ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOA VĂN HƢNG

NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN
CỦA GỖ RỪNG TRỒNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên nghành

: Nông lâm kết hợp

Lớp

: K43 - NLKH

Khoa

: Lâm nghiệp

Khóa học

: 2011- 2015

Thái Nguyên, năm 2015

: 2011- 2015

Giảng viên hƣớng dẫn : Ths. Dƣơng Văn Đoàn

Thái Nguyên, năm 2015


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp mang tên “ nghiên cứu cấu tạo và một
số tính chất cơ bản của gỗ rừng” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tôi
xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đề tài là hoàn toàn trung
thực và không coppy dưới mọi hình thức
Tôi xin chịu trách nhiệm trước hội đồng thẩm định lời cam đoan của mình.

Thái Nguyên, tháng 05 năm 2015
Ngƣời viết đề tài

HOA VĂN HƯNG


ii

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài gặp không ít những khó khăn nhưng với
sự nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn
và các bạn ,gia đình đến nay dề tài đã hoàn thành:



iv

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1. Phân tử cellulose ............................................................................. 10
Hình 2.2. Cấu tạo của mixen cellulose.............................................................11
Hình 2.3. Hệ thống liên kết hydro trong cellulose ...........................................11
Hình 2.4. Liên kết hydro giữa các phân tử cellulose ...................................... 12
Hình 2.5. Liên kết hydro giữa các phân tử khi cellulose trương nở trong nước ...... 13


v

MỤC LỤC

Phần 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề .............................................................................................. 1
1.2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................. 1
1.3. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................... 2
1.4. Ý nghĩa của đề tài................................................................................... 2
1.4.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................ 2
1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn ................................................................... 2
Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 3
2.1. Cơ sở khoa học ....................................................................................... 3
2.1.1. Cấu tạo gỗ ....................................................................................... 3
2.1.2. Các đặc điểm cấu tạo của gỗ ........................................................... 5
2.1.3. Thành phần, cấu tạo và mỗi liên kết cơ bản của gỗ ........................ 9
2.2. Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước ................................. 14

4.2.3. Xác định khối lượng thể tích của gỗ Bồ đề................................... 32
4.3. Định hướng sử dụng gỗ xoan ta, gỗ keo lá tràm, gỗ bồ đề .................. 35
4.3.1. Định hướng sử dụng gỗ xoan ta .................................................... 35
4.3.2. Định hướng sử dụng gỗ kéo lá tràm.............................................. 35
4.3.3. Định hướng sử dụng gỗ bồ đề ....................................................... 36
Phần 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................. 37
5.1.Kết luận ................................................................................................. 37
5.2. Đề nghị ................................................................................................. 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 39


1

Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Gỗ là một trong những loài vật liệu chủ yếu của nền kinh tế Quốc dân
được sử dụng rộng rãi trên thế giới, hiện tại và tương lại, nhằm sản xất ra
nhiều sản phẩm phục vụ đời sống con người. Gỗ được sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, kiến trúc, xây dựng và đồ dùng
nội thất, dụng cụ âm nhạc,…
Kết quả nghiên cứu cơ bản về gỗ được sử dụng cho hầu hết các nghiên
cứu trong lĩnh vực chế biến, bảo quản, sấy lâm sản. Công nghệ chế biến lâm
sản ngày càng phát triển, gỗ cần phải được nghiên cứu sâu và toàn diện hơn từ
mọi khía cạnh. Mặt khác cùng với sự phát triển của công tác nghiên cứu cần
phải tạo ra các công cụ để quản lí các kết quả đó có hiệu quả, cũng như tạo
điều kiện dễ dàng cho việc tra cứu, tìm kiếm những thông tin cần thiết.
Việc xác định cấu tạo và một số tính chất cơ bản của gỗ rừng trồ ng là
một nhu cầu cấp thiết và có nhiều ý nghĩa rất lớn đối với công việc chế biến,
bảo quản, sấy gỗ. Cấu tạo gỗ một phần giúp ta xác định được tính chất của


