Nghiên cứu một số giải pháp biến tính gỗ và tiến hành biến tính gỗ bồ đề styrax tonkinensis pierre bằng phương pháp ổn định kích thước

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CHẾ BIẾN LÂM SẢN ====  ==== KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP BIẾN TÍNH GỖ VÀ TIẾN HÀNH BIẾN TÍNH GỖ BỒ ĐỀ (STYRAX TONKINENSIS-PIERRE) BẰNG PHƢƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH KÍCH THƢỚC Ngành học: Chế biến Lâm sản Mã số : 101 Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Trần Văn Chứ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Bảo Ngọc Khóa học: 2004 - 2008 Hà Tây, 2008 LỜI NĨI ĐẦU Nhân dịp hồn thành khóa luận tốt nghiệp tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến thầy, giáo, phịng ban khoa Chế biến Lâm sản Trƣờng Đại học Lâm nghiệp, ngƣời tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình tơi thực khóa luận Đặc biệt, tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS TS Trần Văn Chứ ngƣời tận tình trực tiếp hƣớng dẫn tơi suốt thời gian làm khóa luận tốt nghiệp Tơi xin cảm ơn cán công nhân viên thuộc Trung tâm thí nghiệm Khoa Chế biến Lâm sản - Trƣờng Đại học Lâm nghiệp gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt thời gian thực khóa luận tốt nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! Hà Tây, tháng 06 năm 2008 Sinh viên thực Nguyễn Bảo Ngọc ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam năm gần có bước phát triển vượt bậc, kim ngạch xuất đồ gỗ nước ta đạt gần 1,6 tỷ USD năm 2005, năm 2006 kim ngạch xuất đồ gỗ nước ta đạt tỷ USD, sản phẩm đồ gỗ Việt Nam có mặt 120 quốc gia giới (Vneconomy, 2006) Mặc dù vậy, năm gần phát triển kinh tế, khai thác rừng tự nhiên cách bừa bãi làm cho ngành công nghiệp Chế biến lâm sản đứng trước thực trạng nguyên liệu gỗ rừng tự nhiên ngày khan trầm trọng, xu hướng sử dụng gỗ rừng trồng làm nguyên liệu cho trình sản xuất không ngừng tăng nhanh Gỗ loại vật liệu sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực sống hàng loạt ưu điểm có hệ số phẩm chất cao, mềm, dễ gia cơng, dễ trang sức,…Bên cạnh ưu gỗ rừng trồng khuyết tật, nhược điểm khơng nói tới khả hút, nhả ẩm dẫn đến bị thay đổi kích thước, vật liệu dị hướng nên gỗ dễ biến hình, nứt nẻ, cong vênh Chính thế, tốn đặt cho nhà khoa học tìm kiếm giải pháp cơng nghệ biến tính gỗ nhằm nâng cao chất lượng gỗ, xu hướng quan tâm giới Với mong muốn có kết luận trình biến tính với gỗ Việt Nam, gỗ rừng trồng khóa luận tơi chọn gỗ Bồ Đề, loại gỗ rừng trồng sử dụng rộng rãi nước ta với nhiều ưu điểm tốc độ sinh trưởng, trữ lượng,…để xử lý Polyetylenglycol (PEG) Được cho phép trường Đại học Lâm nghiệp, Khoa Chế biến Lâm sản hướng dẫn thầy giáo PGS TS Trần Văn Chứ, tơi tiến hành thực khóa luận: “Nghiên cứu số giải pháp biến tính gỗ tiến hành biến tính gỗ Bồ Đề (Styrax Tonkinensis - Pierre) phương pháp ổn định kích thước” Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới Công nghiệp chế biến gỗ giới năm gần có bước phát triển Tuy nhiên quốc gia khác trình độ cơng nghệ, máy móc thiết bị khác Nhưng nhìn chung, cơng nghiệp chế biến gỗ cịn có hạn chế chất lượng sản phẩm, tỷ lệ lợi dụng đạt thấp Gỗ vật liệu xốp, rỗng, mao dẫn, dị hướng có khả trao đổi ẩm với môi trường xung quanh dẫn tới thay đổi kích thước, hình dạng tính chất lý gỗ làm ảnh hưởng đến chất lượng độ bền sản phẩm Nhận thức rõ nguyên liệu gỗ có nhược điểm Vì từ sớm nhà khoa