Nghiên cứu ổn định kích thước gỗ Keo lá tràm xử lý bằng Anhydric Axetic

Khám phá phương pháp xử lý gỗ Keo lá tràm tiên tiến, giúp tăng ổn định kích thước vượt trội, giảm cong vênh hiệu quả. Nâng cao chất lượng sản phẩm gỗ.

• Tác giả: Phạm Thị Lan
• Người hướng dẫn: Vũ Huy Đại
• Trường học: Trường Đại học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Chế biến lâm sản
• Đề tài: Đánh giá tính ổn định kích thước của gỗ Keo lá tràm (Acacia auriculiformis Cumn) được xử lý anhydric acetic dưới tác động của điều kiện môi trường
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp

Tóm tắt

I. Gỗ Keo lá tràm Tiềm năng và thách thức ổn định kích thước

Gỗ là vật liệu truyền thống, quen thuộc và giữ vai trò quan trọng trong đời sống. Tuy nhiên, nguồn cung gỗ từ rừng tự nhiên ngày càng cạn kiệt. Điều này thúc đẩy việc sử dụng gỗ rừng trồng như Keo lá tràm (Acacia auriculiformis Cumn). Đây là loại cây sinh trưởng nhanh, thích nghi tốt và dễ gia công. Dù vậy, gỗ Keo lá tràm tồn tại nhiều nhược điểm. Các tính chất như khối lượng thể tích thấp và tỷ lệ co rút lớn làm hạn chế giá trị sử dụng. Đặc biệt, vấn đề ổn định kích thước gỗ là một thách thức lớn. Gỗ dễ bị cong vênh, nứt nẻ khi độ ẩm môi trường thay đổi. Hiện tượng này xuất phát từ bản chất hút ẩm tự nhiên của gỗ. Để giải quyết vấn đề, các công nghệ biến tính gỗ ra đời. Một trong những phương pháp hiệu quả là xử lý hóa học. Việc nghiên cứu nâng cao chất lượng gỗ rừng trồng không chỉ có ý nghĩa thực tiễn mà còn mang tính chiến lược. Nó giúp tạo ra nguồn nguyên liệu chất lượng cao, thay thế gỗ tự nhiên và bảo vệ môi trường. Đề tài nghiên cứu này tập trung vào đánh giá tính ổn định kích thước của gỗ Keo lá tràm sau khi được xử lý bằng anhydride axetic. Mục tiêu là xác định hiệu quả của phương pháp và cung cấp cơ sở khoa học cho các ứng dụng trong tương lai.

1.1. Tổng quan về đặc tính gỗ Keo lá tràm Acacia auriculiformis

Keo lá tràm là cây gỗ mọc nhanh, phổ biến trong các chương trình trồng rừng tại Việt Nam. Gỗ có giác và lõi phân biệt rõ ràng. Gỗ giác màu vàng nhạt, trong khi gỗ lõi có màu nâu sẫm. Về cấu tạo, mạch gỗ khá lớn, xếp phân tán. Thớ gỗ thẳng và tương đối mịn. Tuy nhiên, các tính chất vật lý của gỗ keo còn hạn chế. Khối lượng thể tích gỗ ở mức trung bình, dẫn đến độ bền cơ học không cao. Một trong những đặc điểm quan trọng cần lưu ý là Acacia auriculiformis properties liên quan đến độ ẩm. Gỗ có xu hướng co ngót và trương nở mạnh khi tiếp xúc với môi trường ẩm. Vấn đề này làm giảm tuổi thọ sản phẩm và gây khó khăn trong quá trình gia công, chế biến. Do đó, việc cải thiện đặc tính gỗ rừng trồng như Keo lá tràm là yêu cầu cấp thiết để tối ưu hóa giá trị kinh tế.

1.2. Hiện tượng co ngót trương nở của gỗ và tác động tiêu cực

Bản chất của hiện tượng co ngót, dãn nở là sự thay đổi kích thước của gỗ khi lượng ẩm liên kết thay đổi. Gỗ được cấu tạo từ cellulose, hemicellulose và lignin, trong đó chứa nhiều nhóm hydroxyl (-OH) ưa nước. Khi độ ẩm không khí tăng, các nhóm này hấp thụ phân tử nước, làm tăng khoảng cách giữa các mixen cellulose. Kết quả là gỗ bị trương nở. Ngược lại, khi môi trường khô hanh, gỗ nhả ẩm và co rút lại. Độ co ngót trương nở của gỗ không đồng đều theo các chiều. Sự co rút theo chiều tiếp tuyến thường lớn hơn chiều xuyên tâm và lớn hơn rất nhiều so với chiều dọc thớ. Sự chênh lệch này gây ra ứng suất bên trong vật liệu, dẫn đến các hiện tượng tiêu cực như cong vênh, nứt nẻ bề mặt. Những khuyết tật này không chỉ ảnh hưởng đến thẩm mỹ mà còn làm suy giảm nghiêm trọng độ bền và kết cấu của sản phẩm gỗ.

