Độ Bền Sinh Học Của Gỗ Sa Mộc (Cunninghamia lanceolata) Xử Lý Bằng Phương Pháp Nhiệt - Cơ

Khám phá độ bền sinh học của gỗ sa mộc Cunninghamia lanceolata Lamb qua phương pháp xử lý nhiệt cơ, ứng dụng trong xây dựng và nội thất.

• Tác giả: Nguyễn Thị Tuyên
• Người hướng dẫn: GS. Phạm Văn Chương
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Chế biến Lâm sản
• Đề tài: Độ Bền Sinh Học Của Gỗ Sa Mộc Qua Phương Pháp Nhiệt - Cơ
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Khái niệm xử lý gỗ bằng phương pháp nhiệt - cơ
• 1.2. Tổng quan về nghiên cứu xử lý gỗ bằng phương pháp nhiệt – cơ
• 1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.2.3. Nghiên cứu về ảnh hưởng của xử lý nhiệt – cơ đến độ bền sinh học của gỗ
• 1.2.4. Nghiên cứu trên thế giới về ảnh hưởng của xử lý nhiệt - cơ đến độ bền sinh học của gỗ
• 1.2.5. Nghiên cứu tại Việt Nam về ảnh hưởng của xử lý gỗ bằng phương pháp nhiệt - cơ đến độ bền sinh học của gỗ
• 1.2.6. Kết luận rút ra từ tổng quan
• 1.2.7. Ưu nhược điểm của xử lý nhiệt - cơ
• 1.2.8. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt-cơ đến độ bền sinh học của gỗ
• 1.2.9. Khoảng trị số (nhiệt độ, thời gian, tỷ suất nén) các công trình đã công bố
• 1.3. Định hướng nghiên cứu của luận án
• 1.4. Cách tiếp cận nghiên cứu
• 1.5. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.5.1. Mục tiêu tổng quát
• 1.5.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.6. Đối tượng nghiên cứu của luận án
• 1.7. Phạm vi nghiên cứu
• 1.8. Ý nghĩa nghiên cứu của luận án
• 1.8.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.8.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ GỖ
• 2.1. Cấu trúc của gỗ
• 2.2. Thành phần hóa học của gỗ
• 2.3. Lý thuyết về xử lý nhiệt - cơ
• 2.3.1. Các chuyển hoá trong gỗ khi xử lý bằng phương pháp nhiệt - cơ
• 2.3.2. Sự biến đổi thành phần hóa học và ảnh hưởng của nó đến tính chất gỗ xử lý nhiệt
• 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gỗ xử lý bằng phương pháp nhiệt - cơ
• 2.4.1. Một số yếu tố ảnh hưởng của xử lý nhiệt – cơ đến độ bền sinh học của gỗ
• 2.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền sinh học của gỗ
• 2.4.3. Ảnh hưởng của tỷ suất nén đến độ bền sinh học của gỗ
• 2.5. Nấm hại gỗ
• 2.5.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của nấm
• 2.5.2. Một số loại nấm hại gỗ
• 2.5.3. Hệ enzym thủy phân của nấm
• 2.6. Tổng quan về mối
• 2.6.1. Đặc tính sinh vật học của mối
• 2.6.2. Biện pháp phòng trừ mối
• 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nội dung nghiên cứu
• 3.2. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến độ bền sinh học của gỗ Sa mộc
• 3.3. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt - cơ đến một số tính chất vật lý, cơ học của gỗ Sa mộc
• 3.4. Vật liệu nghiên cứu
• 3.5. Chủng nấm, loài mối
• 3.6. Phương pháp nghiên cứu
• 3.7. Phạm vi nghiên cứu của luận án
• 3.8. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
• 3.9. Các bước thực nghiệm
• 3.10. Kiểm tra tính chất vật lý và cơ học của gỗ sau khi xử lý nhiệt – cơ
• 3.11. Phương pháp xác định khả năng kháng nấm mục của gỗ sau khi xử lý nhiệt – cơ
• 3.12. Phương pháp xác định khả năng kháng nấm mốc của gỗ sau khi xử lý nhiệt – cơ
• 3.13. Phương pháp xác định khả năng chống mối của gỗ Sa mộc sau khi được xử lý nhiệt – cơ
• 3.14. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến độ bền sinh học của gỗ Sa mộc
• 4.2. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến khả năng kháng nấm mục trắng của gỗ Sa mộc
• 4.3. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến khả năng kháng nấm mục nâu của gỗ Sa mộc
• 4.4. Ảnh hưởng của các thông số xử lý nhiệt - cơ đến khả năng kháng nấm mốc của gỗ Sa mộc
• 4.5. Thành phần hóa học của gỗ Sa mộc xử lý nhiệt – cơ
• 4.6. Thành phần hóa học của gỗ Sa mộc xử lý nhiệt – cơ sau khi thử nghiệm với nấm
• 4.7. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến khả năng kháng mối của gỗ Sa mộc
• 4.8. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến một số tính chất vật lý của gỗ Sa mộc
• 4.9. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến độ ẩm của gỗ Sa mộc
• 4.10. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến khối lượng riêng của gỗ Sa mộc
• 4.11. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến khả năng chống hút nước của gỗ Sa mộc
• 4.12. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến một số tính chất cơ học của gỗ Sa mộc
• 4.13. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến độ bền nén dọc của gỗ Sa mộc
• 4.14. Ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến độ bền uốn tĩnh của gỗ Sa mộc
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Độ Bền Sinh Học Gỗ Sa Mộc SEO

