Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến tính chất cơ học của gỗ keo tai tượng trồng tại Hà Giang

lulo, hemixenlulo, khối lượng của gỗ sau khi xử lý bị giảm xuống. 
lignin và các chất chiết suất. Trong quá trình xử Nhằm xác định sự ảnh hưởng của nhiệt độ 
lý nhiệt, dưới sự tác động của nhiệt độ cao, và thời gian xử lý nhiệt đến khối lượng mẫu gỗ, 
hemixenlulo và một phần phân tử xenlulo trong nghiên cứu đã tiến hành xác định lượng tổn 
vùng vô định hình bị phân giải (Esteves và hao khối lượng (ML) của mẫu gỗ sau xử lý so 
Pereira, 2009) dẫn đến thay đổi cấu trúc hóa học với mẫu gỗ khô kiệt. 
của gỗ, hay nói cách khác các thành phần cơ bản Kết quả xác định tỉ lệ tổn hao khối lượng 
cấu tạo nên vách tế bào gỗ có sự thay đổi về số mẫu gỗ ở các chế độ xử lý khác nhau thể hiện 
lượng cũng như kích thước. Do đó đã làm cho trong biểu đồ Hình 02. 
 Hình 02. Tỉ lệ tổn hao khối lượng (ML) của gỗ Keo tai tượng 
 theo các chế độ xử lý nhiệt khác nhau 
 Từ tỉ lệ tổn hao khối lượng của mẫu gỗ sau một chỉ tiêu đánh giá chất lượng của gỗ sau khi 
khi xử lý ở các chế độ khác nhau (Hình 02) xử lý nhiệt, nhưng đây là một trong những đại 
cho thấy, tỉ lệ tổn hao khối lượng tăng lên khi lượng tương đối quan trọng và có ý nghĩa thực 
cường độ xử lý tăng lên hay nói cách khác tiễn khi áp dụng công nghệ xử lý nhiệt trong 
nhiệt độ xử lý và thời gian xử lý tăng lên. Khối sản xuất với quy mô lớn. Ngoài ra, trong nhiều 
lượng mẫu gỗ trong thí nghiệm giảm xuống là nghiên cứu còn có thể lấy tỉ lệ tổn hao khối 
 lượng làm chỉ tiêu dự đoán chất lượng gỗ sau 
do trong quá trình xử lý nhiệt, dưới tác dụng 
của nhiệt độ cao, một hàm lượng nhất định khi xử lý nhiệt (Stamm et al., 1946). 
hemixenlulo bị phân giải do nhiệt, tạo ra axít 3.2. Độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi uốn 
axêtic (Esteves và Pereira, 2009), sau đó kết tĩnh của gỗ trước và sau xử lý nhiệt 
hợp với hơi nước do gỗ thoát làm cho gỗ trở 
 Nhằm đánh giá khả năng chịu uốn và độ 
thành môi trường axít yếu, tiếp tục làm cho các dẻo dai khi chịu uốn của gỗ Keo tai tượng sau 
phản ứng thủy phân và nhiệt giải của khi xử lý nhiệt, nghiên cứu đã tiến hành thí 
hemixenlulo và một phần xenlulo trong vùng nghiệm xác định độ bền uốn tĩnh và mô đun 
vô định hình xảy ra mãnh liệt hơn. Kết quả là đàn hồi uốn tĩnh của gỗ. 
