Nghiên cứu giải pháp trước khi sấy gỗ xẻ bạch đàn trắng (eucalyptus cama lduléní dehnh)

Hiện nay, Bạch đàn trắng đã và đang đ-ợc nghiên cứu sản xuất ván ghép thanh dạng không phủ bề mặt Finger Joint sawntimber.một loại hình bán sản phẩm đ-ợc sử dụng rộng rãi trên thị tr-ờn

Tr-ờng đại học lâm nghiệp

* * * * * *

Nguyễn Xuân Hiên

Nghiên cứu giải pháp xử lý tr-ớc khi sấy

Tr-ờng đại học lâm nghiệp

* * * * * *

Nguyễn Xuân Hiên

Nghiên cứu giải pháp xử lý tr-ớc khi sấy

Mở đầu

Trải qua nhiều năm chiến tranh, khai thác lạm dụng vốn rừng, ph-ơng thức canh tác đốt n-ơng làm rẫy của đồng bào miền núi, thiên tai hỏa hoạ cháy rừng, những bất cập về chính sách và nhu cầu về gỗ tăng nhanh, rừng tự nhiên của n-ớc ta đã bị giảm đi đáng kể; từ 14,3 triệu ha tức là 43 % năm 1943 (Maurand, 1943) xuống còn 27,1% vào năm 1980 và 26,2 % vào năm 1985 (Bộ Lâm nghiệp 1991) -ớc tính có khoảng 100.000 ha rừng bị mất đi môĩ năm Hiện tại và trong những năm đầu của thế kỷ 21, gỗ rừng tự nhiên của cả n-ớc không còn khả năng đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ [ 2]

Tr-ớc thực trạng tài nguyên gỗ rừng tự nhiên nh- vậy, Nhà n-ớc đã có nhiều giải pháp tr-ớc mắt và lâu dài để đáp ứng nhu cầu sản xuất của công nghiệp chế biến góp phần phát triển kinh tế của đất n-ớc Đã có những ch-ơng trình và dự án lớn của Nhà n-ớc nhằm tăng độ che phủ của rừng, khắc phục sự mất cân bằng về cung và cầu nguyên liệu gỗ nh-: Dự án trồng rừng 327 tr-ớc

đây và hiện nay là ch-ơng trình 661, ch-ơng trình sản xuất 1 triệu m3 ván nhân tạo và dự án trồng mới 5 triệu ha rừng Mục tiêu của các ch-ơng trình và dự án

là đẩy mạnh trồng rừng nguyên liệu, tập trung vào một số loài cây trồng chính, cho năng suất cao, chất l-ợng tốt làm nguyên liệu phát triển công nghiệp chế biến gỗ [8]

Bạch đàn trắng Eucalyptus camaldulensis Dehnh [1] là một trong số loài

cây rừng trồng mọc nhanh (tăng tr-ởng trung bình một năm đ-ờng kính từ 2- 3

cm, sản l-ợng tăng tr-ởng từ 18- 20 m3 / ha) [16], thích hợp với nhiều điều kiện

địa hình và khí hậu ở Việt Nam [17] Cùng với một số loài cây nh-: thông, hông, keo, mỡ, bồ đề, bạch đàn trắng trở thành một loài cây trồng chủ đạo trong

dự án trồng mới 5 triệu ha rừng (trong đó có 500.000 ha rừng nguyên liệu), đã

và đang đ-ợc trồng ở nhiều nơi nh-: Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hoà Bình, Quảng

Ninh, Lạng Sơn, Hà Bắc, Thái Nguyên, Thanh Hoá, Nghệ An, Gia Lai, Đà Nẵng, Đồng Nai, Long An … Trong những năm gần đây, bạch đàn trắng đã và

đang đ-ợc nghiên cứu sử dụng trong các lĩnh vực: Ván ghép thanh, ván dăm, ván sợi, đồ mộc, công nghiệp giấy và bột giấy [13], [21], [28]

Hiện nay, Bạch đàn trắng đã và đang đ-ợc nghiên cứu sản xuất ván ghép

thanh dạng không phủ bề mặt (Finger Joint sawntimber).một loại hình bán sản

phẩm đ-ợc sử dụng rộng rãi trên thị tr-ờng, tuy nhiên loại sản phẩm này yêu cầu nguyên liệu có chất l-ợng t-ơng đối cao nh- màu sắc đồng đều, không

đ-ợc mo móp cong vênh biến dạng và đặc biệt là nứt vỡ trong quá trình chế biến và sử dụng … Khi sản xuất ván ghép thanh không phủ mặt, công nghệ ghép thanh dạng nối ngón đ-ợc ứng dụng ở hầu hết các dây chuyền sản xuất Một trong những qui trình công nghệ đ-ợc nhiều cơ sở sản xuất sử dụng đ-ợc

thực hiện theo các b-ớc sau: Gỗ tròn - cắt khúc - xẻ ván - xẻ thanh - sấy thanh -

gia công thanh - phay ngón - tráng keo ngón ghép - ghép dọc - gia công 2 mặt - ghép ngang - rọc cạnh - đánh nhẵn - nhập kho

Theo quá trình công nghệ này, gỗ xẻ không sấy ngay mà đ-ợc tạo phôi thanh, sau đó tiến hành sấy các phôi thanh

Trong quá trình nghiên cứu và sản xuất cho biết: Nh-ợc điểm lớn nhất ở

gỗ Bạch đàn trắng là dễ mo móp, cong vênh, đặc biệt dễ nứt vỡ ngay sau khi chặt hạ, khi c-a xẻ và trong quá trình sấy (do có nội ứng suất hình thành trong quá trình sinh tr-ởng của cây rất lớn) [3], [12], [15], [21] Những nh-ợc điểm này làm giảm hiệu quả sử dụng gỗ

Nhìn vào qui trình sản xuất ván ghép thanh ở trên, ngoài công đoạn c-a

xẻ, thì sấy gỗ là một công đoạn quan trọng mang tính chất quyết định đến chất l-ợng sản phẩm thanh ghép, làm cho nguyên liệu sử dụng lâu dài, có hình dạng

và kích th-ớc ổn định, có độ bền cơ học tốt, dễ gia công chế biến, có độ dẫn

điện dẫn nhiệt thấp Đáp ứng đ-ợc yêu cầu hiệu quả sử dụng

Chính vì vậy, việc nghiên cứu tìm giải pháp xử lý gỗ tr-ớc sấy nhằm giảm thiểu khuyết tật của gỗ Bạch đàn trắng sau sấy, làm tăng chất l-ợng gỗ sấy, tháo gỡ những v-ớng mắc mà thực tế đang gặp phải, là vấn đề cần thiết và

cấp bách Trên cơ sở đó chúng tôi đề xuất đề tài: “Nghiên cứu giải pháp xử lý

tr-ớc khi sấy gỗ xẻ bạch đàn trắng Eucalyptus camaldulensis Dehnh để

hạn chế nứt đầu”

Ch-ơng 1 Tổng quan những vấn đề nghiên cứu 1.1.Nguồn gốc, phân bố cây Bạch đàn trắng

Chi bạch đàn (Eucalyptus L’ Herit) là một chi thực vật lớn trên thế giới thuộc họ Sim (Myrtaceae), có hơn 500 loài, nguồn gốc và phân bố tự nhiên tập

trung chủ yếu ở Australia Đây là loại cây trồng thích nghi với điều kiện nóng

ẩm, nh-ng lại có khả năng chịu hạn, chịu rét, có khả năng tăng tr-ởng nhanh

Đ-ợc trồng rộng rãi trên hơn 90 n-ớc Theo thống kê năm 1990, trên thế giới có hơn 4 triệu ha rừng trồng bạch đàn với sản l-ợng khai thác trung bình hàng năm khoảng 60 triệu m3 gỗ, đ-ợc trồng nhiều ở các n-ớc có khí hậu nhiệt đới nh-: Miến Điện, Bắc và Nam Phi, Nam Mỹ và Califonia, diện tích xấp xỉ 8-12 triệu

ha, trong đó có hơn 4 triệu ha ở vùng Brazil [3], [22]

Năm 1995, tổng diện tích rừng trồng bạch đàn ở các n-ớc nhiệt đới đạt gần 10 triệu ha, sản xuất trung bình hàng năm khoảng 150 triệu m3 gỗ Brazil,

ấn Độ, Chi Lê, Nam Phi là những n-ớc đi đầu về diện tích rừng trồng bạch đàn,

ở Ôxtrâylia 389.03 ha rừng trồng gỗ lá rộng, bạch đàn chiếm chủ yếu (Queensland: 11.18 ha, NSW: 44.45 ha, Western Australia: 152.8 ha, Tasmania: 101.85 ha, Victoria: 65.38 ha, South Australia: 12.23 ha ), ACT:

