Gỗ là một vật liệu dị hớng do đó các tính chất của gỗ sẽ khác nhau theo ba phơng: Dọc thớ, xuyên tâm, tiếp tuyến. Tỷ lệ co rút theo chiều dọc thớ là nhỏ nhất, tiếp đến là xuyên tâm và lớn nhất là tiếp tuyến, chính vì sự khác nhau này là nguyên nhân dẫn đến gỗ dễ bị cong vênh và làm giảm chất lợng ván.
Sự cong vênh của các thanh ghép thành phần sẽ làm cho sản phẩm ván ghép bị cong vênh cũng nh phá vỡ liên kết của các thanh (đặc biệt là khi ghép nối các thanh thành phần bằng keo), kích thớc chiều rộng thanh thờng đợc quyết định bằng chiều dày sản phẩm, kích thớc chiều rộng thanh phụ thuộc rất nhiều vào tính chất của gỗ. Chủ yếu là quan hệ giữa tỷ lệ co rút theo phơng xuyên tâm và phơng tiếp tuyến. Để khắc phục hiện tợng này ta có một số giải pháp sau:
Hạn chế tối đa chiều rộng thanh gỗ lõi, xếp các thanh gỗ xẻ khi ép đối xứng vòng năm.
Công thức xác định chiều dày và chiều rộng thanh ghép: t = f(tsp)
w = f(t) Trong đó: tsp – chiều dày sản phẩm, mm;
t – chiều dày thanh lõi, mm; w – chiều rộng thanh lõi, mm.
Tuỳ theo từng loại gỗ khác nhau mà quan hệ kích thớc giữa chiều rộng và chiều dày thanh ghép cũng khác nhau. Để xác định chiều rộng và chiều dày thanh ghép căn cứ vào tỷ lệ
tam n xuyê phưong theo rút Co tuyến tiếp ng phư theo rút Co o XT TT =
Nếu =2 XT TT ta sẽ có w = 2t Nếu >2 XT TT ta sẽ có w < 2t Nếu <2 XT TT ta sẽ có w > 2t
ở đây nguyên liệu chính là keo lá tràm vì vậy tôi xét tỷ lệ theo nguyên liệu gỗ keo lá tràm 49 , 2 53 , 1 81 , 3 = = XT TT Do gỗ keo lá tràm có trị số >2 XT TT suy ra w < 2t. Cụ thể ta có bảng sau:
Bảng 3.1. Quan hệ kích thớc giữa chiều dày và chiều rộng thanh ghép
t (mm) 10 11 12 13 14 15 16
w (mm) 18 20 22 24 26 28 30
Chơng 4
Kết quả nghiên cứu 4.1. Điều tra khảo sát về luồng
Cây Luồng có tên khoa học là Dendrocalamus membranaceus. Tre luồng
cho ta nhiều công dụng. Chúng đợc làm vật liệu xây dựng, làm nhà, làm cửa, ván sàn, ván sợi ép, làm đồ gia dụng, trang trí nội thất, cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy giấy và làm nhiều mặt hàng thủ công mỹ nghệ khác.
Tre luồng thuộc lớp thực vật một lá mầm, ngành thực vật hạt kín, bao gồm khoảng 80 chi và trên 1000 loài. Phân bố chủ yếu ở nhiệt đới và á nhiệt đới Châu
á, Châu Phi và Châu Mỹ. Việt Nam có gần 20 chi, khoảng 150 loài [4].
Hòa Bình bắt đầu đa cây luồng vào trồng từ năm 1990, nhng diện tích tăng rất nhanh và hiện đạt khoảng 14.650 ha. Mục tiêu đến năm 2010, diện tích luồng của Hoà Bình sẽ đạt 20.000 ha, đến năm 2020 phải đạt 40.000 ha.
