Giáo trình môn học Chuẩn bị nguyên vật liệu nghề mộc dân dụng

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ Dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (VTEP) GIÁO TRÌNH Môn học : CHUẨN BỊ NGUYÊN VẬT LIỆU Mã số: MH - 09 nghề : mộc dân dụng Trình độ: Lành nghề giáo trình môn học chuẩn bị nguyên vật liệu nghề mộc dân dụng Hà nội - 2006 Tuyên bố bản quyền Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình cho nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác có ý đồ lệch lạch hoặc sử dụngvới mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Tổng cục dạy nghề sẽ tìm mọi cách để bảo vệ bản quyền của mình Tổng cục dạy nghề cám ơn và hoan nghênh các thông tin giúp cho việc tu sửa và hoàn thiện tốt hơn tài liệu này. Địa chỉ liên hệ: Dự án giáo dục kỹ thuật và nghề nghiệp Tiểu ban phát triển chương trình Học liệu ................................................................. ................................................................. ................................................................... Mã tài liệu.................................... Mã quốc tế ISBN................................ LờI TựA (Vài nét giới thiệu xuất xứ của chương trình và tài liệu) Tài liệu này là một trong các kết quả của Dự án GDKT-DN .. (Tóm tắt nội dung của Dự án) (Vài nét giới thiệu quá trình hình thành tài liệu và các thành phần tham gia) (Lời cảm ơn các cơ quan liên quan, các đơn vị và cá nhân đã tham gia ) (Giới thiệu tài liệu và thực trạng) TàI liệu này được thiết kế theo từng mô đun thuộc hệ thống mô đun của một chương trình, để đào tạo hoàn chỉnh nghề ở cấp trình độ .. và được dùng làm Giáo trình cho học viên trong các khoá đào tạo, cũng có thể được sử dụng cho đào tạo ngắn hạn hoặc cho các công nhân kỹ thuật, các nhà quản lý và người sử dụng nhân lực tham khảo. Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ được hoàn chỉnh để trở thành giáo trình chính thức trong hệ thống dạy nghề. Hà nội, ngày . tháng. năm. Giám đốc Dự án quốc gia MỤC LỤC ĐÒ môc Trang 1 Lời tựa 3 2 Mục lục 4 3 Giới thiệu môn học. 5 4 Bài 1: Cấu tạo gỗ. 10 5 Bài 2: Tính chất vật lý của gỗ. 18 6 Bài 3: Tính chất cơ học của gỗ. 33 7 Bài 4: Các khuyết tật của gỗ 47 8 Bài 5: Phân loại gỗ. 62 9 Bài 6: các sinh vật phá hại gỗ. 89 10 Bài 7: Ngâm, hong phơi , sấy gỗ và xếp gỗ. 95 11 Bài 8: Tẩm thuốc bảo quản gỗ. 110 12 Bài 9: Các loại ván nhân tạo. 122 13 Bài 10: Cách chọn nguyên liệu cho một sản phẩm mộc. 129 14 Bài 11: Xác định nguồn cung cấp và thực hiện các thủ tục mua nguyên vật liệu. 134 22 Đáp án các câu hỏi và bài tập 140 GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC Vị trí, ý nghĩa, vai trò của môn học. Để có một sản phẩm mộc dân dụng đẹp, bền, chắc chắn, phù hợp với mục đích và yêu cầu của người sử dụng, việc đầu tiên của người thợ mộc là phải hiểu rõ cấu tạo, các đặc điểm, tính chất của các loại gỗ; hiểu rõ các loại khuyết tật của gỗ cũng như các biện pháp tận dụng gỗ và phòng chống các sinh vật phá hoại gỗ. Người thợ mộc biết dựa vào hình dạng, kết cấu, kích thước của sản phẩm mộc và các yêu cầu về kỹ thuật, chất lượng để chon được loại gỗ phù hợp cho loại sản phẩm đó và cũng từ đó xác định được cách thức tiếp cận với thị trường cung cấp vật liệu mộc để tiến hành mua vật liệu. Môn học “Chuẩn bị nguyên vật liệu” được biên soạn nhằm trang bị cho học viên những kiến thức về cấu tạo, đặc điểm, tính chất của các loại gỗ; các loại khuyết tật của gỗ, các biện pháp tận dụng gỗ và phòng chống các sinh vật phá hoại gỗ. Ngoài ra còn cung cấp những kiến thức cơ bản về cách lựa chọn vật liệu, mua vật liệu một cách hợp lý nhất. Môn học này là môn học cơ sở, nó làm tiền đề cho học viên tiếp tục học các mô đun chuyên môn. Mục tiêu của môn học: Học xong môn học này học sinh thực hiện được: - Mô tả đặc tính của gỗ và các loại nguyên vật liệu khác thường dùng trong nghề mộc dân dụng. - Xử lý - bảo quản gỗ. - Chọn và dự tính được lượng nguyên vật liệu phù hợp với yêu cầu của sản phẩm mộc. Mục tiêu thực hiện của môn học: Học xong môn học này học sinh sẽ có khả năng: - Trình bày được cấu tạo của gỗ. - Trình bày được tính chất cơ lý của gỗ. - Nhận biết được các khuyết tật của gỗ. - Nhận biết được các loại gỗ thường dùng theo tên gọi, theo nhóm gỗ. - Chọn được các loại gỗ phù hợp để chế tạo các chi tiết của sản phẩm mộc. - Ngâm gỗ, hong phơi, xếp gỗ và tẩm hoá chất đúng kỹ thuật và đảm bảo an toàn. - Nhận biết được các vật liệu được chế biến từ gỗ như: ván ép, ván dăm, ván sợi,,, và lựa chọn chúng để chế tạo các sản phẩm. - Dự tính được lượng nguyên vật liệu cần sử dụng để sản xuất. - Điều tra, xác định chính xác các nguồn cung cấp nguyên vật liệu ở trong vùng/khu vực. - Thực hiện tốt các thủ tục mua nguyên vật liệu theo pháp luật. - Tuân thủ nguyên tắc an toàn lao động và bảo vệ vệ sinh môi trường theo luật định. - Giải thích sự quan trọng tính gọn gàng, ngăn nắp, chính xác, trung thực, và tiết kiệm trong việc sử dụng nguyên vật liệu để sản xuất. Nội dung chính của môn học: Cấu tạo của gỗ. Tính chất cơ lý của gỗ. Các khuyết tật của gỗ. Các tiêu chuẩn phân loạI gỗ. Chọn gỗ. Ngâm gỗ, hong phơi, xếp, sấy gỗ và tẩm hoá chất. Các vật liệu được chế biến từ gỗ như: ván ép, ván dăm ép, ván sợi ép. Cách chọn nguyên liệu cho một sản phảm mộc. Dự tính được lượng nguyên vật liệu cần sử dụng để sản xuất. Điều tra, xác định các nguồn cung cấp nguyên vật liệu. Các thủ tục mua nguyên vật liệu. Các nguyên tắc an toàn lao động và bảo vệ vệ sinh môi trường khi chọn gỗ, sử lý gỗ. Thái độ làm việc. Kiên trì, gọn gàng, ngăn nắp, chính xác, cần cù, có ý thức tiết kiệm nguyên vật liệu và bảo vệ môi trường làm việc. SƠ ĐỒ MỐI LIÊN HỆ GIỮA CÁC MÔ ĐUN / MÔN HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC 08 Điện kỹ thuật 32542201- 03 Bào mặt phẳng MÔN HỌC 07 An toàn lao động và vệ sinh môi trường 32542201- 06 Gia công mối ghép mộng 32542201- 07 TRANG sức 32542201- 02 Pha phôi MÔN HỌC 09 Chuẩn bị nguyên, vật liệu 32542201- 04 Gia c«ng méng 32542201- 01 Vẽ kỹ thuật 32542201- 05 Gia c«ng mÆt cong vµ ghÐp v¸n 32542201- 18 Thực tập sản xuất 32542201- 09 Gia công ghế 32542201- 10 Gia công bàn làm việc 32542201- 11 Gia công giương đôi 3 vai 32542201- 12 Gia cụng bàn ăn 32542201- 13 Gia cụng tủ hồ sơ tài liệu 32542201- 14 Gia công tủ áo 2 buôngg CÁC HOẠT ĐỘNG CHÍNH TRONG MÔN HỌC Học trên lớp: Giới thiệu các kiến thức cơ bản về: Cấu tạo của gỗ. Tính chất cơ lý của gỗ. Các khuyết tật của gỗ. Các tiêu chuẩn phân loạI gỗ. Chọn gỗ. Ngâm gỗ, hong phơi, xếp, sấy gỗ và tẩm hoá chất. Các vật liệu được chế biến từ gỗ như: ván ép, ván dăm ép, ván sợi ép. Cách chọn nguyên liệu cho một sản phảm mộc. Dự tính được lượng nguyên vật liệu cần sử dụng để sản xuất. Điều tra, xác định các nguồn cung cấp nguyên vật liệu. Các thủ tục mua nguyên vật liệu. Thực hành tại xưởng trường: Lựa chọn các loại độ ẩm thích hợp đối với gỗ dùng để đóng bàn học sinh. Uốn ván theo chiều ngang. Kiểm tra sức chịu uốn, nén ngang thớ và nén dọc thớ của một số loại gỗ thường dùng. Nhận dạng được các loại khuyết tật tự nhiên và khuyết tật do sâu nấm và khuyết tật do gia công chế biến của gỗ. Nhận biết và gọi tên các loại gỗ ở vùng Tây nguyên (hoặc theo vùng/miền của người học), phân loại theo nhóm gỗ, theo kích thước và chất lượng. Kiểm tra , phát hiện các loại sinh vật phá hoại gỗ trên một số loại gỗ thường dùng. Chọn và ngâm gỗ. Hong phơi và xếp gỗ. Xếp các loại gỗ thành khí trong lò sấy và sấy gỗ. Chọn thuốc bảo quản gỗ và tẩm thuốc bảo quản gỗ trên các cây gỗ dùng để gia công các chi tiết của các sản phẩm mộc chuẩn bị sản xuất. Chọn các loại ván nhân tạo phù hợp để sản xuất các loại sản phẩm: tủ gương, bàn máy vi tính, bàn làm việc... Chọn nguyên liệu cho các sản phẩm mộc Xác định nguồn cung cấp và thực hiện các thủ tục mua nguyên vật liệu. YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔN HỌC. Về kiến thức: Trình bày được các tính chất cơ lý cơ bản của gỗ. Nêu được các dạng khuyết tật của gỗ. Nêu được các tiêu chuẩn phân loại gỗ. Trình bày được cách ngâm gỗ, hong phơi, xếp, sấy gỗ và tẩm hoá chất. Dự tính được lượng nguyên vật liệu cần sử dụng để sản xuất. Điều tra, xác định các nguồn cung cấp nguyên vật liệu. Nêu được các thủ tục mua nguyên vật liệu. Về kỹ năng: Kiểm tra, chọn lựa chính xác và hợp lý vật liệu cho sản phẩm mộc. Xử lý được các hiện tượng cong, vênh, nứt, mối, mọt, mục. Hong, phơi, sấy gỗ đạt độ ẩm cần thiết. Biết tìm và mua gỗ theo đúng yêu cầu. Về thái độ: Chủ động tìm hiểu, học hỏi và có thái độ trọng thị khi giao tiếp với mọi người. Tự rèn luyện cho mình đức tính tỷ mỉ, cẩn thận trong quá trình thực hành. BÀI 1 CẤU TẠO GỖ. MÃ BÀI: MH - 09 - 01. Giới thiệu: Cấu tạo gỗ là một trong những nhân tố ảnh hưởng lớn đến tính chất của gỗ. Tính chất của gỗ quyết định bởi cấu tạo gỗ. Muốn nhận biết, phân biệt được các loại gỗ, trước hết cần phải nắm vững những kiến thức cơ bản về cấu tạo gỗ. Những kiến thức cơ bản về cấu tạo gỗ chính là cơ sở để giải thíchbản chất các hiện tượng nảy sinh trong các quá trình gia công, chế biến và sử lý gỗ. Từ đó xác định phương pháp gia công, chế biến, bảo quản và sử dụng gỗ cho các sản phẩm cụ thể, hạn chế sự lãng phí trong quá trình sử dụng. Mặt khác còn tìm các biện pháp khắc phục các nhược điểm của gỗ, nâng cao giá trị sử dụng gỗ. Bài học “Cấu tạo gỗ” trình bày một số đặc điểm, cấu tạo cơ bản của gỗ giúp học viên nhận biết tên gỗ, tính chất của nó để sử dụng hợp lý trong quá trình xử lý, gia công, chế biến. Mục tiêu thực hiện: Học xong bài này, học sinh sẽ có khả năng: Phân biệt được vỏ cây, tầng tái sinh, gỗ và tuỷ cây.. Phân biệt được các mặt cắt cây gỗ (mặt cắt ngang, mặt cắt tiếp tuyến, mặt cắt xuyên tâm). Trình bày được cấu tạo thô đại của gỗ như: vòng năm, gỗ giác và gỗ lõi,mạch gỗ, sợi gỗ, tia gỗ, ống dẫn nhựa, tế bào nhu mô... Đề cương nội dung: Cấu tạo thân cây. Khái niệm về mặt cắt cây gỗ. Cấu tạo thô đại của gỗ. . I. CẤU TẠO THÂN CÂY. Thân cây có nhiệm vụ dẫn truyền nhựa, giữ vững tán lá, chống lại ảnh hưởng của gió, dự trữ dinh dưỡng và cung cấp gỗ. Cấu tạo thân cây trên mặt cắt ngang gồm 4 phần: Vỏ cây, tầng phát sinh, gỗ và tuỷ cây. (Hình vẽ 1.1) 1 2 3 4 Hình 1.1. Cấu tạo cây gỗ. 1: Vỏ cây 2: Tầng phát sinh. 3: Gỗ. 4: Tuỷ cõy. 1, Vỏ cây: Vỏ có tác dụng bảo vệ thân cây, dự trữ chất dinh dưỡng, đồng thời là đường dẫn truyền nhựa từ lá xuống khắp thân cây. Từ ngoài vào, vỏ chia làm 4 phần: Bỉêu bì, thụ bì, lớp nhu mô và phân li be. Vỏ của nhiều loại cây có giá trị kinh tế cao: Vỏ cây Quế làm thuốc, vỏ cây cao su cho mủ là nguồn nguyên liệu quan trọng trong các ngành công nghiệp, vỏ của một số cây có chất chát chiết suất dùng làm nguyên liệu thuộc gia... 2, Tầng phát sinh. Tầng phát sinh nằm giữa phần gỗ và phần vỏ cây. Cấu tạo của tầng phát sinh gồm 6 đến 8 lớp tế bào trong đó chỉ có một lớp tế bào có khả năng phân sinh ra các tế bào mới, tất cả các lớp tế bào khác, đều do lớp tế bào nguyên thuỷ này phân sinh. Tế bào nguyên thuỷ của tầng phát sinh có hai loại: loại xếp theo chiều dọc thân cây và loại xếp theo chiều ngang thân cây. - Loại xếp theo chiều dọc thân cây thường có hình con thoi, loại tế bào này sinh ra toàn bộ tế bào xếp theo chiều dọc thân cây. - Loại xếp theo chiều ngang thân cây thường có hình tròn hoặc đa giác nhỏ và dẹt, loại tế bào này sinh ra tất cả các loại tế bào nằm ngang theo chiều xuyên tâm và tiếp tuyến. Phân sinh theo hướng xuyên tâm làm cho đường kính cây không ngừng tăng lên. Phân sinh theo hướng tiếp tuyến để mở rộng chu vi thân cây. Hai phương thức phân sinh xuyên tâm và tiếp tuyến luôn luôn tồn tại và xen kẽ vào nhau, để tạo ra các vòng gỗ hàng năm (vòng năm) 3, Phần gỗ. Bao gồm gỗ sơ cấp và gỗ thứ cấp. - Gỗ sơ cấp: Là phần gỗ sinh ra trong năm đầu tiên, chiếm tỷ lệ ít không đáng kể. - Gỗ thứ cấp: Là phần gỗ sinh ra từ năm thứ hai, đây là phần gỗ chủ yếu trong việc lợi dụng gỗ. - ở một số cây gỗ, phần gỗ được chia làm 2 phần: gỗ giác có màu nhạt và gỗ lõi có màu xẫm. 4, Tuỷ cây. Tuỷ hình thành trước tiên khi cây bắt đầu sinh trưởng. tuỷ do tế bào nhu mô mềm tạo thành nên nhẹ và xốp. tuỷ có nhiệm vụ dự trử chát dinh dưỡng để nuôi cây ở những năm đầu. Bình thường thì tuỷ cây nằm giữa thân cây, nhưng trong quá trinh sinh trưởng cây chịu ảnh hưởng của nhiều điều kiện ngoại cảnh nên tuỷ thường bj lệch sang một bên. Các loại gỗ nặng, chắc kích thước và hình dạng của tuỷ cây nhỏ. Ngược lại, các loại gỗ mềm, xốp, nhẹ tuỷ tâm tồn tại lâu và có kích thước lớn. II. CẤU TẠO GỖ. 1. Khái niệm về các mặt cắt cây gỗ. Trong thực tế sản xuất thường khảo sát cấu tạo gỗ qua mắt thường hoặc kính lúp. Muốn khảo sát cấu tạo gỗ toàn diện và rõ ràng thường phải xem xét qua 3 mặt cắt: mặt cắt ngang, mặt cắt xuyên tâm và mặt cắt tiếp tuyến (hình 1.2). 