194 ha, NT: 949 ha [22]

Bạch đàn trắng có phân bố tự nhiên rộng nhất trong số các loài bạch đàn

Đ-ợc gây trồng rộng rãi nhất ở các vùng khô và bán khô hạn trên thế giới Trong vùng nhiệt đới, nó đ-ợc trồng chủ yếu ở các n-ớc Malaysia, ấn độ và Brazil với các xuất xứ có nguồn gốc Bắc Ôxtrâylia [17]

ở Việt Nam, những năm 70 Bạch đàn trắng đ-ợc trồng phục vụ hai d- án lớn là PAM và 327 phủ xanh đất trống đồi núi trọc, vì bên cạnh sự sinh tr-ởng tái sinh tốt, Bạch đàn trắng thích hợp với nhiều địa hình và khí hậu ở Việt Nam,

đ-ợc trồng nhiều ở Phú Thọ, Hòa Bình, Quảng Ninh, Thái Nguyên, Thanh Hóa, Gia Lai, Đà Nẵng, Bình D-ơng, Đồng Nai và Long An

1.2.Tình hình nghiên cứu và sử dụng gỗ bạch đàn trên thế giới

Hiện nay, bạch đàn trắng nói riêng đ-ợc nhiều n-ớc trên thế giới nghiên cứu chế biến sử dụng ở nhiều lĩnh vực:

Đối với công nghiệp sản xuất bột giấy phải kể đến úc, Brazil, Nam Phi, và các n-ớc không nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nh-: Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha,

ý, Miến Điện, Hoa Kỳ, Ma Rốc và Nhật Bản Ngoài ra, bạch đàn cũng đ-ợc sử dụng rộng rãi cho sản xuất ván sợi ở úc và Brazil, ván sàn và đồ mộc ở Chilê ở mức độ ít hơn là cho sản xuất ván dán và sau đó là ván dăm [ 22 ]

Theo tài liệu [34] ở Ôxtrâylia sử dụng bạch đàn trắng làm tà vẹt xuất khẩu sang Niudilan, Trung Quốc, ấn Độ, Châu Phi nhiều n-ớc khác đã sử dụng

gỗ trong xây dựng, làm chất đốt, gỗ chống lò, làm đồ mộc thông dụng…

Năm 1928, Viện công nghiệp rừng của Australia đã nghiên cứu công nghệ sản xuất hàng mộc và trong xây dựng Trong số hơn 500 loài bạch đàn trên thế giới

đã nghiên cứu và đ-a vào sử dụng 200 loài, theo khuyến cáo áp dụng của Fao và của Australia, khối l-ợng thể tích của các loài gỗ bạch đàn biến động từ 450-1000kg/m3 [44]

ở Malaysia (1957) đã nghiên cứu chế biến hai loại gỗ: Bạch đàn trắng và keo lá tràm trong lĩnh vực đồ mộc trong nhà và ngoài trời, dụng cụ nhà bếp, sử dụng trong trang trí nội thất và đặc biệt là làm hàng mộc cao cấp, để có thể sử dụng chúng đạt hiệu quả kinh tế cao, họ đã nghiên cứu một cách bài bản về tính chất cơ lý, về công nghệ bảo quản, kỹ thuật sấy, kỹ thuật gia công chế biến cũng như mục đích sử dụng… [38]

Một số n-ớc nh- Argentina, Ixraen, Mêhicô, và Thái Lan sử dụng gỗ bạch đàn trắng làm ván ghép thanh; Đôi khi còn đ-ợc dùng tạo sản phẩm gỗ

xẻ, song chất l-ợng gỗ không đ-ợc hoàn hảo [18]

ở các n-ớc Châu á, tại vùng Kalimantan (Indonesia), Sarawak (Malaysia) bạch đàn trắng đ-ợc trồng trên diện tích lớn, đây là một trong những nguồn

nguyên liệu quan trọng cung cấp cho công nghiệp sản xuất giấy, ván sợi MDF và ván dăm định h-ớng OSB (Oriented Strand Board)

Một số n-ớc là Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Malaysia đã nghiên cứu ứng dụng khá thành công gỗ bạch đàn trắng làm nguyên liệu sản xuất giấy

và ván nhân tạo (ván dăm, ván sợi, ván MDF) Năm 1992, ở Philippin đã nghiên cứu sử dụng các loại gỗ rừng trồng, công nghệ mộc của họ từ đây cũng phát triển mạnh [36]

Nhiều đề tài trên thế giới đã đ-ợc chọn lựa và công bố để đ-a vào sản xuất trong công nghệ giấy sợi và chế biến gỗ gồm:

+ Hơn 100 chủ đề nghiên cứu về sơ sợi, nguyên liệu giấy của các loại gỗ bạch đàn (E camaldulensis, E globulus, E grandis, E salina, E tereticornis…)

Đặc biệt loài E camaldulensis đ-ợc áp dụng ở nhiều n-ớc trên thế giới nh-: Italy,

Spain, Argentina, Chi Lê, Columbia, Nam Mỹ, Nam Phi, Marocco, India… Một

số chủ đề nghiên cứu về tính chất vật lý và cơ học, bảo quản, cách phòng chống cháy, chiết suất tinh dầu của bạch đàn [44]

Nhìn chung, Bạch đàn trắng đ-ợc nghiên cứu ở nhiều lĩnh vực khác nhau chủ yếu là công nghiệp giấy, ván dăm, ván ghép thanh, ván mỏng, ván sợi, công nghệ sấy

Các nghiên cứu về sấy và xử lý gỗ bạch đàn trên thế giới

Theo tài liệu [ 22] ngày nay bạch đàn rừng trồng đang đi vào công nghiệp chế biến gỗ xẻ cho sản xuất đồ mộc Trong chế biến c-a xẻ gỗ bạch đàn, úc đã

đ-a ra một số giải pháp để hạn chế tác hại của ứng suất sinh tr-ởng, nâng cao tỷ

lệ lợi dụng gỗ Những giải pháp này cũng đã đ-ợc phổ biến rộng rãi sang nhiều n-ớc trên thế giới đó là:

- Giải pháp dự trữ gỗ tr-ớc khi đem xẻ trong n-ớc hoặc d-ới vòi phun ẩm

- Sử dụng những súc gỗ ngắn hơn

- áp dụng ph-ơng pháp xẻ xuyên tâm

- áp dụng kỹ thuật xẻ đôi để loại bỏ ứng suất của gỗ;

- Sử dụng băng tải súc gỗ với dầm thẳng đè hai đầu gỗ xẻ tr-ớc l-ỡi c-a Còn trong kỹ thuật tạo gen, gần đây có công bố về khả năng lai gen mới cho ra bạch đàn ít bị nứt vỡ toác đầu hơn

Khi sấy gỗ, những khuyết tật chính của nhiều loại bạch đàn xuất hiện trong quá trình thoát hơi n-ớc là: hiện tuợng mo móp, nứt mặt, nứt trong và đặc biệt là nứt đầu Trên thế giới đã áp dụng một trong hai giải pháp sau:

1.Hong phơi đến 25% tr-ớc khi sấy (khi điều kiện hong khô không quá khốc liệt) nh- ở Chi Lê, E globulus đ-ợc hong khô gỗ đến 20 – 30% tr-ớc khi

đ-a vào lò sấy quy chuẩn Tùy theo khí hậu mà thời gian hong khô có thể kéo dài từ 8 đến 15 tháng Thời gian sấy cuối th-ờng mất từ 2 đến 3 tuần

2 Sấy gỗ từ trạng thái t-ơi với chế độ sấy thật mềm, theo chế độ khuyến cáo của Division of forest Product, CSIRO, Memborune, Australia Chế độ sấy

T 0 C φ % T 0 C φ % T 0 C φ % T 0 C φ % T-ơi 49 72 43 84 43 84 - -

700 C, độ ẩm môi tr-ờng sấy t-ơng tự cũng không quá 84% và 43% Với giải pháp này, thời gian sấy đối với gỗ dày 25 mm: 11 – 14 ngày, còn đối với gỗ dày

trên 25 mm, thời gian sấy bằng chiều dày gỗ sấy tính theo mm Trong tr-ờng hợp đã xảy ra hiện t-ợng mo móp, gỗ cũng có thể đ-ợc hồi phục lại bằng cách

xử lý gỗ với hơi n-ớc bão hòa ở 1000 C từ 2 – 4h (25mm) và 3 – 6h (50mm) khi

gỗ đạt đến độ ẩm 20% Giải pháp xử lý này có thể cho phép giảm co rút không bình th-ờng của gỗ xuống 7% và 4% theo h-ớng tiếp tuyến và xuyên tâm Bên cạnh đó còn giúp giảm sự biến dạng và nứt trong gỗ – 2 khuyết tật này th-ờng