học giới quan tâm tìm xu hướng chủ yếu việc nâng cao chất lượng gỗ tìm giải pháp biến tính gỗ Hiện giới xuất nhiều loại vật liệu mới, có nhiều sản phẩm q trình biến tính, cơng nghệ biến tính gỗ khơng cịn lĩnh vực mới, phát triển sớm Châu Âu Với mục đích sử dụng gỗ vật liệu gỗ cách hiệu quả, nước phát triển giới Mỹ, Nga, Nhật, EU năm qua tiến hành nghiên cứu áp dụng vào sản xuất biện pháp biến tính gỗ theo số xu hướng sau: biến tính theo hướng chống cháy, biến tính theo hướng chống ẩm, cải thiện tính chất học gỗ mọc nhanh rừng trồng biến dạng bền với môi trường; xử lý ván mỏng để tạo ván LVL có chất lượng tốt, xử lý dăm gỗ để tạo ván dăm, ván OSB, MDF HDF có chất lượng cao Năm 1930, Liên Xô nhà khoa học nghiên cứu ép gỗ tạo thoi dệt tay đập máy dệt Sau đó, nhà khoa học sử dụng phương pháp để tạo chi tiết chịu mài mịn, tự bơi trơn, sử dụng ơtơ, máy nông nghiệp Gỗ nén theo phương pháp tạo vật liệu khơng ổn định hình dạng, độ ổn định kích thước Để khắc phục nhà khoa học nghiên cứu đưa vào gỗ hoá chất dạng monome polyme Năm 1936, số nhà khoa học Liên Xô đưa vào gỗ dung dịch Bakelit 510% Vào năm 1966, G.B.Klard dùng dung dịch Phuphurol spirt tẩm vào gỗ tạo vật liệu có tính học cao Năm 1972, phịng thí nghiệm sản phẩm lâm sản Mỹ (FPL) bắt tay nghiên cứu ứng dụng Acetol hoá vật liệu gỗ Năm 1980, xử lý Acetol hoá bắt đầu ứng dụng sản xuất ván nhân tạo Năm 1981, Nhật Bản thu thành cơng tiến hành xử lý Acetol hố gỗ với quy mô sản xuất công nghiệp, giới công nghiệp gỗ Nhật Bản mở rộng vật liệu Acetol hoá, mà kích thước ổn định mặc cho độ ẩm tương đối môi trường thay đổi lớn, dùng rộng rãi làm tường vách buồng tắm, cửa ván sàn Đầu năm 1960, nhà khoa học Mỹ, Liên Xô dùng tia chiếu xạ gây phản ứng đa tụ đơn thể tẩm vào gỗ (một số cao phân tử lượng thấp Cacbua hydro khơng bão hồ có cầu đơi) làm cho hố chất kết hợp với gỗ đóng rắn lại tạo nên sản phẩm chất lượng cao, gọi gỗ Polyme phức hợp (WPC) Gỗ xử lý WPC có tính ổn định kích thước khối lượng thể tích cao rõ rệt so với gỗ nguyên Tính kháng ẩm gỗ xử lý WPC tăng Do tính ổn định kích thước WPC tốt, tính học, chịu mài mịn chịu uốn tăng nên loại vật liệu sử dụng rộng rãi kiến trúc, công nghiệp, đồ mộc mỹ nghệ, … Biến tính nguyên liệu gỗ rừng trồng để tạo sản phẩm có chất lượng cao xu phát triển ngành chế biến gỗ tồn giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc Rừng tự nhiên Việt Nam sau nhiều năm khai thác, sử dụng với nhiều nguyên nhân khác (du canh du cư, phát nương làm rẫy, khai hoang trồng lương thực công nghiệp, di dân tự do, khai thác mức) đến rừng suy giảm nhiều số lượng chất lượng Trong năm trước sản lượng gỗ khai thác từ rừng tự nhiên (trong kế hoạch) có năm đạt đến mức cao 1,8 triệu m3 gỗ trịn/năm, sau lượng gỗ khai thác giảm dần Đứng trước tình hình diện tích rừng bị thu hẹp, trữ lượng gỗ giảm sút nghiêm trọng số lượng chất lượng khai thác mức (kể khai thác kế hoạch), phá hoại lực lượng “lâm tặc” nhiều nguyên nhân khác, phải hạn chế khai thác để bảo vệ vốn rừng có Cùng với việc thực giảm dần lượng khai thác hướng tới đóng cửa rừng tự nhiên chuyển hướng đẩy mạnh trồng rừng tăng cường sử dụng nguyên liệu rừng trồng vào sản xuất, chế biến loại sản phẩm Trong vòng 15 năm gần đây, ngành Lâm nghiệp có nhiều chuyển biến tích cực lĩnh vực trồng rừng nguyên liệu, năm trồng khoảng 100.000 rừng kinh tế, bước đầu hình thành vùng rừng trồng thâm canh gắn với chế biến lâm