Ảnh hưởng của tham số ép đến độ đàn hồi trở lại và phân bố khối lượng riêng theo chiều dày của gỗ keo lai (Acacia mangium x Acacia auriculiformis)
Công nghiệp rừng
ẢNH HƯỞNG CỦA THAM SỐ ÉP ĐẾN ĐỘ ĐÀN HỒI TRỞ LẠI
VÀ PHÂN BỐ KHỐI LƯỢNG RIÊNG THEO CHIỀU DÀY
CỦA GỖ KEO LAI (Acacia mangium x Acacia auriculiformis)
Lê Ngọc Phước1, Phạm Văn Chương1, Vũ Mạnh Tường1, Nguyễn Trọng Kiên1
1Trường Đại học Lâm nghiệp
TÓM TẮT
Nén gỗ là quá trình kết hợp giữa ẩm, nhiệt và tác động cơ học nhằm tăng khối lượng riêng, tăng độ bền cơ
học nhưng không phá vỡ cấu tạo của gỗ. Nghiên cứu này xác định và đánh giả ảnh hưởng của tham số nén
ép (tỷ suất nén, nhiệt độ nén và thời gian nén) đến độ đàn hồi trở lại (S) và các thông số đặc trưng của biểu
đồ phân bố khối lượng riêng của gỗ Keo lai (Acacia mangium x Acacia auriculiformis), gồm: Khối lượng
riêng trung bình (KLRtb); khối lượng riêng lớn nhất theo chiều dày mẫu (KLRmax); khối lượng riêng nhỏ nhất
theo chiều dày mẫu (KLRmin); khoảng cách từ bề mặt tới vị trí có khối lượng riêng lớn nhất (PDi); khoảng
cách từ bề mặt tới vùng có khối lượng riêng thay đổi đột ngột (Pb). Bố trí các thí nghiệm theo phần mềm
Design Expert 8.0.6 và xử lý số liệu theo thống kê toán học (phần mềm SPSS version 22.0). Kết quả nghiên
cứu cho thấy các tham số quá trình ép ảnh hưởng rõ nét đến độ đàn hồi trở lại của gỗ nén. Mức độ nén tăng
từ 30% đến 50%, độ đàn hồi trở lại là 3,92% và 5,01% ở 140oC và 60 phút. Khi nhiệt độ nén tăng từ 140oC
lên 180oC và thời gian nén tăng từ 60 phút lên 180 phút, độ đàn hồi trở lại tương ứng là 3,92%, 3,13% và
3,92%, 2,86%. Các thông số ép của xử lý nhiệt – cơ ảnh hưởng đáng kể đến các thông số đặc trưng và hình
dạng của biểu đồ phân bố khối lượng riêng của gỗ nén. Nhiệt độ nén cao hơn sẽ cho kết quả KLRtb và PDi
lớn hơn và thời gian ép dài hơn dẫn tới KLRtb và PDi và PD cao hơn; nhưng nhiệt độ và thời gian nén ảnh
hưởng không rõ nét đến KLRmax, KLRmin và Pb.
Từ khoá: Độ đàn hồi, Keo lai (Acacia mangium x Acacia auriculiformis), phân bố khối lượng riêng, tham
số ép, xử lý nhiệt – cơ.
phương pháp đơn giản có thể được sử dụng
trong công nghiệp, sản phẩm gỗ nén ép có thể
không cần phải làm nguội trong máy ép. Chất
lượng gỗ nén phụ thuộc vào các thông số ép
(độ ẩm và nhiệt độ của gỗ trong quá trình ép,
thời gian ép, áp lực ép hoặc mức độ nén) cũng
như phụ thuộc vào loài gỗ.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Gỗ dùng trong xây dựng (dầm, cột, cầu
thang, cửa, ván sàn…) cũng như các chi tiết
chịu lực trong sản xuất đồ mộc và nội thất phải
có độ bền cơ học cao để đáp ứng yêu cầu sử
dụng. Tính chất cơ học của gỗ phụ thuộc vào
khối lượng riêng của nó (Tình, 1998), vì vậy
đã có nhiều công trình nghiên cứu nâng cao độ
bền cơ học của các loài gỗ mọc nhanh, khối
lượng riêng thấp bằng cách nén ép hoặc
polyme hoá gỗ (Boonstra & Blomberg, 2007;
Kutnar & Sernek, 2007; Morsing, 2000). Các
giải pháp này đều hướng tới làm tăng mật độ
gỗ; tuy nhiên, không giống như nén vật lý hoặc
cơ học, việc ngâm tẩm hóa học ảnh hưởng đến
đặc tính tự nhiên của gỗ, ảnh hưởng tới môi
trường và chi phí xử lý cao hơn (Navi &
Heger, 2004).
