Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt độ cao đến tính chất cơ lý của gỗ bồ đề styrax tonkinensis pierre

I BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - DƯƠNG VĂN ĐỒN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA Q TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT ĐỘ CAO ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GỖ BỒ ĐỀ (Styrax Tonkinensis - Pierre) Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy Mã số: 60-52-24 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN CẢNH MÃO HÀ NỘI – 2010 II LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp thạc sỹ xin trân trọng bày tỏ lòng cảm ơn đến: - Ban giám hiệu - Trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên - Khoa Lâm Nghiệp - Trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên - Khoa sau đại học - Trường ĐH Lâm Nghiệp - Khoa Chế biến Lâm sản - Trường ĐH Lâm Nghiệp - Trung tâm thí nghiệm - Trường ĐH Lâm Nghiệp - Trung tâm thư viện - Trường ĐH Lâm Nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình học tập làm đề tài tốt nghiệp Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến T.S Nguyễn Cảnh Mão định hướng, dẫn tận tình thầy Cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè động viên, khích lệ, giúp đỡ nhiệt tình trình thực luận án Tơi xin cam đoan cơng trình hồn tồn tơi tự nghiên cứu Nếu sai tơi hoàn toàn chịu trách nhiệm Tác giả III MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa I Lời cảm ơn .II Mục lục III Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt V Danh mục bảng VI Danh mục hình VIII ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.3 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Phương pháp xử lý số liệu Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Thành phần, cấu tạo mối liên kết gỗ 2.2 Q trình hút ẩm gỗ 15 2.2.1 Các hình thái tồn nước gỗ 15 2.2.2 Sự hút thoát ẩm gỗ 15 2.2.3 Một số đặc điểm tính chất gỗ ảnh hưởng đến ẩm 16 2.2.4 Động lực vận chuyển ẩm xử lý gỗ nhiệt độ cao 21 2.2.5 Ảnh hưởng độ ẩm 22 2.3 Màu sắc gỗ 23 2.3.1 Sự sản sinh màu sắc gỗ 23 2.3.2 Các nhân tố vật lý ảnh hưởng tới màu sắc gỗ 24 IV 2.4 Ảnh hưởng xử lý nhiệt độ cao đến thành phần hóa học gỗ 25 2.5 Phương pháp so màu Photoshop 29 2.6 Phân tích phương sai 29 2.6.1 Những khái niệm định nghĩa 29 2.6.2 Phân tích phương sai hai nhân tố 32 Chương NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Nguyên liệu 37 3.2 Thiết bị 37 3.3 Quá trình xử lý nhiệt 37 3.4 Kết màu sắc 38 3.4.1 Mơ tả thí nghiệm 38 3.4.2 Kết hình ảnh 39 3.4.3 Kết kiểm tra màu sắc mẫu gỗ phần mềm Photoshop 40 3.4.4 Biểu đồ nhận xét đánh giá 41 3.5 Độ hút nước độ dãn dài 44 3.5.1 Mơ tả thí nghiệm 44 3.5.2 Kết thí nghiệm 46 3.5.2.1 Độ hút nước 46 3.5.2.2 Độ dãn dài 51 3.6 Giới hạn bền uốn tĩnh 62 3.6.1 Mơ tả thí nghiệm 62 3.6.2 Kết thí nghiệm 63 3.7 Modun đàn hồi uốn tĩnh 69 3.7.1 Mơ tả thí nghiệm 69 3.7.2 Kết thí nghiệm 70 3.7.3 Nhận xét chung 74 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận 76 4.2 Kiến nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC V DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Nguyên nghĩa Đ/C Đối chứng CT Công thức W Độ ẩm σut Giới hạn bền uốn tĩnh Eđh Modun đàn hồi uốn tĩnh BĐ Biến động BTD Bậc tự PS Phương sai XS Xác xuất Tg Thời gian H Hue S Saturation B Brightniss VA Biến động nhân tố A VB Biến động nhân tố B VAB Biến động tương tác hai nhân tố A, B VN Biến động thừa (do sai số thí nghiệm) LSD Sai khác nhỏ có ý nghĩa VI DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1: Bảng ANOVA cho hai nhân tố 33 2.2: Bảng ANOVA cho hai nhân tố có m lần lặp lại 36 3.1: Bảng số màu sắc H, S, B mẫu gỗ đối chứng 40 3.2: Bảng số màu sắc H, S, B mẫu gỗ qua xử lý 100oC 41 3.3: Bảng số màu sắc H, S, B mẫu gỗ qua xử lý 130oC 41 3.4.: Độ hút nước (%) sau 30 ngày mẫu gỗ qua xử lý nhiệt 46 3.5: Bảng ANOVA cho độ hút nước gỗ 47 3.6: Bảng tính │ Xi - Xj │cho độ hút nước 48 3.7: Bảng độ hút nước trung bình (%) cấp xử lý nhiệt 48 3.8: Độ dãn dài xuyên tâm (%) sau ngâm nước 20 ngày 51 3.9: Bảng ANOVA cho độ dãn dài xuyên tâm 52 3.10: Bảng tính │ Xi - Xj │cho nhân tố nhiệt độ ảnh hưởng đến độ dãn dài xuyên tâm 52 3.11: Bảng quy ước cấp thời gian – nhiệt độ 53 3.12: Bảng xếp số liệu để tính │ Xi - Xj │của nhân tố thời gian – nhiệt độ ảnh hưởng đến độ dãn dài xuyên tâm 53 3.13: Bảng tính │ Xi - Xj │cho nhân tố thời gian – nhiệt độ ảnh hưởng đến độ dãn dài xuyên tâm 54 3.14: Độ dãn dài tiếp tuyến (%) sau ngâm nước 20 ngày 55 3.15: Bảng ANOVA cho độ dãn dài tiếp tuyến 56 3.16: Bảng tính │ Xi - Xj │cho nhân tố nhiệt độ ảnh hưởng đến độ dãn dài tiếp tuyến 56 3.17: Bảng xếp số liệu để tính │ Xi - Xj │ nhân tố thời gian – nhiệt độ ảnh hưởng đến độ dãn dài tiếp tuyến 57 VII 3.18: Bảng tính │ Xi - Xj │ cho nhân tố thời gian – nhiệt độ ảnh hưởng đến độ dãn dài tiếp tuyến 58 3.19: Giá trị dãn dài trung bình (%) theo hai chiều xuyên tâm tiếp tuyến sau ngâm 20 ngày so với sau sấy 59 3.20: Bảng kết giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2) 63 3.21: Bảng ANOVA cho giới hạn bền uốn tĩnh 64 3.22: Bảng tính │ Xi - Xj │cho nhân tố nhiệt độ ảnh hưởng đến giới hạn bền uốn tĩnh 64 3.23: Bảng xếp số liệu để tính │ Xi - Xj │ nhân tố thời gian – nhiệt độ ảnh hưởng đến giới hạn bền uốn tĩnh 65 3.24: Bảng tính │ Xi - Xj │ cho nhân tố thời gian – nhiệt độ ảnh hưởng đến giới hạn bền uốn tĩnh 66 3.25: Giá trị trung bình giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2)…………………… 67 3.26: Bảng giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2) 70 3.27: Bảng ANOVA cho modun đàn hồi uốn tĩnh 71 3.28: Bảng tính │ Xi - Xj │cho nhân tố nhiệt độ ảnh hưởng đến modun đàn hồi uốn tĩnh 71 3.29: Giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh trung bình (N/mm2) 72 VIII DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1 Phân tử cellulose 10 2.2 Cấu tạo mixen cellulose 11 2.3 Hệ thống liên kết hydro cellulose 12 2.4 Liên kết hydro phân tử cellulose 13 2.5 Liên kết hydro phân tử cellulose trương nở nước 14 2.6 Quan hệ số a, b với biến đổi màu sắc gỗ chiếu