sản, giống lâm nghiệp quan tâm, nhiều giống lựa chọn, khảo nghiệm đưa vào sử dụng, chất lượng rừng trồng dần nâng cao Tuy nhiên hạn chế gỗ rừng trồng chủ yếu mọc nhanh, gỗ nhỏ, độ bền học thấp, phần lớn sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ván nhân tạo ván ghép thanh, ván dăm, ván sợi, giấy, bao bì Ngành Chế biến gỗ Lâm sản thiếu nguyên liệu chất lượng sản phẩm sản xuất chưa cao, chủ yếu sử dụng gỗ nhập gỗ rừng trồng, phát triển không đồng bộ, quy mơ cịn nhỏ, phân tán, manh mún Nhiều doanh nghiệp chậm đổi công nghệ tư kinh doanh chưa đáp ứng nhu cầu thị trường nước giới Khả sáng chế, tạo sản phẩm có chất lượng cịn hạn chế Chính vậy, việc cấp thiết nhà khoa học tìm kiếm giải pháp biến tính gỗ nghiên cứu tìm cơng nghệ mặt nâng cao chất lượng gỗ, đa dạng hoá loại hình sản phẩm, giá trị kinh tế…mặt khác cịn giải pháp sử dụng hiệu nguyên liệu gỗ mọc nhanh rừng trồng Trong năm gần đây, cơng nghệ biến tính gỗ theo xu hướng khác nâng cao khối lượng thể tích, tính chất vật lý, ổn định kích thước gỗ nhiều nhà khoa học, nhà sản xuất quan tâm nghiên cứu Một số cơng trình nghiên cứu biến tính gỗ thực trường Đại học Lâm nghiệp Trần Văn Chứ nghiên cứu công nghệ thiết bị biến tính gỗ có khối lượng thấp thành nguyên liệu chất lượng cao [1] Vũ Huy Đại, Nguyễn Minh Hùng nghiên cứu ảnh hưởng trình xử lý vi sóng đến tính ổn định kích thước gỗ Trám trắng, ảnh hưởng tỷ suất nén đến tính ổn định kích thước gỗ biến tính từ Keo tai tượng [2] Tạ Thị Phương Hoa nghiên cứu nâng cao tính ổn định kích thước gỗ Keo tràm phương pháp Axetyl hóa [3] Bùi Thị Tuyết Nhung nghiên cứu số giải pháp nâng cao khối lượng thể tích gỗ tiến hành nâng cao khối lượng thể tích gỗ nhựa Novolac [5] Lê Quang Vinh nghiên cứu số giải pháp ổn định kích thước gỗ tiến hành ổn định kích thước gỗ PEG [9] Qua điều tra cơng trình nghiên cứu nhà khoa học ngồi nước tơi thấy hướng nghiên cứu biến tính gỗ nước cần thiết có ý nghĩa Nhìn chung, vấn đề biến tính gỗ nước ta bắt đầu nghiên cứu, kết cho thấy nâng cao chất lượng sản phẩm, mà còn, giúp đa dạng hóa loại hình sản phẩm từ ngun liệu gỗ Mặc dù kết mang tính thử nghiệm, thăm dị đặt tảng ban đầu cho nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu  Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu số giải pháp biến tính gỗ tiến hành biến tính gỗ Bồ Đề (Styrax Tonkinensis – Pierre) phương pháp ổn định kích thước nhằm góp phần vào cơng việc tìm kiếm ngun liệu, đa dạng hố loại hình sản phẩm, nâng cao hiệu sử dụng nguyên liệu tạo sản phẩm có chất lượng cao từ gỗ mọc nhanh rừng trồng  Mục tiêu cụ thể: + Nghiên cứu số giải pháp biến tính gỗ; + Kiểm định cơng nghệ biến tính gỗ có tác dụng làm thay đổi tính chất lý gỗ nâng cao chất lượng gỗ mọc nhanh rừng trồng: - Lựa chọn giải pháp ổn định kích thước gỗ để tiến hành biến tính gỗ Bồ Đề; - Đưa quy trình cơng nghệ biến tính ổn định kích thước gỗ Polyetylenglycol (PEG); - Đánh giá ảnh hưởng Polyetylenglycol (PEG) đến chất lượng gỗ biến tính từ gỗ Bồ Đề 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu - Cơng nghệ biến tính gỗ; - Gỗ Bồ Đề, vùng sinh thái Hà Tây 1.4 Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu số giải pháp biến tính gỗ; - Thực nghiệm tiến hành ổn định kích thước gỗ Bồ Đề PEG; - Nghiên cứu ảnh hưởng PEG đến chất lượng gỗ biến tính 1.5 Phạm vị nghiên cứu Do điều kiện thời gian có hạn qua nghiên cứu số tài liệu liên quan đến vấn đề