Khối lượng riêng cuối cùng của gỗ nén phụ
thuộc vào mức độ nén và loại gỗ, nếu không có
sự đàn hồi trở lại (Laine, Rautkari, & Hughes,
2013; Laskowska, 2017). Do trị số về độ ẩm,
nhiệt độ khác nhau tại các vị trí theo phương
chiều dày của mẫu ép, dẫn tới khối lượng riêng
của gỗ sau khi nén sẽ khác nhau. Các lớp gỗ ở
gần bề mặt của mẫu gỗ nén có độ ẩm và nhiệt
độ cao hơn nên sẽ có khối lượng riêng lớn hơn
do gỗ được hóa dẻo tốt hơn. Điều này có thể có
lợi cho các ứng dụng cần độ cứng được cải
thiện chủ yếu ở bề mặt, đặc biệt trong trường
Nén gỗ theo phương pháp nhiệt – cơ là một
144
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2019
Công nghiệp rừng
hợp chịu uốn, góp phần tiết kiệm vật liệu
(Rautkari et al., 2013). Phân bố khối lượng
riêng trong gỗ nén cung cấp thông tin cần thiết
về độ bền cơ học theo hướng chịu lực của vật
liệu gỗ. Với mật độ ngày càng tăng, các giá trị
của các tính chất cơ học của gỗ tăng theo hàm
phi tuyến, cả trong gỗ không nén và gỗ nén ép
(Anshari et al., 2010; Chương, 2010). Độ dày
không thay đổi của gỗ nén cũng có nghĩa là các
tính chất khác không thay đổi. Do đó cần phải
tìm ra các thông số kỹ thuật ép hợp lý để có thể
đảm bảo sự ổn định kích thước của gỗ ép cả
trong quá trình sản xuất và trong suốt thời gian
sử dụng của sản phẩm.
xuất ván sàn, các chi tiết chịu lực uốn trong
sản xuất đồ mộc và các loại cấu kiện xây dựng.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu và thiết bị
Vật liệu
Keo lai (Acacia mangium x Acacia
auriculiformis): 7 tuổi, khai thác tại Yên Thuỷ,
Hoà Bình. Khối lượng riêng cơ bản: 0,54
g/cm3; kích thước mẫu 420 mm (chiều dài) x
120 mm (chiều rộng) x 34,0 mm/28,3 mm/
24,3 mm (chiều dày). Chiều dày danh nghĩa
của sản phẩm sau khi nén là 17 mm, tương ứng
với 03 mức tỷ suất nén là 50%, 40% và 30%.
Các mẫu được hong phơi có độ ẩm 30 ± 5% và
được giữ trong môi trường bảo ôn ở nhiệt độ
môi trường 30 ± 2oC và độ ẩm môi trường 65 ±
2% trong thời gian 72 giờ trước khi mang đi
nén ép.
Một số nghiên cứu về mật độ gỗ đã chỉ ra
rằng, thay vì tăng mật độ cho toàn bộ tấm gỗ,
chỉ cần tăng cường mật độ gỗ phần bề mặt
(Jiang, Lu, Huang, & Li, 2009). Tăng khối
lượng riêng phần bề mặt là một hướng tiếp cận
để cải thiện độ cứng, độ bền uốn, mô đun đàn
hồi cho gỗ khi ứng dụng cho từng trường hợp
cụ thể.
Thiết bị
Máy ép nhiệt thí nghiệm BYD 113 có nhiệt
độ ép lớn nhất là 300oC được gia nhiệt bằng
điện, có áp lực ép lớn nhất 2400 kgf, kích
thước bàn ép 80 x 80 cm2. Máy ép BYD 113
của Viện Công nghiệp gỗ, Trường Đại học
Lâm nghiệp. Trong quá trình ép để khống chế
chiều dày gỗ nén, sử dụng thanh cữ kim loại có
chiều dày 17 mm.