đi kèm với mo móp [ 22]

Rodolfo (1989) cho hay có thể áp dụng kỹ thuật sấy các loại gỗ bạch đàn già ở Tasmania, úc, vào sấy gỗ bạch đàn rừng trồng của ChiLê vừa giúp giảm thời gian sấy lại vừa gúp nâng cao chất l-ợng sấy Thay vì hong phơi khô thì gỗ

đ-ợc sấy sơ bộ ở nhiệt độ nhiệt kế ẩm là 20 và nhiệt kế khô tăng dần từ 23 – 350

C để đ-a độ ẩm gỗ từ trạng thái t-ơi xuống gần 20% Tiếp sau đó thì gỗ đ-ợc sấy với kỹ thuật sấy nhiệt độ cao ở 1100 C và nhiệt độ nhiệt kế ẩm là 600 C hoặc sấy quy chuẩn với chế độ sấy cứng, nhiệt độ sấy 60 – 700C và chênh lệch ẩm kế

là 500 C Kết quả nghiên cứu cho thấy ván XT dày 30 mm, rộng 165mm từ bạch

đàn từ 30 – 40 tuổi cần mất 35 ngày để đạt đến độ ẩm 20 % và sấy 72 giờ để tiếp tục đ-a độ ẩm gỗ xuống 10 – 11% [22]

Về lĩnh vực bảo quản, vì không ít gỗ xẻ bạch đàn rừng trồng th-ờng đ-ợc khai thác khi cây ch-a đủ già, gỗ chiếm phần lớn là giác, cho nên những ph-ơng pháp xử lý khuyếch tán bằng cách ngâm trong dung dịch chất bảo quản là đủ đối với chúng Nh-ng đối với những gỗ già, tỷ lệ gỗ lõi lớn, ng-ời ta phải dùng đến những ph-ơng pháp bảo quản mạnh hơn Nh- ở Papua News Guinea, ng-ời ta phải dùng đến ph-ơng pháp ngâm gỗ xẻ ở trạng thái t-ơi với dung dịch chất bảo quản

đậm đặc trong thời gian ngắn, sau đó bó kín trong ba tuần để quá trình khuyếch tán diễn ra tốt Còn ở úc thì ph-ơng pháp bảo quản cột, cọc bạch đàn th-ờng đ-ợc dùng là ph-ơng pháp nóng lạnh, đ-ợc thực hiện trong những trống chứa chất bảo

quản (th-ờng là creosote)[ 22]

Ông R.L.Northway (1996) [46] đ-a ra qui trình sấy gỗ bạch đàn grandis + Đối với gỗ bạch đàn sau khi hong phơi ngoài không khí, sau đó đ-a vào lò sấy

Bảng 1.2 Quy trình sấy gỗ đã đ-ợc hong phơi

Điều kiện sấy Điều kiện xử lý ẩm và thời gian xử lý Thời

Độ ẩm thăng bằng (%)

N.kế khô/t (0C)

Xử lý  (%)

Xử lý độ

ẩm t.bằng (%)

Thời gian (phút)

Bảng 1.3 Quy trình sấy gỗ t-ơi

W thăng bằng (%)

Nghiên cứu của các tác giả Paris Alexiou, John F.Marchant về các loại ván có kích th-ớc (100 x 50)mm bao gồm các vấn đề:

- Quan hệ giữa độ ẩm của môi tr-ờng sấy và nhiệt độ sấy

- Kiểm tra độ ẩm gỗ và khuyết tật sấy gỗ

- Khi sấy đ-ợc 1/2 thời gian sấy thì kiểm tra mẫu thí nghiệm

- ở giai đoạn 2 của quy trình sấy, khi độ ẩm gỗ còn 63% thì kiểm tra khuyết tật mo móp , nứt vỡ của gỗ

- Các tác giả cũng đã đề cập đến vấn đề sức căng, theo các ông thì chính sức căng là nguyên nhân làm nứt bề mặt gỗ, đầu tiên là nứt ở dạng răn (răn mặt), sau

đó nếu sức căng vẫn phát triển thì vết nứt sẽ sâu hơn

Sở dĩ sức căng bề mặt là nguyên nhân gây ra hiện t-ợng nứt là do dốc sấy (u) quá lớn, sấy quá nhanh làm tăng sự chênh lệch độ ẩm giữa các lớp gỗ bên trong

so với bên ngoài tấm ván [41]

Đề cập tới vấn đề xử lý gỗ trong quá trình sấy, tác giả P.Vinden Viện nghiên cứu công nghiệp rừng Newzealand đã đ-a ra công nghệ xử lý xông hơi ẩm boron trong quá trình sấy, với mục tiêu là giảm khuyết tật gỗ sấy và rút ngắn thời gian sấy Công nghệ xử lý xông hơi ẩm là ph-ơng pháp mới mà ông đã thành công trong việc xử lý xông hơi đối với gỗ bạch đàn trong quá trình sấy [45]

Về quy trình sấy trong bài viết của mình, ông Paris N.Alexiou ng-ời Australia đã thông báo việc nghiên cứu quy trình sấy cho một số loài gỗ bạch đàn

đồng thời ông đề cập tới các vấn đề nh-:

- Xác định tính chất cơ học của gỗ sấy ở trên và d-ới độ ẩm bão hoà gỗ

- Nghiên cứu ứng suất tách theo chiều ngang tia gỗ

- Nghiên cứu ứng suất kéo và nén của tế bào nhu mô của tia gỗ có liên quan

đến chế độ sấy

- Nghiên cứu ảnh h-ởng của việc xử lý ẩm trong quá trình sấy tới dốc sấy [41]

Đối với gỗ bạch đàn t-ơi và còn non ông Rodolfo J.Newman ng-ời Chi Lê

đã cho biết kết quả thí nghiệm của việc sấy loại gỗ bạch đàn globulus còn non t-ơi theo các chế độ sấy khác nhau, nếu ván dày 30mm, thời gian sấy 35 ngày thì phải sấy với chế độ nhiệt rất thấp thì mới có thể hạn chế đ-ợc khuyết tật gỗ sấy, còn nếu hong phơi trong không khí, gỗ có chiều dày 30mm thì thời gian hong phơi phải mất (8-15) tuần, tuỳ theo thời tiết

Ngoài ra, một số vấn đề khác nữa cũng đã đ-ợc đề cập nghiên cứu nh-: -Nghiên cứu về sự phát triển sức căng hình thành trong quá trình sấy gỗ bạch đàn và giảm sức căng trong quá trình sấy ở Thụy Điển của tác giả Alexiou, P.N Harley, Jamle và Marchant [21]

- Ph-ơng pháp mới để tính toán nứt trong tấm ván đem sấy của tác giả Youngs, R.L và Norris [43]

- Hiệu quả của việc phun ẩm định kỳ đối với khuyết tật gỗ sấy của Alexiou, P.N Wilking và Hartley Jamie

1.3 Tình hình nghiên cứu và sử dụng gỗ bạch đàn ở Việt Nam

Hiện nay, trên 9.3 triệu ha rừng, chúng ta có1.049.000 ha rừng trồng với những loài nh-: Bạch đàn, các loại keo, thông, bạch tùng, cao su, tràm, bồ đề [ 2 ]

Từ những năm 1970, Bạch đàn trắng là một trong số các loài bạch đàn

đ-ợc trồng phổ biến phục vụ cho hai dự án lớn là PAM và 327 phủ xanh đất trống đồi núi trọc, vì bên cạnh sự sinh tr-ởng nhanh, cây còn có khả năng tái sinh tốt Những năm 90, bạch đàn trắng đ-ợc sử dụng chủ yếu trong các công trình xây dựng, đồ mộc gia dụng Gần đây bạch đàn trắng đ-ợc nghiên cứu sử dụng trong lĩnh vực: Ván ghép thanh, ván dăm, gỗ trụ mỏ, ván sợi, đồ mộc, công nghiệp giấy và bột giấy đ-ợc thể hiện qua các đề tài nghiên cứu

Về lĩnh vực chọn giống và sử dụng bạch đàn trong công nghiệp có đề tài

“Nghiên cứu chọn giống Bạch Đàn” của Lê Đình Khả đã chỉ ra giống và vùng phù hợp cho sự phát triển của bạch đàn ở Việt Nam, chủ yếu thuộc nhóm sinh tr-ởng nhanh và đ-ợc trồng để sản xuất nguyên liệu giấy ở vùng đồng bằng và