Theo thống kê vào năm 2004, Thanh Hóa có trên 57.000 ha rừng Luồng, chiếm hơn một nửa diện tích rừng trồng cả tỉnh, có trữ lợng gần 60 triệu cây tre luồng và khả năng khai thác mỗi năm chừng 15 triệu cây. Rừng Luồng tập trung tại các huyện miền núi, nhng nhiều nhất là các huyện Ngọc Lạc, Lang Chánh, Cẩm Thủy, Bá Thớc, Quan Sơn, Quan Hóa của tỉnh Thanh Hoá tại những vùng đất Bazan ven sông suối, có độ ẩm cao, mùn nhiều. Cây Luồng có thể thích nghi ở độ cao 500 mét trên mực nớc biển, nơi có nhiệt độ trung bình 220c, độ ẩm 80% và lợng ma trung bình hàng năm khoảng 1.500mm. Tại Thanh Hóa, luồng có đ- ờng kính lớn nhất từ 17 đến 20cm, trung bình 12-15 cm; cây cao nhất khoảng 15 đến 17 mét, thân thẳng, thờng sử dụng với độ dài từ 7 đến 10 mét.
Sơn la diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 1.405,500 ha, trong đó đất đang sử dụng là 702,800 ha, chiếm 51% diện tích đất tự nhiên. Đất cha sử dụng và sông,
suối còn rất lớn: 702,700 ha, chiếm 49% diện tích đất tự nhiên. Diện tích đất lâm nghiệp chiếm 73% tổng diện tích tự nhiên của tỉnh, đất đai phù hợp với nhiều loại cây, có điều kiện xây dựng hệ thống rừng phòng hộ và tạo các vùng rừng kinh tế hàng hoá có giá trị cao. Rừng Sơn La có nhiều loại động, thực vật quý hiếm và các khu rừng đặc dụng có giá trị nghiên cứu khoa học và phục vụ du lịch sinh thái trong tơng lai. Diện tích rừng của tỉnh có 357.000 ha, trong đó rừng trồng là 25.650 ha. Tỉnh có 4 khu rừng đặc dụng bảo tồn thiên nhiên: Xuân Nha (Mộc Châu) 38.000 ha, Sốp Cộp (Sông Mã) 27.700 ha, Copia (Thuận Châu) 9.000 ha, Tà Xùa (Bắc Yên) 16.000 ha. Độ che phủ của rừng đạt khoảng 37%, năm 2003. Về trữ lợng, toàn tỉnh có 87,053 triệu m3 gỗ và 554,9 triệu cây tre, nứa, phân bố chủ yếu ở rừng tự nhiên, rừng trồng chỉ có 154 nghìn m3 gỗ và 221 nghìn cây tre, nứa.
Ngoài ra, còn có rất nhiều tỉnh có rừng tre trồng đó là: Phú Thọ khoảng
27.000 ha; Nghệ An khoảng 17.000 ha Rừng trồng tuy có diện tích ít hơn so…
với rừng tự nhiên nhng lại là nơi cung cấp sản lợng tre chủ yếu cho xây dựng và thủ công mỹ nghệ, sản xuất công nghiệp.
Theo thống kê năm 2001 của ban chỉ đạo kiểm kê rừng, tổng diện tích tre luồng của Việt Nam là 1.489.068 ha, với tổng trữ lợng 8.400.767.000 cây trong đó 1.415.552 ha rừng tre tự nhiên (cả rừng tre thuần loài và hỗn giao với gỗ), với trữ lợng 8.304.693.000 cây và 73.516 ha rừng tre trồng với trữ lợng 96.074.000 cây [15].
