Để sử dụng hiệu quả nguyên liệu gỗ rừng trồng cho sản xuất đồ mộc, cần tập trung nghiên cứu xác định khả năng đáp ứng về chất lượng của những loại nguyên liệu hiện có ở trong nước, đồng
Trang 1KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẮC PHỤC MỘT SỐ NHƯỢC ĐIỂM
CỦA GỖ RỪNG TRỒNG
Nguyễn Xuân Quyền, Vũ Đình Thịnh
Phòng Nghiên cứu Chế biến lâm sản
Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam
TÓM TẮT
Nghiên cứu khắc phục nhược điểm rừng trồng nguyên liệu nhằm nâng cao chất lượng gỗ phục vụ công
nghiệp chế biến là một trong những vấn đề quan trọng
Gỗ Keo lai được tác động bằng Amoniac nồng độ 24% sẽ giảm được độ giòn, trong quá trình gia công
bề mặt gỗ không bị xước Công riêng khi uốn va đập theo hướng tiếp tuyến của gỗ sau khi xử lý 72 giờ đạt
0.48kgm/cm3, gỗ không xử lý đạt 0.27kgm/cm3 Theo hướng xuyên tâm, gỗ sau khi xử lý 72 giờ Công riêng
khi uốn va đập đạt 0.56kgm/cm3, gỗ không xử lý Amoniac là 0.29 kgm/cm3
Đối với gỗ Keo tai tượng khi chưa tẩy trắng có mầu đen, sau khi dùng hóa chất tẩy mầu là H2O2 nồng độ
là 7,5 %, thời gian nhúng mẫu vào dung dịch tẩy là 2 phút sau đó sấy với nhiệt độ sấy là 600C, thời gian sấy
là 60 phút cho kết quả tẩy trắng tốt
Khi tiến hành loại bỏ một phần chất chiết xuất và nhựa chứa trong gỗ thông Caribê, mẫu gỗ được luộc
trong 2 giờ, lượng nhựa và các chất chiết xuất khác thoát ra là 1.89% Cường độ dán dính của gỗ Thông
Caribê sau khi xử lý 2h tăng lên 2.27 MPa
Từ khóa: Gỗ rừng trồng
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo thống kê của Cục Kiểm lâm, tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2008, diện tích rừng trồng ở nước ta là
2.770.182ha trong đó có 2,028,920ha diện tính rừng sản xuất Trong những năm gần đây, gỗ rừng trồng đã
và đang được đưa vào thực tế sản xuất, thay thế một phần gỗ rừng tự nhiên để đáp ứng yêu cầu về nguồn
nguyên liệu phục vụ sản xuất Tuy vậy, khi sử dụng làm nguyên liệu sản xuất đồ mộc, gỗ rừng trồng đã xuất
hiện một số nhược điểm như: sự không đồng đều về màu sắc của gỗ, gỗ bị giòn khiến quá trình gia công
gặp nhiều khó khăn, trong gỗ tồn tại nhựa và túi nhựa hay gỗ bị nứt vỡ và biến dạng trong quá trình sấy.v.v
Kết quả nghiên cứu của PGS,TS Nguyễn Trọng Nhân (2005), cho biết những nhược điểm của gỗ rừng
trồng về tính chất cơ, vật lý thấp, mầu sắc xấu, dễ bị cong vênh, nứt vỡ, khả năng bám dính hạn chế làm
cho quá trình gia công chế biến các sản phẩm gặp rất nhiều khó khăn, chất lượng gỗ bị giảm sút, kéo theo
chất lượng sản phẩm bị hạn chế, độ thẩm mỹ không cao, khó thuyết phục người tiêu dùng Để sử dụng hiệu
quả nguyên liệu gỗ rừng trồng cho sản xuất đồ mộc, cần tập trung nghiên cứu xác định khả năng đáp ứng
về chất lượng của những loại nguyên liệu hiện có ở trong nước, đồng thời tìm biện pháp công nghệ khắc
