Nghiên cứu công nghệ và thiết bị xử lý gỗ Tống quá sủ (Alnus nepalensis D.Don) để sản xuất cấu kiện xây dựng nhà nông thôn

Nhằm xây dựng được quy trình công nghệ và lựa chọn thiết bị xử lý biến tính gỗ để nâng cao cường độ, tính ổn định kích thước và độ bền sinh học của gỗ Tống quá sủ cũng như xây dựng được quy trình công nghệ và lựa chọn thiết bị sản xuất cấu kiện dạng dầm và dạng tấm từ gỗ Tống quá sủ đã được xử lý để có thể ứng dụng cấu kiện gỗ Tống quá sủ để xây dựng nhà gỗ cho đồng bào miền núi, nhóm nghiên cứu do GS.TS Phạm Văn Chương, Trường Đại học Lâm nghiệp đứng đầu đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị xử lý gỗ Tống quá sủ (Alnus nepalensis D.Don) để sản xuất cấu kiện xây dựng nhà nông thôn”. Đây là đề tài nghiên cứu thuộc Chương trình nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ sau thu hoạch.

Qua một thời gian triển khai nghiên cứu, nhóm nghiên cứu thu được các kết quả như sau:

1. Thu thập được các thông tin về đặc điểm sinh ngoại hình, đặc điểm sinh thái học, một số thông số chủ yếu và cấu tạo thô đại của gỗ Tống quá sủ. Gỗ Tống quá sủ được xếp vào nhóm gỗ có khối lượng thể tích dưới 0,50 g/cm³ và là loại gỗ có khả năng chịu lực thấp. Căn cứ vào khối lượng thể tích, các chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu lực của gỗ Tống quá sủ, nhóm nghiên cứu đã xác định được độ bền uốn tĩnh, mô đun đàn hồi uốn tĩnh, độ bền nén dọc và ngang thớ của gỗ.

2. Nhóm nghiên cứu quyết định xử lý gỗ bằng phương pháp thủy-nhiệt-cơ. Để có thể xử lý và xây dựng được công nghệ xử lý gỗ Tống quá sủ, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu khái quát về phương pháp xử lý, chế độ xử lý làm mềm, hóa dẻo gỗ và chế độ nén ép gỗ  với các thông số về áp suất, nhiệt độ và thời gian; nghiên cứu công nghệ xử lý nâng cao khả năng chống vi sinh vật và khả năng cháy chậm cho gỗ; Xây dựng quy trình công nghệ xử lý gỗ Tống quá sủ.

3. Về quy trình công nghệ sản xuất gỗ, nhóm nghiên cứu đã xây dựng được 3 quy trình sản xuất đó là: Quy trình công nghệ sản xuất cấu kiện xây dựng dạng dầm;  Quy trình công nghệ sản xuất ván tường dạng ép lớp; Quy trình công nghệ sản xuất ván sàn dạng lớp. Tất cả các quy trình này đã được lập biểu đồ và thuyết minh cụ thể.

Công nghệ xử lý được chia làm 3 giai đoạn chính: 1) Xử lý thủy - nhiệt: gỗ được xử lý ở 60-70^oC trong thời gian 6-10 giờ kết hợp với xử lý bảo quản bằng thuốc XM5, MAP 10%; 2) Xử lý cơ học: ép gỗ với áp suất 1,6 MPa ở nhiệt độ 140^oC trong thời gian 40 phút; 3) Xử lý ổn định kích thước gỗ ở nhiệt độ 100^oC trong thời gian 10 phút.

Kết quả kiểm định chất lượng tại Viện Vật liệu xây dựng và Viện Khoa học lâm nghiệp Việt Nam cho thấy, gỗ Tống quá sủ sau xử lý đạt yêu cầu của loại gỗ nhóm III theo TCVN 1072-71 (trước khi xử lý gỗ Tống quá sủ được xếp vào nhóm VI), khả năng chống mối nhà tốt, kháng mục trắng, nâu bền, phù hợp làm nguyên liệu xây dựng nhà nông thôn.

4. Đã thiết lập danh mục máy móc thiết bị chủ yếu để sản xuất cấu kiện xây dựng với công suất 3000 m³/năm.

