Tóm tắt Luận án Nghiên cứu một số yếu tố của công nghệ xử lý biến dạng gỗ xẻ bạch đàn trắng (eucalyptus camaldulensis dehn) bằng phương pháp xẻ

Nội dung text: Tóm tắt Luận án Nghiên cứu một số yếu tố của công nghệ xử lý biến dạng gỗ xẻ bạch đàn trắng (eucalyptus camaldulensis dehn) bằng phương pháp xẻ

1. 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP OUDONE SISCHALEUNE NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CỦA CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BIẾN DẠNG GỖ XẺ BẠCH ĐÀN TRẮNG (Eucalyptus camaldulensis Dehn) BẰNG PHƢƠNG PHÁP XẺ Chuyên ngành: Kỹ thuật chế biến lâm sản Mã số: 62.54.03.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SẢN XUẤT VÁN VÀ CHẾ BIẾN Hà Nội, 2017
2. 2 Công trình đƣợc hoàn thành tại: Trƣờng Đại học Lâm nghiệp - Xuân Mai - Chƣơng Mỹ - Hà Nội. Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Thiết Phản biện 1: Phản biện 2: Luận án sẽ đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm luận án tiến sĩ kỹ thuật chế biến lâm sản họp tại: Trƣờng Đại học Lâm nghiệp - Xuân Mai - Chƣơng Mỹ - Hà Nội Vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại: Thƣ viện Quốc gia Việt Nam, thƣ viện trƣờng Đại học Lâm nghiệp và thƣ viện trƣờng Đại học Quốc gia Lào
3. 3 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƢỢC CÔNG BỐ 1. Sự thay đổi tính chất vật lý của gỗ bạch đàn trắng (eucalyptus camaldulensis dehnh.) theo chiều dọc và chiều ngang thân cây. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp số 4/2016 2. Ảnh hƣởng của phƣơng pháp xẻ dến mức độ biến dạng và nứt của gỗ xẻ từ gỗ bạch đàn trắng (eucalyptus camaldunensis denhn.). Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn số 18, kì 2/9/2016.
4. 1 MỞ ĐẦU Cộng hoà dân chủ nhân dân Lào (CHDCND Lào) có nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú, với diện tích rừng rất lớn. Tuy nhiên, đến 2001, độ che phủ rừng chỉ còn còn 41% . Do vậy, Chính phủ đã tăng cƣơng cƣờng trồng rừng để nâng độ che phủ lên 47%. Tập đoàn cây rừng trồng phổ biến ở Lào là: Các loại keo tai tƣợng, keo lá tràm, tếch, bạch đàn. Bạch dàn trồng ở Lào có 2 loại: Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehn.) và bạch đàn đỏ (Eucalyptus urohlylla Dehn.) chiếm 80 % diện tích rừng trồng. Gỗ Bạch đàn trắng rừng trồng đƣợc khai thác để đƣa vào chế biến làm ván ghép thanh, sản xuất đồ gỗ, nhƣng tỷ lệ lợi dụng rất thấp. Ở Lào, để sản xuất 1 m3 ván ghép thanh cần đến 6 - 6,5 m3 gỗ tròn, cao gần gấp 2 lần so với các loài gỗ khác. Nguyên nhân chủ yếu là gỗ sau khi xẻ và sau khi sấy, bị biến dạng và nứt quá nhiều cần phải loại bỏ. Hiên nay, ngƣời ta đã đƣa ra nhiều giải pháp, nhƣ: chọn giống, cho cây chết đứng, biến tính bằng vi sóng, keo dán, nén ép hoặc chọn giải pháp sấy, tuy nhiên, chƣa giải pháp nào thực sự có hiệu quả cao. Để góp phần giảm tỷ lệ tiêu hao nguyên liệu gỗ bạch đàn khi gia công, cần thiết phải có nghiên cứu có hệ thống về cấu tạo, tính chất vật lí và công nghệ, đặc biệt là công nghệ xẻ gỗ. Tiêu hao nguyên liệu gỗ chủ yếu là do biến dạng và nứt mà nguyên nhân chủ yếu là ở khâu xẻ và khâu sấy. Nhƣng, nếu khâu xẻ không tốt, dù khâu sấy có hợp lí, gỗ xẻ sau sấy vẫn bị nứt và biến dạng. Vì vậy, việc tìm ra nguyên nhân và biện pháp khắc phục một số đặc điểm bất lợi trong sản xuất đề mộc xuất khẩu của gỗ Bạch đàn trắng là một hƣớng đi vừa có ý nghĩa khoa học vừa có ý nghĩa thực tiễn, góp phần nâng cao giá trị kinh tế của gỗ Bạch đàn trắng nói riêng và gỗ rừng trồng nói chung; từ đó góp phần ổn định an sinh xã hội bền vững. Đặc biệt qua đó giúp các doanh nghiệp khai thác, chế biến và kinh doanh lâm sản thực hiện đúng chỉ thị số 15 của Thủ tƣớng Chính phủ nƣớc CHDCND Lào ký ngày 13 tháng 5 năm 2016 về việc nghiêm cấm khai thác gỗ rừng tự nhiền, xuất khẩu gỗ tròn và gỗ xẻ trên địa bàn toàn quốc. Để giải quyết một phần vấn đề đó, nghiên cứu về phƣơng pháp xẻ để giảm thiểu biến dạng và nứt của gỗ xẻ là một trong những hƣớng ƣu tiên hiện nay, cho nên, đề tài "Nghiên cứu một số yếu tố của công nghệ xử lý biến dạng gỗ xẻ Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehn) bằng