Gỗ/Tre biến tính là vật liệu gỗ/tre được xử lý bằng phương pháp gia nhiệt tự nhiên, dùng nhiệt độ và hơi nước để cải thiện các đặc tính kỹ thuật của gỗ.
Gỗ biến tính xuất hiện từ những năm 1930, do sự đóng góp của các nhà khoa học Đức là Stamm và Hansen. Đến năm 1940, nhà khoa học người Mỹ White đã tiếp tục nghiên cứu và phát triển giúp nâng cao chất lượng công nghệ này. Tiếp theo vào những năm 1950, 3 nhà khoa học là Bavendam, Runkel và Buro đã đóng góp to lớn vào ngành gỗ công nghiệp, mở rộng kiến thức về cách mà gỗ phản ứng với nhiệt độ và áp suất cao, từ đó tạo ra phương pháp tiếp cận mới nhằm tối ưu hóa quá trình xử lý gỗ.
Đầu thế kỉ 21, Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật của Phần Lan (VTT) đã tiến hành nghiên cứu và tạo ra một phương pháp tiên tiến được biết đến với tên gọi là “Thermowood”. Với công nghệ mới này giúp gỗ không chỉ cải thiện tính chất mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng việc áp dụng nhiệt độ cao thay vì sử dụng hóa chất.
Tại Việt Nam, bên cạnh các Tiêu chuẩn quốc gia về tre, gỗ (như: TCVN 8048-2:2009, TCVN 8048-3:2009, TCVN 8048-12:2009 , TCVN 10572-1:2014;TCVN 8573:2010,TCVN 8168-1 : 2009 , TCVN 10314:2015…),đến năm 2021, Bộ khoa học và Công nghệ đã công bố Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 13352:2021 về Gỗ biến tính – Phương pháp thử cơ lý do Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định.
Nếu các quy trình sản xuất gỗ biến tính khác chỉ có 0 bước (Sấy khô, Xử lý nhiệt, Làm mát và điều hoà) thì quy trình của đối tác chúng tôi không chỉ gồm nhiều bước hơn (gồm 04 bước) mà còn khắc phục được các điểm hạn chế của các công nghệ sản xuất gỗ biến tính khác trên thế giới. Cụ thể:
BƯỚC 1: XỬ LÝ NHIỆT ẨM- NANO VÔ CƠ.
Gỗ còn tươi được xử lý nhiệt bằng hydro ở nhiệt độ từ 60 – 160 oC, dưới tác dụng của nhiệt độ và độ ẩm, nước và một số thành phần chất dinh dưỡng trong gỗ dần dần được loại bỏ, gỗ chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái dẻo, cùng thời điểm này phản ứng tôi vôi được tạo ra và khuyết tán tạo ra các hạt CaCO3 siêu mịn có đường kính nhỏ hơn 100 nanomet được lan tỏa và xâm nhập sâu các khe hở trong gỗ (vào vách tế bào gỗ, lỗ mạch, lỗ thông ngang và các ống nhựa trong gỗ), các tế bào tre.
BƯỚC 2: XỬ LÝ NHIỆT ĐỘ CAO TỪ 160-190 OC (HYDRO THERMOLYSIS), TRONG LÒ BIẾN TÍNH CÓ HƠI NƯỚC BÃO HÒA.
Trong bước này, hiệu suất được đưa ra ở mức 1,3 MPa, nhiệt độ tăng từ 160 – 190 oC và hút chân không với hiệu suất cao (10 Pa). Ở đây, các hợp chất mới được hình thành trong gỗ. Axit cacbonic, chủ yếu là axit axetic, sẽ được hình thành thành khả năng phân tách nhóm acetyl của hemiaellulose. Hemicellulose sẽ là thành phần gỗ có khả năng phản ứng mạnh nhất được thủy phân thành các cấu trúc oligomeric và monome. Các chất đường đơn sau đó sẽ được khử nước thành aldehyd, trong đó furfural được hình thành thành từ pentose và hydroxymethylfurfural từ quá trình khử nước đơn vị đường hexose. Lignin là thành phần gỗ ít phản ứng nhất, nhưng ở nhiệt độ cao, các liên kết trong phức hợp lignin sẽ được phân cắt dẫn đến nồng độ nhóm phenolic cao hơn, vì ở bước này gỗ được làm nóng trong điều kiện ẩm ướt, sử dụng gỗ tươi và hơi nước bão hòa. Dưới tác dụng của ứng dụng và một số chất mới được hình thành thành gỗ được sắp xếp lại với nhau để tăng cường độ cứng, độ bền của sản phẩm.