Gỗ Sa Mộc (Cunninghamia lanceolata) là một loại gỗ phổ biến tại Việt Nam, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, giống như các loại gỗ khác, Sa Mộc dễ bị tấn công bởi nấm mốc, mối mọt và các tác nhân sinh học khác, làm giảm độ bền sinh học. Các phương pháp bảo quản gỗ truyền thống thường sử dụng hóa chất độc hại, gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người. Nghiên cứu về các phương pháp xử lý gỗ thân thiện với môi trường, như phương pháp nhiệt - cơ, đang ngày càng được quan tâm. Phương pháp nhiệt - cơ có tiềm năng cải thiện đáng kể độ bền sinh học của gỗ Sa Mộc mà không cần sử dụng hóa chất độc hại. Mục tiêu là tạo ra các sản phẩm gỗ Sa Mộc bền vững, an toàn và thân thiện với môi trường.

1.1. Khái niệm và Ưu điểm của Xử Lý Nhiệt Cơ Cho Gỗ

Xử lý nhiệt - cơ là phương pháp kết hợp giữa gia nhiệt và nén ép để biến đổi cấu trúc gỗ, làm tăng khối lượng riêng, độ cứng và độ bền. Phương pháp này không sử dụng hóa chất, do đó an toàn và thân thiện với môi trường. Theo nghiên cứu của [26], xử lý nhiệt - cơ có thể làm giảm khả năng hút nước của gỗ, từ đó hạn chế sự phát triển của nấm mốc và mối mọt. Ưu điểm chính của phương pháp này là cải thiện độ bền sinh học và cơ học của gỗ mà không gây ô nhiễm môi trường. Sản phẩm gỗ sau xử lý có tính ổn định kích thước cao, ít bị cong vênh, nứt nẻ.

1.2. Tầm Quan Trọng của Nghiên Cứu Độ Bền Sinh Học Gỗ Sa Mộc

Nghiên cứu độ bền sinh học của gỗ Sa Mộc sau khi xử lý nhiệt - cơ có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình xử lý và mở rộng ứng dụng của loại gỗ này. Việc xác định các thông số xử lý tối ưu (nhiệt độ, thời gian, áp suất) sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ gỗ, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng để sản xuất các sản phẩm gỗ Sa Mộc có độ bền cao, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong xây dựng, nội thất và các ngành công nghiệp khác.

II. Thách Thức Gỗ Sa Mộc và Vấn Đề Bị Phân Hủy Sinh Học

Gỗ Sa Mộc, mặc dù có nhiều ưu điểm về mặt thẩm mỹ và dễ gia công, nhưng lại có nhược điểm là dễ bị phân hủy bởi các tác nhân sinh học. Nấm mốc, mối mọt và các loại vi sinh vật khác có thể tấn công và phá hủy cấu trúc gỗ, làm giảm độ bền và tuổi thọ của sản phẩm. Vấn đề này gây ra nhiều thiệt hại kinh tế cho người sử dụng và các nhà sản xuất. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để bảo vệ gỗ Sa Mộc khỏi sự tấn công của các tác nhân sinh học là vô cùng cần thiết. Giải pháp xử lý nhiệt - cơ có thể là một hướng đi đầy hứa hẹn.

