Tràm bông vàng là một loại thực vật trồng phổ biến ở nước ta. Ở một số địa phương, nó còn được gọi bởi các tên khác như cây keo lá tràm, cây tràm vàng. Tên khoa học tiếng Anh của loại cây này là Acacia auriculiformis A. Cunn. ex Benth. Tràm bông vàng là một loại cây họ đậu, thuộc chi Acacia. Tràm bông vàng là cây gỗ trồng ngắn ngày, sản lượng lớn nên sử dụng các thành phẩm từ gỗ Tràm là một hành động giúp bảo vệ môi trường. Thay vì sử dụng các loại ván gỗ quý hiếm hàng trăm năm tuổi từ những cánh rừng bị khai thác đến cạn kiệt, việc sử dụng loại cây gỗ ngắn ngày để rừng nguyên sinh có thời gian phục hồi và tái sinh. Trên thế giới hiện nay, có hai hướng chế biến gỗ đã được khẳng định là: nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ và nâng cao chất lượng gỗ. Từ cuối thế kỷ XX, các công nghệ sản xuất ván nhân tạo, giấy, xẻ hiện đại đã phát triển mạnh nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ. Hiện nay, việc nghiên cứu theo hướng nâng cao tính năng cơ, vật lý gỗ đã và đang được quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới. Theo xu hướng này, hiện có 5 phương pháp biến tính gỗ, đó là: nhiệtcơ; nhiệthoácơ; hoácơ; hoá học và bức xạhoá học. Biến tính gỗ theo hai xu hướng chủ yếu: nén chặt và không nén chặt. Một số loại hình biến tính: ngâm tẩm, gỗ ép lớp, gỗ nén, gỗ tăng tỷ trọng, polyme hoá. Mục đích của các phương pháp trên đều nhằm nâng cao khối lượng thể tích và độ bền của gỗ. Từ thực tế nhu cầu nguyên liệu gỗ rất lớn, gỗ rừng tự nhiên quý hiếm phục vụ chế biến sản phẩm mộc truyền thống, mộc xây dựng, mộc cao cấp ngày càng hiếm, vì vậy việc nghiên cứu nâng cao chất lượng gỗ Tràm bông vànglà yêu cầu cấp bách đặt ra. Với mong muốn góp phần vào việc nghiên cứu để nâng cao chất lượng gỗ Tràm bông vàng, góp phần vào tạo ra các sản phẩm mới để thay thế gỗ rừng tự nhiên, chúng em thực hiện dự án: “Sử dụng phương pháp biến tính hóa học nâng cao chất lượng gỗ Tràm bông vàng”. Đối tượng nghiên cứu của dự án là: Gỗ Tràm bông vàng và hóa chất Polyethylenglycol (PEG 600) dùng để ngâm mẫu gỗ. Tràm bông vàng là loại gỗ có khả năng chống thấm nước tốt, chống mối mọt, côn trùng phá hoại tốt, chống cong vênh, co ngót,chịu được môi trường sử dụng khắc nghiệt như ở Việt Nam mà không lo ảnh hưởng chất lượng gỗ, độ bền cao. Hóa chất Polyethylenglycol (PEG 600) là một cao phân tử có phân tử lượng tương đối thấp do đó khi ngâm tẩm hóa chất dễ dàng thấm vào gỗ. Phạm vi nghiên cứu: Trong khuôn khổ dự án chúng em nghiên cứu tính ổn định kích thước của gỗ Tràm bông vàng 13 năm tuổi khi ta ngâm mẫu gỗ trong dung dịch hóa chất Polyethylenglycol (PEG600). Địa điểm lấy mẫu gỗ Tràm bông vàng nghiên cứu: Tại Vĩnh Cửu Đồng Nai , đây là nơi trồng nhiều Tràm bông vàng. Ý nghĩa khoa học Ứng dụng lý thuyết biến tính gỗ theo phương pháp hoá học, góp phần làm sáng tỏ hơn cơ sở khoa học và công nghệ của sản phẩm gỗ Tràm bông vàng biến tính có tính ổn định kích thước cao hơn gỗ nguyên. Ý nghĩa thực tiễn Những kết quả nghiên cứu góp phần tạo ra một loại gỗ Tràm bông vàng biến tính có độ ổn định kích thước cao hơn so với gỗ Tràm bông vàng tự nhiên và đề xuất được các bước cơ bản của qui trình công nghệ biến tính gỗ Tràm bông vàng bằng PEG.
