Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật Chế biến Lâm sản (mã số 62 54 03 01) của nghiên cứu sinh Oudone Sichaleune, do PGS. Nguyễn Văn Thiết hướng dẫn tại Trường Đại học Lâm nghiệp (2017), mang tên: "Nghiên cứu một số yếu tố của công nghệ xử lý biến dạng gỗ Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehn) bằng phương pháp xẻ".

Văn bản luận án nêu rõ tính cấp thiết bắt nguồn từ thực trạng quản lý và chế biến tài nguyên rừng tại Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào. Rừng tự nhiên tại Lào suy giảm từ mức độ che phủ lớn xuống còn 41% vào năm 2001, buộc chính phủ phải đẩy mạnh trồng rừng để nâng tỷ lệ che phủ lên 47%. Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehn.) chiếm tỷ trọng lớn trong diện tích rừng trồng công nghiệp (toàn quốc đạt trên 60.764 ha vào năm 2014, với sự tham gia của các doanh nghiệp như Burapha Agroforestry Co., Ltd - BAFCO và Oji & Sojitz). Ngày 13 tháng 5 năm 2016, Thủ tướng Chính phủ CHDCND Lào ban hành Chỉ thị số 15 nghiêm cấm khai thác gỗ rừng tự nhiên và cấm xuất khẩu gỗ tròn, gỗ xẻ, thúc đẩy việc đưa gỗ rừng trồng vào sản xuất đồ mộc và ván ghép thanh. Tuy nhiên, hiệu quả sử dụng gỗ Bạch đàn trắng rất thấp: thực tế tại Lào cần tới 6,0 - 6,5 $\text{m}^3$ gỗ tròn để sản xuất 1 $\text{m}^3$ ván ghép thanh, tiêu hao cao gấp đôi so với các loài gỗ khác. Nguyên nhân cốt lõi là hiện tượng nứt toác và biến dạng cong vênh nghiêm trọng xuất hiện ngay sau khi xẻ và tiếp tục tăng mạnh sau quá trình sấy. Khoảng trống nghiên cứu được xác định là: các biện pháp lâm sinh, chọn giống, xử lý chết đứng hay biến tính hóa học đều tốn kém, hiệu quả thấp; trong khi các nghiên cứu công nghệ xẻ hiện có chưa gắn kết việc giải phóng ứng suất sinh trưởng với phân bố tính chất vật lý và hình học xẻ để đưa ra sơ đồ xẻ tối ưu.

Mục tiêu nghiên cứu được xác định gồm:

  1. Mục tiêu khoa học:
    • 1.1. Xác định biến đổi của khối lượng thể tích và tỷ lệ co rút theo chiều cao thân cây và theo hướng bán kính của gỗ Bạch đàn trắng.
    • 1.2. Xác lập mối quan hệ giữa phương pháp xẻ (phương pháp cắt khúc, phương pháp và trình tự xẻ) với mức độ biến dạng (cong, nứt) của gỗ xẻ trước và sau khi sấy.
  2. Mục tiêu thực tiễn: Đề xuất một số yếu tố công nghệ xẻ gỗ Bạch đàn trắng tại Lào nhằm giảm thiểu biến dạng, gồm: phương pháp cắt khúc gỗ tròn trước khi xẻ; loại hình sản phẩm gỗ xẻ; phương pháp xẻ và trình tự xẻ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng tổng quát: Phương pháp xẻ nhằm xử lý biến dạng gỗ xẻ Bạch đàn trắng.
  • Đối tượng cụ thể: Biến động một số tính chất vật lý (khối lượng thể tích, độ co rút); phương pháp cắt khúc gỗ tròn; tính toán loại hình sản phẩm xẻ; phương pháp và trình tự thao tác xẻ.
  • Phạm vi nguyên liệu: Gỗ tròn Bạch đàn trắng khai thác ở giữa khu rừng trồng thuần loài tại khu rừng thực nghiệm của Khoa Lâm nghiệp, Đại học Quốc gia Lào; tuổi cây từ 16 đến 18 tuổi; cấp đường kính thân cây từ 25 đến 28 cm.
  • Phạm vi sản phẩm: Gỗ xẻ làm ván ghép thanh và đồ mộc dân dụng với quy cách kích thước Dày $\times$ Rộng $\times$ Dài là $30 \times 45 \times 1500\text{ mm}$; độ ẩm sản phẩm sau sấy đạt 12%.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước theo các nhóm nội dung:

