KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ HÓA CỦA GỖ BẠCH ĐÀN ĐỎ NAM PHI LIÊN QUAN TỚI QUÁ TRÌNH SẤY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM T.P HỒ CHÍ MINH THÁI THỊ HỒNG PHƯƠNG KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ HÓA CỦA GỖ BẠCH ĐÀN ĐỎ NAM PHI LIÊN QUAN TỚI QUÁ TRÌN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM T.P HỒ CHÍ MINH

THÁI THỊ HỒNG PHƯƠNG

KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT

CƠ LÝ HÓA CỦA GỖ BẠCH ĐÀN ĐỎ NAM PHI

LIÊN QUAN TỚI QUÁ TRÌNH SẤY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN

Thành phố Hồ Chí Minh

Tháng 7/ 2011

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

^ ]

THÁI THỊ HỒNG PHƯƠNG

KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT

CƠ LÝ HÓA CỦA GỖ BẠCH ĐÀN ĐỎ NAM PHI

LIÊN QUAN TỚI QUÁ TRÌNH SẤY

Ngành: Chế Biến Lâm Sản

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Giáo viên hướng dẫn: TH.S NGUYỄN THỊ ÁNH NGUYỆT

Thành phố Hồ Chí Minh

Tháng 7/ 2011

LỜI CẢM TẠ

Sau 4 năm học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi luôn nhận được sự quan tâm dạy bảo của Thầy Cô, sự quan tâm giúp đỡ và động viên của gia đình, bạn bè Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:

- Cha Mẹ đã sinh thành và nuôi dưỡng con nên người

- Ban Giám Hiệu và toàn thể Thầy Cô Trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, đặc biệt là Quý Thầy Cô khoa Lâm nghiệp và Bộ Môn Chế Biến Lâm Sản đã tận tâm dạy bảo và truyền đạt kiến thức cho chúng tôi trong suốt khóa học

- Quý Thầy Cô của Trung Tâm nghiên cứu Chế biến lâm sản, Giấy và Bột Giấy thuộc trường Đại Học Nông Lâm TP HCM, đặc biệt là chị Hồ Thị Thùy Dung đã giúp tôi trong việc thử các ứng suất của gỗ

- Xin cảm ơn Cô Vương Thị Ngọc Hân phòng thí nghiệm Cơ học khoa Xây Dựng và Ứng Dụng Cơ học đã giúp tôi thử ứng suất nén dọc của gỗ

- Xin gửi lời cảm ơn tới Ông Võ Trường Thành và tập thể anh chị Cán Bộ Tập Đoàn Kỹ Nghệ Gỗ Trường Thành đã giúp đỡ cung cấp Gỗ làm thí nghiệm Đồng thời xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám Đốc và Toàn thể anh chị em công nhân Công Ty Gỗ Trường Tiền đã giúp tôi gia công gia công mẫu

- Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Cô Thạc Sĩ Nguyễn Thị Ánh Nguyệt và Thầy Tiến Sĩ Phạm Ngọc Nam đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này

- Cảm ơn tập thể lớp DH07CB và tất cả bạn bè đã ủng hộ giúp đỡ tôi trong quá trình làm đề tài

TP Hồ Chí Minh, tháng 7/2011

Thái Thị Hồng Phương

TÓM TẮT

1 Tên đề tài: "Khảo sát một số đặc điểm cấu tạo và tính chất cơ lý hóa của gỗ bạch đàn đỏ Nam Phi liên quan tới quá trình sấy"

2 Thời gian nghiên cứu: Từ ngày 21/02/2011 đến 21/07/2011

3 Địa điểm nghiên cứu:

- Phòng Thí nghiệm khoa học gỗ - Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM

- Phòng thí nghiệm Trung Tâm Nghiên Cứu Chế Biến Lâm Sản, Giấy và Bột Giấy Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM

- Gỗ bạch đàn đỏ Nam Phi được cung cấp bởi Tập Đoàn Kỹ Nghệ Gỗ Trường Thành (Đường DT 747, Thị trấn Uyên Hưng, Huyện Tân Uyên, Tỉnh Bình Dương)

- Mẫu được gia công tại công ty Trường Tiền

4 Phương pháp nghiên cứu

● Gia công mẫu, tiến hành làm thí nghiệm khảo sát cấu tạo và các tính chất cơ lý hóa của gỗ bạch đàn đỏ Nam Phi

● Khảo sát cấu tạo thô đại bằng mắt thường và kính lúp có độ phóng đại × 10 Sử dụng mặt cắt ngang của thân cây để quan sát giác lõi, vòng năm

● Làm tiêu bản hiển vi và tách mô sợi, tiến hành khảo sát cấu tạo hiển vi và hình thái sợi bằng kính hiển vi có độ phóng đại × (40 ÷ 100)

● Xác định tính chất vật lý theo các tiêu chuẩn theo TCVN 340- 1970 đến 362-

1970

● Phân tích thành phần hóa học theo các tiêu chuẩn Tappi standar T3m, Tappi standar T6m- 58

● Xác định tính chất cơ học của gỗ theo các TCVN và các TC ASTM

● Sử dụng phần mềm Excel và phương pháp thống kê để đánh giá kết quả thu được

5 Kết quả thu được

● Cấu tạo thô đại: Trên mặt cắt ngang thấy rõ vòng năm, khó nhìn thấy tia gỗ nhưng

nâu Mặt gỗ mịn, gỗ khá thẳng thớ ít bị nghiêng, chéo thớ Bề rộng vòng sinh trưởng khoảng 2 - 4 mm Gỗ khá nặng, kết cấu chặt chẽ

● Cấu tạo hiển vi: Gỗ có lỗ mạch đơn phân tán, đường kính lỗ mạch đơn trung bình

86 - 114,6 µm, ống mạch dài 676,36 µm, mật độ lỗ mạch trung bình 19 (lỗ/mm2), trong mạch gỗ có nhiều thể bít Tia gỗ rộng trung bình 22,7 µm và cao trung bình 190,6 µm, trong tia gỗ có nhiều chất chứa, hình thức phân bố tia dạng sole Sợi gỗ hình kim vách dày, nhỏ và ngắn Gỗ có tế bào mô mềm xa mạch phân tán và vây quanh mạch kín hoặc không kín có hình tròn hình bầu dục Tấm xuyên mạch đơn

● Thành phần hóa học : Hàm lượng tro 14,92 %, hàm lượng chất tan trong dung môi hữu cơ Alcol – Benzen 5,15 %, hàm lượng chất tan trong nước nóng 9,4 %

