Một số đặc điểm cấu tạo và tính chất cơ lý của keo lai

NGHIEÂN CÖÙU KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT Ñaïi hoïc Noâng Laâm Tp. HCM Taïp chí KHKT Noâng Laâm nghieäp, soá 3/2007 89 MOÄT SOÁ ÑAËC ÑIEÅM CAÁU TAÏO VAØ TÍNH CHAÁT CÔ LYÙ CUÛA KEO LAI SOME ANATOMICAL CHARACTERISTICS, PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF Acacia auriculiformis magium Nguyeãn Thò Aùnh Nguyeät Boä moân Cheá bieán Laâm saûn, Khoa Laâm nghieäp, Ñaïi hoïc Noâng Laâm Tp. Hoà Chí Minh ÑT: 8968815 - 8964442; Fax: 89660173 ABSTRACT Acacia auriculiformis magium is fastgrowing and has shown wide adaptability to a wide range of invironmental condition. It has yellow brown color. The growth rings, sapwood and heartwood, earlywood and latewood are usually clearly defined. Luster medium. Odor and taste not distinct. Moderately hard and heavy. Texture medium. Grain straight. Works easily and finishes smoothly. - Physical properties: Hydrohylic 149%; basic density 0,48g/cm3; proportions of sweeling (Radial, tangential, longitudinal) (6.92; 3.96; 0,6);. - Mechanical properties: Longitudinal compressive strength (479.84KG/cm2); crossection compressive strength (radial, tangential) (88,5; 85.53KG/cm2); tensile (longitudinal, crossection) (548.80; 42.41KG/cm2); longitudinal and crossection shearing strength (radial, tangential) (92.99; 93.31; 48.08; 50.59KG/cm2); bending (1206,46% KG/cm2)… It is a valuable material for processing industries such as: paper pulp, furniture. ÑAËT VAÁN ÑEÀ Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, kim ngaïch xuaát khaåu ñoà goã cuûa Vieät Nam khoâng ngöøng gia taêng. Naêm 2007 ñaït 2,37 tyû USD, döï kieán naêm 2008 laø 3 tyû USD. Söï taêng tröôûng naøy laø daáu hieäu ñaùng möøng, tuy nhieân chuùng ta phaûi nhaäp khaåu tôùi 80% nguyeân lieäu. Neáu nhö tröôùc ñaây ngaønh cheá bieán goã döïa vaøo röøng töï nhieân laø chính thì nay ñaõ ñaõ chuyeån sang söû duïng goã nhaäp khaåu vaø goã röøng troàng. Do vaäy, vieäc tìm kieám nguoàn nguyeân lieäu môùi ñoùng vai troø quan troïng cho söï toàn taïi vaø phaùt trieån cuûa ngaønh coâng nghieäp cheá bieán laâm saûn. Ñeå thöïc hieän ñöôïc muïc tieâu ñoù phaûi coù keá hoaïch phaùt trieån röøng, troàng nhöõng loaïi caây coù khaû naêng moïc nhanh, coù giaù trò kinh teá, cho naêng suaát cao, coù nhieàu coâng duïng khaùc nhau nhaèm giaûi quyeát nhu caàu nguyeân lieäu. Qua nhieàu nghieân cöùu ñaõ tìm thaáy moät soá loaøi caây hoï ñaäu, baïch ñaøn coù khaû naêng ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu treân. Trong ñoù, keo lai (Acacia auriculiformis mangium) laø gioáng lai töï nhieân giöõa keo tai töôïng (Acacia magium) vaø Keo laù traøm (Acacia auriculiformis) thuoäc hoï ñaäu Fabacea. ÔÛ vuøng Ñoâng Nam boä, keo lai chieám tæ leä lôùn trong toång dieän tích röøng troàng töø nhöõng naêm 1995 trôû laïi ñaây vaø laø moät trong nhöõng loaøi caây ñöôïc öu tieân troàng röøng saûn xuaát, röøng phoøng hoä trong chöông trình troàng môùi 5 trieäu ha röøng. Ñeå coù theå söû duïng goã keo lai sao cho hôïp lyù caàn tieán haønh caùc nghieân cöùu cô baûn veà goã keo lai. Muïc tieâu nghieân cöùu: Xaùc ñònh moät soá ñaëc ñieåm caáu taïo, tính chaát cô lyù coù aûnh höôûng ñeán quaù trình gia coâng cheá bieán goã vaø söû duïng goã. VAÄT LIEÄU VAØ PHÖÔNG PHAÙP Caùc caù theå caây keo lai choïn ñeå khaûo saùt ñöôïc troàng thuaàn loaïi, ñeàu tuoåi, taïi phaân tröôøng Soâng maây, Laâm tröôøng Trò An thuoäc Coâng ty nguyeân lieäu giaáy Ñoàng Nai. Ñòa hình löôïn soùng, goàm nhieàu ñoài nhoû, ñoä doác nhoû hôn 300. Ñaát feralit ñoû vaøng phaùt trieån treân phieán thaïch seùt, xeáp loaïi ñaát caáp II. Caây ñöôïc choïn ñeå khaûo saùt coù ñoä tuoåi laø 5, ñöôøng kính D1,3 13,5cm, chieàu cao Hvn 16,2m. Maãu goã duøng ñeå quan saùt thoâ ñaïi coù kích thöôùc 20x50 x100mm, vôùi kích thöôùc lôùn nhaát theo chieàu doïc thôù. Maët goã ñöôïc gia coâng nhaün. Khi quan saùt baèng maét thöôøng hay kính luùp coù ñoä phoùng ñaïi x10 caàn duøng dao laïng moät lôùp moûng ñeå taïo maët phaúng môùi. Maãu quan saùt caáu taïo hieån vi ñöôïc caét treân maùy caét vi phaåu A.O Sliding microtome vôùi ñoä daøy phaãu thöùc laø 10 – 20 mm, tieán haønh khöû nöôùc, nhuoäm maøu vaø coá ñònh treân lame baèng keo Canada. Quan saùt quan kính hieån vi coù ñoä phoùng ñaïi X40, X100 laàn. Caùc maãu thöû tính chaát cô lyù ñöôïc gia coâng vôùi kích thöôùc theo TCVN. Aùp duïng phöông phaùp phaân tích hoài qui (Regression) ñeå moâ hình hoùa moät ñöôøng hoài qui thöïc nghieäm theo daïng cuûa moät haøm toaùn hoïc bieåu dieãn keát quaû nghieân cöùu. KEÁT QUAÛ VAØ THAÛO LUAÄN Ñaëc ñieåm caáu taïo Thaân caây thaúng, ñeïp troøn ñeàu, tiaû caønh töï nhieân toát, phaân caønh cao. Voû caây khi coøn non coù maøu traéng xanh, khoâng nöùt, khi giaø ngaû sang maøu naâu, nöùt thaønh nhöõng raõnh nhoû vaø saâu, coù phaàn NGHIEÂN CÖÙU KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT Taïp chí KHKT Noâng Laâm nghieäp, soá 3/2007 Ñaïi hoïc Noâng Laâm Tp. HCM 90 gioáng voû Keo laù traøm. Quan saùt treân maët caét ngang goã coù giaùc loõi phaân bieät, giaùc coù maøu vaøng nhaït hay vaøng xaùm, loõi coù maøu vaøng naâu, tæ leä goã loõi chieám 60%. Söï phaân chia giaùc vaø loõi cuûa goã laø moät ñaëc ñieåm caàn chuù yù trong gia coâng caét goït, do goã loõi thöôøng cöùng raén hôn goã giaùc. Söï toàn taïi cuøng goã giaùc vaø loõi trong cuøng meû saáy hay treân cuøng thanh goã xeû thöôøng daãn ñeán hieän töôïng khoâ khoâng ñoàng ñeàu trong meû saáy hoaëc treân cuøng thanh goã saáy, hình thaønh öùng suaát trong goã saáy. Goã keo lai thöôøng coù moät soá khuyeát taät chuû yeáu nhö: maét soáng, maét muïc, goã bò bieán maøu, bò muïc, haø. Voøng sinh tröôûng roõ raøng, goã sôùm goã muoän phaân bieät, beà roäng thöôøng 10- 12mm. Maët goã trung bình, chieàu höôùng thôù goã khaù thaúng thôùù. Loã maïch phaân boá theo hình thöùc phaân taùn, moâ meàm vaây quanh maïch, tia goã nhoû, trong maïch thöôøng coù chaát chöùa. Quan saùt döôùi kính hieån vi, loã maïch coù hình baàu duïc hoaëc troøn, phaàn lôùn laø maïch ñôn, ñoâi khi xuaát hieän maïch keùp (2- 3), ñöôøng kính loã maïch khoâng ñoàng ñeàu. Ñöôøng kính loã maïch lôùn trung bình 157 mm, ñöôøng kính loã maïch nhoû trung bình 52mm. Maät ñoä loã maïch 4/ mm2. Teá baøo maïch coù daïng hình troáng, taám xuyeân maïch ñôn, naèm ngang hoaëc hôi xieân taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho quaù trình thoaùt daãn aåm cuûa goã theo chieàu doïc thôù. Loã thoâng ngang treân vaùch maïch xeáp so le, maät ñoä nhieàu taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho quaù trình huùt vaø thoaùt nöôùc theo chieàu ngang thaân caây. Teá baøo moâ meàm chieám tæ leä khoâng nhieàu, chuû yeáu laø moâ meàm vaây quanh maïch beà roäng töø 1- 2 teá baøo, vaây quanh maïch khoâng kín hoaëc hình caùnh. Tia ñoàng hình coù xu höôùng taïo thaønh taàng so le, beà roäng tia (1-2) teá baøo, chuû yeáu laø 1 haøng teá baøo; ngöôïc laïi chieàu cao tia goã bieán ñoäng töø 5 ñeán 15 haøng teá baøo (285mm). Maät ñoä tia 7/mm. Tia nhoû vaø heïp taïo cho ñoä nghieâng cheùo thôù goã khoâng lôùn, goã deã gia coâng vì goùc taïo bôûi truïc doïc thaân caây vaø truïc doïc teá baøo sôïi goã nhoû. Treân maët caét ngang, sôïi goã coù hình ña giaùc, ôû phaàn goã sôùm teá baøo lôùn vaùch moûng, ôû phaàn goã muoän teá baøo baøo vaùch daøy hôn. Tuy nhieân, do goã muoän chieám tæ leä khoâng ñaùng keå neân goã keo lai ít bò raên nöùt maët treân beà maët. Tính chaát vaät lyù Söùc huùt nöôùc Qua baûng 1 vaø ñoà thò 1 cho thaáy trong cuøng ñieàu kieän moâi tröôøng, khaû naêng huùt nöôùc cuûa goã phuï Hình 1. Ñaëc ñieåm caáu taïo goã keo lai NGHIEÂN CÖÙU KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT Ñaïi hoïc Noâng Laâm Tp. HCM Taïp chí KHKT Noâng Laâm nghieäp, soá 3/2007 91 thuoäc vaøo thôøi gian ngaâm. Goã khoâ kieät sau 2 giôø ngaâm trong nöôùc ñoä aåm ñaït ñeán 23,01 %, sau 3 ngaøy ñoä aåm ñaõ ñaït ñeán 62,88%; trong khoaûng thôøi gian naøy song song vôùi quaù trình huùt nöôùc seõ dieãn ra quaù trình daõn nôû cuûa goã ñeán khi goã ñaït kích thöôùc lôùn nhaát; sau ñoù, ñoä aåm goã vaãn tieáp tuïc taêng ñeán khi goã ñaït ñoä aåm toái ña. Keát quaû nghieân cöùu cho thaáy ñoä aåm cuûa goã ngaâm nöôùc töø ngaøy thöù 29 trôû ñi haàu nhö khoâng thay ñoåi »149 %. Toác ñoä huùt vaø thoaùt nöôùc coù aûnh höôûng ñeán kyõ thuaät coâng ngheä phun keo, traùng keo, kyõ thuaät baûo quaûn goã. So saùnh vôùi moät soá loaïi goã Sung ñe (295%), Laùt hoa (106%), Ñieàu (136%), Choø chæ (72%) cho thaáy goã keo lai coù khaû naêng huùt nöôùc khaù cao, taïo ñieàu kieän thuaän lôïi trong coâng ngheä saûn xuaát boät giaáy vaø vaùn sôïi öôùt. Khoái löôïng theå tích Vôùi giaù trò Dcb= 0,48(g/cm3); ñoái chieáu vôùi baûng phaân nhoùm goã theo khoái löôïng theå tích trong TCVN 1072-71 thì goã keo lai thuoäc nhoùm V. Baûng 2. Tæ leä co daõn Keát quaû nghieân cöùu cho thaáy tæ leä daõn nôû cuûa goã keo lai khaù phuø hôïp vôùi lyù thuyeát khoa hoïc goã: Ytt = 16,9xDcb, Yxt= 9,1x Dcb; Yv= 26,5 x Dcb. Ngoaøi ra, tæ leä co ruùt tieáp tuyeán vaø xuyeân taâm 1,75 cho thaáy goã naøy coù theå söû duïng laøm nguyeân lieäu saûn xuaát haøng moäc (Baûng 3). Tính chaát cô hoïc ÖÙng suaát neùn (KG/cm2) Theo soá lieäu cuûa baûng 4 cho thaáy khaû naêng chòu neùn cuûa goã keo lai trung bình. ÖÙng suaát neùn doïc ñöôïc xem laø chæ tieâu chuû yeáu ñeå ñaùnh giaù khaû naêng chòu löïc cuûa goã. Söï khaùc bieät cuûa öùng suaát khi neùn ngang thôù theo caùc chieàu xuyeân taâm, tieáp tuyeán cuûa goã laø cô sôû cho vieäc tìm giaù trò thích hôïp khi eùp nhöõng chi tieát coù söï khaùc nhau veà chieàu taùc duïng löïc. Tuy nhieân, do goã keo lai coù ñaëc ñieåm tia goã nhoû vaø heïp daãn ñeán söï khaùc bieät veà öùng suaát eùp ngang theo chieàu xuyeân taâm vaø tieáp tuyeán khoâng ñaùng keå. Ñaây laø moät ñaëc ñieåm thuaän lôïi trong daùn gheùp goã. Baûng 1. Söùc huùt nöôùc cuûa goã keo lai S. ngaøy Ñ.aåm (%) 2 giôø 3 4 7 12 20 29 40 X 21,12 62,88 79,09 108,6 130,65 141,2 147,5 149,1 Sd 5,99 10,1 10,36 11,86 11,88 8,74 9,25 9,05 Cv % 28,38 16,07 13,10 10,92 9,09 6,19 6,27 6,07 Ñoä huùt nöôùc (%) y = 22.489Ln(x) + 64.419 R2 = 0.9082 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 T. gian (ngaøy) Ñoà thò 1. Ñöôøng bieåu dieãn thöïc nghieäm vaø lyù thuyeát söùc huùt nöôùc cuûa goã keo lai NGHIEÂN CÖÙU KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT Taïp chí KHKT Noâng Laâm nghieäp, soá 3/2007 Ñaïi hoïc Noâng Laâm Tp. HCM 92 ÖÙng suaát keùo (KG/cm2) Keát quaû nghieân cöùu cho thaáy öùng suaát keùo cuûa goã keo lai khaù thaáp ñieàu naøy coù theå giaûi thích do goã keo lai coù keát caáu ít chaët cheõ, maét nhieàu aûnh höôûng ñeán öùng suaát keùo doïc thôù vaø ngang thôù cuûa goã. Baûng 5. ÖÙng suaát tröôït (KG/cm2) Keát quaû nghieân cöùu cho thaáy coù söï khaùc bieät veà söùc chòu tröôït cuûa goã theo caùc chieàu thôù. Goã keo lai thöôøng coù nhieàu maét seõ laøm taêng öùng löïc tröôït doïc thôù. Ngoaøi ra, tia goã nhoû daãn ñeán söï khaùc bieät öùng suaát tröôït khoâng nhieàu giöõa chieàu xuyeân taâm vaø tieáp tuyeán. So saùnh vôùi caùc loaïi goã Baûng 2. Khoái löôïng theå tích cuûa goã Khoái löôïng theå tích (g/cm3) Dcb DO Dtb X 0,48 0,50 0,54 Sd 0,04 0,03 0,03 Cv% 8,89 6,25 5,77 Baûng 3. Tæ leä daõn nôû cuûa goã Tæ leä daõn nôû (%) Chæ tieâu Ytt Yxt Ydt Yv Tæ leä Ytt/Yxt X 6,92 3,96 0,6 8,95 1.75 Sd 1,77 1,14 0,21 1,42 CV(%) 25,64 28,75 35,12 15,83 Baûng 4. ÖÙng suaát neùn σnntt(KG/cm2) Chæ tieâu σnd(KG/cm2) Xuyeân taâm Tieáp tuyeán X18% 407,86 79,26 76,55 X15% 479,84 88,56 85,53 Sd 70,36 13,5 10,7 Cv(%) 14,66 15,23 12,52 Baûng 5. ÖÙng suaát keùo cuûa goã (KG/cm2)ù Chæ tieâu ÖÙng suaát keùo doïc (KG/cm2)ù ÖÙng suaát keùo ngang (KG/cm2)ù X18% 524,1 41,14 X15% 548,80 42,41 Sd 251,57 14,6 Cv(%) 45,84 34,33 laù roäng khaùc nhö cao su (135,85; 108,01); Goõ maät (137,10; 116,85) cho thaáy goã keo lai coù öùng suaát tröôït khaù thaáp do keát caáu goã ít chaët cheõ, goã khaù thaúng thôù. Öùng löïc tröôït laø moät trong nhöõng nguyeân nhaân laøm phaù hoaïi caùc keát caáu baèng goã, laø cô sôû ñeå tính toaùn chi phí ñoäng löïc cho quaùtrình baêm daêm nghieàn sôïi. Vì vaäy, coù theå noùi keo lai thích hôïp laøm nguyeân lieäu saûn xuaát vaùn daêm, vaùn sôïi, giaáy. Maët khaùc, öùng löïc tröôït thaáp caàn ñöôïc chuù yù trong caùc keát caáu baèng goã keo lai. Baûng 6. ÖÙng suaát uoán tónh (KG/cm2) ÖÙng suaát uoán tónh laø chæ tieâu quan troïng thöù hai sau öùng suaát neùn doïc trong caùc chæ tieâu cô hoïc cuûa goã.Theo baûng 7, goã keo lai coù öùng suaát uoán tónh khoâng cao 963,61 KG/cm2. Ñoái chieáu vôùi baûng NGHIEÂN CÖÙU KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT Ñaïi hoïc Noâng Laâm Tp. HCM Taïp chí KHKT Noâng Laâm nghieäp, soá 3/2007 93 Baûng 6. ÖÙng suaát tröôït cuûa goã (KG/cm2)ù ÖÙng suaát tröôït doïc thôù (KG/cm2)ù ÖÙng suaát tröôït ngang thôù (KG/cm2) Chæ tieâu σtdxt σtdtt σtnxt σtntt X18% 79,04 79,31 40,87 43 X15% 92,99 93,31 48,08 50,59 Sd 24,91 28,10 16,17 9,09 Cv(%) 26,79 30,12 33,63 17,91 Baûng 7. ÖÙng suaát uoán tónh Chæ tieâu X18% X15% Sd