ảnh hưởng nồng độ, thời gian ngâm tẩm PEG đến chất lượng gỗ biến tính, tơi giới hạn phạm vị nghiên cứu với yếu tố cố định sau: - Loại gỗ: Gỗ Bồ Đề; - Hóa chất: PEG (polyetylenglycol) nồng độ 20% với thời gian ngâm tẩm 48 giờ; - Phương pháp ngâm tẩm ngâm thường 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa: Tìm hiểu tài liệu cơng trình nghiên cứu có liên quan đến vấn đề nghiên cứu; - Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn: Xác định tính chất vật lý, học mẫu xử lý đối chứng theo tiêu chuẩn Việt Nam thử lý gỗ Các tiêu chuẩn cụ thể phương pháp xác định trình bày cụ thể chương 3; - Phương pháp so sánh với mẫu đối chứng; - Phương pháp thống kê toán học để xử lý số liệu (Giá trị trung bình, sai quân phương, hệ số biến động, hệ số xác, sai số tuyệt đối ước lượng) 1.7 Ý nghĩa lý luận thực tiễn đề tài Với kết thu ta tìm số giải pháp biến tính gỗ, làm sở cho nghiên cứu Tìm ảnh hưởng PEG đến gỗ Bồ Đề Kết nghiên cứu đề tài mở xu hướng việc sử dụng nâng cao chất lượng loại gỗ theo xu hướng biến tính gỗ phương pháp khác Kết đề tài hồn tồn ứng dụng vào thực tiễn sản xuất, mở cho công nghiệp chế biến gỗ hướng Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Đặc điểm gỗ liên quan đến tính co rút dãn nở Gỗ vật liệu tự nhiên có tính dị hướng cao, cấu tạo tế bào xếp dọc thân (chiếm tới 90 – 95%) thể tích tế bào xếp ngang thân (chiếm đến – 10%) Các tế bào có dạng hình ống bao gồm vách ruột Vách tế bào cấu tạo ba thành phần chủ yếu xenlulô, hemixenlulô lignin, tất thành phần polyme, chúng hợp thành mạng lưới đan xen vách tế bào Trong xenlulơ (50 - 55%) thành phần tạo nên vách tế bào, lignin (20 – 30%) hemixenlulô (15 – 25%), gọi chất (matrix) Các phân tử xenlulơ [C6H7O2(OH)3]n với n = 5000 – 14000 có cấu tạo mạch thẳng liên kết với vị trí 1,4 nhờ cầu nối oxi hình thành lên chuỗi xenlulô Nhiều chuỗi xenlulô liên kết với nhờ cầu nối hyđro tạo nên mixenxenlulô Khoảng 40 – 50 mixenxenlulô xếp thành khối có kích thước mặt cắt ngang 3x5nm gọi bó mixen xenlulơ Từng bó mixen xenlulô bao bọc xung quanh lớp hemixenlulơ kết hợp với lượng nhỏ lignin ngồi bao bọc lớp lignin tạo thành khối vững có kích thước mặt cắt ngang khoảng – 10 nm Các khối vững xếp tạo nên vách tế bào [7] XENLULƠ Xenlulơ thành phần chủ yếu tạo nên vách tế bào Nó hợp chất cao phân tử tạo nên từ mắt xích β,D – glucose nhờ mối liên kết glucozit 1,4, có cơng thức phân tử [C6H7O2(OH)3]n với n = 5000 – 14000 Trị số n thay đổi tùy thuộc vào nguồn gốc xenlulô, phương pháp xử lý Độ trùng hợp có ảnh hưởng lớn đến tính chất xenlulơ Mỗi chuỗi xenlulơ có chứa từ 200 – 3000 phân tử xenlulô Cấu tạo xenlulô mô tả hình 2.1 Trong mắt xích phân tử xenlulơ có ba nhóm hyđroxyl (-OH) vị trí 2,3,6 + Ống đong thủy tinh, có vạch chia 1/10ml dung tích 500ml dùng để pha hóa chất; + Thiết bị dùng để ngâm tẩm mẫu PEG; + Máy thử tính chất lý; + Súng phun sơn 3.1.2.4 Quy trình thực nghiệm Quy trình tạo gỗ biến tính Polyetylenglycol (PEG) theo phương pháp ngâm thường cụ thể sau: Gỗ trịn Xẻ phơi Xẻ mẫu T=1030C±20C Sấy gỗ khô kiệt, MC=0% H2O Lƣu giữ mẫu đến MC=15% PEG 20% Ngâm tẩm gỗ 48 T=1030C±20C Sấy PEG dƣ Ổn định Kiểm tra tính chất Hình 3.1 Quy trình biến tính gỗ PEG 43 Trình tự thực nghiệm: + Xẻ mẫu: Xẻ mẫu để xác định tính chất vật lý, học theo tiêu chuẩn Việt Nam thử lý gỗ Tiêu chuẩn kích thước mẫu trình bày phần + Sấy mẫu: Mẫu sau xẻ theo tiêu chuẩn ta tiến hành sấy mẫu đến