Do công nghệ sản xuất cấu kiện xây dựng (gỗ ghép khối) từ gỗ thông thường và gỗ biến tính chỉ khác nhau ở công đoạn biến tính gỗ, vì vậy, trong đề tài không xem xét đến giá thành của các công đoạn thông thường, mà chỉ xem xét đến giá thành của công đoạn xử lý biến tính gỗ. Thông qua đó có thể đánh giá độ chênh lệch giá giữa các sản phẩm khi sử dụng nguyên liệu gỗ khác nhau. Đề tài đã tính toán được giá thành cho 1m³  gỗ Tống quá sủ biến tính và phân tích được một số nhân tố tác động đến môi trường khi sản xuất nhà gỗ bằng gỗ Tống quá sủ biến tính. Từ kết quả tổng hợp chi phí cho sản xuất 1m³ gỗ Tống quá sủ biến tính nhóm nghiên cứu đã đưa ra giá thành sơ bộ của gỗ Tống quá sủ biến tính khi sử dụng nguyên liệu gỗ là ván xẻ quy cách khoảng 7,7 triệu/m³. So với giá một số loại gỗ thuộc Nhóm III theo tiêu chuẩn TCVN 1702-71 thì giá gỗ xẻ Tống quá sủ biến tính thấp hơn khá nhiều. Khi áp dụng phương pháp vật lý - cơ học (hoá mềm - nén ép) có thể nâng cao được độ bền cơ học của gỗ Tống quá sủ từ gỗ nhóm VI lên gỗ nhóm III theo TCVN 1072:1971. Chế độ xử lý gỗ cần để nhiệt độ xử lý hoá dẻo ở 60-70^oC, thời gian hoá dẻo 9-15 phút/mm chiều dày phôi. Công đoạn nén ép gỗ: T = 140-150^oC; P = 1,6 MPa; Xử lý bảo quản gỗ bằng XM5 với nồng độ 10% và xử lý chậm cháy bằng MAP với nồng độ 10%; khả năng kháng mục đạt cấp 2 theo EN 305-1, khả năng chống mối nhà thang điểm 3 theo ASTM 3345; mức độ chậm cháy đạt chất lượng.

Như vậy, gỗ Tống quá sủ sau xử lý có thể sử dụng để sản xuất cấu kiện xây dựng dạng dầm, cột. Sản phẩm đáp ứng Tiêu chuẩn AS/NZS 1328:2:1998 về cấu kiện xây dựng dạng dầm. Gỗ Tống quá sủ sau xử lý có thể sử dụng để sản xuất cấu kiện xây dựng dạng tấm. Sản phẩm đáp ứng Tiêu chuẩn GB/T 20241:2006 về cấu kiện xây dựng dạng tấm và tiêu chuẩn JAS SE-7 về cấu kiện xây dựng làm ván sàn. Cấu kiện xây dựng tạo ra từ gỗ Tống quá sủ sau khi xử lý nén ép, xử lý bảo quản và xử lý chậm cháy hoàn toàn phù hợp cho việc xây dựng nhà ở nông thôn dạng liên kết và lắp ghép theo mô đun. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu các giải pháp lâm sinh để nâng cao chất lượng cây đứng, nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ (giảm số lượng mắt, giảm độ cong, tăng chiều cao dưới cành). Độ tuổi khai thác gỗ Tống quá sủ ít nhất là 10 năm tuổi; ở cấp tuổi đó mới nâng cao được tỷ lệ lợi dụng gỗ, chất lượng gỗ đảm bảo và nâng cao được hiệu quả kinh tế về kinh doanh rừng.

Trong nghiên cứu này, giá thành gỗ Tống quá sủ được xử lý mới tính toán sơ bộ là 7,7 triệu đồng/m3 nên cần tiếp tục nghiên cứu và tính toán chính xác (ở điều kiện sản xuất thương mại) làm căn cứ phát triển loại hình sản phẩm này. Và để đánh giá chính xác giá trị thực tiễn của kết quả nghiên cứu, đề nghị tiếp tục triển khai dự án sản xuất thử nghiệm.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 12599-2016) tại Cục Thông tin KH&CN quốc gia.