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i

Lời cảm tạ ii

Tóm tắt iii

Mục lục v

Danh sách các ký hiệu và chữ viết tắt viii

Danh sách các hình x

Danh sách các bảng xi

Danh sách các đồ thị xiii

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

Chương 2: TỔNG QUAN 4

2.1 Tổng quan cây bạch đàn 4

2.1.1 Đặc điểm sinh thái cây bạch đàn 4

2.1.2 Đặc điểm sinh học và sinh thái học của cây bạch đàn 4

2.1.3 Phân bố và công dụng 5

2.2 Tình hình tài nguyên rừng 6

2.2.1 Trên Thế Giới 6

2.2.2 Ở Việt Nam 7

2.2.3 Tình hình nhập khẩu , sử dụng , trồng rừng bạch đàn ở Việt Nam 8

2.3 Một số đặc điểm cấu tạo và tính chất gỗ liên quan tới quá trình sấy 9

2.3.1 Một số đặc điểm cấu tạo gỗ liên quan đến sấy 10

2.3.2 Các tính chất vật lý có liên quan đến sấy 13

2.3.3 Các tính chất hóa học có liên quan đến sấy 14

2.3.4 Các tính chất cơ học có liên quan đến sấy 14

Chương 3: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

3.1 Mục tiêu đề tài 15

3.2 Nội dung nghiên cứu 15

3.3 Phương pháp nghiên cứu 15

3.4 Phương pháp khảo sát đặc điểm cấu tạo gỗ 16

3.4.1 Dụng cụ thí nghiệm 16

3.4.2 Phương pháp khảo sát cấu tạo thô đại 16

3.4.3 Phương pháp khảo sát cấu tạo hiển vi 16

3.4.3.1 Làm tiêu bản gỗ 16

3.4.3.2 Tách mô sợi 18

3.5 Phương pháp khảo sát tính chất vật lý 18

3.5.1 Xác định độ hút ẩm 18

3.5.2 Xác định độ hút nước 19

3.5.3 Xác định khối lượng thể tích 20

3.5.4 Xác định độ dãn nở 21

3.5.5 Xác định hệ số dãn nở 22

3.5.6 Xác định điểm bão hòa thớ gỗ 22

3.6 Phương pháp phân tích thành phần hóa học 23

3.6.1 Thí nghiệm xác định độ ẩm 23

3.6.2 Thí nghiệm xác định hàm lượng tro 24

3.6.3 Thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong Alcol – Benzen 24

3.6.4 Thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong nước nóng 25

3.7 Phương pháp khảo sát tính chất cơ học 26

3.7.1 Ứng suất nén dọc thớ 27

3.7.2 Ứng suất nén ngang thớ 27

3.7.3 Ứng suất kéo dọc thớ 28

3.7.4 Ứng suất trượt 29

3.7.4.1 Ứng suất trượt dọc thớ 29

3.7.4.2 Ứng suất trượt ngang thớ 30

3.7.5 Ứng suất uốn tĩnh 30

3.7.6 Ứng suất tách 31

3.7.7 Độ cứng 32

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

4.1 Đặc điểm cấu tạo của gỗ bạch đàn đỏ Nam Phi 34

4.1.1 Cấu tạo thô đại 34

4.1.2 Cấu tạo hiển vi 34

4.2 Tính chất vật lý 37

4.2.1 Khối lượng thể tích 37

4.2.2 Độ hút ẩm của gỗ Bạch đàn đỏ 38

4.2.3 Độ hút nước của gỗ Bạch đàn đỏ 39

4.2.4 Tỷ lệ dãn nở 41

4.2.5 Hệ số dãn nở 42

4.2.6 Độ ẩm bão hòa thớ gỗ và độ ẩm thăng bằng 42

4.3 Thành phần hóa học 44

4.3.1 Độ ẩm 44

4.3.2 Hàm lượng tro 44

4.3.3 Hàm lượng chất tan trong dung môi Alcol – Benzen 45

4.3.4 Hàm lượng chất tan trong nước nóng 45

4.4 Tính chất cơ học 46

4.4.1 Ứng suất nén dọc 47

4.4.2 Ứng suất nén ngang toàn bộ 47

4.4.3 Ứng suất kéo dọc thớ 49

4.4.4 Ứng suất trượt 49

4.4.5 Ứng suất uốn tĩnh 50

4.4.6 Ứng suất tách 51

4.4.7 Độ cứng 52

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

5.1 Kết luận 52

5.2 Kiến nghị 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 56

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU

VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Ý nghĩa Thứ nguyên

mo Khối lượng khô kiệt g

ma Khối lượng sau khi hút ẩm, hút nước g

mkk Khối lượng khô trong không khí g

Wa Độ hút ẩm qua số ngày đêm %

Wn Độ hút nước qua số ngày đêm %

Wbh Độ ẩm bão hòa thớ gỗ %

Wtb Độ ẩm thăng bằng %

Ytt, Yxt, YL Tỷ lệ dãn nở tiếp tuyến, xuyên tâm, dọc thớ %

Yvdn, KVdn Tỷ lệ và hệ số dãn nở thể tích %

Ktt, Kxt, Kdt Hệ số dãn nở tiếp tuyến, xuyên tâm, dọc thớ

Vt Thể tích gỗ tươi cm3

Vo Thể tích gỗ khô kiệt cm3

Vkk Thể tích gỗ khô trong không khí cm3

Dcb, Do Khối lượng thể tích cơ bản, khô kiêt g/ cm3

Dkk Khối lượng thể tích khô trong không khí g/ cm3

σnd Ứng suất nén dọc (kG/cm2)

σnntbtt, σnntbxt Ứng suất nén ngang toàn bộ tiếp tuyến, xuyên tâm (kG/cm2)

σtdtt, σtdxt Ứng suất trượt dọc tiếp tuyến, xuyên tâm (kG/cm2)

σkd Ứng suất kéo dọc (kG/cm2)

σut Ứng suất uốn tĩnh (kG/cm2)

σttt, σtxt Ứng suất tách tiếp tuyến, xuyên tâm (kG/cm)

X Giá trị trung bình

Sd Độ lệch chuẩn

Cv Hệ số biến động

R2 Hệ số xác định mức độ tương quan

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TCTG Tiêu chuẩn thế giới

TC ASTM Tiêu chuẩn hiệp hội kiểm nghiệm và vật liệu KLTT Khối lượng thể tích

LT, TN Lý thuyết, thực nghiệm

NNPTNT Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình Nội dung Trang

Hình 2.1 Ghế gỗ bạch đàn đỏ 6

Hình 3.1 Mẫu xác định độ hút ẩm 19

Hình 3.2 Mẫu xác định độ hút nước và dãn nở các chiều 19

Hình 3.3 Mẫu xác định khối lượng thể tích và dãn nở thể tích 20

Hình 3.4 Thí nghiệm chưng cất bột gỗ trong Alcol – Benzen 25

Hình 3.5 Thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong nước nóng 26

Hình 3.6 Mẫu thí nghiệm ứng suất nén dọc 27

Hình 3.7 Mẫu thí nghiệm ứng suất nén ngang thớ toàn bộ 28

Hình 3.8 Mẫu thí nghiệm ứng suất kéo dọc 28

Hình 3.9 Mẫu thí nghiệm ứng suất trượt 29

Hình 3.10 Mẫu thí nghiệm ứng suất uốn tĩnh 30

Hình 3.11 Mẫu thí nghiệm ứng suất tách 31

Hình 3.12 Mẫu thí nghiệm độ cứng 32

Hinh 4 1 Mẫu cấu tạo thô đại 33

Hình 4.2 Mặt cắt ngang, tiếp tuyến, xuyên tâm của gỗ bạch đàn đỏ 34

Hình 4.3 Sợi gỗ bạch đàn đỏ 35

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng Nội dung Trang

Bảng 4.1 Bảng phân cấp kích thước tế bào mạch mạch gỗ 35

Bảng 4.2 Bảng phân cấp các đặc điểm của mạch gỗ 35

Bảng 4.3 Bảng phân cấp sợi gỗ 36

Bảng 4.4 Bảng phân cấp các đặc điểm của tia gỗ 36

Bảng 4.5 Khối lượng thể tích của gỗ bạch đàn đỏ 37

Bảng 4.6 Phân nhóm khối lượng gỗ theo TCVN 1072 – 71 37

Bảng 4.7 Độ hút ẩm của gỗ bạch đàn đỏ 38

Bảng 4.8 Độ hút nước của gỗ bạch đàn đỏ 39

Bảng 4.9 So sánh độ hút nước của gỗ bạch đàn đỏ và một số loại gỗ khác 39

Bảng 4.10 Tỷ lệ dãn nở của gỗ bạch đàn đỏ 40

Bảng 4.11 Hệ số dãn nở của bạch đàn đỏ 41

Bảng 4.12 Độ ẩm bão hòa thớ gỗ và độ ẩm thăng bằng của gỗ bạch đàn đỏ 42

Bảng 4.13 So sánh độ ẩm bão hòa thớ gỗ của gỗ bạch đàn đỏ với một số loại gỗ khác 42

Bảng 4.14 So sánh thành phần hóa học của gỗ bạch đàn đỏ với một số loại gỗ khác 44

Bảng 4.15 Hệ số α điều chỉnh độ ẩm 45

Bảng 4.16 Ứng suất nén dọc thớ của gỗ Bạch đàn đỏ 46

Bảng 4.17 Ứng suất nén ngang thớ toàn bộ của gỗ Bạch đàn đỏ 47 Bảng 4.18 So sánh ứng suất nén ngang thớ gỗ toàn bộ của bạch đàn đỏ

với một số loại gỗ khác 47

Bảng 4.19 Ứng suất kéo theo chiều dọc thớ của gỗ Bạch đàn đỏ 48

Bảng 4.20 Ứng suất trượt dọc và ngang thớ của gỗ bạch đàn đỏ 49

Bảng 4.21 Ứng suất uốn tĩnh theo chiều tiếp tuyến của gỗ bạch đàn đỏ 49

Bảng 4.22 Phân hạng theo cường độ 50

Bảng 4.23 Ứng suất tách theo các chiều của gỗ bạch đàn đỏ 50

Bảng 4.24 Độ cứng trung bình theo các mặt cắt của gỗ bạch đàn đỏ 51

Bảng 4.25 Phân hạng độ cứng (kG/cm2) trên mặt cắt ngang 51

DANH SÁCH CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị Nội dung Trang

4.1 Sức hút ẩm của gỗ Bạch đàn đỏ 38 4.2 Sức hút nước của gỗ bạch đàn đỏ 39

Chương 1

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền Công nghiệp sản xuất đồ gỗ của nước ta đang trên đà phát triển mạnh các doanh nghiệp chế biến gỗ không ngừng mọc lên và thị trường xuất khẩu ngày càng được cũng cố mở rộng đây là những thông tin đáng vui mừng nhưng những thách thức đối với ngành này cũng đáng phải lo lắng do những biến động mạnh về tỷ giá và các chi phí đầu vào không ngừng gia tăng gây không ít khó khăn cho hoạt động sản xuất kinh doanh xuất, nhập khẩu của ngành này, số lượng và chất lượng đội ngũ công nhân trong ngành chưa đáp ứng yêu cầu, thiếu kỹ năng Cụ thể, hiện cả nước có trên 3000 cơ sở chế biến đồ gỗ, trong đó 50% là các cơ sở chế biến quy mô nhỏ với những sản phẩm tiêu thụ nội địa hoặc gia công, và có 970 cơ sở chuyên chế biến đồ gỗ xuất khẩu Năm 2010 là một năm thành công đối với xuất khẩu sản phẩm gỗ của nước ta Mặc dầu nền kinh tế Thế Giới gặp phải khó khăn sau thời kỳ suy thoái tài chính - kinh tế toàn cầu nhưng xuất khẩu đồ gỗ của nước ta vẫn đạt mức tăng trưởng cao, kim ngạch xuất khẩu đạt gần 3,5 tỉ USD, tăng 35 % so với cùng kỳ năm 2009 và xuất khẩu đồ gỗ trở thành mặt hàng có kim ngạch đứng thứ 5 trong kim ngạch xuất khẩu các sản phẩm của cả nước Năm 2010 các thị trường xuất khẩu đồ gỗ của Việt Nam tăng mạnh so với năm 2009, đáng chú ý là các thị trường truyền thống như Mỹ tăng 15%, các nước