Trang 1CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH
DỰ ÁN
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH HÓA HỌC NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GỖ TRÀM BÔNG VÀNG
Lĩnh Vực Dự Thi: Khoa học vật liệu
******
Người thực hiện:
Trang 2MỤC LỤC
Mở đầu 2
Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu biến tính gỗ, cây tràm bông vàng 3
1.1 Lịch sử nghiên cứu biến tính gỗ 3
1.1.1 Trên thế giới 3
1.1.2 Trong nước 3
1.2 Nhận xét rút ra từ tổng quan 3
1.3 Giới thiệu về cây tràm bông vàng 4
Chương 2 mục tiêu, đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 5
2.1.Mục tiêu nghiên cứu 5
2.2 Đối tượng nghiên cứu 5
2.2.1 Gỗ 5
2.2.2 Hoá chất 5
2.2.3 Các yếu tố thay đổi 5
2.3 Nội dung nghiên cứu 6
2.4 Phương pháp nghiên cứu 9
2.4.1 Phương pháp kế thừa 6
2.4.2 Phương pháp thực nghiệm 6
Chương 3 Cơ sở lý thuyết 7
3.1 Cơ sở khoa học của quá trình biến tính gỗ 7
3.2 Cơ sở khoa học của ổn định kích thước gỗ bằng biến tính hóa học 8
3.3 Cơ sở khoa học của biến tính hóa học gỗ bằng biến PEG 8
Chương 4 Nghiên cứu biến tính gỗ tràm bông vàng và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính 9
4.1 Xẻ mẫu gỗ 9
4.2 Xử lý ẩm 9
4.3 Pha chế hoá chất 9
4.4 Thiết bị ngâm tẩm 9
4.5 Ngâm tẩm mẫu trong dung dịch PEG 11
4.6 Xử lí sau khi tẩm PEG 11
4.7 Xác định lượng hóa chất thấm vào gỗ 11
4.8 Thí nghiệm đo các thông số gỗ 11
Chương 5 Kết quả nghiên cứu 12
5.1 Độ cứng tĩnh 12
5.2 Độ cứng va đập 12
5.3 Độ mài mòn 12
5.4 Độ bền uốn và modul đàn hồi uốn tĩnh 13
5.5 Độ hút nước 13
Chương 6 Kết luận 14
1
Trang 3Tài liệu tham khảo 15
MỞ ĐẦU
Tràm bông vàng là một loại thực vật trồng phổ biến ở nước ta Ở một số địa phương, nó còn được gọi bởi các tên khác như cây keo lá tràm, cây tràm vàng Tên khoa học tiếng Anh của loại cây này là Acacia auriculiformis A Cunn ex Benth Tràm bông vàng là một loại cây họ đậu, thuộc chi Acacia
Tràm bông vàng là cây gỗ trồng ngắn ngày, sản lượng lớn nên sử dụng các thành phẩm từ gỗ Tràm là một hành động giúp bảo vệ môi trường Thay vì sử dụng các loại ván
gỗ quý hiếm hàng trăm năm tuổi từ những cánh rừng bị khai thác đến cạn kiệt, việc sử dụng loại cây gỗ ngắn ngày để rừng nguyên sinh có thời gian phục hồi và tái sinh
Trên thế giới hiện nay, có hai hướng chế biến gỗ đã được khẳng định là: nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ và nâng cao chất lượng gỗ Từ cuối thế kỷ XX, các công nghệ sản xuất ván nhân tạo, giấy, xẻ hiện đại đã phát triển mạnh nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ
Hiện nay, việc nghiên cứu theo hướng nâng cao tính năng cơ, vật lý gỗ đã và đang được quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới Theo xu hướng này, hiện có 5 phương pháp biến tính gỗ, đó là: nhiệt-cơ; nhiệt-hoá-cơ; hoá-cơ; hoá học và bức xạ-hoá học Biến tính gỗ theo hai xu hướng chủ yếu: nén chặt và không nén chặt Một số loại hình biến tính: ngâm tẩm, gỗ ép lớp, gỗ nén, gỗ tăng tỷ trọng, polyme hoá Mục đích của các phương pháp trên đều nhằm nâng cao khối lượng thể tích và độ bền của gỗ
Từ thực tế nhu cầu nguyên liệu gỗ rất lớn, gỗ rừng tự nhiên quý hiếm phục vụ chế biến sản phẩm mộc truyền thống, mộc xây dựng, mộc cao cấp ngày càng hiếm, vì vậy việc nghiên cứu nâng cao chất lượng gỗ Tràm bông vànglà yêu cầu cấp bách đặt ra
Với mong muốn góp phần vào việc nghiên cứu để nâng cao chất lượng gỗ Tràm bông vàng, góp phần vào tạo ra các sản phẩm mới để thay thế gỗ rừng tự nhiên, chúng em thực
hiện dự án: “Sử dụng phương pháp biến tính hóa học nâng cao chất lượng gỗ Tràm
bông vàng”.
