Tài liệu Nghiên cứu cấu tạo và một số tính chất cơ bản của gỗ rừng trồng

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 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 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: Trước hết em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa lâm nghiệp, cảm ơn tất cả các thầy cô đã truyền đạt cho em những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại Trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, ban lãnh đạo khoa lâm nghiệp trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ em để em có thể được mượn phòng thí nghiệm với đầy đủ trang thiết bị phục vụ cho quá trình nghiên cứu. Qua đây em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến xưởng gỗ của ông Trần Minh Chiến ở huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cung cấp vật liệu cho em trong thời gian em thực hiện đề tài. Em xin đặc biệt bay tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Th.S Dương Văn Đoàn đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian thực tập để em có thể hoàn thành đề tài. Thái nguyên, tháng 05 năm 2015 Ngƣời viết đề tài HOA VĂN HƢNG iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1: Khối lượng thể tích hong khô tự nhiên gỗ xoan ta ......................... 27 Bảng 4.2: Khối lượng thể tích khô kiệt gỗ xoan ta ......................................... 28 Bảng 4.3: Khối lượng thể tích hong khô tự nhiên gỗ keo lá tràm .................. 30 Bảng 4.4: Khối lượng thể tích khô kiệt gỗ keo lá tràm ................................... 31 Bảng 4.5: Khối lượng thể tích hong khô tự nhiên gỗ bồ đề ............................ 33 Bảng 4.6: Khối lượng thể tích khô kiệt gỗ bồ đề ............................................ 34 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 2.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................ 14 2.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................. 16 2.3. Một số hiểu biết về cây xoan ta, cây keo lá tràm, cây bồ đề ............... 18 2.3.1. Một số hiểu biết về cây xoan ta..................................................... 18 2.3.2. Một số hiểu biết về cây keo lá tràm .............................................. 20 2.3.3. Một số hiểu biết về gỗ Bồ đề ........................................................ 21 Phần 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 23 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................ 23 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................... 23 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu....................................................................... 23 vi - Gỗ xoan ta 10 tuổi, gỗ keo lá tràm 6 tuổi, gỗ bồ đề 7 tuổi được lấy tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên. ..................................................... 23 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ........................................................... 23 3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 23 3.4. Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi ............................... 23 3.4.1. Phương pháp xác định cấu tạo gỗ xoan ta, gỗ keo lá tràm và gỗ bồ đề ... 23 3.4.2. Xác định khối lượng thể tích của gỗ xoan ta, gỗ keo lá tràm, gỗ bồ đề ... 24 Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH............................... 25 4.1. Xác định cấu tạo gỗ của gỗ xoan ta, gỗ keo lá tràm, gỗ bồ đề ............ 25 4.1.1. Xác định cấu tạo của gỗ xoan ta ................................................... 25 4.1.2. Xác định cấu tạo gỗ keo lá tràm.................................................... 25 4.1.3. Xác định cấu tạo gỗ bồ đề ............................................................. 26 4.2. Xác định khối lượng thể tích của gỗ xoan ta, gỗ keo lá tràm, gỗ bồ đề .... 26 4.2.1. Xác định khối lượng thể tích của gỗ xoan ta ................................ 26 4.2.2. Xác định khối lượng thể tích của gỗ keo lá tràm .......................... 