EU tăng khoảng 8 % và các doanh nghiệp xuất khẩu đồ gỗ của Việt Nam đã biết mở rộng thị trường tiếp cận những thị trường được đánh giá là tiềm năng như Nga, Ấn

Độ, Trung Đông…Theo số liệu từ Cục Hải Quan Việt nam trong quý 1/ 2011 kim ngạch xuất khẩu mặt hàng gỗ của Việt Nam hầu như đều tăng so với cùng kỳ năm ngoái Hiện nay sản phẩm gỗ của nước ta đã có mặt trên 120 quốc gia, vùng lãnh thổ trong đó thị trường Mỹ chiếm 38 % tổng giá trị xuất khẩu, các nước khối EU

chiếm 44 %, Nhật Bản chiếm 12 % Theo dự báo của Hiệp hội Gỗ và Lâm sản Việt Nam năm 2011 này nhu cầu của thị trường đối với sản phẩm gỗ của Việt nam là rất lớn, kim ngạch xuất khẩu của nước ta có thể đạt trên 4 tỷ USD tăng 30 % so với

2010, và đặt ra kỳ vọng đạt 8 – 9 tỷ USD vào năm 2015 Tình hình sản xuất, xuất khẩu phát triển đáng mừng nhưng khó khăn thì không nhỏ, chi phí đầu vào không ngừng gia tăng đặc biệt đối với nước ta nguyên liệu sản xuất đang phải nhập tới 70 – 80 % Được biết quý 1 năm 2011 các đơn đặt hàng cho xuất khẩu với số lượng lớn cho các doanh nghiệp chế biến gỗ đã được đặt đến hết năm nhưng các nhà sản xuất đang gặp khó khăn về nguyên liệu sản xuất vì gỗ trong nước chỉ cung ứng được 20

% Năm 2010 giá gỗ nhập từ các thị trường như Mỹ, Newzeland tăng 15 – 30 % tùy loại Bên cạnh đó những biến động về tỷ giá, chi phí đầu vào làm giá nguyên liệu nhập khẩu cũng không ngừng tăng cao gây bất lợi cho các doanh nghiệp sản xuất Điều dễ hiểu là khi giá nhập nguyên liệu tăng thì các nhà sản xuất cũng phải tăng giá bán sản phẩm để cân đối kinh doanh, như vậy các doanh nghiệp của nước ta sẽ bất lợi khi cạnh tranh với sản phẩm cùng loại của các Quốc Gia có nguyên liệu sẵn hoặc nhập khẩu nguyên liệu gần hơn [13]

Để cải thiện tình hình giảm bớt khó khăn về nguyên liệu thì đòi hỏi ngành Lâm nghiệp phải có hướng trồng rừng và bảo vệ rừng phù hợp dành cho khai thác

gỗ, đối với các doanh nghiệp phải tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu trong nước đồng thời có phương án sử dụng và bảo quản hợp lý nguồn nguyên liệu sử dụng, nâng cao tỉ lệ thành khí, gia tăng lợi nhuận Do những yêu cầu trong sản xuất mà cần phải hiểu rõ về đặc điểm cấu tạo, tính chất cơ, lý, hóa của loại gỗ sử dụng Hiện nay, gỗ bạch đàn là một loại đang đuợc nhập khẩu sản xuất khá lớn ở nước ta bạch đàn đuợc nhập khẩu chủ yếu từ các thị truờng như papua New Guinea, Braxin, Urugoay, Nam Phi…Để có thể sử dụng có hiệu quả cho sản xuất chúng ta phải tiến hành nghiên cứu cấu tạo, tính chất của loại gỗ sử dụng Gỗ bạch đàn đỏ xuất xứ Nam Phi hiện đang đựơc nhập khẩu và sản xuất tại một số nhà máy của nước ta mà chưa có nghiên cứu cụ thể nào về cấu tạo và tính chất của loại gỗ này Được sự phân công của Khoa Lâm Nghiệp chúng tôi đã tiến hành khảo sát một số đặc điểm

cấu tạo và tính chất cơ lý hoá của gỗ bạch đàn đỏ xuất xứ Nam Phi có liên quan tới quá trình sấy làm cơ sở cho việc sử dụng loại gỗ trên có hiệu quả hơn

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan cây Bạch Đàn

- Tên việt Nam: Bạch Đàn

- Tên khoa học: Eucalyptus sp

- Thuộc họ: Sim (Myrtaceae)

- Bộ : Myrtales [16]

♦ Cây bạch đàn nghiên cứu

- Tên Việt Nam : Bạch đàn đỏ

- Tên khoa học: Eucalyptus robusta

- Tên thương mại : Eucalyptus Karrigum South Africa

- Xuất xứ: Nam Phi

2.1.1 Đặc điểm sinh tháí cây bạch đàn

Để trồng bạch đàn có hiệu quả, vấn đề cần quan tâm và chú ý là chọn loài phù hợp với từng loại đất và từng vùng sinh thái Đối với bạch đàn nói chung nhiệt

độ thích hợp nhất từ 18-32 oC, lượng mưa bình quân 1.400-1.800 mm/năm, độ cao

so với mặt biển từ 100 đến 300 m, độ dày tầng đất từ 50-100 cm, nâu, vàng phù sa bồi tụ thích hợp nhất, thích hợp vừa là nhóm đất chua phèn, ít thích hợp là cát, vùng bán khô hạn, kém thích hợp là nhóm đất mặn, cát di động, đất phèn, mùn trên núi, xói mòn trơ đá [14]

2.1.2 Đặc điểm sinh học và sinh thái học của cây Bạch đàn

Cây bạch đàn thuộc loài đại mộc, lá thuờng thon dài cong cong có màu xanh

hơi mốc trắng hoặc có màu xanh đậm chứa chất dầu Eucalyptone thơm mùi dầu

tram, hoa có cuống ngắn

Loài bạch đàn nói chung mau lớn, tán lá hẹp thưa, trồng trong vòng 5- 6 năm thì có chiều cao trên 7m, đuờng kính cây khoảng 9- 10 cm Truớc năm 1975 người

ta nhầm lẫn trồng rừng bạch đàn thuần loại ở Miền Trung Việt Nam nhằm phủ xanh

và phủ nhanh đất trống đồi trọc, nhưng kinh nghiệm cho thấy bạch đàn là loại dễ trồng, ít kén đất, tăng truởng nhanh nhưng hấp thụ nhiều nuớc và các chất dinh duỡng nên nếu trồng tập trung thành rừng thuần loại trên đất trống đồi trọc sẽ vô tình làm cho đất trở nên khô cằn và nghèo nàn đất đai sau vài chu kỳ Do đó, nếu cần phủ trống đồi trọc thì nên trồng hỗn giao với bạch đàn bằng các cây họ đậu như keo lá tràm, keo tai tượng để bù đắp chất đạm cho đất [15]

2.1.3 Phân bố và công dụng

● Tình hình phân bố

- Trên Thế Giới: Bạch đàn có xuất xứ từ Australia có hơn 700 loài Bạch

Đàn Hầu hết có bản địa ở Autralia và một số nhỏ được tìm thấy ở New Guinea và Indonesia và ở một số vùng viễn bắc Philipin và Đài Loan Các loài bạch đàn đã đuợc trồng nhiều khắp các khu vực trên thế giới nhất là các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như: Châu Mỹ, Châu Âu, Châu Phi và vùng Địa Trung Hải, Trung Đông, Trung Quốc, bán đảo Ấn Độ…[16]

- Ở Việt Nam bạch đàn được trồng khắp các tỉnh đặc biệt là các khu vực trung du và miền núi

● Công dụng : Gỗ nhỏ làm giấy, dăm, trụ nhỏ Một số cơ sở chế biến sử dụng gỗ

bạch đàn trong việc trang trí và đóng các đồ gỗ dùng ở ngoài trời rất bền và tốt…