khô kiệt mẫu đối chứng Thời gian sấy phụ thuộc vào lần cân liên tiếp mà khối lượng khơng đổi đạt u cầu Với nhiệt độ sấy 1030  20C + Lưu giữ mẫu: Sau sấy mẫu xong ta phải lưu giữ mẫu thời gian định để độ ẩm mẫu đạt 15% + Ngâm tẩm mẫu dung dịch PEG: Qua nghiên cứu số tài liệu có liên quan đến vấn đề ảnh hưởng nồng độ thời gian ngâm tẩm PEG đến chất lượng gỗ biến tính Vì đề tài chọn nồng độ thời gian ngâm tẩm là: 20% PEG với thời gian ngâm tẩm ngày + Sấy mẫu: Mẫu sau ngâm tẩm PEG ta tiến hành sấy mẫu đến khô kiệt để thử tính chất gỗ sau ngâm Với nhiệt độ sấy là: 1030  20C + Ổn định: Sau sấy mẫu xong phải để ổn định thời gian sau đem mẫu thử tính chất 3.2 Đặc điểm cấu tạo tính chất gỗ Bồ Đề [6] Cây Bồ Đề có tên khoa học Styrax Tonkinensis (Pierre) loài sinh trưởng nhanh, có khả tái sinh tự nhiên tốt Ở Việt Nam, Bồ Đề phân bố nhiều miền núi Tây Bắc đến miền tây Thanh Hoá, Nghệ An thường gặp Yên Bái, Tuyên Quang, Phú Thọ, Sơn La…Cây gỗ trung bình cao 20- 25m, đường kính lên tới 40cm, thân thẳng, vỏ mỏng 3- 4mm màu xám trắng thường có vết rạn dọc Cành ngang thưa tập trung gần - Cấu tạo gỗ Bồ Đề 44 Gỗ có màu trắng phớt hồng, gỗ giác lõi khơng phân biệt, vịng năm rõ Gỗ sớm muộn không phân biệt, mạch phân tán tụ hợp đơn kép, đường kính mạch gỗ trung bình 100- 200 mạch/mm2 Tế bào mô mềm xếp dọc thân cây, tia gỗ xếp đồng chiếm 10- 30% thể tích gỗ Số lượng trung bình 8- 10 tia/mm Gỗ khơng có cấu tạo lớp ống dẫn nhựa Gỗ Bồ Đề có hàm lượng xenlulo cao 47- 49%, hàm lượng lignin thấp khoảng 22,3 % - Tính chất gỗ Bồ đề Gỗ Bồ Đề mềm nhẹ có khối lượng thể tích khoảng 0,38 – 0,41g/cm3; thớ mịn đều, dễ chẻ nhỏ, bóc thành ván mỏng cong vênh, hệ số co rút 0,29; ứng suất ép dọc thớ 192.105N/m2, độ bền uốn tĩnh 505.105N/m2, sức bền tự nhiên kém, dễ gia công dễ nứt Với đặc điểm tính chất gỗ vậy, việc nghiên cứu giảm độ co rút, trương nở gỗ Bồ Đề tăng cường độ gỗ cần thiết có ý nghĩa 3.3 Kết đánh giá kết nghiên cứu 3.3.1 Khả co rút dãn nở gỗ xử lý PEG Để đánh giá khả co rút dãn nở gỗ xử lý PEG người ta đánh giá qua tiêu sau: Sức co dãn theo: Chiều dọc thớ < 1%; Chiều xuyên tâm - 7%; Chiều tiếp tuyến - 14% Bảng 3.3: Kết độ co rút, dãn nở hệ số co rút, dãn nở gỗ dùng làm mẫu đối chứng (MC = 15%) Phƣơng Độ co rút, % Hệ số co rút, % 45 Độ dãn nở, % Hệ số dãn nở, % xác định max TB P,% max TB max TB P,% max TB DT 0.53 0.70 0.63 2.94 0.04 0.05 0.04 0.53 0.87 0.72 3.84 0.02 0.03 0.02 XT 2.77 3.89 3.10 3.95 0.18 0.26 0.21 2.78 4.67 3.52 4.73 0.09 0.16 0.12 TT 2.85 4.27 3.55 3.36 0.19 0.28 0.24 3.29 4.85 4.13 3.90 0.11 0.16 0.14 Bảng 3.4: Kết độ co rút, dãn nở hệ số co rút, dãn nở gỗ dùng làm mẫu xử lý PEG 20% (MC = 15%) Độ co rút, % Phƣơng xác định Hệ số co rút, % Độ dãn nở, % Hệ số dãn nở, % max TB P,% max TB max TB P,% max TB DT 0.44 0.67 0.54 3.97 0.03 0.04 0.04 0.52 0.80 0.07 3.58 0.02 0.03 0.02 XT 2.46 3.78 2.80 4.07 0.16 0.25 0.19 2.73 4.62 3.50 4.77 0.09 0.15 0.12 TT 2.68 4.19 3.31 4.59 0.18 0.28 0.22 3.02 5.01 3.83 4.92 0.10 0.17 0.13 Mean 3.55 3.10 3.31 2.80 0.63 0.54 Hình 3.2 Biểu đồ thể độ co rút theo chiều (mẫu đối chứng mẫu ngâm PEG 20%) 46 Mean 4.13 3.52 3.50 3.83 0.72 0.70 Hình 3.3 Biểu đồ thể độ dãn dài theo chiều Nhận xét: (mẫu đối chứng mẫu ngâm PEG 20%) Qua kết thí nghiệm bảng đồ thị biểu diễn, thấy rõ vai trị biến tính gỗ việc ổn định kích thước gỗ Các tính chất dãn nở co rút gỗ (Bồ Đề) theo chiều giảm đáng kể Hiệu hạn chế co