đồi núi thấp Theo tạp chí khoa học lâm nghiệp, đề tài nghiên cứu “Nhân giống

bạch đàn lai bằng ph-ơng pháp nuôi cấy mô” của Nguyễn Ngọc Tân và Trần

Hồ Quang và đề tài nghiên cứu “khảo nghiệm dòng vô tính loài bạch đàn

trắng” của Nguyễn Sỹ Huống thuộc trung tâm nghiên cứu LN Phù Ninh đã tìm

ra giống tốt nhất cho bạch đàn

Nguyễn Quý Nam (1997) Nghiên cứu một số tính chất cơ lý của gỗ bạch

đàn trắng và ứng dụng của nó, ở độ tuổi 10 đã khẳng định gỗ có thể làm gỗ trụ

mỏ, đồ mộc thông th-ờng và ván ghép thanh [16]

Phạm Minh Thuần (1999) khảo sát qui trình sấy gỗ bạch đàn trắng với

gỗ xẻ có chiều dày 3cm cho biết các khuyết tật th-ờng gặp khi sấy gỗ bạch đàn là: Nứt , cong vênh, mo móp, vặn xoắn trong đó khuyết tật nứt đầu là đáng kể nhất trong các dạng khuyết tật [27]

Lê Văn Mích (2000), Nghiên cứu tận dụng phế liệu sau khai thác gỗ trụ

mỏ làm ván dăm kết luận có thể sản xuất ván dăm thông dụng từ nguyên liệu

này [13] Tiếp theo là đề tài của Trần Trọng Bắc (2004), Nghiên cứu giải pháp

công nghệ khắc phục khuyết tật do sấy gỗ bạch đàn trắng, tác giả đã nghiên cứu

xử lý tr-ớc khi sấy gỗ xẻ bạch đàn trắng 10 năm tuổi có kích th-ớc ( 25x70x500) mm bằng thuốc bảo quản Caxe – 03, sau đó sấy ở 3 cấp nhiệt độ (40-500), (50- 600), (60- 700) đã hạn chế đ-ợc một số nh-ợc điểm của gỗ xẻ bạch đàn trắng khi ngâm gỗ với thuốc có nồng độ 8% trong vòng 3 ngày rồi

đem sấy với nhiệt độ 40- 500 c [3] Cùng thời gian này là đề tài của tác giả

Ouđone Sichaleune (2004) “Nghiên cứu về phương pháp xẻ thanh cơ sở và tạo

ván ghép thanh không phủ mặt từ gỗ bạch đàn trắng” 8- 10 năm tuổi đã đ-a ra

Gần đây nhất là kết quả nghiên cứu đề mục: Nghiên cứu công nghệ chế

biến gỗ rừng trồng của Nguyễn Trọng Nhân cùng các cộng tác viên xác định

một số đặc tính cây bạch đàn trắng 3 cấp tuổi (8, 10, 12) và mức độ nứt vỡ của

gỗ tròn đ-ợc xử lý ẩm trong môi tr-ờng không khí có mái che và ngoài trời Kết quả nứt vỡ đ-ợc ghi trong bảng1.4 , bảng 1 5

Bảng 1.4 Nứt vỡ gỗ tròn theo thời gian không mái che

TT Diễn biến nứt vỡ của gỗ tròn không có mái che theo thời gian (ngày)

Bảng 1.5 Nứt vỡ gỗ tròn theo thời gian d-ới mái che

TT Diễn biến nứt vỡ của gỗ tròn không có mái che theo thời gian (ngày)

Tiếp theo là sấy gỗ xẻ có chiều dày 35 mm ở nhiệt độ 50 – 600 c với độ

ẩm t-ơng đối của môi tr-ờng không khí 85- 90%, đã hạn chế đáng kể hiện t-ợng nứt vỡ của gỗ bạch đàn, kết quả còn cho biết nên xử lý ẩm trong nhà kính vì không khí đ-ợc giữ ẩm tốt [21]

Các nghiên cứu về sấy và xử lý gỗ bạch đàn ở Việt Nam

Về lĩnh vực sấy gỗ: Tài liệu [3] cho biết, Tác giả Hứa Thị Huần (2001),

trong đề tài nghiên cứu cấp bộ, đã tiến hành nghiên cứu sấy loại gỗ bạch đàn trắng

E camaldulensis tại Nông tr-ờng Sông Hậu, quá trình thí nghiệm đ-ợc tiến hành

nh- sau:

Gỗ sau khi chặt hạ đ-ợc đem xẻ ở các cấp chiều dày: (35-45)mm và 60)mm Sau đó đ-a vào sấy ở 4 cấp nhiệt độ: (45-55)0C, (50-60)0C, (60-70)0C và (60-80)0C, thời gian sấy để đạt độ ẩm (8-12)% của cấp chiều dày (35-45) mm theo các cấp nhiệt độ sấy trên là: 20 ngày, 17 ngày, 15 ngày và 10 ngày Còn đối với cấp chiều dày (50-60) mm thì thời gian sấy t-ơng ứng là 30, 25, 20 và 15 ngày Về mặt khuyết tật tác giả kết luận rằng, với cả 2 cấp chiều dày nói trên, sấy ở các cấp

(50-nhiệt độ cao (60-70)0C và (70-80)0C thì độ ẩm đảm bảo, thời gian sấy đ-ợc rút ngắn nh-ng khuyết tật gỗ sấy rất cao, còn nếu sấy ở nhiệt độ (45-55)0C thì khuyết tật ít hơn nhiều nh-ng thời gian sấy rất dài, ảnh h-ởng tới sản xuất và tính kinh tế

Theo tài liệu [3] Sau khi nghiên cứu sấy cho loài gỗ bạch đàn ở phía Nam , tác giả Hồ Xuân Các đã đ-a ra qui trình sấy cho 1 số cấp chiều dầy của gỗ xẻ đã qua hong phơi 1 tuần nh- sau:

Từ (65 – 75)mm, sấy ở nhiệt độ (40-50)oc, thời gian sấy 25 ngày, từ 50 đến 60mm, sấy ở nhiệt độ ( 40-60)oc, thời gian sấy 20 ngày độ ẩm cuối cùng đạt (10-15)% Đồng thời theo tác giả thì bạch đàn trắng là loại gỗ khó sấy và đ-ợc xếp vào nhóm III trong bảng gỗ sấy , các loại khuyết tật th-ờng mắc phải khi sấy loại gỗ này là nứt mặt, nứt đầu, momóp …

Về lĩnh vực c-a xẻ, TS.Trần Tuấn Nghĩa (1996) đã đề xuất ph-ơng pháp xẻ xoay nhằm triệt tiêu ứng suất sinh tr-ởng trong các khúc gỗ rừng trồng bạch đàn, khắc phục các khuyết tật nứt vỡ, cong vênh trên các tấm gỗ xẻ [19]

Qua những tài liệu đã đ-ợc các nhà khoa học trong và ngoài n-ớc công bố, chúng tôi nhận thấy rằng, cây bạch đàn trắng có nhiều nh-ợc điểm trong quá trình chế biến, đặc biệt là dễ mo móp và nứt vỡ của gỗ xẻ ở giai đoạn đầu của quá trình sấy, ở trên thế giới việc xử lý gỗ xẻ tr-ớc sấy đã đ-ợc nghiên cứu bằng nhiều giải pháp: xử lý bằng hóa chất, xử lý bằng ph-ơng pháp nhiệt ẩm và ph-ơng pháp cơ học nhằm rút ngắn thời gian, hạn chế đáng kể nh-ợc điểm của gỗ bạch đàn, song ở n-ớc ta vấn đề xử lý cho gỗ tr-ớc sấy còn hạn chế, chỉ có một số đề tài nghiên cứu hạn chế khuyết tật của gỗ bằng hóa chất, c-a xẻ Những giải pháp hong phơi trong không khí tự nhiên, sấy sơ bộ đ-ợc xử lý ẩm cho gỗ xẻ tr-ớc khi sấy ch-a đ-ợc quan tâm nghiên cứu

1.4 Đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ vật lý của gỗ Bạch đàn trắng

1.4.1 Đặc điểm cấu tạo gỗ Bạch đàn trắng

Theo một số kết quả nghiên cứu [3], [13], [16], Bạch đàn trắng 8- 10 tuổi

có cấu tạo và một số tính chất cơ vật lý nh- sau:

- Vỏ màu xám trắng, dày từ 0.5-0.7(cm), chiếm 12% thể tích cây

- Mức tăng tr-ởng về chiều cao trung bình hàng năm: 2.5 (cm/năm)

- Mức tăng tr-ởng về đ-ờng kính là: 2-3 (cm/năm)

- Sản l-ợng bình quân là: 18-20 (m3/năm)