sáng hồ quang 24 2.7 Sơ đồ màu 29 3.1: Màu sắc gỗ trước xử lý nhiệt 39 3.2: Màu sắc gỗ sau xử lý nhiệt 100oC 39 3.3: Màu sắc gỗ sau xử lý nhiệt 130oC 40 3.4: Biểu đồ biểu diễn số S mẫu gỗ 42 3.5: Biểu thị độ hút nước trung bình gỗ qua cấp xử lý nhiệt (%) 49 3.6: Biểu thị độ dãn dài trung bình theo hai chiều xuyên tâm tiếp tuyến (%) 60 3.7: Biểu thị giá trị trung bình giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2)…………… 68 3.8: Biểu thị giá trị trung bình modun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2) 73 ĐẶT VẤN ĐỀ Gỗ loại vật liệu có cấu trúc tính chất khơng đồng phức tạp Một đặc điểm bật gỗ hầu hết tính chất phụ thuộc đáng kể vào lượng ẩm chứa gỗ (độ ẩm) Đặc tính thay đổi tính chất (nhất thay đổi kích thước) có thay đổi độ ẩm gỗ gây nhiều tác hại lớn làm giảm đáng kể giá trị Muốn có sản phẩm gỗ chất lượng cao cần phải ổn định độ ẩm gỗ thời gian gia công sử dụng – tức phải xử lý gỗ đến độ ẩm phù hợp trước đưa vào gia cơng tính Cho đến có nhiều đề tài nghiên cứu vai trị xử lý nhiệt độ cao để nhằm số mục đích: tính ổn định kích thước gỗ, hệ số khuếch tán ẩm, ngưỡng nhiệt độ hình thành khuyết tật móp méo, khả bảo quản chống mối mọt, nâng cao tính chất lý gỗ, Tùy theo mục đích nghiên cứu mà có chế độ xử lý nhiệt khác Tuy nhiên, tác động nhiệt độ cao tính chất lý gỗ bị thay đổi Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ cao đến thay đổi tính chất lý gỗ để đánh giá tác động nhiệt độ đưa khuyến cáo bước khởi đầu quan trọng để tiến đến xây dựng chế độ sấy gỗ nhiệt độ cao – phương pháp sấy hiệu áp dụng giới Gỗ Bồ Đề loại gỗ phổ biến sử dụng rộng rãi Việt Nam: đồ mộc, ván nhân tạo, Vì việc áp dụng phương pháp sấy hiệu cho loại gỗ trước đưa vào sử dụng cho giá trị lớn Từ thực tiễn đó, trí Khoa sau đại học trường Đại học Lâm Nghiệp, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng trình xử lý nhiệt độ cao đến tính chất lý gỗ Bồ Đề (Styrax Tonkinensis - Pierre) Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Các nhà khoa học giới nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ cao đến tính chất lý gỗ họ đưa số kết luận sau: Theo tài liệu N.N Truliscova nghiên cứu với gỗ thông, bạch lạp sồi, trạng thái gỗ độ ẩm khô kiệt cho thấy rằng: tác dụng nhiệt độ: 80 ÷ 100oC thời gian 16 ngày đêm, lực ép dọc thớ giảm ÷ 30% Dưới tác dụng nhiệt độ cao tính chất giảm xuống chủ yếu ÷ ngày đêm Theo tài liệu F Konman, nghiên cứu với gỗ thơng, sấy lị sấy (độ ẩm 12%) cho thấy nhiệt độ tăng lên từ 10 ÷ 100 oC, lực kéo dọc thớ giảm 32% lực uốn tĩnh giảm nhiều Thời gian gần đây, theo tài liệu K.F.Diaconop nghiên cứu tính chất học gỗ thơng, thơng rụng bạch dương tác dụng nhiệt độ cao (80 ÷ 140oC) Kết là: Khi nhiệt độ tăng lên tính chất học gỗ giảm xuống Khi đun nóng, loại gỗ rộng, sức chịu uốn xung kích chúng giảm nhiều Điều giải thích thay đổi thành phần hóa học pentozan Khi nhiệt độ cao làm cho phần pentozan tham gia cấu trúc nên vách tế bào giữ vai trò học Ở loại gỗ rộng hàm lượng pentozan nhiều gấp ÷ lần gỗ kim Theo tài liệu P.I