1 2 3 Hình 1.2. Các mặt cắt cây gỗ. 1, Mặt cắt ngang. 2, Mặt cắt tiếp tuyến. 3, Mặt cắt xuyên tõm. a - Mặt cắt ngang. Là mặt cắt thẳng góc với trục thân cây và đi ngang qua thân cây. b - Mặt cắt xuyên tâm. Là mặt cắt song song với trục dọc thân cây và đi qua tuỷ cây. c - Mặt cắt tiếp tuyến. Là mặt cắt song song với trục dọc thân cây và ti ếp tuyến với v òng năm. Trong 3 mặt cắt thì mặt cắt ngang thể hiện được nhiều đặc điểm cấu tạo nhất. 2. Cấu tạo thô đại của gỗ. a - Vòng năm. Vòng năm là lớp gỗ do tầng phát sinh hình thành trong một chu kỳ sinh trưởng. Tuỳ theo loài cây, điều kiện sinh trưởng khác nhau mà vòng năm rộng hẹp khác nhau. Nói chung điều kiện ngoại cảnh thuận lợi cây lớn nhanh, vòng năm rộng. Trong mỗi vòng năm phần gỗ phía trong sinh ra vào thời kỳ đầu mùa sinh trưỏng gọi là gỗ sớm, phần gỗ phía ngoài sinh ra vào thời kì cuối sinh trưởng gọi là gỗ muộn. Do tế bào lớn vách mỏng, nên gỗ sớm có màu nhạt, nhẹ, mềm, khả năng chịu lực kém hơn gỗ muộn. ở nước ta khí hậu bốn mùa không khác nhau nhiều, nên vòng năm của gỗ không được rõ lắm. Gỗ sớm và gỗ muộn càng phân biệt rõ thì vòng năm càng có ranh giới rõ ràng và tạo nên vân gỗ càng đẹp. Hình 1.3. Vòng năm trên mặt cắt ngang Hình 1.4. Vòng năm trên mặt cắt xuyên tâm Hình 1.5. Vòng năm trên mặt cắt tiếp tuyến Trên mặt cắt ngang hình dạng vòng năm là những vòng tròn đồng tâm vây quanh tuỷ (hình 1,3). Trên mặt cắt xuyên tâm vòng năm là những hình dải song song với trục dọc thân cây (hình 1.4). Khi gặp điều kiện sinh trưởng không bình thường như: nắng hạn, khô hanh đột ngột, sương muối, cháy rừng hay sâu ăn trụi lá v.v....Căy ngừng sinh trưởng một thời gian rồi tiếp tục sinh trưởng trở lại. Trong trường hợp này thường hình thành vòng năm giả, hẹp mờ và không khép kín. Tính số vòng năm ở vị trí sát gốc có thể định được tuổi cây, nhưng chú ý loại vòng năm giả. Đối với loại gỗ có vòng năm giả, đặc điểm của vòng năm có thể giúp ích cho việc nhận biết mặt gỗ. b, Gỗ giác và gỗ lỏi. Tất cả các loại gỗ đều có màu sắc. Một số loại gỗ xem trên mặt cắt ngang chỉ có một màu. Có một số loại gỗ, phần gỗ phía ngoài nằm sát vỏ có màu nhạt hơn gọi là gỗ giác, phần gỗ bên trong đi vào đến tuỷ cây có màu sẫm hơn gọi là gỗ lõi. Gỗ lõi là do gỗ giác hình thành. Tuỳ theo từng loại cây gỗ lõi bắt đầu hình thành sớm muộn khác nhau. Gỗ giác biên thanh gỗ lõi là cả một quá trình hoá, lý học và sinh lý phức tạp, trong quá trình ấy tế bào chết đi, thể bít hình thành, các chất hữu cơ xuất hiện. Do chất hữu cơ xuất hiện trong ruột tế bào và thấm vào vách tế bào nên gỗ lõi có màu sẫm, nặng, cứng, khó thấm nước và có khả năng chống lại sâu nấm tốt hơn gỗ giác. Do các dịch thể khó thấm vào gỗ lõi nên thường dùng gỗ lõi để đóng các thùng đựng chất lỏng. Song do gỗ lõi khó thấm thuốc bảo quản nên ít dùng gỗ lõi để làm những đồ gỗ qua xử lí hoá học. Khi cây vừa chặt hạ xuống, gỗ lõi thường chưa rõ. Sau một thời gian tiếp xúc với không khí chất hữu cơ trong gỗ bi ô xy hoá nên gỗ lõi có màu sẫm. c, Mạch gỗ. Mạch gỗ chỉ có ở cây lá rộng. Là tổ chức cấu tạo bởi nhiều mạch gỗ nối tiếp nhau tạo thành ống dài. - Vai trò của mạch gỗ: Tế bào mạch gỗ chiếm tỷ lệ khá lớn trong thể tích gỗ (thường 20- 30%). Khi cây còn sống, mạch gỗ trong cây dẫn truyền nhựa nguyên từ rễ lên lá, khi gỗ bị chặt hạ nó có tác dụng làm cho nước lưu thông trong gỗ dễ, gỗ chóng khô. Trong bảo quản nó có tác dụng làm cho thuốc bảo quản thấm sâu và nhanh. Tế bào mạch gỗ thường có dạng hình trống (ở các loại gỗ có mạch lớn ) hoặc hình viên trụ. Tuỳ từng loại gỗ........ Trên mặt cắt ngang tế bào mạch gỗ là những lỗ hình tròn hoặc bầu dục hay đa giác gọi là Mạch gỗ. Mạch gỗ phân bố theo các hình thức sau đây: - Mạch gỗ xếp vòng (hình 1.6): Trong phạm vi mỗi vòng năm các mạch gỗ ở vòng sớm có đường kính lớn xếp thành vòng tròn đồng tâm vây quanh tuỷ, ở phần gỗ muộn mạch gỗ nhỏ nằm rải rác và phân tán. Hình thức sắp xếp này khá phổ biến ở các loại gỗ vùng ôn đới. ở nước ta gỗ có hình thức này rất ít chỉ thấy ở Xoan ta, Tếch và một ssố ít các loại gỗ khác. - Mạch gỗ phân tán (hình 1.7): Mạch gỗ ở phần thân gỗ sớm và gỗ muộn có đường kính gần bằng nhau nằm phân tán rải rác hoặc tụ hợp theo những hình thức khác nhau. Đây là hình thức phổ biến ở gỗ nước ta. - Mạch gỗ vừa xếp vòng vừa phân tán (hình 1.8): Phần gỗ sớm đường kính mạch gỗ lớn hơn phần gỗ muộn và có xu hướng xếp thành vòng, càng ra đén phần gỗ muôn Mạch gỗ bé dần và xếp phân tán. Hình 1.6. Mạch xếp vũng Hình 1.7. Mạch phân tán Hình 1.8. Mạch vừa xếp vòng vừa xếp phân tán d, Tế bào nhu mô. Tế bào nhu mô là những tế bào vách mỏng, hình trụ ngắn do tế bào hình con thoi của tầng phát sinh phân sinh ra, làm nhiệm vụ dự trử chất dinh dưỡng trong cây. ở cây lá rộng loại tế bào này chiếm 12- 15% thể tích gỗ có màu trắng nhạt dễ phân biệt với tế bào vách dày có màu nâu thẩm, đậm dễ quan sát, là yếu tố quan trọng giúp chú ta nhận biết các loại gỗ. Quan sát trên mặt cắt ngang của gỗ (qua kính hiển vi) ta thấy tế bào nhu mô phân bố theo 4 hình thức sau: - Tế bào nhu mô phân tán: Từng dãy tế bào nhu mô phân tán, rãi rác trong gỗ, - Tế bao nhu mô vây quang mạch gỗ: xếp thành vòng tròn khép kín hoặc không khép kín. - Tế bào nhu mô liên kết các lỗ mạch thành giải. - Tế bào nhu mô liên kết thành giải không nằm cạnh mạch, làm thành ranh giới vòng năm vây quanh tủy. e, Tia gỗ. Tia gỗ do tế bào hình tròn hoặc đa giác của tầng phát sinh sinh ra.những tế bào nằm dọc theo chiều xuyên tâm. Tia gỗ có tác dụng vận chuyren chất ding dưỡng theo chiều ngang thân cây và dự trử chất dinh dưỡng khi cây còn sống. Quan sát trên mặt cắt ngang, tia gỗ là những đường thẳng sẩm màu chạy từ tuỷ ra đến vỏ tạo thành hình dẻ quạt. Trên mặt cắt xuyên tâm, tia gỗ là những đoạn thẳng nằm ngang hay những vết trên mặ cắt tiếp tuyến. Tia gỗ bị cắt ngang có hình con thoi màu sẩm hơn so với màu chung của gỗ. Loài gỗ nào có tia gỗ nhiều, kích thước lớn thì gỗ đó dễ bị nứt. Do đó cần chú ý khi gia công, bảo quản và sử dụng gỗ. f, ống dẫn nhựa. ống đẫn nhựa có hai loại : ống dẫn nhựa dọc và ống dẫn nhựa ngang, Tế bào của ống đẫn nhựa dọc do tế bào hình thoi của tầng phát sinh sinh ra, còn tế bào của ống dẫn nhựa ngang là do tế bào hình tròn hoặc đa giác của tầng phát sinh phân sinh. ống dẫn nhựa dọc tập trung ở phần gỗ muộn (gỗ lá rộng), ống dẫn nhựa ngang nằm trong tia gỗ (gỗ lá kim) Cấu tạo của ống dẫn nhựa gồm 3 loại tế bào tạo nên: - Tế bào tiết: Là loại tế bào sống nằm trong cùng, vây quanh ống dẫn nhựa, giữ chức năng tiết nhựa. - Tế bào chết: Nằm sát và bao quanh tề bào tiết. giữ chức năng cơ học. - Tế bào nhu mô sống, nằm cạnh tế bào chết, ruột chứa các chất đường, bột, ... g, Cấu tạo lớp. Đây là một dạng cấu tạo đặc biệt của một số loài gỗ lá rộng. Quan sát dưới mắt thường và kính lúp trên mặt cắt tiếp tuyến, ta nhận được các đường gợn sóng cách nhau đều đặn, đó là ranh giới của một lớp gỗ. Tuỳ theo loài cây có từ 2- 7 lớp/ mm. h, Vết tuỷ. Là tế bào nhu mô có tác dụng hàn gắn vết thương của tầng phát sinh khi bị tổn thương cơ giới, sâu bệnh, hoả hoạn.. Quan sát bằng mắt thường và kính lúp trên mặt cắt ngang ta thấy những vết tuỷ lớn hình bán nguyệt màu sẩm. trên mặt cắt dọc là một vết sẩm màu dài song song với trục dọc thân cây. III. SƠ LƯỢC THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA GỖ. Tế bào thực vật là một thể hỗn hợp rất phức tạp do các chất cao phân tử tạo nên. Qua nghiên cứu ta thấy gỗ gồm các thành phần theo sơ đồ sau: (Hình ) 1. Thành phần hoá học của gỗ. Các chất tao thành gỗ chủ yếu là chất hữu cơ (99 – 99,7%), bao gồm các nguyên tố hoá học như : Cácbon (C), Hidro (H), Oxy (O), và Nito (N). Ngoài ra còn có chất vô cơ (0,3 – 1%), bao gồm các nguyên tố hoá học như : Kali (K), Natri (Na), Mangan (Mn), Sat (F), Silic (Si), Manhe (Mg). Các chất tạo nên vách tế bào gỗ : Xenlulô, Hemi xenlulô và Lích nhin. Những chất : Pectin, nhựa, chất chát, chất béo, chất dầu, chát màu, abumin... nằm trong ruột tế bào. a. Xenlulô (C6H10O5)n Xelulô là thành phần cơ bản nhất của vách tế bào. Trong gỗ lá rộng xenlulo chiếm từ 46- 48% ; gỗ lá kim chiếm từ 48- 56%. Xenlulo có dạng sợi màu trắng, không mùi vị, có khả năng hút nước nhưng không tan trong nước. Xenlulo có khả năng tan trong một số dung dịch muối trung tính, axit và một số dung dịch khác Xenlulo tác dụng với Axit : Khi đun nóng với axit vôcơ xenlulo bị thuỷ phân thành đường gluco (C6H12O6). Tác dụng với axit nitoric (HNO3) đậm đặc, có sự hỗ trợ của H2SO4) thì tạo thành các este của xenlulo cho các nitoxenlulo sưqr dụng trong công nghiệp. Tác dụng với axit axêtic (CH3 COOH) cho ta axêtat xenlulo từ đó có thể sản xuất ra chát dẻo, phim ảnh, dầu sơn, tơ nhân tạo.... Xenlulo tác dụng với bazơ : Xelulo chỉ tác dụng với bazơ mạnh tạo thành hợp chát xenlulo kiềm, từ đó sản xuất ra sợi vico làm mành sợi, trong công nghiệp sản xuất săm lốp ôtô, xe đạp, mô tô... Vì xenlulo có khả năng hút nước, tham gia phản ứng với một số hoá chất, nên khi sử dụng bảo quản phải chú ý tránh các hoá chất làm giảm khả năng chịu lực của gỗ và hạn chế khả năng hút nước của gỗ. b. Hêmi xenlulo. Cúng như xenlulo, hêmi xenlulo là những polyxaccarit cấu tạo nên vách tế bào, nhưng so với xelulo thì tính chất hoá học kém ổn định hơn. Hêmi xenlulo có thành phần đường pentozan (C5H8O4) và hecxôzan (C6H10O5)n , nên gỗ là thức ăn cho một số sinh vật như mối, mọt, nấm, hà... c. Linhin. Linhin là thành phần cáu tạo chủ yếu của vách tế bào, chiếm tỷ lệ 17- 30% trong lượng gỗ sau xenlulo. Linhin là chất bột màu nâu, kém ổn định hơn xenlulo, dễ hoà tan trong nước, tính chất này thường được lợi dụng để loại trừ linhin trong công nghiệp sản xuất giấy và tơ nhân tạo. Linhin là nguyên liệu của một số nghành công nghiệp hoá học. Trong công nghiệp sản xuất cao su, linhin là chất độn tăng thêm độ cứng, bền, mềm dẻo cho sản phẩm. Linhin cón làm nguyên liệu để chế tạo chất dẻo, chất cách điện, thuốc nhuộm, thuốc sát trùng, than hoạt tính.... 2. Các chất chứa trong ruột tế bào. Các chất xenlulo, hêmixenlulo và linhin là những chất cấu tạo nên vách tế bào, về tỷ lệ nhiều ít nhưng loại gỗ nào cũng có. Các chất chứa trong ruột tế bào không phổ biến trong tất cả các lọai gỗ, mà chỉ có trong một số lài cây nhất định. Sau đây xin giới thiệu một số chất cơ bản : Nhựa cây: Nhựa cây làm ảnh hưởng tới quá trình gia công gỗ, hạn chế sự thoát hơi nước trong quá trình sấy gỗ, làm tăng lực cản trong quá trình cắt gọt gỗ làm ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm. Nhưng nhựa cây cũng có nhiều công dụng : Làm nguyên liệu sản xuất sơn dầu, mực in, chất cách điện... Chất chát: (tanin) làm ảnh hưởng đến quá trình cắt gọt gỗ, làm cho lưỡi cắt chóng mòn, chóng hỏng. Nhưng tanin hạn chế côn trùng phá hoại gỗ, tanin còn dùng trong công nghiệp thuộc gia. Chất màu: Là một trong những yếu tố để nhận mặt gỗ, ngoài ra còn làm tăng thêm vẽ đẹp của gỗ. Tinh dầu: Là cacbuahydro có mùi thơm, dễ bay hơi, không hoà tan trong nước. Là một trong những yếu tố để nhận mặt gỗ. Khi trang sức bề mặt sản phẩm, phải chú ý làm sạch chất dầu, nhựa và chất chát, có như vậy màng trang sức mới bám vào bề mặt gỗ được. CÂU HỎI ÔN TẬP. 1, Cấu tạo thân cây gồm mấy phần, hãy nêu tên từng phần? 2, Trình bày khái niệm các mặt cắt cây gỗ? 3, Hãy nêu sơ lược cấu tạo thô đại của gỗ? BÀI 2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA GỖ. MÃ BÀI: MH - 09 - 02. Giới thiệu: Tính chất vật lý của gỗ là những tính chất có thể xác định được trong điều kiện không làm thay đổi thành phần hoá học hoặc thay đổi bản chất của gỗ. Tính chất vật lý bao gồm các vấn đề như : Nước trong gỗ, sự co rút và giản nở, khối lượng thể tích, sự dẫn điện, dẫn nhiệt, khả năng truyền âm và các tính chất có liên quan đến màu sắc, mùi vị, khả năng phản quang của gỗ. Với thời lượng phân bổ cho bài học trong chương trình này, chứng ta chỉ tìm hiểu về ý nghĩa phương pháp xác định, các mối quan hệ lẫn nhau giữa một số tính chất vật lý chủ yếu cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến chúng. Từ đó tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà vận dụng một cách linh hoạt vào thực tế sản xuất, nhằm sử dụng hợp lý và tiết kiệm gỗ. Mục tiêu thực hiện: Học xong bài này, học sinh sẽ có khả năng: Giải thích được ảnh hưởng của nước trong gỗ đến chất lượng gỗ. Lựa chọn các loại độ ẩm thích hợp đối với gỗ dùng trong sản xuất hàng mộc. Giải thích được sự co rút và giãn nở của gỗ. Nêu được các nhân tố ảnh hưởng đến thể tích và khối lượng gỗ. Phân biệt được màu sắc, mùi vị của gỗ. Đề cương nội dung: Độ ẩm của gỗ. Tính chất co rút và giãn nở của gỗ. Khối lượng và thể tích gỗ. Màu sắc, mùi vị của gỗ. Tính dẫn điện và dẫn nhiệt của gỗ. . Các hoạt động trên lớp. I - ĐỘ ẢM CỦA GỖ. 1, Các hình thức tồn tại nước trong gỗ. a, Nước tự do. Nước tự do năm giữa khe hở của các tế bào và trong ruột tế bào, nó chỉ ảnh hưởng đến khả năng thẩm thấu các dịch thể vào gỗ và khối lượng thể tích gỗ, không ảnh hưởng đến tính chất của gỗ. b, Nước thấm. Nước thấm nằm giữa các mixen xenlulô trong vách tế bào, nó là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến tính chất của gỗ 2, Độ ẩm của gỗ. a, Khái niệm về độ ẩm. Độ ẩm là tỷ lệ phần trăm (%) khối lượng nước có trong gỗ so với khối lượng gỗ. b, Các loại độ ẩm. + Độ ẩm tương đối: Là tỷ lệ phần trăm (%) giữa khối lượng nước trong gỗ so với khối lượng gỗ. Gỗ có nước bao gồm: gỗ sấy, gỗ phơi khô, gỗ ướt, gỗ tươi. Độ ẩm tương đối được xác định bởi công thức: m1 - m2 Wa = . 