗ Đầu tiên là tính thẩm thấu (treatability/ permeability) của loại gỗ dùng chọn biến tính Nếu như trong cùng một điều kiện biến tính, loại gỗ có tính thẩm thấu cao thì hiệu quả biến tính sẽ tốt hơn loại gỗ có tính thẩm thấu thấp Theo kết quả nghiên cứu của Beckers và Militz, 1994, về biến tính gỗ bằng acetyl hóa đã chỉ

ra rằng: các loại gỗ bạch đàn (eucalypt) hay gỗ thông rụng lá (larch) hấp thụ hóa chất kém hơn gỗ thông giác (pine sapwood) và gỗ bạch dương (beech) nên mức độ biến tính cũng đạt được thấp hơn trong cùng điều kiện công nghệ

Kế đến là thành phần hóa học của các loại gỗ có ảnh hưởng đến khả năng sử dụng hóa chất để biến đổi những thành phần vách tế bào Các chất trích ly trong gỗ

có thể phản ứng với những hóa chất (dùng để biến tính) và mở đường cho việc biến tính vách tế bào, hoặc dẫn đến sự tiêu tốn nhiều hóa chất mới đạt được mức độ xử

lý chắc chắn Cũng theo kết quả nghiên cứu của Beckers và công sự (1994) về acetyl hóa gỗ đã đưa ra giả thiết rằng sự khác nhau về lignin giữa gỗ giác và gỗ lõi

đã dẫn đến sự khác nhau về sự phân bố của nhóm acetyl trong lignin và holocellulose

2.4 Khái quát về Cây Cao su

Hình 2.1: Cây Cao su

Tên Việt Nam: Cao su

Tên khoa học: Hevea brasiliensis Muell Arg

Họ Thầu dầu: Euphorbiaceae

Tên thương mại: Rubber wood-the rubber tree

2.4.1 Đặc điểm sinh trưởng cây Cao su

Cây Cao su phát triển tốt ở vùng khí hậu nhiệt đới, có nhiệt độ trung bình từ

220C đến 300C (tốt nhất ở 260C đến 280C), cần mưa nhiều (tốt nhất là 2.000 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 9 tháng, 3 tháng còn lại không được thu hoạch vì đây là thời gian cây 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 40m Khi trồng thành vườn, có cạo mủ cây thường không cao quá 25m Cây Cao su thân thẳng, vỏ láng, gỗ tương đối mềm, thân là thành phần kinh tế quan trọng nhất của cây vì lớp vỏ thân cây chứa nhiều mạch mủ, nguồn cung cấp nhựa Cao su Các mạch mủ xếp thành từng lớp nằm gần trong gần sát lớp gỗ

Hoa thuộc loại hoa đơn, hoa đực bao quanh hoa cái nhưng thường thụ phấn chéo, vì hoa đực chín sớm hơn hoa cái

Quả là quả nang có 3 mảnh vỏ ghép thành 3 buồng, mỗi nang một hạt hình bầu dục hay hình cầu, đường kính 2 cm, có hàm lượng dầu đáng kể được dùng trong kỹ nghệ pha sơn

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

Cây Cao su là một loại cây độc, chất mủ của cây là một loại chất độc cho con người khai thác nó Tuổi thọ của người khai thác mủ Cao su thường giảm từ 3 đến 5 năm nếu làm việc trong khoảng thời gian dài

2.4.2 Đặc điểm cấu tạo gỗ Cao su

2.4.2.1 Cấu tạo thô đại

Gỗ Cao su là loại gỗ tạp Khi mới cưa xẻ gỗ có màu vàng nhạt, lúc khô biến thành màu kem nhạt, thớ thẳng ít xoắn thớ, giác lõi khó phân biệt, vòng sinh trưởng

rõ ràng, dứt khoát, rộng 2 – 4 mm Lỗ mạch khá lớn, đường kính từ 385 - 396 μm

theo chiều xuyên tâm, phân bố phân tán

Nhu mô: khá phong phú Tia gỗ: có cấu tạo dị bào, bề rộng từ 2 - 3 hàng tế bào Sợi gỗ: thẳng Gỗ Cao su dễ bị nấm mốc, mọt tấn công nên cần bảo quản sau khi chặt hạ