phương pháp xẻ” là một hƣớng đi đúng, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Nghiên cứu về cây Bạch đàn trắng 1.1.1 Phân bố bạch đàn trắng ở Lào Lào là một nƣớc còn có nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa dạng, trong những năm gần đây rừng tự nhiên bị khai thai thác để đóng góp vào công cuộc phát triển cơ sở hạ tầng của đất nƣớc; do đó làm cho diện tích rừng tự nhiên bị giảm xuống nghiêm trọng. Theo điều tra của Cục quản lý tài nguyên rừng Lào (2015), diện tích rừng cả nƣớc 15.95.601 ha, chiếm 46,74 % diện tích, trong đó phân chia thành 3 loại chính: Rừng đặc dụng có diện tích 4.705.809 ha, chiếm 29,49 %; rừng phòng hộ 8.045.169 ha, chiếm 50,43 % và rừng sản xuất 3.203.623 ha, chiếm 20,08 %. Đó là con số thông kế mới nhất về diện tích rừng trên cả nƣớc, trong đó chƣa tính diện tích các loại rừng trồng khác [55; 56]. Với con số thống kê mới nhất về diện tích rừng trồng bạch đàn là: 60,764 ha (Cục Lâm nghiệp, BN-LN, Lào 2014) và dự định sẽ thu đƣợc sản lƣợng gỗ tròn khoảng 900 nghìn mét khối mỗi năm tính từ năm 2020 trở đi. Các vùng đƣợc trồng nhiều là từ khu vực miền Trung xuống miền Nam Lào là đƣợc tập trung trồng nhiều nhất vì lý do là có nhiều diện tích tƣơng đối bẳng phẳng và cây bạch đàn phát triển tốt với khí hậu đất đai ở vùng đó (Thủ đô Viêng Chăn, Tỉnh Bolykhamxay, Khammuoan, Savannakhet, Salavanh, Champasack, Sekong,
5. 2 Attapu), còn về các tình phía Bắc Lào thì địa hình có nhiều đồi núi vì vậy chỉ đƣợc trồng thử nghiệm ở hai Tỉnh Xiêng Khoảng và Oudonmxay với diện tích chƣa đến nghìn ha . Đầu những năm 1990, Công ty Burapha Agroforestry Co.,Ltd (BAFCO) của Thuỷ Điển đã đặt chân vào Lào để trồng cây bạch đàn sử dụng trong công nghiệp gỗ (sản xuất đồ mộc), năm 1990 chỉ trồng thử nghiệm 20 ha, đến năm 96 trồng thêm 1.200 ha, đến năm 2012 công ty đã trồng đƣợc 22.000 ha, ngoài ra mỗi năm trồng thêm 400 ha kết hợp với dân bản địa, đến năm 2015 Công ty cùng các hộ gia đình đã có diện tích trồng cây bạch đàn tổng cộng là 27.000 ha. Công ty Burapha Agroforestry Co.,Ltd (BAFCO) đồng thời đã xây dựng xƣởng chế biến tại Thủ đô Viêng Chăn - Lào, cách trung tâm thủ đô khoảng 40 Km và mỗi năm sử dụng 28.000 m3 gỗ tròn Bạch đàn trắng, chủ yếu để chế biến sản phẩm đồ mộc từ gỗ Bạch đàn trắng suất khẩu các nƣớc Chân Âu. Năm 2000 Công ty Burapha Agroforestry Co.,Ltd (BAFCO) đã hợp đồng với tập đoàn IKEA và đã xuất khẩu nhiều lô hàng, trong quá trình sản xuất đã có một số lô sản phẩm không đạt yêu cầu về chất lƣợng mà nguyên nhân chủ yếu do sản phẩm bị cong vênh biến dạng, do đó công ty từ năm 2003 đến nay đã không tiếp tục hợp tác sản xuất đồ mộc cho tập đoàn IKEA [53]. Đồng thời trong thời gian từ năm 1996 cũng đã có Công ty Oji & Sojitz (Nhật Bản) đã làm bản ghi nhớ với Chính phủ Lào về việc đầu tƣ vào trồng cây bạch đàn, chủ yếu vấn là cây Bạch đàn trắng, từ năm 1996 đến 2007 đã trồng đƣợc 15.000 ha [51] Năm 2008 Công ty Oji & Sojitz (Nhật Bản) đã kí tiếp bản ghi nhớ với Chính phủ Lào để trồng them cây bạch đàn ở năm tỉnh của nam Lào, tổng diện tích cả năm tỉnh là 30.000 ha [52]. 1.1.2. Đặc điểm cấu tạo cây Bạch đàn trắng (E. camaldulensis Dehn) - Câu tạo thô đại: Gỗ lõi có màu từ nâu đỏ sẫm đến nâu đỏ nhạt trừ gỗ bạch đàn chanh (E. citriodora) có màu nâu nhạt đến nâu xám, và đôi khi thấy sáp khi chạm tay lên bề mặt gỗ; gỗ giác màu trắng, hoặc hồng, thƣờng dày khoảng 25 - 60 mm phụ thuộc vào tốc độ sinh trƣởng. Thớ gỗ thẳng đến xoắn. Thớ khá thô có phản quang nhẹ ở gỗ E. deglupta. Vòng năm rõ ở gỗ E.camaldulensis, nhƣng không rõ ở các loài khác. Các rãnh chứa gôm là đặc điểm nổi bật ở gỗ thuộc chi bạch đàn [7]. - Cấu tạo hiển vi: Vòng năm nói chung không rõ, đôi khi thấy rõ ở gỗ Bạch đàn trắng (E. camaldulensis), do các tế bào gỗ muộn có vách dày. Mạch phân tán, số lƣợng (4-)7 - 9(-11)/mm2, đại đa số là mạch đơn ở gỗ E. camaldulensis và E. deglupta, lỗ mạch kép ngắn đến dài (4-5 lỗ mạch) thỉnh thoảng có mạch nhóm ở gỗ E. alba và E. citriodora, kích thƣớc lỗ mạch biến động từ (90-)160 - 190(-240) µm, đặc biệt lớn ở