Đối tượng nghiên cứu của dự án là: Gỗ Tràm bông vàng và hóa chất
Polyethylenglycol (PEG - 600) dùng để ngâm mẫu gỗ Tràm bông vàng là loại gỗ có khả năng chống thấm nước tốt, chống mối mọt, côn trùng phá hoại tốt, chống cong vênh, co ngót,chịu được môi trường sử dụng khắc nghiệt như ở Việt Nam mà không lo ảnh hưởng chất lượng gỗ, độ bền cao Hóa chất Polyethylenglycol (PEG - 600) là một cao phân tử có phân tử lượng tương đối thấp do đó khi ngâm tẩm hóa chất dễ dàng thấm vào gỗ
Phạm vi nghiên cứu: Trong khuôn khổ dự án chúng em nghiên cứu tính ổn định kích thước của gỗ Tràm bông vàng 13 năm tuổi khi ta ngâm mẫu gỗ trong dung dịch hóa chất Polyethylenglycol (PEG-600) Địa điểm lấy mẫu gỗ Tràm bông vàng nghiên cứu: Tại Vĩnh Cửu- Đồng Nai , đây là nơi trồng nhiều Tràm bông vàng
Ý nghĩa khoa học
Ứng dụng lý thuyết biến tính gỗ theo phương pháp hoá học, góp phần làm sáng tỏ hơn cơ sở khoa học và công nghệ của sản phẩm gỗ Tràm bông vàng biến tính có tính ổn định kích thước cao hơn gỗ nguyên
Ý nghĩa thực tiễn
Những kết quả nghiên cứu góp phần tạo ra một loại gỗ Tràm bông vàng biến tính
có độ ổn định kích thước cao hơn so với gỗ Tràm bông vàng tự nhiên và đề xuất được các bước cơ bản của qui trình công nghệ biến tính gỗ Tràm bông vàng bằng PEG
Trang 5CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH
GỖ VÀ GIỚI THIỆU VỀ CÂY TRÀM BÔNG VÀNG
1.1 Lịch sử nghiên cứu biến tính gỗ
1.1.1 Trên thế giới
Từ những năm 30 thế kỷ trước, các nhà khoa học Nga, Đức…đã nghiên cứu và công bố tài liệu nói về gỗ biến tính Các nhà khoa học đã dùng phương pháp vật lý, hóa học hay kiêm dụng cả hai loại để xử lý gỗ, làm cho chất xử lý thấm đọng vào trong vách
tế bào, hoặc làm phát sinh mối liên kết giao nhau giữa các thành phần của gỗ, từ đó làm cho mật độ của gỗ tăng lên, cường độ của gỗ cũng được nâng cao, như vậy gọi là cường
độ hóa gỗ
Để khắc phục nhược điểm của phương pháp biến tính gỗ bằng phương pháp nhiệt
cơ, các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa vào trong gỗ một số chất hóa học nhằm ổn định hình dạng và kích thước sản phẩm đồng thời cũng tăng cường độ chịu lực của gỗ biến tính Một trong những loại hình sản phẩm đơn giản nhất khi sử dụng hóa chất là gỗ ngâm tẩm Đó là kiểu biến tính gỗ khi ngâm ngập gỗ trong dung dịch hóa chất, sau đó sấy để loại bỏ bớt nước rồi gia nhiệt cho keo đóng rắn lại tạo sản phẩm không thấm nước Loại hình này có ưu điểm rất rõ là hệ số co giãn kích thước nhỏ nhưng lại tốn hóa chất
Từ xa xưa, con người đã biết dùng Polyethylenglycol để bảo quản gỗ Gỗ được ngâm tẩm quét Polyethylenglycol (PEG) rất có hiệu quả làm giảm sự trương nở, co rút của gỗ, phòng ngừa sự biến dạng, cong vênh, nứt vỡ do nguyên nhân trên gây nên Polyethylenglycol được sử dụng rộng rãi trong việc bảo quản gỗ cổ xưa
1.1.2 Trong nước
Việc nghiên cứu sử dụng các sản phẩm gỗ biến tính ở Việt Nam đến nay vẫn còn
