Cercetari Privind Particularitatile Structurale ale Lemnului Brut, Rotund Frasin( Fraximus Excelsior) + Stejar (quercus Robur), Destinat Debitarii Furnirelor Estetice

CUPRINS

CAPITOLUL 1: Lemnul de frasin și stejar: materie primă pentru debitarea furnirelor…….

1.1. Arhitectura lemnului de frasin și stejar………………………………

1.1.1. Structura macroscopic…………………………………

1.1.2. Structura microscopic……………………………..

1.1.3.Compoziția chimică…………………………….

1.2.Proprietățile lemnului de frasin și stejar care intervin la producerea furnirelor.

1.2.1. Densitatea si rezistența la tăiere…………………

1.2.2. Stabilitatea dimensională.Comportarea la uscare.

1.3.Defectologia lemnului de frasin si stejar și implicațiile asupra calității materiei prime…………………………………

1.3.1. Defectele formei………………..

1.3.2. Defectele structurii………………….

1.3.3. Defectele culorii…………….

1.3.4. Forme de degradare………………

1.4. Aspecte economice în valorificarea materiei prime pentru producerea furnirelor………………………………..

CAPITOLUL II: Materialul investigațiilor ……………………………..

2.1. Eșantionul examinat……………………

2.2. Caracteristici cantitative ale pieselor măsurate……..

2.3. Procesul tehnologic la debitarea furnirelor la Compania J.F. Furnir………..

CAPITOLUL III : Metode de lucru………………………….

3.1. Particularități structurale măsurate la lemnul brut………………..

3.2. Standarde pentru clasificarea calitativă a materialului brut…………

3.3. Prelucrarea matematică a datelor experimentale……………

CAPITOLUL IV: Rezultatele măsurătorilor………………………..

4.1. Mărimea alburnului……………………

4.2. Lățimea medie a inelelor anuale……………………

4.3. Excentricitatea măduvei……………………

4.4. Lăbărțarea și ovalitatea

CAPITOLUL V: Concluzii……………………….

BIBLIOGRAFIE………………………

ANEXA I : Trăsăturile calitative si cantitative ale pieselor măsurate

INTRODUCERE

De-a lungul timpului s-au depus eforturi, la nivel mondial ,de rezolvare a problemelor științifice si tehnice, pentru ca cerințele de lemn sunt tot mai mari.În general, se cere producerea unei cantități mai mari de lemn,intr-un timp foarte scurt, iar calitatea acestuia sa fie de ordin superior,corespunzatoare cerințelor..Datorită acestor probleme, în domeniul producției de lemn este necesara o creștere cantitativă,însa acest lucru este dificil datorita fondului forestier care este în continuă scădere.

Pentru utilizarea lemnului este necesară folosirea masei lemnoase exploatată integral sau superior,este necesară chiar si utilizarea fiecărei bucăți de lemn în funcție de caracteristici și de caltitate .

Pentru fabricarea furnirelor este necesar lemnul de calitate superioara,fără defecte sau cu mici defecte care fie se pot ascunde ,fie uneori sunt folosite ca model/ornament.

Cercetările s-au desfașurat la Compania J.F.Furnir, in zona orașului Brașov, locație bine aleasă, deoarece se regăsește într-un imens ținut de foioase si rășinoase, cu scopul de a produce furnir estetic,cherestea sau lemn pentru terase.

Lucrarea de diplomă a fost elaborata pe parcursul a 5 luni , desfașurată sub îndrumarea științifică a domnului șef de lucrări dr. ing. Florin Dinulică, căruia vreau să îi mulțumesc că a fost alaturi de mine în toata aceasta perioadă dificilă pentru mine ,pentru timpul și sprijinul acordat.

Și nu în ultimul rand ,vreau să le mulțumesc celor dragi care au fost alături de mine si pentru răbdarea de care au dat dovadă timp de 4 ani.

CAPITOLUL I: Lemnul de frasin și stejar: materie prima pentru debitarea frunirelor

Arhitectura lemnului de frasin și stejar

Lemnul de frasin constituie o structură eterogenă. Este constituit din trahee (vase perfecte), parenchim lemons, radial si fibre. Mărimile din curpinsul inelelor anuale sunt variabile. Cel mai bine reprezentate sunt fibrele cu proporție de 62 %,dupa care sunt urmate de celulele parenchimatice. Raportul între vase și fibre variaza de la un exemplar la altul. (Filipovici,1964)

Structura lemnului de stejar este foarte variat anatomic. Lemnul este format din vase perfecte (trahee),parenchim lemons ,radial si fibre.

1.1.1.Structura macroscopică

Lemnul de frasin conține alburn și duramen facultativ,adica unele piese pot să conțină duramen ,iar altele nu,apariția acestuia fiind târzie, este îngust ,iar distingerea sa față de alburn este dificilă datorită culorii (brun-deschis sau cenușiu).Alburnul este lat de culoare alb-gălbui-roz.

Inelele anuale au contur regulat, se diferențiaza ușor datorită lemnului timpuriu care este mai deschis la culoare și mai poros.Vasele lemnului timpuriu formează striațiuni (porțiuni aspre,grăunțoase).La frasin,striațiunile sunt mai pronunțate și formează un desen în benzi ,care este foarte cerut si apreciat la fabricarea mobilierului si a furnirului estetic.

Porii lemnului de frasin sunt așezați tipic inelari în lemnul timpuriu,sunt mari,vizibili cu ochiul liber,umpluți pe alocuri cu tile.Porii din lemnul târziu sunt împrăștiați.

