a. Phương pháp Segal; b Phương pháp Turkey
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Với thông số công nghệ mà Luận án đã thực hiện, nhiệt độ xử lý biến đổi từ 170 oC đến 210 oC và thời gian xử lý biến đổi từ 2h đến 10h, môi trường xử lý là môi trường không khí áp suất thường; qua xác định các tính chất của gỗ và phân tích mối tương quan giữa chúng, Luận án đưa ra các kết luận chính sau:
(1) Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến tính chất gỗ
Kích thước và khối lượng của gỗ Keo tai tượng sau khi xử lý nhiệt giảm xuống khi tăng nhiệt độ và kéo dài thời gian xử lý nhiệt. Độ tổn hao kích thước gỗ có thể tới 3%, độ tổn hao khối lượng gỗ có thể tới 14%. Đây sẽ là cơ sở để xác định kích thước phôi trước khi đưa và xử lý.
Gỗ Keo tai tượng sau khi xử lý nhiệt có độ ổn định kích thước khá cao, ASE có thể đạt tới 45-50%. Tuy nhiên, hiệu suất chống hút nước (WRE) của gỗ Keo tai tượng sau khi xử lý tăng không nhiều, chỉ dưới 20%.
Cùng với sự thay đổi tính chất vật lý, một số tính chất cơ học của gỗ Keo tai tượng sau khi xử lý cũng có sự thay đổi. Trong đó, độ bền nén dọc thớ tăng lên khi nhiệt độ xử lý và thời gian xử lý tăng, tối đa có thể tăng đến 20-25%. Tuy nhiên, độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi uốn tĩnh của gỗ giảm xuống khi tăng nhiệt độ và thời gian xử lý; độ giảm tối đa có thể đến 20-25% với độ bền uốn tĩnh, và 14-16% với mô đun đàn hồi uốn tĩnh.
Khả năng dán dính của gỗ xử lý nhiệt qua xác định độ bền kéo trượt màng keo cho thấy, gỗ sau khi xử lý nhiệt có độ bền kéo trượt màng
keo thấp hơn gỗ chưa xử lý, độ bền kéo trượt màng keo có thể giảm tới 25%.
Các chỉ tiêu chất lượng gỗ mà Luận án đã nghiên cứu phân tích có quy luật biến đổi phù hợp với các nghiên cứu trong và ngoài nước. Gỗ sau khi xử lý nhiệt đã khắc phục được nhược điểm của gỗ Keo tai tượng đó là nâng cao được tính ổn định kích thước. Nhưng cùng với đó là một số tính chất cơ học của gỗ giảm xuống. Tuy nhiên, căn cứ vào một số trường hợp sử dụng gỗ, yêu cầu khả năng chịu lực của gỗ không cao, do đó hoàn toàn có thể sử dụng gỗ Keo tai tượng sau khi xử lý nhiệt để sản xuất, từ đó sẽ nâng cao được chất lượng sản phẩm nếu sản xuất từ gỗ Keo tai tượng đã xử lý nhiệt.
(2) Thông số công nghệ hợp lý để xử lý nhiệt gỗ Keo tai tượng
Nhằm xác định thông số công nghệ hợp lý để xử lý, Luận án đã áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố và lập ra được các phương trình tương quan giữa chỉ tiêu chất lượng gỗ và tham số công nghệ xử lý. Cụ thể như sau:
- Độ tổn hao khối lượng (ML)
ML = 126,06 – 1,47T + 0,0044T2 – 0,85t + 0,0065Tt – 0,0035t2 - Độ tổn hao kích thước (DL)
DL = 30,81 – 0,349T + 0,001T2 – 0,436t + 0,0027Tt + 0,0049t2 - Hệ số chống trương nở (ASE)
ASE = 257,74 – 3,505T + 0,0115T2 + 4,035t + 0,003Tt – 0,19t2 - Hiệu suất chống hút nước (WRE)
WRE = -212,55 + 1,982T - 0,0042T2 + 1,61t - 0,0066Tt + 0,0034t2 - Độ tăng cường độ nén dọc (ICS)
ICS = 86,959 – 1,098T + 0,0035T2 - 4,66t + 0,032Tt – 0,028t2 - Độ giảm độ bền uốn tĩnh (DMOR)
DMOR = 774,969 – 8,464T + 0,0233T2 - 9,575t + 0,0459Tt + 0,154t2 - Độ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh (DMOE)
DMOE = 291,18 – 3,35T + 0,0097T2 + 0,105t - 0,0025Tt + 0,057t2 - Độ giảm độ bền kéo trượt màng keo (DSG)
DSG = 226,4 – 2,99T + 0,0097T2 + 3,5t - 0,015Tt
Sau khi giải bài toán tối ưu, Luận án đã xác định được thông số công nghệ xử lý hợp lý cho gỗ Keo tai tượng là:
- Nhiệt độ: T = 191,25 oC - Thời gian: t = 5,78 h
Với thông số tối ưu trên các chỉ tiêu chất lượng tính toán của gỗ Keo tai tượng xử lý nhiệt như sau: ML = 8.01 %; DL = 1,26 %; ASE = 28,33% ; WRE = 15% ; ICS = 12,49% ; DMOR = 9%; DMOE = 5,03%; DSG = 13%.