Mục đích của nghiên cứu này là nén ép gỗ
Keo lai (Acacia mangium
x
Acacia
auriculiformis) - một loài cây rừng trồng mọc
nhanh phổ biến ở Việt Nam nhằm nâng cao độ
bền cho gỗ; trong đó tập trung nghiên cứu ảnh
hưởng của các tham số ép (tỷ suất nén, nhiệt
độ nén ép và thời gian nén ép) đến độ đàn hồi
trở lại và phân bố khối lượng riêng của gỗ. Kết
quả nghiên cứu là cơ sở khoa học để xây dựng
công nghệ nén ép gỗ Keo lai sử dụng để sản
Máy đo quét mật độ tia X (DENSE-LAB mark
3, E.W.S.GmbH, Đức), tốc độ đo 0,05 mm/giây.
Giá trị khối lượng riêng được đo tại mỗi mặt cắt
cách nhau 0,02 mm theo chiều dày mẫu.
Hình 1. Máy phân tích khối lượng riêng DENSE-LAB mark 3, E.W.S
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2019
145
Công nghiệp rừng
chu kỳ xả - nén - xả sao cho mẫu gỗ không/
hoặc đàn hồi trở lại một lượng dưới 2 mm.
- Giai đoạn 3: Giai đoạn nén gỗ
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Quá trình nén gỗ:
Xử lý gỗ bằng phương pháp nhiệt - cơ là
một phương pháp nén gỗ có hiệu quả cao.
Trong nghiên cứu đã sử dụng phương pháp ép
nhiệt - cơ nhiều giai đoạn, các bước thực hiện
như sau:
Trong giai đoạn này gỗ được nén với áp lực
3,0 MPa, với các chế độ nén ép như bảng 1.
- Giai đoạn 4: Xử lý nhiệt sau khi nén ép
Mở bàn ép, đưa mẫu sang lò sấy có nhiệt độ
100oC, duy trì trong thời gian 120 phút.
- Giai đoạn 5: Ổn định gỗ sau xử lý
- Giai đoạn 1: Xử lý hoá mềm
Xử lý hóa mềm gỗ trực tiếp trên máy ép có
gia áp với các thông số công nghệ sau: Nhiệt
độ 151oC; thời gian 0,68 phút/mm chiều dày;
áp lực ép 0,2 MPa.
Mẫu gỗ sau khi xử lý nhiệt – cơ được
chuyển sang khu vực ổn định nhiệt, ẩm trong
điều kiện môi trường tự nhiên ở nhiệt độ 30 ±
3oC, độ ẩm tương đối 70 ± 5%, thời gian 7
ngày trước khi xác định phân bố khối lượng
riêng.
- Giai đoạn 2: Nén sơ bộ
Khi theo dõi nhiệt độ tâm gỗ đạt từ 62oC
đến 70oC (Tg) tiến hành nén sơ bộ với thông số
như sau: Nhiệt độ 140oC; thời gian 0,25
phút/mm chiều dày; áp lực ép 2,0 MPa. Trong
giai đoạn này, tiến hành xả ẩm và sấy mẫu 2
Các thí nghiệm được bố trí như bảng 1; quy
hoạch thực nghiệm theo Design-Expert 8.0.6
Bảng 1. Tham số quá trình nén ép sử dụng trong nghiên cứu
Tỷ suất nén (%) Thời gian ép (phút)
Nhiệt độ ép (oC)
50 40 30 140 160 180 60 120 180
Độ ẩm (%)
30 ± 5
Phương pháp xác định độ đàn hồi trở lại
Độ đàn hồi trở lại của gỗ sau khi nén ép
được xác định theo công thức (1) (Xu & Tang,
2012):
chiều dày của mẫu sau khi nén (mm), tr là
chiều dày mẫu sau khi để ổn định (mm).
Xác định phân bố khối lượng riêng
Tiến hành cắt mẫu để xác định phân bố khối
lượng riêng của gỗ, như bảng 2 (Institution,
1993).
