III.2.1. Một số đặc điểm nổi bật của phương pháp xẻ hình sao
3.3. NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ KHUYẾT TẬT CỦA THANH CƠ SỞ SẢY RA SAU QUÁ TRÌNH GIA CÔNG VÀ SẤY
Đây là một vấn đề rất quan trọng vì nó không những ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ thành khí của ván xẻ mà còn ảnh hưởng tới tỷ lệ lợi dụng của gỗ cũng như chất lượng của sản phẩm tạo ra.
Trong nhiều công trình nghiên cứu về biến dạng của gỗ cũng đề cập đến vấn đề biến dạng và khuyết tật của thanh sau khi chế biến và sấy ở tại những vị trí có định hướng khác nhau trên khúc gỗ. Hầu hết những biến dạng đó được chia ra thành 4 nhóm chính được thể hiện trên (hình 3.13) [21].
Hình 3.13. Những dạng khuyết tật của ván sau quá trình sấy:
a) Cong dạng nhíp xe (Crook); b) Xoắn vỏ đỗ (Twist); c) Cong hình cung (Bow); d) Cong lòng máng (Cup.
Trong quá trình thử nghiệm trên 300 khúc gỗ Pinus silvestris và 400 khúc gỗ Picea abies Karst cùng với các hướng của vòng năm khác nhau T.S Dick cũng đã có những kết luận cụ thể về những dạng biến dạng của thanh về trước và sau quá trình sấy .
Tất cả các mẫu thử trong thí nghiệm này đều có thiết diện ngang bằng 50 x 100 mm và chiều dài mẫu là 3 m. được sấy đến độ ẩm 18 % sau khi đã tiến hành quy trình " wetting and drying cycles" .Quy trình này đã được Armstrong and Kingston (1960) khám phá ra nhằm mục đích tạo nên những biến dạng lớn nhất của vật liệu gỗ khi thanh đổi ẩm độ trong gỗ, từ đó giúp cho việc so sánh, kiểm tra những biến dạng của gỗ được dễ dàng và trực quan hơn.
Quy trình "wetting and drying cycles" được tiến hành trong 20 ngày đêm như sau: ván xẻ sau khi đã được cân để kiểm tra khối lượng thì bắt đầu tiến hành quá trình làm ẩm. Ván được thả tự do trong nước trong 30 phút, sau đó được cân trọng lượng lại một lần nữa. Sau khi cân ván lại được làm ướt bề mặt trên trong vòng 15 phút, nhằm đảm bảo nước thầm được vào tất cả các bề mặt của ván. Sau toàn bộ quá trình trên ván được đưa vào sấy ở nhiệt độ 21±1°C và độ ẩm môi trường là 39±5 % trong thời gian 20 ngày đêm.
Trước khi ván được kiểm tra biến dạng thì phải đảm bảo để ván ổn định trong điều kiện bình thường trong vòng 2 tuần lễ.
Phương pháp đo và thử mẫu
Đối với phép đo độ cong lòng máng (cup) thì tiến hành đo trên 5 vị trí trên toàn bộ tấm ván, bắt đầu từ khoảng cách 5 cm tính từ một đầu ván, và các điểm còn lại có khoảng cách đều nhau trên toàn bộ chiều dài tính từ điểm đầu đến điểm cuối của phép đo.
Đối với các biến dạng còn lại ( bow, crook, twist) được đo trên toàn bộ chiều dài của tấm ván. Phép đo khoảng cách được tính từ điểm có độ biến dạng lớn nhất đến mặt phẳng chuẩn.
Trong quá trình thí nghiệm ông đã chia các loại ván ra làm 4 nhóm chính được phân biệt với nhau bởi hướng của vòng năm. Loại ván thứ nhất là ván có phần gỗ xốp gần tâm nằm hoàn toàn trong thiết diện ngang. ba nhóm còn lại
lần lượt là ván tiếp tuyến (góc α từ 0-300) , ván “bán xuyên tâm” (góc α từ 30- 600) và ván “xuyên tâm toàn phần” (góc α từ 60-900).
Độ cong dạng nhíp xe (Crook): Ở cả hai loại gỗ thì ván ở nhóm B (ván xuyên tâm) có độ cong là ít nhất. Tuy nhiên ván ở nhóm C (ván bao tâm) tuy có độ cong nhỏ nhất song tần số vết nứt của lại này lại rất nhiều. Qua các thí nghiệm thấy rằng ở cả hai loại gỗ, sự không tương quan giữa khoảng cách từ tâm gỗ và độ cong dạng nhíp xe.
Hình 3.14. Giá trị trung bình của độ cong dạng nhíp xe (crook) sau khi sấy của hai loại gỗ Pine (a) và Spruce (b) sau 3 quá trình “wetting and drying”.