  • Đặc tính sinh học và phân bố của chi Bạch đàn: Tài liệu của FAO (1979) thống kê chi Bạch đàn có hơn 800 loài và 138 chi, trồng tại hơn 90 quốc gia; Bạch đàn trắng có khả năng chịu biên độ nhiệt từ $3^\circ\text{C}$ đến $40^\circ\text{C}$, chịu hạn từ 4 đến 8 tháng. Tại Việt Nam, Dr. Brochet phát hiện cây bạch đàn tại Lào Cai từ năm 1904; giai đoạn 1959-1960 và sau đó là các dự án PAM, Chương trình 327 đã đưa hạt giống Bạch đàn trắng vào trồng đại trà. Tại Lào, BAFCO đầu tư từ năm 1990 đạt 27.000 ha vào năm 2015, sử dụng 28.000 $\text{m}^3$ gỗ tròn/năm; Oji & Sojitz đầu tư 15.000 ha giai đoạn 1996-2007 và ký thỏa thuận mở rộng 30.000 ha năm 2008.
  • Hiện tượng khuyết tật và ứng suất sinh trưởng: Beimgraben (2002) chỉ ra quá trình khai thác, đổ cây và cắt khúc làm bộc phát các vết nứt toác mặt đầu. Pâytrơ (1975) phân loại các dạng cong vênh (lòng máng, cánh cung, hình nhíp xe, xoắn vỏ đỗ) và nứt (mặt đầu, bề mặt, nứt ngầm). Các nghiên cứu của CSIRO - FFP (1999) và Yoshida cùng cộng sự (2000) khẳng định cây bạch đàn đường kính dưới 30 cm tích tụ ứng suất sinh trưởng nội tại rất lớn; khi cưa xẻ, việc giải phóng ứng suất gây kẹt lưỡi cưa, đường cưa lượn sóng và nứt vỡ nghiêm trọng ván bao tâm.
  • Tình hình nghiên cứu tại Lào: ThaVone VongKhamUt (2009) khảo sát tại BAFCO cho thấy công nghệ xẻ suốt cho tỷ lệ thành khí 61% nhưng tỷ lệ lợi dụng sản phẩm chỉ đạt 24%. SuThin, VanNiDa và VanNaLi (2010) đánh giá gỗ xẻ Bạch đàn trắng sau sấy tại xưởng BAFCO có khuyết tật nứt đầu ván 10-20 cm chiếm 45%, vỡ mặt 15%, vỡ cạnh 10%, cong vênh 50% và móp đầu ván 8%.
  • Phương pháp xử lý biến dạng và công nghệ xẻ: Biện pháp làm chết đứng cây hoặc đóng đai sắt/ghim chữ S, C không khả thi do tăng chi phí và nứt vẫn xảy ra. Chafe (1993) ghi nhận luộc hoặc gia nhiệt làm tăng tính thẩm thấu nhưng giảm cường độ gỗ. Nguyễn Quang Trung (2009) đề xuất quét sáp bít đầu, phun nước giữ ẩm gỗ tròn $70 - 75%$, thử nghiệm cưa đĩa 2 lưỡi và cưa vòng nhưng vẫn khuyến nghị cưa vòng xẻ suốt. Trần Tuấn Nghĩa (2006) đề xuất xẻ xoay tròn nhằm triệt tiêu ứng suất sinh trưởng trên Keo tai tượng và Bạch đàn trắng. Martin Wiklund và W. Sandberg (Viện KTH-Trä, Thụy Điển) phát triển phương pháp xẻ hình sao (xuyên tâm) tạo thanh tam giác cho gỗ lá kim (Pinus silvestris, Picea abies), đạt tỷ lệ thành khí 90% và tỷ lệ lợi dụng 58 - 60%.
  • Kỹ thuật sấy gỗ bạch đàn: Hồ Xuân Các và Hồ Thu Thủy (2004), Hứa Thị Huần (2001) thử nghiệm sấy Bạch đàn trắng tại Sông Hậu ở các cấp nhiệt độ 45 - 55, 50 - 60, 60 - 70 và 60 - $80^\circ\text{C}$, kết luận nhiệt độ cao gây khuyết tật rất lớn. Phạm Minh Thuần (1999) khẳng định sấy cứng ván dày 30 mm gây nứt đầu gỗ nghiêm trọng. Đỗ Văn Bản (2012) sấy Bạch đàn trắng 14 tuổi ở nhiệt độ không đổi $T = 50^\circ\text{C}$, hạ độ ẩm không khí theo bậc thang 5%, giữ chênh lệch ẩm 20% giúp loại trừ vết nứt trên ván biên.

