Nâng cao chất lượng gỗ keo lai Acacia mangium x Acacia auriculiformis bằng phương pháp nhiệt-cơ sản xuất ván sàn

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ NGỌC PHƯỚC NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GỖ KEO LAI (Acacia mangium x Acacia auriculiformis) BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT- CƠ DÙNG ĐỂ SẢN XUẤT VÁN SÀN Ngành: Kỹ thuật Chế biến lâm sản Mã số: 9549001 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án Tiến sỹ kỹ thuật: “Nâng cao chất lượng gỗ Keo lai (Acaia mangium x Acacia curiculiformis) bằng phương pháp nhiệt cơ dùng để sản xuất ván sàn” mã số 954 90 01 là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác dưới mọi hình thức. Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng Bảo vệ Luận án Tiến sỹ về lời cam đoan của mình. Hà Nội, tháng 6 năm 2020 Tác giả luận án Lê Ngọc Phước ii MỤC LỤC Khái niệm gỗ xử lý bằng phương pháp nhiệt-cơ .2 Đặc điểm của gỗ xử lý bằng phương pháp nhiệt-cơ .3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về gỗ xử lý bằng phương pháp nhiệt-cơ .3 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam về công nghệ biến tính gỗ bằng phương pháp nhiệt-cơ .12 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về ván sàn sử dụng gỗ biến tính .16 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam về ván sàn sử dụng gỗ biến tính .20 Kết quả của các công trình có liên quan .20 Hướng nghiên cứu của luận án .21 Đối tượng nghiên cứu tổng quát: .22 Đối tượng nghiên cứu cụ thể: .22 Thông số cố định .22 Thông số thay đổi .23 Mục tiêu lí luận .23 iii Mục tiêu thực tiễn .23 Phương pháp lý thuyết .24 Phương pháp thực nghiệm .24 Ý nghĩa khoa học .37 Ý nghĩa thực tiễn .37 Cấu tạo gỗ và sự ảnh hưởng thành phần gỗ đến tính chất gỗ .38 Đặc điểm gỗ Keo lai [1] .42 Cơ chế hóa mềm gỗ .44 Cơ chế biến dạng gỗ khi biến tính bằng phương pháp nhiệt-cơ .49 Các chuyển hoá trong gỗ khi xử lý bằng phương pháp nhiệt-cơ .52 Các biến dạng trong gỗ khi xử lý bằng phương pháp nhiệt-cơ .54 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gỗ xử lý bằng phương pháp nhiệt-cơ .56 Ổn định kích thước gỗ xử lý bằng phương pháp nhiệt- cơ .58 Ảnh hưởng tham số xử lý đến độ đàn hồi trở lại .63 Ảnh hưởng của tham số xử lý đến khối lượng riêng.68 Ảnh hưởng của tham số xử lý đến khả năng chống hút nước .73 Tối ưu hóa tham số xử lý ảnh hưởng đến tính chất vật lý.77 Ảnh hưởng của tham số xử lý đến độ bền uốn tĩnh .78 iv Ảnh hưởng tham số xử lý đến độ bền nén dọc.83 Ảnh hưởng tham số xử lý đến độ cứng bề mặt .88 Ảnh hưởng tham số xử lý đến độ mài mòn.93 Tối ưu hóa chế độ xử lý ảnh hưởng đến độ bền cơ học của gỗ .98 Thông số tối ưu được lựa chọn .108 Kết quả so sánh sai lệch kết quả khảo nghiệm .110 Mô tả quy trình .111 v BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị ASE Khả năng chống trương nở % ASTM Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Hoa Kỳ CCD Thiết kế hỗn hợp trung tâm CR Tỷ suất nén % DMOR Độ giảm độ bền uốn tĩnh MPa DMTA Phân tích cơ động lực HDF Ván sợi khối lượng thể tích cao JAS- SE-007 Tiêu chuẩn thử ván sàn của Nhật Bản KLR Khối lượng riêng Kg/m3 MC Độ ẩm % MDF Ván sợi khối lượng thể tích trung bình MOE Mô đun đàn hồi uốn tĩnh Mpa MOR Độ bền uốn tĩnh Mpa RS Độ đàn hồi trở lại % RMS Phương pháp bề mặt đáp ứng SD Sai quân phương SEM Kính hiển vi điện tử T Nhiệt độ xử lý o C t Thời gian xử lý phút, giờ TCW Máy ép TH Thủy-nhiệt THM Nhiệt –cơ Tg Nhiệt độ thủy tinh hóa o C Ts Độ dày mm WRE Khả năng chống hút nước % TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VPD Phân bố mật độ theo chiều dày WA Hấp thụ nước vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.

Tổng hợp các loại gỗ đã được nghiên cứu phần tổng quan. Thông số thực nghiệm với 3 yếu tố ảnh hưởng. Tính chất cơ học của gỗ Keo lai. So sánh các phương pháp hoá mềm gỗ.

Độ đàn hồi của gỗ ở các chế độ xử lý khác nhau. Kết quả phân tích INOVA tối ưu hóa chế độ xử lý ảnh hưởng đến độ đàn hồi trở lại. Kết quả phân tích sự phù hợp của mô hình với thực nghiệm. Kết quả kiểm tra khối lượng riêng của gỗ xử lý và mẫu gỗ đối chứng.

Kết quả phân tích ANOVA tối ưu hóa chế độ xử lý ảnh hưởng đến khối lượng riêng của gỗ. Kết quả phân tích sự phù hợp của mô hình với thực nghiệm. Kết quả kiểm tra khả năng chống hút nước của mẫu gỗ xử lý. Kết quả phân tích ANOVA tối ưu hóa chế độ xử lý ảnh hưởng đến khả năng chống hút nước của gỗ nén.

Kết quả phân tích sự phù hợp của mô hình với thực nghiệm. Tham số lựa chọn tối ưu hóa thông số chế độ nén đến tính chất vật lý. Bảng chế độ tối ưu các tham số chế độ ép đến tính chất vật lý. Kết quả kiểm ảnh hưởng tham số xử lý đến độ bền uốn tĩnh.

Kết quả phân tích INOVA tối ưu hóa chế độ xử lý ảnh hưởng đến độ bền uốn tĩnh. Kết quả phân tích sự phù hợp của mô hình với thực nghiệm. Kết quả kiểm tra ảnh hưởng tham số xử lý đến độ bền nén dọc. Kết quả phân tích INOVA tối ưu hóa chế độ xử lý ảnh hưởng đến vii độ bền chịu nén dọc.

Kết quả phân tích sự phù hợp của mô hình với thực nghiệm. Kết quả kiểm tra độ cứng tĩnh của mẫu gỗ nén. Kết quả phân tích INOVA tối ưu hóa chế độ xử lý ảnh hưởng đến độ cứng tĩnh. Kết quả phân tích sự phù hợp của mô hình với thực nghiệm.

Kết quả kiểm tra ảnh hưởng tham số xử lý đến độ mài mòn của mẫu gỗ. Kết quả phân tích INOVA tối ưu hóa chế độ nén ảnh hưởng đến độ mài mòn .23 Kết quả phân tích sự phù hợp của mô hình với thực nghiệm. Tham số lựa chọn tối ưu hóa chế độ xử lý gỗ đến độ bền cơ học gỗ. Chế độ tối ưu hóa chế độ xử lý đến độ bền cơ học gỗ nén.

Kết quả kháng nấm mốc của gỗ xử lý. Ảnh của tham số ép tới trị số của các chỉ số đặc trưng phân bố khối lượng riêng. Kết quả phân tích điểm rỗng của gỗ Keo lai. Chế độ tối ưu lựa chọn.

Bảng hướng dẫn cách thức cắt hạ cấp chiều dài ván sàn .116 viii DANH MỤC CÁC HÌNH ix x TRANG THÔNG TIN VỀ NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI VỀ MẶT HỌC THUẬT, LÝ LUẬN CỦA LUẬN ÁN I) Thông tin chung: Tên luận án: “Nâng cao chất lượng gỗ Keo lai (Acaia mangium x acacia auriculiformis) bằng giải pháp nhiệt cơ dùng để sản xuất ván sàn” Tên cơ sở đào tạo: Trường Đại học Lâm nghiệp - Nghiên cứu sinh Họ tên NCS: Lê Ngọc Phước Khóa đào tạo NCS: K25 Ngành: Kỹ thuật Chế biến Lâm sản.01 - Người hướng dẫn khoa học: Họ tên người hướng dẫn khoa học 1: Lê Xuân Phương. Chức danh khoa học: PGS, học vị: Tiến sĩ. Đơn vị công tác: Trường Đại học Lâm nghiệp; Họ tên người hướng dẫn khoa học 2: Phạm Văn Chương. Chức danh khoa học: GS, học vị: Tiến sĩ.

Đơn vị công tác: Trường Đại học Lâm nghiệp. II) Những đóng góp mới về mặt học thuật, lý luận của luận án: - Về mặt học thuật: Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu một cách hệ thống công nghệ biến tính gỗ bằng phương pháp nhiệt-cơ, áp dụng để sản xuất ván sàn. Luận án đã nghiên cứu sử dụng phương pháp biến tính nhiệt-cơ tác dụng vào vật liệu gỗ nhằm cải thiện một số chỉ tiêu chất lượng cơ học và vật lý phẩm gỗ. Công trình nghiên cứu đã xác định nhiệt độ, thời gian và tỷ suất nén hợp lý để biến tính gỗ Keo lai.

- Về mặt lý luận: Việc nghiên cứu sẽ xây dựng được cơ sở khoa học về công nghệ biến tính gỗ bằng phương pháp nhiệt cơ. Đây sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về công nghệ biến tính nhiệt, nhiệt cơ, thủy nhiệt cho các loại gỗ mọc nhanh rừng trồng ở Việt Nam. xi Các kết quả nghiên cứu đạt được sẽ mở ra hướng mới cho việc định hướng lựa chọn vật liệu gỗ cho công nghệ sản xuất đồ gỗ nội thất. - Những luận điểm mới rút ra từ kết quả nghiên cứu của luận án: Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cho việc lựa chọn các thông số công nghệ, quy trình, giải pháp phù hợp để nâng cao chất lượng gỗ nguyên liệu từ rừng trồng.

Công nghệ này sẽ góp phần nâng cao giá trị sử dụng và mở rộng thị trường tiêu thụ cho sản phẩm gỗ mọc nhanh rừng trồng ở Việt Nam. Hà Nội, ngày … tháng 6 năm 2020 Tập thể người hướng dẫn Nghiên cứu sinh Hướng dẫn 1 Hướng dẫn 2 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là nước có tốc độ tăng trưởng kinh tế đứng hàng đầu thế giới, tăng trưởng kinh tế của nước ta đạt khoảng 6,9% năm 2019. Song song với sự phát triển về kinh tế cũng có nhiều thách thức cần phải giải quyết đó là vấn đề môi trường, xã hội và phát triển kinh tế bền vững. Nhu cầu về đồ gỗ nói chung và ván sàn nói riêng của nước ta ngày càng tăng tuy nhiên nguồn nguyên liệu gỗ tự nhiên ngày càng giảm, để phát triển kinh tế bền vững thì vấn đề sử dụng gỗ rừng trồng thay thế cho gỗ rừng tự nhiên là một biện pháp khả thi và đáng được quan tâm.

Gỗ Keo lai đã được bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn định hướng là cây chủ lực trong chương trình thay thế trồng rừng gỗ nhỏ thành trồng rừng gỗ lớn theo quyết định 774/QĐ-BNN-TCLN ngày 18/4/2014. Gỗ Keo lai có nhiều ưu điểm như thớ gỗ thẳng, có màu sắc và vân thớ tương đối đẹp, nhưng gỗ Keo lai cũng có nhiều nhược điểm đó là gỗ nhẹ, độ bền cơ học thấp, khả năng hút nước cao, chất lượng gỗ không đồng đều. Vì vậy, hiện nay sản phẩm gỗ từ gỗ Keo lai không thu hút được nhiều người sử dụng, đặc biệt là sử dụng làm ván sàn.