BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH
[\

BÙI THỊ THIÊN KIM

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG
ĐẾN MỘT SỐ CƠ TÍNH CỦA GỖ CAO SU
SAU KHI XỬ LÝ TẨY MÀU
(Hevea brasiliensis Muell Arg)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 12/2009

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH
[\

BÙI THỊ THIÊN KIM

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG
ĐẾN MỘT SỐ CƠ TÍNH CỦA GỖ CAO SU
SAU KHI XỬ LÝ TẨY MÀU
(Hevea brasiliensis Muell Arg)
Chuyên ngành : Kỹ thuật máy, thiết bị và công nghệ gỗ, giấy
Mã số


3. Phản biện 1:

PGS.TS. HỒ XUÂN CÁC
Hội khoa học Lâm Nghiệp

4. Phản biện 2:

PGS. TS. TRẦN VĂN CHỨ
Trường Đại Học Lâm Nghiệp

5. Uỷ viên:

TS. HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG
Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
HIỆU TRƯỞNG

3


LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Tôi tên là Bùi Thị Thiên Kim sinh ngày 10 tháng 11 năm 1984 tại quận 9
thành phố Hồ Chí Minh. Con ông Bùi Văn Tâm và Bà Phạm Thị Phấn.
Tốt nghiệp tú tài tại Trường trung học phổ thông Nguyễn Huệ, thành phố Hồ
Chí Minh năm 2002.
Tốt nghiệp Đại học ngành Chế biến Lâm sản hệ Chính quy tại Đại học Nông
Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh năm 2006.
Tháng 9 năm 2007 theo học Cao học ngành Chế biến Lâm sản tại Đại học

điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đặng Đình Bôi, TS. Phạm Ngọc Nam đã
nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến quý báu trong quá trình hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Tường Vi phòng thí nghiệm thuộc
bộ môn Chế biến Lâm sản đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình tiến hành thí
nghiệm.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ông Vũ Duy Năm giám đốc Công ty cổ phần ván
ghép Năm Trung đã hỗ trợ giúp đỡ gia công các mẫu gỗ sử dụng trong thí nghiệm
góp phần hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ông Nguyễn Hồ Nam Trung tâm Kỹ Thuật Tiêu
Chuẩn Đo Lường Chất Lượng 3 đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình tiến hành giám
định các tính chất cơ học của gỗ góp phần vào việc hoàn thành luận văn.
Xin gởi lời cảm ơn đến toàn thể các bạn học viên lớp Cao học Chế biến Lâm
sản 2007 đã động viên, khích lệ giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành
luận văn.
Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên tôi, động viên giúp đỡ tôi.
Xin chân thành cảm ơn!!!
Học viên thực hiện
Bùi Thị Thiên Kim

6


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến một số cơ tính của
gỗ cao su (Hevea brasiliensis Muell Arg) sau khi xử lý tẩy màu” được thực hiện tại
phòng thí nghiệm Chế biến Lâm sản khoa Lâm Nghiệp trường đại học Nông Lâm
thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 4 đến tháng 7 năm 2009. Thí nghiệm
được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên đã đạt được những kết quả nghiên cứu như sau:
1.Xác định lọai hóa chất tẩy màu gỗ cao su thông qua thí nghiệm thăm dò. Thí

Ydocung2 = 71,45 (MPa) = 728,79 (kG/cm2) và đạt yêu cầu về độ trắng khi nồng độ
hydro peroxit là x1 = 5,05%, nồng độ natri hydroxit x2 = 12,39%, thời gian xử lý x3
= 35,11 phút.
Giá trị giới hạn bền uốn, độ cứng của gỗ Cao su đạt được sau khi xử lý là σ =
1285,567 (kG/cm2) và H = 728,79 (kG/cm2), và đạt yêu cầu về độ trắng, so với mẫu
gỗ Cao su chưa qua xử lý với giới hạn bền uốn σ = 1785 (kG/cm2) và độ cứng H =
816,51 (kG/cm2) và có màu gỗ tự nhiên. Như vậy, độ trắng tăng lên so với trước khi
xử lý và đạt yêu cầu về độ trắng, bên cạnh đó giới hạn bền uốn của gỗ Cao su sau
khi xử lý tẩy màu giảm 27,98% so với mẫu gỗ Cao su không xử lý tẩy màu, còn độ
cứng của gỗ Cao su sau khi xử lý tẩy màu giảm 10,74% so với mẫu gỗ Cao su
không xử lý tẩy màu. Cơ tính của gỗ giảm dưới 30% sau khi xử lý tẩy màu là trong
giới hạn cho phép, gỗ Cao su sau khi xử lý tẩy màu có độ trắng đạt yêu cầu, giới
hạn bền uốn giảm 27,98% và độ cứng giảm 10,74% đều nhỏ hơn 30% điều này
hoàn toàn nằm trong giới hạn cho phép nên gỗ sau xử lý hoàn toàn có thể sử dụng
vào việc sản xuất các sản phẩm nội thất.