Issinscova đun nóng gỗ: trước hết Hemicellulose bị phân hủy Tỷ lệ pentozan gỗ thủy cương đun nóng nhiệt độ 150oC, 200oC, 250oC thời gian Lúc đầu từ 23,5%, 11,6%, 0,9% 63 3.6.2 Kết thí nghiệm Từ Phụ biểu 11, 12 ta có kết giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2): Bảng 3.20: Bảng kết giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2) Thời Nhiệt Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu gian độ Đ/C 56.367 50.426 56.233 55.782 49.832 48.272 53.383 47.873 59.458 100oC 65.026 65.886 72.030 70.698 73.156 69.264 67.275 69.384 71.058 110oC 84.279 73.959 72.126 80.206 72.425 79.824 69.730 72.366 64.055 120oC 78.330 74.090 77.530 89.717 94.473 95.164 84.884 86.724 83.044 130oC 75.154 74.762 66.754 67.435 65.517 77.739 64.905 70.024 70.623 Đ/C 56.367 50.426 56.233 55.782 49.832 48.272 53.383 47.873 59.458 100oC 70.763 75.547 80.906 72.697 66.856 77.238 64.531 74.041 70.224 110oC 78.191 74.712 81.192 75.170 80.610 77.549 78.624 81.062 80.065 120oC 80.060 90.966 82.333 86.278 80.467 83.530 81.917 85.179 80.978 130oC 70.449 58.689 63.445 56.494 67.876 57.768 53.912 54.672 57.415 20 Giờ 30 Giờ a Phân tích ảnh hưởng nhân tố nhiệt độ thời gian đến giới hạn bền uốn tĩnh Theo số liệu ta đặt yếu tố thời gian nhân tố A (gồm cấp 20 30 giờ), yếu tố nhiệt độ nhân tố B (4 cấp: 100 oC, 110oC, 120oC, 130oC) Số lần lặp lại cấp thời gian nhiệt độ Giá trị giới hạn bền uốn tĩnh đại lượng quan sát Bảng xếp số liệu trình bày phụ biểu 16 Tương tự cách tính phần a mục 3.5.2.1 ta có kết cho bảng phân tích phương sai sau: 64 Bảng 3.21: Bảng ANOVA cho giới hạn bền uốn tĩnh Nguồn BĐ BTD PS F XS (F) Nhân tố A 19.230 19.230 0.767 0.384 Nhân tố B 3543.532 1181.177 47.114 0.000 Tương tác A*B 589.197 196.399 7.834 0.000 Sai số 1604.515 64 25.071 Toàn 5756.250 71 Qua bảng phân tích phương sai cho thấy biến động Nhiệt độ biến động tương tác nhiệt độ với thời gian rõ biến động theo thời gian khơng rõ xác xuất F lớn 0,05 - Tính sai khác nhỏ có ý nghĩa cho nhân tố Nhiệt độ LSD = 2,0* 25,07 * = 3,338 2*9 Những cặp sai khác lớn LSD xem rõ: Bảng 3.22: Bảng tính │ Xi - Xj │cho nhân tố nhiệt độ ảnh hưởng đến giới hạn bền uốn tĩnh 130oC 100oC 110oC 120oC 19.001 13.282 7.751 110oC 11.250 5,531 100oC 5.719 Như trung bình cấp nhân tố nhiệt độ khác rõ cặp Xi - Xj lớn sai khác nhỏ có ý nghĩa LSD Ở nhiệt độ 120oC cho kết tốt - Tính sai khác nhỏ có ý nghĩa cho nhân tố tương tác nhiệt độ thời gian đến kết giới hạn bền uốn tĩnh 65 LSD = 2,0* 25,07 * = 4,721 Quy ước cấp thời gian – nhiệt độ tương tự bảng 3.11 phần a1 mục 3.5.2.2 Bảng 3.23: Bảng xếp số liệu để tính │ Xi - Xj │ nhân tố thời gian – nhiệt độ ảnh hưởng đến giới hạn bền uốn tĩnh CT CT1 CT2 CT3 CT4 CT CT CT CT 65.026 84.279 78.33 75.154 70.763 78.191 80.06 70.449 65.886 73.959 74.09 74.762 75.547 74.712 90.966 58.689 72.03 72.126 77.53 66.754 80.906 81.192 82.333 63.445 70.698 80.206 89.717 67.435 72.697 75.17 86.278 56.494 73.156 72.425 94.473 65.517 66.856 80.61 80.467 67.876 69.264 79.824 95.164 77.739 77.238 77.549 83.53 