(3) Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến cấu tạo và cấu trúc hóa học
Cấu tạo hiển vi của gỗ Keo tai tượng quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy, sau khi xử lý nhiệt thành phần bị ảnh hưởng lớn nhất là hệ thống lỗ thông ngang trên vách tế bào mạch gỗ.
Kết hợp giữa các phương pháp phân tích hiện đại (FTIR và XPS) đã tìm ra được sự thay đổi trong cấu trúc hóa học của gỗ Keo tai tượng, đó là: (1) Hàm lượng nhóm thân nước (-OH) giảm xuống khi tăng nhiệt độ và thời gian xử lý, đồng thời các chất chiết xuất bị dịch chuyển ra bề mặt gỗ làm cho màu sắc của gỗ đậm hơn.
Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) cho thấy độ kết tinh của xenlulo trong gỗ sau khi xử lý nhiệt tăng lên, điều này đã gây ảnh hưởng đến độ dẻo dai của gỗ.
Với các đặc điểm của gỗ sau khi xử lý nhiệt trong phạm vi nghiên cứu của Luận án cho thấy: công nghệ xử lý nhiệt độ cao trong môi trường không
khí hoàn toàn có thể áp dụng để xử lý nâng cao tính ổn định kích thước gỗ Keo tai tượng sử dụng trong sản xuất đồ mộc nội địa và xuất khẩu, mà ít gây ảnh hưởng xấu đến cường độ chịu lực của nó.
2. Kiến nghị
(1) Do gỗ rừng trồng nói chung, gỗ Keo tai tượng nói riêng thường xảy ra rất nhiều khuyết tật khi sấy, do đó một trong những vấn đề khó khăn cần giải quyết để nâng cao hiệu quả của công nghệ xử lý nhiệt đó là tìm giải pháp hạn chế khuyết tật trong giai đoạn sấy trước khi đưa vào xử lý nhiệt độ cao;
(2) Do điều kiện thiết bị thí nghiệm và mục tiêu của Luận án, trong quá trình thực hiện mới chỉ xử lý cho gỗ có kích thước nhỏ, nhưng trong thực tế thường cần xử lý với phôi gỗ kích thước lớn. Vì vậy để phù hợp với thực tiễn sản xuất, cần căn cứ vào kết quả nghiên cứu của Luận án để điều chỉnh thông số công nghệ và tiến hành nghiên cứu sản xuất gỗ với kích thước lớn theo yêu cầu của sản xuất thực tế;
(3) Để định hướng giải pháp gia công phù hợp cho gỗ xử lý nhiệt để sản xuất đồ gỗ cần nghiên cứu khả năng gia công của gỗ xử lý nhiệt trên các máy thông dụng;
(4) Gỗ sau khi xử lý nhiệt có màu sắc đậm hơn so với gỗ chưa xử lý. Hơn nữa có xu hướng chuyển thành màu của một số loài gỗ quý hiếm, do đó, có thể nghiên cứu xác lập mối tương quan giữa màu sắc gỗ với các chỉ tiêu chất lượng của gỗ và thông số công nghệ xử lý nhiệt, từ đó làm cơ sở đánh giá, phân loại chất lượng gỗ xử lý nhiệt khi sản xuất thực tiễn trên cơ sở kiểm tra màu sắc.
(5) Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của Luận án và các kết quả nghiên cứu liên quan, xây dựng quy trình xử lý nhiệt áp dụng cho sản xuất đồ mộc xuất khẩu từ gỗ rừng trồng mọc nhanh.
(6) Trên cơ sở kết quả của Luận án, tiếp tục nghiên cứu đặc điểm sinh học của gỗ xử lý nhiệt về khả năng kháng nấm và các vi sinh vật co hại cho độ bền của gỗ rừng trồng mọc nhanh.