2.1. Các Tác Nhân Gây Phân Hủy Gỗ Sa Mộc Phổ Biến

Các tác nhân chính gây phân hủy gỗ Sa Mộc bao gồm nấm mục (mục nâu, mục trắng), nấm mốc và các loại côn trùng (mối, mọt). Nấm mục sử dụng các enzyme để phân hủy cellulose và lignin trong gỗ, làm giảm độ bền cơ học. Nấm mốc gây mất thẩm mỹ và có thể gây hại cho sức khỏe con người. Mối và mọt đục khoét gỗ, tạo ra các lỗ hổng và làm suy yếu cấu trúc. Việc xác định chính xác các tác nhân gây hại giúp lựa chọn phương pháp bảo vệ gỗ phù hợp.

2.2. Ảnh Hưởng Của Điều Kiện Môi Trường Đến Độ Bền Gỗ

Điều kiện môi trường, đặc biệt là độ ẩm và nhiệt độ, có ảnh hưởng lớn đến độ bền sinh học của gỗ. Độ ẩm cao tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nấm mốc và các vi sinh vật gây hại. Nhiệt độ thích hợp cũng thúc đẩy quá trình phân hủy gỗ. Gỗ Sa Mộc được sử dụng ở những nơi có độ ẩm cao hoặc tiếp xúc trực tiếp với nước sẽ dễ bị hư hỏng hơn. Do đó, cần có các biện pháp bảo vệ gỗ để chống lại tác động của môi trường.

III. Phương Pháp Nhiệt Cơ Giải Pháp Nâng Cao Độ Bền Gỗ

Phương pháp nhiệt - cơ là một giải pháp hiệu quả để cải thiện độ bền của gỗ Sa Mộc mà không cần sử dụng hóa chất độc hại. Quá trình xử lý bao gồm gia nhiệt gỗ ở nhiệt độ cao kết hợp với nén ép cơ học. Nhiệt độ cao làm thay đổi cấu trúc hóa học của gỗ, giảm khả năng hút nước và tăng khả năng chống lại sự tấn công của nấm mốc và mối mọt. Nén ép cơ học làm tăng khối lượng riêng và độ bền cơ học của gỗ. Kết quả là, gỗ Sa Mộc sau khi xử lý nhiệt - cơ có độ bền cao hơn, tuổi thọ kéo dài hơn và ít bị ảnh hưởng bởi các tác nhân sinh học.

3.1. Cơ Chế Tác Động của Nhiệt Độ và Áp Suất Lên Cấu Trúc Gỗ

Nhiệt độ cao làm biến đổi các thành phần hóa học của gỗ, đặc biệt là hemicellulose, làm giảm tính háo nước của gỗ. Áp suất nén làm tăng khối lượng riêng của gỗ, làm giảm kích thước lỗ rỗng và hạn chế sự xâm nhập của nấm mốc và mối mọt. Theo nghiên cứu [67], áp suất nén cần được kiểm soát để tránh làm phá hủy cấu trúc gỗ và giảm độ đàn hồi. Sự kết hợp hài hòa giữa nhiệt độ và áp suất là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu quả xử lý tối ưu.

3.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Xử Lý Nhiệt Cơ

Hiệu quả xử lý nhiệt - cơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ xử lý, thời gian xử lý, áp suất nén, độ ẩm của gỗ và loại gỗ. Nhiệt độ quá cao có thể làm cháy gỗ, trong khi nhiệt độ quá thấp không đủ để làm thay đổi cấu trúc. Thời gian xử lý cần đủ để các phản ứng hóa học diễn ra hoàn toàn. Áp suất nén cần phù hợp với loại gỗ để tránh làm hỏng cấu trúc. Độ ẩm của gỗ cũng ảnh hưởng đến khả năng dẫn nhiệt và hiệu quả nén ép.

IV. Nghiên Cứu Độ Bền Sinh Học Gỗ Sa Mộc Sau Xử Lý Nhiệt Cơ

Nghiên cứu đánh giá độ bền sinh học của gỗ Sa Mộc sau khi xử lý nhiệt - cơ là bước quan trọng để xác định hiệu quả của phương pháp này. Các thí nghiệm được thực hiện để kiểm tra khả năng chống lại sự tấn công của nấm mục, nấm mốc và mối mọt. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng gỗ Sa Mộc sau khi xử lý nhiệt - cơ có độ bền cao hơn đáng kể so với gỗ chưa qua xử lý. Phương pháp này có tiềm năng trở thành một giải pháp bảo vệ gỗ hiệu quả và thân thiện với môi trường.

