MINISTERUL EDUCAIEI, CERCETRII I INOVRII UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAOV

Facultatea de Industria Lemnului

ing. BRATU Iulian-Alexandru

CERCETRI PRIVIND VALORIFICAREA N FURNIRE TEHNICE A LEMNULUI DE PLOP (Populus tremula L.)

I MESTEACN (Betula pendula Roth.) DIN OCOLUL SILVIC RINARI

RESEARCH CONCERNING THE USE IN TECHNICAL VENEERS OF ASPEN (Populus tremula L.)

AND BIRCH WOOD (Betula pendula Roth.) FROM THE FOREST DISTRICT OF RASINARI

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing. MITIOR Alexandru

Braov 2010

MINISTERUL EDUCAIEI, CERCETRII I INOVRII UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAOV

500036 Braov, B-dul Eroilor nr. 29, tel. 0040-0268-413000, Fax 0040-0268-410525 RECTORAT

Componena Comisiei de doctorat

Numit prin Ordinul Rectorului Universitii Transilvania Braov

Nr. 3936 din 14.12.2009

PREEDINTE: Prof. univ. dr. ing. Gavril BUDAU Decan Facultatea de Industria Lemnului

Universitatea Transilvania din Braov

CONDUCTOR TIINIFIC: Prof. univ. dr. ing. Alexandru MITIOR Universitatea Transilvania din Braov

REFERENI: Conf. univ. dr. ing. Mircea Octavian MICU Universitatea Lucian Blaga din Sibiu

Cercet. t. gr. I dr. ing. Gheorghe PRNU I.C.A.S. Bcureti

Prof. univ. dr. ing. Ivan CISMARU Universitatea Transilvania din Braov

Data, ora i locul susinerii publice a tezei de doctorat:

05.03.2010, ora 13, Sala LIII3 Facultatea de Industria Lemnului

Eventualele aprecieri sau observaii asupra coninutului lucrrii v rugm s le trimitei, n

timp util, pe adresa Universitii Transilvania din Braov sau pe adresa ybratu@yahoo.com

CUPRINS

INTRODUCERE ...................................................................................................... 1 1. STADIUL ACTUAL AL CUNOTINELOR .................................................. 2

1.1. STADIUL ACTUAL PRIVIND RESURSELE LEMNOASE....................................... 2 1.2. STADIUL ACTUAL PRIVIND OBINEREA FURNIRELOR TEHNICE .................... 5

2. OBIECTIVELE CERCETRILOR................................................................... 6 3. CARACTERIZAREA OCOLULUI SILVIC RINARI ................................ 6

3.1.PDUREA RINARI SCURT ISTORIC............................................................ 6 3.2.LOCALIZARE GEOGRAFIC ............................................................................. 7

3.2.1.Vecinti, limite, hotare ......................................................................... 7 3.2.2.Administrarea fondului forestier ............................................................ 7

3.3.STUDIUL STAIUNII I AL VEGETAIEI............................................................ 7 3.3.1.Geologie i geomorfologie ....................................................................... 7 3.3.2.Soluri ....................................................................................................... 8 3.3.3.Hidrologie ................................................................................................ 8 3.3.4.Climatologie............................................................................................. 9 3.3.5.Tipuri de staiune................................................................................... 10 3.3.6. Tipuri de pdure ................................................................................... 10 3.3.7.Reprezentarea vegetaiei forestiere pe specii ........................................ 10 3.3.8.Concluzii privind condiiile staionale i de vegetaie........................... 11

4. ESTIMAREA CANTITATIV I CALITATIV A RESURSELOR DE LEMN DE PLOP TREMURTOR I MESTEACN....................................... 11

4.1. ESTIMAREA CANTITATIV I CALITATIV A RESURSELOR ......................... 11 4.2. VALORIFICAREA ACTUAL A RESURSELOR LEMNOASE DE PLOP I MESTEACN DIN OCOLUL SILVIC RINARI ...................................................... 13 4.3. CONCLUZII.................................................................................................... 14

