Gỗ Bạch đàn đƣợc dùng cho các mục đích thông thƣờng. Gỗ bạch đàn thích hợp trong xây dựng công trình tạm thời hoặc kiên cố. Trong xây dựng nhà c a, gỗ đƣợc dùng làm c a chính, khung c a sổ, ván sàn. Do gỗ bạch đàn có độ bền tự nhiên khá cao và khả năng chống chịu sự phá hoại của côn trùng khá cao nên gỗ đƣợc dùng ở những nơi tiếp xúc với đất, tà vẹt, cột và cọc. Các công dụng khác là trong đóng tàu thuyền, toa xe, hòm hộp và kệ, điêu khắc, tiện, dụng cụ thể thao và nông cụ. Gỗ bạch đàn thích hợp cho sản xuất ván mỏng và ván dán, ván dăm, ván sợi cứng và ván sợi - bông. Một công dụng chủ yếu của gỗ bạch đàn là sản xuất bột giấy. Gỗ bạch đàn cũng là nguồn cung cấp củi rất quan trọng, nói chung củi bạch đàn cháy rất nhanh do gỗ có hàm lƣợng tinh dầu cao, nhiều loài cho than gỗ chất lƣợng cao. Một vài loài đang đƣợc dùng trong các dự án trồng mới rừng [48].
Lá và cành của nhiều loài bạch đàn chứa tinh dầu là sản phẩm quan trọng trong y dƣợc (ví dụ nhƣ thuốc ho và thuốc xoa bóp), nƣớc hoa, xà phòng và bột giặt. Dầu bạch đàn còn đƣợc dùng làm thuốc kh trùng và thuốc trừ sâu. Vỏ của một số loài cho tanin. Hoa của nhiều loài có phấn và mật tốt cho làm mật ong. Một vài loài đƣợc trồng làm cảnh [9],[48].
Bạch đàn urô (Eucalyptus urophylla) là loài bạch đàn không mọc tự nhiên ở lục địa Australia. Vùng phân bố tự nhiên của nó đƣợc giới hạn ở một số đảo của phần cực nam quẩn đảo Santo – Indonesia. Tại đây, bạch đàn E.urophylla xuất hiện theo dải từ 7030’-100
vĩ độ Nam, 122-1270 Kinh Đông. Trong vùng phân bố bạch đàn E.urophylla sống từ vùng bán sơn địa tới vùng núi (ở độ cao từ 70-2960m so với mặt nƣớc biển).
Bạch đàn urô là loài có năng suất sinh khối rất cao. Tại nơi nguyên sản, gỗ của bạch đàn urô đƣợc s dụng rất nhiều trong xẻ ván ,xây dựng và làm đồ trong gia đình. Đặc biệt, do có thân thẳng, tăng trƣởng nhanh và có chiều cao dƣới cành lớn nên loài bạch đàn urô tạo ra tỷ lệ thành khí cao hơn so với các loài khác, ngoài ra còn rất thích hợp cho làm gỗ trụ mỏ.
Tại Việt Nam, Bạch đàn là một trong số các loài cây trồng rừng chính, không chỉ đối với rừng trồng tập trung mà còn cả đối với trồng cây phân tán, trồng cây trong các hộ gia đình.
Chƣơng 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
4.1. Địa iểm, thông số ầu vào nguyên liệu
Để tiến hành thực nghiệm tôi đã lựa chọn cây gỗ Bạch đàn Uro tại xã Ba Trại, huyện Ba Vì - thành phố Hà Nội, cụ thể nhƣ sau:
- Gỗ Bạch đàn (Eucalyptus urophylla S.T. Blake), tuổi từ 10 - 15 năm. - Gỗ xẻ có kích thƣớc: 25 x (40 đến 100) x 600, mm.
- Số lƣợng gỗ: 50 thanh/chế độ (0.05 ÷ 0,075m3/chế độ). - Nƣớc trong khoang chứa: 40 ÷ 45 lít.
- Độ ẩm của gỗ trƣớc khi x lý MC = 25 đến 30 %.