Hình 2.2: Cấu tạo thô đại của gỗ Cao su 2.4.2.2 Cấu tạo hiển vi

Qua khảo sát cấu tạo hiển vi trên các tiêu bản của 3 mặt: mặt cắt ngang, mặt cắt tiếp tuyến, mặt cắt xuyên tâm ta có thể quan sát được các đặc điểm cấu tạo đặc trưng sau:

Mạch gỗ: Gỗ cao su có lỗ mạch khá lớn, đường kính từ 385 - 396 μm, phân bố theo kiểu phân tán, 4 - 6 lỗ mạch/ mm2 Chiều dài mạch gỗ khoảng 1500 μm Mạch

phân tán đơn có khi kép xuyên tâm Những lỗ mạch kép có khi từ 2 - 7 lỗ mạch đơn nằm sát cạnh nhau (Lê Văn Hải, 1998)

Tế bào mô mềm: Các hình thức phân bố mô mềm của gỗ cao su khá phong phú, chủ yếu là mô mềm xa mạch xếp thành những dải băng, một hàng tế bào tạo nên mạng lưới dày đặc Ngoài ra còn có các dãy mô mềm liên kết các mạch Đặc biệt có sự xuất hiện các mô mềm xếp dọc thành tầng và có các tinh thể oxalat canxi, silic trong mô mềm (Phạm Ngọc Nam, Nguyễn Thị Ánh Nguyệt, 2005)

Tia gỗ: Tia dị bào, bề rộng tia 2 - 3 hàng tế bào, chiều cao tia biến động từ 15 -

20 hàng tế bào, mật độ tia từ 5 - 6 tia/ mm2

Khoảng cách giữa 2 tia nhỏ hơn đường kính lỗ mạch, đôi khi xuất hiện tinh thể hình quả trám ở tế bào đứng (Nguyễn Hân, 1997)

Sợi gỗ: Sợi gỗ Cao su khá thẳng, chiều dài trung bình khoảng 1500 μm, bề rộng sợi trung bình là 14 μm Vách sợi mỏng, có vách ngăn ngang đa phần vuông góc với tế bào sợi (Lê Văn Hải, 1998)

Ống dẫn nhựa bệnh: Có hiện tương ống dẫn nhựa bệnh do tổn thương (vì hiện tượng trích nhựa)

Mặt cắt ngang Mặt cắt tiếp tuyến Mặt cắt xuyên tâm

Hình 2.3: Cấu tạo hiển vi của gỗ Cao su

Nhận xét:

Gỗ Cao su có mật độ lỗ mạch dày, đường kính lớn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hút và thoát hơi nước Mặt khác, gỗ có cấu tạo mạch dây xuyên tâm nên có thể sử dụng gỗ Cao su trong công nghệ ván ép, bóc dễ bị gây nên nứt theo chiều xuyên tâm Có thể bít ở trong lỗ mạch (1/3) Đây là một trong những nguyên nhân gây cản trở quá tính hút và thoát nước kéo dài trong sấy và tẩm gỗ Nhu mô là dải băng xếp dọc thành tầng nên giảm lực ép ngang theo chiều tiếp tuyến Trong

nhu mô còn có tinh thể oxalat, canxi, silic Tia gỗ xuất hiện tinh thể hình quả trám

Bảng 2.1: Tính chất vật lí của gỗ Cao su

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

(Nguồn Nguyễn Hân, 1997)Khối lượng thể tích cơ bản của gỗ Cao su sau khi trích nhựa khai thác ở các miền Đông Nam Bộ vào khoảng 0,55 g/cm3 cho thấy gỗ Cao su là loại gỗ có khối lượng thể tích trung bình

2.4.3.2 Tính chất cơ học

Tính chất cơ học của gỗ cũng giữa vai trò hết sức quan trọng góp phần vào xác định khả năng chịu lực của gỗ để từ đó ứng dụng vào lĩnh vực phù hợp với yêu cầu sản xuất, tính chất cơ học của gỗ được thể hiện qua bảng 2.2

Bảng 2.2: Tính chất cơ học của gỗ Cao su

2.4.3.3 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học gỗ của 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

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của gỗ Cao su

(Nguồn Hoàng Thị Thanh Hương, 2001)

Bảng 2.4: Kết quả chất tan của gỗ Cao su (những chất không phải vách tế bào)

(Nguồn Hoàng Thị Thanh Hương, 2001)