ꢂ ꢄꢂ
ꢃ
ꢀ = ꢁ
ꢅꢆ . 100 (%)
(1)
Trong đó: S là độ đàn hồi trở lại (%); td là
Bảng 2. Bảng thông số về mẫu thí nghiệm
ꢂ
ꢅ
Số lượng
Kích thước mẫu
(mm)
Tính chất kiểm tra
Tiêu chuẩn
Mẫu gỗ nén
Đối chứng
Phân bố khối lượng
riêng
EN 323
17 x 50 x 50
100
5
Các mẫu sau khi ép được để ổn định trong
phòng bảo ôn ở nhiệt độ môi trường 20 ± 2oC và
độ ẩm môi trường 65 ± 2% cho đến khi mẫu đạt
độ ẩm 12%. Cho mẫu vào túi nhựa kín trước khi
đem đi tiến hành kiểm tra tính chất mẫu.
lượng riêng trung bình (KLRtb); khối lượng
riêng lớn nhất theo chiều dày mẫu (KLRmax);
khối lượng riêng nhỏ nhất theo chiều dày mẫu
(KLRmin); khoảng cách từ bề mặt tới vị trí có
khối lượng riêng lớn nhất (PDi); khoảng cách
từ bề mặt tới vùng có khối lượng riêng thay đổi
đột ngột (Pb).
Để mô tả biểu đồ phân bố mật độ của gỗ
nén (hình 2), các thông số đặc trưng gồm: Khối
146
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2019
Công nghiệp rừng
Hình 2. Các thông số đặc trưng của phân bố khối lượng riêng
Phương pháp xử lý số liệu, đánh giá kết quả
Tất cả các tham số kiểm tra được xử lý bằng
thống kê toán học (phần mềm SPSS version 22.0).
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
quá trình ép đều ảnh hưởng đến độ đàn hồi trở
lại và hình dạng của biểu đồ phân bố khối
lượng riêng với mức độ ảnh hưởng khác nhau.
3.1. Kết quả kiểm tra độ đàn hồi trở lại của
gỗ nén
Phân bố khối lượng riêng của gỗ theo
phương chiều dày là một chỉ số quan trọng
phản ánh tính chất vật lý, cơ học của gỗ nén.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, các tham số của
Tỷ suất nén thực tế và độ đàn hồi trở lại của
gỗ nén ở 9 chế độ nén đặc trưng được thể hiện
như bảng 3.
Bảng 3. Tỷ suất nén thực tế và độ đàn hồi trở lại của gỗ nén
Nhiệt độ nén
Thời gian nén
(phút)
Tỷ suất nén thực
tế (%)
Độ đàn hồi trở
lại (%)
TT Tỷ suất nén (%)
(oC)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
30
30
30
30
40
50
50
50
50
140
140
180
180
160
140
140
180
180
60
180
60
27,3
28,0
27,5
28,5
37,5
47,5
48,8
47,7
47,9
3,92 (0,4)
2,86 (0,2)
3,13 (0,4)
2,29 (0,2)
4,11 (0,3)
5,01 (0,8)
4,42 (0,5)
4,57 (0,6)
4,22 (0,2)
180
120
60
180
60
180
Ghi chú: Trị số trong ngoặc (*) là độ lệch chuẩn.
Tỉ suất nén thực tế của gỗ nén là tỉ lệ phần
trăm chênh lệch giữa chiều dày phôi trước khi
nén và chiều dày phôi sau khi nén và để ổn
định trong không khí. Do đó, mức độ nén của
gỗ phụ thuộc rất lớn vào tính chất của gỗ trong
quá trình nén. Đặc biệt là việc làm lỏng lẻo cấu
trúc gỗ trong quá trình nén. Mức độ lỏng lẻo
của cấu trúc có thể được tạo ra thông qua giai
đoạn hoá mềm, cũng như các thông số khác
của quá trình nén ép.
Sau khi gỗ được làm lỏng lẻo cấu trúc, nếu
tiếp tục được gia nhiệt thì sẽ tạo cho gỗ có cấu
trúc mới (giai đoạn định hình), để thực hiện
được yêu cầu này cần thiết phải có giai đoạn
định hình sản phẩm. Giai đoạn này có thể kết
hợp ngay trong quá trình ép nhiệt bằng cách
kéo dài thời gian ép hoặc thêm một bước gọi là
xử lý sau (post treatment).