57.768 67.275 69.73 84.884 64.905 64.531 78.624 81.917 53.912 69.384 72.366 86.724 70.024 74.041 81.062 85.179 54.672 71.058 64.055 83.044 70.623 70.224 80.065 80.978 57.415 XTB 69.309 74.330 84.884 70.324 72.534 78.575 83.523 60.080 Lặp 66 Những cặp sai khác lớn LSD xem rõ: Bảng 3.24: Bảng tính │ Xi - Xj │ cho nhân tố thời gian – nhiệt độ ảnh hưởng đến giới hạn bền uốn tĩnh CT CT1 CT2 CT7 14.215 9.193 CT4 CT5 CT6 CT8 CT3 13.199 10.989 4.948 23.443 1.361 CT3 15.575 10.554 14.560 12.350 6.309 24.804 CT8 9.229 14.250 10.244 12.454 18.495 CT6 9.266 4.245 8.251 CT5 3.225 1.796 2.210 CT4 1.015 4.006 CT2 5.021 6.041 Như trung bình cấp nhân tố tương tác nhiệt độ với thời gian phần lớn khác rõ cặp Xi - Xj phần lớn lớn sai khác nhỏ có ý nghĩa LSD Từ rút kết luận sau: - Ở chế độ xử lý nhiệt khác cho kết biến động khác rõ Kết thí nghiệm có độ xác cao - CT7 CT3 cho nhiều giá trị lớn hẳn LSD 120oC – 30 120oC – 20 cho giá trị giới hạn bền uốn tĩnh lớn - Ở chế độ xử lý nhiệt nhiệt độ khác thời gian (CT1 – CT5, CT2 – CT6, CT3 – CT7) cho kết biến động không rõ (vì số LSD nhỏ 4,721) Điều phù hợp với kết luận thời gian ảnh hưởng không đáng kể đến giới hạn bền uốn tĩnh 67 b2 Xây dựng phương trình tương quan Phương trình tương quan biểu diễn mối quan hệ trị số giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2) với nhiệt độ thời gian xử lý có dạng sau: Y = - 785,891 + 15,163X2 – 0,046X1.X2 + 0,104X12 – 0,061X22 Trong đó: Y: Trị số giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2) X1: Thời gian ( 20 30 giờ) X2: Nhiệt độ (100 – 130oC) Hệ số tương quan R = 0,75 – tương quan chặt c Biểu đồ nhận xét đánh giá Bảng giá trị trung bình giới hạn bền uốn tĩnh: Bảng 3.25: Giá trị trung bình giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2) Nhiệt độ Đ/C 100oC 110 oC 120 oC 130 oC 20 53.070 69.309 74.330 84.884 70.324 30 53.070 72.534 78.575 83.523 60.080 Thời gian 68 Giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2) 100 90 80 70 60 50 40 30 Đ/C 100 110 120 130 Nhiệt độ (C) 20h 30h Hình 3.7: Biểu thị giá trị trung bình giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2) Ghi chú: Việc đưa trị số mẫu đối chứng vào biểu đồ nhằm mục đích tiện lợi cho so sánh, mà khơng có ý nghĩa biểu diễn cho tác động xử lý nhiệt đến giới hạn bền uốn tĩnh mẫu đối chứng khơng qua xử lý Nhận xét: - Khi tăng nhiệt độ xử lý từ 100oC lên 110oC 120oC cho kết giới hạn bền uốn tĩnh gỗ tăng lên đến 130 oC giới hạn bền uốn tĩnh giảm mạnh 69 - Ở 100oC 110oC giới hạn bền uốn tĩnh 30 cao 20 120oC 130oC cho kết ngược lại Tuy nhiên chênh lệch không đáng kể 3.7 Modun đàn hồi uốn tĩnh 3.7.1 Mơ tả thí nghiệm - Cắt mẫu có kích thước: 20 x 20 x 300 mm (300 kt theo chiều dọc thớ Sai số không vượt q ±1 mm) - Để mẫu phịng có nhiệt độ 20oC độ ẩm 60% đến độ ẩm mẫu đạt 12% - Đo mẫu chỗ: Chính chiều dài hai bên, bên cách điểm 120mm xác đến 0,01mm (chiều rộng b theo phương xuyên tâm chiều cao h theo phương tiếp tuyến) Dùng bút chì kẻ - Modun đàn hồi E tính cơng thức: E  1Pl 4bh3 f (N/mm2) Trong đó: E – Modun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2) P – Tải trọng tính N; L – Khoảng cách hai gối tựa, 240 mm; b – Chiều rộng mẫu tính mm; h – Chiều cao mẫu tính mm; f – Mũi tên võng, ứng với tải trọng P, tính mm 70 3.7.2 Kết thí nghiệm Từ Phụ biểu 11, 12 ta có kết giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2): Bảng 3.26: Bảng giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2) Thời Nhiệt Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu gian độ Đ/C 6705.692 7348.33 6970.285 7617.210 5901.023 6552.229 7089.420 6849.128 6201.191 100oC 6790.674 6915.619 7632.794 7540.488 8025.991 8275.475 6704.999 7399.441 8033.866 110oC 8905.658 7798.294 7536.879 8434.962 7746.492 7163.035 8167.288 8321.344 7919.484 120oC 7993.621 7662.584 8198.160 9171.770 8242.130 8514.038 8186.290 8766.142 7703.383 130oC 7331.931 7401.607 7497.791 6931.089 7494.299 7846.496 7598.128 8082.549 6863.238 Đ/C 6705.692 7348.313 6970.285 7617.210 5901.023 6552.229 7089.420 6849.128 6201.191 100oC 7295.158 7531.239 6924.574 7314.044 6764.802 8113.322 6060.928 7586.112 7501.437 110oC 7748.218 7781.339 7484.499 7254.874 8432.747 7641.026 7114.793 8204.112 8462.396 120oC 7721.956 8318.958 8445.331 8692.981 8093.379 8473.395 6701.686 8205.670 7779.226 130oC 7064.317 6848.426 7473.136 7642.191 7107.150 6408.765 6599.037 7494.892 6768.512 20 Giờ 30 Giờ a Phân tích ảnh hưởng nhân tố nhiệt độ thời gian đến giới hạn bền uốn tĩnh Theo số liệu ta đặt yếu tố thời gian nhân tố A (gồm cấp 20 30 giờ), yếu tố nhiệt độ nhân tố B (4 cấp: 100 oC, 110oC, 120oC, 130oC) Số lần lặp lại cấp thời gian nhiệt độ Giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh đại lượng quan sát Bảng xếp số liệu trình bày phụ biểu 17 Tương tự cách tính phần a mục 3.5.2.1 ta có kết cho bảng phân tích phương sai sau: 71 Bảng 3.27: Bảng ANOVA cho modun đàn hồi uốn tĩnh Nguồn BĐ BTD PS F XS (F) Nhân tố A 1318525.876 1318525.876 4.990 0.029 Nhân tố B 10212410.276 3404136.759 12.883 0.000 Tương tác A*B 111165.631 37055.210 0.140 0.936 Sai số 16911246.328 64 264238.224 Tồn 28553348.111 71 Qua bảng phân tích phương sai cho thấy biến động Nhiệt độ biến động thời gian rõ biến động tương tác nhiệt độ với thời gian khơng rõ xác xuất F lớn 0,05 - Tính sai khác nhỏ có ý nghĩa cho nhân tố Nhiệt độ LSD = 2,0* 264238,224 * = 342,964 2*9 Những cặp sai khác lớn LSD xem rõ: Bảng 3.28: Bảng tính │ Xi - Xj │cho nhân tố nhiệt độ ảnh hưởng đến modun đàn hồi uốn tĩnh 130oC 100oC 110oC 120oC 912.064 803.319 264.070 110oC 647.994 539.249 100oC 108.745 72 Dựa vào kết bảng ta thấy cặp Xi - Xj 120oC lớn sai khác nhỏ LSD nhiều Như nhiệt độ xử lý 120 oC cho kết giá trị modun đàn hồi tốt - Tính sai khác nhỏ có ý nghĩa cho nhân tố thời gian LSD = 2,0* 264238,224 * = 242,231 4*9 Vì có cấp thời gian 20 30 nên Xi - Xj = 270,650 > 242,231 Kết phù hợp với kết luận trên: Thời gian ảnh hưởng rõ đến kết giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh b2 Xây dựng phương trình tương quan Phương trình tương quan biểu diễn mối