ở mức độ phòng thí nghiệm Những năm 60 của thế kỷ XX, Nhà máy gỗ Cầu Đuống đã sản xuất sản phẩm tay đập và thoi dệt từ ván mỏng dán ép nhiều lớp, có thể coi đây là sản phẩm gỗ biến tính đầu tiên ở Việt Nam, theo phương pháp nhiệt-hoá-cơ
Cuối những năm 1980, Nguyễn Trọng Nhân và các cộng sự ở Viện Công Nghiệp Rừng (Viện KHLN Việt Nam ngày nay, đã nghiên cứu tẩm dung dịch Phenolformaldehyd và nén ép với tỷ suất nén 40-45% nhằm biến tính gỗ Vạng Trứng để làm thoi dệt, theo phương pháp nhiệt-hoá-cơ Kết quả đã nâng cao độ bền cơ học, độ cứng gấp 2-3 lần gỗ nguyên
Vũ Huy Đại và các cộng sự ở Trường Đại học Lâm Nghiệp đã nghiên cứu ảnh hưởng của đơn yếu tố tỷ suất nén đến một số tính chất của gỗ biến tính
1.2 Nhận xét rút ra từ tổng quan
Công nghệ biến tính gỗ đã phát triển khá lâu ở nước ngoài Do tính ổn định kích thước tốt, tính chất cơ học, chịu mài mòn và chịu uốn cũng vậy nên gỗ biến tính được sử dụng rộng rãi và thực tế một số nước như: Mỹ, Pháp, Đức, Ba Lan, Canada… đã nghiên cứu và tạo ra những sản phẩm gỗ biến tính có chất lượng đáp ứng những yêu cầu ngày càng cao của một số ngành: vật liệu kiến trúc, vật liệu công nghiệp, đồ mộc và công nghệ phẩm, dụng cụ văn thể
Việc sử dụng polyetylenglycol để bảo quản gỗ đã được áp dụng từ lâu trên thế giới
và rõ ràng tác dụng bảo quản gỗ bằng PEG có những ưu điểm nổi trội: làm giảm sự trương nở, co rút của gỗ, phòng ngừa sự biến dạng, cong vênh, nứt vỡ [31, tr.54], nhưng
Trang 6trên thế giới cũng chưa có nhiều công trình chuyên sâu vào nghiên cứu, đánh giá tác động của PEG đối với gỗ
Tại Việt Nam, các nghiên cứu của các tác giả nêu trên về tác động của PEG vào một số loại gỗ nghiên cứu cũng đơn thuần dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, tài liệu về biến tính gỗ bằng PEG không nhiều, cơ chế và bản chất của quá trình biến tính hoá học bằng PEG vẫn còn là vấn đề chưa rõ Do đó để áp dụng vào thực tế sản xuất tạo
ra các loại gỗ biến tính (bằng cách ngâm tẩm PEG) tại Việt Nam là vấn đề cần phải nghiên cứu bài bản và đi sâu hơn
Dự án : “Sử dụng phương pháp biến tính hóa học nâng cao chất lượng gỗ Tràm
bông vàng” với mục đích là nâng cao ổn định kích thước cho gỗ Tràm bông vàng để từ
đó nâng cao giá trị sử dụng của loại cây này là một vấn đề hết sức cần thiết và có ý nghĩa
1.3 Giới thiệu về cây tràm bông vàng
Cây tràm bông vàng có tên gọi khác là keo lá tràm là loài cây thuộc chi Keo (danh pháp khoa học: Acacia), thuộc về phân họ Trinh nữ (Mimosoideae), thuộc họ Đậu (Fabaceae), lần đầu tiên được Linnaeus miêu tả năm 1773 tại châu Phi Cùng với loài keo tai tượng, tràm bông vàng nằm trong danh sách các loài cây keo
Hình 1.1 Tràm bông vàng
Tràm bông vàng là dạng cây gỗ lớn, chiều cao có thể đạt tới 30 m Loài cây này phân cành thấp, tán rộng Vỏ cây có rạn dọc, màu nâu xám Lá cây thực chất chỉ là lá giả,