Razele lemnului nu se pot vedea cu ochiul liber pe secțiunea transversală,iar pe secțiunea radială pot forma uneori oglinzi fine.

Lemnul este lucios pe secțiunea radial,este tare și greu.

Lemnul de stejar conține alburn de culoare alb-gălbui și duramen brun-gălbui,la unele exemplare duramenul fiind și brun-roșcat.Unele piese formează și duramen fals ,numit si inima brună a stejarului , și este inclus în duramenul adevărat.

Inelele anuale se disting ușor datorită diferenței izbitoare între culorile de la lemnul timpuriu ,care este gălbui și mai îngust și cele de la lemnul târziu care este brun și mai lat.

Lemnul conține pori dispuși inelar,cei din lemnul timpuriu fiind mai mari ,vizibili cu ochiul liber și umpluți pe alocuri cu tile,iar cei din lemnul târziu sunt mai mici,nefiind vizibili cu ochiul liber ,cu aspect de flăcari visible cu ochiul liber.

Razele medulare sunt vizibile cu ochiul liber și sunt de două marimi: late care sunt vizibile cu ochiul liber și înguste care abia se pot vedea cu lupa.Apar pe secțiunea radial sub formă de oglinzi late și lucioase,iar pe secțiunea tangențială se pot observa ca linii longitudinal cu înalțimi relative.

Lemnul de stejar este tare și greu.

1.1.2. Structura microscopică

Porii la frasin sunt așezați inelari îmn lemnul timpuriu,sunt mari,bine vizbili cu ochiul liber.Aceștia sunt umpluți parțial cu tile.Porii din cadrul lemnului sunt mici ,așezați împraștiați cu diferențe clare de marime față de cei din lemnul timpuriu.( Aurel Lunguleasa,2004)

Razele sunt de un singur fel : fine, greu de distins cu ochiul liber pe secțiunea transversală.Rar formează oglinzi fine pe secțiunea radial.

Confuzii posibile: Lemnul masiv de frasin ar putea fi confundat cu lemnul de castan, deosebirea făcându-se prin lățimea ingustă a alburnului și de modul cum sunt dispuși porii din lemnul târziu.De asemenea,el poate fi confundat și cu stejarul ,care prezintă raze de mai multe mărimi ,precum si flăcări, pe secțiunea transversal.

Vasele din lemnul timpuriu ,la stejar, formează o coroană cu aspect transversal de inel, pe circumferința inelului anual.De aceea i se și spune că face parte din categoria foioaselor cu pori inelari.

Porii din lemnul timpuriu sunt mari, vizibili cu ochiul liber și umpluți parțial cu tile.Porii din lemnul târziu sunt mici,nevizibili cu ochiul liber, dispuși in zone cu aspect de flăcări,acestea fiind vizibile cu ochiul liber. (Aurel Lungulescu,2004)

Lemnul de cvercinee formează raze de două mărimi: unele late,bine vizibile pe secțiunea transversal sub formă de linii deschise la culoare ,care formează pe secțiunea radial oglinzi mari,iar pe secțiunea tangențială segmente de dreaptă orientate vertical; altele sunt înguste,microscopice.

Confuzii posibile: Lemnul masiv de stejar poate fi confundat cu lemnul de salcâm, care se deosebește prin lațimea alburnului,prin flăcările de pe secțiunea transversală și prin grosimea razelor.Se poate confunda și cu lemnul castanului comestibil,care prezintă însa un alburn îngust și raze foarte puțin distincte.

Figura 1: Detaliu de structură lemn târziu Figura 2:Arhitectura țesutului în secțiunea transversală

1.1.3.Compoziția chimică

În compoziția chimică a lemnului ,indiferent de specie și de proveniență, intra carbonul, oxigenul, hidrogenul, azotul și substanțele minerale, in aproximativ aceeași proporție.Acest lucru se poate vedea și în tabelul următor:

Tab. 1: Compoziția chimică elementară a lemnului

După cum se poate observa în tabel, valorile sunt aproape neglijabile de la o specie la alta.Astfel, după imprecizia metodelor ,în lemn se găsește : carbon cca. 49,8%, hidrogen cca. 6,2%, oxigen cca. 43%,iar azot și substanțe minerale cca. 1%.

Scoarța are aproape aceeași compoziție chimică,ca și lemnul, însă are ceva mai mult hidrogen și mai puțin carbon și oxigen.

În compoziția chimică a lemnului , cu o proporție de 85 și 90%, intra holoceluloza și lignina.Pe lângă acești compuși ,intra în proporție de 99% și o serie de materii numite genetic compuși accesorii.Unele din aceste materii se gasesc la aproape toate speciile,iar altele numai la unele specii.Aceste materii au un rol important atât in recunoașterea speciilor , cât si in folosirea lemnului,dând astfel culoarea lemnului, gustul, mirosul,rezistența la ciuperci si insecte. (Filipovici,1964)

Tab. 2: Compoziția chimică a lemnului de frasin (Filipovici,1964)

Compușii principali ai lemnului de gorun: celuloză 43%, pentozani 26%, lignină 25%.Lemnul de cvercinee este bogat în hemiceluloze- care sunt compușii cu cea mai mare aviditate pentru apă și care împiedică umflarea lemnului.Hemicelulozele sunt poliglucide compuse (glucozide) constituite din pentoze și hexoze (glucide cu 5,respectiv 6 atomi de C).Celuloza – poliglucide omogene constituite din aceleași fel de monoglucide: dextro-glucoza.Conținutul de tanin: 9% în scoarță, 13% (max. 38%) în lemn.