100 (%) m1 Trong đó: - Wa Là độ ẩm tương đối (%) - m1 Khối lượng gỗ ướt (g) - m2 Khối lượng gỗ khô kiệt (g) Độ ẩm tương đối luôn luôn nhỏ hơn 100% Độ ẩm tuyệt đối: Là tỷ lệ phần trăm (%) giữa khối lượng nước trong gỗ so với khối lượng gỗ khô kiệt. Độ ẩm tuyệt đối được xác định bởi công thức: m1 - m2 W0 = . 100 (%) m1 Trong đó: - W0 Là độ ẩm tuyệt đối (%) - m1 Khối lượng gỗ ướt (g) - m2 Khối lượng gỗ khô kiệt (g) Độ ẩm tuyệt đối có thể lên tới trên 100% khi nước trong gỗ quá nhiều. Mối quan hệ giữa độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối. Độ ẩm tương đối và độ ẩm tuyệt đối nó có mối quan hệ với nhau, khi biết độ ẩm tương đối ta có thể tính được độ ẩm tuyệt đối và ngược lại. Theo công thức sau: 100 W0 Wa = 100 + W0 100 Wa W0 = 100 – Wa c. Phương pháp xác định độ ẩm gỗ. Có nhiều phương pháp để xác định độ ẩm gỗ như: Phương pháp sấy khô, phương pháp chưng cất, phương pháp dùng máy đo.....Tuỳ thuộc vào độ ẩm cần xác định mà chúng ta lựa chon phương pháp cho phù hợp. Phương pháp sấy khô: Phương pháp này hay sử dụng trong phòng thí nghiệm, gồm các bước như sau: Lấy mẫu ® Cân mẫu ® Sấy khô mẫu ® Xác định độ ẩm Lấy mẫu: Lấy mẫu có độ dài 10 mm (theo chiều dọc thớ) cách đầu tấm ván hoặc cây gỗ cần xác định mẫu khoảng 30 cm. Cân mẫu: Cân mẫu để xác định khối lượng ban đầu của mẫu (m1 ) Sấy mẫu: Mẫu gỗ sau khi cân được đặt vào tủ sấy, sấy khô hoàn toàn. Để xác định trạng thái khô hoàn toàn, ta phải cân mẫu 2 lần liên tiếp, độ ẩm chênh lệch nhau nhỏ hơn 0,3% thì được xem là gỗ khô hoàn toàn (m0). Và độ ẩm được xác định bằng công thức: m1 – m0 W0 = (%) m0 – m Trong đó: - m1 : Khối lượng gỗ và bình cân trước khi sấy (g) - m0 : Khối lượng gỗ và bình cân sau khi sấy (g) - m : Khối lượng bình có nắp (g) + Phương pháp chưng cất. - Lấy mẫu theo quy định của phương pháp cân sấy. - Cân mẫu để xác định khối lượng (m1). - Bỏ mẫu cùng với xylen [C6H4(CH3)2 ] vào trong cùng một bình. Xylen có tác dụng truyền nhiệt vào trong gỗ và hạ thấp nhiệt độ bốc hơi nước của gỗ, tạo điều kiện để nước trong gỗ thoát ra dễ dàng. Xylen cùng nước bốc hơi, gặp lạnh và ngưng tụ tại bình làm lạnh rơi vào ống thu hồi. Nước nặng nằm dưới, xylen nhẹ nằm trên. Thí nghiệm kéo dài từ 1 đến 1,5 giờ. Đọc trị số trên ống thu hồi ở ranh giới giữa nước và xylen. Người ta quy ước 1cm3 nước có khối lượng 1 gam, nên thể tích nước thu hồi được chính là lượng nước có trong gỗ (m2) Và độ ẩm được tính bằng công thức: m2 W0 = (%) m1 – m2 + Phương pháp dùng máy điện tự động. Phương pháp này thường được áp dụng để kiểm tra độ ẩm gỗ đưa vào sản xuất. Loại máy này được chế tạo dựa trên mối quan hệ giữa độ ẩm gỗ và khả năng dẫn điện của gỗ là tỷ lệ thuận. Tuỳ theo cấu tạo của từng loại máy, nhưng thông thường chỉ xác định được độ ẩm của gỗ trong phạm vi từ 6 – 30% và sai số có thể lên đến 1,5%. Vì nhanh gọn, dễ dùng không phụ thuộc vào hình dạng, kích thước của mẫu gỗ, nên phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở các xí nghiệp chế biến gỗ. 3, Tên gọi của gỗ theo độ ẩm. Tuỳ theo lượng nước có trong gỗ (độ ẩm) nhiều hay ít mà gỗ có những tên gọi khác nhau trong sử dụng như: Gỗ tươi, gỗ ướt, gỗ kho, gỗ sấy khô, gỗ khô kiệt.. Gỗ tươi: Là gỗ cây mới chặt hạ, độ ẩm gỗ phụ thuộc vào từng vị trí thân cây nhưng thường có tính quy luật tăng dần từ gốc lên ngọn, từ tuỷ ra vỏ. Độ ẩm trung bình của gô tươi thường từ 60 – 80%. Gỗ ướt: Là gõ ngâm lâu trong nước (gỗ ngâm trong ao hồ, gỗ vận chuyển bằng bè), loại gỗ này có độ ẩm cao hơn độ ẩm gỗ tươi (trên 100%). Gỗ khô: Là gỗ được hong phơi khô trong môi trường tự nhiên, độ ẩm của gỗ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường hong phơi. Trong điều kiện khí hậu như ở Việt nam, gỗ phơi khô thường có độ ẩm khoảng 15 –18%. Gỗ sấy khô: Là gỗ được làm khô trong môi trường sấy, tuỳ theo yêu cầu sử dụng mà chúng ta có thể sấy khô gỗ đạt tới độ ẩm từ 5 – 12%. Gỗ khô kiệt: Là gỗ được làm khô trong môi trường sấy, độ ẩm gỗ đạt tới 0%. Trong thực tế sản xuất rất ít khi sấy khô gỗ tới mức đó, gỗ khô kiệt thường dùng trong phòng thí nghiệm để xác định chính xác độ ẩm gỗ thí nghiệm. 4, Độ ẩm thăng bằng của gỗ. a, Sự trao đổi hơi nước của gỗ. Khả năng hút và thoát hơi nước của gỗ trong môi trường không khí gọi là sự trao đổi hơi nước của gỗ. Khả năng này phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí, Nhiệt độ giảm xuống càng nhanh gỗ hút hơi nước càng mạnh. Độ ẩm không khí càng cao, gỗ hút được hơi nước càng nhiều. Gỗ hút hơi nước sẽ giản nở ra, gỗ thoát hơi nước sẽ co rút lại, làm thay dổi hình dạng kích thước của gỗ. Đây là một nhược điểm lớn của gỗ mà khi sử dụng chúng ta cần chú ý. Gỗ hút hơi nước gây nên giản nở làm cho kích thước thay đổi, làm giảm khả năng chịu lực và tạo điều kiện tốt cho nấm phá hoại gỗ. Hút và thoát hơi nước của gỗ còn là một trong những nguyên nhân gây nên cong vênh, nứt nẻ, biến hình, ảnh hưởng xấu đến chất lượng gỗ. Để hạn chế khả năng hút hơi nước(ẩm) của gỗ, trong quá trình sử dụng gỗ cần phải được hong phơi hoặc sấy khô, hoặc quét sơn, đánh véc ni, ngâm tẩm gỗ trong các hoá chất lỏng không tan trong nước, tạo thành màng ngăn cách giữa gỗ với môi trường không khí. b, Độ ẩm thăng bằng. Quá trình trao đổi hơi nước giữa gỗ và không khí xảy ra cho tới khi áp suất hơi nước của không khí và áp suất hơi nước trên bề mặt gỗ cân bằng nhau. Độ ẩm của gỗ lúc này gọi là độ ẩm thăng bằng của gỗ. Thời gian đạt đến độ ẩm thăng bằng nhanh hay chậm phụ thuộc vào loại gỗ (gỗ lá kim chóng khô hơn gỗ cây lá rộng), khối lượng thể tích (khối lượng thể tich lớn, nước trong gỗ bốc hơi chậm nên lâu khô hơn gỗ có khối lượng thể tích nhỏ), độ ẩm ban đầu (gỗ có độ ẩm ban đầu cao sẽ lâu đạt độ ẩm thăng bằng hơn) và chiều thớ gỗ (hơi nước thoát ra ngoài theo chiều dọc thớ là nhanh nhất, rồi đến chiều xuyên tâm và chậm nhất là chiều tiếp tuyến) . Độ ẩm thăng bằng của các loại gỗ cao hay thấp phụ thuộc nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí. Độ ẩm không khí càng cao thì độ ẩm thăng bằng của gỗ cao. Nhiệt độ không khí cao thì độ ẩm thăng bằng của gỗ thấp. Độ ẩm thăng bằng còn là độ ẩm sử dụng của gỗ, độ ẩm để tính toán các chỉ tiêu về cơ lý của gỗ trong việc thiết kế các kết cấu về gỗ nên đặc biệt phải chú ý. Độ ẩm thăng bằng của các loại gỗ Việt nam khoảng 18%. c, Độ ẩm bảo hoà thớ gỗ. Khi đặt gỗ tươi trong môi trường nào đó có nhiệt độ, độ ẩm tương đối, nước trong gỗ sẽ thoát ra ngoài. Khi nước tự do thoát hết, nước thấm còn bảo hoà trong vách tế bào, độ ẩm của gỗ lúc này gọi là độ ẩm bảo hoà thớ gỗ. Khi đặt gỗ khô trong môi trường nào đó có nhiệt độ, độ ẩm tương đối, gỗ sẻ hút hơi nước. khi nước thấm bảo hoà trong vách tế bào, nước tự do bắt đầu xuất hiện, thì độ ẩm của gỗ lúc này gọi là độ ẩm bảo hoà thớ gỗ. Vậy độ ẩm bảo hoà thớ gỗ là độ ẩm xác định bởi lượng nước thấm tối đa trong gỗ. Nhiệt độ không khí có ảnh hưởng lớn đến độ ẩm bảo hoà thớ gỗ, nhiệt độ tăng độ ẩm bảo hoà thớ gỗ giảm. Đối với khí hậu Việt nam độ ẩm bảo hoà thớ gỗ của các loại gỗ bình quân là 30%. Xác điịnh độ ẩm bảo hoà thớ gỗ có một ý nghĩa quan trọng, vì nó là bước ngoặt, là mốc, là ranh giới về sự thay đổi tính chất của gỗ. Hiện tượng co giãn, biến dạng của gỗ chỉ xuất hiện khi độ ẩm của gỗ thay đổi trong phạm vi từ 0% đến độ ẩm bảo hoà của gỗ (30%). Khi độ ẩm của gỗ cao hơn độ ẩm bảo hoà thớ gỗ, sự co giản, biến dạng của gỗ không xuất hiện. 5, Tính chất hút nước và thấu nước của gỗ. a, Tính hút nước của gỗ. Tính hút nước là khả năng tự hút lấy nước vào gỗ khi ngâm nó trong nước. Gỗ hút nước nhanh hay chậm, nhiều hay ít phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất là khối lượng thể tích. Khối lượng thể tích càng lớn thì khả năng hút nước càng ít và ngược lại. Gỗ lõi thường hút nước chậm hơn gỗ giác. Gỗ hút nước nhanh hay chậm được biểu thị bằng tốc độ hút nước. Tốc độ hút nước là lượng nước mà gỗ có thể hút vào trong một đơn vị thời gian. Gỗ hút nước nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào vị trí, chiều thớ gỗ, hình dáng kích thước gỗ, nhiệt độ và độ ẩm ban đầu. Mặt xuyên tâm và tiếp tuyến hút nước rất chậm. Diện tích mặt cắt ngang càng lớn thì tốc độ hút nước càng nhanh. Nhiệt độ càng cao thì gỗ hút nước càng nhanh nhưng không nhiều, gỗ càng khô hút nước càng mạnh. Nắm vững các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hút nước của gỗ có ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật ngâm tẩm bảo quản gỗ. b, Tính thấu nước của gỗ. Tính chất thấu nước của gỗ là sức thẩm thấu của nước và các dịch thể khác vào gỗ dựa vào áp lực bên ngoài. Mức độ thấm sâu của nước và dịch thể tuỳ theo áp lực mạnh hay yếu, thời gian dài hay ngắn, nhiệt độ cao hay thấp, tính chất của dịch thể, loại gỗ, độ ẩm của gỗ....Gỗ hút nước nhiều chưa hẳn đã thấm được sâu và ngược lại. Gỗ có mạch to, ít thể bít, có sức thấu nước mạnh, tia gỗ càng nhiều, càng lớn thì chiều xuyên tâm thấu nước manh hơn chiều tiếp tuyến. Người ta lợi dụng tính chất này của gỗ vào trong việc ngâm tẩm gỗ, quét sơn, nhuộm màu, tráng keo, rút nhựa, làm giấy...Ngược lại, đặc biệt trong công nghiệp sản xuất tàu thuyền, thùng đựng chất lỏng hoặc ống dẫn nước .., cần chú ý hạn chế sức thấu nước của gỗ. II -TÍNH CHẤT CO RÚT VÀ GIẢN NỞ CỦA GỖ. Co rút và giản nở là một đặc điểm của gỗ, là nguyên nhân chính gây ra cong vênh, nứt nẻ, biến dạng gỗ. Vì vậy nghiên cứu tính chất co giản của gỗ để tìm ra biện pháp phòng trừ biến dạng của gỗ là rất quan trọng. 1, Quá trình co, giản và hệ số co, giãn. a, Quá trình co giản. Khi phơi, sấy gỗ, nước từ trong gỗ bốc ra, kích thước của gỗ thu nhỏ lại, hiện tượng đó gọi là sự co rút. Ngược lại, khi gỗ khô hút nước, làm cho kích thước của gỗ tăng lên, hiện tượng ấy gọi là sự giản nở. Vậy quá trình bốc hơi nước hoặc hút nước làm cho kích thước của gỗ thay đổi gọi là quá trình co giản của gỗ. Gỗ chỉ co giản khi độ ẩm của nó biến đổi trong phạm vi từ 0% đến độ ẩm bảo hoà thớ gỗ (30%) . Sức co giản của gỗ được xác định bằng tỷ lệ phần trăm giữa lượng co rút hoặc giản nở so với kích thước gỗ ban đầu, gọi là tỷ lệ co, giản. Tỷ lệ co giản của gỗ xác định theo các chiều: Chiều dọc thớ, chiều xuyên tâm và chiều tiếp tuyến, được xác định theo công thức: + Tỷ lệ co rút: l1 – l2 - Chiều dọc thớ: Yl = x 100 (%) l1 a1 – a2 - Chiều xuyên tâm: Yx = x 100 (%) a1 b1 – b2 - Chiều tiếp tuyến: Yt = x 100 (%) b1 Trong đó: l, a, b: Kích thước chiều dọc thớ, xuyên tâm và tiếp tuyến. Yl, Yx, Yt : Tỷ lệ co rút tối đa theo ba chiều. + Tỷ lệ giản nở: l2 – l1 - Chiều dọc thớ: Yl = x 100 (%) l1 a2 – a1 - Chiều xuyên tâm: Yx = x 100 (%) a1 b2 – b1 - Chiều tiếp tuyến: Yt = x 100 (%) b1 Trong đó: l, a, b: Kích thước chiều dọc thớ, xuyên tâm và tiếp tuyến. Yl, Yx, Yt : Tỷ lệ co rút tối đa theo ba chiều. b, Hệ số co giản. Để so sánh khả năng co, giãn của các loại gỗ với nhau người ta dùng hệ số co giãn Hệ số co, giãn là tỷ lệ co giãn khi độ ẩm thay đổi 1% Hệ số co giãn được tính theo công thức: Y K = Wbh Trong đó: - Y là tỷ lệ co giản tối đa theo các chiều (%). - Wbh là độ ẩm bảo hoà thớ gỗ (%) b, Hiện tượng co giản kh ông đ ều theo các chiều thớ gỗ. Sự co, giãn của gỗ luôn xảy ra theo 3 chiều: Dọc thớ, xuyên tâm và tiếp tuyến. Tỷ lệ co giãn giữa các chiều không giống nhau. Sự co giãn của gỗ có thể biểu diễn theo sơ đồ sau: Co, giãn Thể tích Chìều dài Dọc thớ Xuyên tâm Ngang thớ Tiếp tuyến Tỷ lệ co giãn của gỗ theo chiều như sau: Chiều dọc thớ thường rất nhỏ, không quá 1%. Chiều xuyên tâm từ 2 – 7% Chiều tiếp tuyến từ 4 – 14% Sở dĩ có sự khác nhau về tỷ lệ co giản giữa 2 chiều dọc thớ và ngang thớ là do sự sắp xếp tế bào trong thân cây và cấu trúc vách tế bào. Trong