phục một số hạn chế thường xuất hiện ở gỗ và tăng cường chất lượng theo yêu cầu của sản phẩm
Phòng Nghiên cứu Chế biến Lâm sản-Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam tiến hành nghiên cứu một số
giải pháp khắc phục nhược điểm của gỗ rừng trồng gồm Keo lai, Keo tai tượng và Thông Caribe”, với các
nội dung cơ bản sau:
- Nghiên cứu giảm độ giòn cho gỗ Keo lai;
- Nghiên cứu tẩy màu gỗ Keo tai tượng;
- Nghiên cứu giảm ảnh hưởng của lượng nhựa trong gỗ Thông Caribê đến khả năng dán dính
II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.Vật liệu
a/ Vât liệu
- Gỗ Thông: Gỗ thông Caribê 18 tuổi được lấy tại Trung tâm KHSX Lâm nghiệp Đông Bắc Bộ, Viện
KHLN Việt Nam – Xã Ngọc Thach-Phúc Yên - Vĩnh Phúc
Trang 2- Gỗ Keo lai, Keo tai tượng tuổi 8 được lấy tại Trường Đại học Lâm nghiệp, Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội
- Chất kết dính: keo Ure Formaldehyde (UF); Keo Polyvinyl Axetat (PVAc)
- Hóa chất tẩy trắng: H2O2
- Hóa chất giảm độ giòn gỗ: khí Amoniac NH3
b/ Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm
Sử dụng các trang thiết bị hiện có trong phòng thí nghiệm của Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam:
Tủ sấy thí nghiệm MENMERT của Đức
Thước kẹp điện tử hiện số Mitutoyo, độ chính xác 0,01mm;
Thiết bị đo độ ẩm: Holzgruppen – Wood group;
Cân kỹ thuật Service Hotline 200g ±0,01g; Cân kỹ thuật điện tử 3000g ±0,02g; Tủ sấy ZBY 149 – 83, 300
± 20C;
Máy thử va đập
Máy gia công mẫu đa năng LAB 300N;
Thiết bị gia nhiệt bằng điện cho phép điều chỉnh nhiệt độ theo yêu cầu
2.2 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp lấy mẫu gỗ: Mẫu được lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN356-70
- Phương pháp xử lý làm mềm gỗ Keo lai: Mẫu gỗ Keo lai có chiều dầy 20mm, rộng 20mm dài 300mm, được chuẩn bị theo hướng xuyên tâm và tiếp tuyến, độ ẩm mẫu w=10-12% Mẫu gỗ được đặt trong bình nhựa kín, nhỏ 5-10ml dung dịch nước Amoniac nồng độ 24% vào bình nhựa (dung tích 10 lít), giữ không cho hơi Amoniac thoát ra ngoài, thời gian xử lý khí Amoniac theo 3 cấp thời gian, bao gồm 24 giờ, 48 giờ và
72 giờ Khi kết thúc, xả khí Amoniac vào bể trung hoà Kiểm tra công riêng khi uốn va đập mẫu gỗ Keo lai đã được xử lý: Xác định theo tiêu chuẩn TCVN366-70
- Phương pháp tẩy màu gỗ Keo tai tượng: Tẩy màu bằng dung dịch Hydrogen peoxide (H2O2) Để xác định khả năng tẩy mầu và hạn chế ảnh hưởng của hóa chất làm giảm chất lượng gỗ, tiến hành tạo dung dịch với H2O2 với 3 mức nồng độ khác nhau, bao gồm 5%, 7.5% và 10%
Dung dịch tẩy mầu được pha chế như sau: Trộn nước (H2O) + Hydrogen peoxide (H2O2) theo tỷ lệ định sẵn trong bình nhựa, khuấy đều Thêm Sodium hydroxide (NaOH) để khống chế pH = 1011 Dung dịch tẩy được làm nóng đến nhiệt độ 55 -600C