4.1. Phương Pháp Đánh Giá Độ Bền Sinh Học Của Gỗ

Có nhiều phương pháp để đánh giá độ bền sinh học của gỗ, bao gồm phương pháp thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và phương pháp thử nghiệm ngoài trời. Phương pháp thử nghiệm trong phòng thí nghiệm sử dụng các chủng nấm và côn trùng đã được xác định để tấn công gỗ trong điều kiện kiểm soát. Phương pháp thử nghiệm ngoài trời đặt các mẫu gỗ ở môi trường tự nhiên và theo dõi sự phát triển của các tác nhân gây hại. Kết quả thử nghiệm được sử dụng để so sánh độ bền của gỗ đã qua xử lý và gỗ chưa qua xử lý.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu Thực Nghiệm và Thảo Luận

Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng xử lý nhiệt - cơ có thể làm giảm đáng kể tỷ lệ hao hụt khối lượng của gỗ Sa Mộc khi tiếp xúc với nấm mục. Ví dụ, theo bảng 4, tỷ lệ hao hụt khối lượng của gỗ xử lý với nấm Lentinula edodes giảm đáng kể so với gỗ đối chứng. Hình 12 cho thấy hình ảnh cấu tạo gỗ Sa Mộc biến tính dưới kính hiển vi điện tử sau khi tiếp xúc với C.puteana M1. Các kết quả này chứng minh rằng xử lý nhiệt - cơ có hiệu quả trong việc cải thiện độ bền sinh học của gỗ Sa Mộc.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Triển Vọng của Gỗ Sa Mộc Biến Tính

Gỗ Sa Mộc sau khi được xử lý bằng phương pháp nhiệt - cơ có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Với độ bền cao hơn, gỗ Sa Mộc biến tính có thể được sử dụng để sản xuất đồ nội thất, vật liệu xây dựng, ván sàn và các sản phẩm gỗ khác. Việc sử dụng gỗ Sa Mộc biến tính giúp giảm thiểu việc sử dụng các loại gỗ quý hiếm, góp phần bảo vệ rừng và môi trường. Phương pháp nhiệt - cơ có tiềm năng phát triển thành một công nghệ xử lý gỗ bền vững và hiệu quả.

5.1. Các Lĩnh Vực Ứng Dụng Tiềm Năng Của Gỗ Sa Mộc

Gỗ Sa Mộc đã qua xử lý nhiệt - cơ có thể được sử dụng trong xây dựng (cửa, khung, kèo), nội thất (bàn ghế, tủ, giường), ván sàn, đồ thủ công mỹ nghệ, và nhiều ứng dụng khác. Độ bền và tính ổn định kích thước cao giúp gỗ Sa Mộc biến tính phù hợp với nhiều điều kiện sử dụng khác nhau. Đặc biệt, gỗ Sa Mộc biến tính có thể được sử dụng trong các ứng dụng ngoài trời, nơi mà gỗ thường xuyên tiếp xúc với nước và ánh nắng mặt trời.

5.2. Thúc Đẩy Phát Triển Công Nghệ Xử Lý Gỗ Bền Vững

Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý nhiệt - cơ cho gỗ Sa Mộc góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp gỗ bền vững. Công nghệ này giúp tăng giá trị sử dụng của gỗ, giảm thiểu lượng gỗ thải, và giảm tác động tiêu cực đến môi trường. Hơn nữa, việc ứng dụng công nghệ nhiệt - cơ có thể tạo ra các sản phẩm gỗ có chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu của thị trường trong và ngoài nước.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Độ Bền

Nghiên cứu về độ bền sinh học của gỗ Sa Mộc sau khi xử lý nhiệt - cơ đã mang lại những kết quả tích cực, mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi của phương pháp này. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn, như tối ưu hóa quy trình xử lý, tìm hiểu cơ chế tác động của các thông số xử lý đến cấu trúc gỗ, và đánh giá độ bền của gỗ trong thời gian dài. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ giúp hoàn thiện công nghệ nhiệt - cơ và nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên gỗ Sa Mộc.