do lá thật bị tiêu giảm, bộ phận quang hợp cũng là lá giả, được biến thái từ cuống cấp 1 Hoa tự dạng bông đuôi sóc, tràng hoa màu vàng Quả dạng đậu xoắn, hạt màu đen, có rốn hạt khá dài màu vàng như màu của tràng hoa
Hình 1.2 Cây, hoa và quả Tràm bông vàng
Tràm bông vàng là thực vật quen sống ở nơi có khí hậu nóng, với khả năng chịu hạn tốt tuy nhiên chịu rét lại kém Thuộc nhóm cây gỗ chất lượng tốt, màu vàng trắng có vân, có giác lõi phân biệt, gỗ được ứng dụng rất nhiều trong đời sống
Hiện nay, diện tích gỗ keo lá tràm đến thời kỳ khai thác trong nước nhiều hơn gỗ Tràm bông vàng Và lợi thế của trồng gỗ keo lá tràm là thời gian trồng ngắn, sau khoảng
6, 7 năm là có thể khai thác nên vòng quay đầu tư cũng nhanh hơn Diện tích trồng Tràm bông vàng hiện nay khoảng 700 - 800 ngàn hecta Nếu đúng vòng quay của nó phải đợi đến hơn 20 năm, khi đã khai thác hết mủ mới chặt Gỗ tràm thì khác, rừng trồng tràm
5
Trang 7hiện nay khoảng hơn 3 triệu hecta, vòng quay cũng ngắn hơn nên lượng gỗ cung cấp cho thị trường là lớn hơn rất nhiều
Trang 8CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Mục tiêu nghiên cứu
• Mục tiêu về khoa học
Góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho công nghệ biến tính gỗ Xác định những yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến ổn định kích thước gỗ Tràm bông vàng biến tính
• Mục tiêu kỹ thuật
Đề xuất sơ đồ công nghệ biến tính gỗ nhằm nâng cao ổn định kích thước cho gỗ Tràm bông vàng
2.2 Đối tượng nghiên cứu
2.2.1 Gỗ
Đặc tính của Tràm bông vàng là khả năng sinh trưởng nhanh, thích nghi rộng Đi cùng đó là tính ứng dụng cao Do đó, gỗ tràm bông vàng được đánh giá cao về giá trị kinh tế Và được nhà nước chú trọng trong chính sách phát triển
Trong dự án này, chúng em chọn loại gỗ Tràm bông vàng 13 năm tuổi tại Vĩnh Cửu - Đồng Nai , đây là nơi trồng nhiều Tràm bông vàng
2.2.2 Hoá chất
Chúng em chọn dung dịch Polyethylenglycol (PEG-600): là một polyme của etylen glycol có công thức chung HOCH2-(CH2OCH2)n-CH2OH, trong đó n là độ polyme hóa trung bình PEG - 600 là Polyethylenglycol có khối lượng phân tử là 600; Tỷ trọng 1,10 (50/40C); Điểm đóng rắn: 20-250C; Độ nhớt: 10 cst (1000C); PEG - 600 tồn tại ở dạng lỏng, không màu, không mùi, không độc hại đối với người và gia súc và tan trong nước với bất kỳ tỷ lệ nào; PEG là một chất tan trong nước không màu, không mùi, khi phân tử lượng cao ở trạng thái rắn khi nhiệt độ không khí (200C), khi phân tử lượng thấp
ở trạng thái lỏng PEG không có tính độc đối với người và gia súc, nguy cơ cháy thấp Thông thường PEG tồn tại dưới dạng hỗn hợp của nhiều cao phân tử với độ trùng hợp khác nhau PEG thích hợp cho việc xử lý gỗ tươi và ướt, nồng độ dung dịch xử lý từ 25-30% (dung môi là nước) Nhiệt độ xử lý là nhiệt độ phòng, thời gian và nhiệt độ xử lý căn cứ vào độ dày, loại gỗ và lượng ngấm cần xử lý mà quyết định Khi xử lý độ ẩm của