4.2. Quá tr nh thực nghiệm xử lý thủy nhiệt gỗ Bạch n
4.2.1. Sơ đồ thực nghiệm công nghệ xử lý thủy - nhiệt
4.2.2. Xử lý thủy - nhiệt cho gỗ Bạch đàn (gồm 2 giai đoạn)
Trong quá trình x lý thủy - nhiệt: Thời gian để nhiệt độ đạt đến biến số nhiệt độ nghiên cứu (thời gian làm nóng nguyên liệu gỗ): Thời gian tăng nhiệt độ từ nhiệt độ môi trƣờng (TMT) là 280C đến 1200C là 3 giờ. Khi nhiệt độ từ 1200C để tăng đến các biến nhiệt độ 1400C, 1600C, 1800C và 2000C, thời gian tăng nhiệt là 3 phút tăng 10C. Nguyên liệu Thiết bị Làm nóng gỗ x lý thuỷ - nhiệt Giai oạn 1: X lý thủy nhiệt T: (120-200oC) : (1 đến 5h) Giai oạn 2: Sấy (đa tụ) T: 140oC : 3h Hoàn thiện sản phẩm Làm nguội tự nhiên
- Giai oạn 1 (X lý thủy - nhiệt): X lý thuỷ - nhiệt các thanh cơ sở bằng thiết bị x lý thuỷ - nhiệt.
- Giai oạn 2 (Sấy đa tụ): Sấy đa tụ các thanh cơ sở sau khi thuỷ - nhiệt đƣợc để ráo nƣớc đƣa vào sấy ở nhiệt độ 1400C và thời gian 3h. Sau đó sấy và hong phơi tự nhiên để đƣa về độ ẩm 8 - 12%.
Mô tả quá tr nh tiến h nh xử lý thủy - nhiệt trên thiết bị Sumpot:
Bƣớc 1: Nguyên liệu gỗ xẻ đƣợc xẻ theo kích thƣớc phù hợp với kích thƣớc của thiết bị x lý.
Bƣớc 2: Kiểm tra thiết bị x lý: các van đóng, xả; điện và các thao tác khác liên quan đến an toàn cho ngƣời và thiết bị.
Bƣớc 3: Đƣa gỗ vào buồng x lý, xếp song song với buồng x lý và siết chặt ốc. Bƣớc 4: Xả nƣớc vào buồng x lý nhiệt.
Bƣớc 5: Đặt chế độ (nhiệt độ và thời gian) x lý theo 2 giai đoạn của công nghệ x lý thủy - nhiệt và bấm thiết bị hoạt động.
Bƣớc 6: Kiểm soát quá trình x lý và ghi di n biến quá trình tăng nhiệt độ. Bƣớc 7: Sau khi kết thúc giai đoạn 1 thiết bị tự động chuyển giai đoạn 2, tiến hành xả van nƣớc trong buồng thiết bị cho đến khi không còn nƣớc chảy thì khóa van.
Bƣớc 8: Kết thúc giai đoạn 2, tiến hành để nguội tự nhiên và tháo ốc, lấy gỗ ra.
Bảng 4.1. Chế ộ xử lý thuỷ nhiệt cho gỗ Bạch n
Chế độ
Thông số chế ộ xử lý (giải đoạn 1) Thông số chế ộ sấy a tụ (giải đoạn 2)
Nhiệt độ (T) Thời gian ( ) Nhiệt độ (T) Thời gian ( )
1 140 2 140 3 2 180 2 140 3 3 140 4 140 3 4 180 4 140 3 5 120 3 140 3 6 200 3 140 3 7 160 1 140 3 8 160 5 140 3 9 160 3 140 3
4.3. Thiết bị xử lý thủy nhiệt v dụng cụ thí nghiệm
- Thiết bị x lý thuỷ nhiệt: S dụng thiết bị x lý thủy nhiệt là máy Sumpot tại Trung tâm thí nghiệm và Phát triển công nghệ - Viện Công nghiệp gỗ - Trƣờng Đại học Lâm nghiệp.
Bảng 4.2. Thông số kỹ thuật thiết bị xử lý nhiệt
Model Sumpot
Xuất xứ TQ
Năm sản xuất 2010
Trọng lƣợng 750 kg
Nhiệt độ gia nhiệt Max 230 0C
Bộ phận gia nhiệt bằng điện 3 chiếc
Hệ thống điều khiển PLC
Đƣờng kính trong khoang chứa 600 mm
Chiều dài khoang 1300 mm
- Dụng cụ thí nghiệm
+ Thƣớc kẹp điện t có độ chính xác 0,01 mm + Cân điện t , độ chính xác 0,01 g
+ Tủ sấy thí nghiệm có thể điều chỉnh và duy trì nhiệt độ trong khoảng từ nhiệt độ môi trƣờng đến nhiệt độ 3000C với độ chính xác 10C.