Gỗ lớn thẳng, dài, không bị mối mọt dùng trong xây dựng…Thân, cành đốt than hoặc làm củi cho nhiệt lượng cao Một số loài bạch đàn cho tinh dầu cao và tốt được dùng trong ngành được điều trị cảm, cúm, xoa bóp Hoa nuôi ong mật, một số nơi gây trồng để cải tạo đất lầy thụt [16]

Một số sản phẩm làm từ nguyên liệu gỗ Bạch Đàn

Theo số liệu Viện nghiên cứu kinh tế ifo ở Munich Đức cho biết từ năm

1990 đến 2005 diện tích rừng đã cắt giảm 3% tức mỗi ngày thế giới mất đi 20.000 hécta rừng Đây là hiện tượng đáng báo động với toàn cầu nhất là vấn đề khí hậu Sức tàn phá rừng mạnh nhất phải kể đến ở hai nước Brazil và Sudan, rừng đã bị tàn phá nghiêm trọng tới 47% Diện tích rừng trên thế giới hàng năm bị thu hẹp trước hết là ở hai nước này Ở Brazil và Sudan người ta phá rừng để trồng cây cọ dừa và đậu tương lấy dầu và các loại cây lấy nhiên liệu sinh học

Chúng ta đều biết rừng ngoài tác dụng cung cấp gỗ nó còn giữ nhiều vai trò rất quan trọng đối với đời sống con người vì rừng giữ đất, hạn chế xói mòn điều hòa nhiệt độ, độ ẩm và giữ nước, cản bớt nước chảy bề mặt, là nơi cư ngụ của các loài động vật và thực vật Rừng bổ sung khí cho không khí và ổn định khí hậu toàn cầu bằng cách đồng hóa cacbon và thải khí oxy, lọc sự ô nhiễm không khí, ô nhiễm nước…Không thể phủ nhận tác dụng to lớn của rừng với con người cho nên việc khai thác bừa bãi các khu rừng nguyên sinh, rừng nhiệt đới và không có hướng tái tạo hợp lý đã gây ra tổn thất rất lớn cho môi trường khí hậu toàn cầu Riêng việc đốt rừng khai hoang và cháy rừng hàng năm đã sản sinh ra bầu khí quyển 650 triệu tấn khí CO2 Nhìn chung nạn phá rừng đã góp 20% khí thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính nên việc bảo vệ rừng và tích cực trồng rừng là một trong những hành động tác động

tích cực tới chiến lược chống biến đổi khí hậu toàn cầu của cộng đồng thế giới hiện nay Hiện Trung Quốc và Rwanda là hai nước được các nhà nghiên cứu đánh giá cao về chương trình tái trồng rừng Những năm gần đây diện tích trồng rừng của Trung Quốc đã tăng 4 triệu hécta (2,2 %) và nước này đã chiếm 73 % diện tích phát triển rừng toàn cầu [17]

Trong quá trình chuyển đổi diện tích rừng sang mục đích sử dụng khác thế giới đã mất hơn 13 triệu hécta rừng, rừng hiện chỉ còn chiếm 31% diện tích các châu lục trên toàn cầu với tổng diện tích chưa đầy 4 tỷ hécta Liên hợp quốc tuyên

bố năm 2011 là năm quốc tế về rừng nhằm nâng cao nhận thức về nhu cầu quản lý, bảo tồn và phát triển rừng bền vững Cũng như giá trị to lớn của rừng đối với cuộc sống con người và khí hậu toàn cầu và cộng đồng dân cư dành thêm nguồn lực để bảo vệ và khôi phục nguồn tài nguyên quý này [18]

2.2.2 Ở Việt Nam

Theo thông tin của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn công bố về tình hình rừng trồng trên toàn quốc năm 2009 tính đến ngày 31/12/2009 nước Việt Nam có 13.258.843 ha đất có rừng nhiều hơn 140.070 ha so với năm 2008 Trong

đó, diện tích rừng tự nhiên là 10.339.305 ha và rừng trồng là 2.919.538 ha Độ che phủ rừng toàn quốc năm 2009 là 39,1 % tăng 0,4% so với năm trước Trong số các địa phương của cả nước thì tỉnh Kon Tum có độ che phủ rừng cao nhất với 66,7 %, tiếp theo là tỉnh Quảng Bình có độ che phủ rừng là 66,6 %, thứ ba là tỉnh Tuyên Quang với 62,8 % Sự thay đổi diện tích rừng ở trên chủ yếu là do diện tích rừng trồng tăng Năm 2009, nước ta trồng mới được 359.409 ha rừng, trong đó có 7.599

ha rừng đặc dụng, 70.826 ha rừng phòng hộ, 267.597 ha rừng sản xuất và 13.387 ha

loại rừng khác [9]

Bộ phát triển nông thôn cho biết, tính trên tổng diện tích rừng đến hết năm

2009, Về phân chia 3 loại rừng, chúng ta có 1.999.915 ha rừng đặc dụng chiếm 15,08%, rừng phòng hộ là 4.832.962 ha, chiếm 36,45%, rừng sản xuất là 6.288.246

ha, chiếm 47,42%, có 137.720 ha rừng không thuộc 3 loại hình trên chiếm 1,03% Cũng tính đến thời điểm 31/12/2009, diện tích rừng gỗ trên cả nước là 8.235.838 ha,

như vậy trong năm 2009 đã có thêm 29.202 ha diện tích rừng này Tuy nhiên diện tích rừng tre nứa thì bị giảm đi 11.809 ha chỉ còn 621.454 ha, rừng ngập mặn trong năm 2009 cũng bị thay đổi giảm đi 181 ha còn 60.603 ha Rừng trồng cây đặc sản chiếm 206.730 ha tức là trong năm 2009 có tăng được 4.591 ha.[9]

Theo tính toán sơ bộ của Bộ NNPTNT thì đến cuối năm 2010 cả nước sẽ có 13.390.000 ha rừng và còn 2.580.000 ha đất trống quy hoạch cho phát triển lâm nghiệp Và trong chiến lược phát triển Lâm Nghiệp Việt Nam trong giai đoạn 2006-

2020 được Thủ Tướng Chính Phủ phê duyệt đặt mục tiêu nâng độ che phủ lên 42% – 43% vào năm 2010 và 47% năm 2020 Số liệu diện tích rừng toàn quốc trong năm

2009 được Bộ NNPTNT công bố tại quyết định 2140/QĐ- BNN- TCLN [9]

Rừng đầu nguồn Đông Nam bộ đang ngày càng bị tàn phá nặng nề những cây gỗ cả trăm năm tuổi đang bị đốn hạ Bao nhiêu công sức giữ gìn rừng đều vô vọng trước phong trào đốn rừng phát triển trang trại trồng cao su Và cũng trong năm 2010 nước ta xảy ra nhiều vụ cháy rừng làm thiệt hại diện tích rừng lớn Theo thống kê của Cục kiểm Lâm (Bộ NNPTNT) thì năm 2010 cả nước có 880 vụ cháy rừng, tăng 552 vụ, gấp gần 3 lần so với năm 2009, gây thiệt hại 5.618 ha rừng Diện tích rừng bị hại chủ yếu tập ở các tỉnh miền núi phía bắc và miền Đông Nam Bộ Trong đó những địa phương thiệt hại lớn là Lào Cai 802 ha, Cao Bằng 495 ha, Sơn

la 443 ha, Kiên Giang 336 ha, Lai Châu 330 ha Tuy nhiên do trạng thái rừng bị cháy chủ yếu là do rừng nghèo đang khoanh nuôi nên thiệt hại về kinh tế không lớn [19]

2.2.3 Tình hình nhập khẩu gỗ bạch đàn và sử dụng gỗ, trồng rừng bạch đàn ở Việt Nam

a Tình hình nhập khẩu gỗ bạch đàn của Việt Nam

Theo số liệu thống kê, kim ngạch nhập khẩu gỗ bạch đàn của việt Nam trong tháng 4 năm 2009 đạt trên 6,1 triệu USD, tăng 190,5 % so với tháng trước Tính chung 4 tháng đầu năm 2009, lượng gỗ bạch đàn nhập khẩu về Việt Nam đạt 64,4 nghìn m3, trị giá khoảng 14,6 triệu USD, giảm 55,7 % về lượng và giảm 33,7 % về trị giá so với cùng kỳ năm 2008 Giá nhập khẩu gỗ bạch đàn tháng 4/2009 trung

bình ở mức 194/m3, thấp hơn so với mức giá nhập tháng trước 24 % Lượng gỗ bạch đàn nhập khẩu tháng 4 lớn nhất từ các thị trường Papua New Guinea, Braxin, tiếp theo là các thị trường Uruguay và Nam phi

