Báo cáo kết quả đề tài: Nghiên cứu sử dụng gỗ bạch đàn Urophylla để sản xuất gỗ xẻ đóng đồ mộc

Nguyễn Quang Trung

TÓM TẮT

Gỗ bạch đàn urophylla (E. urophylla) là nguồn nguyên liệu tiềm năng, nhưng việc sử dụng loại gỗ này làm nguyên liệu đóng đồ mộc đang còn nhiều hạn chế. Các nghiên cứu của đề tài này cho thấy gỗ bạch đàn urophylla có các đặc tính cơ vật lí tương đương với gỗ keo lá tràm (A. auriculiformis) và một số loại gỗ rừng tự nhiên khác đang được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu đóng đồ mộc. Các khuyết tật như: nứt đầu, co ngót và cong vênh trong quá trình chế biến là nguyên nhân chủ yếu khiến loại nguyên liệu này chưa được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở chế biến đồ mộc hiện nay. Nhằm hạn chế các khuyết tật và biến dạng của sản phẩm, đề tài đã áp dụng các biện pháp điều tiết quá trình thoát ẩm của gỗ trong quá trình chế biến: từ khâu bảo quản gỗ tròn, xử lí gỗ xẻ trước khi sấy và sấy gỗ. Kết quả cho thấy có thể hạn chế đáng kể các loại biến dạng, nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sử dụng nguyên liệu gỗ. Gỗ bạch đàn urophylla có khả năng bám dinh tốt với keo và các chất trang phủ bề mặt. Sản phẩm đồ mộc từ gỗ bạch đàn urophylla có vân thớ, màu sắc đẹp.

1. Đặt vấn đề

Bạch đàn urophylla (E. urophylla) là một trong các loài cây trồng rừng chính trong chương trình trồng rừng 5 triệu ha ở Việt Nam hiện nay. Diện tích rừng bạch đàn urophylla ở hầu hết các vùng trên cả nước ngày càng tăng nhưng thực trạng sử dụng gỗ bạch đàn chưa tương xứng với tiềm năng to lớn của nguồn nguyên liệu này.

Gỗ bạch đàn Urophylla có các đặc tính cơ lí tương đương gỗ của các loài keo và một số loại gỗ rừng tự nhiên khác, nhưng do các khuyết tật thường gặp trong quá trình xẻ, sấy nên gỗ bạch đàn nói chung, bạch đàn urophylla chưa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất đồ mộc hiện nay.

Nghiên cứu sử dụng gỗ bạch đàn urophylla để sản xuất gỗ xẻ làm nguyên liệu đóng đồ mộc chẳng những góp phần giải quyết khó khăn về nguồn nguyên liệu gỗ cho công nghiệp sản xuất đồ mộc ở Việt Nam hiện nay mà còn nâng cao giá trị và đa dạng hóa sản phẩm của gỗ rừng trồng; góp phần nâng cao thu nhập cho người trồng rừng và phát triển bền vững rừng trồng bạch đàn urophylla

2. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu: bạch đàn urophylla trồng tập trung 7 tuổi và 11 tuổi

Nội dung nghiên cứu:

– Điều tra, khảo sát xác định một số đặc điểm tự nhiên, tính chất vật lí, cơ học và đặc điểm công nghệ của gỗ bạch đàn urophylla.

– Đề xuất một số giải pháp hạn chế khuyết tật của gỗ tròn, gỗ xẻ trong quá trình chế biến.

– Đánh giá khả năng sử dụng gỗ bạch đàn urophylla làm nguyên liệu đóng đồ mộc

Phương pháp nghiên cứu

– Lập ô ngẫu nhiên, đo đếm đánh giá các thông số của cây đứng. Xác định một số thông số vật lí của gỗ bằng phương pháp không phá hủy.

– Sử dụng tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) để xác định một số tính chất cơ – lí và phân hạng nguyên liệu gỗ bạch đàn urophylla.