gỗ E. deglupta (190(-240) µm, lỗ mạch xếp lệch góc với chiều tia gỗ là phổ biến nhƣng không (ít) nhƣ vậy ở gỗ E. alba ; lỗ xuyên mạch đơn; lỗ thông ngang xếp so le, kích thƣớc 7 - 12 µm; lỗ thông ngang giữa mạch và tia là đôi lỗ thông ngang nửa có vành, với miệng hình tròn hoặc oval có kích thƣớc 10 - 12 µm, thể bít có khá nhiều đến rất nhiều. Quản bào vây quanh mạch gỗ thƣờng nhiều. Sợi gỗ dài (800-) 1000-1300(-1400) µm, đƣờng kính 14-16(-18) µm, không có vách ngăn ngang, vách mỏng đến dày, với lỗ thông ngang có vành dễ thấy trên vách xuyên tâm. Vùng chứa chất kết tinh nổi bật ở gỗ E. deglupta và đôi khi có ở gỗ E. citriodora; tinh thể silic không có. Ống dẫn nhựa bệnh dọc (chứa gôm) thƣờng có ở tất cả các loài [15]. 1.1.3 Vấn đề sử dụng Bạch đàn trắng Một số giải pháp kĩ thuật nhằm nâng cao tỷ lệ sử dụng và chất lƣợng sản phẩm gỗ bạch đàn là nguyên liệu gỗ xẻ đóng đồ mộc: Cách khai thác, mùa khai thác, cách bảo quản nguyên liệu, biến tính gỗ bằng các loại hoá chất, biến tính nhiệt gỗ, cơ giới để ra công và xử lý gỗ, để đƣợc sử dụng gỗ với công năng khác nhau hoặc là cải thiện một mặt nào đó của gỗ, hoặc để đáp ứng một mục đích đặc biệt để lấy gỗ làm chất cơ bản của nguyên liệu.
6. 3 Trên thế giới đã có nhiều nƣớc sử dụng bạch đàn vào trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ làm bột giới, làm ván nhân tạo, bóc làm ván dán và xẻ đề làm đồ mộc dân dụng. Vì bạch đàn hay cong vênh sau khi xẻ, có nhiều nƣớc đã dùng nhiều cách khác nhau đề khắc phục những khuyết tật đó nhƣ xử lý cong vênh bằng cách nhiệt dẻo, tẩm hóa chất, bằng cách làm này tốn nhiều thời gian, tốn nhiều kinh phí và phức tạp, nhƣ vậy phải tìm phƣơng pháp xử lý khác phù hợp với sản xuất tực tế hơn[5;8;28;29]. 1.1.4 Khuyết tật của Bạch đàn trắng Bạch đàn trắng là một loại cây có nhiều khuyết tật sau khi khai thác, chặt hạ, cắt khúc, vẩn chuyển, trong quá trình xẻ và sấy đều xuất hiện nhiều loại khuyết tật khác nhau. Một trong những khuyết tật thƣờng gặp nhất sau khi chặt hạ là bị nứt đầu gỗ tròn (nứt hình sao, nứt bốn phƣơng, nứt toác ) các khuyết tật này không chỉ xảy ra trong khi chặt hạ mà nó còn xảy ra trong khi cắt khúc và bị va đập trong lúc vẩn chuyển Gỗ cong vênh có nhiều dạng, cong theo mặt cắt ngang, cong theo bề mặt, cong theo cạnh, vênh xoắn vỏ đỗ. Gỗ bị cong vênh, vặn xoắn phát sinh bởi tính chất tự nhiên của gỗ có thể khắc phục hay làm giảm bớt bằng cách sắp xếp đúng cách các tấm gỗ xẻ trong một đống gỗ hoặc sử dụng biện pháp nén ép đồng đều các tấm ván bằng ngoại lực hay sử dụng hệ thống vít me. 1.1.5 Nghiên cứu về phương pháp xử lý biến dạng Một số nghiên cứu xử lý biến dạng cho gỗ đƣợc tổng kết nhƣ sau: Làm cho cây chết đứng một thời gian trƣớc khi chặt hạ. Dùng đai kim loại hay PVC : xiết chặt vòng quanh thân cây ở gần sát mạch cƣa cắt hạ hoặc ở hai phía gần sát vị trí cắt khúc nhằm để gia tăng cƣờng độ chịu tách của gỗ, khống chế khả năng mở rộng chu vi tại vị trí nguy cơ xuất hiện nứt, do vậy ngăn chặn, hạn chế đƣợc nứt phát triển Phƣơng pháp bảo quản trong bãi gỗ (che chắn, phun ẩm ): Về xử lý gỗ tròn có công trình nghiên cứu của Nguyễn Quang Trung (2009), Gỗ bạch đàn trắng đƣợc xử lí bằng 3 giải pháp và thấy rằng: Gỗ tròn, sau khi cắt khúc, vận chuyển từ nơi khai thác về kho bãi cần đƣợc phủ 2 đầu gỗ bằng sáp. Nếu không có điều kiện ngâm gỗ trong nƣớc ở sông hoặc hồ, thì gỗ tròn khi để ở bãi gỗ cần đƣợc phủ bạt hoặc nilon kín và thƣờng xuyên phun nƣớc để giữ độ ẩm gỗ khoảng 70 - 75 %. Việc phun ẩm chỉ ngừng 6 giờ trƣớc khi đƣa gỗ đến công đoạn xẻ [19]. Phƣơng pháp biến tính gỗ bạch đàn: Biến tính gỗ là do tác động của hóa học, sinh học, vật lý đến vật liệu gỗ, tạo ra sự cải thiện các tính chất của gỗ trong quá trình sử dụng, nhƣ bằng phƣơng pháp sử lý nhiệt, sử lý thủy- nhiệt, sử lý bằng tần số (vi sóng) Phƣơng pháp xẻ: Ngoài các biện pháp đã nêu, nhiều nghiên cứu đã theo hƣớng lựa chọn bản đồ xẻ phù hợp sẽ góp phần làm giảm mức độ nứt vỡ gỗ. Phƣơng pháp sấy gỗ: Sấy gỗ là một khâu rất quan trọng, có ảnh hƣởng rất lớn đến độ ẩm, icũng nhƣ tính chất cơ lý của gỗ xẻ. Ngoài