hàm lượng các thành phần này giảm xuống, Độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi uốn tĩnh 
dẫn đến làm giảm khối lượng gỗ. của gỗ Keo tai tượng trước và sau khi xử lý 
 Tỉ lệ tổn hao khối lượng tuy không phải là nhiệt được thể hiện trong Bảng 03. 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2 - 2013 99
 C«ng nghiÖp rõng 
 Bảng 03. Độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi uốn tĩnh 
 của gỗ Keo tai tượng sau khi xử lý ở các chế độ xử lý khác nhau 
 Chế độ xử lý T (oC) t (h) MOR (MPa) SD (MPa) MOE (GPa) SD (MPa) 
 Đối chứng 111 6,6 9,4 0,4 
 CĐ1 170 6 108 6,1 9,0 0,3 
 CĐ2 180 4 105 5,9 9,0 0,5 
 CĐ3 180 8 105 5,8 8,9 0,5 
 CĐ4 190 2 97 2,2 8,8 1,0 
 CĐ5 190 6 97 7,6 8,8 0,5 
 CĐ6 190 10 94 4,4 8,7 0,6 
 CĐ7 200 4 90 6,7 8,3 0,8 
 CĐ8 200 8 88 6,6 8,2 0,7 
 CĐ9 210 6 86 3,5 8,2 0,6 
 Kết quả thí nghiệm thấy, mẫu gỗ sau khi xử giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh nhỏ hơn, chỉ 
lý có độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi uốn dưới 13% (Hình 04). So với các kết quả nghiên 
tĩnh thấp hơn so với mẫu chưa xử lý, hơn nữa cứu đã được công bố, kết quả của thí nghiệm 
khi tăng nhiệt độ và kéo dài thời gian xử lý với gỗ Keo tai tượng có sự tương đồng với đa 
nhiệt thì độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi số kết quả nghiên cứu đối với các loài gỗ khác 
uốn tĩnh giảm xuống. Tỉ lệ giảm độ bền uốn (Juodeikiene, 2009; Korkut và Hiziroglu, 
tĩnh có thể lên tới trên 20% (Hình 03), tỉ lệ 2009). 
Hình 03. Quan hệ giữa tỉ lệ tổn hao khối lượng Hình 04. Quan hệ giữa tỉ lệ tổn hao khối lượng 
và tỉ lệ giảm độ bền uốn tĩnh của gỗ Keo tai tượng và tỉ lệ giảm mô đun đàn hồi uốn tĩnh của gỗ Keo 
 tai tượng 
 Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này có thể trên vách tế bào, đặc biệt là hemixenlulo từ 
do trong quá trình xử lý nhiệt đã làm cho cấu những chuỗi dài bị phân giải thành các chuỗi 
trúc và thành phần hóa học của gỗ bị thay đổi ngắn hơn, dẫn đến khả năng chịu uốn kém 
làm ảnh hưởng đến một số tính chất vật lý, cơ giảm xuống. 
học, sinh học và công nghệ của gỗ. Sự phân Ngoài ra, qua kết quả phân tích quan hệ 
giải do tác động của nhiệt độ của các polyme giữa tỉ lệ tổn hao khối lượng mẫu gỗ sau khi xử 
100 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2 - 2013 
 C«ng nghiÖp rõng 
lý với độ bền uốn tĩnh và mô đun đàn hồi uốn hiện trong Hình 02 và Hình 03. 
tĩnh cũng có thể nhận thấy giữa chúng có mối 3.3. Giới hạn độ bền nén dọc thớ 
quan hệ khá chặt chẽ (R2 = 0,94 với độ bền Giới hạn độ bền nén dọc thớ của gỗ Keo tai 
uốn tĩnh và R2 = 0,89 với mô đun đàn hồi uốn tượng xử lý ở các chế độ khác nhau thể hiện 
tĩnh) và tuân theo một quy luật nhất định thể trong Bảng 04. 
 Bảng 04. Giới hạn độ bền nén dọc thớ của gỗ Keo tai tượng 
 sau khi xử lý ở các chế độ xử lý khác nhau 
 Chế độ xử lý T (oC) t (h) Trung bình (MPa) Độ lệch chuẩn (MPa) 
 Đối chứng 38,3 1,8 
 CĐ1 170 6 40,9 2,3 
 CĐ2 180 4 41,4 2,6 
 CĐ3 180 8 42,3 5,0 
 CĐ4 190 2 45,2 3,1 
 CĐ5 190 6 45,8 4,2 
 CĐ6 190 10 46,8 5,8 
 CĐ7 200 4 46,1 3,7 
 CĐ8 200 8 46,5 4,8 
 CĐ9 210 6 48,3 2,0 
 Kết quả trong Bảng 04 cho thấy, độ bền nén (hay cường độ xử lý) và giới hạn độ bền nén 
dọc của gỗ đã qua xử lý nhiệt cao hơn so với dọc thớ của gỗ sau xử lý đã được nghiên cứu. 