+ Cấu tạo thô đại của gỗ

Bạch đàn trắng có gỗ giác, lõi phân biệt Gỗ giác có màu xám trắng, gỗ lõi

có màu đỏ hồng Gỗ t-ơng đối nặng, thớ mịn, chéo thớ dễ bị nứt sau khi chặt hạ

- Vòng năm rộng ( 0.9 -1.6 cm), gỗ sớm và gỗ muộn ít phân biệt

- Lỗ mạch trung bình, xếp phân tán, tụ hợp đơn, số l-ợng t-ơng đối nhiều

- Tế bào nhu mô dọc vây quanh mạch

- Tia gỗ có kích th-ớc trung bình

Sau khi chặt hạ, trên mặt cắt ngang th-ờng có hiện t-ợng nứt theo hình tia, đôi khi có vết tuỷ chạy theo hình vành khăn Tia gỗ nhỏ, bề rộng vòng sinh tr-ởng khoảng 8 mm, mặt gỗ mịn, thớ gỗ khá thẳng

+ Cấu tạo hiển vi của gỗ

Lỗ mạch: lớn theo chiều xuyên tâm là 111.6 m, theo chiều tiếp tuyến là

82.02m Đ-ờng kính lỗ mạch nhỏ theo chiều xuyên tâm là 77.69m, theo chiều tiếp tuyến là 58.46m Mật độ lỗ mạch 6/mm2

Mô mềm: chủ yếu là mô mềm phân tán Ngoài ra còn có các loại mô

mềm vây quanh mạch không kín,

Tia gỗ: Tia đồng hình, bề rộng tia ít biến động, chủ yếu là một hàng tế

bào 7.5m Chiều cao tia có sự biến động từ 22.5 - 142.5 m

Sợi gỗ: Bề dày vách của tế bào sợi gỗ là 2 m, đ-ờng kính ngoài trung

bình 10m, đ-ờng kính trong trung bình 6 m Bề dày vách so với khoang tế bào bằng1/3 nên bề dày sợi là trung bình

1.4.2.2 Sức hút n-ớc của gỗ

Ngoài khả năng hút ẩm, gỗ còn có khả năng hút n-ớc, tốc độ hút n-ớc của gỗ tỷ lệ nghịch với khối l-ợng thể tích, kết quả đ-ợc ghi trong bảng 1.7

1.4.2.4 Tỷ lệ co giãn theo chiều dài và thể tích:

Co rút và giãn nở là hai nguyên nhân gây nên sự cong vênh, nứt nẻ trong quá trình chế biến, đặc biệt là trong quá trình sấy Kết quả thí nghiệm đ-ợc ghi trong bảng 1.9

Bảng 1.10 So sánh tỷ lệ co rút của Bạch đàn trắng với một số loài gỗ

Bạch đàn trắng Eucalyptus camaldulensis 1.44

Theo kết quả nghiên cứu cho ta thấy, tỷ lệ co rút theo chiều xuyên tâm và chiều tiếp tuyến ít chênh lệch giữa các loại gỗ khác nhau, đây là điểm thuận lợi trong quá trình gia công chế biến, đặc biệt là lĩnh vực sấy gỗ

1.4.2.5 Hệ số co giãn

Để so sánh khả năng co giãn của các loại gỗ với nhau, ng-ời ta dùng hệ

số co giãn, xác định mức độ gỗ co rút khi thay đổi 1% độ ẩm trong khoảng d-ới

điểm bão hòa thớ gỗ Kết quả đ-ợc ghi trong bảng 1.11

gỗ, độ ẩm gỗ lúc đó gọi là độ ẩm bão hòa thớ gỗ (WBH) Điểm bão hòa thớ gỗ là

mốc gianh giới về sự thay đổi của tính chất gỗ trong quan hệ với độ ẩm Hình dạng và kích th-ớc của gỗ cũng nh- c-ờng độ gỗ chỉ xảy ra khi độ ẩm gỗ d-ới

điểm bão hòa thớ gỗ

Thông th-ờng WBH với nhiều loại gỗ là 30%, nh-ng ở gỗ Bạch đàn trắng

WBH = 34%, điều này cho biết khuyết tật sấy rất dễ hình thành ở giai đoạn đầu của quá trình sấy, nhất là khi sấy ở nhiệt độ cao, điều này l-u ý chúng ta cẩn trọng hơn khi thiết lập chế độ sấy và điều tiết quá trình giảm ẩm khi sấy

Bảng 1.12 Độ ẩm bão hòa và độ ẩm thăng bằng của gỗ Bạch đàn trắng

Ch-ơng 2 Mục tiêu, nội dung & ph-ơng pháp nghiên cứu

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định mối quan hệ giữa trạng thái (T0, φ%) của môi tr-ờng và khuyết tật nứt đầu của gỗ xẻ Bạch đàn trắng và đề xuất giải pháp kỹ thuật xử lý gỗ xẻ tr-ớc khi sấy để hạn chế khuyết tật này

2.2 Các yếu tố ảnh h-ởng đến nứt đầu gỗ xẻ

+ ảnh h-ởng của chiều dày gỗ: Gỗ có qui cách dày thì sấy càng lâu khô

vì thời gian cấp nhiệt làm cho gỗ nóng lên đến tâm gỗ càng lâu và n-ớc trong tâm gỗ phải trải qua một quãng đ-ờng dài mới tới đ-ợc bề mặt gỗ để bay hơi Mặt khác gỗ dày thì chênh lệch về độ ẩm lớn đó cũng là nguyên nhân gây khuyết tật nứt trong quá trình sấy

+ ảnh h-ởng độ ẩm ban đầu của gỗ ảnh h-ởng đến thời gian sấy gỗ Độ

ẩm ban đầu của gỗ phụ thuộc vào thời gian chặt hạ, gỗ đ-ợc tẩm hay không

được tẩm…Ngoài ra độ ẩm cuối cùng của gỗ cũng ảnh hưởng tới thời gian sấy

Ngoài ra nứt gỗ sau sấy phụ thuộc vào vị trí gỗ trên thân cây, góc xẻ và ph-ơng pháp xẻ, ph-ơng pháp sấy…[27]

Do có rất nhiều các nhân tố ảnh h-ởng đến nứt gỗ sau sấy nên đề tài chỉ giới hạn ở phạm vi nghiên cứu sau

2.3 Phạm vi nghiên cứu

+Loại gỗ nghiên cứu

Gỗ bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis) 14 tuổi trồng tại Chèm –

Từ Liêm – Hà Nội

+Sản phẩm gỗ sấy : là phôi thanh tạo thanh ghép để sản xuất ván ghép

thanh không phủ bề mặt dạng Finger Joint sawntimber

Kích th-ớc phôi thanh (50 * 30 * 340) mm

+ Lựa chọn ph-ơng pháp sấy

Trong lĩnh vực sấy gỗ, ng-ời ta dùng nhiều ph-ơng pháp sấy khác nhau nh-: Sấy chân không, sấy cao tần, sấy ng-ng tụ ẩm, sấy bằng hơi đốt quá nhiệt song ph-ơng pháp sấy qui chuẩn vẫn là ph-ơng pháp sấy chủ đạo, đây là ph-ơng pháp sấy gián tiếp trong môi tr-ờng sấy là không khí Nguyên lý cơ bản

là nếu thay đổi trạng thái của môi tr-ờng sấy (to,%) sẽ làm thay đổi tốc độ khô của vật liệu sấy Ph-ơng pháp này đ-ợc hầu hết các n-ớc trên thế giới và Việt Vam sử dụng, nên đề tài dùng ph-ơng pháp sấy qui chuẩn để nghiên cứu

Việc điều tiết trạng thái của môi tr-ờng sấy thông qua 2 trạng thái đặc tr-ng nhiệt độ (T0 C) và độ ẩm t-ơng đối của không khí (φ %) bằng việc điều tiết hệ thống gia nhiệt , thoát dẫn khí và phun ẩm của thiết bị lò sấy Để kiểm

soát 2 trạng thái này, ng-ời ta dùng dụng cụ đo là ẩm kế gồm: nhiệt kế khô và

nhiệt kế -ớt xem hình 2.1 Giá trị chênh lệch nhiệt độ ( chênh lệch nhiệt kế) t,

sẽ gián tiếp cho ta biết độ ẩm t-ơng đối của không khí (φ %)

+ Ph-ơng pháp điều hành sấy

Đề tài sử dụng ph-ơng pháp điều hành sấy hai cấp, cấp đầu sấy ở nhiệt

độ thấp và cấp sau sấy ở nhiệt độ cao 50 - 650

Nh- chúng ta đã biết hong phơi là một ph-ơng pháp sấy tự nhiên đơn giản nhất, ít tốn kém và đ-ợc ứng dụng rộng rãi, kể cả trong sản xuất công nghiệp, hong phơi cũng đ-ợc quan tâm đúng mức và đ-ợc chú ý cân nhắc trong khi lựa chọn và áp dụng các ph-ơng pháp sấy hiện đại ở hầu hết các n-ớc, sấy

tự nhiên đ-ợc sử dụng và đ-ợc coi là một ph-ơng pháp sấy tr-ớc (sơ bộ), nhằm giảm độ ẩm của gỗ sấy tr-ớc khi đ-a vào sấy công nghiệp Qua đó tiết kiệm