II. Cơ chế hút ẩm Nguyên nhân chính gây biến dạng gỗ Keo lá tràm

Để hiểu rõ tại sao cần ổn định kích thước gỗ, cần phân tích sâu về cấu trúc hóa học của nó. Gỗ là vật liệu polymer tự nhiên, cấu thành từ các chuỗi cellulose, hemicellulose và mạng lưới lignin. Điểm chung của các thành phần này là sự hiện diện của vô số nhóm hydroxyl (-OH). Các nhóm này có cực tính cao, dễ dàng hình thành liên kết hydro với phân tử nước. Đây chính là nguyên nhân cơ bản khiến gỗ có đặc tính hút ẩm. Quá trình hút ẩm không chỉ là hiện tượng vật lý bề mặt. Nước thâm nhập sâu vào cấu trúc vô định hình của vách tế bào, len lỏi vào giữa các vi sợi cellulose. Điều này làm vách tế bào trương lên, dẫn đến sự thay đổi kích thước vĩ mô của gỗ. Quá trình này có tính thuận nghịch. Khi môi trường trở nên khô hơn, gỗ sẽ nhả ẩm và co lại. Chu kỳ hút và nhả ẩm liên tục gây ra áp lực cơ học, làm giảm tuổi thọ và chất lượng sản phẩm. Do đó, mọi phương pháp xử lý gỗ nhằm ổn định kích thước đều nhắm vào việc hạn chế sự tương tác giữa nhóm hydroxyl và nước. Việc can thiệp vào cơ chế này là chìa khóa để cải thiện đặc tính gỗ rừng trồng.

2.1. Vai trò của nhóm Hydroxyl OH trong cấu trúc vách tế bào

Nhóm hydroxyl (-OH) là nhóm chức quyết định tính ưa nước của gỗ. Chúng tồn tại dày đặc trong các phân tử cellulose và hemicellulose. Mỗi phân tử nước (H₂O) cũng có cực tính, hoạt động như một nam châm nhỏ. Các nhóm -OH trong gỗ sẽ hút các phân tử nước này thông qua liên kết hydro. Liên kết này tuy yếu nhưng số lượng cực lớn tạo ra một lực hút ẩm mạnh mẽ. Đặc biệt, vùng vô định hình của cellulose là nơi các chuỗi polymer sắp xếp không trật tự, tạo ra nhiều không gian cho nước xâm nhập và hình thành liên kết. Quá trình này làm các chuỗi polymer bị đẩy ra xa nhau. Đây là cơ chế vi mô của hiện tượng trương nở. Vì vậy, để ổn định kích thước gỗ, giải pháp căn cơ là làm giảm số lượng nhóm -OH tự do hoặc thay thế chúng bằng các nhóm chức kỵ nước.

2.2. Quá trình hút nước và hút ẩm ảnh hưởng đến tính chất gỗ

Gỗ tương tác với nước theo hai cách chính: hút nước và hút ẩm. Hút nước xảy ra khi gỗ tiếp xúc trực tiếp với nước lỏng. Nước lấp đầy các khoang rỗng của tế bào (nước tự do) và thâm nhập vào vách tế bào (nước liên kết). Hút ẩm xảy ra khi gỗ tiếp xúc với không khí ẩm. Hơi nước trong không khí sẽ ngưng tụ và liên kết với các nhóm -OH trong vách tế bào. Cả hai quá trình đều làm tăng độ ẩm của gỗ, nhưng chỉ có lượng nước liên kết trong vách tế bào mới gây ra hiện tượng co ngót và trương nở. Sự thay đổi độ ẩm không chỉ ảnh hưởng đến kích thước mà còn tác động đến các tính chất vật lý của gỗ keo. Gỗ ẩm hơn sẽ mềm hơn, giảm độ bền cơ học và dễ bị tấn công bởi nấm mốc, côn trùng. Việc kiểm soát quá trình này là rất quan trọng.