Mẫu gỗ thí nghiệm có độ ẩm trung bình W = 8-10(%) được nhúng vào dung dịch hóa chất đã được pha chế, thời gian nhúng mẫu trong dung dịch tẩy mầu 2 phút, trong khi nhúng, cần để cho dung dịch ướt đều bề mặt gỗ, sau đó vớt ra, thấm khô bề mặt Tiếp theo, mẫu gỗ được đưa vào lò sấy sấy với nhiệt độ t = 600C, thời gian t=60 phút
Kiểm tra màu sắc gỗ bằng máy đo mầu quang phổ phản xạ Gretag Macbeth ColorEye 2180 UV với nguồn sáng D65 (nguồn sáng mô phỏng ánh sáng tự nhiên ban ngày)
Phương pháp kiểm tra độ bám dính xác định theo tiêu chuẩn GB581-86
Phương pháp xử lý giảm lượng chất chiết xuất trong gỗ: Luộc gỗ: Số mẫu cho mỗi lần luộc: 15 mẫu, lặp
lại 3 lần
Phương pháp kiểm tra độ bám dính xác định theo tiêu chuẩn GB581-86
Số liệu thực nghiệm được xử lý loại bỏ sai số thô theo tiêu chuẩn Student
III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1 Kết quả nghiên cứu giảm độ giòn gỗ Keo Lai
Với mục đích làm mềm để giảm độ giòn bề mặt của gỗ, khắc phục hiện tượng xước bề mặt khi gia công, đồng thời tăng một số tính chất của gỗ Keo lai, mẫu gỗ sau xử lý bằng khí Amoniac được đánh giá mức độ làm mềm bằng Công riêng khi uốn va đập
Bảng 1 Công riêng khi uốn va đập của gỗ Keo lai được xử lý bằng Amoniac
Trang 3Để trong KK 48 giờ Sấy 48 giờ, t=80 C
Theo số liệu ở bảng 1, sau khi xử lý bằng khí Amoniac 24 giờ, tiếp theo mẫu gỗ được sấy 48 giờ ở nhiệt
độ t=800C, công riêng khi uốn va đập gỗ Keo lai so với các mẫu đối chứng đã tăng lên ở tất cả các cấp thí nghiệm Thời gian xử lý mẫu bằng khí Amoniac tăng lên thì công riêng khi uốn va đập gỗ Keo lai tương ứng tăng theo
Đối với mẫu sau khi xử lý bằng khí Amoniac được để trong môi trường không khí 48 giờ, công riêng khi uốn va đập gỗ Keo lai không những tăng lên so với mẫu đối chứng mà còn tăng cao hơn so với các mẫu được sấy ở nhiệt độ t=800C, thời gian sấy 48 giờ Công riêng khi uốn va đập gỗ Keo lai sau xử lý đạt tương đương với gỗ Keo lá tràm (gỗ Keo lá tràm đạt 0.42 Kgm/cm3 khi thử tiếp tuyến, đạt 0.44 Kgm/cm3 khi thử xuyên tâm)
Như thế, ở điều kiện xử lý gỗ Keo lai bằng Amoniac 48 giờ, sau đó để yên trong không khí 48 giờ, độ bền uốn va đập của gỗ tăng, gỗ Keo lai được giảm độ giòn, khi gia công bề mặt gỗ, các hiện tượng xước bề mặt được khắc phục
3.2 Kết quả nghiên cứu tẩy trắng gỗ Keo tai tượng
Gỗ lõi Keo tai tượng sau khi xẻ, để ngoài không khí có mầu rất tối Mức mầu tối của gỗ Keo tai tượng được đánh giá bằng máy đo mầu quang phổ phản xạ Gretag Macbeth ColorEye 2180 UV với nguồn sáng D65 (nguồn sáng mô phỏng ánh sáng tự nhiên ban ngày) Chỉ số mầu của mức tối của gỗ Keo tai tượng được đo trên dải bước sóng từ 400m đến 700m (với dải bước sóng này, các thành phần hóa học gây nên mầu sắc ở gỗ hấp thụ được và phát ra mầu, bằng mắt thường sẽ quan sát thấy) Ứng với một bước sóng sẽ cho chúng ta một chỉ số của mầu sắc
Số liệu chỉ số mầu ở mức tối của Keo tai tượng chưa tẩy trắng ở các bước sóng chủ yếu 400m, 500m,