2.5 Tình hình nghiên cứu biến tính gỗ

2.5.1 Nghiên cứu ngoài nước

Biến tính gỗ tự nhiên và ván gỗ nhân tạo bằng phương pháp cơ nhiệt và hóa nhiệt đã mở ra những khả năng ứng dụng và sức cạnh tranh mới của gỗ với các vật liệu tổng hợp Ý tưởng biến tính gỗ để cải thiện độ bền của gỗ đã có cách đây hơn một thế kỷ, nhưng mãi đến những thập niên gần đây vấn đề này mới được quan tâm nghiên cứu và phát triển cho sản xuất

Vào năm 1930, Đức, Liên Xô đã có những nghiên cứu biến tính gỗ bằng phương pháp nén tăng khối lượng thể tích sau khi hóa dẻo, nhằm làm tăng độ bền tự nhiên của gỗ, sản phẩm biến tính đạt được trong giai đoạn này là gỗ nén làm thoi dệt, tay nắm công cụ, những chi tiết chịu mài mòn, ống sợi, … Vào đầu năm 1932, Liên Xô nghiên cứu biến tính gỗ bằng 2 phương pháp ép làm tăng tính chất cơ lý

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

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

của gỗ đó là ép nén với sự làm nóng gỗ trong môi trường hơi nước bão hòa hoặc gỗ được tẩm trước và gỗ được xử lý trong môi trường độ ẩm cao

Vào năm 1936 một số nhà khoa học của Liên Xô đã tìm ra phương pháp đưa vào trong vật liệu gỗ các loại hóa chất dưới dạng monomer hoặc polymer, dung dịch Bakelit 5 – 10 %

Năm 1937, Stamm và Hansen đã nghiên cứu về độ co rút dãn nở gỗ đã qua

xử lý nhiệt, các kết quả cho thấy tính hút ẩm của gỗ khô giảm một cách đáng kể Đối với gỗ được xử lý nhiệt trong môi trường không khí thì độ cứng giảm nhiều hơn khi được xử lý trong môi trường chất khí Đến năm 1946, Stamm lần đầu tiên

có báo cáo thử nghiệm một cách có hệ thống về khả năng làm tăng tính kháng nấm mốc cho gỗ khi xử lý trong bốn kim loại nóng Báo cáo cũng xác định được khả năng cải thiện được độ bền và độ ổn định kích thước Hệ số chống co rút dãn nở (Antiswelling/ Shrinking eFFiciency – ASE) tăng lên 40 %, còn độ bền uốn tĩnh (Modulus Of Elasticly – MOE) giảm 20 %

Bên cạnh những phương pháp trên thì biến tính gỗ bằng phương pháp bức xạ-hóa học cũng được Mỹ, Liên Xô và Trung Quốc nghiên cứu vào những năm

1960, sử dụng tia chiếu xạ gây phản ứng đa tụ ở các đơn thể tẩm vào gỗ tạo nên sản phẩm polymer hóa chất lượng cao

Năm 1966, G.V.Klard viện nghiên cứu vùng Xiberi đã sử dụng dung dịch FurForol tẩm vào gỗ tạo vật liệu có độ bền cơ học cao Vào khoảng năm 1982 đã có nhiều nghiên cứu về biến tính gỗ như phương pháp cho vào gỗ dung dịch U-F có khối lượng phân tử thấp bằng phương pháp tẩm áp lực, các loại nhựa tổng hợp và hợp chất của chúng, phương pháp biến tính gỗ hóa cơ bằng cách hóa dẻo gỗ bằng Ure…

Hills và Rossa (1978) cho rằng biến tính nhiệt độ cao thời gian dài (gỗ Spruce và Beech) nếu xử lý trong môi trường kín với khí trơ thì sự giảm cơ tính ít hơn Quan trọng là tuy có giảm cơ tính nhưng tính dãn nở và tính co rút cũng giảm

mà không cần dùng đến hóa chất nào

Ở Nhật Bản năm 1994 đã nghiên cứu gỗ biến tính theo phương pháp xông khói EDS (Ecology dry system) và gỗ biến tính theo phương pháp ép nén kéo năm