Proprietățile lemnului de frasin și stejar care intervin la producerea furnirelor

1.2.1.Densitatea și rezistența la tăiere

Densitatea lemnului este definită ca raport între masa și volumul epruvetei din lemn.Astfel, datorită construcției complexe a membranei celulare,avem mai multe timpuri de densități:densitatea substanței lemnoase;densitatea membranei celulare și densitatea aparentă a lemnului;

Densitatea lemnului reprezintă un indice important care oferă multe informații despre proprietățile fizice și mecanice ale lemnului,dar și utilizările sale.(Lungulescu,2004)

În funcție de densitatea aparenta a lemnului de frasin, acesta se încadrează în categoria lemnului greu, deoarcece aceasta variază între de la 0,70 – 0,80 g/cm³.Astfel,lemnul de frasin este foarte elastic, adică are capacitatea de a se deforma datorită acțiunii sarcinilor exterioare și apoi de a reveni la forma inițială.

Fiind încadrat în categoria lemnului greu, frasinul are proprietatea de a răzbate unor corpuri mai mari.

Tăierea lemnului are loc de obicei pe direcția radială a acestuia,planul radial fiind planul de minimă rezistență .Metoda denterminării acestei rezistențe constă în aflarea forței maxime de rupere și împărțirea acesteia la aria secțiunii de rupere.Forța de rupere se aplică încet și progresiv, cu o viteză care nu trebuie să depașească cca. 4,5 mm/min.(Lungulescu,2004)

Lemnul de stejar este greu cu densitatea : ρ0: 0,65; ρ15: 0,69 g/cm3. Dintre cvercinee ,lemnul de gârniță este cel mai greu.

Rezistența la despicare este dată de raportul dintre sarcină și secțiunea de rupere.Rezistența la tăiere este influențată de umiditatea lemnului,astfel determinându-se si umiditatea epruvetei.(Filipovici,1965)

Structura este factorul primar care se reflectă asupra gradului de despicare a lemnului.Astfel,daca structura lemnului este normala,atunci și despicarea se face mai ușor.Defectele din structura lemnului îngreunează și despicarea.

Culoarea deschisă a lemnului de stejar constituie în general contragere si duritate scăzută.Lemnul de stejar care are culoarea gălbuie sau brun –gălbuie are o densitate mai ridicată,fiind astfel mai dur.

Lemnul influențează tăierea prin duritatea sa, structura și anizotropia structurii,prin proprietățile sale termice ,rezistența la frecare, etc. (Filipovici,1965)

1.2.2.Stabilitatea dimensională.Comportarea la uscare (no frasin)

Aburirea lemnului conduce la stabilitatea dimensională și împiedică apariția colapsului.De asemenea, colapsul poate fi împiedicat și cu ajutorul răcirii lemnului.Aburirea umezește membrana numai in exterior ,prevenind astfel uscarea ei și diminuează tensiunile aparute în urma uscării.

Contragerea lemnului de stejar din România: longitudinală: 0,2%; radială: 4,6-5,3%; tangențială: 9,4-11,0%; volumică: 13,7-15,9%.

Lemnul de stejar de la noi din țară se contrage mai mult decât cel din alte țări,deoarece se comportă foarte bine la curbare prin aburire.Fiind un lemn tare,determina tocirea sculelor la prelucre.Se usucă natural, cu mare dificultate si prezintă tendința de a crăpa si de a se deforma ,ca urmare a contragerii excesive, în perioada de depozitare.

1.3.Defectologia lemnului de frasin și stejar și implicațiile asupra calității materiei prime

Defectul este definit ca fiind o abatere de la normal.

De multe ori, lemnul prezintă anumite anomalii (defecte sau modificări ale structurii) care îi schimbă calitățile.

Lemnul de frasin este frecvent “lovit” de anomalii precum : conicitate,noduri vicioase,curbura și lăbărțarea.Ocupă locul III după ulm și brad la colorații anormale,iar la lăbărțare ocupă un loc fruntaș.

Cele mai frecvente defecte ale lemnului de stejar sunt : conicitatea ( considerată defect dacă mărimea sa depașește 2%) , ovalitatea ( considerată defect dacă marimea sa depașește 15%) lunura și mărimea nodurilor vicioase,care la clasa A de calitate nu trebuie să depășească 15mm.

Prin cunoașterea cauzelor si agenților dăunatori ai lemnului,se pot lua măsuri de prevenire și de apărare al materialului.

În cazul lemnului cu defecte,în funcție de numărul și de gradul acestora, are loc sortarea piesa respectivă fiind integrată intr-o anumită categorie,și ceea ce este cel mai important calitatea acestuia scade foarte mult .

1.3.1. Defectele formei

Conicitatea. Dacă forma trunchiului arborelui este foarte apropiată de forma unui con, atunci scade foarte mult și domeniul utilizării lemnului.Cu cît trunchiul este mai cilindric,cu atît crește și randamentul de folosință.

Conicitatea reprezintă descreșterea trunchiului de la capătul gros către cel subțire .În locul in care arborii cresc izolat, forma conică este foarte deasă a tulpinilor.Conicitatea se exprimă în centimetri pe metru ,calculându-se prin diferența dintre diamentrul capătului gros și cel al capatului subțire.Conicitatea devine defect în momentul în care diferența este mai mare de 1%. (Filipovici,1964)

Lăbărțarea,are loc atunci cînd în partea inferioară ,pe o porțiune de la colet in sus,tulpina prezintă această lăbărțare caracteristică.Atunci cand este pronunțată,ea devine defect și stîrnește probleme în doborârea arborilor.Este necesară,îndepărtarea lăbărțării în momentul în care dorește să se doboare un arbore valoros.Lăbărțarea se calculează prin diferența grosimii de la bază a tulpinii arborelui și grosimea luată la 1 m deasupra.Se exprimă în centimetri pe metru.