thân cây 90% tế bào xếp dọc theo thân cây, chỉ có tia gỗ sắp xếp theo chiều ngang thân cây. Như ta đã biết, hiện tượng co giãn của gỗ chỉ xảy ra khi lượng nước thấm trong vách tế bào thay đổi. Khi gỗ hút ẩm hoặc xả ẩm thì kích thước tế bào chủ yếu thay đổi theo chiều ngang, vì thế tỷ lệ co giãn của gỗ theo chiều ngang thớ lớn hơn rất nhiều so với chiều dọc thớ. Sự chênh lệch về sức co giản theo chiều xuyên tâm và chiều tiếp tuyến càng nhiều là một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng biến hình, cong vênh, nứt nẻ khi hong phơi, sấy gỗ. Tia gỗ càng lớn, càng nhiều thì sự chênh lệch sức co giản giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến càng rõ, do đó gỗ dễ nứt nẻ. Vết nứt thường xuất hiện chổ tiếp giáp giữa tế bào xếp dọc với tế bào nằm ngang của tia gỗ. c, Các nhân tố ảnh hưởng đến sức co giản của gỗ. Có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến sức co giản của gõ, nhưng ta chỉ xét mọt số nhân tố cơ bản sau đây: Khối lượng thể tích: khối lượng thể tích có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất co giản của gỗ. Gỗ có khối lượng thể tích càng lớn (gỗ nặng) sức co giản ngang thớ càng mạnh và ngược lại gố càng nhẹ thì sức co giản ngang thớ càng ít. Phương pháp phơi sấy: Phương pháp phơi sấy khác nhau cũng làm ảnh hưởng đến sức co giản của gỗ. Nếu yêu cầu về mức độ khô như nhau, thì gỗ phơi cô sthể co rút nhiệu hơn gỗ sấy. d, Các biện pháp hạn chế sức co giản của gỗ. - Dùng gỗ nhẹ: nếu không đòi hỏi chịu lực cao, co rút ít thì chúng ta nêu dùng gỗ nhẹ. - Tận dụng ván xẻ xuyên tâm có thể giảm bớt 1/ 2 sức co giản của gỗ. - Sử dụng ván ghép trong sản xuất hàng mộc. - Sử dụng ván nhân tạo thay cho ván thường. - Sấy khô gỗ đến độ ẩm 5-6% lm sức hút gỗ yếu đi, gỗ ít co giản. - Sơn, hoặc đánh véc ni tạo ra một lớp màng mỏng ngăn cách gỗ với môi trường, hạn chế sự co giản của gỗ. - Ngâm gỗ trong nước là kinh nghiệm cổ truyền của nhân dân ta có tác dụng rất tốt hạn chế sự co giản của gỗ. Khi ngâm gỗ trong nước, nước kết hợp với các chất hữu cơ tạo thành hợp chất bám vào vách tế bào do đó hạn chế sức hút nước và thoát hơi nước của gỗ. III - KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH CỦA GỖ. 1, Khối lượng riêng của gỗ. Khối lượng riêng của gỗ là khối lượng của vách tế bào trên một đơn vị thể tích tương ứng. Nghĩa là sau khi đã loại bỏ các chất trong ruột tế bào. - Khối lượng riêng của gỗ luôn luôn lớn hơn 1, và biến động trong khoảng 1,49 –1,57 g/cm3. 2, Khối lượng thể tích. a, Khái niệm. Khối lượng thể tích của gỗ là tỷ số giữa khối lượng gỗ trên một đơn vị thể tích. Được xác định bằng công thức: m g = (g/ cm3) hoặc (tấn/ m3) V Tuỳ theo lượng nước chứa trong gỗ nhiều hay ít mà có 4 khái niệm khác nhau về khối lượng thể tích thường gặp sau đây: - Khối lượng thể tích cơ bản: là tỷ số giữa khối lượng gỗ khô kiệt và thể tích gỗ ướt (tươi) m0 (w =0%) gc = (g/ cm3) V (w = 30%) - Khối lượng thể tích gỗ tươi: là tỷ số giữa khối lượng gỗ tươi trên một đơn vị thể tích gõ tươi. mt (w = 30%) gt = (g/ cm3) V - Khối lượng thể tích khô: là tỷ số giữa khối lượng gỗ khô và thể tích gỗ khô. mk (w =29%) gk = (g/ cm3) V - Khối lượng thể tích gỗ khô kiệt: là tỷ số giữa khối lượng gỗ khô kiệt và thể tích gỗ khô kiệt. m0 g0 = (g/ cm3) V Trong đó: g0, gt, gk : Khối lượng thể tích gỗ khô kiệt, gõ tươi, gỗ khô. m0, mt, mk : Khối lượng gỗ khô kiệt, gỗ tươi, gỗ khô. V : Đơn vị thể tích của khối lượng gỗ tương ứng. Trong thực tế thường dùng nhất là khối lượng thể tích gỗ khô, lấy độ ẩm 18% làm tiêu chuẩn. Khối lượng thể tích cơ bản là chỉ tiêu ổn định nhất vì cả hai yếu tố để tính đều là những trị số không đổi. b, Phương pháp xác định khối lượng thể tích. Tuỳ theo cách xác đinh thể tích, mà chúng ta có 4 tên gọi phương pháp xác định khác nhau: - Phương pháp cân đo - Phương pháp nhúng nước - Phương pháp dùng thể tích kế thuỷ ngân. - Phương pháp thủ công. Nhưng trong thực tế phương pháp cân đo là phương pháp thường dùng và đảm bảo chính xác nhất. Phương pháp này thường dùng mẫu thí nghiệm có hình dạng và kích thước như hình vẽ. Dùng thước kẹp panme đo kích thước 3 chiều, chính xác đến 0,01mm. Cân khối lượng mẫu gỗ chính xác đến 0,01g. Tính khối lượng thể tích theo công thức: m g = (g/ cm3) V c, Các nhân tố ảnh hưởng đến khối lượng thể tích. Loài cây khác nhau thì khối lượng thể tích cũng khác nhau: Các loài cây khác nhau thì có cấu tạo khác nhau, tỷ lệ tế bào vách dày, vách mỏng tạo ra sự chênh lệch về độ rỗng nhiều ít khác nhau và dẫn đến khối lượng thể tích khác nhau. Tỷ lệ gỗ sớm, gỗ muộn: Đối với những loài cây có gỗ sớm, gỗ muộn phân biệt thì tỷ lệ gỗ muộn nhiêfu hay ít có ảnh hưởng lớn đến khối lượng thể tích của gỗ. Độ ẩm gỗ: Nước trong gỗ nhiều hay ít là nhân tố ảnh hưởng lớn đến khối lượng thể tích của gỗ. Gỗ chứa nhiều nước khối lượng thể tích lớn, và ngược lại. Ngoài các nhân tố trên, các nhân tố khác như điều kiện sống của cây, vị trí phần gỗ khác nhau trên thân cây, vòng tăng trưởng hàng năm, ít nhiều đều ảnh hưởng đến khối lượng thể tích của gỗ. IV - MÀU SẮC, MÙI VỊ CỦA GỖ. 1, Màu sắc của gỗ. Bản thân tế bào gỗ không có màu đặc biệt, các chất màu, dầu, nhựa, tanin...... bám bên vách tế bào làm cho gỗ có màu. Màu sắc thường làm tăng vẻ đẹp, tăng gía trị sử dụng và giúp cho chúng ta nhận mặt gỗ. Màu đậm hay nhạt phụ thuộc vào tổ chức tế bào, độ ẩm và khuyết tật của gỗ. Thường gỗ lỏi có màu đậm, gỗ giác có màu nhạt. Gỗ khô có màu nhạt hơn gỗ ướt. Gỗ muộn có màu sẩm hơn gỗ sớm. Gỗ bị sâu nấm phá hoại thường làm cho gỗ thay đổi màu. 2, Mùi vị của gỗ. Mùi vị của gỗ là do nhựa cây, tinh dầu, ta nin và những chất khác trong ruột té bào tạo nên. Mùi vị giúp ta phân biệt được gỗ và lựa chọ hợp lý trong quá trình sử dụng gỗ. Gô xcó mùi thơm dễ bị sâu nấm phá hoại. Gỗ lỏi đậm mùi hơn gỗ giác, gỗ ướt đậm mùi hơn gỗ khô, gỗ bị mục mọt không giữa được mùi 3, Sự phản quang của gỗ. Tính chất phản chiếu ánh sáng của gỗ gọi là sự phản quang của gỗ. Phản chiếu mạnh, gỗ có màu sắc rực rỡ và ngược lại. Vì có nhiều tia gỗ nên mặt xuyên tâm phản chiếu ánh sáng mạnh hơn mặt tiếp tuyến. Gỗ làm đồ mỹ nghệ, đồ mộc, gỗ lạng, gỗ dán bề mặt trang sức thường chọ những loại gỗ có vân óng ánh, khi đánh bóng sẽ nổi vân rất đẹp. V - TÍNH DẪN ĐIỆN VÀ DẪN NHIỆT CỦA GỖ. 1, Tính dẫn điện của gỗ. Khả năng dẫn điện của gỗ tương đối kém. Gỗ hoàn toàn khô có thể xem như chất cách điện. Sức dẫn điện của gỗ được biểu thị bằng điện trở suất. r = R.S / L (Wcm) Hay bằng điện trở: R = rL / S (W) Trong đó: r - là điện trở suất (Wcm) S - là điện tích mặt cắt ngang của vật dẫn. L - là chiều dài vật dẫn (cm). R - là điện trở (W). Sứ dẫn điện của gỗ tuỳ thuộc vào độ ẩm, nhiệt độ, chiều thớ gỗ và loài cây. Độ ẩm tăng điện trở giảm nhất là khi độ ẩm gần đạt độ ẩm bão hoà thớ gỗ, nếu độ ẩm vượt quá độ ẩm bão hoà thì điện trở hầu như không thay đổi. Nhiệt độ tăng điện trở của gỗ giảm. Khả năng dẫn điện theo chiều dọc thớ là lớn nhất, chiều ngang thớ là trung bình, chiều tiếp tuyến là nhỏ nhất. Bảo quản gỗ bằng các loaị thuốc muối thì khả năng dẫn điện của gỗ tăng. Nghiên cứu tính dẫn điện của gỗ có ý nghĩa lớn trong việc sử dụng, ngoài ra nó còn là cơ sở cho việc xác định độ ẩm của gỗ bằng phương pháp dòng điện. 2, Tính dẫn nhiệt của gỗ. Gỗ cũng như kim loại đều có khả năng dẫn nhiệt song kém hơn so với kim loại và một số chất khác. Khả năng dẫn nhiệt của gỗ được biểu thị bằng hệ số dẫn nhiệt lt0. Hệ số dẫn nhiệt của gỗ là nhiệt lượng đi qua một đơn vị diện tích gỗ (1cm2), một đơn vị độ dài (1cm) trong một đơn vị thời gian (1 giây), gây nên ở 2 mặt gỗ có nhiệt độ chênh lệch là 10C. Khả năng dẫn nhiệt của gỗ phụ thuộc vào khối lượng thể tích. Độ ẩm của gỗ càng cao, khối lượng thể tích càng lớn thì hệ số dẫn nhiệt càng lớn. 3, Tính truyền âm của gỗ. Tính truyền âm của gỗ có ý nghĩa quan trọng trong xây dựng và dùng gỗ làm nhạc cụ. Năng lực truyền âm và ngăn cách âm thanh của gỗ có quan hệ mật thiết với tính chất đàn hồi của gỗ. Âm điệu từ gỗ phát ra còn biến đổi theo độ mịn và độ ẩm của gỗ. Nếu tính đàn hồi bị phá hoại hay gỗ bị mục thì âm thanh phát ra rất “đục” do đó có thể dựa vào tiếng kêu khi gõ vào gỗ để kiểm tra phẩm chất, phát hiện chỗ mục bên trong gỗ. Tốc độ truyền âm của gỗ khác nhau tuỳ theo từng loại cây. So sánh với các vật liệu khác, tốc độ truyền âm của gỗ là rất nhỏ, cho nên gỗ được xem là vật liệu cách âm tốt. Tốc độ truyền âm theo chiều dọc thớ là lớn nhất, gấp 10 ¸ 16 lần tốc độ truyền âm trong không khí, theo chiều xuyên tâm gấp 4 ¸ 6 lần, theo chiều tiếp tuyến gấp 2 ¸ 4 lần. CÂU HỎI ÔN TẬP. 1, Thế nào là độ ẩm tương đối và tuyệt đối của gỗ, ảnh hưởng độ ẩm đến việc co rút và giãn nở của gỗ? 2, Hãy nêu khái niệm về khối lượng thể tích, có mấy loại khối lượng thể tích? Các nhân tố ảnh hưởng đến khối lượng thể tích? Thực hành tại xưởng. BÀI THỰC HÀNH TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA GỖ. MÃ BÀI: MH - 09 - 02. Yêu cầu : Đây là bài thực hành nhằm giúp học viên biết phân biệt các loại gỗ ướt, gỗ ẩm và gỗ khô bằng các phương pháp cảm nhận thông thường. Và giúp học viên vận dụng tính chất co dãn của gỗ theo độ ẩm để uốn ván cong theo hình lòng máng hoặc chỉnh ván bị cong theo hình lòng máng thành ván phẳng. Đây là phương pháp xác định độ ẩm bằng cảm tính do vậy có độ chính xác không cao. Phương pháp này chỉ áp dụng để dóng các sản phẩm mộc giá trị thấp, thời gian sử dụng ngắn và số lượng sản phẩm ít. Địa điểm : Tại xưởng thực hành. Biện pháp an toàn: Đây là bài thực hành giúp học viên biết phân biệt các loại gỗ theo độ ẩm. Và uốn ván dựa vào tính chất co dãn của gỗ. Vì thực tập trong môi trường trong xưởng và ngoài trời nắng nên các học viên phải: Mang bảo hộ lao động cá nhân đúng như công nhân trong một phân xưởng mộc, đặc biệt phải có mũ che nắng. Quần áo gọn gàng, sạch sẽ. Xưởng gọn gàng, ngăn nắp và sạch sẽ. Nguồn lực liên quan : Có đầy đủ dụng cụ bảo hộ cá nhân, cưa, bào thủ công... Chuẩn bị cho công việc: + Chuẩn bị các loại ván ướt (vừa mới xẻ xong từ cây tươi), ván ẩm và ván khô. + Chuẩn bị một số miếng ván mặt bàn, mặt nghế dựa bị cong lòng máng để tập uốn thẳng. + Chuẩn bị 05 bào cóc để kiểm tra. + Chuẩn bị chỗ thoáng, không bị che nắng để học viên tập uốn ván ngoài trời. Nội dung thực tập. 1, Phân biệt các loại gỗ ướt, ẩm, khô. TT Nội dung các công việc Chỉ dẫn thực hiện Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang bị 1 Phân biệt bằng mắt thường. - Gỗ ướt: Gỗ vẫn còn tươi hoặc bề mặt gỗ xẻ bị ướt. Còn nhiều mạt cưa ẩm dính trên bề mặt. - Gỗ ẩm: Không có mạt cưa ẩm dính trên bề mặt, gỗ nặng và mềm hơn so với loại gỗ cùng loại. Bề mặt gỗ khô, khi gõ có tiếng kêu đục hơn so với loại gỗ khô. - Gỗ khô : Không có mạt cưa dính trên bề mặt, gỗ khô và cứng, khi gõ có tiếng kêu đanh hơn so với loại gỗ ẩm. Phân biệt chính xác 80% 2 Phân biệt bằng cách bào thử. - Gỗ ướt: Khi bào mặt bàn bào bị ướt. Nếu ngồi đè lên ván để bào thì đít quần sẽ bị ướt. - Gỗ ẩm: Khi bào thấy có vết ẩm (màu của mặt gỗ bị thay đổi), dăm bào to và dai hơn. - Gỗ khô: Khi bào không thấy xuất hiện vết ẩm, dăm bào nhỏ và dòn. Phân biệt chính xác 90% Bào cóc 2, Uốn ván theo chiều ngang. TT Nội dung các công việc Chỉ dẫn thực hiện Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang bị 1 Chọn ván để uốn. Dùng các loại ván khô nằm trên mặt cắt tiếp tuyến, có chiều dày từ 20mm trở xuống và cũng chỉ uốn các loại ván có chiều dài nhỏ (ví dụ như ván dùng để đóng mặt ghế dựa, bàn làm việc, bàn học sinh 2 chỗ ngồi...) Trường hợp uốn ván phẳng thành ván cong lòng máng thì bề mặt ván phải được bào nhẵn trước khi uốn. Chọn đúng loại ván 2 Uốn phẳng ván bị cong lòng máng. úp mặt cong của ván xuống nền đất ẩm ngoài trời nắng hoặc tưới nước vào lòng máng của ván rồi úp xuống nền xi măng ngoài trời nắng cho đến khi ván phẳng lại. Đặt nhiều tấm ván đã uốn thẳng thành chồng để ván đỡ bị cong lại khi sử dụng. Đúng trình tự Xô đựng nước. Giẻ nhúng nước. 3 Uốn ván phẳng thành ván cong lòng máng. Thường kết hợp cả gông định hình với phơi ván ngoài trời nắng. - Cho ván vào gông định hình, siết lực ép ở mức vừa phải (nếu siết mạnh ván sẽ bị nứt vỡ). - Tưới nước hoặc phủ giẻ ẩm về phía mặt cong lồi. - Đặt ngửa tấm ván (nếu uốn cong 1 chiều) hoặc đặt đứng tấm ván (nếu uốn cong 2 chiều) ngoài trời nắng. - Cứ sau khoảng 1,5 đến 2 giờ siết lại lực ép và tưới ẩm lên mặt cong lồi cho đến khi đạt độ cong cần thiết. - Bỏ giẻ ẩm, hong khô đều 2 mặt. - Quét vẹc ni và bột đá vào mặt cong lồi (4-5 lần). - Để một thời gian cho ván ổn định (5-10 ngày) rồi tháo gông. Đúng trình tự. - Ván không bị vỡ. - Phục hồi hình dạng ban đầu của ván ít. Gông uốn. Khoá vặn. Xô đựng nước. Giẻ nhúng nước. Giông Ván Bu lông BÀI 3 TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ MÃ BÀI: MH - 09 - 03. Giới thiệu: Trong quá trình gia công chế biến và sử dụng gỗ thành các chi tiết của sản phẩm mộc, nó thường chịu tác động của những ngoại lực bên ngoài. Khả năng chống lại tác động của các ngoại lực còn gọi là tính chất cơ học hay cường độ chịu lực của gỗ. Biết được các tính chất cơ học không những giúp cho người thợ mộc có những số liệu cần thiết để tính toán, thiết kế kết cấu các sản phẩm một cách hợp lý, giải quyết mâu thuẫn giữa việc đảm bảo an toàn và tiết kiệm vật liệu mà còn giúp tìm ra các phương pháp gia công mới nhằm nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ hiệu quả hơn. Bài “Tính chất cơ học của gỗ” cung cấp cho học viên các kiến thức về sức chịu nén, chịu uốn, độ cứng của gỗ và những nhân tố ảnh hưởng đến tính chất cơ học của gỗ. Mục tiêu thực hiện: Học xong bài này, học sinh sẽ có khả năng: Trình bày được những khái niệm: ứng lực và biến dạng; độ rắn và độ dẻo. Nêu được khái niệm về sức chịu nén ngang thớ, sức chịu nén dọc thớ và các nhân tố ảnh hưởng đến sức chịu nén của gỗ. Nêu được khái niệm về sức chịu uốn của gỗ và các nhân tố ảnh hưởng đến sức chịu uốn của gỗ. Trình bày được khái niệm về độ cứng của gỗ, phương pháp xác định độ cứng của gỗ. Trình bày được những khái niệm về lực tách và sức bám đinh của gỗ. Trình bày được những khái niệm về ứng suất cho phép, hệ số an toàn và các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất cơ học của gỗ. Đề cương nội dung: Khái niệm cơ bản về tính chất cơ học của gỗ. Tính chất cơ học của gỗ. Ứng suất cho phép và hệ số an toàn. Các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất cơ học của gỗ. Học lý thuyết trên lớp. I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ TÍNH CHẤT CƠ HỌC . 