1995

Bror Sundqvist, thuộc ngành khoa học vật liệu gỗ, SkelleFtea, Đai học kỹ thuật Lulea, Thụy Điển đã tiến hành nghiên cứu về “sự thay đổi màu sắc và cấu trúc acid trong suốt quá trình xử lý nhiệt trên một số loại gỗ Bu – Lô, Vân Sam Na Uy

và Thông Scots” (1997 – 2004) Ông cho rằng sự thay đổi màu sắc ở mức độ khác nhau có liên quan đến sự thay đổi nhiệt độ xử lý Từ năm 2002 tại phòng thí nghiệm Forintek, Canada Corp đã nghiên cứu biến tính hai loại gỗ Scot Pine và Spruce trên, kết quả tính chống mòn gỗ, độ uốn, MOR giảm, tính ổn định về kích thước tăng, tính kháng mốc tăng còn MOE ảnh hưởng không đáng kể

2.5.2 Nghiên cứu trong nước

Vào cuối những năm 1969, bộ môn gỗ - ván nhân tạo thuộc Viện Nghiên cứu Lâm nghiệp và sau đó ở Viện Công nghiệp rừng đã tiến hành thí nghiệm biến tính các loại gỗ vạng trứng (Endospermum sinensis Benth), gỗ mỡ (Manglietica glauca Anet), gỗ trám trắng (Canarium album Raeush) bằng phương pháp nhiệt – cơ và hóa – cơ kết hợp Kết quả cho thấy khối lượng thể tích tăng 1,2 lần và cường độ uốn tĩnh tăng 1,3 lần so với lúc chưa biến tính

Năm 1980, bằng phương pháp cơ – hóa – nhiệt tác giả Nguyễn Trọng Nhân (Viện Nghiên cứu Lâm nghiệp Việt Nam) đã nghiên cứu tạo ra được sản phẩm gỗ

ép làm thoi dệt từ gỗ vạng trứng Năm 1999, bằng phương pháp hóa - nhiệt để tăng cường ổn định kích thước ván dăm, nghiên cứu của Trường Đại học Lâm nghiệp

Năm 2001, trường Đại học Lâm nghiệp đã thực hiện biến tính nguyên liệu trong sản xuất ván dăm bằng phương pháp xử lý nhiệt

Theo Huy Vũ Đại – ThS Nguyễn Minh Hùng (2004), ảnh hưởng của xử lý bằng lò vi sóng đến tính chất cơ lý của gỗ trám trắng Kết quả cho thấy tính ổn định

về kích thước của gỗ được cải thiện nhưng cường độ cơ học giảm

Năm 2005, trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Xuân Mai, Hà Tây đã dùng hóa chất tẩm gỗ sau đó nén để nâng cao cơ tính của gỗ Công nghệ này được chào bán tại hội chợ Techmark

Năm 2006, Đào Xuân Thu nghiên cứu công nghệ biến tính gỗ Keo tai tượng bằng amoniac

Theo TS Hoàng Thị Thanh Hương (2006), nghiên cứu biến tính gỗ Điều, Cao su và gỗ Hông bằng hóa chất, ép nhiệt và theo kết quả nghiên cứu thì có thể nâng cao sức bền lên 30 %

 Nhận xét

Quá trình tìm hiểu về tình hình nghiên cứu biến tính gỗ của Việt Nam và các nước trên thế giới chúng tôi đã nhận thấy các nhà khoa học của Liên Xô cũ, Hoa

Kỳ, Trung Quốc, … đã có những nghiên cứu biến tính cho gỗ và các sản phẩm từ

gỗ với nhiều dạng biến tính khác nhau cùng cơ chế của chúng, … Ở Việt Nam cũng

có những công trình nghiên cứu biến tính nhưng về mảng biến tính hóa học chưa được đa dạng một phần cũng do điều kiện máy móc và thiết bị chưa đáp ứng được yêu cầu của công nghệ biến tính gỗ, do đó chất lượng gỗ biến tính cũng chưa đáp ứng được theo tiêu chuẩn Vì vậy nghiên cứu biến tính gỗ nói chung và biến tính hóa học nói riêng ở trong nước là hết sức cần thiết và ý nghĩa Nó mở ra hướng nghiên cứu quá trình biến tính gỗ của nước ta đặc biệt là gỗ rừng trồng, mềm, có tốc