5. STUDIUL TEORETIC PRIVIND VALORIFICAREA RESURSELOR LEMNOASE PENTRU OBINEREA FURNIRELOR TEHNICE .................. 14

5.1. TEHNOLOGIA GENERAL A FURNIRELOR DERULATE.................................. 14 5.2. INFLUENA PARAMETRILOR CUITULUI..................................................... 15 5.3. INFLUENA PARAMETRILOR BAREI DE PRESARE......................................... 22 5.4. INFLUENA PARAMETRILOR CINEMATICI I A STABILITII SISTEMULUI MAIN SCUL LEMN ..................................................................................... 25 5.5. CONCLUZII.................................................................................................... 26

6. CERCETRI EXPERIMENTALE PRIVIND VALORIFICAREA RESURSELOR LEMNOASE DE PLOP TREMURTOR I MESTEACN PENTRU OBINEREA FURNIRELOR TEHNICE .......................................... 26

6.1. METODICA CERCETRILOR ......................................................................... 26 6.2. DESFURAREA CERCETRILOR EXPERIMENTALE..................................... 27 6.3. ANALIZA REZULTATELOR CERCETRILOR ................................................. 30

6.3.1. Rezistena la traciune transversal a furnirelor................................. 30 6.3.2. Grosimea furnirelor ............................................................................. 33 6.3.3. Culoarea furnirelor .............................................................................. 34 6.3.4. Gradul de reflexie al suprafeelor furnirelor....................................... 35 6.3.5. Parametrii tehnologici la derularea furnirelor tehnice....................... 37

6.4. CONCLUZII.................................................................................................... 38 6.5. CERCETAREA INFLUENEI DEFECTELOR ASUPRA OBINERII FURNIRELOR38

6.5.1. Influena defectelor de form asupra randamentului n furnire........ 38 6.5.2. Influena defectelor de structur ......................................................... 42 6.5.3. Sortarea butenilor pentru obinerea furnirelor tehnice..................... 47

6.6. SOLUII PENTRU REDUCEREA INFLUENEI NEGATIVE A DEFECTELOR LEMNULUI. ........................................................................................................... 47

7. STABILIREA UNOR MSURI SILVICULTURALE PENTRU CRETEREA CALITII RESURSELOR LEMNOASE DE PLOP I MESTEACN......................................................................................................... 49

7.1.MSURI SILVICULTURALE ............................................................................ 49 7.1.1.Instalarea ............................................................................................... 49 7.1.2. Lucrri de ntreinere ........................................................................... 49 7.1.3. ngrijire i conducere ........................................................................... 49 7.1.4. Lucrri speciale de ngrijire i conducere a arboretelor ..................... 50 7.1.5. Regimuri i tratamente ......................................................................... 51 7.1.6. Aspecte genetice privind reducerea defectelor..................................... 51 7.1.7. Concluzii ............................................................................................... 52

7.2. EFECTELE ECONOMICE PE CARE LE IMPLIC APLICAREA SOLUIILOR REZULTATE N URMA CERCETRILOR ................................................................ 52

8. REZULTATE I CONCLUZII FINALE ......................................................... 55 BIBLIOGRAFIE SELECTIV............................................................................. 57

1

Introducere

Tematica tezei se ncadreaz pe linia promovrii unor specii mai puin valorificate n sectorul industriei lemnului din ara noastr, specii repede cresctoare, cu areal restrns, neglijate pn n prezent, dar care pot strni interesul specialitilor din silvicultur i industria de prelucrare n vederea cultivrii, creterii i promovrii calitilor i avantajelor utilizrii acestora.

Printre aceste specii se numr plopul tremurtor (Populus tremula L.) i mesteacnul (Betula pendula Roth.) care sunt bine reprezentate n fondul forestier administrat de Ocolul Silvic Rinari. Un prim pas n aceast direcie l reprezint lansarea prezentei teze de doctorat a crei obiectiv principal a constat n cercetarea unor aspecte majore privind att silvicultura celor dou specii din pdurile rinrenilor ct i stimularea industrializrii lemnului de plop i mesteacn prin producerea de furnire aa cum se procedeaz n alte ri.

Capitolul 1 se refer la stadiul actual al cunotinelor privind resursele lemnoase i tehnologia obinerii furnirelor tehnice.

n Capitolul 2 sunt formulate obiectivele tezei de doctorat rezultate n urma studiului privind tendinele actuale a valorificrii resurselor lemnoase din zona Rinari.