4.4. Quá tr nh lấy m u v kiểm tra
4.4.1. Phương pháp lấy mẫu thí nghiệm
(1) Mẫu kiểm tra tính chất cơ vật lý, công nghệ
- Mẫu gỗ Bạch đàn đƣợc lấy đều theo tỷ lệ trên thân cây (gốc, thân và ngọn), xẻ thanh theo kích thƣớc và phƣơng pháp xẻ tiếp tuyến.
- Gỗ Bạch đàn ở mỗi chế độ x lý đƣợc lấy ngẫu nhiên, trên thanh gỗ một phần cắt làm mẫu gỗ x lý còn một phần cắt làm mẫu đối chứng trên cùng một thanh gỗ và cùng một mặt cắt, nhằm giảm thiểu sự khác biệt giữa các vị trí trên thân cây.
- Trƣớc khi x lý thủy - nhiệt thanh gỗ đƣợc ký hiệu mẫu gỗ x lý (các chế độ x lý) và mẫu gỗ đối chứng, cụ thể ký hiệu nhƣ sau:
+ Mẫu đối chứng: ký hiệu (ĐC-XL1 đến ĐC-XL9) từ chế độ 1 đến chế độ 9 để so sách kết quả của từng chế độ riêng và các tính chất.
+ Chế độ 1: X lý 1 (XL1-A1) là nhiệt độ 1200C và thời gian 3 giờ. + Chế độ 2: X lý 2 (XL2-A2) là nhiệt độ 1400C và thời gian 2 giờ. + Chế độ 3: X lý 3 (XL3-A3) là nhiệt độ 1400C và thời gian 4 giờ. + Chế độ 4: X lý 4 (XL4-B1) là nhiệt độ 1600C và thời gian 1 giờ. + Chế độ 5: X lý 5 (XL5-B2) là nhiệt độ 1600C và thời gian 3 giờ. + Chế độ 6: X lý 6 (XL6-B3) là nhiệt độ 1600C và thời gian 5 giờ. + Chế độ 7: X lý 7 (XL7-C1) là nhiệt độ 1800C và thời gian 2 giờ. + Chế độ 8: X lý 8 (XL8-C2) là nhiệt độ 1800C và thời gian 4 giờ.
+ Chế độ 2: X lý 9 (XL9-C3) là nhiệt độ 2000C và thời gian 3 giờ.
- S dụng phƣơng pháp so sách tƣơng đối giữa các mẫu ở cùng chế độ (trƣớc và sau khi x lý), cùng một thanh để đánh giá các tính chất gỗ x lý.
(2) Mẫu kiểm tra thành phần hóa học, cấu tạo và cấu trúc hóa học
- Mẫu gỗ đƣợc lấy trên cùng một thanh gỗ Bạch đàn, cùng vòng năm và cùng mặt cắt. Sau khi x lý thủy - nhiệt mẫu gỗ đƣợc cắt thành các mẫu nhỏ nhỏ sao cho các mẫu có vị trí gần nhau để tránh sự khác biệt về cấu trúc khi phân tích do vị trí thân cây gây. Đối với mẫu dùng mô ta cấu tạo hiển vi đƣợc lấy đảm bảo 3 chiều: xuyên tâm, tiếp tuyến, dọc thớ.
- S dụng phƣơng pháp so sánh gần đúng và tƣơng đối giữa các chế độ nhƣ đã trình bày ở mẫu kiểm tra tính chất cơ vật lý và công nghệ để đánh giá gỗ trƣớc và sau khi x lý thủy - nhiệt.
4.4.2. Kiểm tra mẫu thí nghiệm
Mẫu thí nghiệm sau khi x lý thủy - nhiệt theo các chế độ của quy hoạch thực nghiệm với 3 lần lặp/chế độ x lý đƣợc cắt mẫu theo các tiêu chuẩn tƣơng ứng với từng tính chất kiểm tra và công thức xác định trình bày ở chƣơng 2, mục 2.5.3.
a) Kiểm tra tính chất vật lý của gỗ Bạch đàn Uro được xử lý thuỷ nhiệt * Khối lượng thể tích
Tiêu chuẩn kiểm tra: TCVN 8048-2: 2009. Kích thƣớc mẫu: 20 х 20 х 25 mm.
Dung lƣợng mẫu: 15 mẫu/chế độ.