3

Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học
2.1.1. Cấu tạo gỗ
Cấu tạo gỗ là nhân tố chủ yếu nhất ảnh hưởng đến tính chất gỗ. Cấu tạo
và tính chất liên quan mật thiết với nhau. Cấu tạo có thể xem là biểu hiện bên
ngoài của tính chất. Những hiểu biết về cấu tạo là cơ sở để để giải thích bản
chất các hiện tượng sản sinh trong quá trình gia công chế biến và sử dụng gỗ.
Muốn nhận biế t gỗ, xác định tên để buôn bán và sử dụng cho thích hợp
trước hết cần nắm vững những kiến thức cơ bản về cấu tạo.
Trong thực tế có nhiều loại gỗ rất giống nhau, cần đi sâu phân loại một
cách chính xác, phải tiến hành khảo sát cấu tạo của gỗ.
Mặt khác do ảnh hưởng của hoàn cảnh bên ngoài, không những các loài
gỗ khác nhau mà từng cây trong cùng một loài và ngay cả trong từng bộ phận
khác nhau trong cùng một cây cũng có sự khác nhau. Muốn phân biệt được
những hiện tượng đó, cần có những kiến thức sâu sắc và toàn diện về cấu tạo
hiển vi của gỗ.
Tùy theo mức độ và yêu cầu mà tiến hành khảo sát cấu tạo gỗ dưới mắt
thường và kính lúp (X10) cấu tạo thô đại. Dưới kính hiển vi thường (X100) và
siêu hiển vi (X1000).
Tóm lại muốn nhận biết tên gỗ được chính xác, muốn tìm hiểu về tính
chất gỗ, muốn áp dụng các biện pháp kỹ thuật thích hợp trong quá trình gia
công chế biến, muốn sử dụng hợp lý và tiết kiệm gỗ…trước hết phải hiểu
biết về cấu tạo gỗ. Đây là một trong những biện pháp căn bản để nâng cao
chất lượng sử dụng gỗ.





5

Tế bào của tầng phát sinh không ngừng phân sinh ra những tế bào mới
về phía bên trong làm thành vòng gỗ, về phía bên ngoài làm thành lớp vỏ.
Trong quá trình phân sinh này, số tế bào cung cấp cho phần gỗ luôn luôn
nhiều hơn tế bào cung cấp cho phần vỏ, nên sự tăng trưởng theo chiều ngang
của thân cây chủ yếu là do phần gỗ ngày một dày thêm.
2.1.2. Các đặc điểm cấu tạo của gỗ
2.1.2.1. Mạch gỗ
Là tổ chức cấu tạo bởi nhiều tế bào mạch gỗ nối tiếp nhau thành ống
dài. Mạch gỗ chỉ có ở cây gỗ lá rộng. Đây là điểm khác biệt chủ yếu so với gỗ
cây lá kim.
* Các hình thức phân bố và tụ tập của mạch gỗ
Trên mặt cắt ngang tế bào mạch gỗ là những lỗ hình tròn hoặc bầu dục
hay đa giác gọi là lỗ mạch.
- Các hình thức phân bố của lỗ mạch
+ Mạch xếp vòng: Trong phạm vi mỗi vòng năm các lỗ mạch ở phần gỗ
sớm có đường kính lớn xếp thành vòng tròn đồng tâm vây quanh tủy, còn ở
phần gỗ muộn nhỏ, nằm rải rác và phân ta. Ở nước ta hình thức này rất ít chỉ
thấy ở xoan ta, tếch và một số ít loại gỗ khác.[11]
+ Mạch phân tán: Lỗ mạch ở phần gỗ sớm và gỗ muộn to nhỏ gần như
nhau nằm phân tán rải rác. Đây là hình thức phổ biến ở gỗ nước ta.
+ Mạch vừa xếp vòng vừa phân tán (trung gian): Ở phần gỗ sớm lỗ mạch
lớn hơn phần gỗ muộn và có xu hướng xếp thành vòng, càng ra đến phần gỗ
muộn lỗ mạch bé dần và phân tán. Các loại gỗ bồ hòn, thôi ba, xoan nhừ,…có
loại hình thức phân bố này.
- Các hình thức tụ hợp lỗ mạch
+ Mạch đơn: Từng lỗ mạch nằm đơn độc, rải rác, phân tán, không có liên

bào mạch gỗ, sợi gỗ: Chỉ nhìn thấy dưới kính hiển vi.
- Vây quanh mạch:


7

+ Vây quanh mạch không kín: Các dây tế bào tụ tập một phía xung
quanh lỗ mạch.
+Vây quanh mạch kín: Các dây tế bào tụ tập, bao kín xung quanh lỗ
mạch tạo thành các hình:
Hình tròn
Hình cánh và cánh nối tiếp
- Liên kết mạch
Các dây tế bào xếp thành hàng, nối các lỗ mạch thành vòng vây quanh
tuỷ cây.
+ Liên kết mạch giải rộng: Bề rộng giải gần bằng đường kính lỗ mạch.
+ Liên kết mạch giải hẹp: Bề rộng giải bé hơn rất nhiều so với đường
kính lỗ mạch.[9]
- Làm thành giải: Các dây tế bào sắp xếp thành vòng vây quanh tủy
+ Giải thưa làm ranh giới vòng năm.
+ Giải màu đan với tia gỗ thành lới: Trong một vòng năm có vô số giải,
các giải này đan với tia gỗ thành lới hay bậc thang.
Loại thứ nhất: Các giải tế bào lên tục hay đứt đoạn chạy theo vòng năm
đan với tia gỗ tạo ra các mắt lới
Loại thứ hai: Các giải tế bào đứt đoạn giữa hai tia gỗ, các giải này chồng
chất lên nhau như bậc thang giữa hai tia gỗ
2.1.2.3. Tia gỗ
Tia gỗ cây lá rộng hoàn toàn do tế bào mô mềm tạo thành, tia gỗ là do tế
bào hình tròn hay hình đa giác của tầng phát sinh ra. Bề rộng của tia gỗ ở đại
bộ phận gỗ cây lá rộng có nhiều hàng tế bào. Đây là đặc điểm khác biệt với tia

khác biệt nhau gọi là gỗ giác và gỗ lói không phân biệt. Loại cây gỗ giác và
gỗ lói không phân biệt.
Nếu màu sắc và độ ẩm phần gỗ bên trong và phần gỗ bên ngoài khác biệt
nhau gọi là gỗ giác và gỗ lói phân biệt. Loại cây gỗ giác và gỗ lói phân biệt.


9

2.1.2.8. Gỗ sớm – gỗ muộn
Gỗ sớm – gỗ muộn: Trong mỗi vòng năm phần gỗ phía trong sinh ra vào
thời kỳ đầu mùa sinh trưởng gọi là gỗ sớm. Phần gỗ phía ngoài sinh vào cuối
mùa sinh trưởng gọi là gỗ muộn.
Một số loại gỗ có gỗ sớm và gỗ muộn khác nhau về kích thước gọi là gỗ
sớm gỗ muộn phân biệt. Một số loại gỗ khi quan sát thấy đường kích lỗ mạch
có kích thước tương tự nhau trên một vòng năm gọi là gỗ sớm gỗ muộn không
phân biệt. Đây cũng là đặc điểm giúp ta định loại gỗ.
2.1.3. Thành phần, cấu tạo và mỗi liên kết cơ bản của gỗ
Gỗ là vật liệu tự nhiên rỗng, mao dẫn dính, có tính dị hướng cao, được
cấu tạo bởi các tế bào xếp dọc thân cây (mạch gỗ, sợi gỗ, tế bào mô mềm,
quản bào, ống dẫn nhựa) chiếm tới 90 - 95% thể tích và tế bào xếp ngang thân
cây (tia gỗ, ống dẫn nhựa) chiếm đến 5 - 10%. Các tế bào gỗ có dạng hình
ống bao gồm vách và ruột tế bào.
Vách tế bào được cấu tạo bởi ba thành phần chủ yếu là cellulose,
hemicellulose, lignin. Tất cả các thành phần này đều là các polime, chúng hợp
thành mạng lưới đan xen trong vách tế bào. Trong đó cellulose (50 - 55%) là
thành phần chính tạo nên vách tế bào, lignin (20 - 30%) và hemicellulose (1525%) gọi là các chất nền (matrix). Các phân tử cellulose [C6H7O2(OH)3]n với
n = 5000 - 14000 có cấu tạo mạch thẳng liên kết với nhau tại các vị trí 1, 4
nhờ cầu nối ôxy hình thành chuỗi cellulose. Nhiều chuỗi cellulose liên kết với
nhau nhờ cầu nối hydro tạo nên mixen cellulose. Khoảng 40-50 mixen
cellulose sắp xếp thành một khối có kích thước mặt cắt ngang 3x5 nm được

