Khóa luận: Nghiên cứu tính co rút, giãn nở cây Mỡ (Manglietia conifer) tại Bắc Kạn

Khóa luận phân tích chi tiết tính chất co rút, giãn nở của gỗ Mỡ (Manglietia conifer). Cung cấp số liệu nghiên cứu tại Na Rì, Bắc Kạn.

• Tác giả: Nguyễn Việt Ánh
• Người hướng dẫn: Ts. Dương Văn Đoàn
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm - Đại Học 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 Mỡ (Manglietia Conifer Dandy) Trồng Ở Huyện Na Rì – Tỉnh Bắc Kạn
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Giới thiệu về gỗ Mỡ Manglietia conifer và tính chất co rút giãn nở

Gỗ Mỡ (Manglietia conifer Dandy) là một loài gỗ quý hiếm được trồng phổ biến ở các vùng miền núi Việt Nam, đặc biệt là huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn. Tính co rút và giãn nở của gỗ là những đặc tính vật lý quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm gỗ. Những thay đổi này xảy ra do sự biến đổi độ ẩm trong gỗ, gây ra các vấn đề như cong vênh, nứt nẻ và mất định hình. Nghiên cứu sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở giúp xác định giá trị sử dụng của gỗ Mỡ trong các ứng dụng công nghiệp và xây dựng. Việc hiểu rõ các quy luật này là nền tảng để tối ưu hóa quy trình chế biến và bảo quản gỗ một cách hiệu quả.

1.1. Định nghĩa tính co rút của gỗ

Tính co rút gỗ là hiện tượng giảm thể tích và kích thước của gỗ khi độ ẩm giảm từ điểm bão hòa sợi gỗ xuống đến trạng thái khô. Quá trình này diễn ra theo ba phương: chiều dọc (theo sợi), chiều xuyên tâm (từ tâm ra vỏ), và chiều tiếp tuyến (theo hướng các vòng năm). Với gỗ Mỡ, tính co rút theo chiều tiếp tuyến lớn hơn theo chiều xuyên tâm, điều này tạo nên những thách thách trong quá trình sấy và bảo quản gỗ.

1.2. Định nghĩa tính giãn nở của gỗ

Tính giãn nở gỗ là quá trình tăng kích thước và thể tích của gỗ khi nó hấp thụ độ ẩm, ngược lại với quá trình co rút. Hiện tượng này xảy ra khi gỗ được tiếp xúc với môi trường ẩm hoặc khi được ngâm nước. Giãn nở của gỗ Mỡ cần được kiểm soát để tránh biến dạng sản phẩm cuối cùng, đặc biệt trong các sản phẩm nội thất và xây dựng.

II. Sự biến đổi tính co rút theo các phương chiều khác nhau

Quá trình co rút gỗ Mỡ không diễn ra đều đặn theo tất cả các phương chiều. Nghiên cứu cho thấy có sự khác biệt rõ rệt giữa tính co rút theo chiều xuyên tâm và chiều tiếp tuyến. Phương tiếp tuyến có tỷ lệ co rút cao hơn, gây ra những biến dạng đáng kể. Sự thay đổi khối lượng thể tích từ tâm ra vỏ cũng thể hiện các mô hình khác nhau, cho thấy rằng gỗ ở các vị trí khác nhau trong thân cây có tính chất co rút khác nhau. Những dữ liệu này rất quan trọng để hướng dẫn quá trình chế biến gỗ Mỡ một cách khoa học và hiệu quả.

2.1. Co rút theo chiều xuyên tâm

Chiều xuyên tâm là hướng từ tâm cây ra vỏ, còn gọi là hướng bán kính. Tính co rút theo chiều xuyên tâm của gỗ Mỡ thường nhỏ hơn so với chiều tiếp tuyến. Sự biến đổi này phụ thuộc vào vị trí lấy mẫu trên thân cây, từ vị trí tâm đến vỏ. Qua các thí nghiệm, kết quả cho thấy khối lượng thể tích co rút từ tâm ra vỏ có xu hướng thay đổi, với những vùng lõi có đặc tính khác biệt so với vỏ ngoài.

2.2. Co rút theo chiều tiếp tuyến

Chiều tiếp tuyến là hướng tiếp xúc với các vòng năm trên mặt cắt ngang. Tính co rút theo chiều tiếp tuyến của gỗ Mỡ là lớn nhất, thường gấp đôi hoặc hơn so với chiều xuyên tâm. Điều này gây ra sự cong vênh và nứt nẻ trên bề mặt gỗ khi quá trình sấy. Sự biến đổi này từ gốc đến ngọn cây cũng cho thấy các quy luật rõ ràng, giúp dự đoán hành vi của gỗ Mỡ khi được chế biến.

III. Sự biến đổi tính giãn nở theo các phương chiều

Ngược lại với quá trình co rút, tính giãn nở của gỗ Mỡ xảy ra khi gỗ hấp thụ độ ẩm từ môi trường xung quanh. Quá trình này cũng diễn ra không đều đặn trên tất cả các phương chiều, với giãn nở theo chiều tiếp tuyến thường lớn hơn theo chiều xuyên tâm. Sự thay đổi khối lượng thể tích theo tính chất giãn nở từ vị trí tâm ra vỏ và từ gốc đến ngọn cây cho thấy những quy luật có hệ thống. Những thông tin này rất cần thiết để thiết kế quá trình sấy, bảo quản và vận chuyển gỗ Mỡ một cách hiệu quả, đồng thời tránh các tổn thất trong chất lượng sản phẩm.

3.1. Giãn nở theo chiều xuyên tâm

Giãn nở theo chiều xuyên tâm của gỗ Mỡ có tỷ lệ tương đối thấp hơn chiều tiếp tuyến. Qua các đồ thị kết quả thí nghiệm, sự biến đổi khối lượng thể tích từ tâm ra vỏ theo tính chất giãn nở trong phương xuyên tâm có xu hướng ổn định. Các mẫu gỗ lấy từ lõi cây có đặc tính khác biệt với các mẫu từ vỏ ngoài, phản ánh sự khác nhau trong cấu trúc gỗ.

3.2. Giãn nở theo chiều tiếp tuyến

Chiều tiếp tuyến có tỷ lệ giãn nở cao nhất, phù hợp với quy luật chung của gỗ. Sự biến đổi giãn nở theo chiều tiếp tuyến của gỗ Mỡ từ gốc đến ngọn cây thể hiện những thay đổi rõ rệt. Mối tương quan giữa khối lượng thể tích và tính chất giãn nở theo chiều tiếp tuyến cho thấy các vùng khác nhau trên thân cây có tiềm năng hấp thụ độ ẩm khác nhau.

IV. Ứng dụng thực tiễn và ý nghĩa của nghiên cứu

Nghiên cứu sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở của gỗ Mỡ có ý nghĩa thực tiễn rất lớn đối với ngành lâm nghiệp và chế biến gỗ Việt Nam. Hiểu rõ các quy luật co rút giãn nở giúp các nhà sản xuất tối ưu hóa quá trình sấy, bảo quản và chế biến gỗ Mỡ thành các sản phẩm chất lượng cao. Dữ liệu này cũng hỗ trợ trong việc lựa chọn các ứng dụng phù hợp cho từng phần của thân cây. Ngoài ra, nghiên cứu tính chất gỗ Mỡ góp phần nâng cao giá trị kinh tế của loài gỗ quý này, tạo thêm động lực cho các nông dân trồng cây Mỡ ở các vùng miền núi.

4.1. Ứng dụng trong quá trình sấy gỗ

Dựa trên kết quả nghiên cứu tính co rút giãn nở, các nhà chuyên môn có thể thiết kế quy trình sấy gỗ Mỡ phù hợp để giảm thiểu các khiếm khuyết như nứt nẻ và cong vênh. Việc kiểm soát tốc độ sấy theo từng giai đoạn, dựa trên tính chất co rút của từng phần gỗ, sẽ nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng và giảm tổn thất.

4.2. Ý nghĩa kinh tế và phát triển bền vững

Gỗ Mỡ được coi là loài gỗ quý hiếm với giá trị kinh tế cao. Việc nắm rõ tính chất vật lý của gỗ Mỡ như co rút và giãn nở giúp tối đa hóa giá trị sử dụng, từ đó tăng giá trị thương mại. Đồng thời, nghiên cứu các tính chất gỗ hỗ trợ phát triển bền vững ngành lâm nghiệp, khuyến khích trồng và bảo vệ các loài gỗ quý như Mỡ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề 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, gỗ rừng tự nhiên ngày càng khan hiếm. 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, 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. 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 Mỡ. Mỡ (Manglietia conifer Dandy) gỗ Mỡ trắng hoặc vàng nhạt, mềm nhẹ, tỷ trọng ở độ ẩm 15% là 0. Dăm mịn, thịt đều, ít co rút, ít nứt nẻ, ít bị mối mọt và mục.

Chịu được mưa nắng, dễ cưa xẻ, bào trơn, tiện, chạm trổ, bắt sơn, đóng đinh. Là loại gỗ tốt được nhân dân ưa chuộng. Thường gỗ mỡ được dùng vào nhiều công việc: Làm cột, kèo nhà, làm các vật dụng trong gia đình, làm nhà. Mỡ là cây gỗ được ưu tiên trong chương trình trồng rừng (Viện nghiên cứu và phát triển Lâm Nghiệp, 2014) [12].

Gỗ thuộc nhóm IV bảng phân loại tạm thời các loại gỗ sử dụng, phân loại nhóm gỗ rừng Việt Nam (Nguyễn Đình Hưng, 1977) [5]. 2 Nghiên cứu, xác định tính chất sự biến đổi chất co rút, 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 sự biến đổi 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 và hiệu quả 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. Nhiệm vụ nghiên cứu xác định sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở của gỗ phải là một hoạt động khoa học thường xuyên phục vụ cho nghiên cứu, sản xuất trong mỗi thời kỳ.

Mà việc sử dụng gỗ để làm đồ nội thất thì tính chất quan trọng nhất đó tính co rút và giãn nở. Tính co rút và giãn nở của gỗ không chỉ gây khó khăn trong quá trình gia công, chế biến, sử dụng, mà còn hạn chế khả năng sử dụng gỗ trong môi trường có sự biến động lớn về độ ẩm. Như vậy, nghiên cứu xác định sự biến đổi định tính chất co rút và giãn nở của gỗ ở nước ta có một ý nghĩa to lớn, nhưng kết quả nghiên cứu từ trước cho đến nay còn rất hạn chế cả về số lượng và chất lượng, còn quá ít so với tài nguyên rừng ở nước ta, đã không đáp ứng được những nhu cầu, đòi hỏi của phát triển kinh tế xã hội ở nước ta, đặc biệt trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Cần nghiên cứu tính chất co rút và giãn nở này từ tâm ra vỏ, từ gốc đến ngọn là rất quan trọng vì gỗ là vật liệu sinh học nên tính chất gỗ có thể biến đổi ở các vị trí khác nhau trong thân cây, từ các nghiên cứu này mà người sản xuất có thể lựa chọn được sản phẩm gỗ có tính chất co rút giãn nở phù hợp với mục đích sản xuất.

Từ đó tối ta được nguồn nguyên liệu gỗ rừng trồng, nâng cao hiệu quả kinh tế. 3 Tuy nhiên qua tìm hiểu các nghiên cứu về cây Mỡ trong nước tôi nhận thấy rằng nghiên cứu về sự biến đổi các tính chất co rút và giãn nở trên gỗ cây Mỡ được trồng ở Việt Nam thì chưa có nhiều nghiên cứu, báo cáo tại Việt Nam. Vì vậy tôi chọn đề tài “Nghiên cứu sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở trong thân cây Mỡ (Magnolia conifer Dandy) trồng ở huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn” là rất cần thiết. 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 của cây Mỡ 1. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu được sự biến đổi khối lượng thể tích (KLTT) theo hướng từ tâm ra vỏ, từ gốc cho đến ngọn. - Nghiên cứu sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở theo hướng từ tâm ra vỏ, từ gốc đến ngọn. - Kiểm tra được mối tương quan giữa KLTT và các tính chất co rút, giãn nở của gỗ.

Ý nghĩa nghiên cứu của đề tài 1. 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 như 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. - Tạo điều kiện cho sinh viên được tiếp xúc, làm quen với thực tế công tác nghiên cứu khoa học.

4 - 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 Mỡ. - Kết quả nghiên cứu làm cơ sở khoa học đánh giá được sự biến đổi tính chất co rút và giãn nở của cây Mỡ. Ý nghĩa thực tiễn - Số liệu thu thập phải khách quan, trung thực và chính xác.

- Trên cơ sở nghiêm cứu sự thay đổi một số tính chất vật lý và cơ học của gỗ Mỡ. - Đề xuất một số giải pháp kiến nghị về phương pháp, cách thức chế biến và bảo quản gỗ Mỡ. 5 PHẦN 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2. Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu 2.

Tính chất hút nước của gỗ Sức hút nước của gỗ là năng lực hút lấy nước vào gỗ khi ngâm gỗ trong nước. Tính chất hút nước 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 thể tích, 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 thể tích. Khối lượng thể tích 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. Tuy nhiên trong sản xuất ván nhân tạo, lượng keo dễ bị thấm sâu, nhiều gây thiếu keo trên bề mặt dán dính nếu điều chỉnh độ nhớt của keo không phù hợp (Dương Văn Đoàn và cs, 2010) [3]. Tính chất thoát ẩm của gỗ Đối với quá trình thoát ẩm 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 6 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 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 cs, 2010) [3]. Khối lượng thể tích của gỗ KLTT là cơ sở hợp lý cho việc đánh giá giá trị của gỗ trong những lĩnh vực sử dụng khác nhau. KLTT có mối liên quan mật thiết với các tính chất vật lý, cơ học khác của gỗ. KLTT liên quan chặt chẽ đến sức co giãn của gỗ, theo các chiều thớ khác nhau, ảnh hưởng của khối thể tích là khác nhau.

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

KLTT là một nhân tốc quan trọng trong việc sử dụng nguyên liệu gỗ (Nguyễn Quý Nam và cs, 2006) [7]. Tổng quan tình hình nghiên cứu 2. Trên thế giới Từ những năm 30 thế kỉ trước, các nhà khoa học Nga, Đức.