Bước đầu nghiên cứu sử dụng phương pháp xẻ hình sao trong sản xuất ván ghép thanh từ gỗ keo tai tượng (acacia mangium willd)

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
*****

VŨ TẤT ĐẠT

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP XẺ
HÌNH SAO TRONG SẢN XUẤT VÁN GHÉP THANH
TỪ GỖ KEO TAI TƯỢNG (ACACIA MANGIUM WILLD)

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Tây, 2006


2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
*****

VŨ TẤT ĐẠT

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP XẺ
HÌNH SAO TRONG SẢN XUẤT VÁN GHÉP THANH
TỪ GỖ KEO TAI TƯỢNG (ACACIA MANGIUM WILLD)
Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị và công nghệ gỗ, giấy

Mã số: 60-52-24

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM VĂN CHƯƠNG

Hà Tây, 2006


3

MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
ĐẠT VẤN ĐỀ
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Nghiên cứu chung về Keo tai tượng
1.2. Cấu tạo của gỗ keo tai tượng
1.3. Một số tính chất vật lý của gỗ Keo tai tượng
1.4. Một số tính chất cơ học của gỗ Keo tai tượng
1.5. Thành phần hoá học
1.6. Một số kết luận chung về gỗ Keo tai tượng
1.7. Khả năng sử dụng gô Keo tai tượng trong công nghiệp chế
biến gỗ

Trang

1

5
5
5
7
8
9
9
10

CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Sự ảnh hưởng của tính chất gỗ keo tai tượng trong quá trình
gia công chế biến
2.2. Lý thuyết về công nghệ xẻ
2.3. Lý thuyết về công nghệ sấy
2.4. Cơ sở lý thuyết về ván ghép thanh

11
11

CHƯƠNG III. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP
XẺ HÌNH SAO VÀ VÁN GHÉP THANH VỚI THANH
GHÉP DẠNG TAM GIÁC
3.1. Phương pháp xẻ hình sao
3.2. Một số đặc điểm khác của phưong pháp xẻ hình sao và ván
ghép thanh với thanh ghép dạng tam giác
3.2.1. Một số đặc điểm nổi bật của phương pháp xẻ hình sao

30

12

19
23

30
34
34


4

3.2.2. Một số đặc điểm quan trọng trong công nghệ sản xuất
ván ghép thanh với thanh ghép dạng tam giác
3.3. Những nghiên cứu về khuyết tật của thanh cơ sở sau quá
trình gia công và sấy
3.4. so sánh về các giá trị mà phương pháp xẻ hình sao đem lại
được so với các phương pháp xẻ thông thường khác
3.5. Một số giá trị mà ván ghép thanh với thanh ghép thanh ghép
dạng tam giác đem lại so với ván ghép thanh thông thường

37

CHƯƠNG IV - THỰC NGHIỆM
4.1. Xẻ thanh cơ sở
4.2. Sấy thanh cơ sở
4.3. Cắt ngắn và loại bỏ khuyết tật
4.4. Phay mộng ngón
4.5. Ghép dài
4.6. Gia công thanh cơ sở
4.7. Công đoạn tráng keo và ép ván
4.8. Đánh nhẵn

52
52
53
54
55
57
58
59
60

CHƯƠNG V – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
5.1. Nhũng kết quả nghiên cứu về tỷ lệ thành khí của phương
pháp xẻ hình sao
5.2. Kết quả nghiên cứu về ván ghép thanh sử dụng phương pháp
xẻ hình sao
5.3. Kết quả nghiên cứu về tính chất cơ vật lý của ván ghép thanh
sử dụng phwong pháp xẻ hình sao
5.3.1. Kiểm tra độ ẩm ván
5.3.2. Kiểm tra tỷ lệ biến dạng (cong, vênh) của ván
5.3.3. Kiểm tra độ bền uốn tĩnh của ván
5.3.4. Kiểm tra độ bền kéo trượt màng keo của ván

61
61

40
47
49

62
63
63
64
67
70


5

CHƯƠNG VI - KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
6.1. Những kế luận chung
6.2. Những vấn đề còn tồn tại
6.3. Một số đề xuất và phương hướng phát triển tiếp theo

73
73
73
74

TÀI LIỆU THAM KHẢO

77

PHỤ LỤC


6

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài thạc sỹ khoa học mang tên “Bước đầu nghiên cứu
sử dụng phương pháp xẻ hình sao trong sản xuất ván ghép thanh từ gỗ Keo tai
tượng (Acacia mangium Willd)" mã số: 60-52-24 là công trình nghiên cứu
khoa học của bản thân tôi. Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả trong đề
tài này là hoàn toàn trung thực và chưa sử dụng cho bảo vệ một học vị nào.
Các thông tin, tài liệu trong đề tài đã được ghi rõ nguồn gốc.
Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng khoa học về lời cam đoan của
mình.
Hà Tây, ngày

tháng 8 năm 2006

Học viên

Vũ Tất Đạt


7

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo, tiến sĩ Phạm Văn Chương đã hướng
dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ trong quá trình hoàn thành bản luận văn
này. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Lâm
nghiệp, Khoa đào tạo sau đại học, Khoa chế biến lâm sản, Trung tâm Nghiên
cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng, Trung tâm thí
nghiệm thuộc trường Đại học Lâm nghiệp, Viện Lâm Nghiệp Việt Nam, các
cô giáo, thầy giáo, các bạn bè đồng nghiệp, các cơ quan bạn đã quan tâm,
giúp đỡ tác giả hoàn thành công việc của mình.

8

ĐẶT VẤN ĐỀ
Những năm gần đây, ở nước ta, do sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế,
sự gia tăng không ngừng của dân số và mức độ đô thị hóa ngày càng cao. Vì
vậy nhu cầu tiêu dùng của người dân cũng tăng lên trong đó có nhu cầu rất
lớn về gỗ, đặc biệt là trong xây dựng và sản xuất đồ mộc. Trong khi đó rừng
tự nhiên đang ngày càng bị thu hẹp, trữ lượng gỗ ngày càng giảm xuống.
Ngành công nghiệp chế biến gỗ đang đứng trước nguy cơ thiếu hụt nguyên
liệu trầm trọng. Trong tình hình như vậy thì việc chuyển hướng sang sử dụng
gỗ rừng trồng làm nguyên liệu cho sản xuất là một hướng đi đúng đắn.
Nước ta là một nước nhiệt đới, có khí hậu nóng ẩm rất thích hợp cho sự
sinh trưởng và phát triển của nhiều loại cây, đặc biệt là các loài keo (Acacia),
các loài bạch đàn (Eucalyptus)... Chúng có sức tăng trưởng rất nhanh rất thích
hợp cho việc phủ xanh đất trống, đồi núi trọc và đang là những cây trồng
chính trong dự án 5 triệu ha rừng của Chính phủ.
Tuy nhiên đặc điểm chung của gỗ rừng trồng mọc nhanh là gỗ mềm, có
khối lượng thể tích từ thấp đến trung bình, độ co rút khá lớn, tính chất cơ lý
không ổn định, độ bền cơ học thấp, ứng suất sinh trưởng tương đối lớn. Vì
vậy trong công nghệ gia công thường gây cong vênh nứt nẻ. Hơn nữa chúng
có một đặc điểm là hầu hết gỗ rừng trồng mọc nhanh đều có đường kính nhỏ,
đây là một điểm rất bất lợi đối với quá trình gia công chế biến đồ mộc dân
dụng. Làm cho khả năng sử dụng của gỗ bị hạn chế, tính linh hoạt không cao,
thường chỉ được sử dụng làm ván xẻ cốt pha, xà gồ, hoặc đồ mộc có giá trị sử
dụng thấp, làm giảm hiệu quả kinh tế đi rất nhiều.
Ra đời từ rất sớm, tuy nhiên phải đến sau năm 1970 ván ghép thanh mới
phát triển mạnh trên thế giới. Ván ghép thanh bắt đầu phổ biến ở nước ta vào
khoảng những năm 1990 và phát triển với tốc độ rất nhanh, được sử dụng rất
rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như: xây dựng, đóng tàu, đồ mộc,
hàng không... Sản phẩm này có những ưu điểm là đa dạng về kích thước,

không kén chọn nguyên liệu, công nghệ sản xuất đơn giản. Mặt khác do sản
phẩm có tính đa dạng về kích thước, đồng đều về độ ẩm, có thể sử dụng với


9

nhiều loại liên kết khác nhau, gần với gỗ tự nhiên nên rất được ưa chuộng và
được sử dụng rộng rãi. Chính vì tính không kén chọn nguyên liệu như vậy nên
hiện nay các loại gỗ rừng trồng mọc nhanh đường kính nhỏ đang là những đối
tượng nguyên liệu chính trong công nghệ sản xuất ván ghép thanh của nhiều
cơ sở sản xuất.
Trong thực tế sản xuất hiện nay, đa số các xưởng xẻ, khi xẻ thanh cơ sở từ
gỗ rừng trồng đều áp dụng phương pháp xẻ suốt. Là phương pháp xẻ cho tỷ lệ
lợi dụng gỗ khá cao (30-40%). Tuy nhiên việc áp dụng phương pháp này đã
không thể làm giảm hoặc triệt tiêu ứng suất sinh trưởng trong gỗ, vì vậy ván
ghép thanh sau khi sản suất sẽ có chất lượng không đồng đều dẫn tới các
khuyết tật của ván như: cong, vênh, nứt, hở mạch keo, vặn xoắn... Làm giảm
chất lượng sản phẩm, hiệu quả sử dụng gỗ không cao.
Nếu thanh được xẻ theo phương pháp xuyên tâm sẽ hạn chế được rất nhiều
sự co rút và dãn nở của gỗ, làm tăng chất lượng của mối ghép. Nhược diểm
chính của phương pháp xẻ xuyên tâm chính là tỷ lệ thành khí thu được rất
thấp (20-30%). Vì vậy mà rất ít hoặc hầu như không có cơ sở sản xuất nào áp
dụng phương pháp xẻ này.
Bài toán ở đây đặt ra là cách giải quyết cho hai vấn đề cùng tồn tại song
song đó là:
+ Sử dụng phương pháp xẻ để làm giảm hoặc cân bằng nội ứng suất trong
gỗ, từ đó nâng câo được chất lượng của ván, tăng hiệu quả kinh tế.
+ Đồng thời phải đảm bảo được tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi dụng thu được
nhằm năng cao khả năng sử dụng của gỗ.
Đứng trước yêu cầu thực tế đó thì đề tài "Bước đầu nghiên cứu sử dụng

phương pháp xẻ hình sao trong sản xuất ván ghép thanh từ gỗ Keo tai
tượng (Acacia mangium Willd)" nhằm mục đích thử nghiệm một loại hình
sản phẩm mới của ván ghép thanh để có thể thỏa mãn được những yêu cầu đặt
ra là: nâng cao được tỷ lệ thành khí của gỗ xẻ, đồng thời đảm bảo được chất
lượng của sản phẩm và phù hợp với trình độ khoa học hiện tại.
Lý do lựa chọn đề tài


10

Bao gồm có 3 lý do chính:
- Trong thực tế ván ghép thanh từ gỗ rừng trồng đường kính nhỏ có tỷ lệ lợi
dụng gỗ thấp khi sử dụng các phương pháp xẻ thông thường. Hiện nay do
nguyên liệu tự nhiên ngày càng khan hiếm, hầu hết các loại ván nhân tạo được
sản xuất từ gỗ rừng trồng nên kích thước của nguyên liệu lại rất hạn chế,
chính vì vậy nếu không có phương pháp xẻ thích hợp thì tỷ lệ thành khí sẽ
giảm xuống rất thấp. Việc tìm hiểu những phương pháp xẻ mới, thích hợp cho
loại hình nguyên liệu này nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế là rất cần thiết.
- Khi thay đổi nhằm nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ, đồng thời phải đảm bảo
được chất lượng của sản phẩm. Đây cũng là một trong những yếu tố quan
trọng nhằm đánh giá tính hiệu quả của phương pháp xẻ. Vì nếu cải tiến được
phương pháp xẻ, nâng cao được tỷ lệ thành khí, nhưng khả năng sử dụng gỗ
không cao do có những hạn chế về mặt chất lượng, đồng thời cũng làm giảm
hoặc mất đi hiệu quả kinh tế. Đây cũng chính là nhược điểm của một số
phương pháp xẻ trước đây.
- Với những nghiên cứu sơ bộ về phương pháp xẻ hình sao chúng tôi thấy
rằng đây là một phương pháp mới, có rất nhiều ưu điểm như: Lượng rọc rìa
nhỏ; các thanh gỗ là ván xuyên tâm nên tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu cao, thanh
ghép rất ổn định khi sử dụng để sản xuất ván ghép thanh. mặt khác khi tạo ra
sản phẩm sẽ có độ bền cơ học cao (độ bền uốn, độ bền kéo trượt). Vì các bề

mặt liên kết keo là bề mặt xuyên tâm. Khi chịu uốn, màng keo chịu lực nhỏ
hơn so với sản phẩm được tạo ra từ thanh xẻ có thiết diện hình chữ nhật.
Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu tổng quát
Sử dụng phương pháp xẻ hình sao trong quá trình sản xuất ván ghép
thanh từ gỗ rừng trồng nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế. Đồng thời, thiết lập
phương pháp xẻ thanh cơ sở mới trong công nghiệp sản xuất ván ghép thanh.
Mục tiêu cụ thể
Thiết lập quy trình xẻ ván xuyên tâm và mối quan hệ giữa các thông số
của sơ đồ xẻ trong phương pháp xẻ hình sao.


11

Xác định được những thông số kỹ thuật cơ bản của ván ghép thanh sử
dụng thanh ghép từ phương pháp xẻ hình sao.
Đối Tượng khảo sát
Đề tài sử dụng loại gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd) là đối tượng
để thử nghiệm.
Cấp tuổi từ 10 - 12 năm
Vùng phân bố tại Ba Vì - Hà Tây
Địa điểm tiến hành thử nghiệm
Toàn bộ quá trình thử nghiệm tiến hành tại xưởng sản xuất của Trung tâm
nghiên cứu, thực nghiệm và chuyển giao công nghệ Công nghiệp rừng Trường Đại học Lâm nghiệp.
Mẫu thí nghiệm được tiến hành đo và kiểm tra tại Trung tâm thí nghiệm
khoa Chế biến lâm sản - trường Đại học Lâm nghiệp.


12

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. NGHIÊN CỨU CHUNG VỀ KEO TAI TƯỢNG
Hiện nay Keo tai tượng là một trong số những loại gỗ rừng trồng mọc
nhanh được sử dụng chủ yếu để sản xuất đồ mộc, ván dăm, và làm dăm giấy.
Keo tai tượng là một trong hơn 1300 loài keo Acacia, được trồng trên một
diện tích rộng lớn ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như: Australia,
NewGuinea, Malaysia. Indonesia, Phillipin... Chúng mới được nhập vào nước
ta vào khoảng những năm 1980 Keo tai tượng là một trong những loài cây
mọc nhanh, tăng trưởng về đường kính có thể đạt tới 5cm/năm và chiều cao
có thể đạt tới 5m/năm trong thời kỳ từ 1-5 năm tuổi. Keo tai tượngphát triển
rất nhanh trong khoảng từ 7-8 năm tuổi, sau đó tốc độ tăng trưởng về thể tích
giảm dần. Keo tai tượng có thể trồng và phát triển tốt ở nhiều điều kiện lập
địa, kể cả ở những vùng đất khô bạc mầu. Điều kiện thích hợp nhất để loài
cây này phát triển tốt là ở những vùng đất có độ pH từ 4-6 và lượng mưa
trung bình một năm từ 1400-2000mm [7].
Gỗ Keo tai tượng khi được sử dụng để sản xuất đồ mộc thường có đường
kính từ 17-18cm trở lên sẽ đem lại giá trị kinh tế cao hơn so với khi sử dụng
để sản xuất dăm giấy. Ở nước ta Keo tai tượngđược trồng chủ yếu tại các
vùng rừng thuộc Ba Vì (Hà Tây); Mê linh (Vĩnh Phúc); Cầu Hai (Phú Thọ);
Hòa Bình; Đông Hà; Quảng Trị; Tây nguyên... Với độ tuổi trung bình để khai
thác là từ 10-12 năm tuổi. Tuy nhiên khi quá tuổi này Keo bắt đầu xuất hiện
hiện tượng rỗng ruột, đây chính là một trong số những nhược điểm chính của
gỗ là giảm tỷ lệ sử dụng gỗ trong quá trình sản xuất đồ mộc [17].
1.2. CẤU TẠO CỦA GỖ KEO TAI TƯỢNG
Keo tai tượng là loài cây mọc nhanh, tăng trưởng đường kính từ 2,6 -3,4
cm/ năm. Trong mỗi vòng năm phần gỗ sớm và gỗ muộn không phân biệt rõ
ràng, tuy nhiên phần gỗ giác và gỗ lõi của cây lại phân biệt khá rõ ràng. Gỗ

13

lõi có mầu xám đen, gỗ giác có mầu vàng nhạt. Ở độ tuổi từ 5 - 10 năm (tùy
từng điều kiện lập địa) tỷ lệ trung bình phần gỗ lõi khoảng 75% [17].
Khi quan sát cấu tạo thô đại chúng ta thấy: Keo tai tượng có thớ gỗ tương
đối thẳng và thô, mạch gỗ đơn và kép xen kẽ, số lượng lỗ mạch nhiều 46/mm2, mạch đơn chiếm 40%. Kích thước lỗ mạch trung bình (d = 120-160
µm). Sợi gỗ có chiều dài từ 0,9 - 1,1 mm và không có vách ngăn ngang. Tổ
chức tế bào mô mềm nối tiếp nhau thành từng dãy dọc theo thân cây, hình
thức phân bố trên mặt cắt ngang vây quanh mạch theo hình tròn
[14,15,22,23].
Ở độ tuổi từ 9 - 10 năm Keo bắt đầu có hiện tượng rỗng ruột, theo một số
nghiên cứu của TS. Nguyễn Trọng Nhân (Viện lâm Nghiệp Việt Nam) tại
vùng Đông Hà Quảng Trị thì Keo ở đây có tỷ lệ rỗng ruột vào khoảng 35 40%. Khi Nghiên cứu Keo tai tượng được tiến hành tại Vĩnh Phúc thì thấy

a)

b)

c)

Hình 1.1. Cấu tạo hiển vi của gỗ Keo tai tượng:
a) Mặt cắt ngang; b) Mặt cắt tiếp tuyến; c) Mặt cắt xuyên tâm.


14

cây bị rỗng ruột với đường kính trung bình là 3cm. Đây cũng là một trong
những đặc điểm rất quan trọng mà ta có thể căn cứ vào đó để quyết định độ
tuổi khai thác của cây.
1.3. MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ VẬT LÝ CHỦ YẾU CỦA GỖ KEO TAI

TƯỢNG
Qua tham khảo một số tài liệu và kế thừa những nghiên cứu trước đây
[1,14,15] chúng tôi thấy rằng Keo tai tượng có một số tính chất vật lý, tính
chất cơ học và thành phần hoá học như sau:
Độ ẩm tuyệt đối: Được tính theo phần trăm giữa khối lượng nước có trong
gỗ và khối lượng gỗ khô kiệt.
- Gỗ giác: MC0 = 88 %
- Gỗ lõi: MC0 = 103 %
Biểu 1.1. Tỷ lệ dãn nở của gỗ Keo tai tượng
Gỗ giác

Gỗ lõi

Phương dọc thớ (%)

0,28

0,28

Phương xuyên tâm (%)

2,26

1,64

Phương tiếp tuyến (%)

6,72

5,42

Tỷ lệ giãn nở thể tích (%)

9,47

7,49

Tỷ lệ dãn nở theo các phương

Biểu 1.2. Tỷ lệ co rút của gỗ Keo tai tượng
Gỗ giác

Gỗ lõi

Phương dọc thớ (%)

0,33

0,30

Phương xuyên tâm (%)

2,63

1,86

Phương tiếp tuyến (%)

6,95

6,04

Tỷ lệ co rút thể tích (%)

10,34

8,18

Tỷ lệ co rút theo các phương

Biểu 1.3. Khối lượng thể tích của gỗ Keo tai tượng
Khối lượng thể tích

Gỗ giác

Gỗ lõi

Gỗ khô kiệt (g/cm3)

0,53

0,45

Cơ bản (g/cm3)

0,47

0,42

15

1.4. MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ HỌC CHỦ YẾU CỦA GỖ KEO TAI
TƯỢNG
Độ bền ép của gỗ
Biểu 1.4. Độ bền ép của gỗ Keo tai tượng
Gỗ giác

Gỗ lõi

Độ bền ép dọc (MPa)

81,00

65,50

Độ bền ép ngang toàn
bộ tiếp tuyến (MPa)

4,78

4,51

Độ bền ép ngang toàn
bộ xuyên tâm (MPa)

5,93

5,31

Độ bền ép ngang cục
bộ tiếp tuyến (MPa)

7,50

6,75

Độ bền ép ngang cục
bộ xuyên tâm (MPa)

9,23

6,15

Độ bền uốn tĩnh của gỗ
Độ bền uốn tĩnh của gỗ giác
Độ bền uốn tĩnh của gỗ lõi

94,60 (MPa)
87,10 (MPa)

Mô đun đàn hồi
Mô đun đàn hồi của gỗ giác
9,35 . 103 (MPa)
Mô đun đàn hồi của gỗ lõi
8,24 . 103 (MPa)
Độ cứng tĩnh của gỗ
Biểu 1.5. Độ cứng tĩnh của gỗ Keo tai tượng
Gỗ giác

Gỗ lõi

Mặt cắt ngang (Mpa)

46,16

50,50

Mặt cắt tiếp tuyến (Mpa)

36,97

41,09

Mặt cắt xuyên tâm (Mpa)

36,46

36,95


16

1.5. THÀNH PHẦN HÓA HỌC
Theo tác giả R.H.M.J. lemmens, I.Soerianegara and W.C.Wong (1995),
thành phần hóa học của gỗ Keo tai tượng gồm:
78% holocellulose
46.5% α - cellulose
27% lignin

14% pentosan
2.0% ash
Độ axit - bazơ (pH) = 6.2 -6.4

1.6. MỘT SỐ KẾT LUẬN CHUNG VỀ GỖ KEO TAI TƯỢNG
Keo tai tượng là một loài cây mọc nhanh tán lá rộng và dày đặc có khả
năng cải tạo đất và chống sói mòn...
Về mặt cấu tạo gỗ chúng ta thấy đây là loại cây có giác lõi phân biệt, những
cây từ độ tuổi 10 năm bắt đầu xuất hiện một vùng “gỗ già” vùng gỗ này sẽ
gây nên hiện tượng rỗng ruột của gỗ sau này.
Phần gỗ giác có khối lượng thể tích và các chỉ tiêu về độ bên cơ học cao
hơn phần gỗ lõi (trừ độ cứng tĩnh của gỗ), điều này khác hẳn với các loại gỗ
thông thường. Nguyên nhân chính của hiện tượng này là phần gỗ lõi bị ảnh
hưởng bởi phần “gỗ già”. Đồng thời, theo Kohji Murata (1994), đây là hiện
tượng xảy ra khi trồng Keo ở những vùng có khí hậu hai mùa nóng, lạnh rõ
rệt [11,17]. Căn cứ vào những tính chất vật lý, cơ học chủ yếu của gỗ Keo tai
tượng có thể kết luận rằng đây là loại gỗ có độ cứng trung bình, thích hợp cho
công nghệ làm ván ghép thanh.
1.7. KHẢ NĂNG SỬ DỤNG GỖ KEO TAI TƯỢNG TRONG CÔNG
NGHIỆP CHẾ BIẾN GỖ
Để khả năng sử dụng gỗ trong công nghiệp chế biến gỗ đạt được hiệu quả
cao nhất người ta thường chia các phần của thân cây theo mục đích sử dụng
và khả năng đáp ứng cho công nghệ. Theo Hikaru Sasaki và Shuichi Kawai
[1] đã đưa ra mô hình sử dụng cả cây như sau:


17

Rễ

Thân

Ngọn

Cành

Gỗ xẻ, ván bóc

Dăm

Dăm

Ván dán, LVL, BB, VSL

lá

Ván dăm, HDF, MDF, CFB,
OSB, Sản xuất giấy

Hình 1.2. Mô hình sử dụng cả cây của Keo tai tượng

Trong đó:
LVL (Laminated Veneer Lumber): Ván dán đặc biệt được tạo nên từ
nhữnh lớp ván bóc có chiều dày lớn hơn 3.5 mm
BB (Block Board): Ván ghép thanh có hoặc không phủ bề mặt
VSL (Veneer Spaced Lumber): Ván ghép thanh khung rỗng
HDF (Hard Density Fibre Board): Ván sợi có khối lượng thể tích lớn
MDF(Medium Density Fibre Board): Ván sợi có khối lượng thể tích
trung bình
CFB (Cement Fibre Board): Ván sợi xi măng

OSB (Oriented Strand Board): Ván dăm định hướng


18

CHƯƠNG II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA TÍNH CHẤT GỖ KEO TAI TƯỢNG
TRONG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG CHẾ BIẾN
Ảnh hưởng của tuổi cây:
Theo những nghiên cứu về Keo tai tượng thì vào độ tuổi từ 9 -10 năm Keo
bắt đầu xuất hiện hiện tượng rỗng ruột (giảm đột ngột khối lượng thể tích tại
tâm gỗ), tỷ lệ rỗng ruột có thể chiếm tới 35%. Chính vì vậy nên tỷ lệ thành
khí khi xẻ sẽ giảm đi rất nhiều.
Ảnh hưởng của các thông số hình học:
Theo PGS-TS. Nguyễn Trọng Nhân, Keo tai tượng được điều tra tại một số
vùng như Ba Vì, Vĩnh Phúc, Hoà Bình ...có tỷ số độ tròn thân cây tại chiều
cao ngang ngực là 0,096 – 0,166 [11].
Cũng theo TS. Nguyễn Trọng Nhân chiều cao phân cành của Keo đạt
khoảng 8,45m và chiều cao vút ngọn là 13,85m (số liệu điều tra tại Đông Hà
Quảng Trị). Cho thấy rằng Keo tai tượng là một loại gỗ tương đối tròn, thân
thẳng, ít các khuyết tật tự nhiên (mấu, mắt), rất thuận lợi cho quá trình chế
biến.
Ảnh hưởng của tính chất cơ lý:
Keo tai tượng có khối lượng thể tích cơ bản vào khoảng 0,45 g/cm3. Là một
loại gỗ mềm nên quá trình gia công cũng như sấy gỗ có nhiều thuận lợi.
Ảnh hưởng của các chất hoá học có trong cây:
Các chất hoá học có trong thân cây không ảnh hưởng nhiều đến quá trình
gia công chế biến. Tuy nhiên do tại vùng gỗ lõi tập trung nhiều lignin nên gây
nên hiện tượng biến mầu gỗ sau khi chặt hạ (mầu nâu xẫm) khác biệt với mầu

vàng nhạt của gỗ giác. Nên mầu sắc của ván ghép sẽ không được đồng đều
làm giảm tính thẩm mỹ của ván.


19

2.2 LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ XẺ
Trong sản xuất ván ghép thanh, khâu xẻ thanh cơ sở đóng vai trò rất quan
trọng tới chất lượng của ván, tỷ lệ lợi dụng gỗ và giá thành của sản phẩm. Sản
phẩm gỗ xẻ thu được từ nguồn nguyên liệu trong cùng một điều kiện nhiều
hay ít, tốt hay xấu hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình cưa xẻ gỗ.
Để có được một phương pháp xẻ hợp lý cần phải xây dựng được một bản
đồ xẻ phù hợp. Việc xây dựng một bản đồ xẻ như thế nào để tạo được những
thanh gỗ xẻ đáp ứng được yêu cầu công nghệ, sản xuất là một trong những
yếu tố quan trọng hàng đầu, quyết định tới hiệu quả sản xuất.
Các phương pháp xẻ thông dụng [6,13]:
Dựa vào thiết bị
Có thể chia các phương pháp xẻ như sau:
+ Phương pháp xẻ đơn: là các phương pháp xẻ được thự hiện trên thiết bị
có một lưỡi cắt như cưa vòng đơn, cưa đĩa đơn, cưa sọc.
+ Phương pháp xẻ nhóm: được thực hiện trên thiết bị có nhiều lưỡi cắt
cùng đồng thời tham gia vào quá trình xẻ như cưa vòng kép, cưa sọc đứng và
cưa đĩa nhiều lưỡi. Gỗ xẻ theo phương pháp này có kích thước đảm bảo và ổn
định. Tuy nhiên với phương pháp này độ linh động không cao, nguyên liệu
phải đồng nhất.
+ Phương pháp xẻ tổ hợp: được thực hiện trên các tổ hợp máy như dạng
cưa - phay hoặc phay - phay. Phương pháp xẻ này thích hợp với các loại gỗ
nhỏ và tương đối đồng nhất.
Dựa theo quy cách xẻ
+ Phương pháp xẻ suốt: đây là phương pháp xẻ mà sản phẩm thu được đều

là những ván không sạch rìa, xẻ theo phương pháp này có tính linh động trong
sản xuất nhất là với nguyên liệu có nhiều khuyết tật, có điều kiện nâng cao
được tỷ lệ thành khí của gỗ. Tuy nhiên công việc rọc rìa cho ván quá nhiều
hơn nữa quy cách chiều rộng ván không thống nhất nên khó khăn cho các
khâu công nghệ về sau.
+ Phương pháp xẻ hộp: là phương pháp xẻ mà đa số sản phẩm thu được là
các tấm ván đã sạch rìa. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong các


20

xưởng xẻ độc lập, sản lượng lớn bởi quy cách sản phẩm thu được tương đối
đồng đều.
+ Phương pháp xẻ xoay tròn:
Với phương pháp xẻ này gỗ trong quá trình xẻ được bóc tròn xung quanh tâm
tuỳ theo quy cách và yêu cầu đối với chất lượng sản phẩm. Sản phẩm xẻ ở
đây chủ yếu là ván đã sạch rìa một phía. Phương pháp này có thể tránh được
khuyết tật trong gỗ. Có khả năng nâng cao được tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi
dụng. tuy nhiên năng suất lao động không cao do phải xoay lật gỗ nhiều lần
và gỗ có nhiều quy cách khác nhau.
- Trước đây, do hạn chế về thiết bị hoặc lý do kinh tế nên ở nước ta thường
chỉ áp dụng một số phương pháp xẻ chủ yếu trong sản xuất như xẻ suốt, xẻ
hộp hoặc xẻ kết hợp, xẻ không đứt thở... Những phương pháp xẻ này có ưu
điểm là tính toán không phức tạp, dễ thao tác và chi phí thấp, nhưng nhược
điểm chính của những phương pháp xẻ này là sản phẩm sau quá trình xẻ này
có tính ổn định không cao, dễ bị cong vênh nứt nẻ sau khi sấy, điều này là hạn
chế rất lớn khi sử dụng ván xẻ để sản xuất ván ghép thanh.
Một số phương pháp xẻ gỗ đặc biệt
+ Phương pháp xẻ gỗ tiếp tuyến:
Là phương pháp xẻ mà gỗ thu được là gỗ xẻ tiếp tuyến. Theo định nghĩa thì

ván tiếp tuyến có đường tiếp tuyến hợp với vòng năm gỗ tại các điểm trên
đường trung tâm ván hợp với bề dài của tiết diện gỗ xẻ một góc β ≤ [β] quy
định. Thông thường [β] = 30 - 550 Trong tấm ván ta phải lấy góc β lớn nhất
của thiết diện: βmax < [β].

Hình 2.1. Góc β trong ván xẻ tiếp tuyến.


21

Gỗ xẻ tiếp tuyến có khả năng chịu được va đập, đặc biệt là va đập cục bộ.
Tuy nhiên do độ co rút theo chiều tiếp tuyến lớn nên chi tiết dễ bị biến dạng
trong quá trình phơi sấy hoặc sử dụng làm giảm khả năng sử dụng của gỗ và
chất lượng sử dụng.
+ Phương pháp xẻ gỗ xuyên tâm:
Là phương pháp xẻ mà gỗ xẻ thu được là gỗ xuyên tâm. Có đường tiếp
tuyến với vòng năm tại điểm trung tâm của thiết diện ván hợp với chiều dài
của thiết diện một góc α ≥ [α]. Thông thường [α] = 600.
Gỗ xẻ xuyên tâm có những đặc điểm rất tốt, ít bị cong vênh biến dạng ngay
cả sau khi sấy, có tính ổn định cao do khả năng co rút theo chiều xuyên tâm là
rất nhỏ, nên nó được sử dụng để gia công một số chi tiết quan trọng trong các
ngành: hàng không, nhạc cụ, quốc phòng...

Hình 2.2. Góc α trong ván xẻ xuyên tâm.

Hiện nay có hai cách xẻ gỗ xuyên tâm đang được dùng phổ biến là: xẻ theo
hình quạt và xẻ theo hình cung.Tuy nhiên do phương pháp xẻ khá phức tạp và

Hình 2.3. Sơ đồ xẻ gỗ xuyên tâm:
a) sơ đồ xẻ ván xuyên tâm theo hình quạt; b- sơ đồ xẻ ván xuyên tâm theo hình

cung.


22

khả năng tận dụng thấp nên tỷ lệ thành khí của hai phương pháp xẻ này không
cao.
Trong phương pháp xẻ hình quạt miền xẻ Z được xác định dựa trên công

Hình 2.4. Sơ đồ tính toán miền xẻ Z của hai phương pháp xẻ:
a) Phương pháp xẻ hình quạt; b) Phương pháp xẻ hình cung.

thức sau:
Z = AB + a

(a là chiều dày tối thiểu của ván cho trước)

và Z0 = 2r1sin([α] – 450) - 2b '

(2-1)
(2-2)

Trong công thức này r1 = OA ; b’ = AF = ½ EF
Bằng cách xẻ hình cung chúng ta cũng thu được ván xuyên tâm, cách xẻ
hình cung được thực hiện trên nửa thiết diện hình tròn của cây gỗ. Trong
phương pháp xẻ hình cung miền xẻ Z được xác định dựa trên công thức sau:
Z  Z1  a 

d

1  4tg 2  

a

(2-3)

Trong đó (a) là chiều dầy của ván cho trước ; (d) là đường kính gỗ Cách
xẻ hình quạt khó cố định gỗ trong khi xẻ hơn cách xẻ hình cung, nhưng khả
năng tận dụng gỗ xẻ ra ván xuyên tâm cao hơn. Hơn nữa các phương pháp xẻ
này đòi hỏi đường kính gỗ tương đối lớn. Việc áp dụng phương pháp xẻ này
cho gỗ rừng trồng đường kính nhỏ là không thích hợp.
Hầu hết ở các phương pháp xẻ thông thường đối với gỗ rừng trồng đường
kính nhỏ, số liệu khảo sát thấy, tỷ lệ thành khí khi xẻ vào khoảng 50 – 52%;
phần còn lại là bìa bắp 16-24%; phế liệu, mùn cưa 4-10%. Theo PGS- TS.


23

Phạm Văn Chương tỷ lệ thành khí khi xẻ gỗ Keo tai tượng làm ván ghép
thanh thì: khi xẻ theo phương pháp tiếp tuyến là 34%; còn theo phương pháp
xuyên tâm là 21% [1,2].
Năm 1989, Rachman (Indonesia) đã nghiên cứu và lập bản đồ xẻ theo
phương pháp xuyên tâm đối với gỗ cao su đường kính từ 16-26cm, kết quả
thu được tỷ lệ thành khí vào khoảng 35,9 - 40,9%.
Theo kết quả nghiên cứu của TS. Nguyễn Ngọc Nam và PGS-TS. Nguyễn
Trọng Nhân [17] khi xẻ thanh cơ sở cho ván ghép thanh trên gỗ cao su, theo
phương pháp xẻ hỗn hợp ra ván xuyên tâm, xẻ thử nghiệm 30 mẫu trên mỗi
cấp đường kính, tỷ lệ thành khí thu được như sau:
Cấp đường kính từ 16-20cm thu được: 29,72%
Cấp đường kính từ 21-25cm thu được: 32,61%

Cấp đường kính từ 26-30cm thu được: 39,23%
Cấp đường kính từ 31-35cm thu được: 45,25%
Ngoài các phương pháp xẻ thông thường, trong một số trường hợp đặc biệt
ván xuyên tâm vẫn được sử dụng tuy nhiên một số phương pháp xẻ xuyên tâm
đang được áp dụng cho sản xuất hiện nay đòi hỏi kích thước nguyên liệu phải
đồng đều và tương đối lớn, hơn nữa quy trình xẻ rất phức tạp, năng suất
không cao, thường chỉ áp dụng cho một số yêu cầu nhất định về mặt kỹ thuật.
Theo một số nghiên cứu gần đây của TS. Trần Tuấn Nghĩa về phương pháp
xẻ cho gỗ rừng trồng, ông đã đề ra được một phương pháp xác định miền xẻ Z
trên thiết diện ngang của cây gỗ nhằm đảm bảo góc α = 600. Những nghiên
cứu này dựa trên những kết quả nghiên cứu trước đây của bộ môn rừng và các
sản phẩm rừng thuộc tổ chức CSIRO (Australia).

Hình 2.5. Sơ đồ xẻ nhằm triệt tiêu ứng suất sinh trưởng gỗ rừng trồng.


24

Hình 2.6. Sơ đồ xẻ xác định miền xẻ Z.

Miền xẻ Z được xác định theo công thức: Z = D.cos
Trong đó D: đường kính khúc gỗ
Góc EMF = góc FMN = 
MN là tiếp tuyến với đường tròn đường kính D, tức là MN vuông góc với
EM tại M. Góc  là góc được hợp thành đường tiếp tuyến với các vòng năm
của khúc gỗ với cạnh MF.
Tác giả đã chọn góc  bằng 600 và đã xác định được miền xẻ Z = 0,5 D
Theo tác giả kết luận thì đã áp dụng sơ đồ xẻ này trên các khúc gỗ có
đường kính D ≥ 20 cm, chiều dài L ≥ 2 m. Thí nghiệm được tiến hành trên
một số loại gỗ như Bạch Đàn, Keo lá tràm, Keo lai, Keo tai tượng tại vùng

Lương Sơn - Hòa Bình, cây có độ tuổi từ 9 - 12 năm. Kết quả thu được: ván
có chất lượng tốt (hầu như khắc phục được khuyết tật nứt vỡ trên các tấm gỗ
xẻ) đồng thời thu được tỷ lệ lợi dụng gỗ cao [8]. Tuy nhiên những số liệu
chính xác của phương pháp xẻ này cũng như những nghiên cứu về các khuyết
tật và biến dạng của thanh sau quá trình sấy thì hiện nay vẫn chưa được công
bố chính thức.
Vào giữa những năm 1990 giáo sư Martin Wiklund, người đứng đầu học
viện công nghệ gỗ của Thuỵ Điển đẫ giới thiệu một phương pháp xẻ xuyên


25

tâm mới trong chương trình R&D program. Trong những năm tiếp theo ý
tưởng về phương pháp xẻ của ông đã được tiếp tục nghiên cứu và phát triển
tại KTH-Tra (Học viện công nghệ gỗ ỏ STOCKHOLM Thuỵ Điển). Đến năm
1998 TS. Dick U.W Sandberg thuộc học viện này đã tiến hành thử nghiệm
phương pháp xẻ hình sao cho công nghệ sản xuất ván ghép thanh, với các
thanh ghép dạng tam giác. Phương pháp này bước đầu chỉ nghiên cứu trên hai
loại gỗ Pinus silvestris và Picea abies Karst. Nhưng kết quả cho thấy rất khả
quan, tỷ lệ thành khí có thể đạt tới 90% (chưa bỏ tâm) và tỷ lệ lợi dụng gỗ lên

Hình 2.7. Một số sơ đồ xẻ kết hợp của giáo sư Martin Wiklund

rất cao 58-60 % [21,24]. Phương pháp xẻ này có thể được thực hiện trên cưa
vòng đứng hoặc cưa vòng nằm nên rất thuận tiện và dễ dàng, tuy nhiên bộ
phận ghá kẹp phôi gỗ đóng vai trò rất quan trọng, nó giúp cho quá trình thao
tác được thuận tiện dễ dàng, tăng năng suất và độ chính xác khi xẻ. chính vì
vậy mà tỷ lệ thành khí khi xẻ và tỷ lệ lợi dụng gỗ được nâng lên đáng kể.
Hầu hết các nghiên cứu trước đây đều phát triển theo hướng cải tiến thiết bị
hoặc đưa ra sơ đồ xẻ hợp lý cũng như phương pháp tính toán nhằm tăng tỷ lệ

lợi dụng thành khí, tuy nhiên vấn đề khuyết tật của sản phẩm sau khi xẻ vẫn
chưa được giải quyết một cách triệt để. Phương pháp xẻ mà TS. Dick U.W
Sandberg đưa ra cũng là một trong số những phương pháp nhằm khắc phục
những hiện tượng biến dạng của ván sau khi chế tạo. Ngoài ra trong phương
pháp này thì một phần tâm gỗ bị loại bỏ, đây chính là một đặc điểm của
phương pháp rất thích hợp đối với quá trình xẻ gỗ Keo tai tượng.