III. Phương pháp Acetyl hóa gỗ Keo lá tràm bằng Anhydride Axetic

Để khắc phục nhược điểm về kích thước, phương pháp xử lý gỗ bằng acetyl hóa gỗ đã được nghiên cứu và áp dụng. Đây là một quá trình biến tính gỗ keo lá tràm ở cấp độ phân tử. Nguyên tắc cơ bản là cho gỗ phản ứng hóa học với anhydride axetic (CH₃CO)₂O. Trong phản ứng này, các nhóm acetyl (CH₃COO-) kỵ nước sẽ thay thế cho các nhóm hydroxyl (-OH) ưa nước có trong thành phần vách tế bào gỗ. Phản ứng hóa học diễn ra như sau: Gỗ-OH + (CH₃CO)₂O → Gỗ-O-COCH₃ + CH₃COOH. Kết quả là, các vị trí có khả năng liên kết với nước đã bị chiếm giữ bởi các nhóm acetyl. Quá trình wood modification này không đưa thêm polymer vào gỗ mà chỉ biến đổi polymer sẵn có. Điều này giúp duy trì các đặc tính cơ bản của gỗ trong khi cải thiện đáng kể khả năng chống ẩm. Theo nghiên cứu của nhiều nhà khoa học như Stamm (1964) và Rowell (1975), wood acetylation là một trong những kỹ thuật hiệu quả nhất để đạt được dimensional stability of wood lâu dài. Phương pháp này không chỉ làm giảm khả năng hút ẩm mà còn tăng cường nhiều đặc tính khác.

3.1. Nguyên lý cơ bản của quá trình acetyl hóa gỗ

Bản chất của acetyl hóa gỗ là một phản ứng ester hóa. Các nhóm hydroxyl trên cellulose và lignin hoạt động như rượu, phản ứng với anhydride axetic. Quá trình này biến đổi vĩnh viễn cấu trúc hóa học của gỗ. Các nhóm acetyl mới có kích thước lớn hơn nhóm hydroxyl. Chúng lấp đầy các vi mao quản trong vách tế bào, tạo ra hiệu ứng "bulking" (làm phồng). Hiệu ứng này giúp giữ cho gỗ luôn ở trạng thái trương nở một phần, từ đó giảm thiểu sự co ngót khi gỗ khô đi. Quan trọng hơn, nhóm acetyl có tính kỵ nước, làm giảm ái lực của gỗ với các phân tử nước. Do đó, gỗ sau khi acetyl hóa hấp thụ nước và hơi ẩm ít hơn đáng kể so với gỗ tự nhiên, dẫn đến tính ổn định kích thước vượt trội.

3.2. Quy trình thực nghiệm xử lý gỗ Keo lá tràm

Trong khuôn khổ nghiên cứu, quy trình xử lý gỗ Keo lá tràm được tiến hành theo các bước chuẩn. Đầu tiên, các mẫu gỗ được sấy khô kiệt ở nhiệt độ 103±2°C để loại bỏ hoàn toàn độ ẩm. Tiếp theo, mẫu được ngâm hoàn toàn trong dung dịch anhydride axetic nguyên chất trong thời gian 48 giờ ở điều kiện thường. Giai đoạn ngâm tẩm này cho phép hóa chất thẩm thấu sâu vào cấu trúc gỗ. Sau khi ngâm, các mẫu được vớt ra và xử lý nhiệt ở 125°C trong 12 giờ. Nhiệt độ cao đóng vai trò là chất xúc tác, thúc đẩy phản ứng acetyl hóa diễn ra. Cuối cùng, mẫu được sấy lại để loại bỏ axit axetic (sản phẩm phụ) và anhydride axetic dư thừa. Quy trình này đảm bảo mức độ acetyl hóa đồng đều, tạo ra vật liệu gỗ biến tính với chất lượng ổn định.