Nguồn cung cấp gỗ Bạch Đàn cho việt Nam trong tháng 4/2009 (tỷ trọng tính theo trị giá).[10]

b Tình hình sử dụng và trồng rừng bạch đàn ở nước ta

■ Tình hình sử dụng gỗ bạch đàn

Bạch đàn là loài cây có giá trị kinh tế cao và nhanh phát triển đây là loài cây đang dần được trồng phổ biến ở nước ta Nhưng thực trạng sử dụng gỗ bạch đàn ở rừng trồng hiện nay chưa tương xứng với tiềm năng to lớn của nguồn nguyên liệu này Gỗ bạch đàn hiện được sử dụng chủ yếu làm nguyên liệu sản xuất dăm gỗ cho công nghiệp giấy sản xuất ván dăm, ván MDF và xuất khẩu dăm gỗ (trên 70% sản lượng khai thác hàng năm được sử dụng cho mục đích này), khoảng 20% lượng gỗ khai thác hàng năm được sử dụng dưới dạng gỗ tròn (cột chống trong khai thác mỏ, làm vật liệu xây dựng ) chỉ khoảng 10% lượng gỗ được sử dụng cho sản xuất gỗ xẻ làm nguyên liệu đóng đồ mộc, trong khi ngành công nghiệp chế biến đồ mộc phải nhập tới trên 80% nguyên liệu gỗ tròn và gỗ xẻ từ nước ngoài

So sánh với các loại gỗ rừng trồng khác như: các loại gỗ keo, gỗ thông, gỗ cao su việc sử dụng gỗ bạch đàn trong chế biến đồ mộc gặp nhiều khó khăn hơn Trở ngại chính trong sản xuất gỗ xẻ bạch đàn là hiện tượng nứt đầu (cả gỗ tròn và

gỗ xẻ), hiện tượng cong vênh, co ngót của ván xẻ trong quá trình phơi và sấy gỗ dẫn

đến tỉ lệ sử dụng gỗ thấp Đây là những lí do mà các xưởng xẻ chưa hoặc không thích sử dụng nguyên liệu gỗ bạch đàn, do vậy lượng gỗ bạch đàn được dùng cho sản xuất gỗ xẻ đóng đồ mộc thấp hơn nhiều so với các loại gỗ keo, thông, cao su, và cũng vì thế mà giá bán gỗ bạch đàn làm nguyên liệu gỗ xẻ thường thấp hơn so với các loài gỗ khác Đó là lí do mà hầu hết các chủ rừng không muốn đầu tư kinh doanh rừng trồng bạch đàn làm nguyên liệu gỗ xẻ mặc dù gỗ bạch đàn có nhiều đặc tính cơ học, vật lí tương đương, thậm chí cao hơn một số loài gỗ khác [11]

■ Quy hoạch rừng trồng bạch đàn

Bạch đàn hiện được trồng khắp các tỉnh trung du, miền núi và đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội của Việt Nam, đặc biệt là đối với đời sống của bà con ở các tỉnh miền núi Theo số liệu từ Viện Điều tra quy hoạch rừng

2005, diện tích rừng bạch đàn là 348.002 ha, chiếm 27,3% tổng diện tích rừng trồng trong cả nước Cây bạch đàn được chọn trồng phổ biến như vậy là do bạch đàn có thể sống sinh trưởng và phát triển trên nhiều vùng sinh thái khác nhau, đất trồng phủ trống đồi trọc, đất thoái hóa, cằn cõi và nghèo chất dinh dưỡng Hơn nữa đây cũng là cây cho gỗ tốt, có giá trị về kinh tế cao [12] Trong kế hoạch trồng mới 5 triệu ha rừng của chính phủ, cây bạch đàn được đưa vào là một trong các loài cây trồng rừng chính

2.3 Một số đặc điểm cấu tạo và tính chất gỗ liên quan tới quá trình sấy

Gỗ là một loại vật liệu dị hướng trong gỗ có nhiều hợp chất cho côn trùng xâm hại đặc biệt là loại gỗ có nhiều đường và tinh bột Gỗ sau khi chặt hạ hay sau khi gia công chế biến đều có thể bị côn trùng xâm nhập và ăn mòn phá hoại gỗ Do

đó gỗ đã khai thác cho dù ở điều kiện nào cũng cần được bảo quản Gỗ được xử lý bảo quản ngoài việc kéo dài tuổi thọ nó còn bảo đảm an toàn cho các sản phẩm và công trình có sử dụng gỗ

Một trong những phương pháp bảo quản gỗ đó là phải sấy gỗ làm cho chất

ẩm trong gỗ bay hơi để gỗ đạt đến độ ẩm cần thiết để tăng cao độ bền của công trình

và sản phẩm từ gỗ Sấy gỗ để gỗ không bị nấm mốc, mục mọt mối xâm hại, giữ được ổn định hình dạng kích thước, giảm được cong vênh, nứt nẻ trong gia công và

sử dụng Sấy gỗ để giảm được trọng lượng chi tiết, bảo đảm được chất lượng dán keo và trang sức bề mặt Tùy theo đặc điểm cấu tạo và tính chất của gỗ mà ta có phương pháp bảo quản khác nhau để tránh cho gỗ không bị nảy sinh các dạng khuyết tật, khỏi bị các tác động bên ngoài, tránh được sự xâm nhập phá hoại của mối mọt, côn trùng hại gỗ…Giảm mức độ tổn thất, nâng cao chất lượng cho gỗ

2.3.1 Một số đặc điểm cấu tạo gỗ liên quan đến sấy

- Tủy cây: ở tâm gỗ với đặc điểm cấu tạo từ các tế bào mô mềm mang nhiệm

vụ dự trữ chất dinh dưỡng để nuôi cây trong những năm đầu tiên, thường có màu sáng, xốp, tính chất cơ học thấp Tính chất cơ học thấp là nguyên nhân gây nên hiện tượng nứt từ tâm ở các tấm gỗ xẻ có chứa tủy Gỗ tồn tại tủy cây càng lớn, gây bất lợi cho quá trình bảo quản vì khả năng tấn công của vi sinh vật càng thuận lợi

- Gỗ sớm và gỗ muộn: Ở mỗi loại gỗ tùy thuộc vào đặc tính di truyền và

điều kiện sinh trưởng, thời tiết khí hậu mà gỗ có lượng gỗ sớm và gỗ muộn khác nhau Gỗ sớm có màu nhẹ mềm xốp, khả năng chịu lực kém hơn gỗ muộn tuy nhiên khả năng thoát dẫn ẩm lại tốt hơn và khô nhanh hơn gỗ muộn, khả năng thấm thấu các dịch thế tốt hơn, dễ bảo quản bằng hóa chất Ngoài ra, tốc độ khô ở gỗ sớm và

gỗ muộn không đều sẽ hình thành ứng suất trong gỗ sấy khi độ ẩm xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ Đây là một trong những nguyên nhân dẫn tới hiện tượng móp méo, răn nứt hay tổ ong trên mặt cắt ngang của gỗ sấy

- Gỗ lõi và gỗ giác: Quá trình gỗ giác biến thành gỗ lõi là một quá trình biến

đổi sinh học, vật lý và hóa học rất phức tạp Tế bào chết, thể bít, các chất màu, dầu nhựa, tinh dầu… hình thành Nó làm cho gỗ lõi cứng hơn gỗ giác, nhưng độ dẻo của

gỗ lõi nhỏ hơn gỗ giác, khả năng thoát dẫn ẩm của gỗ lõi kém hơn gỗ giác, tuy nhiên các chất hữu cơ được hình thành sẽ tạo ra khả năng tự bảo vệ, chống lại sự phá hoại của sâu, nấm, mối, mọt…Gỗ lõi nặng hơn, khả năng thấm thuốc bảo quản kém hơn gỗ giác Sự tồn tại cùng lúc của gỗ lõi và gỗ giác trong cùng mẻ sấy hay trên một thanh gỗ sấy dẫn đến hiện tượng khô không đều và hình thành ứng suất trong gỗ sấy

- Mạch gỗ: Là yếu tố làm giảm tính chất cơ học của gỗ Đường kính lỗ

mạch, mật độ lỗ mạch là yếu tố làm cho quá trình khô của gỗ nhanh hay chậm, đường kính lỗ mạch lớn và mật độ dày làm tăng quá trình thoát dẫn ẩm gỗ sẽ mau khô, khả năng hút keo vào lòng ống mạch lớn, màng keo trải không đều, độ bám dính hạn chế, chất lượng mối dán không cao Hình thức sắp xếp lỗ mạch trong gỗ cũng gây ra khuyết tật khác nhau khi sấy Trong sấy và hong phơi lỗ mạch xếp vòng

dễ nảy sinh khuyết tật hơn lỗ mạch xếp phân tán do quá trình thoát ẩm không đều ở các vị trí gỗ sớm và gỗ muộn Trong việc bảo quản gỗ, mạch gỗ làm cho thuốc thấm sâu và nhanh Trong cùng một hình thức phân bố lỗ mạch đơn ít gây khuyết tật nứt

nẻ hơn lỗ mạch kép và nhóm Mạch gỗ xếp phân tán có lợi cho quá trình gia công chế biến

