Xem mẫu
Dương Văn Đoàn và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
108(08): 147 - 151
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT ĐỘ CAO
ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GỖ BỒ ĐỀ (STYRAX TONKINENSIS)
Dương Văn Đoàn1*, Nguyễn Cảnh Mão2
1
Trường Đại học Nông Lâm – ĐH Thái Nguyên
2
Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam
TÓM TẮT
Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nhiệt độ ở các cấp: 100oC, 110oC, 120oC, 130oC. Thời
gian xử lý chia làm 2 thang là 20 giờ và 30 giờ. Kết quả là màu sắc của gỗ sau khi qua xử lý nhiệt
có màu sẫm (cánh dán) và đồng đều hơn. Độ hút nước và giãn dài (cả hai chiều xuyên tâm và tiếp
tuyến) của gỗ qua xử lý nhiệt cho kết quả cao nhất ở 110oC. Nhiệt độ tăng lên thì độ hút nước và
giãn dài giảm dần nên tính ổn định kích thước của gỗ tăng. Thời gian xử lý nhiệt ảnh hưởng không
đáng kể đến độ hút nước và độ giãn dài. Giá trị giới hạn bền uốn tĩnh và modul đàn hồi uốn tĩnh ở
nhiệt độ 120oC cho giá trị cao nhất. Nhiệt độ xử lý tăng thì cả hai giá trị này đều giảm dần. Thời
gian xử lý càng lâu thì giá trị modul đàn hồi uốn tĩnh càng giảm.
Từ khóa: Nhiệt độ cao, tính chất cơ lý, gỗ Bồ đề
MỞ ĐẦU*
Sấy gỗ là một công đoạn quan trọng trong
quy trình công nghệ chế biến gỗ [2]. Hiện nay
ở nước ta các phương pháp sấy gỗ chủ yếu
vẫn ở nhiệt độ dưới 100oC. Những phương
pháp này thường kéo dài thời gian[5]. Sấy gỗ
ở nhiệt độ cao có thể rút ngắn đáng kể thời
gian sấy nhưng lại là một phương pháp sấy
mới ở Việt Nam [1]. Dưới tác động của nhiệt
độ cao thì các tính chất cơ lý của gỗ đều bị
thay đổi [3]. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt
độ cao đến sự thay đổi tính chất cơ lý của gỗ
để đánh giá được tác động của nhiệt độ và
đưa ra được những khuyến cáo sẽ là bước
khởi đầu quan trọng để tiến đến xây dựng chế
độ sấy gỗ ở nhiệt độ cao – một phương pháp
sấy hiệu quả đã được áp dụng trên thế giới.
Gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis) là một loại gỗ
rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi ở Việt
Nam: đồ mộc, ván nhân tạo,... Vì vậy việc áp
dụng một phương pháp sấy hiệu quả cho loại
gỗ này trước khi đưa vào sử dụng sẽ cho một
giá trị rất lớn.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nhiệt độ ở
các cấp: 100oC, 110oC, 120oC, 130oC. Thời
gian xử lý chia làm 2 thang là 20 giờ và 30 giờ.
*
Tel: 0988712951. Email: doanduongfb@gmail.com
Nguyên liệu gỗ phục vụ cho nghiên cứu là gỗ
Bồ Đề khai thác ở Thái Nguyên có đường
kính 40 cm.
Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp xác định màu sắc gỗ
Mẫu gỗ được chụp ảnh, scan trong
photoshop và màu sắc sẽ được phản ánh qua
giá trị Sắc độ được ký hiệu là S (Saturation),
là chỉ cường độ hay độ tinh khiết của màu.
Độ bão hoà th ể hiện lượng màu xám tương
thích với màu sắc, được tính theo tỷ lệ % từ
0% (đen) - 100% (trắng) trên vòng tròn màu
chuẩn. Mẫu đối chứng là mẫu trước khi đưa
và xử lý nhiệt.
- Phương pháp xác định độ hút nước và độ
giãn dài (số lần lặp lại thí nghiệm: 9) theo
tiêu chuẩn Việt Nam [4]:
- Sau khi sấy cắt mẫu theo kích thước: 30 x
30 x 10 (mm) (sai số: ± 0,5mm)
- Kẻ 2 đường thẳng vuông góc với nhau trên
từng mặt đầu của mẫu bằng bút chì.
- Đo kích thước mẫu theo 2 đường kẻ. (Chính
xác đến 0,01 mm)
- Cân tất cả các mẫu. (Chính xác đến 0,01g)
- Cho mẫu vào bình đựng nước cất. (Mặt đầu
không có đường kẻ nổi lên trên mặt nước).
- Tiến hành đo và cân mẫu sau: 2 giờ, 1 ngày,
2 ngày, 4 ngày, 12 ngày, 20 ngày, 30 ngày.