ra, nếu quá trình này không đƣợc thực hiện tốt sẽ dẫn tới một số khuyết tật của gỗ xẻ, nhƣ: Biến dạng, vỡ vụn của gỗ xẻ. Một số nghiên cứu điển hình về gỗ bạch đàn Trắng Nghiên cứu ở Việt Nam Tác giả Trần Tuấn Nghĩa (2006) là một trong số ít các tác giả nghiên cứu về kỹ thuật xẻ gỗ Bạch đàn trắng trên cơ sở ứng dụng những kết quả nghiên cứu về ứng suất sinh trƣởng của nƣớc ngoài. Tác giả đã đƣa ra phƣơng pháp xẻ xoay tròn nhằm triệt tiêu ứng suất sinh trƣởng, khắc phục các khuyết tật nứt vỡ, cong vênh trên các tấm gỗ xẻ [14]. Tác giả Nguyễn Quang Trung cho rằng, thiết bị và sơ đồ xẻ nhằm hạn chế nứt đầu cho ván xẻ: Đối với các nƣớc phát triển, việc sử dụng các thiết bị xẻ gỗ hiện đại nhƣ HEWSAW R200, HEWSAW R250, HEWSAW SL250
7. 4 có thể hạn chế bớt nứt đầu gỗ xẻ. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, thiết bị sử dụng cho nghiên cứu là cƣa vòng năm, chế độ xẻ thử nghiệm: Xẻ suốt và xẻ xoay. Kết quả cho thấy tỉ lệ ván nứt đầu sau khi xẻ đối với cả 2 sơ đồ xẻ không chênh lệch nhau lớn. Kết quả xẻ thử nghiệm trên cƣa đĩa 2 lƣỡi cho gỗ tròn cho thấy: Tỉ lệ nứt đầu ván sau khi xẻ tuy có giảm nhƣng cũng chƣa thể đánh giá đƣợc chính xác vì việc sử dụng nguồn gốc gỗ khác nhau (gỗ đƣợc trồng ở các vùng khác nhau). Khuyến cáo cho công đoạn xẻ là vẫn nên sử dụng cƣa vòng và sơ đồ xẻ suốt để đạt tỉ lệ thành khí và năng suất xẻ cao.[19] Gỗ ngay sau khi xẻ đƣợc hong phơi trong nhà và có biện pháp điều tiết quá trình thoát ẩm của gỗ bằng việc điều tiết độ ẩm môi trƣờng xung quanh đống gỗ. Giải pháp đƣợc áp dụng trong nghiên cứu này là xếp gỗ trong nhà và dùng bạt phủ để điều tiết quá trình thoát ẩm của gỗ [19]. Một nghiên cứu khác về sấy gỗ Bạch đàn trắng là của tác giả Hồ Xuân Các, Hồ Thu Thủy (2004), Hứa Thị Huần (2001) đƣợc tiến hành tại Nông trƣờng Sông Hậu. Gỗ sau khi chặt hạ đƣợc đem xẻ ngay thành ván với cấp chiều dày 35 - 45 mm và 50 - 60 mm. Sau đó gỗ xẻ đƣợc đƣa vào sấy ở 4 cấp nhiệt độ khác nhau, bao gồm: 45 - 55 ºC, 50 - 60 ºC, 60 - 70 ºC và 60 - 80 ºC. Qua kết quả nghiên cứu, các tác giả kết luận, với cả 2 cấp chiều dày nói trên, sấy ở các cấp nhiệt độ cao 60 - 70 oC và 70 - 80 oC thì thời gian sấy ngắn nhƣng khuyết tật gỗ sấy rất cao, ở nhiệt độ thấp 45 - 55 ºC khuyết tật ít hơn nhiều nhƣng thời gian sấy dài hơn. Tác giả Đỗ Văn Bản (2012), đƣợc tiến hành tại Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Khi sấy gỗ Bạch đàn trắng Đại Lải 14 tuổi, chiều dày 30 mm, độ ẩm ban đầu W 70 % với nhiệt độ không đổi T = 50 ºC, mức độ giảm độ ẩm không khí theo bậc thang, mỗi lần giảm 5 % cho kết quả chênh lệch ẩm W 20 % hiện tƣợng nứt vỡ ở các tấm ván biên gần nhƣ không có, mặt cắt ngang gỗ xẻ cũng biến dạng rất ít. Nghiên cứu ở Lào Nghiên cứu về công nghệ, kỹ thuật xử lý cho cây bạch đàn trắng, chỉ có một vài nghiên cứu của sinh viên khoa lâm nghiệp, chuyên ngành chế biến Lâm sản, Đại học quốc gia Lào nhƣ: ThaVone VongKhamUt (2009) "Khảo sát về tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi dụng gỗ bạch đàn tại công ty Burapha tại thủ đô Viêng Chăn-Lào", tác giả đã kết luận là với công nghệ xẻ suốt, tỷ lệ thành khí 61 % (ván xẻ) và tỷ lệ lợi dụng 24 % (sản phẩn) [51]. SuThin,VanNiDa, và VanNaLi(2010) đã khảo sát về các khuyết tật sau xẻ và sau sấy gỗ xẻ Bạch đàn trắng tại Công ty Burapha, thủ đô Viêng Chăn- Lào, tác giả đã kết luận là với công nghệ xẻ suốt mặc dù thu đƣợc tỷ lệ thành khí cao nhƣng sau khi sấy có nhiều khuyết tật xuất nhƣ: nứt đầu ván từ 10-20 cm có tới 45 %, vỡ mặt ván 15 %, vỡ cạnh ván 10 %, cong vênh 50 % và móp đầu ván 8 %. Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu - Đối tƣợng tổng quát: Phƣơng pháp xẻ để xử lý biến dạng gỗ xẻ Bạch đàn trắng. - Đối tƣợng cụ thể: + Biến động một số tính chất vật lí của gỗ Bạch đàn trắng; + Phƣơng pháp cắt khúc gỗ tròn trƣớc khi xẻ; + Lựa chọn và tính toán sản phẩm xẻ; + Phƣơng pháp và trình tự xẻ. 2.2. Phạm vi nghiên cứu 2.2.1. Nguyên liệu gỗ tròn - Cây lấy mẫu: Đƣợc khai thác ở giữa khu rừng trồng thuần loài Bạch đàn trắng, (không lấy cây mọc ở biên, cây ở rừng hỗn giao hoặc phân tán).