IV. Lợi ích của Acetyl hóa Cải thiện đặc tính gỗ rừng trồng

Quá trình acetyl hóa gỗ không chỉ mang lại hiệu quả về ổn định kích thước gỗ mà còn tạo ra một loạt các lợi ích giá trị khác. Việc thay thế các nhóm -OH ưa nước bằng nhóm acetyl kỵ nước đã làm thay đổi cơ bản cách gỗ tương tác với môi trường. Gỗ sau khi biến tính trở nên bền bỉ hơn, có khả năng chống chịu tốt hơn trước các yếu tố bất lợi. Một trong những lợi ích quan trọng nhất là tăng cường khả năng chống thấm nước cho gỗ. Khi khả năng hút ẩm giảm, gỗ ít bị trương nở và co ngót, giảm thiểu rủi ro nứt nẻ. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng ngoại thất. Bên cạnh đó, độ ẩm thấp trong gỗ cũng là môi trường không thuận lợi cho sự phát triển của nấm mốc và côn trùng. Do đó, độ bền sinh học của gỗ biến tính được cải thiện đáng kể mà không cần sử dụng các hóa chất bảo quản độc hại. Đây là một ưu điểm lớn về mặt môi trường. Nhờ những cải tiến này, gỗ Keo lá tràm từ một loại gỗ có giá trị thấp có thể được nâng cấp thành vật liệu cao cấp, cạnh tranh với các loại gỗ cứng nhiệt đới.

4.1. Tăng cường khả năng chống thấm nước và chống ẩm cho gỗ

Hiệu quả chính của wood acetylation là làm giảm đáng kể khả năng hút ẩm của gỗ. Các nhóm acetyl đã bịt kín các "cửa ngõ" mà phân tử nước thường dùng để xâm nhập vào vách tế bào. Kết quả là gỗ trở nên kỵ nước. Thử nghiệm cho thấy, độ hút nước và độ hút ẩm của gỗ Keo lá tràm xử lý giảm rõ rệt so với mẫu đối chứng. Khả năng chống thấm nước cho gỗ được nâng cao giúp sản phẩm duy trì kích thước ổn định ngay cả khi điều kiện thời tiết thay đổi đột ngột. Điều này làm tăng tuổi thọ của các sản phẩm như cửa, ván sàn, đồ gỗ ngoài trời, đồng thời giảm chi phí bảo trì, sơn phủ lại.

4.2. Nâng cao độ bền sinh học của gỗ biến tính chống nấm mốc

Nấm mốc và côn trùng gây hại cần một ngưỡng độ ẩm nhất định trong gỗ để tồn tại và phát triển. Gỗ Keo lá tràm sau khi được acetyl hóa có độ ẩm cân bằng thấp hơn nhiều so với gỗ tự nhiên. Điều này tạo ra một môi trường "khô hạn", không còn là nguồn thức ăn hấp dẫn cho sinh vật. Các enzyme mà nấm tiết ra để phân hủy gỗ không thể nhận diện các vị trí đã bị biến đổi bởi nhóm acetyl. Do đó, độ bền sinh học của gỗ biến tính tăng lên một cách tự nhiên. Theo các nghiên cứu của Holger Militz (2003), gỗ acetyl hóa cho thấy khả năng chống nấm mục trắng và nâu rất tốt. Đây là một giải pháp thay thế bền vững cho các phương pháp ngâm tẩm gỗ bằng hóa chất độc hại.

V. Đánh giá hiệu quả xử lý gỗ Keo lá tràm qua các chỉ số

Để lượng hóa hiệu quả của quá trình biến tính gỗ keo lá tràm, nghiên cứu đã tiến hành đo lường và so sánh các chỉ số quan trọng trước và sau khi xử lý. Các kết quả thực nghiệm cho thấy sự cải thiện rõ rệt về tính ổn định kích thước của gỗ Keo lá tràm. Các chỉ số chính được sử dụng để đánh giá bao gồm hệ số chống dãn nở thể tích (ASE), hệ số chống hút nước (RWA), và hệ số chống hút ẩm (MAE). Bên cạnh đó, tỷ lệ tăng khối lượng thể tích (B) cũng được ghi nhận như một minh chứng cho sự thành công của phản ứng hóa học. Dữ liệu thu thập được chứng minh rằng phương pháp xử lý bằng anhydride axetic có tác động tích cực và mạnh mẽ. Khối lượng thể tích của gỗ tăng lên 3.64%, cho thấy các nhóm acetyl đã liên kết thành công vào cấu trúc gỗ. Sự gia tăng này góp phần làm gỗ cứng hơn và đặc hơn. Kết quả này cung cấp bằng chứng khoa học vững chắc về lợi ích của công nghệ acetyl hóa gỗ, mở ra hướng đi mới cho việc tận dụng nguồn tài nguyên gỗ rừng trồng.