độ tăng trưởng nhanh, thay thế các loại gỗ cứng, sinh trưởng chậm từ gỗ rừng tự nhiên Đây là điều rất phù hợp với chủ trương chính sách trồng rừng và sử dụng gỗ rừng trồng của Nhà nước ta Thêm vào đó Việt Nam là đất nước ở vùng nhiệt đới, nóng ẩm mưa nhiều, nhiệt độ chênh lệch lớn, có những vùng khí hậu tương đối khắc nghiệt Tất cả các điều kiện khí hậu và thời tiết không thuận lợi này cùng với cấu tạo của gỗ Cao su tạo điều kiện cho nước xâm nhập vào gỗ cùng với đó hiện tượng dãn nở, bị mối mọt, cong vênh hoặc mục nát theo thời gian và phá huỷ bề mặt gỗ, gỗ Cao su lại là loại tương đối dễ thấm nước Do đó hướng nghiên cứu của

đề tài là tạo ra gỗ Cao su biến tính cải thiện một số tính chất vật lý của gỗ về độ hút

ẩm, độ hút nước và tỉ lệ dãn nở nhưng vẫn đảm bảo tính chất cơ học và vật lý của

gỗ để sử dụng trong sản xuất hàng mộc Bên cạnh đó gỗ vẫn có thể thấm keo và trang sức tốt sau khi xử lý biến tính Quá trình sản xuất phải đơn giản, dễ thực hiện Hóa chất sử dụng phải có giá thành hợp lý ít độc hại cho người sử dụng và không làm biến đổi màu sắc của gỗ Cao su Vì vậy chúng tôi thực hiện nghiên cứu về tính hút nước, hút ẩm và dãn nở của gỗ Cao su biến tính

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

 Tiến hành thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm cho nghiên cứu biến tính gỗ

 Xây dựng phương trình tương quan thể hiện sự ảnh hưởng của nồng độ hóa chất Natri silicat (Na2SiO3), thời gian xử lý với độ hút nước Yhn (%), độ hút ẩm

Yha (%) và tỉ lệ dãn nở theo chiều tiếp tuyến Ytt (%), xuyên tâm Yxt (%), dọc thớ Ydt(%)

 Xác định giá trị tối ưu về nồng độ Natri silicat (Na2SiO3) và thời gian xử

lý đạt hiệu quả trong việc biến đổi tính hút nước, hút ẩm và dãn nở theo các chiều thớ của gỗ Cao su biến tính

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Vật liệu nghiên cứu

 Nguyên liệu

Gỗ Cao su từ 20 – 30 năm tuổi sau khi đã khai thác lấy nhựa

Kích thước 30x30x10 mm

Độ ẩm 40 – 50 %

Nơi khai thác: mẫu gỗ Cao su được khai thác ở miền Đông Nam Bộ rồi đưa

về cắt theo quy cách mẫu thí nghiệm tại công ty TNHH XD – TM – SX Trường Tiền, Thủ Đức

Mẫu được lấy trên cùng khúc gỗ tròn ở phần giác lõi theo ba hướng chính xuyên tâm, tiếp tuyến và dọc thớ Mẫu thí nghiệm 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

Số lượng mẫu dùng trong thí nghiệm là 132 mẫu, trong đó có 12 mẫu đối chứng, mỗi mẫu cắt theo quy cách dài, rộng, dày là 30x30x10 mm (10 mm theo chiều dọc thớ gỗ)

 Chuẩn bị gỗ thí nghiệm

Những mẫu gỗ được đánh dấu thứ tự và ký hiệu cho từng chỉ tiêu nghiên cứu tương ứng với mỗi lô thí nghiệm Đối với mẫu để khảo sát chỉ tiêu vật lý đo kích thước được đánh dấu một điểm ở giữa của mặt tiếp tuyến và xuyên tâm để cho mỗi lần đo kích thước được diễn ra như nhau trên cùng một vị trí đo Vì vậy có thể giảm được sai số đo lường của ở những điểm khác nhau

 Phương pháp xử lý gỗ

Do thời gian thực hiện đề tài có giới hạn, điều kiện tiến hành thí nghiệm còn hạn chế về thiết bị và gỗ Cao su là loại gỗ mềm, xốp, khả năng thấm hút chất chống thấm tốt nên chúng tôi chọn phương pháp ngâm thường Mặt khác, mẫu gỗ dùng để ngâm tẩm tương đối nhỏ nên dù chọn phương pháp ngâm thường nhưng vẫn đảm bảo lượng thuốc thấm vào bên trong gỗ, biến tính gỗ

thức vì thấy được hiệu quả trong việc biến tính gỗ Cao su về cải thiện độ hút nước, hút ẩm, tỉ lệ dãn nở theo các chiều thớ hơn hai loại hóa chất còn lại cùng với giá thành thấp, nguồn nguyên liệu dồi dào, an toàn môi trường, đặc tính kết dính,