Dụng cụ kiểm tra: Cân điện t độ chính xác ± 0,01g, thƣớc kẹp độ chính xác 0,01mm, tủ sấy nhiệt độ tối đa 3000C có độ chính xác ± 0,10
C.
Quy trình kiểm tra: Mẫu đƣợc đặt vào tủ sấy và tăng dần nhiệt độ. Nhiệt độ cuối cùng là 100 ± 50C cho đến khô hoàn toàn. Để xác định trạng thái khô hoàn toàn, ta cân mẫu để kiểm tra, nếu khối lƣợng giữa 2 lần cân liên tiếp cách nhau 2 giờ lệch nhau
không quá 0,01g thì dừng sấy, tại thời điểm đó mẫu đƣợc coi là khô kiệt. Mẫu khô kiệt đƣợc đƣa vào bình hút ẩm làm nguội, sau đó cân đƣợc khối lƣợng m0, g. Sau đó, dùng thƣớc kẹp đo kích thƣớc 3 chiều của mẫu, từ đó tính đƣợc thể tích V0, cm3.
* Hệ số chống trương nở ASE
Tiêu chuẩn kiểm tra: ASTM D 4446-08. Kích thƣớc mẫu: 20 х 20 х 25 mm. Dung lƣợng mẫu: 15 mẫu/chế độ.
Dụng cụ kiểm tra: Thƣớc kẹp độ chính xác 0,01mm, tủ sấy nhiệt độ tối đa 3000C có độ chính xác ± 0,10C.
Quy trình kiểm tra: Mẫu ngâm trong nƣớc 24 giờ, sau đó đo kích thƣớc. Tiếp theo, đƣa mẫu vào sấy khô kiệt rồi đo kích thƣớc. Quá trình ngâm sấy thực hiện chu kỳ 7 lần.
* Hệ số chống hút nước WRE
Tiêu chuẩn kiểm tra: ASTM D4446-08. Kích thƣớc mẫu: 20 х 20 х 25 mm. Dung lƣợng mẫu: 15 mẫu/chế độ.
Dụng cụ kiểm tra: Cân điện t độ chính xác ± 0,01g, tủ sấy nhiệt độ tối đa 3000C có độ chính xác ± 0,10C.
Quy trình kiểm tra: Mẫu ngâm trong nƣớc 24 giờ, sau đó cân khối lƣợng. Tiếp theo, đƣa mẫu vào sấy khô kiệt rồi cân khối lƣợng. Quá trình ngâm sấy thực hiện chu kỳ 7 lần.
b) Kiểm tra tính chất cơ học của gỗ Bạch đàn Uro được xử lý thuỷ - nhiệt
* Độ bền uốn tĩnh
Tiêu chuẩn kiểm tra: theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 3133:1975 và ISO 3349:1975 (TCVN 8048-3:2009).
Hình 4.3. Kích thƣớc m u xác ịnh ộ bền uốn tĩnh
Kích thƣớc mẫu: 20 х 20 х 300 mm. Dung lƣợng mẫu: 15 mẫu/chế độ.
Dụng cụ kiểm tra: Thƣớc kẹp độ chính xác 0,01mm, máy th tính chất cơ lý QTEST 25.
Quy trình kiểm tra: Mẫu sau khi gia công xong x lý mẫu đến độ ẩm cân bằng với môi trƣờng không khí thƣờng (12%). Khi mẫu đã x lý về độ ẩm thăng bằng tiến hành đo kích thƣớc mẫu sau đó tiến hành xác định giới hạn bền nén dọc đƣợc thực hiện trên máy th cơ học QTEST 25.
* Độ bền nén dọc thớ
Tiêu chuẩn kiểm tra: tiêu chuẩn quốc tế ISO 3132- 1975 (TCVN 363- 70). Kích thƣớc mẫu: 20 х 20 х 30 mm.
Dung lƣợng mẫu: 15 mẫu/chế độ.
Dụng cụ kiểm tra: Thƣớc kẹp độ chính xác 0,01mm, máy th tính chất cơ lý QTEST 25.
Quy trình kiểm tra: Mẫu sau khi gia công xong x lý mẫu đến độ ẩm cân bằng với môi trƣờng không khí thƣờng (12%). Khi mẫu đã x lý về độ ẩm thăng bằng tiến hành đo kích thƣớc mẫu sau đó tiến hành xác định giới hạn bền nén dọc đƣợc thực hiện trên máy th cơ học QTEST 25.