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2019
147
Công nghiệp rừng
Kết quả bảng 3 cho thấy, với cùng mức
nhiệt độ 140oC và thời gian nén 60 phút khi tỷ
suất nén tăng từ 30% tới 50%; độ đàn hồi trở
lại của gỗ tăng với các trị số tương ứng là
3,92% và 5,01% (tăng 28%). Với cùng mức tỷ
suất nén 30% và thời gian nén 60 phút khi
nhiệt độ ép tăng từ 140oC tới 180oC; độ đàn
hồi trở lại của gỗ giảm với các trị số tương ứng
là 3,92% và 3,13% (giảm 20%). Với cùng mức
tỷ suất nén 30% và nhiệt độ ép 140oC khi thời
gian ép tăng từ 60 phút tới 180 phút; độ đàn
hồi trở lại của gỗ giảm với các trị số tương ứng
là 3,92% và 2,86% (giảm 27%). Tỷ suất nén và
thời gian ép ảnh hưởng rõ ràng hơn đến độ đàn
hồi trở lại so với ảnh hưởng của nhiệt độ ép.
Độ đàn hồi trở lại của gỗ là khả năng phục
Tỷ suất nén 30%:
hồi nguyên trạng của vật liệu bị tác động bởi
nội ứng suất bên trong của gỗ sau khi nén ép.
Trị số nội ứng suất bên trong của gỗ phụ thuộc
vào loại gỗ, mức độ dẻo hoá, tỷ suất nén, áp
suất ép, độ ẩm của gỗ… Do vậy, khi thời gian
ép ngắn, tỷ suất nén cao độ đàn hồi trở lại của
gỗ nén sẽ tăng. Kết quả này cũng tương đồng
với nghiên cứu của Laskowska (Laskowska,
2017) khi nghiên cứu nén ép gỗ Bạch dương
(Betula pendula).
3.2. Biểu đồ phân bố khối lượng riêng
Biểu đồ phân bố khối lượng riêng theo
chiều dày của các mẫu nén tương ứng với các
chế độ ép khác nhau được thể hiện như hình 3,
4 và 5.
(a)
(b)
Hình 3. Biểu đồ phân bố khối lượng riêng khi nén với tỷ suất nén 30%
tại các mức nhiệt độ: (a) 140oC và (b) 180oC
148
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2019
Công nghiệp rừng
Tỷ suất nén 50%:
(a)
(b)
Hình 4. Biểu đồ phân bố khối lượng riêng khi nén với tỷ suất nén 50%
tại các mức nhiệt độ: (a) 140oC và (b) 180oC
Tỷ suất nén 40% (thí nghiệm tại tâm):
Hình 5. Biểu đồ phân bố khối lượng riêng khi nén ở nhiệt độ 160oC, tỷ suất nén 40%
với thời gian nén 120 phút
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2019
149
Công nghiệp rừng
Ảnh hưởng của tham số ép tới trị số của các
thông số đặc trưng cho phân bố khối lượng
riêng của gỗ nén được thể hiện như bảng 4.
Bảng 4. Ảnh của tham số ép tới trị số của các chỉ số đặc trưng phân bố khối lượng riêng
Tỷ suất nén 40
Tỷ suất nén 30 (%)
Tỷ suất nén 50 (%)
(%)
Kết quả tương ứng
từng cấp nhiệt độ
Thời gian (phút)
Thời gian (phút)
Thời gian (phút)
60
180
120
60
180
Đối chứng
540
540
540
140°C
KLRtb
760
810
1005
1010
160°C
910
1150
830
(kg/m3)
180°C
810
911
830
1010
1165
1050
1170
140°C
KLRmax
1015
160°C
180°C
(kg/m3)
970
704
958
745
1185
950
1218
947
140°C
KLRmin
160°C
180°C
(kg/m3)
750
768
947
981
140°C
1,03
1,21
1,05
1,24
160°C
1,25
PDi (mm)
Pb (mm)
180°C
140°C
160°C
1,23
2,85
2,27
2,56
1,25
2,83
2,25
2,52
2,57
180°C
2,52
3,65
2,59
3,69
Ảnh hưởng của tỷ suất nén: Tỷ suất nén ảnh
hưởng rõ rệt tới KLRtb, KLRmax và KLRmin;
ảnh hưởng không rõ nét tới trị số của PDi và
Pb. Khi tăng tỷ suất nén từ 30% đến 50%,
KLRtb tăng 24,7%, KLRmax tăng 15,3% và
KLRmin tăng 27,1% với cùng mức nhiệt độ ép
140oC và thời gian ép 180 phút. Tỷ suất nén
tăng làm cho khối lượng riêng của gỗ tăng,
tuy nhiên quan hệ này không tuyến tính vì khi
tăng tỷ suất nén sẽ làm tăng độ đàn hồi trở lại
của gỗ.