147
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Dương Văn Đoàn và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
- Đo mẫu: Nếu trị số giữa 2 lần đo mẫu
không khác nhau quá 0,02 mm (cách nhau 2
ngày đêm liền) thì xem như kích th ước
không thay đổi. Đo cả hai chiều với độ chính
xác là 0,01 mm.
- Cân mẫu: Trước khi cân phải lau khô bề mặt
của mẫu gỗ.
Thời gian tối thiểu giữ mẫu trong nước là 30
ngày đêm. Khi cần thiết có thể tiếp tục ngâm
mẫu và cân với khoảng thời gian cách nhau
giữa hai lần cân là 10 ngày đêm. Nếu hiệu số
độ ẩm giữa hai lần xác định cách nhau 10
ngày đêm không lớn quá 5% thì có thể ngừng
theo dõi.
- Tính toán kết quả thử:
+ Tính độ hút nước:
Whn =
m 2 − m1
100
m1
(%)
Trong đó: Whn: Độ hút nước của gỗ (%); m2:
Khối lượng mẫu sau khi ngâm (g); m1: Khối
lượng mẫu sau khi sấy (g)
+ Tính độ giãn dài:
Tính độ giãn dài bằng % theo phương tiếp
tuyến Ytt và phương xuyên tâm Yxt, chính xác
đến 0,1 % theo công thức:
a − a1
100
a1
(%)
b − b1
Y xt =
100
b1
(%)
- Đo mẫu tại điểm giữa chiều dài, chính xác
đến 0,01mm (chiều rộng b theo phương
xuyên tâm và chiều cao h theo phương tiếp
tuyến). Kẻ bằng bút chì.
- Giới hạn bền uốn tĩnh σut được tính theo
công thức:
σ ut =
- Phương pháp xác định giới hạn bền uốn
tĩnh (số lần lặp lại thí nghiệm: 9) theo tiêu
chuẩn Việt Nam [4]:
- Cắt mẫu có kích thước: 20 x 20 x 300 mm.
(300 là kích thước theo chiều dọc thớ. Sai số
không vượt quá ±1 mm).
- Để mẫu trong phòng có nhiệt độ là 20oC và độ
ẩm là 60% đến khi độ ẩm của mẫu đạt 12%.
3Pmax l
2bh 2 (N/mm2)
Trong đó: Pmax là tải trọng phá hoại (N); l là
khoảng cách giữa hai gối tựa (bằng 240
mm); b là chiều rộng mẫu (mm); h là chiều
cao mẫu (mm).
- Phương pháp xác định mô đun đàn hồi
uốn tĩnh theo tiêu chuẩn Việt Nam[4]:
- Cắt mẫu có kích thước: 20 x 20 x 300 mm.
(300 là kích thước theo chiều dọc thớ. Sai số
không vượt quá ±1 mm).
- Để mẫu trong phòng có nhiệt độ là 20oC và độ
ẩm là 60% đến khi độ ẩm của mẫu đạt 12%.
- Đo mẫu ở 3 điểm: Chính giữa chiều dài và ở
hai bên, mỗi bên cách điểm giữa 120mm
chính xác đến 0,01mm (chiều rộng b theo
phương xuyên tâm và chiều cao h theo
phương tiếp tuyến). Dùng bút chì kẻ.
- Modul đàn hồi E được tính bằng công thức:
E =
Ytt =
Trong đó: a1, b1 là kích thước mẫu theo
phương tiếp tuyến và phương xuyên tâm sau
khi sấy; a, b là kích thước mẫu theo phương
tiếp tuyến và phương xuyên tâm khi ngâm
trong nước.
108(08): 147 - 151
1Pl 3
4bh 3 f
(N/mm2)
Trong đó: E là Modul đàn hồi uốn tĩnh
(N/mm2); P là tải trọng (N); L là khoảng cách
giữa hai gối tựa (bằng 240 mm); b là chiều
rộng mẫu (mm); h là chiều cao mẫu (mm); f
là mũi tên võng, ứng với tải trọng P (mm).
- Phương pháp xử lý số liệu: Phân tích
phương sai hai nhân tố
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Màu sắc
Để so sánh màu sắc của gỗ trước và sau khi
được xử lý nhiệt ta kiểm tra màu sắc ở mẫu
gỗ đối chứng và mẫu gỗ sau khi được xử lý
nhiệt độ ở 100oC và 130oC. Mẫu gỗ được
chụp ảnh, scan trong photoshop và đo chỉ số S
được kết quả như ở bảng 1.
148
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Dương Văn Đoàn và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
108(08): 147 - 151
Bảng 1. Kết quả kiểm tra chỉ số màu sắc S trên photoshop (%)
Điểm đo
Mẫu
Đối chứng
100oC
130oC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TB
13
27
38
19
24
35
24
26
40
13
22
37
17
28
39
22
24
36
10
27
37
14
29
41
23
25
36
18
28
42
17,3
26,0
38,1
Bảng 2. Bảng giá trị độ hút nước trung bình (%) ở các cấp xử lý nhiệt
Nhiệt độ
Thời gian
20 giờ
30 giờ
100oC
110oC
120oC
130oC
224.67
230.38
247.22
261.86
233.90
228.54
214.51
211.83
Bảng 3. Giá trị giãn dài trung bình (%) theo hai chiều xuyên tâm
và tiếp tuyến sau khi ngâm 20 ngày so với sau khi sấy
Thời gian
20h
30h
Chiều
xt
tt
xt
tt
100oC
2.91
4.81
2.96
4.99
Dựa vào các d ẫn liệu tại bảng 1 ta thấ y giá
trị ch ỉ số S tăng dần từ mẫu đối chứng đến
mẫu xử lý ở 100oC và 130oC. Như vậ y đã
có sự thay đổ i về màu sắ c trong quá trình
xử lý nhiệt.
- Giá trị S trung bình tại 10 điểm đo của mẫu
gỗ xử lý ở 130oC bằng 38,1(%) cao hơn giá trị
S trung bình tại 10 điểm đo của mẫu gỗ xử lý
ở 100oC là 26,0(%) và mẫu gỗ đối chứng là
17,3(%). Điều này chứng tỏ rằng mẫu gỗ đối
chứng có màu sáng hơn, nghĩa là các mẫu gỗ
qua xử lý nhiệt có màu tối hơn, nhiệt độ xử lý
càng cao thì màu càng tối.
- Giá trị S tại 10 điểm đo của mẫu gỗ đối
chứng có sự chênh lệch lớn hơn mẫu gỗ xử lý
ở 100oC và 130oC. Cụ thể, sự chênh lệch giữa
giá trị Max và Min ở mẫu gỗ đối chứng là
14(%), mẫu gỗ xử lý ở 100oC là 7(%), ở
130oC là 6(%) . Như vậy các mẫu gỗ qua xử
lý nhiệt có màu sắc tối dần (màu nâu) và có
độ đồng đều cao hơn so với mẫu gỗ đối
chứng. Hiện nay màu sắc này rất được ưa
chuộng trên thị trường.
Độ hút nước và giãn dài
Kết quả giá trị trung bình độ hút nước và độ
giãn dài các mẫu được trình bày ở bảng 2 và 3
110oC
3.45
5.06
3.61
5.22
120oC
3.11
4.78
3.04
4.37
130oC
2.97
4.34
2.60
4.15
- Khi nhiệt độ xử lý tăng từ 100oC đến
110oC thì độ hút nước của gỗ cũng tăng lên
rất nhiều. Tuy nhiên khi tiếp tục tăng nhiệt độ
lên 120oC, 130oC thì độ hút nước của gỗ lại
giảm dần đi đáng kể. Thời gian xử lý nhiệt
ảnh hưởng không đáng kể đến độ hút nước
của gỗ.
- Tỉ lệ giãn dài (%) theo chiều tiếp tuyến lớn
hơn chiều xuyên tâm từ 1,33 – 2,03 lần.
- Thời gian ảnh hưởng không đáng kể đến tỉ
lệ phần trăm giãn dài trong cùng một chiều.
- Ở 110oC cho tỉ lệ giãn dài lớn nhất, khi
tăng nhiệt độ thì tỉ lệ này giảm dần.
Giá trị giới hạn bền uốn tĩnh và modul đàn
hồi uốn tĩnh
Kết quả giá trị trung bình giới hạn bền uốn
tĩnh và modul đàn hồi uốn tĩnh được trình bày
ở bảng 4 và bảng 5.
- Khi tăng nhiệt độ xử lý từ 100oC lên 110oC
và 120oC thì cho kết quả là giới hạn bền uốn
tĩnh của gỗ tăng lên nhưng đến 130oC thì giới
hạn bền uốn tĩnh giảm mạnh.
- Ở 100oC và 110oC thì giới hạn bền uốn
tĩnh ở 30 giờ cao hơn ở 20 giờ nhưng ở 120oC
và 130oC thì cho kết quả ngược lại. Tuy nhiên
sự chênh lệch này là không đáng kể.
149
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Dương Văn Đoàn và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
108(08): 147 - 151
Bảng 4: Giá trị trung bình giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2)
Nhiệt độ
Thời gian
20 giờ
30 giờ
Đ/C
100oC
110 oC
120 oC
130 oC
53.070
53.070
69.309
72.534
74.330
78.575
84.884
83.523
70.324
60.080
Bảng 5: Giá trị trung bình modul đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2)
Nhiệt độ
Thời gian
20 giờ
30 giờ
Đ/C
100oC
110oC
120oC
130oC
6803.832
6803.832
7479.927
7232.402
7999.271
7791.556
8270.902
8048.065
7449.681
7045.158
- Khi nhiệt độ tăng dần từ 100oC đến 120oC
thì giá trị modul đàn hồi uốn tĩnh tăng dần và
ở 120oC thì cho giá trị modul lớn nhất. Nhiệt
độ tiếp tục tăng thì giá trị modul giảm.
- Giá trị modul đàn hồi uốn tĩnh ở 30giờ luôn
thấp hơn ở 20 giờ.
KẾT LUẬN
- Màu sắc của gỗ sau khi qua xử lý nhiệt có
màu sẫm (cánh dán) và đồng đều hơn. Hiện
nay màu sắc này rất được ưa chuộng trên thị
trường.
- Độ hút nước và giãn dài (cả hai chiều xuyên
tâm và tiếp tuyến) của gỗ qua xử lý nhiệt cho
kết quả cao nhất ở 110oC. Nhiệt độ tăng lên
thì độ hút nước và giãn dài giảm dần nên tính
ổn định kích thước của gỗ tăng. Thời gian xử
lý nhiệt ảnh hưởng không đáng kể đến độ hút
nước và độ giãn dài.
- Giá trị giới hạn bền uốn tĩnh và modun đàn
hồi uốn tĩnh ở nhiệt độ 120oC cho giá trị cao
nhất. Nhiệt độ xử lý tăng thì cả hai giá trị này
đều giảm dần. Thời gian xử lý càng lâu thì giá
trị modul đàn hồi uốn tĩnh càng giảm.
Như vậy tùy theo mục đích chính của việc xử
lý nhiệt: Nâng cao giá trị giới hạn bền uốn
tĩnh, modul đàn hồi uốn tĩnh hay nâng cao
tính ổn định kích thước của gỗ,... mà ta lựa
chọn các chế độ xử lý nhiệt khác nhau. Ở đây
tôi xin đề xuất chế độ xử lý nhiệt gỗ Bồ Đề
đảm bảo cho cả hai yếu tố: vừa cho kết quả
giá trị giới hạn bền uốn tĩnh và modul đàn hồi
uốn tĩnh cao mà vẫn đảm bảo tính ổn định
kích thước đó là ở chế độ: nhiệt độ: 120oC,
thời gian: 30 giờ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Cảnh Mão (1994), Công nghệ sấy gỗ,
Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây.
2. Đào Xuân Thu (2004), Nghiên cứu những giải
pháp công nghệ nhằm rút ngắn thời gian
sấy
gỗ keo lá tràm (Acacia auriculiformics), Luận văn
thạc sỹ, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây.
3. Hồ Thu Thủy (2005), Nghiên cứu ứng dụng
một số giải pháp xử lý gỗ trước khi sấy nhằm rút
ngắn thời gian sấy gỗ, Luận án tiến sỹ kỹ thuật,
Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh.
4. Tiêu chuẩn Việt Nam (1988), Tiêu chuẩn nhà
nước về gỗ và sản phẩm gỗ, Hà Nội.
5. Trường Đại học Lâm nghiệp (2004), Công
nghệ biến tính gỗ, Tài liệu dịch, Hà Tây.
150
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Dương Văn Đoàn và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
108(08): 147 - 151
SUMMARY
STUDYING EFFECTS FROM HIGH HEAT-TREATE PROCESS TO PHYICS
MECHANICAL PROPERTIES OF BO DE WOOD (STYRAX TONKINENSIS)
Duong Van Doan1*, Nguyen Canh Mao2
1
College of Agriculture and Forestry – TNU
2
Vietnam Forestry University
Research effect of temperature treatment at 100oC, 110oC, 120oC, 130oC. Time of treatment is
devided into 2 scale: 20 hours and 30 hours. Research results colors: The color of wood after heat
treatment has a dark color (red brown) and more evenly. Water absorption and elongation:
(both radial and tangential direction) of heat treated wood for best result at 110oC. When
temperature increased, water absorption and elongation should decrease so that the stability of
the timber size increases. Heat treatment time significantly affected the water absorption and
elongation. Limit values of static bending Strength and elastic modules static bending at a
temperature of 120oC for the highest value. The more treatment temperature increases, the more
both values are reduced. The longer processing time is the more value of static bending elastic
modules decreases.
Key words: Bo de wood, hight temperature, phyics mechanical properties
*
Tel: 0988712951. Email: doanduongfb@gmail.com
151
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
nguon tai.lieu . vn
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
108(08): 147 - 151
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT ĐỘ CAO
ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GỖ BỒ ĐỀ (STYRAX TONKINENSIS)
Dương Văn Đoàn1*, Nguyễn Cảnh Mão2
1
Trường Đại học Nông Lâm – ĐH Thái Nguyên
2
Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam
TÓM TẮT
Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nhiệt độ ở các cấp: 100oC, 110oC, 120oC, 130oC. Thời
gian xử lý chia làm 2 thang là 20 giờ và 30 giờ. Kết quả là màu sắc của gỗ sau khi qua xử lý nhiệt
có màu sẫm (cánh dán) và đồng đều hơn. Độ hút nước và giãn dài (cả hai chiều xuyên tâm và tiếp
tuyến) của gỗ qua xử lý nhiệt cho kết quả cao nhất ở 110oC. Nhiệt độ tăng lên thì độ hút nước và
giãn dài giảm dần nên tính ổn định kích thước của gỗ tăng. Thời gian xử lý nhiệt ảnh hưởng không
đáng kể đến độ hút nước và độ giãn dài. Giá trị giới hạn bền uốn tĩnh và modul đàn hồi uốn tĩnh ở
nhiệt độ 120oC cho giá trị cao nhất. Nhiệt độ xử lý tăng thì cả hai giá trị này đều giảm dần. Thời
gian xử lý càng lâu thì giá trị modul đàn hồi uốn tĩnh càng giảm.
Từ khóa: Nhiệt độ cao, tính chất cơ lý, gỗ Bồ đề
MỞ ĐẦU*
Sấy gỗ là một công đoạn quan trọng trong
quy trình công nghệ chế biến gỗ [2]. Hiện nay
ở nước ta các phương pháp sấy gỗ chủ yếu
vẫn ở nhiệt độ dưới 100oC. Những phương
pháp này thường kéo dài thời gian[5]. Sấy gỗ
ở nhiệt độ cao có thể rút ngắn đáng kể thời
gian sấy nhưng lại là một phương pháp sấy
mới ở Việt Nam [1]. Dưới tác động của nhiệt
độ cao thì các tính chất cơ lý của gỗ đều bị
thay đổi [3]. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt
độ cao đến sự thay đổi tính chất cơ lý của gỗ
để đánh giá được tác động của nhiệt độ và
đưa ra được những khuyến cáo sẽ là bước
khởi đầu quan trọng để tiến đến xây dựng chế
độ sấy gỗ ở nhiệt độ cao – một phương pháp
sấy hiệu quả đã được áp dụng trên thế giới.
Gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis) là một loại gỗ
rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi ở Việt
Nam: đồ mộc, ván nhân tạo,... Vì vậy việc áp
dụng một phương pháp sấy hiệu quả cho loại
gỗ này trước khi đưa vào sử dụng sẽ cho một
giá trị rất lớn.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nhiệt độ ở
các cấp: 100oC, 110oC, 120oC, 130oC. Thời
gian xử lý chia làm 2 thang là 20 giờ và 30 giờ.
*
Tel: 0988712951. Email: doanduongfb@gmail.com
Nguyên liệu gỗ phục vụ cho nghiên cứu là gỗ
Bồ Đề khai thác ở Thái Nguyên có đường
kính 40 cm.
Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp xác định màu sắc gỗ
Mẫu gỗ được chụp ảnh, scan trong
photoshop và màu sắc sẽ được phản ánh qua
giá trị Sắc độ được ký hiệu là S (Saturation),
là chỉ cường độ hay độ tinh khiết của màu.
Độ bão hoà th ể hiện lượng màu xám tương
thích với màu sắc, được tính theo tỷ lệ % từ
0% (đen) - 100% (trắng) trên vòng tròn màu
chuẩn. Mẫu đối chứng là mẫu trước khi đưa
và xử lý nhiệt.
- Phương pháp xác định độ hút nước và độ
giãn dài (số lần lặp lại thí nghiệm: 9) theo
tiêu chuẩn Việt Nam [4]:
- Sau khi sấy cắt mẫu theo kích thước: 30 x
30 x 10 (mm) (sai số: ± 0,5mm)
- Kẻ 2 đường thẳng vuông góc với nhau trên
từng mặt đầu của mẫu bằng bút chì.
- Đo kích thước mẫu theo 2 đường kẻ. (Chính
xác đến 0,01 mm)
- Cân tất cả các mẫu. (Chính xác đến 0,01g)
- Cho mẫu vào bình đựng nước cất. (Mặt đầu
không có đường kẻ nổi lên trên mặt nước).
- Tiến hành đo và cân mẫu sau: 2 giờ, 1 ngày,
2 ngày, 4 ngày, 12 ngày, 20 ngày, 30 ngày.
147
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Dương Văn Đoàn và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
- Đo mẫu: Nếu trị số giữa 2 lần đo mẫu
không khác nhau quá 0,02 mm (cách nhau 2
ngày đêm liền) thì xem như kích th ước
không thay đổi. Đo cả hai chiều với độ chính
xác là 0,01 mm.
- Cân mẫu: Trước khi cân phải lau khô bề mặt
của mẫu gỗ.
Thời gian tối thiểu giữ mẫu trong nước là 30
ngày đêm. Khi cần thiết có thể tiếp tục ngâm
mẫu và cân với khoảng thời gian cách nhau
giữa hai lần cân là 10 ngày đêm. Nếu hiệu số
độ ẩm giữa hai lần xác định cách nhau 10
ngày đêm không lớn quá 5% thì có thể ngừng
theo dõi.
- Tính toán kết quả thử:
+ Tính độ hút nước:
Whn =
m 2 − m1
100
m1
(%)
Trong đó: Whn: Độ hút nước của gỗ (%); m2:
Khối lượng mẫu sau khi ngâm (g); m1: Khối
lượng mẫu sau khi sấy (g)
+ Tính độ giãn dài:
Tính độ giãn dài bằng % theo phương tiếp
tuyến Ytt và phương xuyên tâm Yxt, chính xác
đến 0,1 % theo công thức:
a − a1
100
a1
(%)
b − b1
Y xt =
100
b1
(%)
- Đo mẫu tại điểm giữa chiều dài, chính xác
đến 0,01mm (chiều rộng b theo phương
xuyên tâm và chiều cao h theo phương tiếp
tuyến). Kẻ bằng bút chì.
- Giới hạn bền uốn tĩnh σut được tính theo
công thức:
σ ut =
- Phương pháp xác định giới hạn bền uốn
tĩnh (số lần lặp lại thí nghiệm: 9) theo tiêu
chuẩn Việt Nam [4]:
- Cắt mẫu có kích thước: 20 x 20 x 300 mm.
(300 là kích thước theo chiều dọc thớ. Sai số
không vượt quá ±1 mm).
- Để mẫu trong phòng có nhiệt độ là 20oC và độ
ẩm là 60% đến khi độ ẩm của mẫu đạt 12%.
3Pmax l
2bh 2 (N/mm2)
Trong đó: Pmax là tải trọng phá hoại (N); l là
khoảng cách giữa hai gối tựa (bằng 240
mm); b là chiều rộng mẫu (mm); h là chiều
cao mẫu (mm).
- Phương pháp xác định mô đun đàn hồi
uốn tĩnh theo tiêu chuẩn Việt Nam[4]:
- Cắt mẫu có kích thước: 20 x 20 x 300 mm.
(300 là kích thước theo chiều dọc thớ. Sai số
không vượt quá ±1 mm).
- Để mẫu trong phòng có nhiệt độ là 20oC và độ
ẩm là 60% đến khi độ ẩm của mẫu đạt 12%.
- Đo mẫu ở 3 điểm: Chính giữa chiều dài và ở
hai bên, mỗi bên cách điểm giữa 120mm
chính xác đến 0,01mm (chiều rộng b theo
phương xuyên tâm và chiều cao h theo
phương tiếp tuyến). Dùng bút chì kẻ.
- Modul đàn hồi E được tính bằng công thức:
E =
Ytt =
Trong đó: a1, b1 là kích thước mẫu theo
phương tiếp tuyến và phương xuyên tâm sau
khi sấy; a, b là kích thước mẫu theo phương
tiếp tuyến và phương xuyên tâm khi ngâm
trong nước.
108(08): 147 - 151
1Pl 3
4bh 3 f
(N/mm2)
Trong đó: E là Modul đàn hồi uốn tĩnh
(N/mm2); P là tải trọng (N); L là khoảng cách
giữa hai gối tựa (bằng 240 mm); b là chiều
rộng mẫu (mm); h là chiều cao mẫu (mm); f
là mũi tên võng, ứng với tải trọng P (mm).
- Phương pháp xử lý số liệu: Phân tích
phương sai hai nhân tố
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Màu sắc
Để so sánh màu sắc của gỗ trước và sau khi
được xử lý nhiệt ta kiểm tra màu sắc ở mẫu
gỗ đối chứng và mẫu gỗ sau khi được xử lý
nhiệt độ ở 100oC và 130oC. Mẫu gỗ được
chụp ảnh, scan trong photoshop và đo chỉ số S
được kết quả như ở bảng 1.
148
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Dương Văn Đoàn và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
108(08): 147 - 151
Bảng 1. Kết quả kiểm tra chỉ số màu sắc S trên photoshop (%)
Điểm đo
Mẫu
Đối chứng
100oC
130oC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TB
13
27
38
19
24
35
24
26
40
13
22
37
17
28
39
22
24
36
10
27
37
14
29
41
23
25
36
18
28
42
17,3
26,0
38,1
Bảng 2. Bảng giá trị độ hút nước trung bình (%) ở các cấp xử lý nhiệt
Nhiệt độ
Thời gian
20 giờ
30 giờ
100oC
110oC
120oC
130oC
224.67
230.38
247.22
261.86
233.90
228.54
214.51
211.83
Bảng 3. Giá trị giãn dài trung bình (%) theo hai chiều xuyên tâm
và tiếp tuyến sau khi ngâm 20 ngày so với sau khi sấy
Thời gian
20h
30h
Chiều
xt
tt
xt
tt
100oC
2.91
4.81
2.96
4.99
Dựa vào các d ẫn liệu tại bảng 1 ta thấ y giá
trị ch ỉ số S tăng dần từ mẫu đối chứng đến
mẫu xử lý ở 100oC và 130oC. Như vậ y đã
có sự thay đổ i về màu sắ c trong quá trình
xử lý nhiệt.
- Giá trị S trung bình tại 10 điểm đo của mẫu
gỗ xử lý ở 130oC bằng 38,1(%) cao hơn giá trị
S trung bình tại 10 điểm đo của mẫu gỗ xử lý
ở 100oC là 26,0(%) và mẫu gỗ đối chứng là
17,3(%). Điều này chứng tỏ rằng mẫu gỗ đối
chứng có màu sáng hơn, nghĩa là các mẫu gỗ
qua xử lý nhiệt có màu tối hơn, nhiệt độ xử lý
càng cao thì màu càng tối.
- Giá trị S tại 10 điểm đo của mẫu gỗ đối
chứng có sự chênh lệch lớn hơn mẫu gỗ xử lý
ở 100oC và 130oC. Cụ thể, sự chênh lệch giữa
giá trị Max và Min ở mẫu gỗ đối chứng là
14(%), mẫu gỗ xử lý ở 100oC là 7(%), ở
130oC là 6(%) . Như vậy các mẫu gỗ qua xử
lý nhiệt có màu sắc tối dần (màu nâu) và có
độ đồng đều cao hơn so với mẫu gỗ đối
chứng. Hiện nay màu sắc này rất được ưa
chuộng trên thị trường.
Độ hút nước và giãn dài
Kết quả giá trị trung bình độ hút nước và độ
giãn dài các mẫu được trình bày ở bảng 2 và 3
110oC
3.45
5.06
3.61
5.22
120oC
3.11
4.78
3.04
4.37
130oC
2.97
4.34
2.60
4.15
- Khi nhiệt độ xử lý tăng từ 100oC đến
110oC thì độ hút nước của gỗ cũng tăng lên
rất nhiều. Tuy nhiên khi tiếp tục tăng nhiệt độ
lên 120oC, 130oC thì độ hút nước của gỗ lại
giảm dần đi đáng kể. Thời gian xử lý nhiệt
ảnh hưởng không đáng kể đến độ hút nước
của gỗ.
- Tỉ lệ giãn dài (%) theo chiều tiếp tuyến lớn
hơn chiều xuyên tâm từ 1,33 – 2,03 lần.
- Thời gian ảnh hưởng không đáng kể đến tỉ
lệ phần trăm giãn dài trong cùng một chiều.
- Ở 110oC cho tỉ lệ giãn dài lớn nhất, khi
tăng nhiệt độ thì tỉ lệ này giảm dần.
Giá trị giới hạn bền uốn tĩnh và modul đàn
hồi uốn tĩnh
Kết quả giá trị trung bình giới hạn bền uốn
tĩnh và modul đàn hồi uốn tĩnh được trình bày
ở bảng 4 và bảng 5.
- Khi tăng nhiệt độ xử lý từ 100oC lên 110oC
và 120oC thì cho kết quả là giới hạn bền uốn
tĩnh của gỗ tăng lên nhưng đến 130oC thì giới
hạn bền uốn tĩnh giảm mạnh.
- Ở 100oC và 110oC thì giới hạn bền uốn
tĩnh ở 30 giờ cao hơn ở 20 giờ nhưng ở 120oC
và 130oC thì cho kết quả ngược lại. Tuy nhiên
sự chênh lệch này là không đáng kể.
149
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Dương Văn Đoàn và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
108(08): 147 - 151
Bảng 4: Giá trị trung bình giới hạn bền uốn tĩnh (N/mm2)
Nhiệt độ
Thời gian
20 giờ
30 giờ
Đ/C
100oC
110 oC
120 oC
130 oC
53.070
53.070
69.309
72.534
74.330
78.575
84.884
83.523
70.324
60.080
Bảng 5: Giá trị trung bình modul đàn hồi uốn tĩnh (N/mm2)
Nhiệt độ
Thời gian
20 giờ
30 giờ
Đ/C
100oC
110oC
120oC
130oC
6803.832
6803.832
7479.927
7232.402
7999.271
7791.556
8270.902
8048.065
7449.681
7045.158
- Khi nhiệt độ tăng dần từ 100oC đến 120oC
thì giá trị modul đàn hồi uốn tĩnh tăng dần và
ở 120oC thì cho giá trị modul lớn nhất. Nhiệt
độ tiếp tục tăng thì giá trị modul giảm.
- Giá trị modul đàn hồi uốn tĩnh ở 30giờ luôn
thấp hơn ở 20 giờ.
KẾT LUẬN
- Màu sắc của gỗ sau khi qua xử lý nhiệt có
màu sẫm (cánh dán) và đồng đều hơn. Hiện
nay màu sắc này rất được ưa chuộng trên thị
trường.
- Độ hút nước và giãn dài (cả hai chiều xuyên
tâm và tiếp tuyến) của gỗ qua xử lý nhiệt cho
kết quả cao nhất ở 110oC. Nhiệt độ tăng lên
thì độ hút nước và giãn dài giảm dần nên tính
ổn định kích thước của gỗ tăng. Thời gian xử
lý nhiệt ảnh hưởng không đáng kể đến độ hút
nước và độ giãn dài.
- Giá trị giới hạn bền uốn tĩnh và modun đàn
hồi uốn tĩnh ở nhiệt độ 120oC cho giá trị cao
nhất. Nhiệt độ xử lý tăng thì cả hai giá trị này
đều giảm dần. Thời gian xử lý càng lâu thì giá
trị modul đàn hồi uốn tĩnh càng giảm.
Như vậy tùy theo mục đích chính của việc xử
lý nhiệt: Nâng cao giá trị giới hạn bền uốn
tĩnh, modul đàn hồi uốn tĩnh hay nâng cao
tính ổn định kích thước của gỗ,... mà ta lựa
chọn các chế độ xử lý nhiệt khác nhau. Ở đây
tôi xin đề xuất chế độ xử lý nhiệt gỗ Bồ Đề
đảm bảo cho cả hai yếu tố: vừa cho kết quả
giá trị giới hạn bền uốn tĩnh và modul đàn hồi
uốn tĩnh cao mà vẫn đảm bảo tính ổn định
kích thước đó là ở chế độ: nhiệt độ: 120oC,
thời gian: 30 giờ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Cảnh Mão (1994), Công nghệ sấy gỗ,
Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây.
2. Đào Xuân Thu (2004), Nghiên cứu những giải
pháp công nghệ nhằm rút ngắn thời gian
sấy
gỗ keo lá tràm (Acacia auriculiformics), Luận văn
thạc sỹ, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây.
3. Hồ Thu Thủy (2005), Nghiên cứu ứng dụng
một số giải pháp xử lý gỗ trước khi sấy nhằm rút
ngắn thời gian sấy gỗ, Luận án tiến sỹ kỹ thuật,
Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh.
4. Tiêu chuẩn Việt Nam (1988), Tiêu chuẩn nhà
nước về gỗ và sản phẩm gỗ, Hà Nội.
5. Trường Đại học Lâm nghiệp (2004), Công
nghệ biến tính gỗ, Tài liệu dịch, Hà Tây.
150
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn
Dương Văn Đoàn và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
108(08): 147 - 151
SUMMARY
STUDYING EFFECTS FROM HIGH HEAT-TREATE PROCESS TO PHYICS
MECHANICAL PROPERTIES OF BO DE WOOD (STYRAX TONKINENSIS)
Duong Van Doan1*, Nguyen Canh Mao2
1
College of Agriculture and Forestry – TNU
2
Vietnam Forestry University
Research effect of temperature treatment at 100oC, 110oC, 120oC, 130oC. Time of treatment is
devided into 2 scale: 20 hours and 30 hours. Research results colors: The color of wood after heat
treatment has a dark color (red brown) and more evenly. Water absorption and elongation:
(both radial and tangential direction) of heat treated wood for best result at 110oC. When
temperature increased, water absorption and elongation should decrease so that the stability of
the timber size increases. Heat treatment time significantly affected the water absorption and
elongation. Limit values of static bending Strength and elastic modules static bending at a
temperature of 120oC for the highest value. The more treatment temperature increases, the more
both values are reduced. The longer processing time is the more value of static bending elastic
modules decreases.
Key words: Bo de wood, hight temperature, phyics mechanical properties
*
Tel: 0988712951. Email: doanduongfb@gmail.com
151
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
http://www.lrc-tnu.edu.vn