Tính chất vật lý của tre [15]
Khối lợng thể tích: Khối lợng thể tích của tre thay đổi từ 0,4 - 0.9 g/cm3, nó phụ thuộc vào cấu tạo giải phẫu của tre, nh là số lợng và sự phân bố sợi quanh bó mạch. Vì vậy, khối lợng thể tích của tre có quan hệ chặt chẽ với loài tre (chẳng hạn tre gai là 0,9 g/cm3 nhng vầu đắng thì chỉ có 0,7 g/cm3), tuổi tre, vị trí
trên thân và điều kiện sinh trởng của tre. Khối lợng thể tích của ngon tre và cật tre cao hơn vì mật độ bó mạch dày hơn, đờng kính mạch nhỏ hơn. Ngợc lại, dới gốc và trong ruột tre có khối lợng thể tích thấp hơn. Khối lợng thể tích cao thì c- ờng độ cũng cao, vì vậy khối lợng thể của tre phản ánh rất rõ tính chất cơ học của tre.
Độ ẩm của tre: độ ẩm tre tơi thờng thay đổi theo tuổi, độ cao thân cây, vị trí thành tre và thời kỳ chặt hạ. Độ ẩm bão hoà của tre khoảng 35 - 40%, nó ảnh hởng đến tính chất cơ lý của tre. Nhìn chung tre già có độ ẩm thấp tre non có độ ẩm cao. Độ ẩm của tre tơi thờng cao hơn 70% và trung bình khoảng 80 - 100%
Tính chất co rút của tre: Tỷ lệ co rút của tre thờng ít hơn gỗ. Khác với gỗ, ở tre co rút thể tích nhiều hơn co rút theo chiều dài. Co rút tiếp tuyến ở cật tre là lớn nhất, thứ hai là co rút xuyên tâm và co rút tiếp tuyến ở ruột tre, co rút dọc thớ là ít nhất. Nguyên nhân chính gây ra sự co rút là do phân bố bó mạch ở cật nhiều hơn ở ruột nên phần cật co dãn nhiều hơn phần ruột. Theo hớng xuyên tâm hai phần này không hạn chế lấn nhau, nên co dãn đạt trị số tối đa và đây cũng là nguyên nhân gây vỡ nứt của tre trong những ngày khô hanh hoặc khi sấy.
Tính chất hút nớc của tre: tre và gỗ giống nhau do đợc cấu tạo nên bởi tế bào nên có vách và ruột tế bào. Đây là hai vị trí giữ nớc của tre. Khả năng hút n- ớc nhiều hay ít phụ thuộc vào loại tre. (Sau 50 ngày đêm ngâm trong nớc tre gai ở Chí Linh, Hải Dơng là 96,1% và tre gai ở Đông Triều, Quảng Ninh là 102,1%).
Thành phần hoá học của tre [15]
Thành phần hoá học của tre phụ thuộc vào loại tre, tuổi tre, nơi sinh trởng, thời kỳ chặt hạ. Thành phần hoá học của tre cũng tơng tự nh thành phần hoá học của gỗ. Thành phần chính của tre là cellulose, hemi-cellulose và lignin, nó chiếm khoảng trên 90% tổng khối lợng. Ngoài ra, tre cũng có các thành phần hoá
học phụ nh: nhựa, tannin và các muối vô cơ. Tuy nhiên, hàm lợng các chất chiết suất kiềm, tro và silic trong tre cao hơn gỗ. Điều này làm cho quá trình gia công cơ học của tre khó hơn gỗ.
Các chất hữu cơ cấu tạo nên tre chủ yếu là cellulose và lignin, ngoài ra có khoảng 2 - 6% tinh bột, 2% deoxidized saccharide, 2 - 4% chất béo và 0,8 - 6% protein. Sự có mặt của tinh bột ở trong tre làm cho nó rất dễ bị nấm mục tấn công.
Ngoài ra, tre còn có các chất vô cơ Si, Ca, K, Mn, Mg. Các chất này sẽ biến thành tro khi đốt cháy hoàn toàn tre. Tỷ lệ tro ở ruột cao hơn ở cật vì phần ruột chứa nhiều chất vô cơ.