Cv(%) σut(KG/cm2) 847,98 963,61 219,79 22,81 Baûng 8. Phaân haïng theo cöôøng ñoä Loaïi goã Haïng Nhaän xeùt Σ σnd+σut Keát luaän Keo lai I II III (II) Cöôøng ñoä thaáp Cöôøng ñoä trung bình Cöôøng ñoä cao Cöôøng ñoä trung bình <1100 1100 ÷1700 >1700 1256 II Baûng 9. ÖÙng suaát taùch cuûa goã Chæ tieâu X18% X13% Sd Cv(%) σtx(KG/cm) 19,80 21,76 3,8 17,46 σtt(KG/cm) 20,25 23,28 2,79 11,98 phaân haïng goã theo cöôøng ñoä, goã keo lai coù: S snd+sut =1256(KG/cm2), ñöôïc xeáp vaøo nhoùm goã coù cöôøng ñoä trung bình. Baûng 8. ÖÙng suaát taùch (KG/cm) Keát quaû nghieân cöùu cho thaáy löïc taùch tieáp tuyeán lôùn hôn löïc taùch theo phöông xuyeân taâm laø khoâng nhieàu do goã coù ñaëc ñieåm tia goã nhoû vaø heïp. Vôùi caùc giaù trò öùng suaát taùch giuùp ta xaùc ñònh caùc thoâng soá trong caùc keát caáu goã caàn noái gheùp baèng ñinh hay moäng vaø gia coâng döôùi hình thöùc boå cheû. So saùnh vôùi caùc loaïi goã traâm voû ñoû (36,68; 41,56) Hoaøng linh (26,39; 28,52) cho thaáy goã keo lai coù öùng suaát taùch khaù thaáp. Baûng 9. KEÁT LUAÄN Goã keo lai coù giaùc loõi phaân bieät, goã loõi cöùng raén hôn giaùc, beàn hôn trong quaù trình söû duïng; tuy nhieân coù theå gaây khoù khaên trong gia coâng caét goït. ÔÛ goã loõi, do maïch goã coù nhieàu chaát chöùa coù theå aûnh höôûng ñeán quaù trình thoaùt daãn aåm, taïo neân caùc khuyeát taät nöùt neû, cong veânh cuûa goã; ñaây laø moät ñaëc ñieåm caàn chuù yù trong quaù trình saáy vaø hong phôi. Goã keo lai coù nhieàu maét ñaëc bieät laø maét muïc, ngoaøi ra goã coù theå bò bieán maøu, bò muïc vaø haø do vaäy caàn söû duïng goã hôïp lyù. Goã keo lai coù khoái löôïng theå tích trung bình, ñoä co daõn vaø tæ leä co daõn tieáp tuyeán/xuyeân taâm khoâng lôùn seõ phuø hôïp laøm nguyeân lieäu cho saûn xuaát haøng moäc. Ngoaøi ra, goã keo lai thöôøng coù ñöôøng kính nhoû NGHIEÂN CÖÙU KHOA HOÏC KYÕ THUAÄT Taïp chí KHKT Noâng Laâm nghieäp, soá 3/2007 Ñaïi hoïc Noâng Laâm Tp. HCM 94 ñeán trung bình, phuø hôïp laøm nguyeân lieäu saûn xuaát vaùn gheùp thanh. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO Buøi Vieät Haûi, 2000. Baøi giaûng thoáng keâ trong laâm nghieäp. Tröôøng Ñaïi hoïc Noâng Laâm Tp. Hoà Chí Minh. Traàn Hôïp, 2002. Taøi nguyeân caây goã Vieät Nam. NXB Noâng Nghieäp Tp. Hoà Chí Minh. David A. K.,1968. Consulting wood technologist. Commercial foreign wood on the american market –Dover publications, inc,.. New york. Jan F. R. and Peter B. L., 1994. Physical and related properties of 145 timbers. Kluwer academic publishers. Silvester D., 1987. Mechanical properties of timber – Pergamon Press Ltd.