0

0

0

H
OH

H
H

OH

OH

CH2OH

H

H

H

0
CH2OH

H

H

cellulose chứa từ 200 - 3000 phân tử cellulose. Cấu tạo phân tử cellulose
được mô tả ở Hình 2.1.
Trong mỗi mắt xích của phân tử cellulose có ba nhóm hydroxyl (-OH) ở
các vị trí 2, 3, 6 (trong đó có một nhóm bậc nhất và hai nhóm bậc hai) nên có
thể xem cellulose là một rượu đa chức, bậc cao.
Trong mixen cellulose có vùng định hình và vùng không định hình.
Vùng định hình là vùng mà các phân tử cellulose sắp xếp có trật tự, có cấu
trúc bền vững nên dung môi và hoá chất khó xâm nhập. Độ dài vùng định
hình thường từ 30 - 60 nm. Vùng không định hình là vùng mà các phân tử
cellulose sắp xếp không trật tự, cấu trúc lỏng lẻo nên dung môi và hoá chất dễ
xâm nhập (Hình 2.2). Trong quá trình tạo thành các dẫn xuất của cellulose,
khả năng phản ứng của các nhóm chức hydroxyl đóng vai trò quan trọng.


11

Hình 2.2. Cấu tạo của mixen cellulose
Cellulose trong tự nhiên tồn tại các liên kết hydro nội phân tử và các liên
kết hydro giữa các phân tử. Các liên kết hydro nội phân tử được tạo ra: giữa H
của nhóm hydroxyl ở C2 của một mắt xích và O thuộc nhóm hydroxyl ở C6
của mắt xích liền kề; giữa H của nhóm hydroxyl ở C3 một đơn vị mắt xích và
O nằm trong vòng của đơn vị mắt xích liền kề. Liên kết hydro giữa các phân
tử tạo ra giữa hydro của hydroxyl ở C6 của đơn vị mắt xích trong một đoạn
mạch và O của nhóm hydroxyl ở C2 trong đoạn mạch khác. Hệ thống liên kết
hydro trong cellulose thể hiện trong Hình 2.3.

Hình 2.3. Hệ thống liên kết hydro trong cellulose


12


H
OH

O
H

HO

H
O

O
H
O

H
O

OH

Hình 2.4. Liên kết hydro giữa các phân tử cellulose

Nếu nước được hút vào nghĩa là phân tử nước vào giữa các phân tử
cellulose xuất hiện các liên kết hydro qua các phân tử nước, theo sơ đồ ở
(Hình 2.5). Đó là quá trình trương nở của cellulose trong nước.
Thực chất quá trình trương nở cellulose là quá trình tác nhân gây trương
nở xâm nhập vào, bứt phá các liên kết hydro giữa các phân tử cellulose cạnh
nhau, khi đó làm cho khoảng cách giữa các phân tử cellulose tăng lên, dẫn


O

O
O
H

O

H
O

Hình 2.5. Liên kết hydro giữa các phân tử khi cellulose trương nở trong nước

Hiện tượng trương nở của cellulose có ý nghĩa quan trọng đối với công
nghệ biến tính gỗ, do nó lŕm cho tính chất cő học, vật lý và hoá học của gỗ
thay đổi.
2.1.3.2. Hemicellulose
Cũng như cellulose, hemicellulose là các polysacarit, cấu tạo nên vách tế
bào, nhưng so với cellulose thì hemicellulose kém ổn định hoá học hơn, dễ bị
phân giải ở nhiệt độ cao. Hemicellulose gồm có pentosan (C5H8O4)n và
hexosan (C6H10O5)n , n = 50 – 200. Hemicellulose dễ bị thuỷ phân dưới tác
dụng của axit.
2.1.3.3. Lignin
Lignin có thể tham gia hàng loạt phản ứng hoá học như phản ứng thế,
phản ứng cộng, phản ứng ôxy hoá, phản ứng trùng ngưng, trùng hợp. Lignin