600m, 700m được ghi ở Bảng 3
Bảng 2 Chỉ số mầu sắc bề mặt gỗ Keo tai tượng (không tẩy mầu)
TT Bước
Sóng
Vtrí
1
Vtrí
2
Vtrí
3
Vtrí
1
Vtrí
2
Vtrí
3
Vtrí
1
Vtrí
2
Vtrí
3
TN1
TN2
Trang 4600 29.63 29.41 30.93 29.32 29.65 30.16 29.86 29.68 30.82
TN3
Bảng 3 Giỏ trị trung bỡnh chỉ số mầu gỗ Keo tai tượng sau tẩy trắng
Chế độ xử lý Bước
Theo số liệu ở Bảng 3, chỉ số mầu khi nồng độ dung dịch tẩy mầu 7.5% và 10% đạt kết quả tốt, cú thể chọn loại dung dịch tẩy mầu này để tẩy mầu gỗ Keo tai tượng
Bằng phương phỏp đo thị giỏc (phương phỏp đo chủ quan) mức độ trắng của gỗ Keo tai tượng khi tẩy bằng dung dịch nồng độ từ 7.5% trở lờn đạt yờu cầu về độ trắng theo yờu cầu của sản xuất tương tự như mầu trắng của cỏc loại gỗ Hụng, gỗ Xoài, gỗ Bồ dề
Từ cỏc kết quả đo mầu sắc, vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa chỉ số mầu sắc ứng với cỏc bước súng của bề mặt gỗ Keo tai tượng khụng tẩy mầu và sau khi tẩy mầu ở cỏc chế độ I (nồng độ H2O2 là 5%), chế độ
II (nồng độ H2O2 là 7,5%) và chế độ III (nồng độ H2O2 là 10%):
Hỡnh 1 Biểu đồ Chỉ số mầu sắc gỗ Keo tai tượng trước và sau khi tẩy mầu
Kiểm tra ảnh hưởng của húa chất tẩy mầu đến độ bỏm dớnh của gỗ với keo
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00
Bước sóng
Trang 5Để kiểm tra mức độ ảnh hưởng của hoá chất tẩy mầu đến độ bám dính của màng keo, mẫu gỗ Keo tai tượng (chưa tẩy mầu) dài 300; rộng 50; dày 2,5cm, độ ẩm W = 8 -10% được ghép 2 thanh với nhau bằng keo PVAD, lượng keo tráng 200-250g/m2 áp lực P = 3kg/cm2 Sau khi keo đóng rắn hoàn toàn, các mẫu gỗ thí nghiệm được tiến hành tẩy trắng Dung dịch tẩy trắng có 3 loại nồng độ, bao gồm 5%; 7.5% và 10% ; dung dịch có độ pH = 10-11, sau khi nhúng các mẫu vào dung dịch tẩy mầu 2 phút, các mẫu được sấy ở nhiệt độ t = 600C, thời gian sấy t = 1giờ
Để kiểm tra ảnh hưởng của hóa chất tẩy mầu đến độ bền kéo trượt màng keo, theo tiêu chuẩn GB
581-86 Kết quả xác định độ bám dính trung bình với keo của gỗ Keo tai tượng sau khi tẩy mầu gỗ được ghi ở Bảng 4
Bảng 4 Độ bám dính gỗ Keo tai tượng với keo sau khi tẩy mầu
Độ bám dính sau khi tẩy mầu (MPa)
dung dịch 5%
Nồng độ dung dịch 7.5%
Nồng độ dung dịch 10%
Theo kết quả xác định ghi ở Bảng 4 cho thấy, sau khi mẫu gỗ được dán gỗ bằng keo PVAD, tẩy mầu bằng dung dịch nồng độ 5%, 7.5% và 10%, độ bám dính bị ảnh hưởng không đáng kể
3.3 Kết quả nghiên cứu nâng cao khả năng dán dính của gỗ Thông Caribe
Để tăng khả năng dán dinh của gỗ Thông caribe, mẫu gỗ được luộc theo các mức thời gian khác nhau
để loại bỏ bơt nhựa và các chất chiết xuất trong gỗ
Khối lượng mẫu gỗ được cân sau mỗi mức thời gian luộc được thể hiện tại bảng 5
được xác định ở bảng sau:
Bảng 5 Thay đổi khối lượng khi xử lý nhiệt ẩm gỗ thông Caribe theo thời gian
Khối lượng mẫu (gam)/ thời gian luộc (giờ) STT