6.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Các kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng xử lý nhiệt - cơ có thể cải thiện đáng kể độ bền sinh học và cơ học của gỗ Sa Mộc. Gỗ sau xử lý có khả năng chống lại sự tấn công của nấm mốc và mối mọt tốt hơn, có khối lượng riêng và độ bền cao hơn. Các thông số xử lý (nhiệt độ, thời gian, áp suất) có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý.

6.2. Đề Xuất Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Gỗ Sa Mộc

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình xử lý nhiệt - cơ cho gỗ Sa Mộc, nghiên cứu ảnh hưởng của các chất phụ gia đến độ bền và tính chất của gỗ, và đánh giá độ bền của gỗ trong điều kiện sử dụng thực tế. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu về kinh tế để đánh giá tính khả thi của việc ứng dụng công nghệ nhiệt - cơ vào sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Khái niệm xử lý gỗ bằng phương pháp nhiệt - cơ Xử lý gỗ bằng phương pháp nhiệt - cơ là kỹ thuật làm tăng mật độ hay nói cách khác là tăng khối lượng riêng của gỗ dưới tác động của nhiệt độ, độ ẩm và nén cơ học [26]. Trong quá trình nén ép, gỗ được gia ẩm, gia nhiệt để đạt trạng thái dẻo khi nhiệt độ gỗ lớn hơn trị số nhiệt độ chuyển trạng thái (Tg) sau đó được nén cơ học với mức độ nén nhất định. Yêu cầu của gỗ xử lý bằng phương pháp nhiệt - cơ là tăng độ bền cơ học, tăng độ ổn định kích thước song không làm phá huỷ cấu trúc gỗ và mức độ đàn hồi trở lại nhỏ nhất [67].

Như vậy, xử lý nhiệt - cơ học cũng là một giải pháp để chuyển đổi các loại gỗ mềm và xốp thành các loại cứng hơn và đặc hơn, có thể được sử dụng trong các trường hợp cần độ bền lớn hơn. Độ bền cơ học tăng cũng là yếu tố góp phần tăng độ bền sinh học. Kỹ thuật tăng khối lượng riêng của gỗ có hai phương thức: Tăng khối lượng riêng cho toàn bộ khối gỗ và tăng khối lượng riêng cho phần bề mặt của khối gỗ. Phương thức nén gỗ với mục tiêu chỉ tăng khối lượng riêng phần bề mặt đã được nhiều tác giả nghiên cứu thành công.

Với công nghệ này, các loại gỗ có khối lượng riêng thấp sau khi nén tăng khối lượng riêng bề mặt, độ cứng, độ bền cơ học, độ nhẵn bề mặt được tăng lên rõ rệt. Sản phẩm gỗ nén ép bề mặt được sử dụng để sản xuất ván sàn, mặt bàn… [59]. Phương thức tăng khối lượng riêng cho toàn bộ khối gỗ được sử dụng tạo gỗ và sản phẩm gỗ dùng trong xây dựng, các chi tiết đồ mộc và nội thất chịu lực. Phương thức này có nhược điểm là tổn hao khối lượng gỗ lớn (lượng gỗ phôi/ lượng gỗ sau biến tính).

Để khắc phục hiện tượng này, một số công trình nghiên cứu đã tạo gỗ ghép kết cấu tổ hợp, bằng cách dán ép các tấm gỗ nén lên bề mặt của tấm gỗ không nén ép, sản phẩm tạo ra có độ bền cơ học được cải thiện đáng kể trong khi khối lượng riêng trung bình của sản phẩm không quá cao. Tổng quan về nghiên cứu xử lý gỗ bằng phương pháp nhiệt – cơ Xử lý nhiệt - cơ giúp cải thiện đáng kể độ bền của gỗ. Đặc biệt gỗ xử lý nhiệt - cơ rất thân thiện với môi trường. Với những ưu điểm mà nó mang lại, xử lý nhiệt – cơ cho gỗ đã được các nhà khoa học trên thế giới cũng như Việt Nam quan tâm nghiên cứu.