14

cũng có tính chất trương nở và hoà tan trong những dung môi thích hợp như

A. Mriaur, D. Normand, J. paquis và P.Detiene với “Nanuel D.
Identification des Bois Commerciaux” đã nghiên cứu các đặc điểm cấu tạo
thô đại và hiển vi gỗ của trên 400 loài thuộc 70 họ thực vật khác nhau ở Ghi
nê – Công Gô và Guane.
Một số công trình chỉ nghiên cứu những đặc điểm chung của 2 loại gỗ lá
rộng và gỗ lá kim, từ đó phân tích đánh giá sự khác nhau về tích chất của 2
loại gỗ này.
Trên một số tài liệu chỉ tiến hành nghiên cứu về đặc điểm một số loại gỗ
phục vụ công việc sản xuất, định hướng sử dụng gỗ trên thế giới như gỗ Bạch
dương, gỗ ASH, gỗ sồi…
Hiện nay trên thế giới xuất hiện rất nhiều loại vật liệu mới, trong đó có
rất nhiều sản phẩm của quá trình biến tính, và công nghệ biến tính gỗ không
còn là lĩnh vực mới, nó được phát triển sớm ở Châu Âu. 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 qua đã tiến hành nghiên cứu và áp
dụng vào sản xuất các biện pháp biến tính gỗ theo một số xu hướng sau: Biến
tính theo hướng chống cháy, biến tính theo hướng chống ẩm, cải thiện các
tính chất cơ học của gỗ mọc nhanh rừng trồng để cho nó ít biến dạng và bền
với môi trường: xử lý ván mỏng để tạo ra ván LVL có chất lượng tốt, xử lý
dăm gỗ để tạo ra ván dăm, ván OSB, MDF và HDF có chất lượng cao.
Năm 1930, ở Liên Xô các nhà khoa học đã nghiên cứu ép gỗ tạo ra thoi
dệt và tay đập của máy dệt. Sau đó, các nhà khoa học đã sử dụng phương
pháp này để tạo ra những chi tiết chịu mài mòn, tự bôi trơn, sử dụng trong
ôtô, máy nông nghiệp. Gỗ nén theo phương pháp này tạo ra vật liệu không ổn
định hình dạng, độ ổn định kích thước kém. Để khắc phục các nhà khoa học
đã nghiên cứu đưa vào trong gỗ các hoá chất dưới dạng monome hoặc


16


17

tế cao và đang được sự quan tâm từ các nhà khoa học. Một trong những giải
pháp được các nhà khoa học Việt Nam tập trung nghiên cứu là khả năng sử
dụng gỗ rừng trồng thay thế gỗ rừng tự nhiên.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây đã triển khai một số chương trình
trồng rừng nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ. Hầu hết các loài cây gỗ
rừng trồng là các loài cây gỗ lá rộng sinh trưởng nhanh và có đặc điểm như
đường kính nhỏ, nhiều mắt, khối lượng thể tích nhỏ, cường độ thấp, gỗ có độ
biến dạng lớn, độ bền tự nhiên kém đặc biệt trong trường hợp tiếp xúc với đất.
Vì thế, để có thể sử dụng hiệu quả các loại gỗ rừng trồng có tính chất cơ
lý thấp làm đồ mộc, xây dựng, ... cần phải có các giải pháp biến tính gỗ. Tuy
nhiên, phạm vi nghiên cứu ở Việt Nam còn hạn hẹp, phương pháp biến tính
chủ yếu là ngâm thường, phương pháp tẩm nóng lạnh, phương pháp tẩm áp
lực chân không.
Năm 1977 GS. TS Nguyễn Bá nghiên cứu cấu tạo giải phẫu gỗ của một số
họ thầu dầu Euphobiaceace.
Nguyễn Bá, 1997 – Tạp chí 8-V B-HVX,79-87 “dẫn liệu về cấu tạo giải
phẫu gỗ của một số gỗ của một số đại diện họ thầu dầu (Euphorbiaceae) ở Việt
Nam” .
Nguyễn Đình Hưng, Tạp chí lâm nghiệp số 7/1997- Những đặc điểm chính
để giám định nhanh cây hai lá mầm bằng mắt thường và kính lúp X10.
Nguyễn Đình Hưng, kết quả nghiên cứu khoa học công nghệ lâm nghiệp
1991-1995, 1996 “ Nghiên cứu phân loại gỗ Việt Nam theo hướng mục đích sử
dụng”, nhà xuất bản nông nghiệp, Hà Nội.
Mặt khác cũng đã có khá nhiều nhà nghiên cứu cấu tạo, tính chất của các
loại gỗ khác nhau, từ đó đưa ra các định hướng sử dụng cho các loại gỗ đó, mỗi
đề tài đó chỉ dừng lại cho một loại gỗ nhất định.
Hứa Thị Huần (2004), “Đặc điểm cấu tạo và tính chất vật lý của gỗ bông
gòn”, Tạp chí Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, Hà Nội.