1. ứng lực và biến dạng : a, ứng lực: Sự sản sinh ra sức chống lại lực tác động từ bên ngoài của các phần tử cấu tạo bên trong gỗ gọi là ứng lực. ứng lực có tác dụng chống lại lực phá hoại từ bên ngoài đồng thời có tác dụng khôi phục lại hình dạng và kích thước cũ của vật thể. ứng lực bằng ngoại lực về trị số tuyệt đối nhưng ngược chiều. Để đánh giá khả năng chịu lực và so sánh cường độ chịu lực của các vật liệu khác nhau người ta thường dùng ứng suất. ứng suất là ứng lực sản sinh trên một đơn vị diện tích chịu lực. Được tính bằng công thức P d = (N/ m2) F Trong đó: d : ứng suất P: Ngoại lực tác dụng lên vật liệu F: Diện tích chịu lực b, Biến dạng. Sự thay đổi của gỗ về hình dạng, kích thước khi bị ngoại lực tác dụng vào gọi là sự biến dạng của gỗ (hay biến hình). Mức độ biến dạng được xác định theo công thức sau : L2 – L1 e = L1 Trong đó : L1 : Kích thước của vật khi chưa có lực tác dụng L2 : Kích thước của vật khi có ngoại lực tác dụng c, Tính đàn hồi và biến dạng vĩnh cửu. Khi có ngoại tác dụng lên vật liệu thì sinh ra sự biến dạng, khi ngừng tác dụng của ngoại lực, vật liệu có khả năng phục hồi kích thước, hình dáng ban đầu. Tính chất này gọi là tính đàn hồi của vật liệu. Ngược lại vật liệu không có khả năng phục hồi kích thước, hình dáng ban đầu thì tính chất này gọi là tính biến dạng vĩnh cửu của vật liệu. Gỗ là vật liệu vừa có tính đàn hồi, vừa có khả năng biến dạng vĩnh cửu. Đối với gỗ chỉ cần có tác động một lực nhỏ gỗ đã sản sinh biến dạng vĩnh cửu. Vì vậy khó tìm được giới hạn đàn hồi của gỗ một cách chính xác. Khả năng biến dạng vĩnh cửu của gỗ phụ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ của gỗ. Tính chất đàn hồi của gỗ có quan hệ với khối lượng và thể tích của gỗ. Khối lượng thể tích càng cao gỗ càng giảm tính đàn hồi. Trong gia công và sản xuất đồ mộc, đóng tàu thuyền, sản xuất ván ép, gỗ lạng thường sử dụng phương pháp hấp, luộc gỗ để tăng cường tính chất biến dạng vĩnh cửu, làm cho gỗ dễ uốn cong , dẽ bóc, lạng. 2. Độ rắn và độ dẻo. a, Khái niệm độ rắn. Khả năng chống lại sự biến dạng để giữ nguyên hình dáng và kích thước ban dầu, được gọi là độ rắn. Độ rắn của gỗ biểu thị bằng mô đun đàn hồi. Mô đun đàn hồi là tỷ số giữa ứng suất và biến dạng tương đối. Được xác định bằng công thức: d E = (N/ m2) e Trong đó : E: Mô đun đàn hồi (N/ m2) d: ứng suất. e : Biến dạng tương đối. Mô đun đàn hồi vừa thể hiện năng lực đàn hồi vừa thể hiện tính chất cứng rắn của vật liệu. b, Khái niệm độ dẻo. Khả năng chịu lực khi bị biến dạng nhiều nhưng không bị phá hoại gọi là độ dẻo của vật liệu. II - TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ. 1, Khái niệm. Tuỳ theo phương lực tác động của ngoại lực và chiều thớ của gỗ và nội lực sản sinh trong gỗ, người ta chia ứng lực của gỗ thành 3 nhóm chính : + Các ứng lực đơn giản. Nhóm này khi có ngoại lực tác động lên gỗ, trong gỗ chỉ sản sinh một ứng lực duy nhất chống lại, bao gồm: ứng lực nén dọc và ngang thớ; ứng lực kéo dọc và ngang thớ; ứng lực trượt dọc và ngang thớ. + Các ứng lực phức tạp. Nhóm này khi có ngoại lực tác dụng lên gỗ, trong gỗ sản sinh ít nhất là hai ứng lực chống lại. Loại lực này có ứng lực uốn tĩnh, uốn va đập (uốn xung kích), uốn dọc, sức chịu xoắn (vặn) + Các ứng lực có tính chất công nghệ. Nhóm này các ứng lực liên hệ mật thiết đến quá trình gia công bề mặt và lắp ghép kết cấu gỗ. Thuộc loại này có: Độ cứng tĩnh và độ cứng va đập, sức chịu tách và lực bám đinh. Do đặc điểm cấu tạo của gỗ theo ba chiều: dọc thớ, xuyên tâm và tiếp tuyến khác nhau nên tuỳ theo phương tác động của lực mà ứng lực sản sinh theo các chiều cũng khác nhau. Trong các thí nghiệm của tính chất cơ học của gỗ thướng có 2 phương thức tác động của lực: Tác động tĩnh và tác động động. Lực tĩnh là lực tác động tăng đều đặn về trị số. đồng thời phương của lực không thay đổi mãi cho đến khi gỗ bị phá hoại . Lực động là lực tác động nhanh, mạnh và đột ngột, thay đổi phương và tốc độ từ đầu đến khi mẫu bị phá huỷ. Gỗ là vật liệu do các chât hữu cơ cấu tạo nên, cấu tạo lại không đồng nhất. Nên muốn xác định khả năng chịu lực của gỗ phải tiến hành thí nghiệm theo các phương pháp đặc biệt. Từ thí nghiệm ta dùng các phương pháp tính toán các chỉ tiêu chịu lực của gỗ. ở đây chúng ta giới thiệu một số tính chất cơ học của gỗ trên cơ sở thí nghiệm. Và trong chương trình này chúng ta chỉ nghiên cứu một số tính chất cơ học điển hình của gỗ như: Sức chịu nén; Sức chịu uốn; Lực tách và sức bám đinh của gỗ. 2, Sức chịu nén của gỗ. Sức chịu nén của gỗ là một chỉ tiêu quan trọng, đánh giá phẩm chất và khả năng chịu lực của gỗ và thường gặp trong thực tế. Căn cứ lực tác dụng lên chiều thớ gỗ, có hai loại lực nén: Nén dọc thớ và nén ngang thớ. a, Sức chịu nén dọc thớ gỗ. Những chi tiết chịu nén như trụ mỏ, cột nhà các đà giáo Căn cứ vào các kích thước của các chi tiết gỗ nén dọc được chia làm hai loai trụ ngắn và trụ dài. Nếu chiều dài của trụ lớn hơn 11 lần cạnh bé nhất của tiết diện ngang trụ đó là loại trụ dài. Khi chịu nén dọc trục, trụ dài còn bị uốn ngang, đấy là trường hợp chịu uốn dọc ( trình bày ở phần sức chịu uốn của gỗ) P P 20 30 Hình 3.1: Mẫu thí nghiệm nén dọc thớ 20 Nếu chiều dài của trụ nhỏ hơn 11 lần cạnh bé nhất của tiết diện ngang trụ đó là loại trụ ngắn. Trong trường hợp này trụ hoàn toàn chịu tác động của lực nén dọc trục. Trụ ngắn chịu nén, vách tế bào bị phá huỷ ở trạng thái sụn thớ . Xác định sức chịu nén dọc thớ gỗ thương dùng loại mẫu có kích thước (20x20x30)mm. Dùng lực ép của máy thí nghiệm tốc độ tăng lực quy định 40 000 + 10.000 N/ph. Lực phá hoại xác định chính xác đến 50N. ứng suất nén dọc thớ tối đa xác định theo công thức sau: Pmax d = (N/ m2) a x b Trong đó: d : ứng suất nén dọc ( N/m2) Pmax : Lực phá hoại tối đa (N) a,b : Kích thước mặt cắt ngang của mẫu đo bằng mét (m) Hệ số điều chỉnh độ ẩm dùng chung cho các loại gỗ lá rộng là 0,04, các loại gỗ lá kim là 0,05. Tuỳ theo từng loại gỗ mà sức chịu nén dọc của gỗ khác nhau. Nói chung ứng suất nén dọc thớ của gỗ Việt nam biến động trong khoảng 150 – 800.105 N/m2 . b. Sức chịu nén ngang của gỗ. Tuỳ theo hình thức chịu lực (về diện tích chịu lực) của gỗ, lực nén ngang có 2 loại : Nén ngang cục bộ và nén ngang toàn bộ. Nén ngang cục bộ là một phần mẫu gỗ chịu lực, hình thức này thường gặp trong thực tế, chẳng hạn thanh tà vẹt chịu sức ép của đường ray , dầm chịu sức ép của trụ là những ví dụ cụ thể về nén ngang cục bộ. Nén ngang toàn bộ là lực tác dụng lên toàn bộ mẫu gỗ. Tuy ít gặp trong thực tế nhưng hình thức này phản ánh trung thực khả năng chịu nén của gỗ. P P P P H ình 3,3 . Nén ngang c ục bộ H ình 3,2 . Nén ngang toàn bộ Đối với nén ngang ngoại lực P có tác dụng nén tế bào gỗ lại, khi vách tế bào chưa bị phá huỷ gỗ còn có khả năng đàn hồi, về sau càng nén gỗ càng rắn chắc. Vì vậy trong thí nghiệm và thực tế không thể tìm được lực phá hoại tối đa Pmax chỉ có thể xác định trong phạm vi giới hạn đàn hồi bằng cách vẽ biểu đồ tương quan giữa ứng lực và biến dạng. c, Các nhân tố ảnh hưởng tới sức chịu nén của gỗ. Loại gỗ và cấu tạo gỗ ảnh hưởng lớn sức chịu nén của gỗ. Phần lớn các loại cây lá rộng đều có tia gỗ phát triển. Nên sức chịu nén ngang theo chiều xuyên tâm lớn hơn chiều tiếp tuyến. Đặc biệt loại gỗ giẻ tia gỗ càng nhiều và to thì sự chênh lệch này càng rõ. Do cách xắp xếp các tế bào tia gỗ, ứng lực nén theo chiều dọc tia gỗ bao giờ cũng lớn hơn theo chiều ngang của nó. Ngược lại ở một số loại gỗ lá rộng có vòng năm tương đối rõ như xoan ta, xoan nhừ, tếch, thôi ba, bồ hồn .và tất cả các loại gỗ lá kim có gỗ sớm, gỗ muộn phân biệt, đồng thời tia gỗ nhỏ và ít , nên sức chịu nén theo chiều tiếp tuyến thường lớn hơn chiều xuyên tâm. Gỗ nghiêng thớ, chun thớ đều ảnh hưởng đến tính chất chịu nén dọc thớ gỗ. Đối với nén ngang thớ mắt gỗ làm tăng khả ngăng chịu nén ngang thớ. Một nhân tố ảnh hưởng đến sức chịu nén ngang thớ cục bộ là bề dài của mặt chịu lực (theo chiều thớ gỗ). Bề mặt chịu lực càng hẹp thì sức chịu nén càng cao, nói cách khác khi bề mặt nhất định thì phần gỗ không chịu nén càng dài , ứng xuất nén càng lớn . Bề mặt chịu nén dài bằng mẫu gỗ thì sức chịu nén nhỏ nhất ( Nén ngang toàn bộ). Nói chung gỗ cây lá kim ứng suất nén ngang = 9 -18% ứng suất nén dọc đối với gỗ cây lá rộng = 15 - 35% 2, Sức chịu uốn của gỗ. Thực tế ta thường gặp những chi tiết gỗ chịu lực uốn như các dầm gỗ, xà nhà, mặt ghế bàn học sinh Sức chịu uốn là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá phẩm chất gỗ, chọn gỗ khi sử dụng. Căn cứ vào lực tác dụng P phân ra uốn tỉnh và uốn xung kích. Sức chịu uốn tỉnh là một chỉ tiêu cơ học quan trọng sau lực nén dọc thớ gỗ . P Hình 3,4. Biến dạng của dầm gỗ chịu uốn. a, Dầm đặt trên hai gối đỡ. Khi có ngoại lực P tác dụng lên dầm gỗ, dưới tác dụng của ngoại lực P dầm sẽ bị uốn cong . Như vây khi dầm chịu uốn, trong dầm sản sinh 4 loại ứng lực. Mặt trên của dầm chịu ép dọc thớ, mặt dưới của dầm chịu kéo dọc thớ, ở lớp trung hoà vừa không chịu nén vừa không chịu kéo dọc thớ mà sản sinh ứng lực trượt dọc thớ. Còn ở 2 gối đỡ sản sinh ứng lực cắt đứt thớ. Muốn xác định khả năng chịu uốn của gỗ ta dùng mẫu thí nghiệm có kích thước 20x20x300mm. Mẫu gỗ được đặt trên hai gối đỡ cố định (hình 3.5). Mặt gối đỡ tròn có bán kính 15mm , cử ly hai gối đỡ là 240mm tốc độ tăng lục là 7000 ± 15000N/ph. ứng suất tĩnh được tính công thức sau : L/2 L/2 P Hình 3,5 Dầm gỗ chịu uốn, lực đặt ở giữa dầm. 3Pmax L d = ( N/ m2) 2bh2 Trong đó : d - ứng xuất uốn tĩnh (N/ m2) P max - Lực phá hoại lớn nhất (N) L - Khoảng cách giữa hai khối đỡ (m) b, h - Bề rộng và chiều cao của mẫu (m) Hệ số điều chỉnh độ ẩm µ = 0.04 b, Dầm gỗ có một đầu cố định. Hình 3.6 Dầm gỗ chịu uốn, lực đặt ở đầu dầm. P L Nếu dầm có tiết diện ngang là hình chữ nhật, một đầu cố định , đầu kia bị ngoại lực tác dụng. Ta có thể xác định khả năng chịu uốn tĩnh của gỗ theo công thức sau: 6Pmax L d = (N/ m2) bh2 Trong đó : - ứng suất uốn tĩnh (N/m2 ) P ma x: Lực phá hoại lớn nhất (N) L : Chiều dài của chi tiết gỗ (m) b,h: Chiều rộng chiều dày của chi tiết gỗ (m) c, Các nhân tố ảnh hưởng đến sức chịu uốn của gỗ. Hình dạng tiết diện ngang của dầm gỗ: Hình dạng tiết diện ngang của chi tiết gỗ ảnh hưởng lớn tới tính chịu uốn của gỗ. Đối với chi tiết có chiều cao lớn hơn bề rộng thì sức chịu uốn cao hơn chi tiết vuông cùng tiết diện. Độ ẩm gỗ: gỗ có độ ẩm càng cao sức chịu uốn càng nhỏ. Khối lượng thể tích gỗ: gỗ có khối lượng thể tích lớn thì sức chịu uốn càng cao. Mắt gỗ: số lượng, kích thước, vị trí của mắt gỗ trên dầm ảnh hưởng rất nhiều đến sức chịu uốn của dầm (vị trí của mắt nằm ở khoảng giữa dầm, đoạn 1/3 khoảng cách giữa 2 gối). Chiều thớ gỗ: những dầm gỗ có thớ nghiêng, khi chịu uốn ứng lực kéo giảm xuống làm cho dầm bị phá hoại từ phía chịu kéo . 