BƯỚC 3: SẤY ỔN ĐỊNH GỖ – XỬ LÝ ĐỘ ẨM
Tiến hành đưa gỗ về độ ẩm thăng bằng 10 ± 2%. Bước thứ 3 là quy trình sấy gỗ thông thường, trong đó phần lớn nước sẽ được loại bỏ để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sửa đổi gỗ ở bước thứ 4.
BƯỚC 4: SỬA ĐỔI GỖ
Tiến hành sấy ở nhiệt độ cao 120-150 oC để cố định cấu trúc gỗ tạo thành sản phẩm gỗ có tính ổn định về kích thước, ít bị biến dạng.
Xử lý gỗ bằng phương pháp Thủy nhiệt kết hợp cùng Nano vô cơ là một quy trình độc quyền, chỉ được thực hiện tại nhà máy của đối tác chúng tôi. Trong khi các quy trình biến tính khác như Thermowood (TH-của Phần Lan), Hiếm khí (Retification của Pháp) hay Nhiệt dầu (OHT- Oil Heat Treatment của Đức) thường chỉ sử dụng nhiệt độ cao (160-230 oC) để xử lý cho gỗ khô (8-12%), thì quy trình xử lý Gỗ bằng phương pháp được xử lý theo 4 bước này được áp dụng xử lý cho gỗ còn tươi (độ ẩm gỗ khoảng 40%), trong đó nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và nano vô cơ là các nhân tố chính để thay đổi một số tính chất ban đầu của gỗ theo chiều hướng tích cực. Ưu điểm của phương pháp này so các phương pháp kể trên là gỗ ít bị dòn, cường độ gỗ tốt hơn do được xử lý trong điều kiện nhiệt ẩm và dưới áp suất cao. Các thành phần dinh dưỡng trong gỗ (thức ăn của vi sinh vật) bị loại bỏ tối đa vì có nước và nhiệt độ cao dẫn suất và loại trừ.
CÁC ƯU ĐIỂM NỔI BẬT SAU XỬ LÝ BIẾN TÍNH
Tính chất của gỗ sẽ có độ bền sinh học tăng lên (khả năng chống lại hồng, bạch hoa, mối,..), khả năng hút ẩm giảm do gỗ có hàm lượng nhóm –OH giảm, góc tiếp xúc của chất lỏng và gỗ tăng lên nên gỗ có độ ổn định kích thước, gỗ ít co rút giãn nở và khả năng chống tia cực tím được cải thiện đáng kể.
Ổn định về kích thước
Sau khi biến tính, độ ẩm trong gỗ giảm xuống còn khoảng 8-12%, có độ cứng tăng và cấu trúc thay đổi dẫn đến gỗ có kích thước ổn định phù hợp với mọi vùng khí hậu.
Không mối mọt
Trong quá trình biến tính các hạt nano vô cơ được kích hoạt thành hạt siêu nhỏ lan tỏa, sâm nhập sâu vào các khe hở trong gỗ giúp cố định cấu trúc gỗ và làm cho gỗ ít bị nấm mốc, mối mọt.
Chịu được mọi thời tiết
Quá trình xử lý biến tính làm tăng cường độ bền và khả năng chịu lực của gỗ giúp gỗ chống lại sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như gió, mưa, nắng và nhiệt độ cao.
Cách âm và cách nhiệt tốt
Sau biến tính làm thay đổi 1 số tính chất cơ lý ban đầu của gỗ, làm cho cấu trúc bên trong gỗ trở nên chặt chẽ và ít có khoảng trống hơn. Điều này, giúp giảm hiện tượng truyền âm và truyền nhiệt qua gỗ.
Tuổi thọ công trình cao
Áp dụng công nghệ biến tính để cải thiện đặc tính của gỗ, bao gồm độ bền, hạn chế mối mọt và nấm mốc. Giúp gia tăng tuổi thọ công trình mà không cần phải thay thế thường xuyên, giảm thiểu lượng gỗ cần khai thác từ tự nhiên.
Thân thiện với môi trường
Gỗ được tái chế để tạo ra các sản phẩm mới hoặc sử dụng làm nguyên liệu cho các quy trình sản xuất khác, giúp giảm thiểu lượng rác thải đến môi trường.