5.1. Phân tích hệ số chống dãn nở thể tích ASE

Hệ số chống dãn nở thể tích (Anti-Swelling Efficiency - ASE) là chỉ số quan trọng nhất để đánh giá dimensional stability of wood. Nó biểu thị mức độ giảm trương nở của gỗ đã xử lý so với gỗ không xử lý. Kết quả nghiên cứu cho thấy, gỗ Keo lá tràm sau khi xử lý đạt chỉ số hiệu quả chống ẩm (ASE) lên đến 83.9%. Con số ấn tượng này có nghĩa là độ trương nở của gỗ đã giảm đi hơn 83% so với trạng thái ban đầu. Điều này được giải thích bởi sự thay thế các nhóm -OH bằng nhóm acetyl kỵ nước, đồng thời các nhóm này chiếm chỗ trong vi mao quản, ngăn cản sự xâm nhập của nước. Một chỉ số ASE cao như vậy khẳng định quá trình xử lý rất thành công.

5.2. So sánh độ hút nước và độ hút ẩm trước và sau xử lý

Kết quả thực nghiệm về độ hút nước cho thấy sự khác biệt rõ rệt. Sau 20 ngày ngâm, mẫu đối chứng (chưa xử lý) có độ hút nước là 87.33%, trong khi mẫu đã xử lý chỉ là 76.88%. Hệ số chống hút nước (RWA) đạt 11.97%. Về độ hút ẩm, khi đặt trong các môi trường có độ ẩm tương đối khác nhau, mẫu đã xử lý luôn cho thấy độ hút ẩm thấp hơn. Hệ số chống hút ẩm (MAE) tăng dần khi độ ẩm môi trường tăng, đạt giá trị cao nhất là 40.98% ở môi trường có độ ẩm 99%. Các số liệu này chứng tỏ gỗ Keo lá tràm acetyl hóa có khả năng chống lại sự xâm nhập của cả nước lỏng và hơi ẩm trong không khí một cách hiệu quả.

VI. Kết luận Tương lai của công nghệ biến tính gỗ Keo lá tràm

Nghiên cứu về đánh giá tính ổn định kích thước của gỗ Keo lá tràm được xử lý bằng anhydride axetic đã mang lại những kết quả tích cực. Quá trình acetyl hóa gỗ đã chứng tỏ là một phương pháp xử lý gỗ hiệu quả, giúp cải thiện đáng kể các đặc tính quan trọng của gỗ rừng trồng. Các chỉ số về độ ổn định kích thước, khả năng chống hút nước, chống hút ẩm đều được nâng cao rõ rệt. Khối lượng thể tích gỗ tăng lên, góp phần nâng cao độ bền cơ học. Những cải tiến này biến gỗ Keo lá tràm từ một vật liệu có giá trị sử dụng hạn chế thành một nguồn nguyên liệu tiềm năng cho nhiều ứng dụng cao cấp, đặc biệt là trong ngành xây dựng và sản xuất đồ ngoại thất. Công nghệ wood modification này mở ra một hướng đi bền vững, giúp giảm sự phụ thuộc vào gỗ tự nhiên quý hiếm và tối ưu hóa giá trị của nguồn tài nguyên rừng trồng. Đây là cơ sở khoa học quan trọng để phát triển các quy trình công nghệ ứng dụng trong công nghiệp, góp phần vào sự phát triển của ngành chế biến lâm sản Việt Nam.

6.1. Tóm tắt các kết quả chính và ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu đã xác lập rằng việc xử lý gỗ Keo lá tràm bằng anhydride axetic giúp: Tăng khối lượng thể tích 3.64%; Đạt hệ số chống dãn nở (ASE) 83.9%; Đạt hệ số chống hút nước (RWA) 11.97%; Đạt hệ số chống hút ẩm (MAE) từ 19.05% đến 40.98% tùy môi trường. Những kết quả này khẳng định cơ chế thay thế nhóm hydroxyl (-OH) bằng nhóm acetyl (CH₃COO-) đã diễn ra thành công, làm thay đổi vĩnh viễn tính chất của gỗ. Về mặt khoa học, đây là minh chứng cho hiệu quả của phương pháp biến tính gỗ ở cấp độ phân tử đối với loài Keo lá tràm tại Việt Nam.