quan hệ trị số modun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2) với nhiệt độ thời gian xử lý có dạng sau: Y = - 39442,526 + 833,883X2 – 0,541X12 – 3,628X22 Trong đó: Y: Trị số modun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2) X1: Thời gian ( 20 30 giờ) X2: Nhiệt độ (100 – 130oC) Hệ số tương quan R = 0,61 – tương quan tương đối chặt c Biểu đồ nhận xét đánh giá Bảng giá trị trung bình modun đàn hồi uốn tĩnh: Bảng 3.29: Giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh trung bình (N/mm2) Nhiệt độ Đ/C 100oC 110oC 120oC 130oC 20 6803.832 7479.927 7999.271 8270.902 7449.681 30 6803.832 7232.402 7791.556 8048.065 7045.158 Thời gian 73 Modun đàn hồi (N/mm2) 9000 8000 7000 6000 5000 Đ/C 100C 110C 120C 130C Nhiệt độ (C) 20h 30h Hình 3.8: Biểu thị giá trị trung bình modun đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2) Ghi chú: Việc đưa trị số mẫu đối chứng vào biểu đồ nhằm mục đích tiện lợi cho so sánh, mà khơng có ý nghĩa biểu diễn cho tác động xử lý nhiệt đến giới hạn bền uốn tĩnh mẫu đối chứng khơng qua xử lý Nhận xét - Khi nhiệt độ tăng dần từ 100oC đến 120oC giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh tăng dần 120oC cho giá trị modun lớn Nhiệt độ tiếp tục tăng giá trị modun giảm - Giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh 30giờ thấp 20 74 3.7.3 Nhận xét chung: - So với mẫu đối chứng giới hạn bền uốn tĩnh modun đàn hồi uốn tĩnh mẫu gỗ qua xử lý nhiệt cho giá trị lớn - Ở nhiệt độ 120oC cho giá trị giới hạn bền uốn tĩnh modun đàn hồi uốn tĩnh lớn nhất, tiếp tục tăng nhiệt độ hai giá trị giảm dần - Thời gian xử lý nhiệt ảnh hưởng không đáng kể đến giới hạn bền uốn tĩnh ảnh hưởng rõ đến modun đàn hồi uốn tĩnh Thời gian xử lý dài giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh giảm Giải thích: - So với mẫu đối chứng giới hạn bền uốn tĩnh modun đàn hồi uốn tĩnh mẫu gỗ qua xử lý nhiệt cho giá trị lớn Điều giải thích qua vấn đề ảnh hưởng độ ẩm Dưới tác dụng nhiệt độ, nước gỗ ngồi làm độ ẩm gỗ giảm xuống đến khô kiệt Do khoảng cách mixen cellulose giảm xuống đến cực tiểu, làm cho lực tương hỗ mixen cellulose tăng lên, tính ổn định tăng kích thước tiết diện ngang mẫu giảm xuống Vì khả chịu lực tăng lên nhiều - Ở nhiệt độ 120oC cho giá trị giới hạn bền uốn tĩnh modun đàn hồi uốn tĩnh lớn nhất, tiếp tục tăng nhiệt độ hai giá trị giảm dần Điều trái ngược với quan điểm trước cho nhiệt độ tăng (lớn 100oC) làm cho tính chất học gỗ giảm xuống Để giải thích tượng ý đến vấn đề cellulose lignin gỗ Cellulose thành phần chủ yếu gỗ, chiếm trung bình 50% thể tích gỗ, cellulose có cấu trúc định hình nên phần tử chủ yếu sản sinh nội lực cho gỗ Cellulose thành phần tạo tính đàn hồi cho gỗ, độ dẻo gỗ cellulose tạo Lignin thành phần thứ hai cấu trúc nên vách tế bào, lignin có cấu trúc vơ định hình nên ứng lực lignin tạo 75 ứng lực nhỏ Trong cấu trúc vách tế bào, lignin chất keo bám sườn cellulose Vì lignin tạo độ rắn cho gỗ Ở nhiệt độ 120oC lignin thay đổi vị trí vách tế bào mà chưa bị phân hủy, đồng thời nhiệt