8. 5 - Địa điểm lấy mẫu: Khu rừng trồng thực nghiệm của Khoa lâm nghiệp, Đại học quốc gia Lào. - Tuổi cây: 16 - 18 tuổi; Đƣờng kính cây: 25 - 28 cm: là tuổi và cấp đƣờng kính đƣợc khai thác để chế biến tại Lào. 2.2.2. Phạm vi về sản phẩm - Gỗ xẻ để sản xuất ván ghép thanh và đồ mộc dân dụng - Kích thƣớc sản phẩm: Dày x Rộng x Dài = 30 x 45 x 1500 mm - Độ ẩm sản phẩm sau sấy: 12% 2.2.3. Về phương pháp xẻ - Chọn phƣơng pháp xẻ theo các doanh nghiệp Lào đang sử dụng (dùng làm đối chứng) - Phƣơng pháp xẻ do nghiên cứu đề ra 2.2.4. Tiêu chí và phương pháp đánh giá chất lượng gỗ xẻ - Đánh giá chất lƣợng gỗ xẻ theo hai tiêu chí: a) Đánh gia theo khuyết tật: do khuyết tật thừa kế theo tự nhiên là không thể điều khiển đƣợc. Khuyết tật phát sinh là có thể điều khiển đƣợc. b) Phƣơng pháp xá định khuyết tật: do phạm vi tên đề tài vậy chúng tôi tập trung chủ yếu về biến dạng cong và nứt. - Đánh giá biến dạng gỗ xẻ (cong và nứt) 2 trƣờng hợp: sau xẻ và sau khi sấy đến độ ẩm 12% - Biến dạng: Cong: có 3 loại cong của sản phẩm (Dạng lòng máng, cánh cung và hình nhíp) và vặn. Tuy nhiên, chúng tôi chỉ xem xét sản phẩm cong hay không cong mà không phân biệt các loại cong, vì khi phân hạng chất lƣợng gỗ xẻ, ngƣời ta chỉ phân hạng dựa vào tiêu chí cong hay không cong cuẩn phẩm. Nứt: sản phẩm có nhiều dạng nứt, nhƣ: tách, nứt tâm, nứt theo hƣớng bán kính, nứt bề mặt (nứt dăm), cũng nhƣ phần cong, chúng tôi chỉ xem xét sản phẩm nứt hay không nứt mà không phân loại sản phẩm theo kiểu nứt. 2.2.5.Thiết bị 2.2.5.1. Thiết bị xẻ Cƣa vòng nằm chuyên dụng LT70 của Mỹ, về các thông số kỹ thuật của thiết bị là đảm bảo theo tiêu chuẩn sản suất thực tế của xí nghiệp tại Lào đang sử dụng dùng cho cả hai phƣơng pháp xẻ là nhƣ nhau. 2.2.5.2. Thiết bị và quy trình sấy: - Thiết bị sấy: Sử dụng thiết bị sấy tại Khoa Lâm nghiệp, Đại học quốc gia Lào (Loại lò sấy hơi nƣớc của Công Ty CAXE, lò sấy thí nghệm 2,5 m3) - Quy trình sấy: chọn chế độ sấy tối ƣu cho gỗ xẻ bạch đàn, cụ thể nhƣ sau: Chế độ sấy mềm, hạ bậc độ ẩm theo hình thang, độ ẩm ban đầu W 70 % , với nhiệt độ không đổi T = 50 ºC ; mức độ giảm độ ẩm không khí theo bậc thang, mỗi lần giảm 5 % cho kết quả chênh lệch ẩm W 20 %. 2.3. Mục tiêu nghiên cứu 2.3.1. Mục tiêu khoa học - Xác định đƣợc biến đổi của khối lƣợng thể tích, tỷ lệ co rút theo chiều cao thân cây và theo hƣớng bán kính để có định hƣớng gia công hợp lí. - Xác lập đƣợc mối quan hệ giữa phƣơng pháp xẻ (phƣơng pháp cắt khúc, phƣơng pháp và trình tự xẻ) và biến dạng (cong, nứt) của gỗ xẻ Bạch đàn trắng trƣớc và sau khi sấy.