Ảnh hưởng của nhiệt độ nén: Nhiệt độ nén
ép ảnh hưởng rõ rệt nhất tới khối lượng riêng,
tới PDi và ảnh hưởng không rõ nét tới Pb. Kết
quả nghiên cứu cho thấy khoảng cách từ bề
mặt tới vị trí có khối lượng riêng lớn nhất
(PDi) giảm khi nhiệt độ ép thấp và ngược lại.
Cụ thể: PDi bằng 1,2 mm ở nhiệt độ 140oC và
bằng 1,5 mm ở nhiệt độ 180oC, với tỷ suất nén
30% và thời gian ép 180 phút. PDi là một
thông số quan trọng để đánh giá độ cứng bề
mặt của gỗ nén, là bề mặt chịu lực khi sử dụng.
Đồng thời, trị số PDi là căn cứ để xác định
lượng đánh nhẵn bề mặt sau khi nén ép.
Trị số KLRtb, KLRmax và KLRmin tăng khi
nhiệt độ nén ép tăng; ví dụ: KLRtb bằng 810
kg/m3 khi ép ở nhiệt độ 180oC và bằng 760
kg/m3 khi ép ở nhiệt độ 140oC, với tỷ suất nén
30% và thời gian ép 60 phút. Từ kết quả
nghiên cứu cho thấy, để tăng khối lượng riêng
của gỗ nén nên chọn giải pháp tăng nhiệt độ
nén ép. Gỗ nén ở nhiệt độ cao do được dẻo hoá
tốt hơn và độ đàn hồi trở lại của gỗ giảm. Tuy
nhiên, cần tính toán lựa chọn trị số nhiệt độ
nén ép cụ thể tương ứng với từng loại gỗ và
mục đích sử dụng sản phẩm; vì nén ép ở nhiệt
độ cao gỗ dễ sinh ra khuyết tật, như cong vênh
và giảm độ bền uốn, kết quả này cũng tương
đồng với nghiên cứu của Zhou và cộng sự
(Zhou, Chen, Tu, Zhu, & Li, 2019).
Ảnh hưởng của thời gian nén: Thời gian nén
ép ảnh hưởng tương đỗi rõ nét đến KLRtb và
PDi; ảnh hưởng không ró nét tới KLRmax
KLRmin và Pb. Ví dụ: Khi tăng thời gian nén ép
từ 60 phút đến 180 phút, KLRtb tăng 6,5% và
PDi tăng 17,5% ở mức nhiệt độ 140oC và tỷ
,
150
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2019
Công nghiệp rừng
PDi tăng khi thời gian nén ép tăng.
4. Mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ nén và
thời gian nén đến độ đàn hồi trở lại của gỗ là
tương đương. Tuy nhiên, nhiệt độ nén ảnh
hưởng rõ nét hơn đến các thông số đặc trưng
của biểu đồ phân bố mật độ so với ảnh hưởng
của thời gian nén.
suất nén 30%. Thời gian ép tăng có tác động
tích cực đến mức độ dẻo hoá của gỗ, đồng thời
hạn chế sự đàn hồi trở lại; kết quả này cũng
tương đồng với nghiên cứu của Kudela và
cộng sự khi nghiên cứu ảnh hưởng của tham số
nén ép đến độ ổn định kích thước và khối
lượng riêng của gỗ Dẻ gai (Fagus sylvatica)
(Kúdela, Rousek, Rademacher, Rešetka, &
Dejmal, 2018).