29 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 một loại gỗ, ngoài ra cấu tạo gỗ còn giúp ta nhận biết loại gỗ, nhóm gỗ từ đó có thể giúp cho công việc sử phạt trong lĩnh vực kiểm lâm, trong thương mại và xuất nhập khẩu gỗ. Đặc biệt là đánh giá và xác định hướng sử dụng gỗ trong thực tế hiện nay. Xuất phát từ những vấn đề trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu cấu tạo và một số tính chất cơ bản của gỗ rừng trồng” 1.2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng công nghệ sản xuất, chế biến gỗ nhằm góp phần nâng cao giá trị sử dụng các sản phẩm từ gỗ rừng trồng. 2 1.3. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được cấu tạo thô đại và hiển vi một số loại gỗ rừng trồ ng. - Xác định được một số tính chất cơ bản từ đó đưa ra các định hướng sử dụng gỗ đó. 1.4. Ý nghĩa của đề tài 1.4.1. Ý nghĩa khoa học Cung cấp kiến thức thực tế, đặc biệt là quá trình thực hành và rèn nghề của sinh viên, phục vụ cho công việc sau này. Rèn luyện các kỹ năng thu thập số liệu, viết báo cáo những gì nghiên cứu được trong quá trình thực hiê ̣n. Cung cấp cho sinh viên những kiến thức về cấu tạo gỗ, cách nhận biết các loại gỗ thông dụng thông qua cấu tạo gỗ. 1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn Từ những kết quả nghiên cứu làm cơ sở cho ngành công nghiệp chễ biến gỗ ngày càng phát triển, tạo ra các sản phẩm từ gỗ có được chất lượng tốt nhất về mẫu mã và giá trị sử dụng. 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. 4 Như chúng ta đã biết, thực vật chia làm hai giới: Giới thực vật hạ đẳng và giới thực vật thượng đẳng. Thực vật thượng đẳng chia làm nhiều ngành: Hạt trần và hạt kín là hai ngành quan trọng nhất – Thực vật hạt trần – Cây lá kim như thông các loại, pơmu, hoàng đàn, kim gia,…thường mọc thành rừng thuần loài, có nhiều ở vùng cao nước ta, thân thẳng tròn, ít khuyết tật. Thực vật hạt kín gồm hai lớp: Một lá mầm và hai lá mầm. Lớp hai lá mầm gồm các cây thân thảo và cây thân gỗ. Cây thân gỗ gồm cây bụi, cây nhỡ và cây gỗ lớn. Đó là các loại gỗ lá rộng. Gỗ lá rộng thường mọc thành rừng hỗn giao. Đây là loại cây cung cấp gỗ chủ yếu của rừng nước ta.[9] Đối tượng nghiên cứu của gỗ là gỗ lá kim và gỗ lá rộng. Lớp một lá mầm phần lớn là loại cây thân thảo và một số ít loại cây thân gỗ như: Cọ, dừa, cau, thốt nốt, tre trúc,…các loại dây leo như: Song, mây,.. đây là những loại cây có giá trị kinh tế cao, cần được nghiên cứu, khai thác và sử dụng hợp lý để tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị kinh tế cao. Ở mỗi loài thực vật thân gỗ có thể chia làm ba phần: - Rễ giữ cho cây đứng vững, hút nước và muối khoáng từ trong đất làm nguyên liệu cho quá trình quang hợp tạo chất dinh dưỡng nuôi cây. - Gốc, thân, cành vừa là sườn cột chống đỡ tán lá vừa là đường dẫn truyền nhựa nguyên (qua gỗ) và nhựa luyện – Chất dinh dưỡng được tổng hợp ở lá được vận chuyển qua vỏ xuống các bộ phận phía dưới để nuôi cây. Thân cây chiếm từ 50-90% thể tích gỗ toàn cây. Đây là bộ phận cung cấp gỗ chủ yếu. - Lá là cơ quan hô hấp, thoát hơi nước để ổn định nhiệt độ cho cây, là nơi tổng hợp chất hữu cơ nuôi cây. Thực vật thân gỗ không ngừng lớn lên theo chiều cao và theo đường kính. Sinh trưởng theo chiều cao dựa vào tác dụng phân sinh của chồi ngọn. Lớn lên theo đường kính chủ yếu là do hoạt động của tầng phát sinh. 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 hệ gì với các lỗ mạch khác. Các loại gỗ bạch đàn, hà nu, táu mật,… có thể xem là gỗ có lỗ mạch đơn phân tán. 6 + Mạch kép: Hai hoặc nhiều lỗ mạch nằm sát cạnh nhau, các lỗ mạch ở giữa thường bị ép dẹt, làm cho lỗ mạch kép giống như một lỗ mạch đơn chia thành nhiều ngăn. Mạch kép đa số xếp theo hướng xuyên tâm: Gỗ gão , ba soi,… có mạch kép 2-4 lỗ, chưa khép có mạch kép 2-6 lỗ. +Mạch nhóm: Từ 3 lỗ mạch trở lên, tụ hợp thành nhóm nhỏ. Hình thức này rất ít thấy ở gỗ nước ta. + Mạch dây: Nhiều lỗ mạch nằm sát nhau, kéo dài thành dây hoặc nằm gần nhau nhưng có xu