3, Độ cứng của gỗ. a, Khái niệm. Độ cứng của gỗ dùng để biểu thị khả năng chống lại tác dụng của ngoại lực, khi nén một vật không biến dạng vào gỗ làm cho gỗ nén xuống, tính chất này có quan hệ đến độ chặt (mật độ) của gỗ. Cấu tạo của gỗ càng chặt chẽ thì gỗ càng cứng. Độ cứng vững phần nào phản ánh được sức chịu mài của gỗ. Tuy nhiên khả năng chịu mài còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như độ dẻo, kích thước và cách xếp các loại tế bào gỗ... Trong thực tế, độ cứng được coi như là tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá phẩm chất gỗ. b, Phương pháp xác định độ cứng của gỗ. Xác định độ cứng của gỗ có nhiều phương pháp, ví dụ như phương pháp nén, phương pháp rơi tự do... Theo kết quả thí nghiệm cho thấy mặt cắt ngang của gỗ cứng hơn mặt cắt dọc, mặt cắt xuyên tâm và mặt cắt tiếp tuyến có độ cứng chênh lệch nhau nhưng không đáng kể. Ở nước ta độ cứng trung bình của gỗ là 500.105 N/m2. 4, Lực tách và sức bám đinh của gỗ. a, Sức chịu tách của gỗ. Sức chịu tách là khả năng chống lại tác động của những công cụ dẹt và sắc làm cho gỗ tách ra theo chiều dọc thớ. Tính chất này có quan hệ trực tiếp trong các kết cấu gỗ cần nối ghép bằng đinh, mộng và gia công dưới hình thức bổ, chẻ. Do mối liên hệ chặt chẽ giữa các tế bào bởi màng giữa và mối liên kết cơ học của linhin với xenlulô làm sản sinh lực tách của gỗ. Hiện tượng nghiêng thớ, chéo thớ, loạn thớ làm cho lực bên ngoài tác động không những phải phá hoại mối liên kết trên mà còn kéo đứt thớ. Do đó gỗ càng nghiêng thớ, loạn thớ làm tăng rất nhiều ứng lực tách của gỗ. Gỗ cây lá kim thẳng thớ nên ứng lực tách thường nhỏ, ngược lại gỗ cây lá rộng ứng lực tách thường lớn hơn nhiều. Đối với gỗ cây lá rộng mạch phân tán và đặc điểm các loại gỗ có tia gỗ lớn, ứng lực tách tiếp tuyến phải kéo đứt các tia gỗ trên bề mặt tách còn tách xuyên tâm chỉ làm rời các tế bào nhu mô của tia gỗ theo chiều ngang của nó. Trái lại gỗ cây lá kim và gỗ lá rộng mạch xếp vòng, do gỗ sớm, gỗ muộn phân biệt và tia gỗ nhỏ nên làm giảm rất nhiều ứng lực tách tiếp tuyến và làm tăng lực tách xuyên tâm. Tách tiếp tuyến mặt bị phá hoại chủ yếu ở phần gỗ sớm, còn tách xuyên tâm có cả hai phần gỗ sớm và gỗ muộn cùng chịu tách. b, Sức bám đinh của gỗ. Sức bám điinh có quan hệ với lực tách, gỗ dễ tách giữ đinh không vững. Đóng đinh vào gỗ, phần gỗ bị tách sản sinh lực ép ngang vào đinh gây ra lực ma sát. Lực bám đinh lớn hay nhỏ tuỳ theo ma sát giữa gỗ và đinh. Lực ma sát càng lớn thì sức bám đinh càng cao. Lực bám đinh của gỗ được biểu thị bằng lực cần thiết khi nhổ đinh ra khỏi gỗ. Độ ẩm gỗ, khối lượng thể tích gỗ và góc nghiêng so với chiều thớ gỗ ảnh hưởng nhiều tới sức bám đinh gỗ. Gỗ khô sức bám đinh cao hơn gỗ ướt. Gỗ cứng, nặng trước khi đóng đinh cần phải khoan mớn để tránh vỡ gỗ. Sức bám đinh theo chiều ngang bằng 1,25 lần chiều dọc. Giữa hai mặt xuyên tâm và tiếp tuyến sức bám đinh gần như nhau. III - ỨNG SUẤT CHO PHÉP VÀ HỆ SỐ AN TOÀN. 1, ứng suất cho phép. Các số liệu về tính chất cơ học của gỗ xác định được trong phòng thí nghiệm, không những là cơ sở để lựa chọn mà còn là tiêu chuẩn để tính toán nguyên liệu vật liệu. Song kết quả thí nghiệm chỉ xác định trên những mẫu gỗ nhỏ, lành lặn với những phương pháp tiêu chuẩn đã quy định sẵn cho nên không phù hợp với kích thước gỗ, phẩm chất gỗ và tình trạng tác dụng của ngoại lực trong điều kiện sử dụng thực tế. Do đó cần phải tiến hành điều chỉnh. Trị số điều chỉnh sau khi tiến hành xác định hàng loạt nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của gỗ như sự biến động tính chất gỗ, khuyết tật gỗ, khả năng chịu lực dài hạn, khả năng vượt tải, ảnh hưởng đến kích thước gỗ, độ chính xác trong tính toán thiết kế, khuyết điểm trong thi công, hiện tượng tập trung ứng suất gọi là ứng suất cho phép. ứng suất cho phép là tỉ số giữa ứng suất tối đa và hệ số an toàn. Được xác định theo công thức: dmax d = (N/ m2) K Trong đó: [d ] : ứng suất cho phép (N/m2) d max : ứng suất tối đa. K : Hệ số an toàn 2, Hệ số an toàn. Hệ số an toàn K là hệ số tổng hợp kể đến các yếu tố ảnh hưởng tới vật liệu gỗ. Hệ số an toàn là tỷ số giữa ứng suất tối đa và ứng suất cho phép. d max K = = (3,0 đến 6,0) d Do gỗ là vật liêu kết cấu không đều theo các chiều thớ, bị ảnh hưởng của các khuyết tật và độ ẩm, .nên hệ số an toàn của vật liệu gỗ lớn hơn các vật liệu khác. Tùy theo từng loại lực tác động và thời gian chịu lực khác nhau, mà hệ số an toàn có thể dao động từ 3,0 đến 6,0. ý nghĩa của hệ số an toàn trong sử dụng gỗ: Khi tính toán thiết kế các chi tiết, để đảm bảo chi tiết an toàn trong quá trình sử dụng, ổn định suốt thời gian làm việc, ta nhân kích thước thiết kế (chiều dày, chiều rộng) với hệ số an toàn (còn chiều dài giữ nguyên) ta được kích thước chi tiết thực tế đảm bảo về độ bền cao và an toàn khi sử dụng. Nhưng không tránh khỏi sự lãng phí nguyên vật liệu khi chọn hệ số an toàn cao. IV - CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ. Có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến cường độ chịu lực của gỗ. ở đây chúng ta chỉ xét đến các yếu tố ảnh hưởng chính, có liên quan trực tiếp. 1, ảnh hưởng của khối lượng thể tích. Nói chung gỗ có khối lượng thể tích càng lớn thì cường độ chịu lực càng cao và ngược lại gỗ có khối lượng thể tích nhỏ khả năng chịu lực kém. Chúng ta có thể tham khảo các số liệu ở bảng kê sau đây để biết thêm về sự ảnh hưởng của khối lượng thể tích đến cường độ chịu lực của một số loài gỗ. Loại gỗ Khối lượng thể tích (g/cm3) Uốn tĩnh (105N/m2) Nén dọc thớ (105N/m2) Vạng 0,50 724 308 Lát hoa 0,69 936 476 Giẻ đỏ 0,84 1138 585 Lim xanh 0,93 1683 763 2, ảnh hưởng của độ ẩm. Độ ẩm của có ảnh hưởng lớn đến cường độ chịu lực của gỗ. Gỗ có độ ẩm cao khả năng chịu lực kém. Khi độ ẩm của gỗ tăng lên trong phạm vi của độ ẩm bảo hoà, gỗ giản nở làm cho các khoảng cách các mixen nới rộng ra, tính ổn định của nó giảm, làm cho ứng lực giảm xuống. Ngược lại khi độ ẩm của gỗ giảm xuống dưới độ ẩm bảo hoà, gỗ co rút, làm cho khoảng cách giữa các mixen thu nhỏ lại, tính ổn định của các phần tử chịu lực tăng lên, nội lực của gỗ tăng lên, cường độ chịu lực của gỗ tăng. Và đạt cực đại ở độ ẩm trong khoảng 5% đến 10% mà không phải ở 0%. Qua kết quả nghiên cứu, người ta nhận thấy: Cường độ chịu lực của gỗ khô gấp 2 lần cường độ gỗ tươi (gỗ ướt). Cường độ chịu lực của gỗ sấy khô gấp 3 lần cường độ gỗ tươi. 3, ảnh hưởng của cấu tạo gỗ. Cấu tạo gỗ ảnh hưởng đến tính chất cơ- lý của gỗ rất lớn, đặc biệt là cấu tạo của vách tế bào. Sự sắp xếp của các mixen xenlulô trong vách tế bào ảnh hưởng có tính chất quyết định đối với tính chất cơ- lý gỗ. Tính chất của các loài gỗ trước hết phụ thuộc vào cấu tạo của nó, đặc biệt là sự khác nhau về cấu tạo của các loài gỗ lá kim và gỗ lá rộng. Gỗ lá kim có cấu tạo khá đều nên khả năng chịu lực lớn hơn gỗ lá rộng. Tỷ lệ giữa gỗ sớm, gỗ muộn nhìều hay ít có ảnh hưởng lớn đến tính chất của gỗ. Tế bào ở phần gỗ muộn có vách dày nên tính chất cơ lý của nó gấp 2 – 3 lần phần gỗ sớm. Do đó tỷ lệ gỗ muộn càng nhiều thì tính chất cơ lý của gỗ càng cao. Bề rộng trung bình vòng năm (số lượng vòng năm trong 1 cm) cũng có ảnh hưởng đến tính chất của gỗ. Đối với gỗ lá kim thì mỗi loài gỗ có số vòng năm tối đa và tối thiểu trong 1 cm. Chất lượng gỗ thu được cao nhất khi số vòng năm nằm trong giới hạn đó. Số vòng năm trung bình cho các loài gỗ lá kim trong khoảng tối thiểu là 3 và tối đa 30 trong 1cm. Đối với gỗ lá rộng mạch xếp vòng bề rộng vòng năm tăng lên là do phần gỗ muộn phát triển mạnh do đó cường độ chịu lực của gỗ cũng tăng theo. Đối với gỗ lá rộng mạch phân tán do gỗ sớm và gỗ muộn ít phân biệt nên tính chất cơ lý gỗ không theo quy luật trên. Tia gỗ cũng có ảnh hưởng đến tính chất gỗ. Tia gỗ là nguyên nhân gây ra sự chênh lệch về tính chất cơ lý của gỗ theo 2 chiều xuyên tâm và tiếp tuyến. Đối với lực nén ngang thớ theo xuyên tâm lớn hơn theo hướng tiếp tuyến, lực tách và trượt thì ngược lại. Gố giác, gỗ lỏi. Tính chất cơ học của gỗ lỏi và gỗ giác không chênh lệch nhau nhiều. Chỉ có độ cứng thì gỗ lỏi cao hơn gỗ giác, ngược lại độ dẻo thì gỗ giác cao hơn gõ lỏi. Gỗ lỏi cứng nhưng dòn, gỗ giác mềm nhưng dẻo. 4, ảnh hưởng của phơi, sấy gỗ. Gỗ trước khi sử dụng đều phải qua hong phơi hoặc sấy. Gỗ sau khi sấy nhiều tính chất được tăng lên rõ rệt. Nếu sấy quá nhanh, ở nhiệt độ cao sẽ gây hiện tượng nứt nẻ, cong vênh, thậm chí phá vỡ cấu tạo và thay đổi thành phần hoá hoc của vách tế bào, làm ảnh hưởng đến tính chất cơ học, giảm cường độ chịu lực của gỗ. Sấy đúng kỹ thuật, tính chất gỗ tương đương như gỗ hong phơi. 5, ảnh hưởng của nhiệt độ, thuốc bảo quản gỗ. a, ảnh hưởng của nhiệt độ. - Nhiệt độ cao: Dưới tác dụng của nhiệt độ cao (80 – 1400C) ứng suất của gỗ giảm xuống. Sức chịu uốn của gỗ với độ ẩm thấp khi nhiệt độ tăng lên thì bị giảm xuống, nhưng nếu gỗ có độ ẩm cao khi nhiệt độ tăng lên thì sức chịu uốn tăng lên. Chúng ta tham khảo kết quả nghiên cứu về gỗ sồi của F.P. Beliankin khi nhiệt độ thay đổi trong phạm vi từ 25 – 100oC và độ ẩm gỗ trong phạm vi 0 – 60%. Số liệu trong bảng là ứng suất nén dọc thớ biểu thị bằng (%). Nhiệt độ (oC) Độ ẩm (%) 0 9 15 30 45 60 25 91,5 59,5 47,1 30,5 31,7 30,8 45 84,5 50,0 38,7 24,0 25,1 24,0 60 79,3 42,8 32,2 18,3 20,0 18,9 80 72,6 33,0 23,8 12,8 13,4 11,4 100 65,9 23,5 15,1 6,3 7,1 5,5 Kết quả trên cho thấy rằng ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến tính chất cơ học của gỗ khác nhau khi gỗ có độ ẩm khác nhau. Khi nhiệt độ cao trong thời gian dài có ảnh hưởng nhiều đến tính chất cơ học của gỗ. Các tính chất của gỗ giảm xuống chủ yếu trong thời gian 2- 4 ngày đêm đầu. - Nhiệt độ thấp: Qua các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: Khi nhiệt độ thấp tác động trong một thời gian ngắn thì không ảnh hưởng đến ứng sất của gỗ. Khi gỗ có độ ẩm cao dưới tác dụng của nhiệt độ thấp có ảnh hưởng rõ đến ứng suất của gỗ, vì nhiệt độ thấp hình thành nên những hàng băng chức đầy các chổ trống trong gỗ, làm cho ứng suất của gỗ tăng lên. b, ảnh hưởng của thuốc bảo quản gỗ. Hầu như các loại thuốc bảo quản gỗ không ảnh hưởng đến lực nén dọc và ngang thớ gỗ, nhưng làm giảm sức chịu uốn của gỗ. Đối với các loại thuốc bảo quản gốc axít như: H2SO4, HCL, HNO3 , nồng độ 10%, nhiệt độ 15 – 20oC khi sử dụng bảo quản gỗ, làm cho tính chất cơ lý của gỗ giảm. Đối với các loại thuốc bảo quản gốc bazơ như: NH4OH, NaOH nồng độ dung dịch 2% khi sử dụng bảo quản gỗ cúng làm giản tính chất cơ lý của gỗ. Qua kết quả nghiên cứu cho thấy: ảnh hưởng của thuốc bảo quản có gốc axít và bazơ làm cho ứng suất của các loại gỗ lá rộng giảm nhiều hơn ở các loại gỗ lá kim. CÂU HỎI ÔN TẬP. 1, Hãy nêu các nhân tố ảnh hưởng sức chịu nén và sức chịu uốn của gỗ? 2, Hãy nêu các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất cơ học của gỗ? Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. BÀI THÍ NGHIỆM TÊN BÀI : TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ. Mã số: MH - 09 - 03 Yêu cầu : Đây là bài thí nghiệm nên yêu cầu các học viên xác định được khả năng chịu uốn, chịu nén dọc thớ, chịu nén ngang thớ của một số loại gỗ thường sử dụng và so sánh khả năng chịu uốn, chịu nén của các loại gỗ cùng loại bị khuyết tật.. Giáo viên thực hiện, học viên quan sát, ghi kết quả và nhận xét. Địa điểm : Tại phòng thí nghiệm Biện pháp an toàn: Đây là bài thực hành thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cơ học . Vì vậy các học viên phải: Nghiêm chỉnh tuân theo nội qui của phòng và sự chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn Mặc quần áo gọn gàng, sạch sẽ. Xưởng gọn gàng, ngăn nắp và sạch sẽ. Nguồn lực liên quan : Có đầy đủ máy nén ép và các mẫu thí nghiệm. Chuẩn bị cho công việc: + Chuẩn bị máy nén : + Chuẩn bị các mẫu thí nghiệm: Có 4 loại thí nghiệm và cần các mẫu sau: - Uốn gỗ theo tiêu chuẩn (không bị khuyết tật) có kích thước 20x20x300mm: 3 mẫu (nhóm I, nhóm IV, nhóm VII). - Uốn gỗ bị khuyết tật (có mắt ở giữa) có kích thước 20x20x300mm: 3 mẫu (nhóm I, nhóm IV, nhóm VII). - Nén gỗ theo chiều dọc (gỗ không bị khuyết tật) có kích thước (20x20x30)mm: 3 mẫu (nhóm I, nhóm IV, nhóm VII). - Nén gỗ theo chiều ngang (gỗ không bị khuyết tật) có kích thước (20x20x30)mm: 3 mẫu (nhóm I, nhóm IV, nhóm VII). Nội dung thí nghiệm. 1. Kiểm tra sức chịu uốn của một số loại gỗ thường dùng. TT Nội dung các công việc Chỉ dẫn thực hiện Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang bị 1 Kiểm tra máy nén. Kiểm tra sự hoạt động của máy bơm, độ nhạy của đồng hồ đo áp suất, các gối đỡ. Máy nén hoạt động tốt Máy nén thuỷ lực Cục tỳ Mẫu nén Các gối đỡ Hình 3.6 Thí nghiệm xác định khả năng chịu uốn của gỗ. 2 Uốn các mẫu gỗ. - Đặt mẫu uốn lên các gối đỡ trên bàn nén sao cho điểm giữa của mẫu uốn nằm thẳng với trục của máy nén. Đặt cục tỳ lên điểm giữa của mẫu uốn. - Khởi động máy nén để uốn mẫu từ từ cho đến khi mấu uốn bị gãy. Đọc chỉ số đo áp suất lớn nhất trên đồng hồ. Điều chỉnh trục máy nén đi lên vị trí ban đầu. - Dùng máy, đưa mẫu bị gãy ra để tiếp tục thí nghiệm mẫu khác. Thực hiện đúng quy trình kỹ thuật Máy nén thuỷ lực 3 Nhận xét các kết quả Học viên ghi và nhận xét các kết quả sau mỗi lần thí nghiệm. 2. Kiểm tra sức chịu nén dọc thớ của một số loại gỗ thường dùng. TT Nội dung các công việc Chỉ dẫn thực hiện Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang bị 1 Chuẩn bị máy nén. Kiểm tra sự hoạt động của máy bơm, độ nhạy của đồng hồ đo áp suất, các gối đỡ. Máy nén hoạt động tốt 2 Nén dọc thớ các mẫu gỗ. - Đặt mẫu nén theo chiều dọc thớ lên bàn nén sao cho điểm giữa của mẫu nén nằm thẳng với trục của máy nén. - Khởi động máy nén để ép mẫu từ từ cho đến khi mẫu nén bị phà hỏng. Đọc chỉ số đo áp suất lớn nhất trên đồng hồ. Điều chỉnh trục máy nén đi lên vị trí ban đầu. - Dùng máy, đưa mẫu bị hỏng ra để tiếp tục thí nghiệm mẫu khác. Thực hiện đúng quy trình kỹ thuật Máy nén thuỷ lực Hình 3.7 Thí nghiệm xác định khả năng chịu nén dọc thớ của gỗ. Máy nén thuỷ lực Mũ tỳ Mẫu nén 3 Nhận xét các kết quả Học viên ghi và nhận xét các kết quả sau mỗi lần thí nghiệm. 3. Kiểm tra sức chịu nén ngang thớ của một số loại gỗ thường dùng. TT Nội dung các công việc Chỉ dẫn thực hiện Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang bị 1 Chuẩn bị máy nén. Kiểm tra sự hoạt động của máy bơm, độ nhạy của đồng hồ đo áp suất, các gối đỡ. Máy nén hoạt động tốt 2 Nén ngang thớ các mẫu gỗ. - Đặt mẫu nén theo chiều ngang thớ lên bàn nén sao cho điểm giữa của mẫu nén nằm thẳng với trục của máy nén. - Khởi động máy nén để ép mẫu từ từ cho đến khi mẫu nén bị phà hỏng. Đọc chỉ số đo áp suất lớn nhất trên đồng hồ. Điều chỉnh trục máy nén đi lên vị trí ban đầu. - Dùng máy, đưa mẫu bị hỏng ra để tiếp tục thí nghiệm mẫu khác. Thực hiện đúng quy trình kỹ thuật Máy nén thuỷ lực 3 Nhận xét các kết quả Học viên ghi và nhận xét các kết quả sau mỗi lần thí nghiệm. BÀI 4 CÁC KHUYẾT TẬT CỦA GỖ MÃ BÀI: MH - 09 - 04. Giới thiệu: Tất cả các hiện tượng cấu tạo của gỗ không bình thường, bị sâu, nấm phá hoại hoặc do quá trình gia công chế biến tạo ra làm ảnh hưởng đến tính chất và giá trị sử dụng gỗ đều được coi là khuyết tật gỗ. Tìm hiểu, nhận biết các khuyết tật gỗ có ý nghĩa thực tế không những trong quá trình gia công chế biến, sử dụng gỗ mà còn cả ở trong các lĩnh vục kinh doanh và quản lý rừng. Biết được nguyên nhân gây ra các dạng khuết tật, sẽ tìm các biện pháp hạn chế đến mức thấp nhất ảnh hưởng của chúng đến phẩm chất gỗ. Tận dụng gỗ có khuyết tật, biến gỗ chất lượng xấu thành gỗ có chất lượng tốt để sử dụng hợp lý và tiết kiệm gỗ. Mục tiêu thực hiện: Học xong bài này, học sinh sẽ có khả năng: Nhận dạng được các loại mắt gỗ, nêu được ảnh hưởng của mắt đến phẩm chất gỗ và cách sử dụng hợp lý gỗ có mắt. Nhận dạng được các loại thớ nghiêng, thớ loạn, thớ chùn, thân cong, thân thót và ảnh hưởng của chúng tới phẩm chất gỗ - Cách khắc phục. Nhận dạng được các loại khuyết tật do sâu nấm gây nên, nêu được ảnh hưởng của chúng đến phẩm chất gỗ và cách sử dụng hợp lý gỗ có khuyết tật do sâu nấm. Nhận dạng được các loại khuyết tật do gia công, chế biến và bảo quản gỗ gây nên; nêu được ảnh hưởng của chúng đến phẩm chất gỗ và cách sử dụng hợp lý gỗ có. khuyết tật do gia công, chế biến và bảo quản gỗ. Đề cương nội dung: Khuyết tật tự nhiên của gỗ. Khuyết tật do sâu nấm gây nên. Khuyết tật do gia công, chế biến và bảo quản gỗ. Các hoat động trên lớp. I. KHUYẾT TẬT TỰ NHIÊN CỦA GỖ. Khuyết tật tự nhiên là những hiện tượng không bình thường về cấu tạo bên trong của gỗ như: mắt gỗ, thớ nghiêng, thớ loạn, thớ chùn, gỗ lệch tâm..., và về hình dáng bên ngoài của thân cây như thân cong, thót ngọn, thân dẹt, bạnh vè, u bướu.. 1, Mắt gỗ. Mắt là dấu vết của cành nhánh để lại trên thân cây. Gỗ có mắt là điều đương nhiên. Song nếu số lượng và kích thước của mắt gỗ quá mức bình thường thì trở thành khuyết tật. a, Phân loại mắt gỗ. Dựa vào kết cấu giữa mắt gỗ và gỗ xung quanh, phân thành 4 loại: - Mắt sống: phần gỗ của mắt và gỗ xung quanh liên kết chặt chẽ với nhau thành một khối. Màu sắc phân gỗ ở mắt không khác nhiều so với phần gỗ xung quanh hoặc có màu đậm hơn, mắt gỗ thường cứng gây khó khăn cho cưa xẻ, lạng, bóc. - Mắt chết: phần gỗ của mắt tách rời khỏi gỗ xung quanh, có thể lấy tay nậy ra được. Mắt chết thường xuất hiện sau khi gỗ đã cưa xẻ. - Mắt biến màu: màu gỗ ở mắt bị thay đổi, là giai đoạn đầu của mục. Phần gỗ ở mắt còn liên kết với gỗ xung quanh hoặc chỉ liên kết một phần hay tách rời hẳn. - Mắt mục: Phần gỗ ở mắt bị nấm mục phá hoại, trở nên mềm xốp. Mắt có thể bị mục một phần hay mục toàn bộ. Mắt mục xảy ra trên cây đứng do quá trình tỉa cành tự nhiên hoặc nhân tạo gây ra. Loại mắt này ảnh hưởng nghiêm trọng đến phẩm chất gỗ. Hình 4.1. Mắt sống. Hình 4.2. Mắt chết. Hình 4.3. Mắt biến màu. Hình 4.3. Mắt mục. Dựa vào hình dáng của mắt thể hiện trên mặt cắt dọc của gỗ xẻ, có thể phân thành: - Mắt tròn: Trục của mắt thẳng góc với mặt cắt gỗ xẻ. Những loại cây mọc cành ngang như: bứa, gạo, bàng, ngát,.gỗ xẻ ra thường thấy mắt tròn - Mắt bầu dục: được hình thành khi trục của mắt và mặt cắt gỗ xẻ hợp thành một góc nhất định. Loại mắt này hay gặp trên ván xẻ, ván bóc - Mắt dài: Trục của mắt nằm trên mặt cắt cưa xẻ. Mắt dài thường xuất hiện khi mặt cắt gỗ xẻ đi qua tuỷ cây . - Mắt phân nhánh: Sinh ra ở các loài cây mà có các cặp cành cây mọc cùng một độ cao. Khi mặt cắt gỗ xẻ chạy qua đường tâm của chúng thì xuất hiện loại mắt này. Hình 4.5. Mắt tròn. Hình 4.6. Mắt bầu dục Hình 4.7. Mắt dài. Hình 4.8. Mắt phân nhánh. b, ảnh hưởng của mắt đến phẩm chất gỗ. - Mắt gỗ là một trong những yếu tố quan trọng để phân hạng phẩm chất gỗ. Việc đánh giá mức độ ảnh hưởng của mắt gỗ đến phẩm chất gỗ phải căn cứ vào hình dạng, kích thước, vị trí, số lượng và phẩm chất của mắt trên một đơn vi chiều dài. - Mắt gỗ là hiện tượng tự nhiên của gỗ, việc dùng gỗ có mắt là không tránh khỏi, mắt gỗ chiếm 70-80% tổng số khuyết tật tự nhiên của gỗ. - Về mặt cấu tạo gỗ, mắt làm kết cấu gỗ không bình thường. Gỗ ở xung quanh mắt thường bị nghiêng và xoắn thớ, mắt gỗ càng lớn thì mức độ nghiêng thớ của gỗ xung quanh càng lớn, nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực của gỗ. - Về mặt khả năng chịu lực của gỗ bị mắt, mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào từng loại lực tác động và loại gỗ. Mắt làm thớ gỗ không thẳng nên sức chịu kéo dọc thớ giảm nhiều, còn lực nén dọc thớ ảnh hưởng không đán g kể. Lực trượt dọc thớ, nén ngang thớ, không những mắt không có ảnh hưởng xấu mà ngược lại có tác dụng tốt, làm tăng khả năng chịu lực của gỗ. Số liệu bảng dưới đây thể hiện sự ảnh hưởng của mắt đến giới hạn bền của gỗ thông theo tài liệu của N.L. Lêonchiep. Kích thước mắt so với chiều rộng hoặc chiều dày chi tiết Giới hạn bền của gỗ có mắt so với gỗ không mắt (%) Lực uốn tĩnh Lực nén dọc thớ 0,10 86 88 0,20 77 78 0,30 67 68 0,40 58 58 0,50 49 48 Phương pháp xác định mắt gỗ - Xác định kích thước mắt gỗ: Đo đường kính mắt vuông góc với chiều dọc thớ để biểu thị kích thước mắt. - Mật độ mắt gỗ: Đối với gỗ tròn tính số lượng mắt trên đơn vị một mét chiều dài. Đối với gỗ xẻ tính số lượng mắt trên đơn vị một mét vuông. c. Sử dụng hợp lý gỗ có mắt. - Đối với gỗ có mắt sống và mắt chết kích thước lớn cần xẻ tập trung vào một tấm ván, hộp hoặc thanh để hạn chế ảnh hưởng tới nhiều sản phẩm khác, mouốn thế cần phải áp dụng phương pháp xẻ dọc mắt. - Gỗ không có mắt lớn thì áp dụng phương pháp xẻ ngang mắt để tạo nên mắt có diện tích bé trên sản phẩm. - Theo quy luật phân bố mắt trên cây thân gỗ, phần gốc mắt bé và ít nên xẻ các sản phẩm có chất lượng cao, phần giữa thân cây có có mắt sống và mắt chết nên xẻ tà vẹt, bao bì hoặc dùng nguyên cây làm gỗ trụ mỏ. - Căn cứ vào tiêu chuẩn phân hạng phẩm chất gỗ mà xác định các loại sản phẩm cho phù hợp như gỗ làm trụ điện, tà vẹt; gỗ sản xuất hàng mộc, đồ mỹ nghệ.... 2. Thớ nghiêng, thớ loạn, thớ chùn. a, Thớ nghiêng. Thớ nghiêng là chiều thớ gỗ không song song với trục dọc của thân cây mà lệch một góc so với trục dọc của thân cây. Thớ nghiêng trên gỗ tròn thường gọi là vặn thớ hay xoắn thớ. Góc độ của thớ vặn trên cây tăng dần từ tuỷ ra vỏ, từ gốc lên ngọn và tăng theo tuổi cây. Thớ nghiêng có thể do tính di truyền của loài cây hoặc do tác động của các nhân tố ngoại cảnh như :ánh sáng, gió, địa hình, đất.....hoặc do gia công chế biến. + Cách xác định độ nghiêng của thớ : - Đối với gỗ tròn : Đo chiều cao của độ nghiêng từ khởi điểm đến điểm cuối cùng của thớ nghiêng trên phạm vi một mét dài ở đầu nhỏ cây gỗ, so sánh với đường kính và được biểu thị bằng %. Chiều cao độ nghiêng (cm) Độ nghiêng thớ của gỗ tròn = x 100 (%) Đường kính (ngọn) cây gỗ (cm) 1m h Hình 4.9. Cách xác định độ cao thớ nghiêng đối với gỗ tròn. - Đối với gỗ xẻ : Đo độ cao thớ gỗ nghiêng trên chiều dài tuỳ ý đã chọn, so sánh với chiều dài hình chiếu của nó trên chiều dọc tấm ván và biểu thị bằng tỉ lệ phần trăm. h (cm) Độ nghiêng thớ của ván hộp = x 100 (%) L (cm) L h Hình 4.10. Cách xác định độ cao thớ nghiêng đối với gỗ xẻ. + Ảnh hưởng của nghiêng thớ Nghiêng thớ có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cơ lý của gỗ. Gỗ càng nghiêng thớ co rút dọc thớ càng mạnh, phơi sấy dễ bị cong vênh. Độ nghiêng càng lớn sức chịu kéo dọc thớ, lực uốn tĩnh giảm càng nhiều. b. Thớ loạn, thớ chùn. Thớ loạn, thớ chùn thường thấy nhiều ở loài cây có bạnh vè, u bướu gây nên, làm giảm sức chịu uốn và mô đun đàn hồi của gỗ. Ngược lại tăng thêm khả năng chịu tách và trượt dọc thớ của gỗ. Do đó gỗ bị thớ loạn, thớ chùn thường có vân đẹp và người ta thường lợi dụng khuyết tật này trong sản xuất hàng mộc mỹ nghệ, trang trí. Hình 4.11. Thớ loạn. Hình 4.12. Thớ chùn. c, Gỗ lệch tâm, vòng năm rộng hẹp không đều. Bệnh này sinh ra trong quá trình sinh trưởng của cây, nguyên nhân gây nên bệnh này có nhiều ý kiến cho rằng do tác động của nhiều nhân tố như gió, ánh sáng, địa hình, đát đaivv Biểu hiện của khuyết tật là trên mặt cắt ngang thân cây tâm bị lệch sang một bên. Vì thế một bên vòng năm hẹp, một bên vòng năm rộng và biểu hiện ra ngoài là thân cây gỗ bị dẹt. Về tính chất cơ lý thì khuyết tật này làm cho gỗ có sức chịu nén dọc thớ giảm, nhưng sức chịu kéo dọc thớ và uốn thì lớn hơn gỗ bình thường. Hình 4.12. Gỗ lệch tâm Hình 4.13. Vòng năm rộng hẹp. 3, Thân cong. Đây là một trong những khuyết tật về hình dáng bên ngoài của thân cây mà thường gặp ở gỗ nước ta. Cây có thể cong một chiều hoặc nhiều chiều, có thể trên một mặt phẳng hay nhiều mặt phẳng. Gỗ lá rộng độ cong lớn hơn gỗ lá kim. L h L1 h2 h1 L2 Hình 4.14. Thân cong một chiều. Hình 4.15.Thân cong hai chiều. a, Cách xác định độ cong. Độ cong được biẻu thị bằng tỉ lệ phần trăm (%) giữa độ cong cao nhất (h) và chiều dài đoạn thẳng nối hai đầu đoạn cong (L). Nếu ký hiệu độ cong là K thì K được xác định theo công thức sau: h (cm) K = ------------ .100% L (cm) b, ảnhh hưởng của độ cong. - Độ cong làm giảm khả năng chịu lực của gỗ, nhất là lực nén dọc thớ độ cong càng lớn sức chịu nén dọc thớ càng giảm nhiều. - Độ cong còn làm giảm tỷ lệ thành phẩm của gỗ xẻ. Gỗ lá kim, độ cong 1% tỷ lệ gổ xẻ hao hụt 10 – 11%; độ cong 1,5% tỷ lệ gỗ xẻ hao hụt 16%. 