Cellulose là thành phần cơ bản của vách tế bào (đặc biệt là tế bào sợi), trong tre hàm lợng cellulose khoảng 40 – 60%, trong đó α-cellulose chiếm khoảng 70 - 80% là thành phần cấu tạo chính của tre, β-cellulose chiếm khoảng 20 - 28%, γ- cellulose chiếm 1-5%. Hàm lợng cellulose ít thay đổi khi tuổi tre thay đổi, nhng nó thay đổi theo chiều cao thân tre và tăng dần từ gốc lên ngọn.
Lignin là một hydrat cacbon cao phân tử, lignin trong tre đợc cấu thành bởi paradium, guaiacyl và mauve với tỷ lệ 10 : 68 : 22. Hàm lợng lignin trong tre chiếm khoảng 20 - 26%.
Hemi-cellulose trong tre bao gồm hầu hết là pentosan (chiếm trên 95%) và một lợng nhỏ là hexosan.
Tính chất cơ học của tre [15]
Tre có độ bền cơ học cao và khả năng thích ứng tốt, dễ gia công, vì vậy nó đợc sử dụng rộng rãi trong xây dựng, sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, trong công nghiệp và nghề cá. Tre có ứng suất kéo gấp hai lần gỗ và ứng suất nén cũng cao hơn gỗ khoảng 10%
ứng suất chịu kéo dọc thớ: Là phơng chịu lực tốt nhất so với các phơng chịu lực khác. Các loại tre khác nhau thì ứng suất kéo dọc thớ cũng khác nhau. Trong cùng một cây tre ở các vị trí khác nhau ứng suất chịu kéo cũng khác nhau. Tại một vị trí thì giới hạn bền chịu kéo ở phần cật lớn hơn ở phần ruột, ứng xuất chịu kéo ở phần đốt bằng 1/2 ứng suất chịu kéo ở phần lóng. Theo chiều cao thân cây thì ứng suất chịu kéo ở phần gốc nhỏ hơn phần ngọn vì mật độ bó mạch ở phần ngọn cao hơn phần gốc.
ứng suất chịu nén: Do cấu tạo của tre nên ứng suất chịu nén dọc thớ lớn hơn ứng suất chịu nén ngang thớ, theo chiều cao thân cây ứng suất chịu nén dọc thớ ở các vị trí khác nhau cũng khác nhau, ứng suất chịu nén dọc thớ giảm từ góc đến ngọn.
ứng suất trợt: ứng suất trợt của tre tơng đối nhỏ so với các loại ứng suất khác, ứng suất trợt dọc thớ nhỏ hơn ứng suất trợt ngang thớ khoảng 3 lần, ứng suất trợt ở phần đốt nhỏ hơn phần lóng. Trợt ngang thớ các bó mạch sản sinh nội lực, còn trợt dọc thớ nội lực do các mô mềm sinh ra, trên thành tre phần cật có giới hạn bền trợt lớn hơn phần ruột. Nếu so sánh ứng suất trợt của tre với ứng suất trợt của gỗ ta thấy ứng suất trợt của tre nhỏ hơn nhiều so với gỗ, ứng suất trợt này có ảnh h- ởng đến quá trình gia công tre.
ứng suất tách dọc thớ của tre: Do các tế bào của tre ở phần lóng xếp song song với trục dọc của thân cây nên ứng suất tách dọc thớ rất nhỏ. ứng suất tách ở phần lóng nhỏ hơn ở phần mấu do ở phần mấu các tế bào xếp nghiêng so với trục dọc thân cây. Giới hạn bền tách của tre khoảng 19 - 20 MPa, còn giới hạn bền tách của gỗ từ 150 - 200 MPa.
Mô đun đàn hồi của tre: Do cấu tạo của tre không đồng nhất, mặt khác tre là vật liệu hữu cơ nên khi chịu tác động của ngoại lực nó có biến dạng lớn. Biến
dạng của tre theo các chiều hớng khác nhau cũng khác nhau. Đặc trng cho tính biến dạng của tre là biến dạng và đàn hồi.