8


SUMMARY
The thesis “Research on technological factor effect to mechanical of Hevea
brasiliensis Muell Arg after wood bleaching” was done at wood process laboratory,
Forestry faculty, Agriculture and Forestry University, from April to July 2009. The
experiments were designed in complete random with the following results:
1. To determine the kind of chemical bleaching rubber wood by means of
exploratory experiment. The exploratory experiment were bleached rubber wood on
4 different chemicals as : hydrogen peroxide (H2O2) 20% + sodium hydroxide
(NaOH) 2%, acid hydrogen chloric (HCl) 18%, sodium hydroxide (NaOH) 20% and
acid acetic (CH3COOH) 50% during the same bleaching times 30 minutes. After
bleaching, color of rubber wood was changed and had different responses. The

(kG/cm2) and the hardness value H = 728,79 (kG/cm2) and meet requirements the
white. The natural material showed that bending strength value σ = 1785 (kG/cm2)
and the hardness value H = 816,51 (kG/cm2). So, when we compared with the
natural material the bleached material raise the white and lost 27,98% bending
strength and lost 10,74% hardness. The mechanical properties wood lost under 30%
after bleached in the safety limit. The after bleached rubber wood lost 27,98%
bending strength and lost 10,74% hardness under 30% even in safety limit and we
can use rubber wood in the furniture production.

10


MỤC L ỤC
CHƯƠNG

TRANG
Trang tựa
Trang chuẩn y

i

Lý lịch cá nhân

ii

Lời cam đoan

iii

Lời cảm ơn


1.2 Mục tiêu nghiên cứu

3

1.3 Phạm vi nghiên cứu

3

2. TỔNG QUAN

4

2.1 Khái quát về nguyên liệu nghiên cứu

4

2.1.1 Đặc điểm sinh trưởng

4

2.1.2 Đặc điểm cấu tạo

7

2.1.3 Tính chất vật lý

8

2.1.4 Tính chất cơ học

2.3.2 Chất trợ giúp

23

2.3.3 Phương pháp tẩy

25

2.4 Những nghiên cứu về tẩy màu gỗ

29

2.4.1 Những nghiên cứu trên thế giới

29

2.4.2 Những nghiên cứu ở Việt Nam

32

3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

35

3.1 Nội dung nghiên cứu

35

3.2 Phương pháp nghiên cứu



4.1.2.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm với thông số đầu ra
độ cứng Ydocung(MPa) gỗ cao su

78

4.1.2.3 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm với thông số đầu ra
độ cứng Ydotrang(điểm) gỗ cao su