Curbura reprezintă devierea de la forma dreaptă a axului piesei,această anomalie scăzând mult valoarea lemnului,indiferent de ultilizarile lui.

Tab. 3.Defectul “Curbură” (Pavelescu,1969)

Ovalitatea reprezintă abaterea lemnului rotund de la forma circulară a secțiunii transversale.Se determină prin raportul dintre diferența axelor eliptice (în milimetri) si axa mare (în decimetri). Exprimarea se face în procente.

1.3.2.Defectele structurii

Lunura are forma unui alburn în interiorul duramenului.Acest defect se datorează gerurilor mari care provoacă înghețarea câtorva inele anuale.Este posibil ca într-un arbore să se afle mai multe lunuri.Atunci când lunura se află în alburn, lemnul nu se devalorizează mult,iar atunci cînd aceasta trece în duramen, valoarea lemnului scade foarte mult.Lunura este cel mai sever defect de structură al lemnului de stejar.

Nodurile sunt cele mai normale defecte care fac parte din categoria defectelor de structură a lemnului.Aceștia pot proveni din lujerii mugurilor laterali, din mugurii lujerilor dorminzi și din lujerii mugurilor apăruți întâmplător.

1.3.3.Defectele culorii

Colorațiile fac parte din categoria defectelor durabile.Când lemnul capătă o culoare anormală, defectul poartă denumirea de colorație.

Această colorație poate fi dată de anumite ciuperci,aceasta neavând o nuanță uniformă.Dintre colorațiile întâlnite în lemn fac parte:

-Inima roșie a fagului – este foarte des întâlnită la fag și arată ca o pată centrală ,de mărimi diferite,cu contur regulat sau neregulat mărginit de o linie subțire de culoare mai închisă.

-Inima de ger a fagului– se formează datorită gerului.Este asemănătoare inimii roșie a fagului,însă are conturul neregulat,este mai deschis la culoare,având lemnul lipsit de tile.

-Inimă stelată- Este de culoare brună-cenușie atunci când lemnul este umed și cenușie-murdară atunci când lemnul este uscat.Denumirea vine de la contur care este neregult din secțiunea transversală.Se datorează descompunerii structurii lemnului pe picior de către anumite ciuperci, după care urmează putrezirea lemnului.

-Răscoacerea lemnului de fag –se datorează multitudinii de ciuperci xilofage,care apar pe lemnul doborât ,primăvara și vara ,atunci când este cald ,iar în atmosferă este umuiditate.La început buștenii primesc o culoare roșiatică,după care se instalează inima stelată care este putregăioasă.Mai apoi are loc răscoacerea și la final putrezirea.Tot acest proces se desfășoară pe parcursul a 3-5 săptămâni. (Filipovici,1964)

-Inima brună a frasinului – acest defect se intalează la arborele pe picior.Frasinul formează frecvent duramen de culoare brun-gălbui deschis, iar inima brună a acestuia este de culoare brună închis spre negru.Lemnul cu inimă brună are calități inferioare față de lemnul normal.

-Inima roșie a stejarului – este mult mai rar întâlnit în comparație cu inima roșie a fagului.Întâlnindu-se la unii stejari bătrâni crescuși pe soluri superficiale,uscate. (Filipovici,1964)

1.3.4.Forme de degradare

Crăpăturile sunt opriri în țesturile lemnului, pe direcția longitudinal,circular sau transversal.Pot apărea fie la arborii pe picior,fie la arborii doborâți.Pot fi de mai multe feluri:

Crăpături de ger sau gelivurile – au loc în arborii pe picior ,pe direcția longitudinală.Apar datorită temperaturilor foarte scăzute, părțile degradate fiind netede și negre.Gelivura iese în exterior și este mărginită de o canelură, în interior apărând această crestătură.Pot fi grave și mai puțin grave: cele mai puțin grave nu cauzează lemnului ,deoarece nu sparg scoarța ,rămânând doar la suprafață,lăsând inelele anuale să se dezvolte normal; pe când cele care afectează lemnul ,depreciindu-l tot mai mult odată cu trecerea timpului.

Se spune că gelivurile ar apărea datorită faptului că, odată cu scăderea temperaturilor,apa din vasele lemnului îngheață și îți mărește volumul .(Filipovici, 1964)

Dintre quercinee, cel mai expus la gelituri este cerul,urmat de gorun și mai apoi stejarul.

Rulura – apare în urma deprinderii țesuturilor după limita unui inel anual, cu o lungime variabilă și constă în dezvoltarea inegală a inelelor anuale și în urma vîntului puternic.

Defectul se întâlnește des atât la stejar cât și la frasin, în apropierea coletului.

Atunci când rulura se află în centrul arborelui ,pe o porțiune mică, aceasta poate fi îndepărtată prin debitare,însă în cazul în care se afla pe o lungime mare din trunchi, deprecierea lemnului este foarte mare.

Cadranura- mai multe crăpături radiale care vin din interiorul trunchiului și merg până la exteriorul acestuia ,produse datorită vântului puternic sau umidității reduse.La arborii cu cadranura ,lemnul este mai puțin sănătos deoarece poate apărea putregaiul în aceste crăpături ,fiind întrebuințat mai mult pentru foc.Arborii afectați sunt nucii și stejarii bătrâni.