– Bố trí thí nghiệm đối chứng, so sánh, đánh giá mức độ biến dạng của gỗ tròn, gỗ xẻ trong quá trình chế biến. Sử dụng phần mềm exell để phân tích đánh giá các số liệu thí nghiệm

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Thông số ngoại hình của cây bạch đàn urophylla tại một số cấp tuổi

Bạch đàn urophylla là loài cây mọc nhanh, tăng trưởng đường kính bình quân đạt từ 1,25 cm đến 2 cm/năm, tăng trưởng chiều cao đạt từ 1,2 m đến 1,5 m/năm tùy theo điều kiện tự nhiên (thổ nhưỡng, khí hậu). Cây mọc thẳng, có thân tròn đều, ít bạnh vè (đây là đặc điểm thuận lợi trong chế biến gỗ xẻ). Kết quả điều tra rừng trồng bach đàn tại một số vùng cho thấy: rừng trồng tại An Khê, Gia Lai sau 6 năm tuổi có trên 40% tổng số cây có đường kính trên 10 cm, nhưng tại Phù Ninh chỉ có 20 % cây có đường kính trên 10cm, sau 7 năm. Đến độ tuổi 13 năm, trên 40% số cây có đường kính ngang ngực bình quân trên 20 cm, trong đó khoảng 19% cây có đường kính bình quân trên 26 cm. Để sử dụng có hiệu quả, rừng trồng bạch đàn urophylla cung cấp gỗ xẻ phải có cấp tuổi trên 13 năm. Tuy nhiên trong thực tế, chu kì kinh doanh rừng trồng bạch đàn urphylla chủ yếu để cung cấp nguyên liệu băm dăm gỗ nên hầu như không có các khu rừng trồng tập trung bạch đàn urophylla lớn hơn 11 năm tuổi.

Các số liệu trong bảng 1 dưới đây chỉ có tính chất tham khảo để xem xét cấp đường kính trung bình ở một số cấp tuổi, không có giá trị đánh giá tóc độ tăng trưởng của bạch đàn Urophylla vì số liệu được đo đếm ở các vùng khác nhau.

Bảng1: Thông số ngoại hình của cây đứng ở 7 cấp tuổi tại một số vùng

TT	Các thông số hình học	Đơn vị đo	Tuổi cây
TT	Các thông số hình học	Đơn vị đo	6	7	9	10	11	12	13
1	CCvn	m	10,3	10,6	12,8	13,2	14,5	14,6	18,1
2	CCpc	m	6,3	5,44	7,63	5,70	8,5	8,82	10,7
3	ĐK TB lớn	cm	12,79	12,12	15,7	17,12	19,3	20,3	22,9
4	ĐK TB nhỏ	cm	12,26	11,52	14,74	14,57	18,7	21,9	18,7
5	Độ tròn thân cây		0,04	0,05	0,06	0,04	0,04	0,02	0,06
6	ĐK 10 ≤ D ≤ 14 (cm)	%	54	80	41,2	36,50	21,8	19,5	15,8
7	ĐK14 < D ≤ 16 (cm)	%	28	20	16,2	27,50	15,6	12,5	11,9
8	ĐK16 < D ≤ 18 (cm)	%	16	0	13,2	20,00	15,2	19,5	18,2
9	ĐK18 < D ≤ 20 (cm)	%	2	0	14,7	10,00	17,9	5,5	6,5
10	ĐK 20 < D ≤ 26 (cm)	%	0	0	12,7	5,00	15,5	25,4	28,2
10	ĐK26 < D ≤ 30 (cm)	%	0	0	0	0	12,6	15,2	18,5
	Địa điểm		AK	PN	QT	BD	PN	TT	MY

Chú thích:

CCvn: chiều cao vút ngọn, CCpc: chiều cao phân cành

ĐK TB lớn: Đường kính trung bình lớn

ĐK TB nhỏ: Đương kính trung bình hhỏ

AK: Rừng trồng tại An Khê; PN: rừng trồng tại Phù Ninh; QT: rừng trồng tại Quảng Trị;

TT: rừng trồng tại Tam Thanh; MY: rừng trồng tại MangYang, GiaLai

3.2 Tính chất vật lí và cơ học của gỗ bạch đàn urophylla

Bạch đàn urophylla là một loại gỗ cứng có khối lượng trung bình, độ co rút theo các hướng tiếp tuyến và xuyên tâm đều lớn hơn so với gỗ keo (keo lá tràm và keo tai tượng), nhưng độ bề cơ học (độ bền uốn tĩnh) lại thấp hơn 2 loại gỗ trên, điều này cho thấy gỗ bạch đàn urophylla giòn hơn các loại gỗ keo.