6.2. Ứng dụng thực tiễn và định hướng phát triển trong tương lai

Với những đặc tính vượt trội sau khi xử lý, gỗ Keo lá tràm acetyl hóa có tiềm năng ứng dụng rộng rãi. Nó có thể được sử dụng làm ván sàn, cửa, ốp tường ngoại thất, hàng rào, và đồ gỗ sân vườn – những nơi đòi hỏi vật liệu có độ bền sinh học và ổn định kích thước cao. Việc cải thiện đặc tính gỗ rừng trồng thành công giúp tạo ra sản phẩm có giá trị gia tăng cao, nâng cao hiệu quả kinh tế cho ngành trồng rừng. Hướng nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số công nghệ như nhiệt độ, thời gian, chất xúc tác để giảm chi phí sản xuất và mở rộng quy mô ứng dụng công nghiệp, đưa sản phẩm gỗ biến tính Việt Nam ra thị trường quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu 1. Tình hình nghiên cứu của thế giới Trong công nghiệp chế biến gỗ, việc nghiên cứu về khoa học gỗ có ý nghĩa hết sức quan trọng. Hiện nay trên thế giới, việc nghiên cứu khoa học gỗ không chỉ dừng lại ở nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng, mô tả cấu tạo thô đại, cấu tạo hiển vi, các tính chất cơ học, vật lý, hóa học mà còn phải nghiên cứu về định hướng trong sử dụng gỗ vào làm nguyên liệu cho ngành chế biến gì.

Biến tính gỗ là quá trình tác động hóa học, cơ học, nhiệt học hoặc đồng thời làm thay đổi lại cấu trúc của gỗ mà chủ yếu là tác động vào các nhóm hydroxyl. Hiện nay, có nhiều công nghệ biến tính gỗ đã và đang được áp dụng vào trong thực tiễn nhất là vấn đề nghiên cứu về ổn định kích thước của gỗ. Năm 1960, các loại nhựa cho hiệu quả ổn định kích thước cao hơn đồng thời làm tăng một số tính chất của gỗ như: Urea – formaldehyde, phenol – formaldehyde, polyetylen, stirol… Ở Liên Xô cũ A.Karpov và cộng sự đã tiến hành các thí nghiệm tẩm monome vào gỗ với sự chuyển biến thành polime trong vách tế bào gỗ, gỗ được tẩm stirol và sau đó chiếu bức xạ ion. Kenaga và Fennesi ổn định kích thước bằng stirol tiếp theo là chiếu tia .

Khi đó quan sát thấy polistirol đọng lại trong vách tế bào, phủ lên và làm dãn các đoạn vô định hình của phân tử cellulose. Năm 1946 bắt đầu nghiên cứu xử lý acetyl hóa, học giả người Mỹ Stamm đầu tiên đã đăng trên tạp chí nghiên cứu chuyên ngành vào những năm (1946 –1961), cố gắng đưa vào sản xuất công nghiệp hóa acetyl hóa của Mỹ và Nhật Bản nhưng chưa thành công. Năm 1955 và 1964, Stamn đã thành công khi cho thực hiện phản ứng giữa nhóm hydroxyl với anhydric axetic và pyridin ở dạng khí. Pyridin hoạt động như một chất gây trương nở tế bào và là chất xúc tác cho phản ứng tạo este.

Tarkow (1950) và Goldstein (1961) đã tiến hành quá trình axetyl hóa ở dạng khí và dung dịch lỏng cho gỗ xẻ Vân Sam có kích thước 5x12x120 cm trong thời gian từ 8-16 giờ, mức độ axetyl hóa đạt 20 – 22% và hệ số chống dãn nở đạt 80%. Okonov đã nghiên cứu ổn định kích thước gỗ Bạch Dương bằng anhydric axettic kết hợp với xử lý nhiệt. Kết quả cho thấy độ dãn dài của gỗ Bạch Dương sau khi xử lý ở nhiệt độ 1700C trong 6 giờ và axetyl hóa trong 6 giờ giảm 3,3 lần so với không xử lý.Okonov đã tiến hành axetyl hóa gỗ Bạch Dương và gỗ Thông bằng anhydric axetic được làm nóng trong trường điện cao tần. Các tác giả khẳng định thời gian axetyl hóa rút ngắn 5 – 8 lần so với làm nóng trong trường nhiệt độ để thu được cùng mức axetyl hóa.