9. 6 2.3.2. Mục tiêu thực tiễn Đề xuất đƣợc một số yếu tố công nghệ xẻ gỗ Bạch đàn trắng tại Lào nhằm giảm thiểu biến dạng. Cụ thể: - Phƣơng pháp cắt khúc gỗ bạch đàn trƣớc khi đƣa vào xẻ; - Loại hình gỗ xẻ, phƣơng pháp xẻ và trình tự xẻ. 2.4. Nội dung nghiên cứu Để đáp ứng đƣợc mục tiêu nghiên cứu trên, luận án tiến hành nghiên cứu các nội dung sau: (1) Tìm hiểu chung về gỗ Bạch đàn trắng (2) Xác định biến đổi của khối lƣợng thể tích theo chiều cao thân cây và theo hƣớng bán kính. (3) Xác định biến đổi của tỷ lệ co rút (dọc thớ, xuyên tâm, tiếp tuyến) theo chiều cao thân cây và theo hƣớng bán kính. (4) Xác định mối quan hệ giữa phƣơng pháp xẻ và biến dạng (cong vênh và nứt) của gỗ xẻ Bạch đàn trắng (5) Đề xuất một số yếu tố của công nghệ xẻ gỗ Bạch đàn trắng nhằm giảm thiểu biến dạng. 2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu Với mỗi nội dung nghiên cứu, luận án sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu khác nhau nhằm đáp ứng yêu cầu chuyên môn và các tiêu chuẩn hiện hành trong nƣớc và trên thế giới. 1 Nội dung 1: Tìm hiểu chung về gỗ Bạch đàn trắng Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu tƣ liệu, bao gồm tìm hiểu, tổng kết các nghiên cứu đã có về cây Bạch đàn trắng trên thế giới và tại Lào. 2 Nội dung 2: Xác định biến đổi khối lƣợng thể tích theo chiều cao thân cây và theo hƣớng bán kính. Sử dụng một số tiêu chuẩn kiểm sau đây: - Chọn cây lấy mẫu: Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 4471:1982 (Gỗ - Phƣơng pháp chọn cây lấy mẫu xác định tính chất gỗ rừng trồng thuần loài); - Phƣơng pháp lấy mẫu: Theo tiêu chuẩn TCVN 8044:2009 (Gỗ - Phƣơng pháp lấy mẫu và yêu cầu chung đối với phƣơng pháp thử cơ lý); - Xác định khối lƣợng thể tích: Theo tiêu chẩu TCVN 8048-2 : 2009 (Gỗ - Phƣơng pháp thử cơ lý, phần 2. Xác định khối lƣợng thể tích cho các phép thử cơ lý). 3 Nội dung 3: Xác định biến đổi của tỷ lệ co rút (dọc thớ, xuyên tâm, tiếp tuyến) theo chiều cao thân cây và theo hƣớng bán kính Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm thông qua một số tiêu chuẩn kiểm sau đây: - Chọn cây lấy mẫu: Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 4471:1982 (Gỗ - Phƣơng pháp chọn cây lấy mẫu xác định tính chất gỗ rừng trồng thuần loài); - Phƣơng pháp lấy mẫu: Theo tiêu chuẩn TCVN 8044:2009 (Gỗ - Phƣơng pháp lấy mẫu và yêu cầu chung đối với phƣơng pháp thử cơ lý); - Xác định tỷ lệ co rút theo 3 chiều: Theo tiêu chuẩn TCVN 8048-13 : 2009 (Gỗ - Phƣơng pháp thử cơ lý, phần 13. Xác định xác định độ co rút theo phƣơng xuyên tâm và tiếp tuyến); 4 Nội dung 4: Xác định mối quan hệ giữa phƣơng pháp xẻ và biến dạng của gỗ xẻ Bạch đàn trắng - Sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm để xác lập biểu đồ quan hệ giữa phƣơng pháp xẻ và biến dạng của gỗ xẻ, từ đó rút ra kết luận. - Sử dụng phƣơng pháp lí thuyết, chuyên gia để phân tích, đánh giá 5 Nội dung 5: Đề xuất một số yếu tố của công nghệ xẻ gỗ Bạch đàn trắng nhằm giảm thiểu biến dạng. Sử dụng phƣơng pháp phân tích, tổng hợp và phƣơng pháp chuyên gia.
10. 7 Tiến hành thí nghiệm Vị trí địa lí khu cực lấy mẫu Tại Khu rừng trồng thực nghiệm của Khoa Lâm nghiệp, Đại học Quốc gia Lào, Huyện Xăng Thong, Thủ đô Viêng Chăn. Khu rừng lựa chọn cây lấy mẫu nằm ở phía Tây Bắc của Thủ đô Viêng Chăn, cách trung tâm thủ đô khoảng 70 km và có ranh giới với 5 làng (NaPo, Huôi Tôm, Nong Bua, Na Sa, Bản Cuôi), có diện tích 20.800 ha. + Chọn cây mẫu: Qua điều tra, cho thấy, đƣờng kính trung bình của cây Bạch đàn trắng tại rừng thực nghiêm là từ 25 cm trở lên (chiếm hơn 60 %) , do vậy, chọn cây thí nghiệm có đƣờng kính 25 đến 28 cm. Số lƣợng cây lấy mẫu phụ thuộc vào đƣờng kính của các cây lấy mẫu. Theo tiêu chuẩn ISO 4471:1982 (Gỗ - Phƣơng pháp chọn cây lấy mẫu xác định tính chất gỗ rừng thuần loài) qui định. Vì vậy, chúng tôi lấy 5 cây gỗ Bạch đàn trắng sinh trƣởng bình thƣờng để làm thí nghiệm. + Lấy mẫu: Khúc gỗ có chiều dài 10 m tính từ cổ rễ (cách mặt đất 50 cm) đƣợc chia thành 10 vị trí (khúc) đánh số từ 1 đến 10 (tính