Bảng 2: Tính chất vật lí và cơ học của gỗ bạch đàn Urophylla

TT	Tính chất	Đơn vị tính	7 năm tuổi	11 năm tuổi
1	Độ co rút toàn bộ- Chiều dọc thớ- Hướng xuyên tâm – Hướng tiếp tuyến	%	0,17 6,11 10,16	0,21 6,79 8,88
2	Hệ số co rút toàn bộ- Chiều dọc thớ- Hướng xuyên tâm – Hướng tiếp tuyến	% / %	0,01 0,20 0,34	0,01 0,23 0,33
3	Độ co rút thể tích	%	7,0	9,0
4	Hệ số co rút thể tích	% / %	0,5	0,6
5	Khối lượng thể tích- Độ ẩm 12%- Độ ẩm 18% – Độ ẩm 0%	g/cm³	0,649 0,670 0,619	0,841 0,864 0,811
6	Ứng suất kéo dọc thớ (w=12%)	MPa	94,0	138,4
7	Ứng suất nén dọc thớ	MPa	49,4	63,6
8	Ứng suất trượt dọc thớ (w=12%)- Mặt trượt xuyên tâm- Mặt trượt tiếp tuyến	MPa	11,4 12,7	16,7 18,4
9	ứng suất uốn ngang thớ (w=12%)- Theo hướng xuyên tâmTheo hướng tiếp tuyến	MPa	91,3 92,3	110,7 106,8
10	Mô đun đàn hồi uốn tĩnh ngang thớ- Hướng xuyên tâm- Hướng tiếp tuyến	Mpa	5,11 4,93	6,80 6,54

Bảng 3: So sánh tính chất cơ học và vật lí của gỗ bạch đàn Uro với một số loài gỗ khác

TT	TÝnh chÊt	§¬n vÞ	Keo lá tràm	Keo tai tượng	E.camal	E.Uro
1	Khèi lîng thÓ tÝch (0%)	g/cm³	0,560	0,554	0,66	0,619
2	Khèi lîng thÓ tÝch (12%)	g/cm³	0,597	0,586	0,80	0,649
3	§é co rót xuyªn t©m	%	1,53	1,77	7,71	6,11
4	§é co rót tiÕp tuyÕn	%	3.81	4.63	11,2	10,16
5	Uèn tÜnh xuyªn t©m	MPa	102,8	99,8		91,3
6	Uèn tÜnh tiÕp tuyÕn	MPa	99,0	99,0		92,3

3.3 Tình trạng và mức độ khuyết tật thường gặp của gỗ bạch đàn urophylla trong quá trình chế biến gỗ xẻ

* Nứt đầu gỗ tròn là hiện tượng phổ biến thường thấy ở gỗ bạch đàn urophylla.. Tỉ lệ và mức độ nứt đầu của gỗ tròn sau khi chặt hạ còn tùy thuộc vào một số yếu tố: Cây mọc trên sườn dốc mức độ nứt đầu cao hơn so với cây mọc trên địa hình tương đối bằng phẳng. Kiểu nứt xuyên tâm là phổ biến, nứt vành khăn ít xuất hiện ở các cây 7 đến tám năm tuổi (thường chỉ xuất hiện ở các cây 11 năm tuổi trở lên)

* Kết quả nghiên cứu đánh giá về độ co ngót của ván xẻ theo các cạnh rộng và dày tại các vị trí khác nhau trên mặt cắt ngang cho thấy gỗ bạch đàn urophylla có mức độ co ngót thấp hơn gỗ bạch đàn E.camaldulensis nhưng cao hơn rất nhiều so với gỗ keo tai tượng và keo lá tràm. Với các mẫu nằm tại vị trí 30^o ≤ α ≤ 60^oco ngót tuyệt đối theo các chiều rộng và dày xấp xỉ nhau. Việc xác định độ co ngót là cơ sở tính toán lượng dư của kích thước phôi thanh khi lập sơ đồ xẻ.

+ Mức độ khuyết tật của gỗ ngay sau khi xẻ và trong quá trình hong phơi tự nhiên

– Kết quả theo dõi cho thấy ngay sau khi xẻ, các khuyết tật về cong và nứt đầu của gỗ 7 năm tuổi ở mức độ thấp hơn so với gỗ 11 năm tuổi.

– Trong quá trình hong phơi: Nứt đầu của gỗ 11 tuổi hong phơi tự nhiên lớn hơn so với gỗ 7 năm tuổi (với gỗ 11 tuổi, tất cả các tấm ván hong phơi đều bị nứt đầu, chiều dài và rộng của vết nứt lớn hơn so với gỗ 7 năm tuổi), nhưng gỗ 7 năm tuổi bị mo-móp nhiều hơn so với gỗ 11 tuổi. Chính điều này sẽ làm cho tỉ lệ sử dụng gỗ thấp.