rút PEG đạt nhờ phân tử PEG thâm nhập vào vách tế bào gỗ Có hai đường để thực việc thâm nhập Thứ khuếch tán phân tử PEG từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp Đây đường gỗ hoàn toàn bão hoà nước cách xử lý tốt dùng phương pháp ngâm đề tài thực Thứ hai dịch chuyển dòng dung dịch PEG vào gỗ, điều xảy gỗ phải chưa bão hoà nước PEG xâm nhập vào vách tế bào trạng thái trương nở, điều kiện độ ẩm tương đối cao PEG vách tế bào trở thành dung dịch nước trì trạng thái trương nở Polyetylenglycol tan nước với phân tử lượng định, áp lực nước thấp, Polyetylenglycol chui thấm vào vách tế bào thay thành phần nước, giữ cho tế bào trạng thái trương nở, trì tính ổn định kích thước gỗ 3.3.2 Kết đánh giá khả làm tăng khối lƣợng thể tích gỗ 47 Đây tính chất vật lý quan trọng, ảnh hưởng đến tính chất lý gỗ Bảng 3.5: Kết tính tốn khối lượng thể tích mẫu đối chứng mẫu xử lý PEG 20% Mẫu MC, % Min Max TB, g/cm3 P, % Mẫu đối chứng 15 0.32 0.41 0.37 2.58 0.32 0.40 0.36 2.40 Mẫu xử lý 15 0.43 0.55 0.49 2.56 PEG 20% 0.41 0.53 0.47 2.63 0.49 Mean 0.47 0.5 0.4 0.37 0.36 0.3 0.2 0.1 0.0 Hình 3.4 Biểu đồ thể khối lượng thể tích (mẫu đối chứng mẫu ngâm PEG 20%) Nhận xét: Qua kết thí nghiệm bảng đồ thị biểu diễn ta thấy rằng, gỗ ngẩm tẩm PEG có khả tăng khối lượng thể tích rõ rệt Khối lượng thể tích 48 gỗ ngâm tẩm Polyetylenglycol tăng lên so với gỗ đối chứng PEG có khối lượng riêng lớn khối lượng riêng nước mà nguyên tắc tính ổn định thay nước gỗ PEG, PEG điền đầy trong gỗ, thâm nhập vào vách tế bào thay thành phần nước làm cho khối lượng thể tích gỗ tăng lên PEG tan nước với phân tử lượng lớn, áp lực nước thấp, chui thấm vào vách tế bào thay thành phần nước, trạng thái sáp tồn vách tế bào, tác động cho tế bào trạng thái trương nở sinh hiệu ứng có khả làm tăng thể tích gỗ 3.3.3 Kiểm tra độ bền nén dọc thớ Bảng 3.6: Kết tính tốn độ bền nén dọc thớ mẫu đối chứng mẫu xử lý PEG 20% Mẫu MC, % Min Max TB, MPa P, % Mẫu đối chứng 15 35.43 46.29 42.78 2.45 Mẫu xử lý PEG 20% 15 41.43 46.72 43.81 1.37 49 44 43.81 Mean 42.78 43 42 Hình 3.5 Biểu đồ thể độ bền nén dọc thớ (mẫu đối chứng mẫu ngâm PEG 20%) Nhận xét: Căn kết thí nghiệm bảng đồ thị biểu diễn ta thấy rằng, độ bền nén dọc thớ gỗ có tăng lên sau ngâm tẩm PEG Độ bền nén dọc thớ gỗ ngâm tẩm PEG tăng lên PEG có tỷ trọng cao, sau ngâm tẩm gỗ vào dung dịch PEG PEG thâm nhập vào tế bào gỗ nhờ tượng thẩm thấu nhờ áp lực mao quản tồn đọng PEG làm trương nở Cellulose nhờ mà thấm sâu vào vùng kết tinh hình thành PEG hoá Cellulose, vùng kết tinh tăng lên với liên kết giao chuỗi phân tử Sau gỗ sấy khơ, gỗ ẩm để lại PEG bám mao mạch thành vách tế bào tạo thành mạng làm tăng thêm liên kết cứng vững gỗ làm cho cường độ chịu lực gỗ có tăng lên 3.3.4 Kiểm tra độ bền uốn tĩnh 50 Bảng 3.7: Kết tính toán độ bền uốn tĩnh mẫu đối chứng mẫu xử lý PEG 20% Mẫu MC, % Min Max TB, MPa P, % Mẫu đối chứng 15 52.32 92.03 79.65 2.87 Mẫu xử lý PEG 20% 15 77.64 100.82 87.17 2.59 90 Mean 87.17 85 79.65 80 75 Hình 3.6 Biểu đồ thể độ bền uốn tĩnh (mẫu đối chứng mẫu ngâm PEG 20%) 51 Nhận xét: Các kết thực nghiệm bảng đồ thị biểu diễn cho thấy độ bền uốn tĩnh gỗ Bồ Đề qua xử lý biến tính tăng đáng kể so với gỗ chưa qua xử lý (đối chứng) Tuy nhiên, chưa thể khẳng định tiếp tục tăng thời gian ngâm tẩm độ bền uốn tĩnh gỗ cịn tăng hay không Thời gian ngâm hợp lý khoảng nào? Cần có nghiên cứu chi tiết hơn, cụ thể đưa câu trả lời