Khoảng trống nghiên cứu luận án chọn giải quyết là: Xác định quy luật biến thiên khối lượng thể tích và co rút của Bạch đàn trắng trồng tại Lào, từ đó xây dựng cơ sở hình học xẻ (miền góc xẻ ván xuyên tâm $[\alpha]$, ván tiếp tuyến $[\beta]$, xử lý cung thiếu $Z'$) và thiết lập trình tự xẻ xoay tròn trên máy cưa vòng nằm để giải phóng ứng suất sinh trưởng đồng đều, giảm thiểu khuyết tật cong, nứt trước và sau khi sấy.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên các cơ sở lý thuyết chuyên ngành:

  • Lý thuyết giải phẫu và khoa học gỗ: Sử dụng nghiên cứu của Bailey về mô phân sinh thứ cấp (tầng phát sinh) với các tế bào hình con thoi và tế bào hình tròn tạo tia gỗ; quy luật phân bố và sai khác cấu tạo giữa gỗ sơ cấp (gần tâm) và gỗ thứ cấp (phía ngoài); tính dị hướng thể hiện qua tỷ lệ co rút dọc thớ, co rút xuyên tâm và co rút tiếp tuyến; lý thuyết về nguồn gốc và cơ chế giải phóng của ứng suất sinh trưởng cùng ứng suất ẩm dư trong quá trình thoát nước.
  • Lý thuyết công nghệ cưa xẻ: Các mô hình xẻ hộp hai mặt, xẻ suốt và xẻ xoay tròn; các công thức tính toán hình học góc xẻ xuyên tâm $\alpha$, góc xẻ tiếp tuyến $\beta$, xác định miền hợp pháp của phần cung thiếu $Z'$ trên mặt cắt ngang khúc gỗ tròn nhằm tối ưu hóa việc phân chia các tấm ván.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và trang thiết bị:

  • Xác định tính chất vật lý của gỗ: Khối lượng thể tích cơ bản ($\text{g/cm}^3$), khối lượng thể tích khô kiệt ($m_0, V_0$), độ co rút dọc thớ ($\alpha_l$), co rút xuyên tâm ($\alpha_r$) và co rút tiếp tuyến ($\alpha_t$) được đo đạc theo chiều cao thân cây (từ khúc gốc đến ngọn) và theo hướng bán kính (vùng tâm, vùng giữa, vùng sát vỏ); xác định độ chéo thớ của thân cây.
  • Phương pháp xẻ thực nghiệm:
    • Thiết bị xẻ: Máy cưa vòng nằm chuyên dụng Wood-Mizer LT70 (Hoa Kỳ), sử dụng chung cho cả mẫu đối chứng và thực nghiệm.
    • Mẫu đối chứng (ĐC): Áp dụng phương pháp xẻ hộp hai mặt theo công nghệ xí nghiệp tại Lào đang áp dụng trên hai cấp kính $d = 250\text{ mm}$ và $d = 280\text{ mm}$.
    • Mẫu thực nghiệm (TN): Áp dụng phương pháp xẻ xoay tròn theo giả thuyết nghiên cứu đề xuất, bóc tách ván theo chu vi để triệt tiêu ứng suất sinh trưởng trên cùng hai cấp kính $d = 250\text{ mm}$ và $d = 280\text{ mm}$.
  • Quy trình sấy thực nghiệm: Lò sấy hơi nước CAXE dung tích $2,5\text{ m}^3$ tại Khoa Lâm nghiệp, Đại học Quốc gia Lào. Áp dụng chế độ sấy mềm hạ bậc theo hình thang: độ ẩm ban đầu của gỗ $W \ge 70%$, giữ nhiệt độ sấy không đổi $T = 50^\circ\text{C}$; mức độ giảm độ ẩm môi trường không khí ($\varphi$) giảm theo từng bậc 5%, duy trì chênh lệch ẩm $W \approx 20%$ cho đến khi gỗ đạt độ ẩm thăng bằng cuối cùng là 12%.
  • Phương pháp đánh giá khuyết tật: Phân loại nhị phân (có khuyết tật hoặc không khuyết tật) trên từng thanh gỗ xẻ quy cách $30 \times 45 \times 1500\text{ mm}$. Tiêu chí đánh giá gồm biến dạng cong (gồm cong lòng máng, cánh cung, hình nhíp, xoắn vỏ đỗ) và biến dạng nứt (nứt đầu, vỡ mặt, vỡ cạnh, nứt tâm, nứt dăm), thực hiện tại hai thời điểm: ngay sau khi xẻ và sau khi sấy đến độ ẩm 12%.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 1 trình bày tổng quan về phân bố, sinh thái, cấu tạo thô đại và hiển vi của Bạch đàn trắng. Tác giả phân tích số liệu diện tích trồng bạch đàn tại Lào (năm 2015 đạt 60.764 ha, tập trung tại Borikhamxai, Savannakhet, Vientiane,...). Phân tích cấu tạo hiển vi cho thấy mạch gỗ phân tán ($7 - 9\text{ lỗ/mm}^2$), kích thước lỗ mạch $160 - 190,\mu\text{m}$, sợi gỗ dài $1000 - 1300,\mu\text{m}$, vách dày, tia gỗ $10 - 14\text{ tia/mm}$, có ống dẫn nhựa bệnh chứa gôm.

Chương này tổng hợp các chế độ sấy và kỹ thuật xẻ gỗ đã được công bố, dẫn xuất bảng chế độ sấy mềm và sấy cứng của Hồ Xuân Các (2004) làm cơ sở đối chiếu:

Độ ẩm gỗ Mc (%) Nhiệt độ khô DB ($^\circ\text{C}$) Nhiệt độ ướt WB ($^\circ\text{C}$) Độ ẩm tương đối RH (%) Chế độ áp dụng
Gỗ tươi 35,0 30,5 70 Sấy mềm (khô chậm)
60 35,0 28,5 60 Sấy mềm (khô chậm)
40 38,0 29,0 50 Sấy mềm (khô chậm)
30 43,5 31,0 40 Sấy mềm (khô chậm)
20 48,5 34,0 35 Sấy mềm (khô chậm)
15 60,0 40,5 60 Sấy mềm (khô chậm)
Gỗ tươi 48,5 40,0 85 Sấy cứng (khô nhanh)
40 54,5 47,5 80 Sấy cứng (khô nhanh)
30 60,0 55,0 75 Sấy cứng (khô nhanh)
20 76,5 64,5 55 Sấy cứng (khô nhanh)
15 82,0 62,0 40 Sấy cứng (khô nhanh)

Luận án khẳng định chế độ sấy cứng gây nứt vỡ lớn; do đó định hướng công nghệ bắt buộc phải đi từ việc cải tiến phương pháp xẻ phối hợp sấy mềm.

Chương 2: Đối tượng, phạm vi, mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết phương pháp luận, địa điểm lấy mẫu thực nghiệm tại Đại học Quốc gia Lào và các thông số thực nghiệm. Chương này nêu chi tiết chế độ sấy hạ bậc hình thang kế thừa từ công trình của Trần Tuấn Nghĩa:

Giai đoạn sấy Độ ẩm gỗ Mc (%) Nhiệt độ sấy ($^\circ\text{C}$) Độ ẩm môi trường (%) Thời gian sấy (giờ)
Khởi lò - 70 $\ge 85$ 60
Giai đoạn 1 $\text{MC} > 30$ 60 60 8
Giai đoạn 2 $\text{MC} = 30$ 60 $\ge 70$ 6
Giai đoạn 3 $\text{MC} = 30 - 20$ 60 55 48
Giai đoạn 4 $\text{MC} = 20 - 10$ 62 45 84
Giai đoạn 5 $\text{MC} < 10$ 65 35 48
Xử lý cuối - 65 $\ge 60$ 6
Tổng cộng - - - 336

Quy trình sấy mềm áp dụng thực tế trong lò CAXE cho luận án được điều chỉnh giữ nhiệt độ đẳng nhiệt $50^\circ\text{C}$, bước giảm ẩm 5%, chênh lệch ẩm 20% để đảm bảo an toàn cho mẫu xẻ Bạch đàn trắng.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và thảo luận khoa học:

  • Xây dựng giả thuyết: Dựa trên đặc tính giải phóng ứng suất sinh trưởng tự do và sự chênh lệch co rút theo hướng tiếp tuyến so với xuyên tâm, tác giả đề xuất giả thuyết: nếu áp dụng sơ đồ xẻ xoay tròn, bóc tách các lớp phôi tiếp tuyến/xuyên tâm tuần tự quanh chu vi để giải phóng đối xứng ứng suất, khống chế góc xẻ ván xuyên tâm $[\alpha]$, sẽ làm giảm đáng kể khuyết tật biến dạng cong và nứt so với xẻ hộp hai mặt.
  • Biến tính cơ lý gỗ Bạch đàn trắng: Tác giả xác lập số liệu độ chéo thớ, khối lượng thể tích cơ bản và tỷ lệ co rút theo 3 hướng (dọc thớ, tiếp tuyến, xuyên tâm) từ gốc đến ngọn và từ tâm ra vỏ. Tỷ lệ co rút tiếp tuyến luôn cao hơn co rút xuyên tâm, co rút dọc thớ nhỏ nhất nhưng biến động mạnh dọc thân cây.
  • Kết quả kiểm nghiệm thực nghiệm: Tác giả thực hiện cưa xẻ đối chứng (xẻ hộp) và thực nghiệm (xẻ xoay tròn) trên máy cưa Wood-Mizer LT70 cho hai cấp kính 250 mm và 280 mm, đưa qua lò sấy CAXE $2,5\text{ m}^3$. Kết quả tỷ lệ ván không khuyết tật được tổng hợp trong bảng:
Cấp đường kính khúc gỗ Nhóm mẫu thử nghiệm Phương pháp xẻ áp dụng Tỷ lệ không khuyết tật sau xẻ (%) Tỷ lệ không khuyết tật sau sấy (%)
$d = 250\text{ mm}$ Đối chứng (ĐC) Xẻ hộp hai mặt Thấp (nứt và cong nhiều) Tiếp tục giảm mạnh do nứt đầu và mo
$d = 250\text{ mm}$ Thực nghiệm (TN) Xẻ xoay tròn Cao vượt trội so với ĐC Ổn định, biến dạng phát sinh thêm rất ít
$d = 280\text{ mm}$ Đối chứng (ĐC) Xẻ hộp hai mặt Thấp (xuất hiện toác tâm và vặn thớ) Suy giảm mạnh chất lượng ván thành phẩm
$d = 280\text{ mm}$ Thực nghiệm (TN) Xẻ xoay tròn Cao, khống chế tốt nứt mặt đầu Giữ tỷ lệ ván thành phẩm không khuyết tật cao

Từ kết quả trên, tác giả khẳng định giả thuyết nghiên cứu là đúng đắn và đề xuất quy trình công nghệ gồm: phương pháp cắt khúc hạn chế nứt; loại hình sản phẩm ưu tiên ván xuyên tâm và bán xuyên tâm; bản đồ và trình tự xẻ xoay tròn trên cưa vòng nằm.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự xác định các đóng góp mới về mặt học thuật và thực tiễn:

  • Đóng góp về lý luận và khoa học:
    • Xác lập hệ thống dữ liệu thực nghiệm về sự biến đổi của khối lượng thể tích cơ bản và tỷ lệ co rút theo 3 phương (dọc thớ, xuyên tâm, tiếp tuyến) dọc theo chiều cao thân cây và theo hướng bán kính của gỗ Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehn.) 16 - 18 tuổi trồng tại CHDCND Lào.
    • Chứng minh bằng thực nghiệm và mô hình hình học rằng việc áp dụng phương pháp xẻ xoay tròn có khả năng giải phóng dần và triệt tiêu ứng suất sinh trưởng nội tại đối xứng quanh chu vi thân cây, làm suy giảm rõ rệt nguyên nhân gây biến dạng cong vênh và nứt nẻ mặt đầu gỗ xẻ so với phương pháp xẻ hộp truyền thống.
    • Xác lập cơ sở tính toán miền hợp pháp của góc xẻ ván xuyên tâm $[\alpha]$, ván tiếp tuyến $[\beta]$ và phần cung thiếu $Z'$ trên mặt cắt ngang gỗ tròn cấp kính $250 - 280\text{ mm}$.
  • Đóng góp về thực tiễn và giải pháp đề xuất:
    • Đề xuất quy trình công nghệ xẻ gỗ Bạch đàn trắng hoàn chỉnh cho các cơ sở sản xuất tại Lào, bao gồm: quy định chiều dài cắt khúc hợp lý, bảo quản gỗ tròn giữ ẩm $\ge 70%$, lập bản đồ xẻ xoay tròn trên máy cưa vòng nằm Wood-Mizer LT70 cho hai cấp kính 250 mm và 280 mm.
    • Đưa ra trình tự thao tác cưa xẻ cụ thể từng mạch cắt để thu nhận ván quy cách $30 \times 45 \times 1500\text{ mm}$ phục vụ ghép thanh và đồ mộc dân dụng, kết hợp quy trình sấy mềm hình thang ở nhiệt độ đẳng nhiệt $50^\circ\text{C}$.
    • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở kỹ thuật trực tiếp giúp các doanh nghiệp chế biến lâm sản tại Lào (như BAFCO) nâng cao tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu gỗ tròn, giảm phế phẩm nứt hỏng, đáp ứng yêu cầu thực hiện Chỉ thị số 15 của Thủ tướng Chính phủ CHDCND Lào về việc cấm khai thác rừng tự nhiên và sử dụng hiệu quả rừng trồng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Đánh giá chất lượng gỗ xẻ mới dừng ở phương pháp phân loại nhị phân (sản phẩm có khuyết tật hay không có khuyết tật về cong và nứt), chưa phân tách định lượng chi tiết mức độ biến dạng riêng biệt của từng dạng cong (lòng máng, cánh cung, hình nhíp, xoắn vỏ đỗ) hoặc từng dạng nứt (nứt tâm, nứt dăm, nứt mặt, nứt đầu).
  • Phạm vi thực nghiệm hạn chế ở hai cấp đường kính gỗ tròn (250 mm và 280 mm) của cây thuần loài 16 - 18 tuổi tại một vùng lập địa thực nghiệm ở Lào; chưa mở rộng sang các cấp kính nhỏ hơn hoặc lớn hơn.
  • Do giới hạn thời gian, luận án giải quyết ảnh hưởng riêng rẽ của 3 yếu tố (phương pháp cắt khúc, loại gỗ xẻ, trình tự xẻ) bằng lý thuyết; phần thực nghiệm chỉ tiến hành kiểm chứng tác động tổng hợp của các yếu tố công nghệ lên biến dạng.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Khảo nghiệm công nghệ xẻ xoay tròn trên các cấp tuổi và cấp đường kính khác nhau của Bạch đàn trắng và các loài bạch đàn khác trồng tại Lào (như Eucalyptus urophylla).
  • Nghiên cứu thiết kế các bộ phận gá kẹp, lật phôi chuyên dụng tích hợp trên máy cưa vòng nằm nhằm cơ giới hóa thao tác xoay khúc gỗ, nâng cao năng suất gia công trong điều kiện sản xuất công nghiệp.
  • Đo đạc trực tiếp sự biến thiên nội ứng suất dư trong từng giai đoạn sấy mềm để tối ưu hóa biểu đồ thời gian sấy cho từng loại hình ván xẻ (xuyên tâm, tiếp tuyến).

Giá trị tham khảo

Luận án mang lại giá trị tham khảo cụ thể cho các đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên ngành Kỹ thuật Chế biến Lâm sản, Công nghệ Gỗ: Tham khảo phương pháp nghiên cứu tính chất vật lý dị hướng của gỗ mọc nhanh; phương pháp thiết lập bản đồ xẻ xoay tròn triệt tiêu ứng suất sinh trưởng; phương pháp tính toán hình học cung thiếu $Z'$ và góc xẻ ván xuyên tâm $[\alpha]$.
  • Giảng viên và cán bộ nghiên cứu tại các trường đại học lâm nghiệp, viện nghiên cứu công nghiệp rừng: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuyên đề cưa xẻ gỗ rừng trồng mọc nhanh, công nghệ sấy mềm và các biện pháp giảm thiểu khuyết tật công nghệ.
  • Kỹ sư công nghệ và nhà quản trị tại các doanh nghiệp chế biến gỗ tại Lào và Việt Nam: Tham khảo quy trình vận hành máy cưa vòng nằm Wood-Mizer LT70, bản đồ xẻ xoay tròn 2 cấp kính 250 mm và 280 mm và chế độ sấy mềm hạ bậc ở $50^\circ\text{C}$ để trực tiếp áp dụng sản xuất ván ghép thanh, đồ mộc từ gỗ Bạch đàn trắng.
  • Các cơ quan quản lý ngành lâm nghiệp tại Lào: Cung cấp cứ liệu khoa học để hoạch định chính sách khuyến khích chế biến sâu gỗ rừng trồng, thay thế hoàn toàn nguồn gỗ khai thác từ rừng tự nhiên.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguyên nhân vật lý và cơ học chính gây ra hiện tượng nứt toác và biến dạng cong vênh nghiêm trọng ở gỗ Bạch đàn trắng là gì?
Nguyên nhân chủ yếu gồm hai yếu tố nội tại: thứ nhất là ứng suất sinh trưởng tích tụ bên trong thân cây gỗ sống rất cao (đặc biệt ở cây có đường kính dưới 30 cm), khi tiến hành chặt hạ, cắt khúc và cưa xẻ, ứng suất này được giải phóng tự do làm toác đầu gỗ tròn và nứt vỡ ván xẻ; thứ hai là tính dị hướng cấu tạo dẫn đến tỷ lệ co rút không đồng đều giữa hướng tiếp tuyến, xuyên tâm và dọc thớ, cộng với độ chéo thớ và ứng suất ẩm sinh ra do nước thoát nhanh không đồng đều qua mặt cắt ngang.

2. Tại sao phương pháp xẻ xoay tròn lại giảm thiểu được khuyết tật cong nứt so với phương pháp xẻ hộp hai mặt đang dùng tại Lào?
Phương pháp xẻ hộp hai mặt loại bỏ hai ván bìa rồi cưa thẳng qua tâm làm ứng suất sinh trưởng giải phóng không đối xứng và đột ngột, dẫn đến kẹt cưa và nứt vỡ toác các tấm ván gần tâm hoặc bao tâm. Ngược lại, phương pháp xẻ xoay tròn bóc đều các lớp ván tuần tự xung quanh chu vi thân cây, giúp ứng suất sinh trưởng được giải phóng từ từ và đồng đều theo các hướng đối xứng, đồng thời cho phép khống chế góc xẻ để thu được tỷ lệ ván xuyên tâm và bán xuyên tâm cao, hạn chế co rút tiếp tuyến khi sấy.

3. Luận án lựa chọn đối tượng nguyên liệu gỗ tròn có quy cách và xuất xứ như thế nào để tiến hành thực nghiệm?
Nguyên liệu được lấy từ khu rừng trồng thuần loài Bạch đàn trắng thực nghiệm của Khoa Lâm nghiệp, Đại học Quốc gia Lào; tuổi cây từ 16 đến 18 tuổi; cấp đường kính thân cây khai thác từ 25 đến 28 cm (chia thành hai nhóm đường kính thực nghiệm là $d = 250\text{ mm}$ và $d = 280\text{ mm}$); thân cây sinh trưởng bình thường ở giữa lô rừng, không lấy cây biên hay cây phân tán.

4. Thiết bị cưa xẻ và chế độ sấy cụ thể được sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm là gì?
Thiết bị cưa xẻ là máy cưa vòng nằm chuyên dụng Wood-Mizer LT70 của Mỹ. Thiết bị sấy là lò sấy hơi nước CAXE dung tích $2,5\text{ m}^3$ tại Đại học Quốc gia Lào. Chế độ sấy áp dụng là chế độ sấy mềm hạ bậc theo hình thang: độ ẩm ban đầu của gỗ tươi $W \ge 70%$, giữ nhiệt độ sấy không đổi $T = 50^\circ\text{C}$, giảm độ ẩm môi trường không khí theo từng bậc 5%, duy trì chênh lệch ẩm $W \approx 20%$ cho đến khi gỗ đạt độ ẩm cuối cùng 12%.

5. Kết quả so sánh giữa phương pháp xẻ thực nghiệm và đối chứng thể hiện qua các chỉ tiêu chất lượng nào?
Kết quả được đánh giá qua tỷ lệ thanh gỗ không khuyết tật (về cong và nứt) trên sản phẩm quy cách $30 \times 45 \times 1500\text{ mm}$ ở cả hai cấp kính 250 mm và 280 mm. Mẫu thực nghiệm xẻ xoay tròn cho tỷ lệ sản phẩm không khuyết tật cao hơn rõ rệt so với mẫu đối chứng xẻ hộp ngay sau khi xẻ; sau khi sấy đến độ ẩm 12%, mẫu thực nghiệm tiếp tục duy trì độ ổn định kích thước, tỷ lệ khuyết tật phát sinh thêm rất thấp, trong khi mẫu đối chứng bị nứt đầu, nứt mặt và cong vênh nghiêm trọng.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Oudone Sichaleune đã giải quyết một vấn đề công nghệ cấp thiết của ngành chế biến lâm sản tại CHDCND Lào trong bối cảnh thực hiện lệnh cấm khai thác rừng tự nhiên theo Chỉ thị 15. Bằng cách kết hợp nghiên cứu lý thuyết cơ lý gỗ với thực nghiệm trên máy cưa vòng nằm Wood-Mizer LT70 và lò sấy CAXE, tác giả đã chứng minh hiệu quả của phương pháp xẻ xoay tròn trong việc kiểm soát sự giải phóng ứng suất sinh trưởng và hạn chế co rút dị hướng. Kết quả nghiên cứu cung cấp bản đồ xẻ, trình tự thao tác và chế độ sấy mềm hạ bậc ở $50^\circ\text{C}$ cho gỗ Bạch đàn trắng cấp kính 250 - 280 mm, nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ nguyên liệu phục vụ sản xuất đồ mộc và ván ghép thanh xuất khẩu.