82

4.1.2.4 Xác định các thông số tối ưu

86

4.2 Thảo luận

90

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

95

5.1 Kết luận

95

5.2 Kiến nghị

96

TRANG

Bảng 2.1 Tính chất vật lý của gỗ cao su

9

Bảng 2.2 Tính chất cơ học của gỗ cao su

10

Bảng 2.3 Tỷ lệ thành phần nguyên tố của lignin và cellulose

15

Bảng 2.4 Thành phần hoá học của gỗ cao su

19

Bảng 2.5 Thành phần các chất trong gỗ giác và gỗ lõi

22

Bảng 2.6 Bảng các hoá chất tẩy trắng và làm mất màu

23

Bảng 2.7 Hoá chất trợ giúp hoạt tính tẩy trắng gỗ

24


theo phương án bậc II bất biến quay

57

Bảng 3.8 Ma trân thí nghiệm bậc nhất tẩy màu gỗ cao su

59

Bảng 3.9 Kế hoạch thí nghiệm bậc nhất

60

Bảng 3.10 Ma trận thí ngiệm bậc hai tẩy màu gỗ cao su

62

Bảng 3.11 Kết hoạch thí nghiệm bậc hai tẩy màu gỗ cao su

63-64

Bảng 4.1 Bảng điểm đánh giá màu sắc gỗ cao su sau thí nghiệm thăm dò

72

Bảng 4.2 Bảng các giá trị tối ưu của hàm Yuontinh2 dạng mã hoá

86

Bảng 4.3 Bảng các giá trị tối ưu của hàm σ dạng thực


5

Hình 2.4 Hạt cao su

5

Hình 2.5 Thu hoạch nhựa cao su

6

Hình 2.6 Mẫu gỗ cao su

7

Hình 2.7 Cấu tạo hoá học của Cellulose

11

Hình 2.8 Cấu tạo hoá học của lignin

15

Hình 2.9 Cấu tạo hóa học của hemicellulose

17

Hình 3.1 Gỗ cao su dùng trong thí nghiệm

35


42

Hình 3.10 Những dụng cụ thuỷ tinh dùng trong thí nghiệm

43

Hình 3.11 Mẫu gỗ cao su kích thước 20x20x300 mm

44

Hình 3.12 Mẫu gỗ cao su kích thước 50x50x50mm

44

Hình 3.13 Thí nghiệm thăm dò trên 4 loại hoá chất

45

Hình 3.14 Mẫu gỗ cao su kích thước 20x20x300 mm thí nghiệm bậc 1

46

Hình 3.15 Mẫu gỗ cao su kích thước 50x50x50 mm thí nghiệm bậc 1

46

Hình 3.16 Mẫu gỗ cao su kích thước 20x20x300mm thí nghiệm bậc 2

47


Hình 4.3 Xử lý gỗ bằng H2O2 + NaOH

71

Hình 4.4 Xử lý gỗ bằng HCl

71

Hình 4.5 Xử lý gỗ bằng NaOH

72

Hình 4.6 Xử lý gỗ bằng CH3COOH

72

Hình 4.7 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm
với lý thuyết hàm Yuontinh2

77

Hình 4.8 Đồ thị thể hiện mức độ ảnh hưởng của các
hệ số hồi qui đến hàm Yuontinh2 dạng mã hoá

77

Hình 4.9 Biểu đồ thể hiện giới hạn bền uốn gỗ Cao su
sau khi xử lý tẩy màu

78

1.1 Đặt vấn đề
Trong tự nhiên có rất nhiều nguyên liệu quí giá mà từ những khám phá và
phát minh của con người, những nguyên liệu tự nhiên dần dần được ứng dụng nhiều
hơn vào cuộc sống con người. Theo thời gian, con người từng bước nâng cao khả
năng nghiên cứu thì những nguyên liệu có nguồn gốc từ tự nhiên ngày càng gần gũi
hơn trong cuộc sống. Chính vì thế, nhiều hoạt động nghiên cứu càng đi sâu vào từng
lĩnh vực cụ thể. Tất cả những hoạt động này đều phục vụ ngày càng tốt hơn cho
cuộc sống con người, đặt nền móng cho việc phát triển của nhiều nền công nghiệp
mà đặc biệt là trong xây dựng với sự góp mặt của gỗ góp phần không nhỏ trong việc
kiến tạo nên những kiến trúc độc đáo, không những thế còn từng bước len lỏi vào
từng ngôi nhà với những đồ dùng nội thất từ đơn giản thô sơ đến sang trọng ấm
cúng, theo từng nhịp điệu của cuộc sống con người.
Hiện nay sản phẩm gỗ không những hữu ích về mặt chất lượng, sử dụng mà
còn phải đảm bảo những tiêu chí thẩm mỹ từ kiểu dáng đến màu sắc phải đáp ứng
những yêu cầu ngày càng cao của cuộc sống. Trong việc lựa sản phẩm ngoài tiêu
chí hàng đầu là chất lượng thì màu sắc đóng vai trò hết sức quan trọng, màu sắc thể
hiện nên vẻ đẹp cũng như ấn tượng trong việc quan sát, đồng thời màu sắc còn tạo
cảm xúc cho không gian cũng như người sử dụng. Tuy nhiên, gỗ là sản phẩm của tự
nhiên từ giới thực vật, vì thế mà cấu tạo và tính chất của gỗ rất đa dạng và phức tạp.
Chính vì điều này mà màu sắc của gỗ cũng có sự thay đổi đa dạng, thông thường
xuất hiện ở rất nhiều loại gỗ mà đặc biệt là gỗ Cao su.
Cao su là loại gỗ rất thông dụng được sử dụng ở rất nhiều trong cuộc sống, từ
việc trích nhựa đến việc khai thác lấy gỗ nên Cao su ngày một phổ biến hơn trong
nhiều lĩnh vực. Với những đặc điểm vốn có của gỗ nên màu sắc của gỗ Cao su cũng