Về cơ chế và nguyên nhân: Trong quá trình
nén, cấu trúc lignocellulose thay đổi do tác
động đồng thời của nhiệt độ và độ ẩm; các
nhóm carboxyl trong hemicellulose bị phá hủy
hoặc một phần của hemicellulose đã bị thủy
phân hoặc loại bỏ; liên kết ester của các nhóm
carboxylic từ lignin và/hoặc hemicellulose
được hình thành. Nhiệt độ và độ ẩm đã ảnh
hưởng rõ rệt đến sự chuyển đổi trạng thái từ
đàn hồi sang đàn dẻo của gỗ và dưới tác dụng
của áp suất nén sẽ làm giảm độ rỗng trong gỗ;
các liên kết lý, hoá mới được hình thành trong
quá trình nén ép và khi gỗ nén được làm nguội.
Độ bền và độ cứng của gỗ tăng lên tương ứng
với sự gia tăng mật độ (Lin, Fu, & Qin, 2017).
4. KẾT LUẬN
LỜI CẢM ƠN
Tác giả trân trọng cảm ơn Bộ Nông nghiệp
và PTNT, Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp
đỡ về pháp lý và kinh phí thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu công nghệ biến tính và bảo quản
gỗ rừng trồng nâng cao độ bền cơ học, độ ổn
định kích thước của gỗ đáp ứng yêu cầu
nguyên liệu sản xuất đồ mộc, ván sàn chất
lượng cao”. Cảm ơn Viện Công nghiệp gỗ,
Trường Đại học Lâm nghiệp; Công ty Cổ phần
BWG, Mai Châu, Hoà Bình; Công ty Cổ phần
Lâm nghiệp Tháng 5, Nghệ An đã giúp đỡ về
cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm cho việc
triển khai nghiên cứu này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Anshari, B., Kitamori, A., Jung, K., Hassel, I.,
Komatsu, K., & Guan, Z. (2010). Mechanical properties
of compressed wood with various compression ratios.
Conference: Internation Symposium of Indonesian Wood
Research Society.
Boonstra, M. J., & Blomberg, J. (2007). Semi-
isostatic densification of heat-treated radiata pine. Wood
Sci Technol, 41, 607-617.
Tham số của quá trình ép (tỷ suất nén, nhiệt
độ nén và thời gian nén) đều ảnh hưởng tới độ
đàn hồi trở lại và các chỉ số đặc trưng của phân
bố khối lượng riêng với mức độ khác nhau. Từ
kết quả nghiên cứu chúng tôi rút ra một số kết
luận sau:
Chương, P. V. (2010). Ảnh hưởng của điều kiện ép
đến tính chất của ván sàn gỗ công nghiệp. Tạp chí Nông
nghiệp và PTNT, 18, 80-87.
1. Khối lượng riêng của gỗ tăng và độ đàn
hồi trở lại tăng khi tăng tỷ suất nén. Tỷ suất
nén ảnh hưởng không rõ nét đến trị số của PDi
và Pb.
Institution, B. S. (1993). BS EN 323:1993: Wood-
based panels. Determination of density. In.
Jiang, J., Lu, J., Huang, R., & Li, X. (2009). Effects
of Time and Temperature on the Viscoelastic Properties
of Chinese Fir Wood. Journal of Drying Technology, 27,
1229-1234.
2. Nhiệt độ nén ảnh hưởng rõ nét đến đàn
hồi trở lại của gỗ nén, đến KLRtb, KLRmax
,
Kúdela, J., Rousek, R., Rademacher, P., Rešetka, M.,
& Dejmal, A. (2018). Influence of pressing parameters
on dimensional stability and density of compressed
beech wood. European Journal of Wood and Wood
Products, 76(4), 1241-1252.
Kutnar, A., & Sernek, M. (2007). Densification of
wood. Paper presented at the Zbornik gozdarstva in
lesarstva.
Laine, K., Rautkari, L., & Hughes, M. (2013). The
effect of process parameters on the hardness of surface
densified Scots pine solid wood. Eur. J. Wood Prod., 71,
13-16.