Degradări cauzate prin rănirea arborilor în picioare – în acastă grupă intră diverși factori de vătămare a arborilor pe picior cum ar fi : omul , animalele sălbatice sau domestice.Aceste răni pot afecta fie coaja, fie lemnul ,fie și coaja și lemnul.De exemplu ,aceste degradări pot apărea în urma exploatării ,în care arborii din apropierea celor exploatați sunt accidentați ,în care coaja poate fi strivită sau chiar desprinsă , iar apoi ,după o vreme apărând colorații bolnăvicioase ,ori cicatrici, ori deformarea inelelor anuale.În astfel de situații,lemnul poate rămâne sănătos ,iar în locul cu răni poate apărea o rulură parțială.

Din categoria celor mai periculoase și cele mai frecvente răni,fac parte:

-Cojirea arborilor de oameni sau de vânt- atunci când are loc cojirea parțială ,lemnul se poate colora până la măduvă sau poate chiar putrezi,iar când are loc cojirea din jurul împrejurul arborelui, arborele încetează din viață. (Filipovici, 1964)

-Răni cauzate prin marcare,prin doborâre sau prin scoaterea materialului din pădure – chiar și în această situație are loc deprecierea lemnului deoarce colorarea lemnului are loc pe 1-5 inele.

-Răni de schije ,gloanțe – rănile produse de gloanțe și schije nu afectează doar scoarța ,ci pătrund mult în interiorul lemnului.Prin aceste răni îți fac intrarea în interior atât insectele dăunătoare cât și ciupercile xilofage, permițând dezvoltarea dăunătorilor biologici.

-Degradări cauzate prin pârlirea scoarței arborilor- au loc la arborii crescuți în masiv , deoarece expuși la radiațiile solare directe ,se îmbolnăvesc de “insolație” apoi se usucă și cade ,iar lemnul suferă degradări.Se poate instala foarte ușor putregaiul în tot cuprinsul trunchiului sau numai pe o porțiune a acestuia.

-Degradări cauzate de unele anomalii anatomice locale- sunt zone mai umede decât restul părților din lemn,iarna fiind înghețate.Aceste defecte dăunează prelucrării lemnului , se simt și în cazul procesului de uscare ,astfel încât părți întregi din lemn trebuie înlăturate din folosință. (Filipovici, 1964)

1.4.Aspecte economice în valorificarea materiei prime pentru producerea furnirelor

În concordanță cu cerințele STAS-ului ISO 9001: 2007 sunt recunoscute opt principii de management al calității spre îmbunătățirea performanței:

Orientarea către client;

Implicarea directă a managementului la toate nivelurile;

Implicarea personalului;

Abordarea procesuală;

Abordarea de sistem a managementului;

Îmbunătățirea continuă;

Luarea deciziilor pe bază faptică;

Relații mutual benefice cu furnizorii si utilizatorii.

( http://webbut.unitbv.ro/teze/rezumate/2011/rom/MorosanuCiprian.pdf)

Aplicarea acestor opt principii ajută la imbunătățirea performanței

companiei și a sprijinului moral al furnizorilor datorită faptului că,clientii sunt mulțumiți.

Prețul de achiziție a materiei prime ,pe piață sunt greu de prevăzut ,deoarece fiecare piesă este diferită ,de altfel și prețul fiind diferit.Prețul diferit se datorează și prin faptul că momentul în care au fost cumpărate este altul, datorită diamentrului variabil și calității acesteia.

CAPITOLUL II: Materialul investigațiilor

2.1. Eșantionul examinat

Figura 1: Măsurători asupra unui eșantion de piese

Măsurătorile au fost efectuate asuprea unui număr total de 20 de piese de stejar și 20 de piese de frasin alese aleator din depozitul firmei J.F. Furnir SRL România.

Piesele au fost clasificate în funcție de poziția lor în fusul original în categoriile : B1 și B2.

Tab.4. Clasificarea pieselor măsurate în cele 2 categorii de bușteni

Figura 1: Distribuția frecvenței categoriilor de bușteni pe specii

2.2.Caracteristici cantitative ale pieselor măsurate

În cadrul măsurătorilor efectuate asupra buștenilor de la firma J.F Furnir SRL România, asupra unui număr de 40 de piese alese la întâmplare.

Piesele măsurate au la stejar lungimi între 3,9m și 2,4 m, iar diametre medii între 98 cm și 50 cm, în timp ce la frasin au lungimi între 6,4m și 2,1 m ,iar diametre medii între 88 cm si 38cm.

Tabel 5: Caracteristicile dendrometrice ale buștenilor măsurați la deposit

Se comentează coeficientul de variație, și anume:

În situația în care coeficientul de variație este < 20%,variabila respectivă prezintă un grad redus de împrăștiere a valorilor în jurul mediei;

Dacă coeficientul de variație este între 20-30%, variabila prezintă un nivel mediu de variabilitate;

Dacă coeficientul de variație este >30%, spunem că variabila prezintă un nivel ridicat de variabilitate,valoarea ei împrăștiindu-se puternic în jurul mediei aritmetice.

Astfel,după cum putem observa în tabelul de mai sus,lotul supus investigațiilor statistice pentru frasin este omogen sub raportul diametrului, deoarece prezintă un coeficient de variație ce nu depășește 20%,acesta fiind de 16,01,pe când la stejar este de 23,04, ceea ce înseamna că variabila prezintă un nivel mediu de variabilitate.