17


khác nhau và thay đổi theo vị trí thân cây, độ tuổi, vùng sinh trưởng ….Với những
biến dị về màu sắc điều này gây không ít những khó khăn trong việc sử dụng mà

sau khi xử lý tẩy màu, để góp phần giải quyết kịp thời vấn đề đặt ra và những khó
khăn trong công nghệ chế biến gỗ hiện nay của hầu hết các doanh nghiệp sản xuất.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu lý luận
Nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến cơ tính của gỗ Cao su sau
khi xử lý tẩy màu nhằm tìm ra mối quan hệ giữa các thông số công nghệ và cơ tính
của gỗ Cao su
Mục tiêu cụ thể
Nghiên cứu xác định các giá trị tối ưu của nồng độ hoá chất, nồng độ chất xúc
tác và thời gian xử lý ảnh hưởng đến một số cơ tính của gỗ Cao su sau khi xử lý tẩy
màu.
1.3 Phạm vi nghiên cứu
a Đối tượng nghiên cứu
Xử lý tẩy màu gỗ Cao su
”Yếu tố cố định
Loại gỗ: Cao su (Heave brassilienis Musell Arg.) thành thục đã trích kiệt nhựa,
khai thác miền Đông Nam bộ, không bị sâu nấm mối mọt, không khuyết tật, đã qua
xử lý hoá chất bảo quản Celbor 90 SP và soda 20%.
Độ ẩm: 12%.
Kích thước: 20x20x300 (giới hạn bền uốn) 50x50x50 (độ cứng)
Hóa chất tẩy màu: hydro peroxit (H2O2) (thông qua thí nghiệm thăm dò)
Hóa chất xúc tác: natri hydroxit (NaOH) (thông qua thí nghiệm thăm dò)
”Yếu tố thay đổi: nồng độ hydro peroxit (H2O2), nồng độ natri hydroxit
(NaOH), thời gian xử lý.
b Địa điểm nghiên cứu
Chúng tôi tiến hành thực hiện thí nhiệm tại phòng thí nghiệm Bộ môn Chế
Biến Lâm sản thuộc khoa Lâm Nghiệp trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh
Để xác định các chỉ tiêu cơ tính của gỗ Cao su được tiến hành giám định tại
Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 3


Khi cây đạt độ tuổi 5-6 năm thì người ta bắt đầu thu hoạch nhựa: các vết rạch
vuông góc với mạch nhựa mủ, với độ sâu vừa phải sao cho có thể làm nhựa mủ
chảy ra mà không gây tổn hại cho sự phát triển của cây, và nhựa mủ được thu thập
trong các thùng nhỏ. Quá trình này gọi là cạo mủ Cao su. Các cây già hơn cho nhiều
nhựa mủ hơn, nhưng chúng sẽ ngừng sản xuất nhựa mủ khi đạt độ tuổi 26-30 năm.

21


Cây Cao su chỉ được thu hoạch mủ 9 tháng, 3 tháng còn lại không được thu
hoạch vì đây là thời gian cây rụng lá, nếu thu hoạch vào mùa này, cây sẽ chết.