Natri silicat (Na2SiO3) còn được gọi là nước thủy tinh hoặc thủy tinh lỏng, công thức hoá học: Na2SiO3, mNa2O.nSiO2 Natri silicat là một chất rắn màu trắng, không vị và an toàn môi trường, dễ tan trong nước, không tan trong rượu, rất hút ẩm khi phản ứng với khí CO2 và nước từ không khí Khi hòa tan trong nước là chất lỏng trong, sánh, không màu hoặc màu vàng xanh, có phản ứng kiềm, có độ nhớt rất lớn như keo, nếu được bảo quản kín thì có thể để được lâu dài nhưng dễ bị phân rã khi để ngoài không khí, độ phân rã càng lớn khi môđun silíc càng cao Mô đun silic (còn gọi là mô đun) là đặc trưng xác định độ tan và một số tính chất khác của thuỷ tinh lỏng, được tính bằng tỉ số giữa m và n trong công thức tổng quát: mNa2O.nSiO2 Khối lượng phân tử: 284,22, độ pH (dung dịch 1 %) là 12,8, modun: 2,6 – 2,9, tỷ trọng ở 200C: 1,40 – 1,42 g/ cm3, độ nhớt: BZ4 250C trên 19s, có nhiệt

độ nóng chảy là 10880

C

Natri silicat là bền trong dung dịch trung tính và kiềm Là một chất rất hoạt động hóa học có thể tác dụng với nhiều chất ở dạng rắn, khí, lỏng Dễ bị các axit phân hủy ngay cả axit cacbonic, khi đó các ion silicat phản ứng với các ion hydro tạo thành axit silixic, mà khi rang hoặc tác dụng nhiệt tạo thành silica gel, một chất tủy tinh cứng

 Ứng dụng:

- Sử dụng trong nhiều nghành công nghiệp khác nhau: Sản xuất chất tẩy rủa, silicagel, làm keo dán, xử lý nước, phụ gia trong sản xuất gốm xứ, xi măng, trong công nghiệp dệt nhuộm, sản xuất giấy, chống cháy

- Chế tạo xi măng chịu axít, sơn silicát, men lạnh, chế tạo các hợp chất silicát rỗng phục vụ cho việc lọc các hợp chất khác Chế tạo vật liệu chịu nhiệt, cách âm, chất cách điện, chất bọc que hàn điện, vật liệu xây dựng, chất độn, giấy carton, các điện cực dương kim loại nhẹ, các chất không thấm khí, chất độn hoặc sử dụng ở dạng tấm làm vật liệu chống ăn mòn

Tủ sấy thí nghiệm Cân điện tử Bình hút ẩm

Thước kẹp

Hình 3.3: Dụng cụ thí nghiệm 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.2.1 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 biến tính gỗ

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

3.2.2.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Quy hoạch thực nghiệm là phương pháp nghiên cứu khi ta không có đầy đủ thông tin về đối tượng và phải thực nghiệm để xây dựng mô hình Theo nghĩa rộng thì quy hoạch thực nghiệm là tập hợp các tác động nhằm đưa ra chiến thuật làm thực nghiệm từ giai đoạn đầu tiên đến giai đoạn kết thúc của quá trình nghiên cứu đối tượng

Cơ sở toán học nền tảng của lý thuyết quy hoạch thực nghiệm là toán học thống kê với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi quy

Đối tượng nghiên cứu của quy hoạch thực nghiệm trong các ngành kỹ thuật là một quá trình, một cơ cấu hoặc một hiện tượng có những tính chất, đặc điểm chưa biết cần nghiên cứu

Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm không lấy toàn bộ các trạng thái đầu vào, phức tạp dần mô hình toán học, đối chứng nhiễu, ngẫu nhiên hóa, tối ưu