TBình 437.94 435.51 429.66 429.18 428.94 428.76 428.76
Biểu đồ thay đổi khối lượng gỗ theo thời gian xử lý nhiệt ẩm (luộc)
Trang 6424 426 428 430 432 434 436 438 440
Thời gian luộc (giờ)
Khối lượng m ẫu
Hình 2 Biểu đồ thay đổi khối lượng gỗ theo thời gian luộc
Từ số liệu ở bảng 5 và biểu đồ hình 1 cho thấy lượng nhựa chiết xuất ra rất lớn sau thời gian 2 giờ luộc
ở nhiệt độ 800C, khối lượng mẫu gỗ giảm từ 437.98(g) xuống còn 435.51(g) sau một giờ luộc và 429.66(g) sau 2h luộc tương ứng 1.89% lượng nhựa và các tạp chất thoát ra Đây là giai đoạn luộc đầu tiên đồng thời lượng nhựa chứa trong gỗ thoát ra nhiều nhất Các giai đoạn tiếp theo 4h, 6h, 8h và 10h, khối lượng mẫu
gỗ giảm không đáng kể và không đổi sau 8 giờ luộc Tổng hàm lượng chất chiết xuất thoát ra trong thời gian thí nghiệm xấp xỉ 2.1% trong đó 2 giờ đầu lượng nhựa và các chất chiết xuất thoát ra chiếm 82% so với tổng
lượng chất chiết thoát ra
Ảnh hưởng của thời gian luộc đến cường độ dán dính của của gỗ thông Caribe với màng keo PVAc
Bảng 6 Cường độ bám dính của gỗ thông Caribe theo thời gian xử lý nhiệt ẩm
Khối cường độ dán dính σ k (Mpa)/ thời gian luộc (giờ) STT Nội dung
Trang 7dính của gỗ
0 2 4 6 8 10 12 14
Thời gian luộc (giờ)
Cường độ dán dính
Hình 3 Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian luộc gỗ đến cường độ dán dính
Kết quả ở bảng 6 và đồ thị hình 3 cho thấy lực bám dính trung bình của của gỗ Thông Caribê không qua
xử lý luộc chỉ đạt 9.79Mpa Sau thời gian luộc 1h, lực bám dính của gỗ tăng nhẹ, chỉ đạt 10.29MPa Tuy vậy, cường độ dán dính đã tăng lên rất đáng kể đạt 12.06MPa sau thời gian luộc 2 giờ Sau thời gian luộc 4h cường độ dán dính gần như không tăng so với 2h luộc Điều này có thể lý giải rằng sau thời gian 2h lượng nhựa và các chất chiết xuất trong gỗ đã thoát ra gần hết, vì vậy mà cường độ dán dính gần như không bị ảnh hưởng sau thời gian luộc này
Lực bám dính của gỗ sau khi xử lý loại bỏ một phần nhựa lớn hơn khá nhiều so với lực dán dính của gỗ Thông Caribê không qua xử lý 2.47MPa Điều này chứng tỏ khả năng dán dính của gỗ Thông Caribê chịu
ảnh hưởng rất lớn bởi lượng nhựa và các chất chứa trong gỗ
IV KẾT LUẬN
- Gỗ Keo lai được tác động bằng Amoniac sẽ giảm được độ giòn, trong quá trình gia công bề mặt gỗ không bị xước Công riêng khi uốn va đập của gỗ tăng lên theo mức tăng thời gian xử lý gỗ bằng Amoniac
- Mầu sắc bề mặt gỗ Keo tai tượng khi khi được nhúng trong dung dich H2O2 nồng độ là 7,5%, thời gian 2 phút sau đó sấy với nhiệt độ sấy là 600C, thời gian sấy là 60 phút cho kết quả tẩy trắng tốt
- Gỗ Thông Caribê được xử lý luộc trong 2 giờ đạt hiệu quả cao nhất, lượng nhựa và các chất chiết xuất khác thoát ra là 1.89% Cường độ dán dính của gỗ Thông Caribê sau khi xử lý tăng lên 2.27Mpa tương ứng 23.24% so với cường độ dán dính không qua xử lý