KLRmin, PDi và ảnh hưởng không rõ nét đến trị
số Pb. Nhiệt độ nén tăng, độ đàn hồi trở lại của
gỗ giảm. Trị số KLRtb, KLRmax, KLRmin và PDi
tăng khi nhiệt độ nén ép tăng.
3. Thời gian nén ép ảnh hưởng tương đối rõ
nét đến độ đàn hồi trở lại của gỗ nén, đến
KLRtb và PDi; ảnh hưởng không ró nét tới
KLRmax, KLRmin và Pb. Thời gian nén tăng, độ
đàn hồi trở lại của gỗ giảm. Trị số KLRtb và
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2019
151
Công nghiệp rừng
Laskowska, A. (2017). The Influence of Process
Parameters on the Density Profile and Hardness of
Surface-densified Birch Wood (Betula pendula Roth).
BioResources, 12(3), 6011-6023.
Lin, L., Fu, F., & Qin, L. (2017). Advanced High
Strength Natural Fibre Composites in Construction (M.
Fan & F. Fu Eds.): ELSEVIER.
Tình, L. X. (1998). Khoa học gỗ: Nxb. Nông nghiệp,
Hà Nội.
Xu, X.,
&
Tang, Z. (2012). VERTICAL
COMPRESSION
DIMENSIONAL
RATE
STABILITY
PROFILE
OF SURFACE-
AND
DENSIFIED PLANTATION POPLAR WOOD.
Lignocellulose, 1(1), 45-54.
Morsing, N. (2000). Densification of wood:
Electronic Publication.
Zhou, Q., Chen, C., Tu, D., Zhu, Z., & Li, K. (2019).
Surface Densification of Poplar Solid Wood: Effects of
the Process Parameters on the Density Profile and
Hardness. BioResources, 14(2), 4814-4831.
Combined Densification and Thermo-Hydro-
Mechanical
Processing
of
Wood,
MRS
BULLETIN/MAY 2004 (2004).
THE INFLUENCE OF PROCESS PARAMETERS
ON THE SPRINGBACK AND THROUGH THICKNESS DENSITY PROFILE
OF ACACIA HYBRID (Acacia mangium x Acacia auriculiformis)
Le Ngoc Phuoc1, Pham Van Chuong1, Vu Manh Tuong1, Nguyen Trong Kien1
1Vietnam National University of Forestry
SUMMRY
Wood densification is a process combining heat, moisture, and mechanical action to improve the density of
wood without changing the characteristics of wood. This study evaluated the significance of different process
parameters: The compression ratio (CR), temperature and time levels of treatment, with an open-system
thermo-mechanical method on solid wood densification and its effect on the Springback and density profile
generated in Acacia hybrid wood. It was found that the process parameters strongly affected on the spring back
rate of densified wood. The experiments were performed under Design Expert 8.0.6 software and data analysis
was carried out in SPSS software version 22.0. The degree of compression of the wood was 30% to 50%, and
its Springbank rate was 3.92% and 5.01% at 140oC and 60 minutes. Then the temperature was raised from
140oC to 180oC and time of treatment was raised from 60 minutes to 180 minutes, Springbank rate was 3.92%,
3.13% and 3.92%, 2.86%, respectively. The results showed that the parameters of thermo-mechanical the
treatment have a significant influence on the characteristic indices of the formation and shape of density profile
in densified wood (KLRtb, KLRmax, KLRmin, PDi, and Pb). A higher temperature yielded a greater KLRtb and
PDI and a longer pressing time yielded a higher KLRtb, PDi và PD, but was not significantly influenced on the
KLRmax, KLRmin và Pb of densified wood.
Keywords: Acacia hybrid (Acacia mangium x Acacia auriculiformis), density profile, process parameters,
springbank, thermo-mechanical treatment.
Ngày nhận bài
: 28/6/2019
: 30/7/2019
: 06/8/2019
Ngày phản biện
Ngày quyết định đăng
152
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 4 - 2019
9 trang
10500
Free
Bạn đang xem tài liệu "Ảnh hưởng của tham số ép đến độ đàn hồi trở lại và phân bố khối lượng riêng theo chiều dày của gỗ keo lai (Acacia mangium x Acacia auriculiformis)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- anh_huong_cua_tham_so_ep_den_do_dan_hoi_tro_lai_va_phan_bo_k.pdf