xác Khi gỗ ngâm tẩm dung dịch PEG, PEG khuếch tán, thẩm thấu vào vách tế bào gỗ bao bọc lấy vách tế bào, thay nước choán khoảng gian bào làm cho khối lượng thể tích tăng lên, vùng kết tinh tăng lên tạo thành mạng liên kết, làm tăng liên kết giao chuỗi phân tử dẫn tới tính chất học gỗ tăng Sự tăng lên phụ thuộc chế độ xử lý, đặc biệt nồng độ thời gian xử lý 3.3.5 Kiểm tra khả trang sức bề mặt gỗ qua xử lý PEG Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, tiến hành kiểm tra khả trang sức bề mặt gỗ qua kiểm tra khả bám dính màng sơn PU (Polyureathane) bề mặt gỗ xử lý PEG Tiêu chuẩn kiểm tra OCT 15140-78 Theo phương pháp rạch ô vuông Ta rạch đường song song màng trang sức thành ô vuông mm Nguyên tắc rạch rạch cho mũi dao trích chạm mặt ván nền, mũi dao sinh lực có tác dụng xô trượt màng tràng sức khỏi mặt ván Nếu độ bám dính màng phủ tốt thắng lực trượt Kết kiểm tra độ bám dính màng phủ P – U theo phương pháp rạch trình bày bảng sau: 52 Bảng 3.8 Độ bám dính màng phủ P – U Chế độ xử lý Không xử lý Ngâm 20% PEG Mô tả trạng thái bề mặt trang Ký hiệu mẫu Số ô bong PU DC 1 ô bong Màng trang sức bong dạng vẩy PU DC ô bong Bong phía dọc vết cắt PU DC Khơng có Các đường cắt nhẵn PU DC ô bong Màng trang sức bong dạng vẩy PU DC Khơng có Các đường cắt nhẵn PU BT Khơng có Các đường cắt nhẵn PU BT ô bong Màng trang sức bong dạng vẩy PU BT ô bong Màng trang sức bong dạng vẩy PU BT Khơng có Các đường cắt nhẵn PU BT Khơng có Các đường cắt nhẵn sức tạo vết rạch Từ bảng kết tơi có số nhận xét sau: - Đối với mẫu xử lý biến tính dung dung PEG 20%, qua kiểm tra ta thấy khả bám dính chất phủ lên bề mặt tốt so với mẫu đối chứng Nguyên nhân trang sức lên bề mặt gỗ tự nhiên độ nhẵn ván sễ ảnh hưởng đến độ bóng độ bám dính ván độ ẩm ván ảnh hưởng lớn đến chất lượng trang sức Nếu độ ẩm ván lớn dẫn đến ván bị co rút, màng trang sức bị rạn nứt Mẫu xử lý PEG mục đích làm ổn định gỗ Khi chất xâm nhập vào màng tế bào gỗ làm đầy tế bào gỗ Vì gỗ trở nên ổn định cịn tượng co rút 53 dãn nở Vì trang sức bề mặt gỗ xử lý PEG trở nên nhẵn bóng khả bám dính màng phủ cao - Mặt khác, trang sức chất phủ lỏng suốt lên bề mặt mẫu xử lý PEG mầu sắc gỗ đẹp 54 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Nghiên cứu số giải pháp biến tính gỗ tiến hành biến tính gỗ Bồ Đề phương pháp ổn định kích thước thực đề tài Thông qua việc đưa giải pháp biến tính thực nghiệm biến tính gỗ Bồ Đề để chứng tỏ giải pháp biến tính có hiệu rõ rệt gỗ sau xử lý, đề tài hoàn thành mục tiêu, nội dung đề có số kết luận sau: + Nâng cao chất lượng gỗ rừng trồng phương pháp biến tính gỗ hướng đắn, phù hợp điều kiện (Nguyên liệu, máy móc thiết bị, ) Việt Nam Tuy bước đầu khai thông hướng nghiên cứu kết thu khả quan, mở hướng nghiên cứu nhằm đa dạng hoá nguyên liệu gỗ rừng trồng ngành Chế biến lâm sản + Gỗ Bồ Đề, qua xử lý biến tính PEG có khả hạn chế co rút, dãn nở, tăng cường tính chất lý gỗ + Có thể sử dụng PEG với mức thời gian ngâm tẩm khác để xử lý cho gỗ, làm tăng khối lượng thể tích gỗ, sử dụng loại gỗ có khối lượng thể tích thấp sản xuất đồ mộc + Khả trang sức sơn PU (Polyureathane) lên bề mặt gỗ ngâm tẩm PEG cho thấy hố chất PEG có tác dụng làm tăng khả dán dính bề mặt trang sức + Tuy nhiên cần lựa chọn hoá chất sử dụng cơng nghệ cho phù hợp Bởi ngồi việc tạo sản phẩm có chất lượng cao, cần phải lưu ý tới vấn đề mơi trường, an tồn lao động sản xuất q trình sử dụng 55 