Odolina,…, viện Nông nghiệp Latsvia, đã xử lý gỗ thông bằng hơi anhydric axetic, các ông đã kiểm tra trong thời gian 2 tháng và khẳng định gỗ axetyl hóa hầu như không bị rửa trôi và tỷ lệ dãn nở theo chiều tiếp tuyến giảm 3 lần, hầu hết các tính chất cơ học đều tăng 2 - 18%, cường độ uốn tĩnh giảm không đáng kể, gỗ không bị thay đổi màu sắc và không có mùi. Homan, viện công nghệ gỗ Hà Lan đã tiến hành dự án“Modified Wood: Stainable and Duradle”, một trong các giải pháp chính là biến tính gỗ bằng anhydric axetic nhằm tạo ra các sản phẩm gỗ có tính ổn định kích thước cao, có khả năng chống nấm mốc và chống tia tử ngoại. Rowell, Popper và Bariska (1975) đã nghiên cứu nhiều quá trình biến tính hóa học sử dụng chất kích hoạt phản ứng. Các chất đó có thể sử dụng trong quá trình axetyl hóa: ZnCl2, dimethyl formamide, mangnesium, perchlorate sodium acetate.

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ số ổn định kích thước của gỗ Linh Sam đạt 75% khi xử lý trong anhydric axetic sau 8h được đun nóng. Năm 1980, xử lý acetyl hóa bắt đầu ứng dụng sản xuất ván nhân tạo; năm 1981 Nhật Bản đã thu được thành công tiến hành xử lý acetyl hóa gỗ với quy mô sản xuất công nghiệp, giới công nghiệp gỗ Nhật Bản đã mở rộng vật liệu acetyl hóa, mà kích thước của nó rất ổn định mặc cho độ ẩm tương đối của môi trường thay đổi lớn, được dùng rộng rãi làm tường vách của buồng tắm, cửa hoặc ván sàn. Điểm ưu việt hơn của xử lý acetyl hóa với các phương pháp khác là không làm ô nhiễm môi trường. Tại Thủy Điển đã tiến hành nghiên cứu thành công công nghệ axetyl hóa sợi gỗ để sản xuất ván sợi có tính chống ẩm và nấm mốc.

Năng suất khoảng 4000 tấn sợi gỗ được axetyl hóa trong một năm. Đây là kết quả của nhiều viện nghiên cứu, trường đại học nghiên cứu về biến tính gỗ: Chlmers University ở Goteborg, Sweden và USA, phòng thí nghiệm lâm sản ở Madison, Wisconsin hợp tác với British Petroleum ở Hull, UK. Kết quả nghiên cứu của Hiroshi Jnno (1993), Misato Norimoto và Joseph Gril cho thấy xử lý gỗ ở 1800c từ ( 3 – 10 giờ) với áp suất thường làm cho cường độ và đặc biệt là modun đàn hồi của gỗ tăng nhẹ. Theo Hiroshi Jnno, kết quả sự tăng nhiệt độ sấy gỗ làm giảm tính hút nước của các polysaccarit, độ ổn định kích thước của gỗ tăng lên, song ở mức độ cao của sự hạ bậc, phân đoạn các cấu tử trong gỗ sẽ làm giảm cường độ gỗ, tính chống thấm, chống nước tăng lên, màu gỗ trở lên tối hơn.

Tuy nhiên, nếu hạ bậc phân đoạn các cấu tử gỗ là nhỏ và sự tạo thành cấu trúc liên kết là trội hơn thì cơ lý của gỗ tăng lên. Giáo sư Militz (1999) đã tiến hành nghiên cứu công nghệ biến tính gỗ bằng phương pháp axetyl hóa không dùng chất xúc tác hóa học mà sử dụng nhiệt độ để làm tăng tốc độ phản ứng thay thế nhóm - OH bằng các nhóm CH3COO-. Ông đưa ra kế hoạch nghiên cứu gỗ axetyl hóa ở 4 quy mô khác nhau: Phòng thí nghiệm, ở phòng thí nghiệm quy mô lớn, thử nghiệm sản xuất, mức độ phát triển công nghệ và thực hiện trong công nghiệp. Công ty Akzo Nobel đã tài trợ 2 triệu EUR cho 65 doanh nghiệp và các cơ quan nghiên cứu về axetyl hóa và đã thành công trong một năm sản xuất khoảng 50000m3 gỗ axetyl hóa.