Độ cong hình cung (bow): Không bị phụ thuộc nhiều vào hướng của vòng năm, độ cong dạng hình cung (bow) của cả hai loại gỗ đều tăng thêm sau quá trình thay đổi độ ẩm. Sau chu trình ẩm - khô đầu tiên tác giả đã không thấy có sự khác biệt lớn về độ cong giữa các nhóm của gỗ pine. Đến khi ván được
Hình 3.15. Giá trị trung bình của độ cong hình cung (bow) sau khi sấy của hai loại gỗ Pine (a) và Spruce (b) sau 3 quá trình “wetting and drying”.
Hình 3.16. Giá trị trung bình của độ cong hình cung (bow) của gỗ Pines (a) và Spruce (b) trong 3 quá trình “wetting and drying”.
làm ẩm trở lại ở chu trình thứ hai thì độ cong của ván xuyên tâm và bán xuyên tâm (B và E) đã thấp hơn đáng kể so với hai dạng còn lại. Tuy nhiên ở gỗ spruce thì không có sự khác biệt nhiều giữa hai dạng ván này.
Độ xoắn dạng vỏ đỗ (twist): Cũng giống như độ cong dạng crook và bow, độ xoắn dạng vỏ đỗ có xu hướng tăng thêm sau quá trình ẩm - khô. Sự tăng thêm được thể hiện mạnh nhất là ở loại ván (C). Cũng trong một số nghiên cứu trước đây của (Mishiro and Booker 1988; Perstorper et al. 1995) đã chỉ ra rằng độ xoắn dạng vỏ đỗ rất dễ nhận thấy ở loại ván bao tâm hơn là các loại ván có khoảng cách với tâm gỗ. Trong nghiên cứu này ta cũng dễ dàng nhận thấy không có sự khác nhau nhiều giữa hai loại ván C và B giữa hai loại gỗ
pine và spruce.
Độ cong dạng lòng máng (cup): Được đo tại 5 vị trí khác nhau trên ván, những giá trị trong biểu đồ này chính là những giá trị cao nhất trong 5 giá trị đo được. Vì chiều rộng mẫu thử nhỏ ( w = 100mm) nên độ cong thể hiện được không lớn lắm chỉ khoảng vài mm. Sự thay đổi độ cong (cup) trong quá trình thay đổi độ ẩm là rất nhỏ và rất khó để có thể đo được chính xác trị số
Hình 3.17. Giá trị trung bình của độ xoắn dạng vỏ đỗ (twist) sau khi sấy của hai loại gỗ Pine (a) và Spruce (b) sau 3 quá trình “wetting and drying”.
này. Trên biểu đồ ta có thể thấy hai loại ván (C) và (F) là hai loại ván có độ cong lớn nhất. Điều này cũng cho thấy được sự không đẳng hướng của vật liệu gỗ tự nhiên khi cong theo hướng bán kính của vòng năm. Theo cách đó thì những loại ván gần tâm gỗ sẽ có xu hướng cong lòng máng lớn hơn những
loại ván có cùng hướng vòng năm những ở cách xa tâm.
Trong nghiên cứu này T.S Dick còn thực hiện nghiên cứu và so sánh những biến dạng trên những loại ván với những vị trí cụ thể hơn ở trước và sau khi sấy.
Ông cũng chỉ ra rằng khoảng hơn 70 % mẫu thử có dạng cong hình cung và dạng nhíp xe đều có xu hướng hướng về phía tâm gỗ. Điều này được ông giải thích là do sự co rút dọc thớ bị chênh lệch giữa hai phần, gỗ xốp ở gần tâm và phần gỗ trưởng thành. Phần gỗ xốp gần tâm có sức co rút mạnh hơn trong quá trình sấy nên đã làm cho mẫu thử cong về phía gần tâm hơn.
Hình 3.18. Giá trị trung bình của độ cong dạng lòng máng (cup) sau khi sấy của hai loại gỗ Pine (a) và Spruce (b) sau 3 quá trình “wetting and drying”.
Các giá trị trên biểu đồ cũng cho ta thấy sự biến dạng của các mẫu thử có hướng vòng năm khác nhau. Trong đó mẫu thử (H) là mẫu thử có độ biến dạng ít nhất sau quá trình sấy, điều này càng chứng minh được tính chất ổn định của thanh khi xẻ theo phương pháp xẻ hình sao.
Hình 3.19. Giá trị trung bình của độ cong hình cung (bow) khi gỗ còn tươi và sau khi sấy của hai loại gỗ Pine (a) và Spruce (b) với hướng vòng năm khác nhau trên mỗi thiết diện
Hình 3.20. Giá trị trung bình của độ cong dạng nhíp xe (crook) khi gỗ còn tươi và sau khi sấy của hai loại gỗ Pine (a) và Spruce (b) với hướng vòng năm khác nhau trên mỗi thiết diện