gỗ lớn thì tỷ lệ tồn đọng của PEG trong gỗ cũng lớn, Khả năng chống trương nở của gỗ được xử lý cũng cao Do đó với gỗ tươi hiệu quả xử lý tốt hơn gỗ khô [31]
Chúng em sử dụng phương pháp ngâm thường để tiến hành thí nghiệm
2.2.3 Các yếu tố thay đổi
Trong dự án, chúng em lựa chọn các yếu tố thay đổi sau:
- Các cấp nồng độ dung dịch Polyethylenglycol (PEG-600): chúng em lựa chọn các cấp nồng độ N (%): 10; 15; 20; 25, 30
- Chọn các cấp nhiệt độ: tham khảo tài liệu và dựa vào điểm đóng rắn của PEG - 600 là 20-250C, do đó chúng em chọn các cấp nhiệt độ t (0C): 20; 30; 40; 50; 60
- Thời gian ngâm gỗ: do mẫu gỗ thí nghiệm nhỏ (theo TCVN) nên chúng em chọn thời gian ngâm theo các cấp sau: [τ (giờ): 2; 4; 6; 8; 10]
7
Trang 92.3 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất vật lý, hoá học và tính chất cơ học của gỗ Tràm bông vàng
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch PEG-600, thời gian tẩm và nhiệt độ tẩm đến tỷ lệ co rút và giãn nở của gỗ Tràm bông vàngbiến tính
- Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch PEG-600 đến ổn định kích thước gỗ Tràm bông vàng biến tính; sự biến đổi về thành phần hoá học và một số tính chất cơ học chủ yếu của
gỗ Tràm bông vàng trước và sau biến tính
- Nghiên cứu cơ chế biến tính Gỗ Tràm bông vàng bằng PEG-600
- Đề xuất sơ đồ công nghệ biến tính gỗ Tràm bông vàng
2.4 Phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Phương pháp kế thừa
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về biến tính gỗ theo phương pháp hoá học
2.4.2 Phương pháp thực nghiệm
Quá trình nghiên cứu được tiến hành theo phương pháp nghiên cứu thực nghiệm dựa trên hệ thống tiêu chuẩn trong nước và quốc tế như:
- Chọn cây, cắt khúc, lấy mẫu và xác định tính chất cơ, vật lý của gỗ theo tiêu chuẩn Việt nam từ TCVN 355-70 đến TCVN 370-70
- Sử dụng phương pháp phân tích thống kê để xử lý và đánh giá kết quả theo TCVN
Đối với nội dung nghiên cứu biến tính gỗ Tràm bông vàng
Chúng em chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm
Kế hoạch thực nghiệm
Chúng em tiến hành các thí nghiệm theo kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch PEG-600, nhiệt độ và thời gian ngâm đến
ổn định của gỗ Tràm bông vàng biến tính
+ Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của nồng
độ dung dịch PEG-600, nhiệt độ và thời gian ngâm đến ổn định của gỗ Tràm bông vàng biến tính
+ Mẫu thí nghiệm có kích thước 20x20x30 mm
Trang 10CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1 Cơ sở khoa học của quá trình biến tính gỗ
Biến tính gỗ thực chất là quá trình làm biến đổi cấu tạo của gỗ về vật lý hoặc hoá học Gỗ được cấu tạo từ các tế bào, khi tế bào gỗ trưởng thành sẽ 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 và ẩm từ môi trường Mặt khác, trong gỗ giữa các vách tế bào và các lỗ rỗng ở vách