Eichi Obatay và Joseph Gril, viện công nghệ gỗ của trường đại học tổng hợp Akita, Nhật Bản đã tiến hành axetyl hóa gỗ Vân Sam và đánh giá tính ổn định kích thước gỗ bằng phương pháp thử độ trương nở của gỗ axetyl hóa trong các dung môi khác nhau: Nước, benzene và tuloen, etyleneglycol và alcohols. Kết quả cho thấy gỗ Vân Sam đuợc xử lý axetyl hóa có ổn định kích thước cao. Holger Militzl, Behbôd Mohebby, Carsten Mail (2003), trường đại học tổng hợp Gottingen, Đức đã nghiên cứu khả năng ổn định kích thứơc và khả năng chống nấm mốc của gỗ Thông và gỗ Bạch Dương được xử lý bằng anhydric axetic ở nhiệt độ 90 – 1300C. Kết quả cho thấy gỗ có tính ổn định kích thước cao và khả năng chống nấm mục trắng và nâu rất tốt.

Ferry Bongers, Jos Creemers, Bert Kattenbroek và Waldemar Homan, viện nghiên cứu SHR, Wageningen, Hà Lan và công ty Tiatan Wood đã nghiên cứu chất lượng màng sơn phủ của gỗ đã được axetyl hóa sau 10 năm ở ngoài trời. Kết quả cho thấy chất lượng màng sơn rất tốt thể hiện qua khả năng dán dính và màu sắc bề mặt gỗ ít bị thay đổi. Tại hội thảo công nghệ biến tính gỗ ở Châu Âu được tổ chức một lần vào tháng 3/2003 tại Bỉ và lần hai vào tháng 10/2005 tại Đức đã có nhiều chương trình nghiên cứu của các nhà khoa học Châu Âu do GS.Hotman chủ trì đã đề cập về vấn đề nâng cao ổn định kích thước gỗ sử dụng anhydric acetic và khẳng định xu hướng này cần phải được nghiên cứu và hoàn thiện xử lý gỗ bằng acetyl hóa kết hợp với công nghệ vi sóng đang được sản xuất với lượng lớn các sản phẩm chất lượng cao. Với mục đích sử dụng gỗ và vật liệu gỗ một cách hiệu quả, ở các nước phát triển trên thế giới như Mỹ, Nga, Nhật, EU trong những năm gần đây đã tiến hành nghiên cứu và áp dụng vào sản xuất các biện pháp nâng cao tính ổn định kích thước của gỗ theo một số xu hướng sau: + Kìm hãm cơ học: Trong ván dán các lớp ván mỏng được sắp xếp vuông góc với nhau, kìm hãm một cách cơ học biến dạng của các lớp riêng rẽ.

Thế nhưng sự kìm hãm này hầu như không làm giảm tính hút ẩm của gỗ và khả năng trương nở của sợi vì bản chất hoá học của gỗ không thay đổi. + Tạo lớp phủ trong và ngoài gỗ: Lớp phủ ngoài được dùng phổ biến hơn, chúng được tạo nên từ các loại sơn, chất màu, nhựa tổng hợp và các loại ván trang trí với mục đích cách ly gỗ với môi trường xung quanh, hạn chế sự thay đổi ẩm của gỗ. + Lấp đầy các mao mạch gỗ bằng các chất trơ với nước: Các chất có tính kỵ với nước có thể dùng là parafin, sáp, bitum, cao su, các chất này không tham gia phản ứng hóa học với gỗ và không thấm vào hệ thống vi mao quản của gỗ, hiệu quả ổn định không cao chúng chỉ làm chậm lại quá trình hút ẩm chứ không làm giảm tính hút ẩm của gỗ. Ngoài ra còn có thể sử dụng các loại nhựa tổng hợp khác như ure formandehyde, phenol formandehyde, polyetylen, stirol….

+ Giảm khả năng tạo liên kết hóa học của gỗ với nước: - Xử lý nhiệt: Bằng phương pháp xử lý nhiệt gỗ ở nhiệt độ cao có thể làm giảm đáng kể tính hút ẩm của gỗ, nguyên nhân chính là có sự thủy phân phần ưa nước nhất của gỗ - hemicellulo làm giảm số lượng nhóm OH có trong gỗ dẫn đến tính hút ẩm của gỗ nói chung giảm đi. Tính hút ẩm của gỗ được sử lý nhiệt có thể giảm 2 lần nhưng chủ yếu là áp dụng cho ván mỏng như sản xuất ván dăm, ván sợi. Hiện nay xu hướng này đang phát triển mạnh ở châu Âu đặc biệt là ở Phần Lan, Pháp. - Axetyl hóa: Là quá trình gỗ chịu tác động của anhydric axetic, khi đó phần lớn các nhóm hydroxyl của các thành phần tạo nên vách tế bào được thay đổi bởi nhóm acetyl có tính kỵ nước.