gỗ đối chứng. Quy luật biến đổi giới hạn độ Kết quả cho thấy, khi tỉ lệ tổn hao khối lượng 
bền nén dọc thớ của gỗ Keo tai tượng sau khi tăng lên thì tỉ lệ tăng của giới hạn độ bền nén 
 dọc thớ cũng tăng lên theo quy luật thể hiện 
xử lý nhiệt giống với kết quả nghiên cứu của 2
Juodeikiene (2009), nhưng lại khác biệt so với trong Hình 05 với mức độ tương quan cao (R 
một vài nghiên cứu của Korkut và Hiziroglu = 0,85), tỉ lệ tăng giới hạn độ bền nén dọc thớ 
(2009) và Korkut và Hiziroglu (2009). Tuy có thể lên tới trên 25 %. 
nhiên cho đến thời điểm hiện tại, các công bố 
về độ bền nén dọc thớ của gỗ xử lý nhiệt vẫn 
chưa có một quy luật nhất định, và nhiều nhà 
nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý gỗ bằng nhiệt 
độ cao đều phát hiện ra sự khác biệt về biến 
đổi giới hạn độ bền nén dọc thớ của gỗ trong 
quá trình xử lý. Do đó, kết quả xác định độ bền 
nén dọc của gỗ Keo tai tượng sau khi xử lý 
nhiệt có thể là dữ liệu tham khảo để xây dựng 
quy luật biến đổi tính chất gỗ sau khi xử lý 
nhiệt độ cao. 
 Căn cứ vào số liệu thí nghiệm và áp dụng Hình 05. Quan hệ giữa tỉ lệ tổn hao khối lượng 
phương pháp phân tích tương quan một nhân và tỉ lệ tăng giới hạn độ bền nén dọc thớ của gỗ 
tố, mối quan hệ giữa tỉ lệ tổn hao khối lượng Keo tai tượng 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2 - 2013 101
 C«ng nghiÖp rõng 
3.4. Khả năng dán dính (thí nghiệm kéo bằng keo. Để đánh giá khả năng dán dính của 
trượt màng keo) gỗ, nghiên cứu đã tiến hành xác định độ bền kéo 
 Khả năng dán dính của gỗ là một trong trượt màng keo của gỗ Keo tai tượng trước và 
những tính chất công nghệ quan trọng thể hiện sau xử lý nhiệt. Kết quả xác định độ bền kéo 
khả năng gia công tạo các sản phẩm có liên kết trượt màng keo được thể hiện trong Bảng 03. 
 Bảng 05. Giới hạn độ bền nén dọc thớ của gỗ Keo tai tượng 
 sau khi xử lý ở các chế độ xử lý khác nhau 
 Chế độ xử lý T (oC) t (h) Trung bình (MPa) Độ lệch chuẩn (MPa) 
 Đối chứng 5,3 0,7 
 CĐ1 170 6 4,9 0,7 
 CĐ2 180 4 4,8 0,4 
 CĐ3 180 8 4,7 0,6 
 CĐ4 190 2 4,7 0,6 
 CĐ5 190 6 4,3 0,5 
 CĐ6 190 10 4,2 0,5 
 CĐ7 200 4 4,1 0,4 
 CĐ8 200 8 3,9 0,4 
 CĐ9 210 6 3,8 0,6 
 Từ Bảng 05 có thể thấy, gỗ sau khi xử lý trượt màng keo và tỉ lệ tổn hao khối lượng sau 
nhiệt có độ bền kéo trượt màng keo thấp hơn khi xử lý nhiệt của gỗ Keo tai tượng được thể 
so với gỗ đối chứng, và giảm dần khi tăng hiện trong Hình 06. 
nhiệt độ và kéo dài thời gian xử lý nhiệt. 
Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này có thể 
giải thích như sau: Với độ bền kéo trượt màng 
keo, khi dán dính trên bề mặt gỗ vẫn còn tồn 
tại các gốc axít, các gốc này rất dễ dàng tác 
dụng với các nhóm hydroxyl hoặc ester có 
trong thành phần cấu tạo của keo, làm cho keo 
bị đóng rắn khi chưa kịp tạo liên kết với gỗ. 
