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
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
ii
iii
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 %.
● Tính chất vật lý: Dcb = 0,77 (g/cm3), độ hút ẩm 22,96 %, độ hút nước 89,23 %. Tỷ
lệ co rút xuyên tâm 5,34%, tiếp tuyến 10,86%, tỷ lệ co rút thể tích 19,07 %. Độ ẩm
thăng bằng Wtb = 12,02 %, độ ẩm bão hòa thớ gỗ Wbh = 30,21 %.
● Tính chất cơ học: Ứng suất nén dọc 504,24 (kG/cm2), ứng suất nén ngang toàn bộ
tiếp tuyến 56,30 (kG/ cm2), xuyên tâm 106,86 (kG/cm2), ứng suất trượt dọc tiếp
tuyến 74,41 (kG/cm2), xuyên tâm 62,51 (kG/cm2); Ứng suất trượt ngang tiếp tuyến
29,12 (kG/cm2), xuyên tâm 37,58 (kG/cm2); Ứng suất kéo dọc 1311,04 (kG/cm2);
Ứng suất uốn tĩnh 676,71 (kG/cm2); Ứng suất tách tiếp tuyến 92,71 (kG/cm), xuyên
tâm 82,93 (kG/cm); Độ cứng mặt cắt ngang 901,64 (kG/cm2).
iv
MỤC LỤC
Trang
Trang tựa ..............................................................................................................i
Lời cảm tạ.............................................................................................................ii
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
vi
vii
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
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
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
viii
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
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
x
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 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
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
xii
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
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
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.
4
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]
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
6
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
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
8
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]
Uguroay
10,1 %
Braxin
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
9
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
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.
11