từ gốc), có khoảng cách bằng nhau (mỗi vị trí cách nhau 1 m). Cắt các thớt gỗ có chiều dài 30 cm của từng vị trí theo chiều cao thân cây, ta sẽ có 10 thớt đại diện cho 10 vị trí dọc theo thân cây. Mỗi thớt chia thành bốn miếng theo hƣớng Đông, Tây, Nam, Bắc và từng miếng sẽ đƣợc xẻ lấy mẫu tại ba vùng (hình 1). Mỗi mẫu đều đƣợc xẻ vuông góc với hƣớng đƣờng kính (5 cây x 10 vị trí x 12 điểm, tổng cộng là 600 mẫu). Theo chiều ngang thân cây, tiến hành lấy các mẫu gỗ xuyên tâm, bề rộng 2 cm theo hƣớng Bắc Nam và Đông Tây trên tất cả các thớt gỗ ở tất cả các độ cao của tất cả các cây lấy mẫu. Trên các mẫu gỗ xuyên tâm này, xác định và lấy các mẫu thí nghiệm ở 12 điểm dọc theo bán kính từng hƣớng cuả cây, kích thƣớc mẫu là 20x20x25 mm, sai số cho phép là 1 mm (Tiêu chuẩn TCVN 8044 : 2009, TCVN 8048-2 : 2009, TCVN 8048-14 : 2009). Tiến hành thí nghiệm: + Xác định khối lƣợng thể tích cơ bản
11. 8 Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu biến đổi khối lƣợng thể tích theo chiều cao thân cây và theo hƣớng bán kính (1) Nghiên cứu về khối lƣợng thể tích của gỗ bạch đàn đƣợc chỉ ra trong bảng 3.1 Bảng 3.1. Khối lƣợng thể tích cơ bản của gỗ Bạch đàn trắng Lào Vị trí Khối lƣợng thể tích của 5 cây Khối lƣợng thể tích cơ bản, Khúc g/cm3 1 2 3 4 5 1 0,622 0,604 0,598 0,622 0,615 2 0,602 0,595 0,608 0,614 0,618 3 0,601 0,602 0,597 0,606 0,618 4 0,594 0,591 0,596 0,610 0,585 5 0,585 0,587 0,589 0,598 0,596 6 0,572 0,581 0,618 0,581 0,592 7 0,582 0,581 0,600 0,580 0,585 8 0,585 0,581 0,583 0,573 0,575 9 0,582 0,581 0,574 0,573 0,574 10 0,568 0,578 0,578 0,575 0,577 TBC 0,589 0,588 0,594 0,593 0,593 0,592 Từ bảng số liệu cho thấy, khối lƣợng thể tích trung bình gỗ bạch đàn trắng là 0.592 g/cm3. (2) Nghiên cứu về biến đổi khối lƣợng thể tích theo chiều cao thân cây và hƣớng bán kính Biến đổi khối lƣợng thể tích theo chiều cao thân cây và hƣớng bán kính đƣợc chỉ ra trong bảng 3.2 Bảng 3.2. Khối lƣợng thể tích trung bình của cây bạch đàn trắng Lào Kích thƣớc mẫu khô tuyệt đối trung bình 5 cây Khối lƣợng thể tích Khối lƣợng mẫu khô khúc khô tuyệt đối trung trung bình, (g) bình, g/cm3 Dọc thớ Tiếp tuyến Xuyên tâm Vị trí 1 25,45 18,39 18,99 6,360 0,716 2 25,42 18,31 18,97 6,303 0,714 3 25,44 18,24 18,98 6,280 0,713 4 25,38 18,21 18,92 6,180 0,707 5 25,49 18,19 18,82 6,145 0,704 6 25,55 18,19 18,81 6,159 0,705 7 25,39 18,14 18,81 6,093 0,703 8 25,41 18,05 18,78 6,029 0,700 9 25,29 18,03 18,65 5,940 0,698 10 25,49 18,00 18,60 5,955 0,698 Khối lƣợng thể tích của gỗ Bạch đàn trắng, g/cm3 0,706 Biến động khối lƣợng thể tích trung bình theo hƣớng tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn đƣợc chỉ ra trong hình 3.1
12. 9 Hình 3.1. Biến động khối lƣợng thể tích trung bình của từng khúc từ gốc đến ngọn. Nhƣ vậy, có thể thấy rằng, khối lƣợng thể tích của gỗ Bạch đàn trắng Lào biến động từ gốc đến ngọn: Phần gốc cao nhất và giảm về phần ngọn, nhƣng mức độ biến động nhỏ. Biến động khối lƣợng thể tích trung bình ba vùng (gần tâm (GT), giữa (Gi) và ngoài cùng (Ng)) từ gốc đến ngọn đƣợc chỉ ra trong hình 3.2 0,73 0,73 0,73 0,72 0,72 0,73 0,72 0,72 0,72 0,72 0,71 0,69 g/cm3 Giần tâm 0,65 Khối Khối lượng thể tích, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Giữa Vị trí theo chiều cao cây Ngoài Hình 3.2 Biến động khối lƣợng thể tích 3 vùng theo chiều cao thân cây Khối lƣợng thể tích trung bình cả cây theo chiều cao thây cây là biến động từ 0.716 g/cm3 ở phần gốc và giảm dần về ngọn là 0.698 g/cm3, khối lƣợng thể tích trung bình của từng vùng (vùng gần tâm, vùng giữa và vùng ngoài) theo chiều cao thân cây là thấy có biến động không đồng đều cả về từng vùng theo hƣớng bán kính. Nhƣ vậy, theo hƣớng bán kính, khối lƣợng thể tích của 3 vùng có khác nhau: Vùng giữa cao nhất, vùng ngoài thấp nhất; Trong từng vùng, theo chiều cao, khối lƣợng thể tích cũng giảm dần theo chiều cao. Tuy nhiên, trị số biến động này là không này là rất nhỏ.: Gốc- ngọn: 0,018 g/cm3 (2,5%). Biến động khối lƣợng thể tích ba vùng (gần tâm, giữa và ngoài cùng) theo hƣớng bán kính chỉ ra trong hình 3.3. 0,73 0,72 0,71 0,7 Series1 0,69 0,68 0,67 Khối lƣợng riêng, g/cm3 riêng, lƣợng Khối Tâm Giữa Ngoài Vị trí gỗ theo hƣớng bán kính Hình 3.3. Biến động khối lƣợng thể tích trung bình cả cây theo hƣớng bán kính Từ đồ thị ta thấy rằng, theo hƣớng bán kính (từ tâm gỗ đến vỏ), khối lƣợng thể tích có biến động tăng từ phần tâm đến phần giữa, sau đó giảm từ giữa ra vỏ) ở tất cả vị trí thân cây theo chiều cao, nhƣng sự biến