Tóm lại: + Cơng nghệ biến tính gỗ phương pháp ngâm thường với PEG hồn tồn áp dụng điều kiện sản xuất thực tiễn Việt Nam + Gỗ tẩm PEG dễ gia cơng cắt gọt, khó cong vênh nứt nẻ nên gỗ xử lý biến tính PEG thích hợp làm sản phẩm điêu khắc, + Để xác định thông số (nồng độ PEG thời gian ngâm hợp lý) đề tài vào tài liệu, đề tài tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu hóa chất PEG 4.2 Kiến nghị + Tính ổn định co rút, dãn nở, khả tăng khối lượng thể tích số tính chất lý xác định Do hạn chế thời gian thiết bị nên khóa luận chưa nghiên cứu tất tính chất lý thay đổi nồng độ, thời gian mơi trường có biến đổi nhiệt độ , độ ẩm + Tiếp tục nghiên cứu với mức thời gian ngâm tẩm khác để tìm thời gian ngâm tẩm hợp lý q trình biến tính gỗ khơng hóa chất PEG mà cho tất loại hóa chất khác cơng nghệ biến tính gỗ + Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng lượng hóa chất PEG nói riêng loại hóa chất sử dụng cơng nghệ biến tính nói chung tới tiêu chất lượng gỗ biến tính + Nghiên cứu giải pháp biến tính gỗ mơi trường có biến đổi nhiệt độ độ ẩm thời gian dài + Mở rộng nghiên cứu ứng dụng cho loại gỗ mọc nhanh rừng trồng khác + Tính tốn hiệu kinh tế phương án xử lý biến tính 56 Tài liệu tham khảo [1] Trần Văn Chứ (2003), Nghiên cứu công nghệ thiết bị biến tính gỗ có khối lượng thấp thành nguyên liệu chất lượng cao Báo cáo đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, Hà Tây [2] Vũ Huy Đại, Nguyễn Minh Hùng (2004), Nghiên cứu ảnh hưởng trình xử lý vi sóng đến tính ổn định kích thước gỗ Trám trắng, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn ISSN 0866-7020 [3] Tạ Thị Phương Hoa, Nghiên cứu nâng cao tính ổn định kích thước gỗ Keo tràm phương pháp Axetyl hóa, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây [4] Ngơ Kim Khơi (1998), Thống kê tốn học Lâm nghiệp, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội [5] Bùi Thị Tuyết Nhung (2004), Nghiên cứu số giải pháp nâng cao khối lượng thể tích gỗ tiến hành nâng cao khối lượng thể tích gỗ nhựa Novolac, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây [6] Nguyễn Tiến Nghiệp (2002), Nghiên cứu cấu tạo số tính chất chủ yếu gỗ Bồ Đề từ đề xuất hướng sử dụng, Luận văn tốt nghiệp Đại học, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây [7] Trần Ngọc Thiệp, Trần Văn Chứ (2003), Tài liệu dịch: Cơng nghệ biến tính gỗ, Trường Đại học Lâm nghiệp Bắc Kinh, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây [8] Lê Xuân Tình (1998), Giáo trình khoa học gỗ, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội [9] Lê Quang Vinh (2006), nghiên cứu số giải pháp ổn định kích thước gỗ tiến hành ổn định kích thước gỗ PEG, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây 57 ... tơi tiến hành thực khóa luận: ? ?Nghiên cứu số giải pháp biến tính gỗ tiến hành biến tính gỗ Bồ Đề (Styrax Tonkinensis - Pierre) phương pháp ổn định kích thước? ?? Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU... đầu cho nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu  Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu số giải pháp biến tính gỗ tiến hành biến tính gỗ Bồ Đề (Styrax Tonkinensis – Pierre) phương pháp ổn định kích thước nhằm... Vinh, ? ?Nghiên cứu số giải pháp ổn định kích thước gỗ tiến hành ổn định kích thước gỗ PEG” Đặng Trần Minh, ? ?Nghiên cứu tạo nhựa Lovolac cho biến tính gỗ? ??  Một số phƣơng pháp đƣa hố chất vào gỗ Phương