độ làm tăng tính dẻo cho cellulose Vì làm cho giới hạn bền uốn tĩnh modun đàn hồi uốn tĩnh tăng lên - Ở chế độ xử lý nhiệt cao hơn, thời gian xử lý dài làm cho hàm lượng pentozan gỗ giảm nhiều, đồng thời lignin bắt đầu bị biến đổi Do trị số sức chịu uốn tĩnh modun đàn hồi gỗ giảm dần 76 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận a Màu sắc: Màu sắc gỗ sau qua xử lý nhiệt có màu sẫm (cánh dán) đồng Hiện màu sắc ưa chuộng thị trường b Độ hút nước dãn dài: Độ hút nước dãn dài (cả hai chiều xuyên tâm tiếp tuyến) gỗ qua xử lý nhiệt cho kết cao 110 oC Nhiệt độ tăng lên độ hút nước dãn dài giảm dần nên tính ổn định kích thước gỗ tăng Thời gian xử lý nhiệt ảnh hưởng không đáng kể đến độ hút nước độ dãn dài c Giá trị giới hạn bền uốn tĩnh modun đàn hồi uốn tĩnh: Giá trị giới hạn bền uốn tĩnh modun đàn hồi uốn tĩnh nhiệt độ 120oC cho giá trị cao Nhiệt độ xử lý tăng hai giá trị giảm dần Thời gian xử lý lâu giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh giảm Nhìn cách tổng thể tác động nhiệt độ cao tính chất vật lý gỗ bị thay đổi Màu sắc gỗ trở nên tối dần, độ hút nước độ dãn dài (theo hai chiều xuyên tâm tiếp tuyến) giảm, giá trị giới hạn bền uốn tĩnh modun đàn hồi uốn tĩnh gỗ bị giảm đáng kể Như tùy theo mục đích việc xử lý nhiệt: Nâng cao giá trị giới hạn bền uốn tĩnh, modun đàn hồi uốn tĩnh hay nâng cao tính ổn định kích thước gỗ, mà ta lựa chọn chế độ xử lý nhiệt khác Ở xin đề xuất chế độ xử lý nhiệt gỗ Bồ Đề đảm bảo cho hai yêu tố: vừa cho kết giá trị giới hạn bền uốn tĩnh modun đàn hồi uốn tĩnh cao mà đảm bảo tính ổn định kích thước chế độ: Nhiệt độ: 120oC, thời gian: 30 77 Cụ thể: - Màu sắc: Màu sẫm đồng 100oC - Độ hút nước: Giảm 1,84% so với 100oC 33,32% so với giá trị hút nước Max (ở 110oC) - Độ dãn dài xuyên tâm: Giảm 0,57% so với độ dãn dài Max (ở 110oC) - Độ dãn dài tiếp tuyến: Giảm 0,85% so với độ dãn dài Max (ở 110oC) - Giá trị giới hạn bền uốn tĩnh: Tăng 1,57 lần so với gỗ không xử lý 1,15 lần so với gỗ xử lý 100oC - Giá trị modun đàn hồi uốn tĩnh: Tăng 1,18 lần so với gỗ không xử lý 1,11 lần so với gỗ xử lý 100oC 4.2 Kiến nghị Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ cao đến tính chất lý gỗ hướng mới, nhiều triển vọng Vì cần có nhiều đề tài nghiên cứu theo hướng nhiều loại gỗ cấp nhiệt độ, thời gian khác để có đánh giá chung, tổng quát tiền đề cho xây dựng chế độ sấy gỗ nhiệt độ cao ... Việc nghiên cứu ảnh hưởng xử lý nhiệt độ cao đến tính chất lý gỗ Bồ Đề bước khởi đầu cho nghiên cứu xây dựng chế độ sấy gỗ Bồ Đề nhiệt độ cao sau Kế thừa từ kết nghiên cứu sấy nhiệt độ cao (115... – 70oC) tính chất lý gỗ thay đổi 1.1.3 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu Như ứng dụng xử lý gỗ nhiệt độ cao nghiên cứu nhiều góc độ khác như: Nghiên cứu ảnh hưởng xử lý nhiệt độ cao đến tính ổn... nâng cao tính chất lý gỗ, Tùy theo mục đích nghiên cứu mà có chế độ xử lý nhiệt khác Tuy nhiên, tác động nhiệt độ cao tính chất lý gỗ bị thay đổi Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ cao đến thay đổi tính