– Hiện tượng nứt đầu xảy ra mạnh trong 30 ngày đầu, những ngày sau vẫn tiếp tục bị nứt nhưng mức độ giảm hơn

3.4 Biện pháp xử lí hạn chế nứt đầu của gỗ tròn và gỗ xẻ:

– Kết quả nghiên cứu cho thấy nếu quá trình thoát ẩm của gỗ tròn và gỗ xẻ được điều tiết và duy trì độ ẩm của gỗ tròn ở mức không thấp hơn 75%, gỗ xẻ ở mức 45%, hiện tượng nứt đầu giảm đáng kể và kích thước vết nứt nhỏ hơn nhiều so với để gỗ thoát ẩm tự do của gỗ theo điều kiện tự nhiên của môi trường xung quanh. Đối với gỗ tròn, để duy trì độ ẩm nói trên, gỗ phải được ngâm trong nước hoặc lưu trữ gỗ trong môi trường có độ ẩm trên 80% (ví dụ như giải pháp đã thực hiện trong đề tài: phủ bạt và phun nước bên trong định kì để duy trì độ ẩm môi trường). Đối với gỗ xẻ, gỗ ngay sau khi xẻ được hong phơi trong nhà và có biện pháp điều tiết quá trình thoát ẩm của gỗ bằng việc điều tiết độ ẩm môi trường xung quanh đống gỗ. Giải pháp được áp dụng trong nghiên cứu này là xếp gỗ trong nhà và dùng bạt phủ để điều tiết quá trình thoát ẩm của gỗ cũng đã hạn chế đáng kể hiện tượng nứt đầu gỗ xẻ. Tại các nước phát triển, thiết bị và sơ đồ xẻ hợp lí có thể giảm đảng kể hiện tượng nứt đầu ván xẻ

+ Sấy gỗ: Gỗ bạch đàn urophylla là loại gỗ khó sấy, để hạn chế các khuyết tật nứt đầu và cong vênh của sản phẩm; phải sấy gỗ trong lò có thể điều khiển nhiệt độ và độ ẩm môi trường trong lò tương đối chính xác theo chế độ sấy “mềm” được xây dựng. với sản phẩm gỗ bạch đàn urophylla dày 30 mm, rộng 80mm đến 180 mm dài 2m đến 2,2m; chế độ sấy thử nghiệm như sau:

Bảng 4: Chế độ sấy thử nghiệm tại Quy Nhơn (lò sấy hơi nước)

Thời gian(giờ)	T⁰khô	T⁰ ướt	Vận hành lò
10	40	38	Phun ẩm 4 giờ
20	42	39	Phun ẩm định kì 10 h 1 lần, mỗi lần 2h
40	45	38
60	45	38
80	48	38
100	48	38	Mở TDKXử lí ẩm 2h
120	50	37	Mở TDKXử lí ẩm 2h
140	50	37	TDK đóng

Nhận xét sơ bộ về mức độ khuyết tật gỗ xẻ sau sấy cho các hình thức hong phơi

– Gỗ hong phơi ngoài trời sau khi sấy có tỉ lệ khuyết tật, biến dạng cao, một số tấm đã bị nứt đầu tiếp tục nứt dài và rộng thêm. Nhưng số tấm nứt phát sinh ít hơn so với các hình thức hong phơi khác.

– Hỗ hong phơi có phủ bạt trong nhà: nhìn chung mức độ khuyết tật của hình thức hong phơi này ít trầm trọng hơn. Màu gỗ sau khi sấy sáng.

– Mức độ khuyết tật ở dạng nứt đầu, mo và cong theo chiều cạnh tấm ván khó khắc phục và ảnh hưởng tới tỉ lệ sử dụng gỗ, cong theo chiều dài (bow) có thể phục hồi được.

– Mức độ bị co ngót (shrinkage) của cả 2 hình thức hong phơi ngoài trời và hong phơi có phun ẩm là tương đương nhau, hong phơi trong nhà có phủ bạt đạt hiệu quả cao hơn.

– Chế độ sấy này tương đối phù hợp và có thể mức độ khuyết tật trong quá trình sấy sẽ giảm đi nếu thiết bị lò sấy có thể thực hiện bước xử lí ban đầu bằng hơi quá nhiệt làm mềm gỗ, phục hồi kích thước ban đầu, trước khi sấy cưỡng bức.

3.5 Đánh giá khả năng gia công chế biến đồ mộc

Gỗ bạch đàn urophylla có cấu tạo thớ gỗ tương đối thẳng, mịn, dễ gia công. Kết quả kiểm tra bám dính keo và đinh vít cho kết quả tương đương các loại gỗ hiện đang được sử dụng đóng đồ mộc như: gỗ keo lá tràm, gỗ re, gỗ giổi.

Kiểm tra bám dính màng sơn theo phương pháp CNS 673085. Kết quả đạt mức A₂– độ bám dính màng sơn tương đối tốt.

Các thiết bị chế biến đồ mộc thông dụng hiện nay hoàn toàn có thể sử dụng trong chế biến gỗ bạch đàn urophylla

4. Kết luận:

– Gỗ bạch đàn urophylla là loại gỗ cứng, có khối lượng thể tích cao hơn các loại gỗ keo, nhưng một số đặc tính về độ bền cơ học (ví dụ như uốn tĩnh xuyên tâm, uốn tĩnh tiếp tuyến.. ) thấp hơn gỗ keo lá tràm.

– Mức độ co rút theo các phương tiếp tuyến và xuyên tâm lớn hơn gỗ keo lá tràm. Nứt đầu (đối với cả gỗ tròn và gỗ xẻ) là đặc điểm nổi bật và khó khắc phục nhất đối với gỗ bạch đàn urophylla. Bạch đàn urophylla làm nguyên liệu gỗ xẻ phải có tuổi trên 11 năm.

Một số giải pháp kĩ thuật nhằm nâng cao tỉ lệ sử dụng và chất lượng sản phẩm gỗ bạch đàn urophylla là nguyên liệu gỗ xẻ đóng đồ mộc:

– Tránh khai thác gỗ vào mùa mưa để hạn chế sự tấn công của mọt nước. Gỗ tròn sau khi chặt hạ, cắt khúc phải được giữ trong môi trường độ ẩm cao (trên 80%) nhằm kiểm soát sự thoát nước trong gỗ, hạn chế đáng kể hiện tượng nứt đầu của gỗ tròn. Giải pháp là ngâm gỗ chìm trong nước hoặc phủ bạt và phun nước bên trong nhằm giữ gỗ trong môi trường độ ẩm cao hơn độ ẩm trong gỗ.

– Hong phơi trước khi sấy là cần thiết nhưng không được hong phơi tự nhiên ngoài trời mà phải hong phơi có điều tiết mức độ thoát ẩm cho gỗ xẻ. Nếu không có nhà điều tiết môi trường ẩm, có thể áp dụng giải pháp như đề tài đã thực hiện: hong phơi có phủ bạt cho đống gỗ để trong nhà có mái che, kiểm tra độ ẩm trong gỗ và không để độ ẩm gỗ xuống thấp hơn 40% (trong khoảng 40% đến 45%). Mục dích nhằm hạn chế nứt đầu và mo-móp ván xẻ.

– Gỗ được sấy bằng lò sấy hơi nước, chế độ sấy mềm.

– Công đoạn bảo quản gỗ tròn có thể thực hiện trong quá trình lưu trữ gỗ trước khi xẻ. Bảo quản gỗ xẻ có thể thực hiện ngay sau khi xẻ trong quá trình hong phơi, như là một giải pháp kết hợp kiểm soát độ ẩm của sản phẩm, của môi trường nhằm hạn chế biến dạng của gỗ xẻ.

– Sản phẩm mộc làm từ gỗ bạch đàn urophylla có màu sắc, vân thớ đẹp, độ bám dính và độ bền với vật liệu trang phủ (màng sơn) đạt yêu cầu ngay cả khi đã xử lí bảo quản chống nấm mốc và công trùng phá hoại.

Tài liệu tham khảo

Hứa Thị Huần.2003. Một số kết quả nghiên cứu quy trình sấy gỗ bạch đàn. Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn.
Nguyễn Thị Bích Ngọc, Nguyễn Trong Nhân. 2004. Nghiên cứu công nghệ chế biến bảo quản gỗ rừng trồng. Kết quả nghiên cứu đề tài cấp Bộ
Trần Tuấn Nghĩa. 2003. Nghiên cứu xây dựng mô hình công nghệ và cải tiến thiết bị chế biến tổng hợp gỗ rừng trồng quy mô nhỏ áp dụng cho miền núi. Kết quả nghiên cứu đề tài cấp Bộ.
TCVN 1073-71, TCVN 1070-71; TCVN 359-70; TCVN 360-70; TCVN 361-70; TCVN 368-70; TCVN 369-70.
Russell washusen, Richard Northway and Nguyen Quang Trung. 2005-2008. Improving the value chain for the grown-plantation soild wood in Vietnam, China and Australia: Sawing and Drying. The ACIAR project No FST 021/2001 report