- Lỗ thông ngang: ở trên vách tế bào là đường thoát nước chủ yếu theo

chiều ngang thớ Do đó đặc điểm về lỗ thông ngang quyết định mức độ dẫn truyền

ẩm theo chiều ngang thớ Số lượng, đường kính của lỗ thông ngang được xem là các đặc điểm về lỗ thông ngang có ý nghĩa quyết định tốc độ dẫn truyền ẩm theo

chiều ngang thớ gỗ

- Thể bít, chất chứa trong mạch gỗ: cản trở quá trình thoát dẫn ẩm, làm

chênh lệch độ ẩm giữa lớp gỗ bên trong và lớp bên ngoài, dẫn đến nứt nẻ bề mặt gỗ trong quá trình hong phơi và sấy

- Tia gỗ: Tia gỗ là một trong những nguyên nhân gây nên hiện tượng

nghiêng thớ chéo thớ đối với các tế bào xếp dọc thân cây, sự chênh lệch về co dãn giữa hai chiều xuyên tâm và tiếp tuyến Mức độ khác biệt giữa tỷ lệ co rút chiều tiếp tuyến và xuyên tâm phụ thuộc vào tỷ lệ thể tích tia gỗ Đó chính là nguyên nhân sản sinh các khuyết tật như nứt nẻ, cong vênh trong quá trình sấy và hong phơi

- Thớ nghiêng: Kết quả của quá trình biến dị do điều kiện hoàn cảnh nơi cây

sinh trưởng hay do đặc tính di truyền loài cây gây nên cũng là một trong các nguyên nhân làm nảy sinh khuyết tật cong vênh trong khi phơi sấy gỗ

- Gỗ phản ứng: Sự có mặt của gỗ kéo trong gỗ thường gây nên khuyết tật

móp méo cho gỗ sấy, cũng như sự có mặt của gỗ nén thường gây nên khuyết tật cong hình cung hay cong bìa ván

2.3.2 Các tính chất vật lý có liên quan đến sấy

Các tính chất vật lý có liên quan đến sấy bao gồm: khối lượng thể tích, điểm bão hòa thớ gỗ, tỷ lệ co rút

- Khối lượng thể tích: Trong sấy gỗ, khối lượng thể tích được xem như một

yếu tố quyết định đến tốc độ khô của gỗ Thông thường, gỗ có khối lượng thể tich cao sẽ khô chậm hơn gỗ có khối lượng thể tích thấp Gỗ có khối lượng thế tích lớn thường có lượng gỗ nhiều hơn và thể tích các khoảng trống ít hơn, dẫn đến quá trình dịch chuyển ẩm trong gỗ khó khăn hơn Giá trị về khối lượng thể tích của gỗ được xem xét thiết lập chế độ sấy và tính toán phân nhóm gỗ sấy

- Điểm bão hòa thớ gỗ: Khi độ ẩm gỗ giảm xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ

thì quá trình co rút gỗ cũng xảy ra đồng thời Trong phơi sấy gỗ, dòng ẩm theo bề

dày gỗ luôn tồn tại do tốc độ bay hơi nước từ mặt ngoài gỗ luôn nhanh hơn so với

tốc độ dịch chuyển ẩm bên trong Điều này dẫn đến ứng suất cho gỗ sấy kể từ khi

độ ẩm phần gỗ sấy mặt ngoài giải xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ và phần gỗ bên ngoài này bắt đầu co rút trong khi phần gỗ bên trong thì chưa Điểm bão hòa càng cao thì ứng suất hình thành trong gỗ do chênh lệch co rút giữa phần gỗ bên ngoài và bên trong xuất hiện càng sớm và cùng với tỉ lệ co rút càng lớn thì ứng suất sấy càng cao, đe dọa nứt gỗ càng mạnh

- Tính chất co rút: có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc điều tiết quá trình

sấy và có ảnh hưởng đến chất lượng gỗ sấy Trong sấy gỗ khi độ ẩm gỗ còn ở trên điểm bão hòa thớ gỗ thì trong quá trình khô chỉ là quá trình nhả ẩm Song khi độ ẩm xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ đi kèm với quá trình nhả ẩm là quá trình thay đổi kích thước của gỗ và làm thay đổi cường độ cơ học của gỗ Trong quá trình sấy do phần bên ngoài tiếp xúc với môi trường sấy nên phần này sẽ khô nhanh hơn và co rút sớm hơn so với phần gỗ bên trong hình thành ứng suất trong gỗ sấy Tùy thuộc

vào độ bền cơ học của gỗ và tỷ lệ co rút mà khuyết tật nhiều hay ít Ngoài ra tỷ lệ co rút tiếp tuyến / xuyên tâm càng lớn thì khả năng và mức độ hình thành các khuyết tật cho gỗ sấy như hiện tượng cong lòng máng ở các ván xẻ tiếp tuyến càng nhiều

2.3.3 Các tính chất hóa học có liên quan đến sấy

Các tính chất hóa học có liên quan đến sấy là hàm lượng các chất chứa trong ruột tế bào, cũng như các chất tích đọng trên vách tế bào gỗ Hàm lượng các chất này được xác định qua hàm lượng các chất tan trong nước, tan trong dung môi hữu

cơ, hàm lượng các chất vô cơ Sự có mặt càng nhiều các loại chất này trong ruột tế bào làm cho cấu trúc gỗ càng kém thông thoáng và quá trình truyền ẩm, khuyếch tán ẩm trong gỗ càng bị cản trở

2.3.4 Các tính chất cơ học có liên quan đến sấy

Trong quá trình sấy chỉ tiêu cơ học có ảnh hưởng tới sấy đó là độ bền kéo và nén ngang thớ là chỉ tiêu có ảnh hưởng lớn nhất Sự tồn tại dòng ẩm giảm từ giảm

từ trong ra bề mặt ngoài gỗ trong quá trình sấy và tính chất co rút của độ ẩm khi gỗ xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ đã sản sinh ứng suất sấy trong gỗ Khi sấy ở giai đoạn một thì vùng mặt ngoài gỗ chịu ứng suất kéo còn vùng gỗ bên trong chịu ứng suất nén Và giai đoạn sấy hai, khi độ ẩm trên toàn tiết diện ngang của gỗ sấy xuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ, ứng suất trong gỗ sấy có sự thay đổi vùng mặt ngoài chịu ứng suất nén còn vùng bên trong chịu ứng suất kéo Khi đó hiện tượng nứt mặt hay nứt trong sẽ xảy ra nếu độ bền kéo hay nén của gỗ không thắng được ứng suất sấy

đó Do vậy, trong quá trình sấy ngoài việc theo dõi ứng suất sấy xuất hiện ở gỗ thì xác định được độ bền kéo và nén ngang của gỗ sấy giúp ta xây dựng được phương pháp sấy hợp lý, nâng cao chất lượng gỗ sấy, đảm bảo chất lượng và thời lượng

Có thể nói, để giảm bớt khuyết tật thì phải biết phơi sấy đúng cách Với những loại gỗ có chứa nhiều dầu nhựa ta nên luộc gỗ để loại bỏ dầu nhựa trong gỗ rút ngắn thời gian sấy, giảm bớt khuyết tật

Chương 3 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Xác định các đặc điểm cấu tạo giải phẫu, các tính chất cơ lý hóa có liên quan đến sấy nhằm đánh giá mức độ khó sấy của gỗ bạch đàn đỏ Nam Phi

3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1 Khảo sát cấu tạo thô đại và hiển vi gỗ bạch đàn đỏ Nam Phi

2 Khảo sát tính chất vật lý: Độ hút ẩm, độ hút nước, khối lượng thể tích, độ dãn nở,

hệ số dãn nở, độ ẩm thăng bằng và độ ẩm bão hòa thớ gỗ

3 Khảo sát tính chất cơ học của gỗ Bạch đàn đỏ: Ứng suất nén dọc thớ, ứng suất nén ngang thớ cục bộ, ứng suất nén ngang thớ toàn bộ, ứng suất trượt dọc thớ, ứng suất trượt ngang thớ, ứng suất uốn tĩnh, ứng suất tách, độ cứng

4 Khảo sát tính chất hóa học của gỗ bạch đàn đỏ Nam Phi: hàm lượng tro, hàm lượng chất tan trong dung môi hữu cơ Acol- Benzen, hàm lượng chất tan trong nước nóng

3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp thực nghiệm dựa trên cơ sở hệ thống TCVN và TCTG

1 Gia công mẫu, tiến hành làm thí nghiệm khảo sát cấu tạo và các tính chất cơ lý hóa của gỗ bạch Đàn đỏ

2 Khảo sát cấu tạo thô đại bằng mắt thường và kính lúp có độ phóng đại × 10 Sử dụng mặt cắt ngang của thân cây để quan sát giác lõi, vòng năm

3 Làm tiêu bản hiển vi và tách mô sợi, tiến hành khảo sát cấu tạo hiển vi và hình thái sợi bằng kính hiển vi có độ phóng đại × (40 ÷ 100)