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH
Đỗ Văn Bản, 2002 “Kết quả nghiên cứu một số tính chất gỗ của Melaleuca leucadendra, Melaleuca
cajuputy, Melaleuca viridiflora và một số định hướng sử dụng gỗ của chúng”, Báo cáo hội thảo tổng kết dự
án “Phát tri ển kỹ thuật trồng rừng trên đất phèn vùng đồng bằng sông Cửu Long” Viện Khoa học Lâm
nghiệp Việt Nam, TP Hồ Chí Minh
Nguyễn Quang Trung, 2006 Phân tích một số đặc tính chủ yếu của gỗ tràm và định hướng sử dụng gỗ
tràm sản xuất ván dăm, ván ghép thanh Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam
Bùi Duy Ngọc, 2008 Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp nguyên liệu gỗ tràm M.cajuputy và gỗ keo lai A hybrid
để sản xuất ván dăm Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam
Masatoshi Sato., 2005 Development of Melaleuca wood utilization technology The case of wood cement
board and block Workshop on Melaleuca wood utilization development – Ho Chi Minh City
Masatoshi Sato, 2005 “Development of Melaleuca wood utilizati on technology – The case of wood
cement board and block” A report in the worshop on Melaleuca wood utilization development – Ho Chi Minh
City
Trang 8RESEARCH RESULTS OF RESTRICTING A NUMBER OF DEFECTS OF WOOD PLANTATION
Nguyen Xuan Quyen, Vu Dinh Thinh
Forest Science Institute of Vietnam
SUMMARY
Improving the quality of wood plantations such as Acacia mangium Will and Acacia hybrids is a very
important issue for wood product processing industry Each kind of wood can be treated by an individual
method that can restrict weakness of wood, for example, Acacia mangium treated with Ammoniac (NH3),
Acacia hybrid treated with chemical bleach (H202), resin pine treated with boiling method
To reduce brittleness and surface scratch of Acacia mangium timber, it was treated by 24% of Ammoniac (NH3) for 72 hours Consequently, tangential and radial contact bending strength of treated timber reached 0.48 kgm/cm3 and 0.56 kgm/cm3 comparing with tangential and radial contact bending strength of non-treated timber was 0.27 kgm/cm3 and 0.29 kgm/cm3, respectively
For Acacia hybrid species, the different color between the sapwood and heartwood, sapwood is white
color and heartwood is black color so heartwood was bleached with 7.5% of H202 According the results of experiments, that performed at FSIV, after soaking the specimens in 7.5% H202 for 2 minutes, and the specimens were dried at 600C and 60 minutes achieve high whitening
Research on extract resin content of Caribe wood The results showed that the period of boiling time 2 hours resin content and other extractives released 1.89%, tensile strength With PVA glue increased significantly 2.27 MPa% To improve tensile strength Caribe wood should be boiled for 2 hours
Keywords: Wood plantation