Hình 2.5 Thu hoạch nhựa Cao su
Cây phát triển tốt ở vùng nhiệt đới ẩm, có nhiệt độ trung bình từ 22 0C đến
300C (tốt nhất ở 260C đến 280C), cần mưa nhiều (tốt nhất là 2.000 mm) nhưng
không chịu được sự úng nước và gió. Cây Cao su có thể chịu được nắng hạn khoảng
4 đến 5 tháng, tuy nhiên năng suất mủ sẽ giảm.
Cao su loại cây công nghiệp có giá trị cao, nguồn gốc từ Nam Mỹ được đưa
vào Việt Nam vào năm 1897. Hiện nay, cây Cao su chủ yếu trồng nhiều các tỉnh
miền Đông Nam Bộ và Tây Nguyên, mục đích chính là trích nhựa, sau khi hết tuổi
khai thác nhựa, thân cây Cao su được sử dụng trong ngành chế biến gỗ.
Vào trước những năm 90 cây Cao su khai thác gỗ chủ yếu làm chất đốt, sau
khi Chính phủ đưa ra quyết định cấm khai thác rừng tự nhiên, thì các loại gỗ rừng
trồng mà đặc biệt là gỗ Cao su ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong nhiều
lĩnh vực mà trong đó có ngành chế biến lâm sản. Hiện nay 60-70% doanh nghiệp
chế biến gỗ xuất khẩu ở các tỉnh phía Nam dùng nguyên liệu chính gỗ Cao su
(Hoàng Thị Thanh Hương, 2001).

22


Tia gỗ: gỗ Cao su có tia dị bào, bề rộng tia từ 2-3 hàng tế bào, chiều cao tia
biến động từ 15-20 hàng tế bào. Đôi khi xuất hiện tinh quả trám ở tế bào đứng.
Sợi gỗ: sợi gỗ Cao su khá thẳng có vách ngăn ngang đa phần nằm vuông gốc
tế bào sợi.
Ống dẫn nhựa bệnh : ở cây Cao su có hiện tượng ống dẫn nhựa bệnh do tổn
thương (vì hiện tượng trích nhựa) (Phạm Ngọc Nam, 2001).
Gỗ Cao su có nhiều lỗ mạch mật độ dày, đường kính lớn tạo điều kiện thuận
lợi cho quá trình hút và thoát nước tuy nhiên trong lỗ mạch thường xuất hiện thể bít
(tỷ lệ 1/3) đây cũng chính là nguyên nhân là rào cản hạn chế điều kiện thuận lợi trên
trong quá trình sấy gỗ và ngâm tẩm trong bảo quản. Bên cạnh đó gỗ có cấu tạo
mạch dây xuyên tâm chính điều này ảnh hưởng đến chất lượng ván trong công nghệ
ván bóc như thường xuyên xảy ra hiện tượng rách ván và nứt theo chiều xuyên tâm.
Tế bào mô mềm của gỗ Cao su chủ yếu phân bố dãy băng cùng với sự xuất
hiện của nhu mô xếp dọc thành tầng là nguyên nhân chính làm giảm ứng lực ép
ngang theo chiều tiếp tuyến. Bên cạnh đó trong tế bào mô mềm còn chứa các tinh
thể oxalate canxi, silic… những tinh thể này sẽ ảnh hưởng đến công cụ cắt gọt gỗ
trong quá trình gia công chế biến. Tuy nhiên tế bào mô mềm cũng giữ vai trò tích
cực trong quá trình tẩm gỗ tạo điều kiện cho thuốc thấm dễ dàng hơn (Phạm Ngọc
Nam, 2001).
2.1.3 Tính chất vật lý
Tính chất vật lý giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình nâng cao giá trị
sử dụng gỗ hiệu quả và đồng thời là cơ sở xây dựng các quá trình công nghệ thích
hợp cho từng loại gỗ. Tính chất vật lý của gỗ là những tính chất có thể xác định
được trong điều kiện không cần cải biến thành phần hoá học của gỗ hoặc không phá
hoại tính hoàn chỉnh của mẫu gỗ.
Độ ẩm ban đầu của cây Cao su có giá trị khác nhau ở các cấp tuổi thông
thường biến động từ 69,8% đến 86,5% điều này cho thấy gỗ Cao su thuộc loại gỗ có

24



g/cm3

2

Điểm bão hoà thớ

29,5

%

3

Độ co rút dọc thớ

0,33

%

4

Độ co rút xuyên tâm

2,43

%

5

Độ co rút tiếp tuyến