4 Xác định tính chất vật lý theo các tiêu chuẩn theo TCVN 340- 1970 đến 362-

1970

5 Phân tích thành phần hóa học theo các tiêu chuẩn Tappi standard T3m, Tappi standard T6m- 58

6 Xác định tính chất cơ học của gỗ theo các TCVN và các TC ASTM

7 Sử dụng phần mềm Excel và phương pháp thống kê để đánh giá kết quả thu được

3.4 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO GỖ

3.4.1 Dụng cụ thí nghiệm

- Kính lúp độ phóng đại × 10

- Kính hiển vi độ phóng đại × (40 ÷ 100)

- Một số hóa chất: Safranin đỏ, oxy già, cồn tuyệt đối, xylen, acid axetic

- Lame, đĩa pectri, cọ, băng keo, dao lam, kéo, giấy thấm

3.4.2 Phương pháp khảo sát cấu tạo thô đại

Mẫu dùng cho khảo sát cấu tạo thô đại có kích thước 20 × 50 × 100 (mm)

Sử dụng kính lúp có độ phóng đại ×10 Dùng dao cắt tạo ra bề mặt thật phẳng để quan sát tia gỗ, thớ gỗ, vòng tăng trưởng Bằng mắt thường quan sát hình dáng bên ngoài của cây Sử dụng mặt cắt ngang thân cây để phân biệt giác lõi, vòng năm

3.4.3 Phương pháp khảo sát cấu tạo hiển vi

Để khảo sát cấu tạo hiển vi cần phải có các tiêu bản mỏng không có bọt khí

và tiêu bản được quan sát dưới kính hiển vi có độ phóng đại × 100 Để có được tiêu bản mỏng cần tiến hành gia công mẫu với kích thước 10 × 10 × 15 (mm) Các mẫu

gỗ được cắt theo đúng 3 mặt cắt : ngang, tiếp tuyến, xuyên tâm Mẫu gỗ khảo sát được lấy ngẫu nhiên trên các khúc gỗ ở phần gỗ lõi và gỗ giác

3.4.3.1.Cách làm tiêu bản gỗ

♦ Làm mềm gỗ:

Mẫu gỗ được làm mềm bằng phương pháp đun trên nồi cách thủy Cách này có ưu điểm là không làm hỏng thể bít nhưng thời gian làm mềm gỗ lâu hơn những cách khác Mẫu gỗ có kích thước: 10× 10× 15 (mm) chưa qua xử lý như tẩm thuốc bảo quản hay sấy… được cho vào bình thủy tinh, đổ ngập nước lên gỗ sau đó cho vào nồi nấu Ta có thể tăng nhanh quá trình làm mềm gỗ bằng cách tiến hành thay định kỳ nước nóng bằng nước lạnh khoảng 3h / lần và tiếp tục đun nhằm loại

bỏ không khí ra khỏi gỗ và làm mềm gỗ Thời gian làm mềm gỗ phụ thuộc vào từng loại gỗ Dùng vật nhọn để thử độ mềm của gỗ

♦ Cắt vi phẫu:

Mẫu gỗ sau khi làm mềm được ráp lên máy cắt vi phẫu A.OSliding Microtom Và tiến hành cắt thành từng lát, mỗi lát có độ dày 18- 22 (µm) Việc khảo sát được tiến hành trên ba mặt cắt: ngang, tiếp tuyến, xuyên tâm Để đạt được

độ chính xác của quá trình khảo sát cần phải chọn những mẫu phức mỏng có cấu tạo hoàn hảo để làm tiêu bản

♦ Khử nước:

Trước khi nhuộm màu tiêu bản cần tiến hành khử nước ra khỏi phẫu thức bằng cách rửa qua dung dịch cồn có nồng độ tăng dần Tỷ lệ cồn/ nước: 1/10; 3/10; 5/10; 7/10 và cuối cùng là cồn tuyệt đối Thời gian khử qua mỗi tỷ lệ dung dịch cồn/nước khoảng 15 phút Cần tránh khử nước đột ngột dễ làm phá vỡ tế bào và phẫu thức bị co dúm lại

♦ Nhuộm màu

Dung dịch nhuộm màu bao gồm safranin đỏ, cồn và aniline Tỉ lệ pha dung dịch như sau: tỉ lệ dung dịch bão hòa của safranin trong cồn và tỉ lệ dung dich Anilin bão hòa trong cồn là như nhau Pha dung dịch và giữ một khoảng thời gian trước khi dùng Nhuộm màu có mục đích làm cho tiêu bản đẹp và việc quan sát dễ dàng hơn Khi nhuộm màu giữ phẫu thức trong dung dịch thuốc nhuộm khoảng thời gian 15 hoặc có thể lâu hơn Sau khi nhuộm màu phải rửa lại bằng cồn tuyệt đối nhằm loại bỏ màu thừa

♦ Lên tiêu bản

Trước khi lên tiêu bản phải hơ nóng phẫu thức và làm sáng phẫu thức bằng xylem Sử dụng lam với kích thước: chiều dài: rộng: dày tương ứng: 75: 15: 1,2 (mm) Mỗi lam nên đạt ba phẫu thức ứng với 3 mặt cắt và các phẫu thức được đặt

cố định bằng keo Balsan Canada Các phẫu thức được bố trí như sau: Mặt tiếp tuyến, xuyên tâm chiều dọc thớ cùng vuông góc với cạnh dài của lame Để tránh hiện tượng tạo bọt khí nên đặt kính đậy vật xuống từ từ và trước khi quan sát cần làm khô tiêu bản

3.4.3.2 Tách mô sợi

Tách mô sợi nhằm khảo sát đặc điểm hình thái của từng kiểu tế bào sợi gỗ dưới kính hiển vi nhằm bổ sung cho việc khảo sát trên ba mặt cắt

Cách tiến hành: Mẫu dùng tách mô sợi có kích thước bằng que diêm Các mẫu dùng

để tách mô được cho vào ống nghiệm cùng với tỉ lệ acid acetic/oxy già = 1/1 và đun bằng bếp cách thủy Khi các mẫu gỗ chuyển sang màu trắng và bắt đầu phân ly tế bào thì kết thúc quá trình nấu để tránh tình trạng vách tế bào phân rã Sau khi tách

mô phải rửa lại bằng nước cho đến khi giấy PH không đổi màu Huyền phù của tế bào sợi gỗ được bào quản trong dung dịch Formalin loãng có nồng độ 4 - 6% Và lên tiêu bản quan sát như phương pháp đo đếm kích thước lỗ mạch

3.5 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ

Tính chất vật lý của gỗ bao gồm: Độ hút ẩm, độ hút nước, độ dãn nở các chiều, độ dãn nở thể tích, khối lượng thể tích…Tính chất vật lý của gỗ là các tính chất có thể xác định được trong điều kiện không cần phải cải biến thành phần hóa học của gỗ hoặc không phá hoại tính hoàn chỉnh của mẫu gỗ

3.5.1 Xác định độ hút ẩm

Thí nghiệm xác dịnh sức hút ẩm của gỗ được thực hiện theo TCVN 359- 70 Mẫu gỗ có kích thước 3 x 3 x 1 cm ( chiều dọc thớ dài 1 cm )

Hình 3.1: Mẫu xác định độ hút ẩm Cho mẫu gỗ vào bình cân, sấy với nhiệt độ 100 oC ± 5, mẫu sau khi sấy đến khô kiệt cân khối lượng chính xác đến 0,01 g, cân xong cho vào bình hút ẩm ở nhiệt

độ 32,5 ± 1oC độ ẩm không khí 80% (bình hút ẩm đựng dung dịch Na2CO3.10 H2O bão hòa) Sau từng thời gian nhất định: 24 giờ cân lần thứ nhất, về sau vào ngày 2,

3, 5, 8, 13, 20 sẽ tiến hành cân Thời gian theo dõi tối thiểu là 30 ngày Nếu giữa hai

kỳ thí nghiệm độ ẩm chênh lệch nhau không quá 2% thì có thể kết thúc thí nghiệm

- Công thức tính sức hút ẩm:

W0 = (ma – mo) * 100 / mo (3.5.0 )

Với Wo: Sức hút ẩm (%)

m0: Khối lượng gỗ khô kiệt (g)

ma: Khối lượng gỗ có nước mỗi lần cân (g)

3.5.2 Xác định độ hút nước

Thí nghiệm về khả năng hút nước của gỗ được thực hiện theo TCVN 360 –

70 Mẫu gỗ có kích thước 3 x 3 x 1 cm (chiều dọc thớ dài 1cm) Sấy khô mẫu với nhiệt độ 100 oC ± 5, mẫu sau khi sấy đến khô kiệt cân khối lượng chính xác đến 0,01 g Cân xong cho vào bình đựng nước (để cho mẫu tự do hút nước)