4, Thót ngọn. Độ thót ngọn là tỉ lệ giữa hiệu số đường kính hai đầu cây gỗ và chiều dài cây gỗ. a, Cách tính độ thót ngọn. Độ thót ngọn được tính bằng độ chênh lệch đường kính ở hai vị trí cách nhau 1mét kể từ chổ cách gốc 1 mét. (Dgốc – d ngọn ) (cm) d T = ---------------------------- (cm/ m) D L (m) Trong đó: T - Độ thót ngọn (cm/m) Hình 4.16. Cây gỗ thót ngọn. D gốc- Đường kính gốc (cm) D ngọn- Đường kính dầu ngọn (cm) L - Chiều dài cây gỗ (m) b, ảnh hưởng của độ thót ngọn. - Thót ngọn làm giảm tỉ lệ thành khí gỗ xẻ và gây nên hiện tượng nghiêng thớ nhân tạo trong quá trình cưa xẻ. - Đối với gỗ tròn dùng để bóc, khi gỗ có độ thót ngọn lớn gỗ bóc sẽ phế liệu nhiều, ván bóc chất lượng thấp. 5, Bạnh, vè, u bướu. + Bạnh là phần gỗ ở gốc và thân phát triển thành khía (múi) có chiều cao < 1,3 m. Loại gỗ có khuyết tật điển hình này là sấu,. + Vè là phần gỗ ở gốc và thân phát triển thành khía (múi) có chiều cao > 1,3 mét, có khi kéo dài suốt thân cây. Loại gỗ điển hình có khuyết tật này là sang lẻ (bằng lăng), Bạnh, vè gây khó khăn cho khai thác và vận chuyển, làm giảm tỷ lệ thành khi gỗ xẻ, gây nghiêng thớ nhân tạo cho gỗ xẻ. Hình 4.18. Cây gỗ bị vè. Hình 4.17. Cây gỗ bị bạnh. Hình 4.19. Cây gỗ bị u bướu. + U bướu là do cây bị tổn thương cơ giới, cành gãy, hoặc tỉa cành nhân tạo quá sát thân hoặc hoả hoạn,.. Chất dinh dưỡng tập trung để hàn gắn vết thương, kích thích các tế bào phát triển bao bọc vết thương mà gây nên u bướu. Khuyết tật này dễ nhìn thấy ở gỗ xà cừ, gạo, thớ gỗ trong u bước thường loạn thớ, vân đẹp, người ta thường dùng sản xuất đồ mỹ nghệ. II. KHUYẾT TẬT DO SÂU, NẤM GÂY NÊN. 1, Gỗ bị biến màu. Gỗ sau khi chặt hạ, cưa xẻ thường bị thay đổi màu sắc gọi là gỗ biến màu. Gỗ biến màu thường do 2 nguyên nhân: Do ô xy hoá hoặc do nấm gây nên. - Biến màu do ô xy hoá: Nguyên nhân là do hỗn hợp một số chất hữu cơ chứa trong ruột tế bào (nhựa cây, chất màu, tinh dầu, nhựa cây,.) khi gặp không khí bị ô xy hoá, làm cho màu sắc của gỗ không bị thay đổi. Gỗ biến màu do ô xy hoá theo hướng có lợi vì làm cho người sử dụng ưa thích hơn, không ảnh hưởng tới tính chất cơ học của gỗ. - Biến màu do nấm mốc gây nên: Nấm mốc xâm nhập, hút các chất đường, bột chứa trong ruột tế bào làm thức ăn và phát triển. Sợi nấm đi qua những lỗ thông ngang trên vách tế bào, đi từ tế bào này sang tế bào khác. Nấm mốc phát triển mang theo màu sắc của mấm và làm mất vẻ đẹp tự nhiên của gỗ. Nấm biến màu chưa phá hoại vách tế bào vì vậy chưa ảnh hưởng đến tính chất cơ học của gỗ, nếu được bảo quản kịp thời gỗ vẫn được sử dụng tốt . 2, Gỗ bị mục. Gỗ mục là do nấm mục gây nên. Khi nấm mục mới xâm nhập vào gỗ cũng làm cho gỗ bị biến màu. Về sau sợi nấm tiết ra chất men phân huỷ vách tế bào, đồng thời phân huỷ xenlulô và linhin để làn thức ăn, do đó vách tế bào bị phá hoại, khả năng chịu lực của gỗ giảm nghiêm trọng. Đại bộ phận nấm mốc sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ không khí là 25 – 300C, độ ẩm 20 -60 %. Vì vậy để chống nấm mục chúng ta phơi hoặc sấy gỗ khô có độ ẩm < 20%, để gỗ nơi khô ráo, thoáng gió. - Các loại gỗ mục: Tuỳ theo vị trí của phần gỗ mục ở gỗ tròn mà phân ra: + Mục ngoài: Phần bên ngoài của gỗ bị mục, loại này thường thấy chủ yếu ở phần gỗ giác. + Mục trong: Nấm xâm nhập từ gỗ lỏi, thường xuất hiện từ tuỷ cây và chạy theo chiều dài lan thành một lỗ rỗng trong thân cây gọi là mục ruột. Nguyên nhân gây nên muc trong là do nấm từ các mắt mục ăn lan rộng ra xung quanh hoặc ăn theo dọc mắt đến ruột cây, từ đó ăn ngược lên ngọn cây hoặc xuống gốc cây. Ngay khi cây còn sống trong rừng cũng có những khuyết tật này. Khuyết tật này thường thấy ở các loại gỗ xoan ta, giổi, dầu, cà chắc và một số loại cây gỗ đã quá tuổi thành thục. Đây là loại khuyết tật khá phổ biến đố với gỗ nước ta nhất là những khu rừng khộp. - ảnh hưởng của mục đến phẩm chất gỗ: Thời kỳ đầu mục ít ảnh hưởng đến chất lượng gỗ, càng về sau càng làm giảm khả năng chịu lực của gỗ và một số tính chất vật lý khác. - Sử dụng hợp lý gỗ mục: Khi gỗ mới bị mục, nếu diệt trừ được nấm mục, có thể sử dụng vào những bộ phận chịu lực nhỏ. Nếu gỗ bị nấm ăn linhin còn lại xenlulô có thể dùng vào việc sản xuất xenlulô hoặc dùng làm nguyên liệu giấy. 3, Gỗ bị sâu. Gỗ bị sâu là do các loại côn trùng xâm nhập vào gỗ đục khoét gỗ thành hang hốc. Biến gỗ thành thức ăn và nơi sinh sống. Sau khi côn trùng bỏ đi, nơi đây là đường cho nấm xâm nhập phá hoại. Sâu, côn trùng phá hoại gỗ từ khi cây gỗ còn sống, gỗ vừa chặt hạ, gỗ lưu kho, lưu bãi, gỗ đã đưa vào sử dụng.. Mỗi thời kỳ có một loại côn trùng khác nhau phá hoại. Các loại côn trùng hại gỗ bao gồm: mối mọt, xén tóc, hà biển v.vhàng năm chúng phá hoại một lượng gỗ rất lớn. + Mối hại gỗ: mối là loại côn trùng có cánh, chúng có sức phá hoại gỗ rất lớn. Có thể chia làm nhiều loại: - Mối đất: mối sống và làm tổ ở dưới đất, loại mối này có sức phá hoại gỗ nghiêm trọng ở trong rừng và các công trình xây dựng. - Mối gỗ khô: sức phá hoại tuy không lớn nhưng làm ảnh hưởng tới vẻ đẹp và sức chịu lực của gỗ. + Mọt phá gỗ: mọt ở nước ta có nhiều loại, mọt không những ăn hại gỗ mà còn phá hoại nhiều loại lâm sản khác. Có loại mọt phá hoại gỗ còn tươi (mới chặt hạ), có loại phá hoại gỗ khô. Gỗ bị mọt phá hoại làm mất vẻ đẹp, giảm khả năng chịu lực của gỗ. + Xén tóc: xén tóc đục gỗ thành đường dài tới 80 cm hoặc hơn nữa, xén tóc có nhiều loại, chúng phá hoại cả gỗ khô và gỗ tươi. Gỗ bị xén tóc phá hoại làm giảm tính chất cơ lý của gỗ. + Các loại sâu phá hoại gỗ: hà có ở các vùng biển là loại động vật thân mềm, chuyên phá hoại gỗ ở dưới nước. III. KHUYẾT TẬT TẠO NÊN TRONG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG, CHẾ BIẾN. 1, Nứt nẻ. Nứt nẻ có thể sản sinh trong quá trình phát triển của cây khi còn sống, do tình hình sinh trưởng của cây không bình thường. Đáng kể nhất là hiện tượng nứt nẻ sinh ra trong quá trình phơi, sấy. Nguyên nhân là do độ ẩm bề mặt và bên trong gỗ giảm xuống không đều, đồng thời sức co rút theo chiều xuyên tâm và tiếp tuyến chênh lệch nhau gây nên nứt nẻ. Hình 4.20. Nứt theo hướng xuyên tâm. - Nứt theo hướng xuyên tâm: Do chiều tiếp tuyến của gỗ co rút lớn hơn chiều xuyên tâm, hơn nữa sức kết hợp giữa tia gỗ và các tế bào cạnh nó yếu, nên vết nứt phát triển theo hướng xuyên tâm, loại khuyết tật này thường thấy ở cây gỗ lá rộng (hình 4.20) . - Nứt theo ranh giới vòng năm: Phần lớn các loại gỗ lá kim, có gỗ sớm, gỗ muộn phân biệt rõ rệt, tia gỗ bé, nên vết nứt phát triển theo ranh giới vòng năm (hình 4.21). Hình 4.21. Nứt theo ranh giới vòng năm. Hình 4.22. Nứt ở tâm. - Nứt ở tâm: Những loại gỗ có tuỷ lớn, do tuỷ mềm xốp, lực kết hợp giữa các tế bào nhu mô yếu, mặt khác tuỷ thoát nước nhanh, khô trước, nên vết nứt bắt đầu từ tâm ra ngoài vỏ (hình 4.22). - Nứt ở dầu gỗ và mặt ván: Trong quá trình phơi sấy gỗ, mặt ván và đầu gỗ tiếp xúc với không khí xung quanh, nước trong gỗ thoát ra nhanh, khô trước, nên vết nứt thường sản sinh ở đầu gỗ và mặt ván. - Đánh giá vết nứt: Độ nứt nẻ gỗ tròn hoặc gỗ xẻ được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm giữa độ dài của vết nứt ( theo chiều dọc thớ) và độ dài của khúc gỗ hay chiều dài của sản phẩm. ảnh hưởng của vết nứt đến phẩm chất gỗ: Gỗ bị nứt nếu bảo quản không tốt, vết nứt sẽ là con đường xâm nhập của sâu nấm vào gỗ. Đối với tính chất cơ học: Vết nứt ảnh hưởng không đáng kể đến lực nén (dọc và ngang thớ), nhưng ảnh hưởng nghiêm trọng tới lực kéo và trượt dọc thớ. Còn sức chiu uốn tĩnh, nếu vết nứt cùng chiều với lực tác dụng thì ảnh hưởng không đáng kể, nếu mặt phẳng nứt thẳng góc với lực tác dụng, nhất là ở vị trí giữa chiều cao thì ảnh hưởng nghiêm trọng. Gỗ tròn bị nứt khi cưa xẻ tỷ lệ thành khi giảm. Đối với gỗ dùng để bóc và lạng, nếu vết nứt ít còn sử dụng được vì có thể lạng song song với mặt phẳng của vết nứt. Nếu vết nứt nhiều, nhưng bé và ngắn thì cắt bỏ đoạn gỗ bị nứt để sử dụng phần gỗ không nứt. Sử dụng hợp lý gỗ nứt: Nếu là gỗ tròn, vết nứt nhỏ, khi cưa xẻ có thể làm cho mạch xẻ trùng với vết nứt hoặc men theo vết nứt để gỗ xẻ không có vết nứt. Khi phơi sấy cần buộc chặt đầu gỗ đóng đinh chữ S hoặc chữ C, hoặc quét sơn ở đầu gỗ, đều có thể hạn chế nứt nẻ. 2, Cong, vênh. Sau khi phơi sấy gỗ xẻ, nhất là ván thường xuyên bị cong vênh. Tuỳ theo vị trí của tấm ván trong thân cây, đặc điểm cấu tạo của gỗ hoặc kỹ thuật xếp đống phơi, sấy không tốt mà gỗ xẻ có thể bị cong vênh. a, Cong. Cong hình lòng máng (hình 4.23): Do ván xẻ tiếp tuyến, sau khi phơi, sấy khô ván thường bị cong theo hình lòng máng. Hình 4.23. Cong hình lòng máng. Cong hình cung (hình 4.24): Khi phơi sấy do xếp đống khoảng cách giữa các thanh kê trong các lớp ván quá xa, do trọng lượng của tấm ván tự võng xuống hoặc thanh kê không thẳng hàng với nhau. Hình 4.24. Cong hình cung. Hình 4.25. Cong theo bìa ván. b, Vênh. Hình 4.26. Gỗ vênh. Vênh: Ván mỏng được xẻ ra từ gỗ có cấu tạo nghiêng hay xoắn thớ. Trong quá trình hong phơi, sấy thừơng bị vênh (hình 4.26). Ván bị vênh gây ra nhiều khó khăn trong quá trình gia công tiếp theo và có ảnh hưởng nghiêm trọng đến giá trị sử dụng của gỗ xẻ. 3, Các khuyết tật trong quá trình chế biến. a, Lẹm cạnh: Hình 4.27. Ván lẹm cạnh. Trong quá trình cưa xẻ, rong bìa không sạch để lại phần gỗ dính vỏ gọi là gỗ lẹm cạnh. Có thể lẹm 1 cạnh hoặc 2 cạnh trên cùng một tấm gỗ (hình 4.27). b, Đầu to, đầu nhỏ, đầu dày, đầu mỏng: Khuyết tật này do quá trình cưa xẻ tạo ra. Khi cưa xẻ căn mép không thẳng hoặc không ép sát vào thước tựa (hình 4.28), (hình 4.29). Hình 4.29. Ván đầu dày đầu mỏng. Hình 4.28. Ván đầu to đầu nhỏ. Hình 4.30. Ván lượn sóng. c, Lượn sóng: Bề mặt gia công không đồng phẳng, tạo nên những đường sóng mấp mô, gây khó khăn khi bào phẳng (hình 4,30). CÂU HỎI ÔN TẬP. 1, Hãy liệt kê các dạng khuyết tật tự nhiên của gỗ? 2, Hãy liệt kê các dạng khuyết tật của gỗ do sâu nấm gây nên? 3, Hãy liệt kê các dạng khuyết tật của gỗ do gia công và chế biến? Thực hành tại xưởng. BÀI THỰC HÀNH TÊN BÀI : CÁC KHUYẾT TẬT CỦA GỖ. Mã số: MH - 09 - 04. yêu cầu : Đây là bài thực hành yêu cầu các học viên phân biệt được các loại khuyết tật của gỗ, để từ đó chọn được các loại gỗ phù hợp cho từng loại chi tiết của sản phẩm. Đảm bảo nguyên tắc: đẹp, bền và tiết kiệm. Địa điểm : Tại xưởng thực hành Biện pháp an toàn: Đây là bài thực hành được thực hiện tại kho gỗ của trường vì vậy yêu cầu các học viên phải thực hiện các yêu cầu về an toàn sau: - Tuân thủ các nội qui trong kho. - Mang bảo hộ lao động cá nhân đúng như công nhân trong một phân xưởng mộc (có đầy đủ găng tay, mũ, khẩu trang), quần áo gọn gàng, sạch sẽ. Nguồn lực liên quan : Có đầy đủ các dạng khuyết tật của gỗ ở trong kho. Chuẩn bị cho công việc: + Chuẩn bị các loại gỗ có các dạng khuyết tật: các dạng khuyết tật tự nhiên, các dạng khuyết tật do sâu nấm phá hoại, các dạng khuyết tật do gia công chế biến. + Chuẩn bị kho gọn gàng, ngăn nắp, sạch sẽ. + Chia thành các nhóm 5 người để chọn và xắp xếp gỗ theo các dạng khuyết tật. Nội dung thực tập. 1, Nhận dạng các loại khuyết tật tự nhiên trên một số loại gỗ thường dùng. TT Nội dung các công việc Chỉ dẫn thực hiện Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang bị 1 Nhận dạng các loại mắt gỗ. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại mắt gỗ. - Nhận dạng các loại mắt theo phẩm chất : mắt sống, mắt chết, mắt biến màu, mắt mục. - Nhận dạng các loại mắt theo hình dạng : mắt tròn, mắt bầu dục, mắt dài, mắt phân nhánh. Đọc đúng tên các loại mắt gỗ. 2 Nhận dạng thớ nghiêng. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại thớ gỗ. Nhận dạng đúng. 3 Nhận dạng thớ loạn. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại thớ gỗ. Nhận dạng đúng. 4 Nhận dạng thớ chùn. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại thớ gỗ. Nhận dạng đúng. 5 Nhận dạng các loại thân cong. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại thân gỗ. Nhận dạng đúng. 6 Nhận dạng thân thót. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại thân gỗ. Nhận dạng đúng. 2. Nhận dạng các loại khuyết tật do sâu nấm trên một số loại gỗ thường dùng. TT Nội dung các công việc Chỉ dẫn thực hiện Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang bị 1 Nhận dạng gỗ bị nấm mục. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại nấm mục và cách mô tả về nấm mục gỗ. Nhận dạng đúng. 2 Nhận dạng gỗ bị mối. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại mối ăn gỗ và cách mô tả về mối ăn gỗ. Nhận dạng đúng. 3 Nhận dạng gỗ bị mọt. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại mọt gỗ và cách mô tả về mọt ăn gỗ. Nhận dạng đúng. 4 Nhận dạng gỗ bị sâu đục. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại sâu đục thân gỗ và cách mô tả về sâu đục thân gỗ. Nhận dạng đúng. 3. Nhận dạng các loại khuyết tật do gia công, chế biến và bảo quản ở một số chi tiết của ghế tựa 3 xà cong. TT Nội dung các công việc Chỉ dẫn thực hiện Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang bị 1 Nhận dạng các loại gỗ bị cong. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại ván hoặc cây gỗ xẻ bị cong và cách mô tả về ván hoặc cây gỗ xẻ bị cong. Nhận dạng đúng. 2 Nhận dạng các loại gỗ bị vênh. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại ván hoặc cây gỗ xẻ bị vênh và cách mô tả về ván hoặc cây gỗ xẻ bị vênh. Nhận dạng đúng. 3 Nhận dạng các loại gỗ bị nứt. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại ván bị nứt và cách mô tả về ván bị nứt. Nhận dạng đúng. 4 Nhận dạng các loại gỗ bị lẹm cạnh. Quan sát và so sánh với các bản vẽ về các loại ván hoặc cây gỗ xẻ bị lẹm cạnh và cách mô tả về ván hoặc cây gỗ xẻ bị lẹm cạnh. Nhận dạng đúng. 5 Nh