đ-ợc một l-ợng năng l-ợng đáng kể cho quá trình sản xuất trong cơ cấu giá thành của sản phẩm và tất yếu sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất kinh doanh về sấy gỗ Hong phơi chịu tác động trực tiếp của ngoại cảnh tự nhiên (thời tiết, khí hậu), tuy nhiên nếu ta có những biện pháp kỹ thuật tác động tốt, có thể đạt đ-ợc những hiệu quả mong muốn, nhất là chất l-ợng gỗ hong phơi, gỗ xẻ cần phải xếp thành những chồng gỗ trên những sân hong phơi khô ráo, thoáng gió [4]

Qua tìm hiểu kết quả nghiên cứu về sấy gỗ Bạch đàn trắng trên thế giới

và Việt Nam [3], [4], [21], và [23], hiện t-ợng nứt vỡ của gỗ do nhiều nguyên

nhân : Mo móp biến dạng lớn, co rút không đồng đều giữa các chiều thớ gỗ, một nguyên nhân khác đ-ợc giải thích là do nội ứng suất sinh ra Thông qua

đ-ờng cong biểu diễn phân phối ẩm theo chiều dày xem hình 2.2, P.C.Xergov phân tích nh- sau:

-Tại điểm 0 : Thời điểm khởi đầu

-Tại điểm 1: Thời điểm mà độ ẩm của lớp ngoài mặt gỗ đã hạ thấp hơn điểm

Giới hạn ẩm bão hoà, các lớp bên trong vẫn cao, vẫn còn chứa một l-ợng ẩm tự

do

-Tại điểm 2: Thời điểm mà độ ẩm của lớp mặt, và cả các lớp trong đã hạ thấp

hơn điểm Giới hạn ẩm bão hoà nh-ng vẫn còn quan sát thấy chênh lệch ẩm của

các lớp trong và lớp ngoài

-Tại điểm 3 : Độ ẩm trên toàn bộ mặt cắt gần nh- đạt đến cân bằng giữa lớp trong và lớp ngoài

Hình 2.2 Đ-ờng cong phân phối ẩm theo chiều dày gỗ xẻ

Vào thời điểm đầu tiên (điểm 0), không sẩy ra co ngót, vì thế không xuất hiện ứng suất trong vật liệu

Trải qua một khoảng thời gian, độ ẩm ở lớp ngoài đã hạ thấp xuống d-ới

điểm Giới hạn ẩm bão hoà (điểm 1) , lúc đó có xu h-ớng co rút trong vật liệu,

kết quả nội ứng suất xuất hiện

Nội ứng suất xuất hiện trong gỗ ở giai đoạn đầu tăng lên, nh-ng sau đó giảm dần theo mức độ chênh lệch của độ ẩm và sẽ triệt tiêu khi đạt độ ẩm cân bằng

Nội ứng suất ở điểm này hay điểm kia theo thể tích của vật liệu đạt quá

Giới hạn bền của vật liệu dẫn đến vật liệu bị phá huỷ Sự phá huỷ xuất hiện ở

dạng đứt sợi gỗ và gỗ bị nứt ra ở khu vực có tác dụng của ứng xuất, tức là ở giai

đoạn đầu sẽ nứt ở bên ngoài mặt

Khi làm ẩm bề mặt của lớp ngoài tăng lên, tạo ra ứng suất nén phụ trợ, d-ới tác động của ứng suất này, sự phát triển của ứng suất d- sẽ bị giảm đi, bù vào tr-ớc đây bị lớn lên

Nh- thế, khi sử lý ẩm hợp lý sẽ tạo đ-ợc độ chênh lệch ẩm (w) giữa lớp

trong và lớp ngoài để nội ứng suất của gỗ thấp hơn Giới hạn bền, tránh cho gỗ

bị nứt vỡ

Qua đó chúng tôi chọn giải pháp để gỗ xẻ trong môi tr-ờng tự nhiên có mái che (nhà kính) và xử lý phun ẩm tr-ớc khi đ-a vào sấy qui chuẩn Nhiệt độ môi tr-ờng tự nhiên 30- 350 C

Để tìm điểm w, tiến hành thí nghiệm sấy mẫu thớt (50*30*50) mm trong tủ khí hậu Độ ẩm ban đầu của gỗ W = 75 - 80 % đ-ợc sấy với các chế độ (T, φ) khác nhau ở 4 mức nhiệt độ (35 – 50 – 65 –80) và độ ẩm t-ơng đối của môi tr-ờng (65 - 75 – 85 %) Bố trí thí nghiệm trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Qui hoạch thí nghiệm các chế độ sấy mẫu thớt

2.4 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Đề tài đ-ợc tiến hành nghiên cứu tại phòng thí nghiệm và x-ởng thực nghiệm chế biến gỗ Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Đông Ngạc – Từ Liêm – Hà Nội

Thời gian nghiên cứu từ tháng 01 năm 2006 đến tháng 05 năm 2006

2.5 Nội dung nghiên cứu

+ Xác định đặc điểm cây gỗ: thông số hình học, khối l-ợng thể tích; độ

ẩm và tỷ lệ vỏ, giác, lõi

+Tìm hiểu các dạng khuyết tật của gỗ bạch đàn trắng sau chặt hạ, sau quá trình xẻ và sau khi sấy, đặc biệt là hiện t-ợng nứt vỡ

+ Đánh gía chất l-ợng gỗ tròn , gỗ xẻ

+Xác định mức độ nứt đầu gỗ xẻ sau c-a xẻ

+ Tìm hiểu một số tính chất cơ vật lý chủ yếu của gỗ bạch đàn trắng

+ Xây dựng giải pháp xử lý tr-ớc khi sấy để hạn chế nứt đầu gỗ xẻ

- Giải pháp chuẩn bị nguyên liệu

- Giải pháp xếp nguyên liệu vào lò

- Giải pháp khi khởi lò + Đánh giá hiệu quả của giải pháp

2.6 Ph-ơng pháp nghiên cứu

Ph-ơng pháp nghiên cứu đề tài sử dụng là ph-ơng pháp thực nghiệm, đồng thời sử dụng ph-ơng pháp phân tích, kế thừa các kết quả nghiên cứu có tr-ớc

2.6.1 Thiết bị nghiên cứu

- Th-ớc kẹp chuyên dùng bằng gỗ đo đ-ờng kính thân cây, th-ớc dây

- Th-ớc kẹp điện tử hiện số Mitutoyo, độ chính xác: 0,001 mm

- Thiết bị đo độ ẩm: Holzgruppen – Wood group

- Cân kỹ thuật Service Hotline 200 ± 0,01 g

- Cân kỹ thuật điện tử hiệu Tanita của Anh với khối l-ợng cân tối đa 30 kg

và phân độ 5g

- Tủ khí hậu (Eviromental test chamber) ký hiệu MLR –350 H của Mỹ

Thiết bị gồm điện trở dùng để cấp nhiệt cho môi tr-ờng sấy, 1 ống phun ẩm có khả năng kiểm soát và tạo đ-ợc độ ẩm môi tr-ờng theo ý muốn Nhiệt độ, độ

ẩm và thời gian đ-ợc đặt một cách tự động bằng hệ thống rơle Nhiệt độ môi tr-ờng ( T0 ) trong tủ có thể đạt tới 600 C, độ ẩm của môi tr-ờng có thể đạt đ-ợc 100% Ngoài ra còn có một hệ thống bóng đèn để chiếu sáng và cung cấp nhiệt cho môi tr-ờng

- Thiết bị lò sấy: Các nghiên cứu về diễn biến quá trình sấy gỗ trên thế giới

đã đ-ợc thực hiện trên một trong ba nhóm kích th-ớc chiều dài gỗ xẻ tùy theo

độ lớn của lò sấy ;1.5-2.5m (lò sấy có quy mô thử nghiệm hay công nghiệp ngoài sản xuất với công suất từ vài đến vài chục m3); 0.7-1.0m (lò sấy thí nghiệm dung tích trên d-ới 1m3 ); <0.5m (tủ sấy thí nghệm thông th-ờng trong phòng thí nghiệm)

ở Việt Nam hiện nay, điều kiện môi tr-ờng sấy của các lò sấy công nghiệp khó đ-ợc điều tiết với mức độ chính xác theo yêu cầu nghiên cứu, các tủ sấy thí nghiệm không đ-ợc thiết kế để điều tiết độ ẩm môi tr-ờng sấy Do đó,