hướng kéo dài thành dây theo hướng xuyên tâm hoặc tiếp tuyến. + Mạch dây xuyên tâm, có thể kéo dài thành hàng song song với tia gỗ, hoặc lượn qua lại như ở gỗ sến mật, thành ngạnh, đỏ ngọn, các loại giẻ hoặc có xu hướng đan thành màng lưới. + Mạch dây tiếp tuyến, thường xếp thành vòng gián đoạn hoặc liên tục lượn vòng quanh tủy ở một số lớn loại gỗ thuộc họ ðinh. 2.1.2.2. Tế bào mô mềm Là những tế bào mô mỏng, làm nhiệm vụ dự trữ chất dinh dưỡng trong cây. Gỗ cây lá rộng nói chung tế bào nhu mô chiếm tỷ lệ khá lớn 2-15% và hình thức phân bố phức tạp. Gỗ cây lá rộng ở nước ta, ngoài một số loại gỗ không có hoặc có ít tế bào mô mềm, còn nói chung tổ chức tế bào mô mềm rất phát triển, dễ quan sát, cho nên dựa vào nó để phân biệt loại gỗ là vấn đề rất quan trọng. Quan sát trên mặt cắt ngang, tế bào nhu mô phân bố theo các hình thức chủ yếu sau đây: - Sắp xếp phân tán: Từng dây tế bào nằm phân tán rải rác giữa các tế 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 gỗ của cây lá kim. Quan sát qua kính hiển vi tia gỗ cây lá rộng sắp xếp theo hai hình thức sau đây: 8 - Sắp xếp đồng nhất: Tất cả tế bào của tia gỗ đều xếp nằm hay đứng thành hàng xuyên tâm. - Sắp xếp không đồng nhất: Trong cùng một tia gỗ vừa có tế bào xếp nằm vừa có tế bào xếp đứng. Nhưng hàng tế bào xếp ở trên và dưới còn ở giữa là những tế bào xếp nằm. Việc xác định loại gỗ ta dựa vào mật độ phân bố tia gỗ, kích thước tia gỗ trên mặt cắt ngang. 2.1.2.4. Ống dẫn nhựa Đối với cây gỗ lá rộng chỉ có một số loại gỗ có ống dẫn nhự: Gỗ lá rộng chỉ có ống dẫn nhựa dọc, nó thường tập chung thành hàng ở ranh giới vòng năm. 2.1.2.5. Cấu tạo lớp Là dạng cấu tạo đặc biệt của một số lá rộng. Dưới mắt thường và kính lúp, quan sát trên mặt cắt tiếp tuyến nhận được các hình gợn sóng cách nhau đều dặn. Tùy theo từng loại cây mà có 2-7 lớp/mm. 2.1.2.6. Tế bào chứa chất kết tinh (thể bít) Tế bào nhu mô chứa chất kết tinh là đặc điểm của nhiều loại gỗ, bên trong ruột tế bào tồn tại các chất tích tụ có màu sắc khác nhau. Đây cũng là một đặc điểm giúp ta định loại gỗ. 2.1.2.7. Gỗ giác – gỗ lõi Một số loại gỗ, phần gỗ phía ngoài sát vỏ có màu nhạt hơn gọi là gỗ giác, phần gỗ bên trong đi vào tủy có màu sẫm hơn gọi là gỗ lõi. Nếu màu sắc và độ ẩm phần gỗ bên trong và phần gỗ bên ngoài không 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 gọi là bó mixen cellulose. Từng bó mixen cellulose được bao bọc xung quanh bởi một lớp hemicellulose kết hợp với một lượng nhỏ lignin, và ngoài cùng bao bọc bởi một lớp lignin tạo thành khối vững chắc có kích thước mặt cắt ngang khoảng 5-10 nm. Các khối vững chắc này sắp xếp tạo nên vách tế bào. 10 2.1.3.1. Cellulose H -0 OH H CH2OH OH H H H H 0 0 0 H OH H H OH OH CH2OH H H H 0 CH2OH H H 0 H -0 - H 0 0H H H 0 CH2OH H OH Hình 2.1. Phân tử cellulose Cellulose là thành phần chủ yếu tạo nên vách tế bào. Nó là hợp chất cao phân tử đựợc tạo nên từ các mắt xích , D - glucose nhờ các mối liên kết glucozit 1, 4, có công thức phân tử [C6H12O6(OH)3]n, n = 5000 14000. Trị số n thay đổi tuỳ thuộc vào nguồn gốc cellulose, phương pháp xử lý. Độ trùng hợp có ảnh hưởng lớn đến tính chất của cellulose. Chuỗi 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 Các liên kết hydro giữa các phân tử cellulose ảnh hưởng nhiều đến tính chất của sợi cellulose như hút ẩm, co dãn, hoà tan, … Trong phân tử cellulose có các liên kết C - C và C - O, cũng như các liên kết hóa trị khác chúng rất bền vững và có lực liên kết rất lớn (lực liên kết của C - C bằng 62,77 Kcal/mol), trong khi đó của liên kết hydro là 5 – 6 Kcal/mol còn lực Van der Waals 2 – 3 Kcal/mol. Do trong phân tử cellulose chứa rất nhiều nhóm hydroxyl nên giữa các phân tử tồn tại rất nhiều liên kết hydro, vì thế lực liên kết giữa các phân tử rất lớn và lớn hơn rất nhiều lực hóa học liên kết các mắt xích trong phân tử. Liên kết hydro giữa các phân tử cellulose có thể biểu diễn như Hình 2.4. H H O H OH H O HO O O O H 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