* Độ bền nén ngang thớ
Tiêu chuẩn kiểm tra: theo tiêu chuẩn TCVN 8048-5:2009. Kích thƣớc mẫu: 20 х 20 х 30 mm.
Dung lƣợng mẫu: 15 mẫu/chế độ.
Dụng cụ kiểm tra: Cân điện t độ chính xác ± 0,01g, tủ sấy nhiệt độ tối đa 3000C có độ chính xác ± 0,10C.
Quy trình kiểm tra: Mẫu sau khi gia công xong x lý mẫu đến độ ẩm cân bằng với môi trƣờng không khí thƣờng (12%). Khi mẫu đã x lý về độ ẩm thăng bằng tiến
hành đo kích thƣớc mẫu sau đó tiến hành xác định giới hạn bền nén ngang thớ đƣợc thực hiện trên máy th cơ học QTEST 25.
c) Kiểm tra tính chất công nghệ của gỗ Bạch đàn Uro được xử lý thuỷ - nhiệt * Đo độ nhám bề mặt
Tiêu chuẩn kiểm tra: theo tiêu chuẩn ISO 4287-1997. Kích thƣớc mẫu: 50 х 50 х 50 mm.
Dung lƣợng mẫu: 15 mẫu/chế độ.
* Thử độ bền kéo trượt màng keo
- S dụng tiêu chuẩn Châu Âu EN 205 : 2003. - Mẫu th có kích thƣớc nhƣ sau:
L= 1505(mm) W= 200.2(mm)
t = 50.1(mm) - Dung lƣợng mẫu: 15 mẫu/chế độ
- Chất kết dính s dụng keo PVAc; Tỷ lệ keo tráng là 200g/m2
- Dụng cụ kiểm tra: Thƣớc kẹp có độ chính xác 0.01 mm, máy th tính chất cơ lý QTEST 25.
- Quy trình kiểm tra: Dùng thƣớc kẹp đo tiết diện của khu vực kéo trƣợt màng keo. Sau đó lắp mẫu vào máy th cơ học QTEST 25 theo phƣơng thẳng đứng với trục máy, đồng thời mẫu nằm trong mép bộ gá từ 15 – 20 mm. Tăng tải chậm, đều và duy trì tăng tải cho đến khi mẫu bị phá hủy. Đọc trị số tải trọng phá hủy trên đồng hồ đo lực ( đọc chính xác đến 2kgf).
* Thử bong tách màng keo
- S dụng tiêu chuẩn Nhật Bản JAS Type II - Mẫu th bong tách màng keo
L=750.2(mm) W=75 0.2(mm)
t =5 0.1(mm) - Dung lƣợng mẫu: 15 mẫu/chế độ
- Chất kết dính s dụng keo PVAc; Tỷ lệ keo tráng là 200g/m2
- Dụng cụ kiểm tra: Nồi luộc tự động, thƣớc kẹp điện t có độ chính xác 0.01 mm, kính lúp có thƣớc đo.
- Quy trình kiểm tra: Cho mẫu vào nồi luộc tự động, luộc 2 giờ trong nƣớc nóng 703oC. Vớt ra, để ráo 15 phút trong điều kiện bình thƣờng, sau đó đem sấy với thời gian 3 giờ ở nhiệt độ 603 oC. Khi sấy xong, ta lấy mẫu ra để nguội 15 phút rồi đo chiều dài bong tách trên từng cạnh. Chiều dài vết nứt nhỏ đƣợc xác định bằng kính lúp, các bong tách lớn đƣợc xác định bằng thƣớc kẹp điện t .
d) Kiểm tra tính sự thay đổi màu s c của gỗ xử lý và độ bền màu tự nhiên của gỗ Bạch đàn Uro được xử lý thuỷ – nhiệt
Phƣơng pháp tính độ chênh lệch màu này đƣợc ứng dụng cho kiểm tra: sự thay đổi màu đƣợc kiểm tra thông qua kết quả đo độ lệch màu của các chế độ x lý so với mẫu không x lý (đối chứng), còn kiểm tra biến màu tự nhiên thông qua đo độ lệch màu giữa các mẫu gỗ đo lần đầu (các chế độ x lý tƣơng ứng) với mẫu gỗ sau thời gian 60 ngày, độ lệch màu giữa mẫu gỗ đo lần đầu và mẫu gỗ sau thời gian 60 ngày đó là: