Nghiên cứu co rút, giãn nở gỗ Gáo Vàng (Nauclea orientalis) tại Lai Châu

Nghiên cứu khoa học về tính chất co rút, giãn nở của gỗ Gáo Vàng (Nauclea orientalis). Khóa luận cung cấp số liệu và phân tích chi tiết.

• Tác giả: Nông Đức Thông
• Người hướng dẫn: TS. Dương Văn Đoàn
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Nông lâm kết hợp
• Đề tài: Nghiên cứu sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở trong thân cây Gáo Vàng (Nauclea orientalis) trồng tại xã Dào San – huyện Phong Thổ - tỉnh Lai Châu
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Gỗ Gáo Vàng và Tầm Quan Trọng Nghiên Cứu

Gỗ Gáo Vàng (Nauclea orientalis) là một trong những loại gỗ quý hiếm của Việt Nam, có giá trị kinh tế và sinh thái cao. Nghiên cứu tính chất co rút và giãn nở của gỗ là vấn đề hết sức quan trọng trong lĩnh vực chế biến gỗ, vì những tính chất này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Khóa luận này tập trung vào việc điều tra sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở trong thân cây Gáo Vàng được trồng tại xã Đào San, huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu. Những hiểu biết từ nghiên cứu này sẽ cung cấp dữ liệu quý báu cho các nhà khoa học và các chuyên gia lâm nghiệp trong việc khai thác, chế biến và sử dụng gỗ Gáo Vàng một cách hiệu quả và bền vững.

1.1. Đặc điểm và phân bố của Gáo Vàng

Gáo Vàng là loài cây gỗ nhiệt đới có tính chất sinh trưởng nhanh, thích ứng tốt với điều kiện khí hậu và đất đai. Loài này được tìm thấy phổ biến ở các vùng miền núi phía Bắc và Tây Bắc Việt Nam. Gỗ Gáo Vàng có màu sắc vàng nâu, cấu trúc sợi gỗ chặt chẽ, độ cứng cao và khả năng chống mối mọt tốt. Những đặc tính này làm cho gỗ Gáo Vàng trở thành lựa chọn ưu tiên cho sản xuất nội thất, xây dựng và các sản phẩm gỗ công nghiệp khác.

1.2. Ý nghĩa của nghiên cứu tính chất co rút và giãn nở

Tính chất co rút và giãn nở gỗ xảy ra khi hàm lượng ẩm trong gỗ thay đổi. Hiện tượng này có thể gây ra các vấn đề như cong vênh, nứt nẻ hoặc biến dạng sản phẩm nếu không được kiểm soát tốt. Nghiên cứu chi tiết về sự biến đổi độ co rút và giãn nở theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn giúp dự đoán và kiểm soát hiệu suất của gỗ trong các ứng dụng thực tế.

II. Phương Pháp Nghiên Cứu và Thu Thập Dữ Liệu

Khóa luận sử dụng phương pháp nghiên cứu khoa học thực nghiệm để phân tích tính chất co rút và giãn nở của gỗ Gáo Vàng. Mẫu gỗ được thu thập từ cây Gáo Vàng trồng tại xã Đào San, huyện Phong Thổ, Lai Châu. Quá trình xẻ mẫu được tiến hành theo quy trình chuẩn, tạo ra các mẫu thí nghiệm với kích thước và hình dạng thống nhất. Các phép đo lường khối lượng riêng, độ co rút theo phương xuyên tâm và phương tiếp tuyến được thực hiện định kỳ tại các vị trí khác nhau trên thân cây. Dữ liệu thu thập được xử lý thống kê để xác định sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở theo các hướng khác nhau.

2.1. Thiết kế thí nghiệm và chuẩn bị mẫu

Mẫu gỗ được lấy từ các cây Gáo Vàng có tuổi và kích thước tương tự nhau. Quy trình xẻ mẫu gỗ tuân theo các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) để đảm bảo độ chính xác. Các mẫu được sấy khô đến độ ẩm tiêu chuẩn 12% trước khi tiến hành đo lường. Sự chuẩn bị kỹ lưỡng các mẫu thí nghiệm là yếu tố quan trọng để đạt được kết quả đáng tin cậy.