để đảm bảo môi tr-ờng sấy thí nghiệm đ-ợc kiểm soát chặt chẽ, nghiên cứu về diễn biến quá trình sấy gỗ trong đề tài đ-ợc thực hiện với lò sấy thí nghiệm do

tiến sĩ Hồ Thu Thủy thiết kế chế tạo ( hình 2.3) Lò sấy có kích th-ớc dài 1m, rộng 0,8 m, gồm hai khoang Gỗ sấy thí nghiệm đ-ợc xếp ở khoang d-ới cao 0.7 m Các thiết bị sấy gồm 5 quạt gió đ-ờng kính 20 cm của Mỹ sản xuất có khả năng chịu đ-ợc nhiệt ẩm, 2 điện trở xoắn và 1 ống phun ẩm đ-ợc bố trí dọc theo chiều dài lò sấy ở khoang trên cao 0,2 m Nhiệt độ và độ ẩm môi tr-ờng sấy đ-ợc điều khiển tự động theo các rơ le nhiệt kế khô và -ớt Nhiệt độ môi tr-ờng sấy có thể đạt đến 1000 C và độ ẩm môi tr-ờng sấy có thể đạt đến 95% Tốc độ gió đo đ-ợc khi lò xếp đầy gỗ sấy dày 3 cm, giữa các thanh kê dày 3

cm, là 1m/s [ 23 ]

Hình 2.3 Sơ đồ lò sấy thí nghiệm 2.6.2 Các ph-ơng pháp nghiên cứu chính

2.6.2.1 Ph-ơng pháp xác định đặc điểm cây gỗ

Đặc điểm cây gỗ đ-ợc thể hiện bằng chiều cao vút ngọn, chiều cao từ gốc

đến điểm phân cành và từ gốc cây đến điểm có đ-ờng kính d = 10 cm (d10 cm), đây là cấp đ-ờng kính khúc gỗ tròn có thể sử dụng chế biến tạo ván ghép

ống phun ẩm

Đầu cảm nhiệt kế -ớt Chồng gỗ sấy

ống n-ớc

Điện trở Quạt gió

Tủ điện

thanh [14] Đ-ờng kính ngang ngực cao 1.3 m (D1.3) độ cong, độ bầu dục, độ thót ngọn, mấu mắt khuyết tật thân cây đ-ợc xác đinh bằng ph-ơng pháp đo thông th-ờng bằng th-ớc đo chuyên dùng

+ Độ bầu dục của gỗ: Đ-ợc xác định theo công thức (2.1):

100%;

d

ddE

1

2

1  

 (2.1) Trong đó: d1: Đ-ờng kính lớn nhất của tiết diện (cm)

d2: Đ-ờng kính vuông góc với d1 (cm)

+ Đ-ờng kính trung bình cây gỗ: đ-ợc tính theo công thức (2.2)

+ Độ thót ngọn của cây gỗ (khúc gỗ): là tỷ số giữa hiệu hai đ-ờng kính

đầu gốc và ngọn với chiều dài của cây gỗ (khúc gỗ) theo công thức (2.4):

Xác định khối l-ợng thế tích vỏ, giác, lõi của cây dùng khoan tăng tr-ởng (Ф =4 mm) khoan lấy mẫu tại chiều cao 1,3 m của cây đứng Mẫu khoan tăng tr-ởng bao gồm vỏ, giác và phần lõi cây có chiều dài từ vỏ đến tâm gỗ

đ-ợc cuộn ngay vào giấy Parafiln chuyên dùng để mẫu không bị mất độ ẩm Khối l-ợng thể tích khô kiệt của gỗ từ vỏ vào tâm cây gỗ đ-ợc xác định bằng

ph-ơng pháp thay thế n-ớc (Water replacement method) Từ mẫu khoan, xác

định tỷ lệ vỏ, giác và lõi gỗ xem hình 2.4

Mđ - Khối l-ợng ban đầu của mẫu gỗ

Mc - Khối l-ợng mẫu ở độ ẩm khô kiệt

Vg - Thể tích mẫu gỗ bằng thể tích n-ớc mà mẫu gỗ chiếm chỗ (cm3)

D - Khối l-ợng thể tích

+ Ph-ơng pháp đánh giá chất l-ợng gỗ tròn, gỗ xẻ

Đánh giá chất l-ợng gỗ tròn dựa vào tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1073-71,

Gỗ tròn - Kích th-ớc cơ bản và tiêu chuẩn TCVN 1074-71, Gỗ tròn – khuyết tật Đánh gía chất l-ợng gỗ xẻ dựa vào tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1758 -75,

Gỗ xẻ – Phân cấp chất l-ợng

Theo ph-ơng pháp xẻ tài liệu [26] góc α của mặt cắt ngang mẫu thí nghiệm đ-ợc xác định nh- hình 2.7

Hình 2.7 Ph-ơng pháp xác định góc α

Do đó sơ đồ 1 có góc α ≤ 300, sơ đồ 2 góc α ≤ 600,sơ đồ 3 góc α ≤ 900

2.6.2.3 Ph-ơng pháp xác định mo móp mặt cắt ngang phôi thanh

Xác định mo móp mặt cắt ngang phôi thanh, tiến hành đo kích th-ớc mặt cắt chính xác tới 0.01 mm đ-ợc a1, b1, trong quá trình sấy mặt cắt ngang phôi thanh

mo móp còn a2, b2 Tỷ lệ mo móp đ-ợc xác định theo công thức (2.7), (2.8)

% 100

* 1

2 1

a

a a

* 1

2 1

b

b b

2.6.2.4 Ph-ơng pháp xác định nứt vỡ phôi thanh

Trong quá trình sấy và gia công bào gọt phôi thanh, chiều sâu vết nứt ảnh h-ởng rất lớn đến hiệu quả sử dụng, khi sấy cần xác định mức độ nứt vỡ đặc biệt là chiều sâu của vết nứt, dựa vào tiêu chuẩn ATDG [44] và tài liệu [30], đề tài chỉ xác định và tính tỷ lệ nứt đầu của hai dạng nứt mặt đầu một chiều và nứt mặt đầu thông đ-ợc tính theo công thức (2.10), (2.11) còn các khuyết tật nứt khác đ-ợc xác định theo tiêu chuẩn

l l

l l

b (2.11) Đo nứt mặt: Lm (mm)

2.6.2.5.Ph-ơng pháp xác định thanh ghép đạt tiêu chuẩn

Theo tiến trình gia công chế biến tạo thanh ghép ở trong hình 2.10, dựa vào thông số của ngón ghép tiêu chuẩn của DIN 68140 [6]: chiều dài ngón l =

20 mm, b-ớc ngón p = 6.2 mm, các thanh ghép đạt tiêu chuẩn là không đ-ợc nứt vỡ hoặc chiều sâu vết nứt ≤ 0.5mm

a

Lmặt

Hình 2.10 Tiến trình tạo thanh ghép

2.6.2.6 Ph-ơng pháp đánh giá hiệu quả giải pháp xử lý gỗ xẻ tr-ớc sấy

Hiệu quả của giải pháp xử lý gỗ xẻ tr-ớc sấy thể hiện qua chất l-ợng gỗ sau sấy và tỷ lệ sử dụng gỗ, chi phí và thời gian sấy Để đánh giá hiệu quả của giải pháp đem so sánh các chỉ số này cho việc sấy phôi thanh đ-ợc xử lý và phôi thanh không qua xử lý (đối chứng) Tỷ lệ sử dụng của gỗ sau sấy đ-ợc xác

2.7 Tiến hành thực nghiệm

2.7.1 Mô tả thí nghiệm sấy mẫu thớt thăm dò

Sấy thí nghiệm thăm dò mẫu thớt để tìm thời điểm độ ẩm của gỗ có sự chênh lệch độ ẩm Δw giữa lớp trong và lớp ngoài lớn nhất, đây là thời điểm gỗ

bị nứt vỡ nhiều nhất, từ đó làm cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp xử lý phôi thanh tr-ớc khi sấy Từ khúc gỗ tròn tiến hành cắt thớt gỗ dày s =5 cm, chia mặt cắt ngang thớt thành các mẫu nhỏ 5*3 cm theo sơ đồ hình 2.5 Sau đó, các mẫu nhỏ đ-ợc sấy ở các chế độ (T0, φ) khác nhau đ-ợc thể hiện ở bảng 2.1, sấy đến

độ ẩm W = 13 ± 2 % trong tủ khí hậu, xác định chênh lệch ẩm (Δw) giữa lớp trong và lớp ngoài gỗ theo thời gian, xác định nứt vỡ, mo móp các mẫu trong quá trình sấy

2.7.2 Mô tả quá trình thực nghiệm phôi thanh

Tiến hành thí nghiệm theo trình tự : chuẩn bị phôi thanh – xử lý - sấy – xác định thời gian sấy và kiểm tra chất l-ợng gỗ sau sấy