Ngoài ra, do một số lượng lớn các nhóm chức 
trong gỗ có thể phản ứng với keo đã bị khử bởi 
axit, dẫn đến số lượng cầu nối giữa keo-gỗ-keo 
bị giảm khi đó màng keo sẽ bị gián đoạn, Hình 06. Quan hệ giữa tỉ lệ tổn hao khối lượng 
không đồng đều. Đây có thể coi là nguyên và tỉ lệ giảm độ bền kéo trượt màng keo của gỗ 
nhân cơ bản dẫn tới khả năng dán dính kém Keo tai tượng 
của gỗ sau xử lý nhiệt. Kết quả thí nghiệm 
 Qua đồ thị quan hệ trong hình 6 có thể thấy, 
trong nghiên cứu này giống với kết quả nghiên 
 tương tự như các tính chất cơ học đã được 
cứu của Poncsak, Shi et al. (2007). 
 trình bày ở trên, tỉ lệ giảm độ bền kéo trượt 
 Mối quan hệ giữa tỉ lệ giảm độ bền kéo 
102 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2 - 2013 
 C«ng nghiÖp rõng 
 màng keo của gỗ Keo tai tượng sau khi xử lý uốn tĩnh, mô đun đàn hồi uốn tĩnh và tính chất 
 cũng có quan hệ mật thiết với tỉ lệ tổn hao khối công nghệ (độ bền kéo trượt màng keo) của gỗ 
 lượng của gỗ sau khi xử lý (R2 = 0,98). Tỉ lệ Keo tai tượng giảm xuống khi cường độ xử lý 
 giảm độ bền kéo trượt màng keo của gỗ xử lý (tỉ lệ tổn hao khối lượng của gỗ) tăng lên. Tuy 
 nhiệt tương đối cao, có thể lên tới trên 30%. nhiên, giới hạn độ bền nén dọc thớ của gỗ lại 
 tăng lên khi cường độ xử lý nhiệt tăng; 
 IV. KẾT LUẬN 
 3. Tỉ lệ tổn hao khối lượng của gỗ với 
 Qua kết quả nghiên cứu có thể rút ra một số các chỉ tiêu cơ học và công nghệ của gỗ Keo 
 kết luận sau: tai tượng sau khi xử lý nhiệt có quan hệ rất 
 1. Tỉ lệ tổn hao khối lượng của gỗ Keo chặt chẽ (R2 > 0,8). Nếu nghiên cứu một cách 
 tai tượng sau khi xử lý nhiệt phụ thuộc vào hệ thống, đưa ra được mối quan hệ giữa tính 
 điều kiện xử lý. Cụ thể tỉ lệ tổn hao khối lượng chất cơ học với tỉ lệ tổn hao khối lượng của gỗ 
 tăng khi nhiệt độ xử lý và thời gian xử lý tăng, sau khi xử lý nhiệt, có thể sẽ xây dựng được cơ 
 cao nhất có thể lên tới 14%; sở phân loại chất lượng gỗ xử lý nhiệt thông 
 2. Tính chất cơ học của gỗ gồm độ bền qua tỉ lệ tổn hao khối lượng gỗ sau khi xử lý. 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO 8. Juodeikiene, I. (2009). Influence of Thermal 
 Treatment on the Mechanical Properties of Pinewood. 
 1. Chuong, P. V. (2011). Influences of the hydro-
 Materials Science-Medziagotyra 15(2): 148-152. 
thermal treatment on physical properties of Acacia 
 9. Korkut, S. and S. Hiziroglu (2009). Effect of heat 
auriculiformis wood. 2011 International Symposium on 
 treatment on mechanical properties of hazelnut wood 
Comprehensive Utilization of Wood Based Resources, 
 (Corylus colurna L.). Materials & Design 30(5): 1853-
Zhejiang A&F University, Lin'an, Zhejiang. 
 1858. 
 2. Esteves, B. and H. Pereira (2009). Wood 
modification by heat treatment: A review. Bioresources 10. Kosikova, B., M. Hricovini, et al. (1999). 