2.3. Procesul tehnologic al debitării furnirelor în compania

J.F. Furnir SRL

Procesul tehnologic al debitarii furnirelor în compania J.F. Furnir SRL ,cuprinde mai multe operatii,începând cu recepția materiei prime și pînă la rezultatul final al prelucrarii.

Tabel 6: Exemple de sortimente de bușteni utilizați la fabricarea furnirelor

Funcțiile depozitului în care sunt înmagazinați buștenii ,în cadrul fabricilor de furnire,sunt:recepția materiei prime; stocarea; conservarea și pregătirea materiei prime în vederea debitării furnirelor.( Mitișor și Istrate, 1984).

Recepția materiei prime se face în primul rând în funcție de calitatea lemnului,adica buștenii să corespundă standardelor, cât și în funcție de cantitate.Recepția se face prin măsurarea lungimii si diametrului fiecărei piese de buștean ,precum și defectele existente,dupa care se compară rezultatele între ele.

Depozitarea buștenilor- depozitul de la compania J.F. Furnir SRL ,ocupă o suprafată de aproximativ 10 000 m2, cu un volum de 30 000m3 solizi de buștean rotund/an din care,10 000m3 de buștean destinat pentru cherestea.În medie ,pe an se realizează aproximativ 12 600 000m2 de furnir.

Figura 2. Depozitul de bușteni J.F.FURNIR

Sortarea constă în studierea vizuală a pieselor de lemn rotund pentru stabilirea defectelor lemnului și a proporției acestora,precum și măsurarea dimensiunilor.

Conservarea materiei prime se face în funcție de anotimpuri și specie și se face pentru a evita devalorizarea buștenilor pe durata stocării.

Tab.7: Durabilitatea buștenilor

Procedeele de conservare și protecție mențin lemnul în condiții de umiditate nefavorabilă și împiedică dezvoltarea ciupercilor și apariția crăpăturilor.Principalele procedee de conservare care se aplică în fabricile de furnire,sunt scufundarea și stropirea cu apă,aplicarea pastelor protectoare și uscarea greoaie a buștenilor.

Conservarea în apa se face numai în perioade călduroase adică din 15 mai pînă în 15 septembrie.Este foarte important ca apa din bazinele destinate imersiei buștenilor să fie schimbată periodic pentru evitarea infectării lemnului.

Conservarea buștenilor prin stropire este aplicat la bustenii uscați sau cu început de degradare ,în sens contrar acest procedeu poate duce la pierderi semnificative de lemn,astfel că în perioada aprilie-octombrie este necesară stropirea buștenilor zilnic,timp de 10-15 minute la intervale de 1-2 ore,chiar și pe timp de noapte atunci când este prea cald,iar pe vreme uscată și cu vînt ,stropirea trebuie intensificată.Buștenii consumă o cantitate de apă de aproximativ 30-35l/h m3,din care numai 5% este reținută de lemn ,15% ajută la umezirea aerului,15% participă la umezirea terenului ,iar restul de 65% se scurge prin rigole în bazine,fiind recirculată.

Figura 3 : Conservarea prin stropire, în depozitul companiei J.F.Furnir

Pregătirea materiei prime se face prin următoarele operații:

Detectarea incluziunilor metalice este necesară pentru a evita unele accidente ,pentru evitarea deteriorării cuțitelor și a mașinilor.În cazul în care există o incluziune metalică,aceasta este eliminată fie prin cioplire,fie prin secționare chibzuită a bușteanului.Pentru detectarea acestor incluziuni se folosec instalații care funcționează pe principiul perturbării cîmpului magnetic.Sunt montate între transportoarele de bușteni ,ele semnalizând atât luminos cât si sonor existența incluziunilor.

Secționarea buștenilor se face îndepărtând capetele buștenilor ,obținându-se astfel bușteni de lungimi corespunzătoare furnirelor.Pentru debitarea furnirelor estetice ,lungimea butucilor trebuie să depașească cu circa 10% lungimea minimă a furnirelor de clasa I.

Pentru alegerea tipului de secționare ,trebuie să se țină cont de defecte,să se evite butucii curbați în două planuri sau în sens opus,planul secționării sa fie perpendicular pe axa bușteanului.

Secționarea se face cu ajutorul ferăstraielor circulare basculante,ferăstraie coadă de vulpe,ferăstraie cu lanț,mecanice sau electrice.Ferăstraiele circulare basculante sunt favorabile datorită capacității mari de producție și pierderi mici de lemn prin rumeguș.Ferăstraiele cu lanț sunt avantajoase deoarece pot fi utilizate pentru secționarea diametrelor mari.

Instalațiile de selecționat bușteni sunt dotate cu doua ferăstraie circulare ,care lucrează concomitent ,pentru a mării capacitatea de producție.

Cojirea buștenilor este foarte importantă deoarece coaja conține substanțe minerale și impurități durec precum nisip,petriș, care poate degrada și uza rapid viața instrumentelor tăietoare.Cojirea se face înainte debiarii furnirelor.

Figura 4: Cojirea buștenilor, în hala de producție J.F.Furnir (Mașină de cojit prin frezare)

Pentru desprinderea cojii de pe bușteni este necesară o anumită forță care depinde de anotimp,temperatură și durata scursă de la doborârea arborelui.Astfel ,aceasta se face în lunile mai-iunie ,cu un efort minim,pentru arborii proaspăt doborâți,iar în anotimpul rece ,coaja se desprinde greu,datorită măririi umidității.