Ưu điểm của phương pháp này là các thí nghiệm dễ dàng tiến hành, đối tượng nghiên cứu đa dạng Chúng ta chỉ quan tâm đến các yếu tố đầu vào và các yếu tố đầu

ra Ngoài ra ta có thể khống chế các yếu tố đầu vào hoặc làm giảm sự ảnh hưởng của các yếu tố khác tác động tới, số lần thí nghiệm ít, tiết kiệm được thời gian cũng như chi phí, phương pháp này có thể xây dựng phương pháp hồi quy rất thuận tiện cho việc khảo sát kết quả tìm phương pháp tối ưu

Nhược điểm của phương pháp quy hoạch thực nghiệm là tính toán và xử lý số liệu khá phức tạp Tuy nhiên, vấn đề này có thể nhờ sự hỗ trợ của các phần mềm máy tính để giải quyết một cách nhanh chóng và dễ dàng

Căn cứ vào nội dung và điều kiện tiến hành đề tài cũng như những ưu nhược điểm của những phương pháp nghiên cứu chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm cho quá trình nghiên cứu để xác định mối tương quan giữa các thông số đầu vào và các thông số đầu ra Trong tính toán tìm ra các phương trình tương quan, tôi chọn mô hình toán học bậc nhất và dạng đa thức bậc II Box & Hunter

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)

 Giới hạn các yếu tố nghiên cứu

 Các yếu tố đầu vào

Các yếu tố đầu vào ảnh hưởng đến công nghệ và chất lượng gỗ biến tính hóa học gồm có các yếu tố sau: độ ẩm, gỗ cứng hay mềm, chiều dày của mẫu, loại hóa chất, nồng độ của hóa chất, thời gian, nhiệt độ xử lý gỗ, chất xúc tác, lượng nước ngâm, độ tuổi cây, k+ích thước Các yếu tố đầu vào phải có ý nghĩa và là đại lượng có thể đo đếm được và có thể điều khiển được

Dựa vào kết quả biến tính thăm dò, dựa vào các tài liệu tham khảo về công nghệ biến tính gỗ và kế thừa các công trình nghiên cứu về các phương pháp biến tính gỗ cùng với các yêu cầu của thông số đầu vào Trong đề tài này dùng hóa chất

để biến tính gỗ với hai yếu tố đầu vào là nồng độ hóa chất (%) và thời gian xử lý (ngày) Các yếu tố khác xem như cố định

 Các yếu tố đầu ra

Các yếu tố đầu ra là những tính chất cơ bản của gỗ sau khi biến tính bao gồm hai nhóm chính sau:

- Nhóm tính chất vật lý: khối lượng thể tích, độ hút nước, độ hút ẩm, tỉ lệ dãn

nở theo các chiều thớ gỗ, độ ổn định về kích thước

- Nhóm tính chất cơ học: độ bền uốn tĩnh, lực tách, độ cứng, ứng suất nén dọc Dựa vào những yêu cầu trong việc xác định thông số đầu ra phải là 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 của các thông số đầu vào; chúng tôi tiến hành phân tích và lựa chọn các thông số đầu ra gồm 3 yếu tố là độ hút nước, độ hút ẩm, tỉ lệ dãn nở theo ba chiều tiếp tuyến (TT), xuyên tâm (XT), dọc thớ (DT)

Sau khi tiến hành xác định các thông số đầu vào và đầu ra, tiến hành nghiên cứu vùng biến thiên của các thông số đầu vào, theo thực nghiệm cũng như khảo sát

ý kiến chúng tôi xác định được vùng biến thiên của các thông số đầu vào như sau :

x1 – Nồng độ của Natri silicat (%): 7 – 32 %

x2 – Thời gian xử lý (ngày): 1 – 3 ngày

Mô hình biểu diễn quá trình nghiên cứu như sau:

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 Tùy theo đặc điểm của quá trình nghiên cứu mô hình có thể biểu diễn ở dạng đa thức bậc 1, bậc 2 hoặc bậc cao hơn

Việc tổ chức thí nghiệm theo sơ đồ ma trận, đồng thời phải được tiến hành một cách ngẫu nhiên Có thể thực hiện bằng cách mã hoá tất cả các thí nghiệm rồi tiến hành bốc thăm thực hiện theo thứ tự các phía lấy ra

Kết quả thí nghiệm được ghi vào cột tham số ra trong ma trận thực nghiệm Sau đó tính các hệ số của phương trình hồi quy

Bố trí thí nghiệm gồm 3 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 Tác động của chúng không

GỖ