4(1): 370-404. Interaction of lignin and polysaccharides in beech wood 
 3. ISO (1975). Wood - Sampling methods and (Fagus sylvatica) during drying processes. Wood 
general requirements for physical and mechanical tests. Science and Technology 33(5): 373-380. 
International organization for standardization 11. Poncsak, S., S. Q. Shi, et al. (2007). Effect of 
Information Handling Services. ISO 3129-1975. thermal treatment of wood lumbers on their adhesive 
 4. ISO (1975). Wood - Determination of ultimate bond strength and durability. Journal of Adhesion 
strength in static bending. International organization for Science and Technology 21(8): 745-754. 
standardization Information Handling Services. ISO 12. Shi, J. L., D. Kocaefe, et al. (2007). Mechanical 
3133-1975. behaviour of Quebec wood species heat-treated using 
 5. ISO (1975). Wood -- Determination of modulus of ThermoWood process. HOLZ ROH WERKST HOLZ 
elasticity in static bending. International organization for ALS ROH-UND WERKSTOFF 65(4): 255-259. 
standardization Information Handling Services. ISO 13. Stamm, A., H. Burr, et al. (1946). Stayb-wood-A 
3349-1975. heat stabilized wood. Ind. Eng. Chem. 38(6): 630-634. 
 6. ISO (1976). Wood -- Test methods -- 14. Tuong, V. M. and J. Li (2011). Changes caused 
Determination of ultimate stress in compression parallel by heat treatment in chemical composition and some 
to grain. International organization for standardization physical properties of acacia hybrid sapwood. 
Information Handling Services. ISO 3787:1976. Holzforschung 65(1): 67-72. 
 7. ISO (2007). Timber structures -- Glued laminated 
 15. Wikberg, H. and S. Liisa Maunu (2004). 
timber -- Method of test for shear strength of glue lines. 
 Characterisation of thermally modified hard- and 
International organization for standardization 
 softwoods by 13C CPMAS NMR. Carbohydr. Polym. 
Information Handling Services. ISO 12579:2007. 
 58(4): 461-466. 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2 - 2013 103
 C«ng nghiÖp rõng 
 EFFECT OF HEAT TREATMENT ON MECHANICAL PROPERTIES OF 
 Acacia Mangium WOOD PLANTED IN HA GIANG PROVINCE 
 Nguyen Trung Hieu, Tran Van Chu 
 SUMMARY 
 Heat treatment is an environmentally friendly method that has been used to improve the dimensional stability 
 of wood and wood products. However, the mechanical properties such as compression strength, modulus of 
 elasticity, modulus of rupture of wood may also change. The objective of this study was to evaluate effects of heat 
 treatment on mechanical properties of the Acacia mangium wood planted in Ha Giang province. Samples were 
 heat treated in five different temperatures (170 oC, 180 oC, 190 oC, 200 oC and 210 oC) for five different durations 
 (2h, 4h, 6h, 8h and 10h) in air. Mechanical properties including compression strength (CS), modulus of elasticity 
 (MOE), modulus of rupture (MOR) and shear strength of glue lines of heat-treated samples were determined. In 
 addition, the effects of heat treatment parameters in mass loss (ML) after heat treatment, as well as the 
 relationships of the mass loss and the assigned mechanical properties of heat-treated wood were analysed. The 
 results showed that, the maximum reduction values of about 20 %, 13 % and 30% were found for modulus of 
 rupture, modulus of elasticity, shear strength of glue lines, respectively. Overall results showed that treated 
 samples had lower mechanical properties than those of the control samples. However, the compression strength of 
 heat-treated wood was increased. Furthermore, the the results also indicated that, the mass loss and the assigned 
 mechanical properties had significant relationships with very high R-square (R2 > 0,8). 
 Keywords: Acacia mangium, heat treatment, wood mechanical properties 
 Người phản biện: PGS.TS. Phạm Văn Chương 
 Ngày nhận bài: 16/5/2013 
 Ngày phản biện: 17/5/2013 
 Ngày quyết định đăng: 07/6/2013 
104 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 2 - 2013