Pentru decojire este nevoie de mașini ce realizează cojirea prin dezagregarea cojii ( prin frezare) sau mașini care realizează cojirea fără dezagregarea cojii (prin deprindere).

Plastifierea lemnului .Lemnul trebuie sa aiba un anumit grad de elasticitate pentru a permite deformarea furnirelor fără a apărea fisuri.Înaintea debitării lemnului ,are loc plastifierea temporară a lemnului și se poate face sub efectul combinării între umiditate,temperatură și al substanțelor chimice (alcaline).

În procesele de clasificare ale plastifierii ,intră plastifierea umedă prin care se realizează tratarea higrotermică directă,indirectă și hidrotermică ,precum și uscată care se realizează cu ajutorul curentului electric.

Tabel 7.Regim de tratare higrotermică a speciilor de lemn folosite la fabricarea furnirelor estetice

Domeniul de utilizare – se referă la sectorul din economie (din industria de prelucrare a lemnului) în care se va folosi sortimentul respectiv. În acest sistem de sortare, caracteristicile dimensionale și calitative ale sortimentelor de lemn brut, pentru fiecare specie, sunt corelate cu cerințele de prelucrare sau utilizare din diverse domenii.

Tehnologia furnirelor estetice.Furnirele estetice au textură decorativă cu grosimi între 0,4 și 1 mm.Se obțin prin tăiere plană,prin derulare sau prin ferăstruire.

Fasonarea butucilor.Înainte de începerea tăierii plane este necesar să se realizeze o suprafață plană,fără consumuri suplimentare de energie.Înainte de alegerea planului de fasonare este necesar să se verifice defectele lemnului și să se țină cont de ele.De exemplu,la butucii cu ovalitate mare,este indicat ca suprafața de la care se începe debitarea să fie paralelă cu axa mare a secțiunii.

Figura 6 : Pregătirea lemnului pentru fasonare la J.F. Furnir SRL Figura 7: Lemnul fasonat

Pentru fasonare se folosesc diverse utilaje precum: gatere orizontale, ferăstraie cu lanț, ferăstraie panglică,cele mai utilizate fiind ferăstraiele panglică ,deoarece au viteză mare de avans,iar grosimea pânzei este îngustă ceea ce înseamnă pierderi mai mici de lemn prin rumeguș.

Debitarea furnirelor estetice prin tăiere plană se utilizează mașini de tăiat plan orizontale și verticale.În procesul tăierii plane ,este importantă calitatea asșchiei-furnirului.Pentru evitarea neregulilor de genul: despicarea lemnului sau fragmentarea furnirului prin forfecare ,este montată deasupra cuțitului,o bară pentru presare.Cuțitele care se folosesc la tăierea plană a pieselor de furnir sunt placate cu oțelui aliate cu grosimi între 15 și 18 mm și cu lățimea de 250mm,iar lungimea stabilindu-se în funcție de deschiderea mașinii.

Figura 8 : Debitarea furnirelor la compania J.F. Furnir SRL

Debitarea furnirelor prin derulare .Furnirele estetice se pot obține prin derulare centrică,excentrică sau conică.Deruloarele coțin ferăstraie circulare mobile,sau cuțite deplasabile de-a lungul bușteanului.

Uscarea furnirelor estetice. În urma debitării,furnirele estetice prezintă un grad de umiditate de 50-80%,pentru conservare și utilizare este nevoie ca umiditatea să se încadreze între 10-15%.Dacă furnirul este uscat ,acesta tinde să se deformeze.

Uscarea maturală se face prin stivuirea furnirelor care sunt ordonate în anumite încăperi cu posibilități de ventilare naturală.Pe timpul verii ,uscarea naturală durează între 6 și 24 h,crescând mult în anotimpurile umede.După procedeul de uscare a furnirelor,este necesară o stivuire strânsă pentu a îmbunătăți textura acestora.

Uscarea artificială se face cu aer cald sau gaze de ardere.

Figura 9: Uscarea artificială a furnirelor la J.F. Furnir SRL

Prelucrarea furnirelor estetice după uscare.După ce au fost uscate,furnirele sunt stivuite în pachete de câte 12 sau 24 de foi,după cum au fost debitate,urmând apoi secționarea pentru a se elimina defectele neadmise de standarde.

Figura 9: Stivuirea furnirelor în pachete

În funcție de defectele și dimensiunile pachetelor de furnire, acestea sunt sortate pe clase, este calculată suprafața furnirului din pachetul respectiv după care pachetele sunt legate cu o sfoară.

Figura 10:Depozitarea pachetelor de furnir obținute în urma tuturor proceselor din hala companiei

Consumul specific de materie primă la fabricarea furnirelor estetice.Mărimea consumului specific de materie primă depinde de gradul de corectitudine a tehnologiei de fabricare,de calificarea personalului,precum și de calitatea materiei prime.Valoarea consumului specific Cs, se obține cu relația:

[m3 bușteni/1000 m2 furnir] (1)

în care: s, este grosimea furnirului în mm; ɳ, este randamentul utilizării masei lemnoase, in %. (Mitișor și Istrate, 1984), iar randamentul utilizării masei lemnoase se deternmină cu relația:

=100-∑p [%] (2)

în care: ∑p, este suma pierderilor volumice pe faze de lucru, în %.(Mitișor și Istrate, 1984)

În tabelul următor se precizează pierderile pe faze de lucru și consumul specific de materie primă la fabricarea furnirelor estetice:

Tabel 16: Pierderile pe faze de lucru și consumul specific de materie primă la fabricarea furnirelor estetice (Mitișor și Istrate, 1984)

Pentru a reduce consumul specific este necesar să se urmărească reducerea grosimii furnirelor fabricate (aproximativ 0,2-0,3 mm), perfecționarea tehnologiei de fabricare ,perfecționarea utilajelor,creșterea gradului de calificare a muncitorilor,trecerea la formatizarea sumară a furnirelor (semitivire sau livrare în bulzi),cooperarea cu semifabricate ,precum și fabricarea furnirelor reconsituite din resturile rămase de la furnirele umede și uscate.