* Chuẩn bị phôi thanh : Trên 1 cây gỗ, cắt 3 – 4 khúc gỗ tròn thẳng dài

1m, đ-ờng kính 22 – 28 cm đ-ợc xẻ thành phách gỗ dày 5.2 cm đối xứng qua mặt xuyên tâm A – A ( hình 2.6) Mỗi phách gỗ đ-ợc rọc thành các cặp thanh

gỗ dày 3.2 cm đối xứng qua mặt xuyên tâm B –B Các thanh gỗ đ-ợc bào nhẵn

4 mặt, cắt bỏ từ hai đầu vào 50 – 100mm và cắt ngắn theo quy cách (50*30*340) mm sau khi chừa lại các mẫu dày 10mm để xác định độ ẩm t-ơi ban đầu của từng thanh gỗ sấy thí nghiệm Các thanh gỗ sấy đ-ợc xác định trọng l-ợng t-ơi ban đầu Mỗi bộ gồm 8 thanh gỗ đ-ợc cắt ngắn từ mỗi cặp thanh gỗ dài 1m đối xứng qua A – A và B – B do có vị trí t-ơng đối với trục thân cây nh- nhau nên đ-ợc xem là đồng nhất tính chất (tạm gọi là bộ 8 thanh

gỗ sấy thí nghiệm) Theo sơ đồ trên, gỗ đ-ợc xẻ thành hộp dầy 5 cm bằng máy c-a vòng nằm, tiếp theo, dùng c-a đĩa xẻ các hộp gỗ thành thanh với chiều rộng bằng chiều dầy hộp gỗ 50 mm, chiều dày 30 mm Kích th-ớc gỗ xẻ thí nghiệm

(50 * 30 * 340) mm,là loại phôi thanh sản xuất ván ghép thanh dạng finger joint

sawntimber khá phổ biến ở sản xuất hiện nay Các thanh gỗ xẻ đ-ợc xử lý ẩm

định kỳ theo thời gian trong không khí tự nhiên d-ới mái che đến độ ẩm khoảng

30 ± 2 % sau đó đ-ợc sấy với nhiệt độ 50- 650 C

+ Qui trình vận hành sấy

- Chuẩn bị lò sấy : Tr-ớc khi xếp gỗ vào lò sấy, cần kiểm tra tình trạng

thiết bị lò sấy nh- quạt gió, hệ thống gia nhiệt và hệ thống điều tiết ẩm của lò sấy, đồng thời vệ sinh lò sấy và thiết kế xếp gỗ trong lò sấy

+ Kỹ thuật xếp gỗ khi sấy: Gỗ sấy đ-ợc xếp trong lò sấy theo ph-ơng pháp

xếp đống có thanh kê, do thanh kê ảnh h-ởng trực tiếp đến biến dạng của gỗ khi sấy Thanh kê phải có chiều dày đồng đều, chiều dài bằng chiều rộng của đống

gỗ sấy Kê sát đầu gỗ hoặc nhích ra khỏi đầu gỗ 5-8 mm Thanh kê lớp trên với thanh kê lớp d-ới phải trùng nhau thẳng đứng [3], [35], do đó đề tài chọn thanh

kê có tiết diện là 30x30mm, chiều dài thanh kê bằng bề rộng đống gỗ

600mm, thanh kê đ-ợc đặt ngang trong lò sấy tạo vuông góc với lớp gỗ sấy để tạo ra dòng tuần hoàn ngang của môi tr-ờng sấy đi qua đống gỗ sấy

+ Kiểm tra kỹ thuật: Tr-ớc khi thực hiện một mẻ sấy, cần kiểm tra tình

trạng thiết bị lò sấy (van hơi, van nước hồi, quạt, nhiệt kế, áp kế…

- Đặt các phôi thanh cần theo dõi ở cửa nhỏ của lò sấy , sau đó tiến hành khởi động lò sấy

+ Cách xác định độ ẩm ban đầu của gỗ : Dùng phơng pháp cân sấy

-cân Từ các thanh gỗ xẻ ở đem gia công tạo thành các mẫu nhỏ 25*25*10 mm, cân mẫu xác định khối l-ợng đầu sau đó sấy trong tủ sấy thí nghiệm với nhiệt

độ 100 ± 50 C đến khi khối l-ợng ba lần cân liên tiếp bằng nhau hoặc chêch lệch không đáng kể khi đó độ ẩm của gỗ đ-ợc tính theo công thức 2.13

% 100

x M

M M

Trong đó Mđ là khối l-ợng đầu mẫu gỗ (gam)

Mo là khối l-ợng mẫu gỗ khô kiệt (gam)

+Theo dõi quá trình giảm ẩm của gỗ sấy

Quá trình sấy cần xác định khối l-ợng các phôi thanh Từ công thức 2.13, khối l-ợng khô kiệt của phôi thanh đ-ợc xác định theo công thức 2.14

100 1





(2.14)

Trong đó: M bd - khối l-ợng thanh gỗ t-ơi ban đầu (g)

W bd - độ ẩm t-ơi ban đầu (%)

M o - khối l-ợng thanh gỗ khô kiệt (g)

Dựa vào công thức 2.14, độ ẩm tức thời của các phôi thanh trong quá trình sấy đ-ợc xác định theo công thức 2.15

100

o

o tt

tt

M

M M

Với M tt – Khối l-ợng thanh gỗ sấy đ-ợc cân định kỳ trong quá trình sấy (g)

Trong quá trình sấy, độ ẩm của các thanh gỗ sấy đ-ợc theo dõi qua cân

định kỳ sau 2 ngày trên cân điện tử hiệu Tanita của Anh với khối l-ợng cân tối

đa 30 kg và phân độ 5g Chênh lệch ẩm Δw theo chiều dày gỗ sấy tại các thời

điểm sấy đ-ợc đo định kỳ trên cùng một thanh gỗ trong phạm vi 20 cm phần giữa chiều dài thanh khi sử dụng máy đo độ ẩm loại đóng đinh hiệu Delmhorst của Đức (hoạt động theo nguyên lý cách điện với kim đóng dạng cách điện cho phép đo độ ẩm tại tâm gỗ và lớp ngoài sâu 2mm tiếp xúc với đầu mũi kim) Quá trình sấy đ-ợc kết thúc khi độ ẩm gỗ đạt 13 ± 2%

+Kiểm tra chất l-ợng gỗ xẻ trong quá trình sấy

Trong quá trình sấy theo thời gian định kỳ, xác định mo móp và nứt đầu của gỗ

Y là tham số đầu ra của quá trình nghiên cứu

xi là các yếu tố đầu vào ảnh h-ởng đến yếu tố đầu ra

bi là các hệ số hồi qui tuyến tính

i là các yếu tố ảnh h-ởng

Đây là mô hình thực nghiệm đơn giản nhất, nếu nó t-ơng thích thì thực nghiệm coi nh- hoàn thành, nếu mô hình không t-ơng thích thì phải làm bổ xung thêm thí nghiệm hoặc áp dụng mô hình phức tạp hơn đến khi nào thấy

đảm bảo tính t-ơng thích

Sau khi lựa chọn chế độ xử lý gỗ xẻ tr-ớc sấy, áp dụng kết quả nghiên cứu về sấy gỗ Bạch đàn trắng có tr-ớc, đề tài tiến hành sấy ở 1 mức nhiệt độ

đ-ợc lặp 3 lần, xác định nứt vỡ sau sấy gỗ xẻ xử lý và không đ-ợc xử lý tr-ớc sấy (đối chứng)

+Khoảng biến thiên của các yếu tố thí nghiệm

Đối với ph-ơng pháp QHTNYTTP khoảng khoảng biến thiên của các yếu

tố thí nghiệm đ-ợc diễn tả tổng quát nh- sau:

Yếu tố X1 khoảng biến động là X1min  X1  X1max Yếu tố X2 khoảng biến động là X2min  X2  X2max

Trong đó : Các giá trị X1min , X2 min gọi là mức thấp

Các giá trị X1max , X2 max gọi là mức cao

Các thí nghiệm đ-ợc tiến hành ở hai mức : mức thấp và mức cao, đồng thời bổ xung thí nghiệm ở mức trung gian X0

2

min max

0

X X

Trong đó: [s] - Ph-ơng sai tiêu chuẩn

Yi - Giá trị đo đ-ợc của thí nghiệm thứ i

Y - Giá trị trung bình của các Yi

+Xây dựng kế hoạch thực nghiệm:

Sau khi đã xác định đ-ợc các yếu tố biến động và miền biến động, ta lập quy hoạch thực nghiệm YTTP với k=2 d-ới dạng toạ độ:

Bảng 2.2 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm