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

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT
Đại học Nông Lâm Tp. HCM Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 3/2007
89
MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA KEO LAI
SOME ANATOMICAL CHARACTERISTICS, PHYSICAL
AND MECHANICAL PROPERTIES OF Acacia auriculiformis magium
Nguyễn Thò nh Nguyệt
Bộ môn Chế biến Lâm sản, Khoa Lâm nghiệp, Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh
ĐT: 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/cm
3
; proportions of sweeling (Radial,
tangential, longitudinal) (6.92; 3.96; 0,6);.
- Mechanical properties: Longitudinal
compressive strength (479.84KG/cm
2
); crossection
compressive strength (radial, tangential) (88,5;
85.53KG/cm
2

); tensile (longitudinal, crossection)
(548.80; 42.41KG/cm
2
); longitudinal and
crossection shearing strength (radial, tangential)
(92.99; 93.31; 48.08; 50.59KG/cm
2
); bending
(1206,46% KG/cm
2
)… It is a valuable material for
processing industries such as: paper pulp,
furniture.
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây, kim ngạch xuất
khẩu đồ gỗ của Việt Nam không ngừng gia tăng.
Năm 2007 đạt 2,37 tỷ USD, dự kiến năm 2008 là
3 tỷ USD. Sự tăng trưởng này là dấu hiệu đáng
mừng, tuy nhiên chúng ta phải nhập khẩu tới 80%
nguyên liệu. Nếu như trước đây ngành chế biến
gỗ dựa vào rừng tự nhiên là chính thì nay đã đã
chuyển sang sử dụng gỗ nhập khẩu và gỗ rừng
trồng. Do vậy, việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu
mới đóng vai trò quan trọng cho sự tồn tại và
phát triển của ngành công nghiệp chế biến lâm
sản. Để thực hiện được mục tiêu đó phải có kế
hoạch phát triển rừng, trồng những loại cây có
khả năng mọc nhanh, có giá trò kinh tế, cho năng
suất cao, có nhiều công dụng khác nhau nhằm
giải quyết nhu cầu nguyên liệu. Qua nhiều nghiên

cứu đã tìm thấy một số loài cây họ đậu, bạch đàn
có khả năng đáp ứng được các yêu cầu trên. Trong
đó, keo lai (Acacia auriculiformis mangium) là
giống lai tự nhiên giữa keo tai tượng (Acacia
magium) và Keo lá tràm (Acacia auriculiformis)
thuộc họ đậu Fabacea. Ở vùng Đông Nam bộ, keo
lai chiếm tỉ lệ lớn trong tổng diện tích rừng trồng
từ những năm 1995 trở lại đây và là một trong
những loài cây được ưu tiên trồng rừng sản xuất,
rừng phòng hộ trong chương trình trồng mới 5
triệu ha rừng. Để có thể sử dụng gỗ keo lai sao
cho hợp lý cần tiến hành các nghiên cứu cơ bản
về gỗ keo lai.
Mục tiêu nghiên cứu: Xác đònh một số đặc
điểm cấu tạo, tính chất cơ lý có ảnh hưởng đến
quá trình gia công chế biến gỗ và sử dụng gỗ.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Các cá thể cây keo lai chọn để khảo sát được
trồng thuần loại, đều tuổi, tại phân trường Sông
mây, Lâm trường Trò An thuộc Công ty nguyên
liệu giấy Đồng Nai. Đòa hình lượn sóng, gồm nhiều
đồi nhỏ, độ dốc nhỏ hơn 30
0
. Đất feralit đỏ vàng
phát triển trên phiến thạch sét, xếp loại đất cấp
II. Cây được chọn để khảo sát có độ tuổi là 5,
đường kính D
1,3
13,5cm, chiều cao H
vn

16,2m.
Mẫu gỗ dùng để quan sát thô đại có kích thước
20x50 x100mm, với kích thước lớn nhất theo chiều
dọc thớ. Mặt gỗ được gia công nhẵn. Khi quan
sát bằng mắt thường hay kính lúp có độ phóng
đại x10 cần dùng dao lạng một lớp mỏng để tạo
mặt phẳng mới.
Mẫu quan sát cấu tạo hiển vi được cắt trên
máy cắt vi phẩu A.O Sliding microtome với độ
dày phẫu thức là 10 – 20 mm, tiến hành khử nước,
nhuộm màu và cố đònh trên lame bằng keo
Canada. Quan sát quan kính hiển vi có độ phóng
đại X40, X100 lần.
Các mẫu thử tính chất cơ lý được gia công với
kích thước theo TCVN. p dụng phương pháp
phân tích hồi qui (Regression) để mô hình hóa
một đường hồi qui thực nghiệm theo dạng của
một hàm toán học biểu diễn kết quả nghiên cứu.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Đặc điểm cấu tạo
Thân cây thẳng, đẹp tròn đều, tiả cành tự
nhiên tốt, phân cành cao. Vỏ cây khi còn non có
màu trắng xanh, không nứt, khi già ngả sang màu
nâu, nứt thành những rãnh nhỏ và sâu, có phần
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT
Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 3/2007 Đại học Nông Lâm Tp. HCM
90
giống vỏ Keo lá tràm. Quan sát trên mặt cắt ngang
gỗ có giác lõi phân biệt, giác có màu vàng nhạt
hay vàng xám, lõi có màu vàng nâu, tỉ lệ gỗ lõi

chiếm 60%. Sự phân chia giác và lõi của gỗ là
một đặc điểm cần chú ý trong gia công cắt gọt,
do gỗ lõi thường cứng rắn hơn gỗ giác. Sự tồn tại
cùng gỗ giác và lõi trong cùng mẻ sấy hay trên
cùng thanh gỗ xẻ thường dẫn đến hiện tượng khô
không đồng đều trong mẻ sấy hoặc trên cùng
thanh gỗ sấy, hình thành ứng suất trong gỗ sấy.
Gỗ keo lai thường có một số khuyết tật chủ yếu
như: mắt sống, mắt mục, gỗ bò biến màu, bò mục,
hà. Vòng sinh trưởng rõ ràng, gỗ sớm gỗ muộn
phân biệt, bề rộng thường 10- 12mm. Mặt gỗ
trung bình, chiều hướng thớ gỗ khá thẳng thớù.
Lỗ mạch phân bố theo hình thức phân tán, mô
mềm vây quanh mạch, tia gỗ nhỏ, trong mạch
thường có chất chứa. Quan sát dưới kính hiển vi,
lỗ mạch có hình bầu dục hoặc tròn, phần lớn là
mạch đơn, đôi khi xuất hiện mạch kép (2- 3),
đường kính lỗ mạch không đồng đều. Đường kính
lỗ mạch lớn trung bình 157 mm, đường kính lỗ
mạch nhỏ trung bình 52mm. Mật độ lỗ mạch 4/
mm
2
. Tế bào mạch có dạng hình trống, tấm xuyên
mạch đơn, nằm ngang hoặc hơi xiên

tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình thoát dẫn ẩm của gỗ theo
chiều dọc thớ. Lỗ thông ngang trên vách mạch
xếp so le, mật độ nhiều tạo điều kiện thuận lợi
cho quá trình hút và thoát nước theo chiều ngang

thân cây. Tế bào mô mềm chiếm tỉ lệ không
nhiều, chủ yếu là mô mềm vây quanh mạch bề
rộng từ 1- 2 tế bào, vây quanh mạch không kín
hoặc hình cánh. Tia đồng hình có xu hướng tạo
thành tầng so le, bề rộng tia (1-2) tế bào, chủ yếu
là 1 hàng tế bào; ngược lại chiều cao tia gỗ biến
động từ 5 đến 15 hàng tế bào (285mm). Mật độ
tia 7/mm. Tia nhỏ và hẹp tạo cho độ nghiêng
chéo thớ gỗ không lớn, gỗ dễ gia công vì góc tạo
bởi trục dọc thân cây và trục dọc tế bào sợi gỗ
nhỏ. Trên mặt cắt ngang, sợi gỗ có hình đa giác,
ở phần gỗ sớm tế bào lớn vách mỏng, ở phần gỗ
muộn tế bào bào vách dày hơn. Tuy nhiên, do gỗ
muộn chiếm tỉ lệ không đáng kể nên gỗ keo lai
ít bò răn nứt mặt trên bề mặt.
Tính chất vật lý
Sức hút nước
Qua bảng 1 và đồ thò 1 cho thấy trong cùng điều
kiện môi trường, khả năng hút nước của gỗ phụ
Hình 1. Đặc điểm cấu tạo gỗ keo lai
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT
Đại học Nông Lâm Tp. HCM Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 3/2007
91
thuộc vào thời gian ngâm. Gỗ khô kiệt sau 2 giờ
ngâm trong nước độ ẩm đạt đến 23,01 %, sau 3 ngày
độ ẩm đã đạt đến 62,88%; trong khoảng thời gian
này song song với quá trình hút nước sẽ diễn ra quá
trình dãn nở của gỗ đến khi gỗ đạt kích thước lớn
nhất; sau đó, độ ẩm gỗ vẫn tiếp tục tăng đến khi gỗ
đạt độ ẩm tối đa. Kết quả nghiên cứu cho thấy độ

ẩm của gỗ ngâm nước từ ngày thứ 29 trở đi hầu như
không thay đổi »149 %. Tốc độ hút và thoát nước có
ảnh hưởng đến kỹ thuật công nghệ phun keo, tráng
keo, kỹ thuật bảo quản gỗ. So sánh với một số loại
gỗ Sung đe (295%), Lát hoa (106%), Điều (136%), Chò
chỉ (72%) cho thấy gỗ keo lai có khả năng hút nước
khá cao, tạo điều kiện thuận lợi trong công nghệ
sản xuất bột giấy và ván sợi ướt.
Khối lượng thể tích
Với giá trò D
cb
= 0,48(g/cm
3
); đối chiếu với bảng
phân nhóm gỗ theo khối lượng thể tích trong TCVN
1072-71 thì gỗ keo lai thuộc nhóm V. Bảng 2.
Tỉ lệ co dãn
Kết quả nghiên cứu cho thấy tỉ lệ dãn nở của
gỗ keo lai khá phù hợp với lý thuyết khoa học
gỗ: Y
tt
= 16,9xD
cb
, Y
xt
= 9,1x D
cb
; Y
v
= 26,5 x D

cb
.
Ngoài ra, tỉ lệ co rút tiếp tuyến và xuyên tâm
1,75 cho thấy gỗ này có thể sử dụng làm nguyên
liệu sản xuất hàng mộc (Bảng 3).
Tính chất cơ học
Ứng suất nén (KG/cm
2
)
Theo số liệu của bảng 4 cho thấy khả năng
chòu nén của gỗ keo lai trung bình. Ứng suất nén
dọc được xem là chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá
khả năng chòu lực của gỗ. Sự khác biệt của ứng
suất khi nén ngang thớ theo các chiều xuyên tâm,
tiếp tuyến của gỗ là cơ sở cho việc tìm giá trò
thích hợp khi ép những chi tiết có sự khác nhau
về chiều tác dụng lực. Tuy nhiên, do gỗ keo lai có
đặc điểm tia gỗ nhỏ và hẹp dẫn đến sự khác biệt
về ứng suất ép ngang theo chiều xuyên tâm và
tiếp tuyến không đáng kể. Đây là một đặc điểm
thuận lợi trong dán ghép gỗ.
Bảng 1. Sức hút nước của gỗ keo lai

S. ngày
Đ.ẩm (%)
2 giờ 3 4 7 12 20 29 40
X 21,12 62,88 79,09 108,6 130,65 141,2 147,5 149,1
S
d
5,99 10,1 10,36 11,86 11,88 8,74 9,25 9,05

C
v
% 28,38 16,07 13,10 10,92 9,09 6,19 6,27 6,07

Độ hút nước (%)
y = 22.489Ln(x) + 64.419
R
2
= 0.9082
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
T. gian (ngày)

Đồ thò 1. Đường biểu diễn thực nghiệm và lý thuyết sức hút nước của gỗ keo lai
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT
Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 3/2007 Đại học Nông Lâm Tp. HCM
92
Ứng suất kéo (KG/cm
2
)
Kết quả nghiên cứu cho thấy ứng suất kéo của
gỗ keo lai khá thấp điều này có thể giải thích do gỗ

keo lai có kết cấu ít chặt chẽ, mắt nhiều ảnh hưởng
đến ứng suất kéo dọc thớ và ngang thớ của gỗ. Bảng
5.
Ứng suất trượt (KG/cm
2
)
Kết quả nghiên cứu cho thấy có sự khác biệt
về sức chòu trượt của gỗ theo các chiều thớ. Gỗ
keo lai thường có nhiều mắt sẽ làm tăng ứng lực
trượt dọc thớ. Ngoài ra, tia gỗ nhỏ dẫn đến sự
khác biệt ứng suất trượt không nhiều giữa chiều
xuyên tâm và tiếp tuyến. So sánh với các loại gỗ
Bảng 2. Khối lượng thể tích của gỗ

Khối lượng thể tích (g/cm
3
) D
cb
D
O
D
tb
X 0,48 0,50 0,54
S
d
0,04 0,03 0,03
C
v
% 8,89 6,25 5,77

Bảng 3. Tỉ lệ dãn nở của gỗ

Tỉ lệ dãn nở (%)
Chỉ tiêu
Ytt Yxt Ydt Yv
Tỉ lệ Ytt/Yxt
X 6,92 3,96 0,6 8,95 1.75
S
d
1,77 1,14 0,21 1,42
CV(%) 25,64 28,75 35,12 15,83

Bảng 4. Ứng suất nén

σ
nntt
(KG/cm
2
)
Chỉ tiêu σ
nd
(KG/cm
2
)
Xuyên tâm Tiếp tuyến
X
18%
407,86 79,26 76,55
X
15%