13. 10 động không lớn. Chênh lệch khối lƣợng thể tích giữa các phần là rất nhỏ: Tâm - Giữa: 0,020 g/cm3 (2,7%) ; Ngoài - Tâm: 0,035 g/cm3 (4,8%) . Kết luận chung: Khối lượng thể tích gỗ Bạch đàn trắng Lào hầu như không biến động theo chiều cao và theo hướng bán kính 3.2 Nghiên cứu biến đổi độ co rút các chiều dọc thớ, xuyên tâm và tiếp tuyến Nghiên cứu tỷ lệ co rút xuyên tâm theo chiều cao và hƣớng bán kính đƣợc chỉ ra trong bảng 3.3, và hình 3.4 Bảng 3.3. Tỷ lệ co rút xuyên tâm theo chiều cao và hƣớng bán kính Vùng/Khúc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TBC Gần tâm 5,45 5,77 5,9 6,12 6,31 6,52 6,65 7,03 7,09 7,17 6,4 Giữa 5,32 5,59 5,77 5,85 6,14 6,37 6,59 6,77 6,92 6,98 6,23 Ngoài 5,64 5,9 6,1 6,45 6,57 6,74 6,84 7,14 7,32 7,4 6,61 TBC 5,47 5,75 5,92 6,14 6,34 6,54 6,69 6,98 7,11 7,18 6,41 Hình 3.4 Tỷ lệ co rút xuyên tâm của các vùng theo chiều cao thân cây và theo hƣớng bán kính. Từ bảng ta có nhận xét: i) Tỷ lệ co rút xuyên tâm của gỗ Bạch đàn trắng tăng từ gốc đến ngọn, nhƣng không nhiều; ii) Tỷ lệ co rút xuyên tâm của gỗ Bạch đàn trắng theo hƣớng từ tâm ra ngoài có biến động, nhƣng sự thay đổi không lớn. iii) Tỷ lệ co rút xuyên tâm của gỗ Bạch đàn trắng lớn hơn so với gỗ rừng trồng nhƣ: keo lai, tếch Nghiên cứu tỷ lệ co rút tiếp tuyến theo chiều cao thân cây và hƣớng bán kính đƣợc chỉ ra trong bảng 3.3 và hình 3.5. Bảng 3.3. Tỷ lệ co rút tiếp tuyến theo chiều cao và theo hƣớng bán kính Vùng/Khúc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TBC Gần tâm 8,78 9,05 9,41 9,51 9,62 9,67 9,88 10,05 10,13 10,22 9,63 Giữa 8,58 8,74 9,14 9,26 9,46 9,49 9,70 9,85 9,90 9,93 9,41 Ngoài 8,97 9,16 9,50 9,69 9,84 10,08 10,18 10,41 10,44 10,50 9,88 TBC 8,78 8,98 9,35 9,48 9,64 9,75 9,92 10,10 10,16 10,21 9,64
14. 11 8.97 9.16 9.5 9.69 9.84 10.08 10.18 10.41 10.44 10.5 8 Gần tâm Co rút(%)Co 0 Giữa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ngoài Vị trí theo chiều cao thân cây Hình 3.5. Tỷ lệ co rút tiếp tuyến của các vùng theo chiều cao thân cây. Nhƣ vậy:i) Tỷ lệ co rút tiếp tuyến của gỗ Bạch đàn trắng tăng từ gốc đến ngọn; ii) Tỷ lệ co rút tiếp tuyến của gỗ Bạch đàn trắng theo hƣớng từ tâm ra ngoài có biến động, nhƣng sự thay đổi không lớn. iii) Tỷ lệ co rút tiếp tuyến của gỗ Bạch đàn trắng lớn hơn so với gỗ rừng trồng nhƣ: keo lai, tếch Nghiên cữu tỷ lệ co rút dọc thớ theo chiều cao thân cây và hƣớng bán kính đƣợc chỉ ra trong bảng 3.4 và hình 3.6 Bảng 3.4 Tỷ lệ co rút dọc thớ theo chiều cao và theo hƣớng bán kính Vùng/Khúc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TBC Gần tâm 0,8 0,81 0,83 0,86 0,9 0,96 1,01 1,04 1,06 1,08 0,94 Giữa 0,78 0,79 0,81 0,84 0,87 0,92 0,99 1 1,03 1,04 0,91 Ngoài 0,83 0,84 0,86 0,9 0,94 0,99 1,04 1,06 1,08 1,10 0,96 TBC, (%) 0,8 0,81 0,83 0,87 0,9 0,96 1,01 1,03 1,06 1,07 0,93 Hình 3.6 . Biến động của tỷ lệ co rút dọc thớ theo chiều cao và hƣớng bán kính Ta thấy rằng: i) Tỷ lệ co rút dọc thớ của gỗ Bạch đàn trắng lớn hơn rất nhiều so với gỗ bình thường (khoảng 8-10 lần); ii) Tỷ lệ co rút dọc thớ của gỗ Bạch đàn trắng chênh lệch rất lớn và tăng từ gốc đến ngọn; iii)Tỷ lệ co rút dọc thớ của gỗ Bạch đàn trắng theo hướng từ tâm ra ngoài có biến động, nhựng sự thay đổi không lớn. 3.3 Mối quan hệ giữa phƣơng pháp xẻ và biến dạng của gỗ xẻ Cắt khúc gỗ để xẻ Khúc gỗ có chiều dài 10 m tính từ cổ rễ (cách mặt đất 50 cm) đƣợc chia thành 10 vị trí (khúc) có khoảng cách bằng nhau (mỗi vị trí cách nhau 1 m). Nhóm các khúc nhỏ thành 3 phần: Gốc (từ khúc 1 đến 3), giũa (từ khúc 4 dến 7) và ngọn (từ khúc 8 đến 10).