Tình hình nghiên cứu ngoài nước Biến tính gỗ đã được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và đưa vào ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp tại nhiều nước trên thế giới. Các tham số chủ yếu của công nghệ biến tính nhiệt - cơ, gồm: Nhiệt độ, độ ẩm, thời gian hoá dẻo và chế độ nén ép (nhiệt độ, tỷ suất nén, thời gian nén), chế độ xử lý sau nén (nhiệt độ, thời gian). Nghiên cứu về hóa dẻo gỗ trước khi nén ép Nhiệt độ xử lý hoá dẻo cho gỗ là một tham số công nghệ quan trọng, để cấu trúc không bị phá huỷ khi nén ép gỗ phải được xử lý làm mềm, hoá dẻo tới nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ để chuyển trạng thái của gỗ từ đàn hồi (rắn) sang biến dạng dẻo. Quá trình chuyển hoá này phụ thuộc vào loại gỗ, độ ẩm gỗ và nhiệt độ xử lý [27].

Tác giả đã kết luận: Nhiệt độ gỗ khi được làm nóng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng rõ nét đến trị số Tg [48]. và cộng sự (2005) nghiên cứu công nghệ hoá mềm gỗ Thông (Pinus radiata) trên máy ép nhiệt. Tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian hoá mềm đến trị số nhiệt độ tại các lớp khác nhau theo chiều dày ván; khi hoá mềm tấm gỗ Thông có chiều dày 40 mm, thời gian hoá mềm 25 phút, nhiệt độ tại tâm tấm ván đạt 70 oC (tương đương với Tg của gỗ), khi đó bắt đầu quá trình nén ép [24]. Bruno Esteves và cộng sự (2007) đã chứng minh, ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ khi hấp gỗ lên cấu trúc tế bào không phải là lớn, không phá huỷ vách tế bào, song có tác động đến 2 thành phần chính của vách tế bào là lignin và 5 hemicellulose.

Sự phụ thuộc của tính chất vật liệu thành tế bào vào độ ẩm và nhiệt độ được thể hiện thông qua sự đàn dẻo của vật liệu [31]. Jiali Jiang và cộng sự (2009) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ hấp đến một số tính chất của gỗ Sa mộc (Cunninghamia lanceolata). Kết quả nghiên cứu cho thấy: (1) Nhiệt độ tăng làm giảm khối lượng của mẫu. Khoảng 4% và 9% khối lượng bị mất do sự thoái hóa nhiệt xảy ra sau khi gia nhiệt đẳng hướng ở 180 oC và 200 oC trong 550 phút, làm cho độ cứng của gỗ giảm 35% và 85%.

(2) Mô đun đàn hồi khi uốn tĩnh gần như không thay đổi trong quá trình xử lý ở nhiệt độ ở 25 oC và 40 oC, trong khi ở nhiệt độ lớn hơn 60 oC, và kéo dài thời gian xử lý, trị số MOE giảm rõ rệt. Kristiina Laine (2014) đã nghiên cứu quá trình hoá mềm gỗ cho mục đích nén lớp gỗ bề mặt. Tác giả cho rằng, ở điều kiện thường gỗ được coi là vật liệu cứng và dòn, nhưng khi tăng nhiệt độ hoặc tăng độ ẩm gỗ sẽ chuyển sang trạng thái dẻo và dão. Nhiệt độ chuyển trạng thái Tg của cellulose, hemicellulose và lignin là khác nhau.

Tg của gỗ khi độ ẩm cao phụ thuộc chủ yếu vào cấu trúc lignin, đặc biệt phụ thuộc vào số lượng nhóm methoxyl có khả năng tham gia phản ứng [57] 1. Nghiên cứu tác động của quá trình nén ép đến tính chất cơ lý của gỗ Trong những năm gần đây, xử lý gỗ theo phương pháp nhiệt – cơ đã được nghiên cứu và dần thương mại hoá kết quả nghiên cứu. Parviz Navi và Fred Girardet (2005) Nghiên cứu làm đặc gỗ bằng phương pháp nhiệt – cơ. Mẫu gỗ gồm: Sồi, Vân sam và Thông, được nén ép theo hướng xuyên tâm dưới hơi bão hòa ở nhiệt độ 150 °C.

Các nghiên cứu chỉ ra rằng xử lý gỗ theo phương pháp nhiệt - cơ, gỗ ít hút ẩm hơn và có các tính chất cơ lý vượt trội khi so sánh với gỗ chưa qua xử lý [68]. Oleksandr Skyba và cộng sự (2008) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép tới chất lượng gỗ nén. Tác giả đã thực nghiệm cho 02 loại gỗ Vân sam Na Uy (Picea abies Karst.) và Dẻ gai (Fagus sylvatica L.), với 03 mức nhiệt độ 140 oC, 6 160 oC và 180 oC và thời gian ép 20 phút, tác giả đã chứng minh nhiệt độ nén ép ảnh hưởng rõ nét tới mức độ đàn hồi trở lại sau khi nén, ảnh hưởng đến độ cứng và mô đun đàn hồi của gỗ. Ở nhiệt độ ép 180 oC, độ đàn hồi trở lại của gỗ sau nén ép là nhỏ nhất [71].