2.2. Phương pháp đo lường và xử lý dữ liệu

Các phép đo lường được thực hiện bằng các thiết bị đo lường chuyên dụng với độ chính xác cao. Độ co rút gỗ được tính toán dựa trên sự thay đổi kích thước mẫu khi hàm lượng ẩm thay đổi. Dữ liệu thu thập từ các vị trí khác nhau (từ tâm ra vỏ, từ gốc đến ngọn) được tổng hợp và phân tích thống kê để xác định quy luật biến đổi.

III. Kết Quả Nghiên Cứu về Biến Đổi Tính Chất Co Rút và Giãn Nở

Kết quả nghiên cứu cho thấy tính chất co rút và giãn nở của gỗ Gáo Vàng có sự biến đổi rõ rệt theo các hướng khác nhau. Khối lượng riêng gỗ giảm khi gỗ co rút và tăng khi gỗ giãn nở, phản ánh mối liên hệ mật thiết giữa mật độ gỗ và độ ẩm. Độ co rút theo phương tiếp tuyến lớn hơn theo phương xuyên tâm, điều này phù hợp với đặc tính thông thường của gỗ. Sự biến đổi độ co rút từ tâm ra vỏ là từ nhỏ đến lớn, trong khi sự thay đổi từ gốc đến ngọn cho thấy xu hướng tăng từ gốc lên ngọn. Những phát hiện này cung cấp thông tin quan trọng cho việc lựa chọn vị trí gỗ phù hợp cho các ứng dụng khác nhau.

3.1. Sự biến đổi khối lượng riêng trong quá trình co rút

Khi gỗ co rút do mất ẩm, khối lượng riêng gỗ Gáo Vàng tăng lên đáng kể. Khối lượng riêng theo hướng từ tâm ra vỏ cho thấy xu hướng tăng từ từ từ phần tâm đến phần vỏ. Sự tăng này liên quan đến cấu trúc tế bào gỗ và sự phân bố chất gỗ khác nhau ở các vị trí khác nhau trên thân cây.

3.2. Độ co rút theo các phương khác nhau

Độ co rút theo phương xuyên tâm nhỏ hơn độ co rút theo phương tiếp tuyến ở tất cả các vị trí mẫu. Sự khác biệt này được giải thích bởi cấu trúc giải phẫu của gỗ, nơi mà hướng tiếp tuyến chịu sự ảnh hưởng lớn hơn từ sự co rút của các tế bào. Mối tương quan giữa khối lượng riêng và độ co rút cho thấy một mối quan hệ chặt chẽ.

3.3. Sự biến đổi tính chất giãn nở

Quá trình giãn nở xảy ra khi gỗ hấp thụ ẩm từ môi trường. Độ giãn nở gỗ Gáo Vàng cũng tuân theo quy luật tương tự như độ co rút nhưng có hướng ngược lại. Giãn nở theo phương tiếp tuyến vẫn lớn hơn theo phương xuyên tâm, cho thấy tính ẩn các lặc của cấu trúc gỗ.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Khuyến Nghị

Kết quả từ nghiên cứu tính chất co rút và giãn nở của gỗ Gáo Vàng có nhiều ứng dụng thực tiễn quan trọng. Trong lĩnh vực chế biến gỗ, việc hiểu rõ độ co rút và giãn nở giúp các nhà sản xuất lựa chọn vị trí gỗ phù hợp cho các sản phẩm khác nhau. Gỗ từ phần vỏ có độ co rút lớn hơn nên thích hợp cho các sản phẩm yêu cầu độ ổn định cao như nội thất hoặc sàn gỗ. Ngược lại, gỗ từ phần tâm có độ co rút thấp hơn có thể sử dụng cho các mục đích khác. Công tác kiểm soát độ ẩm (sấy kiln, bảo quản) cũng cần được thực hiện nghiêm ngặt để giảm thiểu tác động của sự co rút và giãn nở. Những phát hiện này đóng góp vào việc nâng cao giá trị sử dụng và thời gian sử dụng của sản phẩm gỗ Gáo Vàng.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất nội thất

Dựa vào kết quả nghiên cứu về tính chất co rút gỗ Gáo Vàng, các nhà sản xuất nội thất có thể lựa chọn vị trí gỗ thích hợp và áp dụng các kỹ thuật chế biến phù hợp. Độ co rút cao ở phần vỏ cần được xem xét trong thiết kế sản phẩm để tránh biến dạng. Kiểm soát độ ẩm trong quá trình sấy và bảo quản là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

4.2. Khuyến nghị về quản lý chất lượng gỗ

Cần thiết lập các quy trình sấy kiln chuẩn để kiểm soát sự co rút và giãn nở của gỗ Gáo Vàng. Bảo quản gỗ trong điều kiện có độ ẩm ổn định giúp giảm thiểu tác động tiêu cực. Đồng thời, việc phân loại gỗ theo vị trí lấy mẫu (tâm/vỏ, gốc/ngọn) sẽ giúp sử dụng hiệu quả hơn cho các mục đích khác nhau.

4.3. Hướng phát triển nghiên cứu trong tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo nên mở rộng phạm vi nghiên cứu bao gồm các cây Gáo Vàng từ các địa điểm khác nhau, tuổi cây khác nhau để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất co rút và giãn nở. Kết hợp với mô phỏng số và các phương pháp tiên tiến khác để dự đoán chính xác hơn hành vi gỗ trong các điều kiện khác nhau.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Ở Việt Nam hiện nay, tài nguyên gỗ rừng trồng của nước ta rất phong phú và đã trở thành nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp sản xuất đồ gỗ. Nhu cầu của xã hội về sử dụng gỗ và sản phẩm từ gỗ ngày càng gia tăng cả về số lượng và chất lượng. Trong khi đó rừng tự nhiên ngày càng khan hiếm trong khi nhu cầu sử dụng gỗ ngày càng tăng. Tuy nhiên, gỗ rừng trồng do sinh trưởng nhanh, có khả năng tái sinh tự nhiên tốt song gỗ mềm, nhẹ tỷ trọng thấp hơn nhiều so với một số loài gỗ rừng tự nhiên, chính vì vậy gỗ rừng trồng ít được dùng vào sản xuất hàng mộc dân dụng, đặc biệt là hàng mộc cao cấp và mỹ nghệ, tỉ lệ gỗ tuổi non cao, nên còn tồn tại nhiều nhược điểm như: kích thước không ổn định, dễ biến màu, dễ mục, dễ cháy, dễ bị sâu nấm, côn trùng phá hoại và có khả năng hút, nhả ẩm dẫn đến bị thay đổi kích thước theo các chiều không giống nhau, vì thế gỗ dễ bị biến hình, cong vênh, nứt nẻ.

Những nhược điểm này đã mang lại nhiều khó khăn cho việc sản xuất, tiêu thụ sản phẩm của các xí nghiệp sản xuất và làm giảm hiệu quả sử dụng tài nguyên gỗ. Do đó, hướng thay thế gỗ mọc nhanh rừng trồng và đưa ra công nghệ tạo ra loại vật liệu có tính chất tốt ngày càng được nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu. Một trong những hướng nghiên cứu đó là nghiên cứu về tính chất co rút và tính chất giãn nở của gỗ đang rất được quan tâm. Một trong số loài cây gỗ điển hình đang được quan tâm về chất lượng cũng như phương thức bảo quản để tăng khả sử dụng đó là cây Cây Gáo vàng.

Cây Gáo vàng là loài cây hàng đầu về kích thước, có sự phát triển nhanh. Gỗ cây Gáo vàng có màu vàng nhạt kết cấu đều, sợi gỗ thô và dài, không có mùi vị dị biệt, gỗ khô nhanh, không dễ nứt nên chế biến rất dễ, tính năng bám sơn tốt. Tính năng 2 lực học của gỗ Gáo vàng thuộc loại trung bình, các tiêu chí chất lượng của gỗ Gáo Vàng tương đương với gỗ Sa Mộc. Gỗ Gáo Vàng rất thích hợp dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ thủ công mỹ nghệ, thùng xe, trang trí kiến trúc, là nguyên liệu rất tốt để làm ván sợi nhân tạo, ván MDF, bột giấy…[11].

Tuy nhiên không phải ai cũng hiểu biết rõ về các tính chất của gỗ: tính chất co rút và tính chất giãn nở. Trong quá trình sử dụng và lữu trữ, gỗ luôn có xu hướng hút và nhả ẩm để đạt được đổ ẩm thăng bằng nên trong quá trình gia công chế biến và sử dụng, đối với mọi loại hình sản phẩm thì nguyên liệu gỗ phải được hong phơi hoặc sấy khô đến độ ẩm nhất định. Khi hong phơi hoặc sấy gỗ đến độ ẩm sử dụng luôn luôn xảy ra hiện tượng co rút hoặc giãn nở. Khả năng co rút hoặc giãn nở của gỗ phụ thuộc vào loại gỗ, khối lượng riêng, vị trí trong cây và vị trí xẻ gỗ thì sự biến đổi tính chất cũng khác nhau.

Vì vậy việc nghiên cứu, xác định tính chất co rút và giãn nở của gỗ là một nhiệm vụ quan trọng trong khoa học gỗ nói riêng và trong nghiên cứu đánh giá giá trị tài nguyên cây gỗ nói chung. Kết quả xác định tính chất co rút và giãn nở của gỗ là cơ sở khoa học rất cơ bản và quan trọng để tìm hiểu về bản chất của gỗ, là căn cứ để sử dụng, chế biến, bảo quản gỗ hợp lý, hiệu quả và tận dụng tối đa tài nguyên gỗ, là những tiêu chí để đánh giá chất lượng rừng, đánh giá tuyển chọn giống, nghiên cứu những ảnh hưởng của các nhân tố môi trường, biện pháp kinh doanh. Tuy nhiên qua tìm hiểu các nghiên cứu về cây Gáo vàng trong nước tôi nhận thấy rằng nghiên cứu về sự biến đổi các tính chất co rút và tính chất giãn nỡ trên gỗ cây Gáo vàng được trồng ở Việt Nam thì chưa có nghiên cứu báo cáo nào tại Việt Nam. Vì vậy tôi chọn đề tài “Nghiên cứu sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở trong thân cây Gáo vàng (Nauclea orientalis) trồng ở huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu”.

Mục tiêu nghiên cứu 1. Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu được sự biến đổi các tính chất liên quan đến độ ổn định kích thước gỗ bên trong thân cây Gáo vàng. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu được sự biến đổi khối lượng riêng theo hướng từ tâm ra vỏ, từ gốc đến ngọn. - Nghiên cứu được sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở theo hướng từ tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn.

- Kiểm tra được mối tương quan giữa khối lượng riêng và độ co rút, giãn nở của gỗ. Ý nghĩa của việc nghiên cứu 1. Ý nghĩa trong học tập - Áp dụng được lý thuyết đã học vào thực tiễn và học hỏi thêm được những kiến thức bổ ích mới ngoài trường. - Củng cố được kiến thức cơ sở cũng như chuyên ngành cho bản thân phục vụ cho công việc sau này.

Tích lũy những kinh nghiệm cho công việc khi đi làm. - Rèn luyện về kỹ năng tổng hợp và phân tích số liệu, tiếp thu và học hỏi những kinh nghiệm từ thực tế. Ý nghĩa khoa học - Qua nghiên cứu thực tiễn đề tài giúp ta làm quên với các nghiên cứu khoa học, ứng dụng những kiến thức đã học được từ trong nhà trường và thực tiễn. Củng cố kiến thức cơ sở cũng nhưng chuyên môn ngành, sau này có điều kiện tốt hơn để phục vụ công tác phát triển ngành nông lâm kết hợp trong khoa lâm nghiệp.

4 - Tạo điều kiện cho sinh viên được tiếp xúc, làm quen với thực tế công tác nghiên cứu khoa học. - giúp sinh viên nâng cao trình độ, học hỏi kinh nghiệm trong thực tế để áp dụng vào việc nghiên cứu khoa học. - Góp phần hoàn chỉnh dữ liệu trong nghiên cứu khoa học về nghiên cứu chuyên sâu loài cây Gáo vàng. - Kết quả nghiên cứu làm cơ sở khoa học đánh giá được sự biến đổi tính chất vật lý, cơ học cây Gáo vàng.

Ý nghĩa thực tiễn - Xác định được ảnh hưởng của môi trường đến sự co rút và giãn nở bên trong gỗ cây Gáo Vàng. - Đề xuất một số giải pháp kiến nghị về phương pháp, cách thức chế biến và bảo quản gỗ. - Nâng cao kiến thức thực tế của bản thân phục vụ cho công tác sau khi ra trường. 5 PHẦN 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.

Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu 2. Khối lượng riêng của gỗ Khối lượng riêng là cơ sở hợp lý cho việc đánh giá giá trị của gỗ trong những lĩnh vực sử dụng khác nhau. Khối lượng riêng có mối liên quan mật thiết với các tính chất vật lý, cơ học khác của gỗ. Khối lượng riêng liên quan chặt chẽ đến sức co giãn của gỗ, theo các chiều thớ khác nhau, ảnh hưởng của khối riêng là khác nhau.

Khối lượng riêng là nhân tố quan trọng đối với khả năng truyền nhiệt của gỗ, gỗ nặng có khả năng truyền nhiệt cao hơn gỗ nhẹ. Khối lượng riêng cũng ảnh hưởng tới độ cứng của gỗ, gỗ có khối lượng riêng càng lớn thì độ cứng càng cao đồng thời có khả năng chịu mài mòn cao. Khối lượng riêng của gỗ nặng hay nhẹ là do cấu tạo của gỗ quyết định, do đó khối lượng riêng có ảnh hưởng đến hầu hết các tính chất vật lý, cơ học của gỗ. Gỗ có khối lượng riêng thấp thì cường độ cơ học của gỗ cũng thấp.

Khối lượng riêng là một nhân tố quan trọng trong việc sử dụng nguyên liệu gỗ (Dương Văn Đoàn và Nguyễn Cảnh Mão, 2010) [3]. Tính chất co rút Đối với quá trình co rút từ gỗ tươi, ướt. Trong thực tế khi co dãn người ta dễ dàng nhận thấy rằng nó không đều theo 3 chiều. Sở dĩ có sự sai khác nhau về co dãn giữa hai chiều dọc thớ và ngang thớ là do sự sắp xếp tế bào và cấu trúc vách tế bào.

Trong thân cây đại bộ phận tế bào xếp dọc thân cây (ở gỗ lá rộng tổng cộng chiếm khoảng 90% thể tích) chỉ có tia gỗ là sắp xếp theo chiều ngang thân cây). Theo cấu trúc vách tế bào thì trong mỗi tế bào đại bộ phận các mixen sắp xếp song song với trục dọc tế bào. Như vậy ta rút ra một kết luận: trong cây đại bộ phận các mixen sắp xếp song song với trục dọc thân 6 cây. Theo chiều ngang thớ, co dãn xuyên tâm nhỏ hơn theo chiều tiếp tuyến là do tia gỗ gây nên.

Các tế bào tia gỗ nằm vuông góc với trục dọc thân cây. Với mỗi tia gỗ thì co dãn ngang thớ là lớn hơn rất nhiều so với chiều dọc tia gỗ, chiều ngang tia gỗ chính là chiều tiếp tuyến của thân cây, chiều dọc tia gỗ là chiều xuyên tâm của thân cây. Sự chênh lệch co dãn theo ba chiều, nhất là theo hai chiều xuyên tâm và tiếp tuyến dễ gây nên biến hình, cong vênh, nứt nẻ (Dương Văn Đoàn và Nguyễn Cảnh Mão, 2010) [3]. Tính chất giãn nở Sức giãn nở của gỗ là năng lực hút lấy nước vào gỗ khi ngâm gỗ trong nước.

Tính chất giãn nở của gỗ được thể hiện ở độ hút nước. Độ hút nước, thời gian hút nước phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như khối lượng riêng, vị trí, chiều thớ, kích thước, nhiệt độ nước và độ ẩm ban đầu., trong đó yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất là khối lượng riêng. Khối lượng riêng càng lớn thì khả năng hút nước càng chậm, gỗ lõi hút nước chậm hơn gỗ giác. Mặt cắt xuyên tâm và mặt cắt tiếp tuyến của gỗ hút nước rất chậm.

Diện tích mặt cắt ngang càng lớn thì tố độ hút nước càng nhanh, ở nhiệt độ cao gỗ hút nước 16 nhanh nhưng không nhiều. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sức hút nước của gỗ là vấn đề có ý nghĩa thực tế trong kỹ thuật ngâm tẩm gỗ bằng hoá chất, dưới điều kiện áp suất thường. Gỗ hút nước làm thay đổi độ ẩm của gỗ, độ ẩm ảnh hưởng nhiều đến các tính chất vật lý và cơ học, đặc biệt trong giới hạn độ ẩm bão hoà thớ gỗ. Trong công nghệ cần phải chú ý đặc điểm này của gỗ để lựa chọn độ ẩm gỗ cho thích hợp.

Với loại gỗ có hút nước lớn, tốc độ hút nước nhanh, trong quá trình nấu bột giấy, dịch nấu dễ dàng thẩm thấu vào gỗ.