tế bào tạo thành khoảng mao dẫn của lớp thứ nhất, chứa đầy không khí, nước, các chất chiết xuất Khoảng không gian giữa chúng và phía giữa các mạch cellulose tạo thành khoảng mao dẫn thứ hai Đường kính mao dẫn khoảng 5 - 6 µm Tổng thể tích khoảng mao dẫn biểu thị qua độ xốp
Đặc tính đó quyết định tính chất của gỗ về mặt vật lý và cơ học Vì vậy trên cơ
sở cấu tạo của gỗ có thể sơ bộ đánh giá được chất lượng của gỗ, đặc trưng là độ rộng của vòng năm, độ dầy của lớp gỗ muộn, sự phân lớp, độ lớn và sự phân bố của thớ gỗ Mặt khác, nước chứa trong gỗ ảnh hưởng nhiều đển trạng thái của gỗ Gỗ chứa nước tự do và nước liên kết Hàm lượng nước ở lõi gỗ lá kim mới chặt hạ, tuỳ thuộc vào loài và điều kiện gây trồng, biến động trong khoảng 3570%, còn ở phần giác hàm lượng nước gấp 2
-3 lần so với lõi Trong gỗ lá rộng sự chênh lệch về hàm lượng nước ít hơn so với gỗ lá kim Hàm lượng nước phân bố không đểu trong thân cây, cành cây và cũng biến đổi theo mùa trong năm
Tính chất của gỗ biến đổi nhiều khi độ ẩm giảm xuống dưới mức độ bão hoà thớ
gỗ (khoảng 30%) Giữ gỗ trong không khí với nhiệt độ và độ ẩm nào đó thì các loài gỗ đều đạt tới độ ẩm cân bằng như nhau Sự giảm hàm lượng nước liên kết dẫn tới sự co rút của gỗ Làm mất hoàn toàn hàm lượng nước liên kết gây ra sự rút ngắn chiều dài của gỗ (theo chiều tiếp tuyến 6-10%, theo chiều xuyên tâm 3-5%, dọc sợi gỗ 0,1- 0,3%) và co rút thể tich (12- 15%) Gỗ có khả năng hút ẩm từ môi trường không khí làm tăng hàm lượng nước liên kết và trương lên
Sự khác nhau trong co rút và trương theo hướng khác nhau là nguyên nhân cơ bản của hiện tượng cong vênh của gỗ Co rút và trương nở trong điều kiện độ ẩm liên kết phân bố không đều theo thể tích tạo ra một nội ứng suất trong gỗ Khả năng hút nước của
gỗ khi tiếp xúc với nước gọi là độ thấm nước Khối lượng thể tích thực chất (chỉ tính vách tế bào) của mọi loài gỗ đều bằng nhau và bằng 1530 kg/m3
Khối lượng thể tích của gỗ khô do có các chỗ trống chứa không khí nên tuỳ từng loài giới hạn trong khoảng 100 kg/m3 đến 1300 kg/m3 Cùng với sự tăng lên của độ ẩm, khối lượng thể tích của gỗ cũng tăng lên Gỗ của các loài cây lá rộng ở Việt Nam ở độ ẩm 12% có khối lượng thể tích từ 400 kg/m3 (tạp mộc) tới 1100 kg/m3 (thiết mộc) khí và chất lỏng dưới áp lực có thể xuyên qua
Điện trở kháng của gỗ khô rất lớn, nhưng nếu tăng độ ẩm đến độ bão hoà thớ gỗ thì điện trở của gỗ giảm đi nhiều Dưới tác dụng của tải trọng cơ học trong gỗ nẩy sinh tích điện Xenluloza sắp xếp định hướng chính là nhân tố mang lại cho gỗ tính chất cách điện Tốc độ truyền âm của gỗ tương đương với thép, lớn gấp 15 lần không khí Độ thấm
âm của gỗ rất lớn Khi chiếu tia hồng ngoại vào gỗ một phần năng lượng đó bị hấp thụ trên bề mặt gỗ làm nóng gỗ Vì vậy tia hồng ngoại dùng để sấy gỗ mỏng Tia sáng trắng vào gỗ sâu hơn tia hồng ngoại Căn cứ vào độ mạnh của tia phản chiếu từ bề mặt gỗ có thể đoán định được loài, chất lượng bề mặt gỗ Tia tử ngoại chiếu vào gỗ gây cho gỗ
9