479,84 88,56 85,53
S
d
70,36 13,5 10,7
C
v
(%) 14,66 15,23 12,52

Bảng 5. Ứng suất kéo của gỗ (KG/cm
2
)ù

Chỉ tiêu Ứng suất kéo dọc (KG/cm
2
)ù Ứng suất kéo ngang (KG/cm
2
)ù
X
18%
524,1 41,14
X
15%
548,80 42,41
S
d
251,57 14,6
C
v
(%) 45,84 34,33

lá rộng khác như cao su (135,85; 108,01); Gõ mật
(137,10; 116,85) cho thấy gỗ keo lai có ứng suất
trượt khá thấp do kết cấu gỗ ít chặt chẽ, gỗ khá
thẳng thớ. ng lực trượt là một trong những
nguyên nhân làm phá hoại các kết cấu bằng gỗ,
là cơ sở để tính toán chi phí động lực cho quátrình
băm dăm nghiền sợi. Vì vậy, có thể nói keo lai
thích hợp làm nguyên liệu sản xuất ván dăm, ván
sợi, giấy. Mặt khác, ứng lực trượt thấp cần được
chú ý trong các kết cấu bằng gỗ keo lai. Bảng 6.
Ứng suất uốn tónh (KG/cm
2
)
Ứng suất uốn tónh là chỉ tiêu quan trọng thứ
hai sau ứng suất nén dọc trong các chỉ tiêu cơ học
của gỗ.Theo bảng 7, gỗ keo lai có ứng suất uốn
tónh không cao 963,61 KG/cm
2.
Đối chiếu với bảng
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT
Đại học Nông Lâm Tp. HCM Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 3/2007
93
Bảng 6. Ứng suất trượt của gỗ (KG/cm
2
)ù

Ứng suất trượt dọc thớ (KG/cm
2
)ù Ứng suất trượt ngang thớ (KG/cm
2

)
Chỉ tiêu
σ
tdxt
σ
tdtt
σ
tnxt
σ
tntt

X
18%
79,04 79,31 40,87 43
X
15%
92,99 93,31 48,08 50,59
S
d
24,91 28,10 16,17 9,09
C
v
(%) 26,79 30,12 33,63 17,91

Bảng 7. Ứng suất uốn tónh

Chỉ tiêu X
18%
X
15%

S
d
C
v
(%)
σ
ut
(KG/cm
2
) 847,98 963,61 219,79 22,81

Bảng 8. Phân hạng theo cường độ

Loại gỗ Hạng Nhận xét Σ σ
nd
+σ
ut
Kết luận



Keo lai
I
II
III
(II)
Cường độ thấp
Cường độ trung bình
Cường độ cao
Cường độ trung bình

<1100
1100 ÷1700
>1700
1256



II

Bảng 9. Ứng suất tách của gỗ

Chỉ tiêu X
18%
X
13%
S
d
C
v
(%)
σ
tx
(KG/cm) 19,80 21,76 3,8 17,46
σ
tt
(KG/cm) 20,25 23,28 2,79 11,98

phân hạng gỗ theo cường độ, gỗ keo lai có: S
s
nd

+s
ut
=1256(KG/cm
2
), được xếp vào nhóm gỗ
có cường độ trung bình. Bảng 8.
Ứng suất tách (KG/cm)
Kết quả nghiên cứu cho thấy lực tách tiếp
tuyến lớn hơn lực tách theo phương xuyên tâm là
không nhiều do gỗ có đặc điểm tia gỗ nhỏ và
hẹp. Với các giá trò ứng suất tách giúp ta xác
đònh các thông số trong các kết cấu gỗ cần nối
ghép bằng đinh hay mộng và gia công dưới hình
thức bổ chẻ. So sánh với các loại gỗ trâm vỏ đỏ
(36,68; 41,56) Hoàng linh (26,39; 28,52) cho thấy
gỗ keo lai có ứng suất tách khá thấp. Bảng 9.
KẾT LUẬN
Gỗ keo lai có giác lõi phân biệt, gỗ lõi cứng
rắn hơn giác, bền hơn trong quá trình sử dụng;
tuy nhiên có thể gây khó khăn trong gia công cắt
gọt. Ở gỗ lõi, do mạch gỗ có nhiều chất chứa có
thể ảnh hưởng đến quá trình thoát dẫn ẩm, tạo
nên các khuyết tật nứt nẻ, cong vênh của gỗ; đây
là một đặc điểm cần chú ý trong quá trình sấy và
hong phơi. Gỗ keo lai có nhiều mắt đặc biệt là
mắt mục, ngoài ra gỗ có thể bò biến màu, bò mục
và hà do vậy cần sử dụng gỗ hợp lý. Gỗ keo lai có
khối lượng thể tích trung bình, độ co dãn và tỉ lệ
co dãn tiếp tuyến/xuyên tâm không lớn sẽ phù
hợp làm nguyên liệu cho sản xuất hàng mộc.

Ngoài ra, gỗ keo lai thường có đường kính nhỏ