Hình 3.2: Mẫu xác định độ hút nước và tỉ lệ co dãn các chiều

Sau từng thời gian nhất định: 2 giờ, ngày thứ 1, 2, 4, 7, 12 và 20 ngày cân lại mẫu gỗ Về sau cứ 10 ngày cân 1 lần cho đến khi khối lượng mấu không tăng lên nữa thì kết thúc thí nghiệm Thời gian quan sát tối thiểu là 30 ngày đêm Sau mỗi lần cân, lượng hút nước được tính theo công thức sau:

Wn = (ma – mo) * 100 / mo (3.5.1 )

Với Wn: Sức hút nước (%)

m0: Khối lượng gỗ khô kiệt (g)

ma: Khối lượng gỗ có nước mỗi lần cân (g)

3.5.3 Xác định khối lượng thể tích

Khối lượng thể tích là một chỉ tiêu quan trọng nhằm đánh giá khối lượng vật chất gỗ trong một đơn vị thể tích gỗ Gỗ có khối lượng thể tích càng lớn kết cấu càng chặt chẽ, ít khoảng trống, gây khó khăn trong quá trình dịch chuyển ẩm, ảnh hưởng tới quá trình xử lý gỗ ( ngâm tẩm, sấy…)

Khối lượng thể tích của gỗ là tỉ số giữa khối lượng gỗ trên một đơn vị thể tích gỗ:

Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích được tiến hành theo TCVN 362 –

70 Kích thước mẫu gỗ 2 x 2 x 3 cm Dùng thước kẹp panme đo kích thước 3 chiều chính xác đến 0,01g Tính khối lượng mẫu gỗ chính xác đến 0,01g

Hình 3.3: Mẫu xác định khối lượng thể tích và độ dãn nở thể tích

- Khối lượng thể tích cơ bản:

Trong đó: mo, mkk : Là khối lượng gỗ khô kiệt và khô trong không khí

Vo, Vkk, Vt : Là thể tích gỗ khô kiệt, khô trong không khí và thể tích gỗ tươi

3.5.4 Xác định độ dãn nở

● Xác định tỉ lệ dãn nở theo các chiều

Dùng mẫu gỗ đã sấy khô kiệt Đo kích thước chính xác đến 0,01mm có l1,a1,

b1 Sau đó mẫu được đem hút nước đến bão hòa ( kích thước đo 2 lần liên tiếp không thay đổi) , lấy mẫu ra đo lại kích thước có l2, a2, b2 Tỉ lệ dãn nỡ xác định theo công thức:

Chiều dọc thớ: Y1 = ( l1 – l2 ) * 100 / l1 (3.5.6)

Chiều xuyên tâm : Yx = ( a1 – a2 ) * 100 / a1 (3.5.7)

Chiều tiếp tuyến: Yy = ( b1 – b2 ) * 100 / b1 (3.5.8)

Trong đó : V1: là thể tích gỗ khô kiệt ( cm3 )

V2: là kích thước gỗ ngâm nước bão hòa ( cm3 )

3.5.6 Xác định điểm bão hòa thớ gỗ

Nếu đặt gỗ tươi, gỗ ướt trong môi trường nào đó (môi trường không khí hay môi trường sấy…) có nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí, nước trong gỗ sẽ thoát ra ngoài Khi nước tự do thoát hết, nước thấm còn bão hòa trong vách tế bào điểm đó gọi là điểm bão hòa thớ gỗ và độ ẩm lúc này của gỗ gọi là độ ẩm bão hào thớ gỗ Ngược lại nếu dặt gỗ khô kiệt hoặc gỗ khô trong môi trường nào đó (môi trường nhân tạo) với độ ẩm và nhiệt độ không khí nhất định của môi trường, gỗ sẽ hút hơi nước Khi nước thấm bão hòa trong vách tế bào và nước tự do bắt đầu xuất

hiện thì điểm đó gọi là điểm bão hòa thớ gỗ và độ ẩm lúc này gọi là độ ẩm bão hào thớ gỗ Nói cách khác điểm bão hòa thớ gỗ là ranh giới giữa nước thấm và nước tự

do Độ ẩm bão hòa thớ gỗ được xác định bởi lượng nước thấm tối đa trong gỗ

Điểm bão hòa thớ gỗ được xác định theo công thức:

Wbh% = (YV / KV) * 100 (3.5.14) Trong đó: YV: là tỷ lệ dãn nở thể tích ( % )

KV: là hệ số dãn nở thể tích

3.6 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC

Để xác định thành phần hóa học của gỗ ta tiến hành thu bột gỗ không tạp chất trong khi gia công mẫu gỗ Bột lấy về được ray và thu lượng bột gỗ mịn và tiến hành thí nghiệm phân tích thành phần hóa học

3.6.1 Thí nghiệm xác định độ ẩm

- Tiêu chuẩn: Tappi Standard T3m

- Nguyên tắc: Cân chính xác khối lượng mẫu trước và sau khi sấy ở nhiệt độ

105 ± 2 Từ đó độ ẩm được xác định bằng phương pháp phân tích trọng lượng

P1: Khối lượng mấu khô kiệt ( g )

3.6.2 Thí nghiệm xác định hàm lượng tro

- Tiêu chuẩn: Tappi Standard T15m- 58

- Nguyên tắc loại tất cả các hợp chất hữu cơ ra khỏi nguyên liệu thực vật, (% ) được xác định bằng phương pháp phân tích trọng lượng

- Tiêu chuẩn: Tappi Standard T6m- 58

- Nguyên tắc: Dùng dung môi hữu cơ Alcol – Benzen để hòa tan những chất béo, nhựa sáp … ra khỏi nguyên liệu thực vật hàm lượng xác định bằng phương pháp phân tích trọng lượng

- Hóa chất và dụng cụ:

+ Cồn tuyệt đối; + Benzen

+ Bộ Soxhlet; + Bếp đun cách thủy

+ Cân phân tích; + Giấy lọc

Hình 3.4: Thí nghiệm chưng cất bột gỗ trong Alcol - Benzen

chất tan trong Alcol – Benzen ( % ) = (PKTD – P1) *100 / PKTD ( 3.6.3 ) Trong đó: PKTD: Khối lượng khô tuyệt đối của 10g bột gỗ ( g )

P1: Khối lượng mẫu kiệt sau khi thí nghiệm ( g )

3.6.4 Thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong nước nóng

- Tiêu chuẩn: Tappi Standard T1

- Nguyên tắc: Sau khi đã loại các chất tan trong hỗn hợp Acol – Benzen ra khỏi nguyên liệu dùng trong dung môi trung tính như nước nóng có khả năng hòa tan các chất đường, tinh bột, … trong nguyên liệu Hàm lượng các chất tan trong nước nóng được xác định bằng phương pháp phân tích trọng lượng

- Hóa chất và dụng cụ:

+ Erlen 500ml; + Bếp cách thủy

+ Cân phân tích; + Tủ sấy

+ Bình hút ẩm; + Máy hút chân không

+ Phễu lọc goosh; + Giấy lọc

- Tiến hành thí nghiệm: Lấy phần P1 ở thí nghiệm trên cho vào Erlen 500ml, thêm vào 450 mml nước cất Đậy Erlen bằng nút có ống thông Đun cách thủy trong

1 giờ Sau đó đem lọc bằng phễu lọc goos có giấy lọc Rửa mẫu bằng 500 ml nước cất đun nóng cho nước qua lọc trong hẳn Rút hết nước rồi đem sấy ở nhiệt độ

105oC ± 2 trong 3 giờ để nguội trong bình hút ẩm Cân và sấy lại đến trọng lượng không đổi P2

Hình 3.5: thí nghiệm xác định hàm lượng chất tan trong nước nóng

- Tính hàm lượng chất tan trong nước nóng

Chất tan trong nước nóng ( % ) = (P1 – P2) *100 / PKTD (3.6.4)

Trong đó: PKTD: Khối lượng khô tuyệt đối của 10g bột gỗ (g)

P1: Khối lượng mẫu kiệt (g)

P2: khối lượng mẫu khô kiệt của P1 (g)

3.7 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CƠ HỌC

Cường độ chịu lực là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng vật liệu Nghiên cứu tính chất cơ học của gỗ không những cung cấp cho người sử dụng những số liệu cần thiết làm cơ sở cho việc tính toán hợp lý, giải quyết mâu thuẫn giữa việc đảm bảo an toàn và tiết kiệm nguyên vật liệu, làm tiền đề tìm ra các phương pháp gia công mới và nâng cao khả năng lợi dụng gỗ ngày càng

có hiệu quả

Trong quá trình gia công chế biến và sử dụng, gỗ thường chịu tác dụng của lực bên ngoài Khả năng chống lại tác động của ngoại lực là tính chất cơ học còn gọi là cường độ gỗ nghiên cứu cường độ của gỗ là dựa vào nguyên lý tính toán sức bền vật liệu làm cơ sở Bên cạnh đó gỗ là loại vật liệu không đồng nhất, trong tính toán cụ thể không giống nhau Tính chất cơ học của gỗ phức tạp hơn các loài vật liệu khác vì nó biến đổi theo từng loại cây, hoàn cảnh sinh sống bộ phận khác nhau