Tehnologia furnirelor reconstituite.Furnirele reconstituite se produc, de regulă,din specii cu valoare relativ redusă.Mai sunt denumite și lamelin și finelin.

Resturile furnirelor sunt uscate ,dar pot fi și colorate la cerere,după care din nou uscate până ce umiditatea este de 3-5%,formând apoi parchete care se presează la rece.

Datorită denivelărilor care apar prin presare,sunt introduse bucățele de lemn masiv sau la fel de bine se pot introduce și furnire de mici dimensiuni, între furnire,pentru a se obține texturi care imită nodurile.

Avantajul acesor furnire este că reduce forțele de contragere și umflare,datorită discontinuității lemnului.

Tehnologia microfurnirelor. Microfurnirul este de fapt o foaie subțire de lemn cu o grosime de 0,08-0,4 mm.Se aplică prin lipirea pe hârtie sau pe un suport textil.

Materia primă care se utilizează în fabricarea microfurnirelor ,trebuie să fie de calitate superioară ,la fel și precizia de tăiere.

După procesul de debitare,furnirele se înfășoară în bobine și sunt depozitate în casete etanș pentru a împiedica furnirul să devină casant,după care furnirul este aplicat pe suport ,în instalații speciale.

Tehnologia furnirelor tehnice. Aceste furnire tehnice se obțin prin derulare și au grosimi cu valori între 0,3-1,5 mm în cazul în care sunt utilizate ca straturi de acoperire (furnire de față) ,dar pot avea și grosimi peste 1,5 mm în cazul în care sunt utilizate pentru fabricarea produselor stratificate (furnire de miez).

Transportul și înmagazinarea furnirelor umede. Transportarea lor se face rapid de la mașina de derulat pentru a împiedica aglomerarea spațiului și pentru a nu micșora capacitatea de producție.Înmagazinarea este foarte importantă ,iar aceasta se poate face prin înfășurare pe bobine ,dar și fără înfașurare,ci pe transportoare cu benzi înguste.

Secționarea furnirelor.Secționarea se poate face la lungimea necesară ,dar și prin tăierea furnirelor în în fașii înguste ,care îmbinate ajunge la forma necesară.

Lungimea la care trebuie tăiat furnirul ,se determină cu relația:

în care: Sf este supradimensiunea acordată furnirelor,pentru formatizarea placajului, Sf=30…50 mm; ΔU reprezintă diferența dintre umiditatea de saturație a fibrei și umiditatea finală a furnirului ,iar α1t este contragerea tangențială unitară,%. (Mitișor și Istrate, 1984)

CAPITOLUL 3 – METODA DE LUCRU

3.1. Particularități structurale măsurate la lemnul brut

Asupra pieselor alese pentru măsurare,au fost efectuate determinări cu privire la : poziția piesei în fusul original,lungimea piesei,diametrul mediu cu coajă și lăbărțarea atunci când a fost cazul.De asemenea ,au fost determinate caracteristici atât pentru capătul subțire,cât și pentru capătul gros al pieselor, ca: diametrul maxim fără coajă, diametrul perpendicular fără coajă, grosimea medie a scoarței, numărul total de inele anuale, numarul inelelor anuale din alburn, grosimea alburnului, excentricitatea, boala „T” si măsurători asupra colorațiilor anormale precum inima brună care este frecvent întâlnită atât în lemnul de stejar ,cât și în lemnul de frasin.

Acestea au fost înregistrate în carnetul de teren,din care în figura următoare se prezintă un extras:

Figura 11: Extras din carnetul de teren

Aceste caracteristici au fost măsurate cu ruleta și clupa forestieră.

Figura 12: Instantaneu la efectuarea măsurătorilor

S-a pus foarte mult accent pe caracteristicile structural precum : alburnul,excentricitatea,boala “T”,duramenul fals ,dar și lățimea inelelor anuale.

La birou,carnetul de teren a fost transpus electronic,ocazie cu ca au fost introduce formule de calcul pentru următoarele caracteristici:ovalitatea,lățimea medie a inelelor anuale,procent alburn și excentricitate.

în care: Dmax, este diametrul maxim fără coajă, la unul din capete; iar Dmin este diametrul perpendicular, fără coajă;

în care: Dmediu, reprezintă diametrul mediu la un capăt, adică media dintre diametrul maxim fără coajă și diametrul perpendicular pe acesta, fără coajă; numărul inelelor, reprezintă numărul total de inele numărate la un capăt;

în care: Grosime alburn, este grosimea alburnului, iar Dmediu, reprezintă diametrul mediu la un capăt, adică media dintre diametrul maxim fără coajă și diametrul perpendicular pe acesta, fără coajă.

în care: segment excentricitate este distanța în mm a poziției laterale a măduvei, față de centrul secțiunii transversale a trunchiului; Dmediu reprezintă diametrul mediu la un capăt, adică media dintre diametrul maxim fără coajă și diametrul perpendicular pe acesta, fără coajă.

3.2 Standarde pentru clasificarea calitativă a materialului brut