Andreja Kutnar và cộng sự (2011) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép, phương thức phun ẩm trong quá trình ép và thời gian phun ẩm đến độ đàn hồi trở lại của gỗ nén. Tác giả đã nghiên cứu nén ép cho gỗ Dương lai (Populus deltoides x Populus trichocarpa), đây là loại cây mọc nhanh có khối lượng thể tích thấp. Các mẫu được nén ép bằng cách nén cơ học dưới hơi bão hòa, hơi quá nhiệt ở nhiệt độ 150 oC, 160 oC và 170 °C. Ngoài ra, tác giả cũng nghiên cứu nén gỗ dưới điều kiện hơi nước bão hòa ở 170 °C, sau đó là xử lý sau khi gia nhiệt ở 200°C trong 1 phút, 2 phút và 3 phút để xác định ảnh hưởng của phương pháp nén đối với độ đàn hồi trở lại.

Kết quả nghiên cứu cho thấy: Các mẫu được nén dưới điều kiện hơi bão hòa bão có lượng phục hồi nhỏ nhất, trong khi các mẫu được nén dưới hơi quá nhiệt có lượng hồi phục lớn nhất ở tất cả các nhiệt độ được kiểm tra sau chu kỳ ngâm - sấy đầu tiên [25]. Todaro và cộng sự (2012) đã nghiên cứu ảnh hưởng của tham số chế độ ép đến độ ổn định kích thước của gỗ Sồi. Tác giả đã thực nghiệm với 4 mức nhiệt độ ép 160 oC, 180 oC, 200 oC và 220 oC với 3 mức thời gian ép là 2 phút, 4 phút và 6 phút; các mẫu được nén ép với 2 mức tỷ suất nén là 20% và 40%. Tác giả đã kết luận: Đối với cả hai tỷ suất nén (20% và 40%), độ ổn định kích thước thấp nhất tương ứng với nhiệt độ 160 °C và thời gian ép là 2 phút [61].G và Del Menezzi C.S (2013) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép, thời gian ổn định áp suất đến độ bền cơ học và tính chất bề mặt của gỗ nén.

Tác giả đã kết luận: Thay đổi nhiệt độ và áp suất ép theo 03 giai đoạn đã ảnh hưởng đến độ bền cơ học, độ ổn định kích đước, đổ ẩm thăng bằng và tính chất bề mặt của gỗ. So với phương pháp ép 02 giai đoạn áp suất (tăng và ổn định), độ đàn hồi trở lại sau khi ép giảm, độ ẩm thăng bằng giảm và góc tiếp xúc tăng [84]. 7 Zeki Candan và cộng sự (2013) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép và áp suất ép đến tính chất gỗ sau xử lý nhiệt - cơ. Tác giả đã thực nghiệm với gỗ Dương (Populus spp.), các mẫu gỗ được hoá mềm và nén ép trong máy ép nhiệt với 2 mức nhiệt độ ép là 150 oC và 170 oC; với 2 mức áp suất ép là 1,0 MPa và 2,0 MPa trong thời gian ép là 45 phút.

Kết quả nghiên cứu cho thấy: khối lượng riêng và độ cứng tĩnh của gỗ tăng khi áp suất ép tăng. Nhiệt độ ép và áp suất ép ảnh hưởng không rõ nét đến độ trương nở chiều dày của gỗ nén [32]. Misrian de Almeida Costa (2017) đã ghiên cứu ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt – cơ đến một số tính chất cơ lý của ván ép parica. Các mẫu được xử lý ở nhiệt độ 120 ºC và 150 ºC, tỷ xuất nén 50%, giữ ở áp suất 5,88 MPa trong 7 phút và sau đó, dưới áp suất bằng 0 trong 15 phút.

Kết quả cho thấy sự gia tăng đáng kể về khối lượng riêng, cụ thể từ 0,48 g/m3 lên trung bình 0,56 g/cm3.