Capitolul 3 analizeaz Ocolul Silvic Rinari din punct de vedere al localizrii, al condiiilor de clim, sol i vegetaie.

n Capitolul 4 sunt analizate cantitativ i calitativ resursele de lemn de plop i mesteacn, precum i valorificarea actual a acestor resurse.

Capitolul 5 prezint studiul teoretic al tehnologiei furnirelor tehnice prin prisma componentelor care definesc procesul tierii prin derulare.

Capitolul 6 conine metodica cercetrilor i cercetrile experimentale desfurate n cadrul prezentei teze de doctorat. Totodat, acest capitol conine i un studiu privind influena defectelor lemnului asupra tehnologiei furnirelor.

Capitolul 7 trateaz o serie de msuri silviculturale menite s creasc calitatea resurselor lemnoase. Tot aici se face o analiz a efectelor economice implicate de aplicarea msurilor propuse.

Capitolul 8 prezint rezultatele i concluziile ce se pot desprinde n urma cercetrilor teoretice i experimentale.

Teza de doctorat a fost elaborat sub ndrumarea tiinific a d-lui prof. univ. dr. ing. Alexandru MITIOR, cruia i adresez cele mai sincere mulumiri pentru sprijinul acordat i pentru nalta inut profesional.

Doresc s mulumesc tuturor colegilor i fotilor mei dascli pentru sprijin i formarea mea profesional.

Mulumiri aduc i SC Losan Romnia SRL, dar i Facultii de Industria Lemnului pentru sprijinul acordat.

Mulumiri clduroase adresez colectivului de la catedra Tehnologia Lemnului, n special doamnei prof. univ. dr. ing. Maria Cismaru, d-lui prof. univ. dr. ing. Ivan Cismaru, d-lui prof. univ. dr. ing. Valeriu Petrovici, d-lui conf. univ. dr. ing. Aurel Lunguleasa, d-lui prof. univ. dr. ing. Ctlin Barbu pentru ncredere, sprijin i pentru ndrumrile obiective.

De asemenea, mulumesc pentru sprijin d-lui prof. univ. dr. ing. Norocel Nicolescu Facultatea de Silvicultur i Exploatri Forestiere, Braov.

Doresc s mulumesc n mod special d-lui c.p. I dr. ing. Ioan BLADA pentru sprijin, ncredere i ncurajri acordate.

n mod deosebit mulumesc familiei mele care m-a sprijinit, m-a ajutat i mi-a fost alturi, fr de care prezenta tez nu ar fi posibil.

2

1. Stadiul actual al cunotinelor 1.1. Stadiul actual privind resursele lemnoase Plopul tremurtor (Populus tremula L.)

n Ocolul Silvic Rinari plopul se regsete frecvent n amestecuri, diseminat, alturi de speciile de baz (gorun, fag, molid). Rar este ntlnit n afara fondului forestier. Nu realizeaz, ns, arborete pure (aa cum reuete mesteacnul n afara fondului forestier, n cazul punilor mpdurite). Plopul tremurtor se regsete n amestec cu gorunul din zona de deal (450 m altitudine), dar i n amestec cu fagul i molidul pn la altitudini de 1550-1600 m. Cel mai frecvent se regsete alturi de fag, la altitudini de 850 1100 m.

Plopul tremurtor este specia cu cea mai mare adaptabilitate dintre toi plopii indigeni. Astfel, rezist bine la asprimile climatului continental, din zone cu amplitudini termice mari, cu ierni lungi i geroase, cu ngheuri trzii i timpurii frecvente. Totodat suport bine cldura din inuturile sudice ale arealului su, dar nu i uscciunea excesiv din staiunile stepice din ara noastr.

n arealul Ocolului Silvic Rinari plopul tremurtor se ntlnete pe luvosoluri, dar mai ales pe podzoluri, caracteristice fgetelor.

Creterile din tineree sunt foarte active i se menin pn la 50-60 de ani, cnd, n staiuni favorabile poate produce circa 10 mc/an/ha. n ocolul Silvic Rinari, plopul tremurtor realizeaz o cretere medie de 3-4 mc/an/ha. Atinge longevitatea fiziologic la vrsta de 100 de ani.

Din punct de vedere al nsuirilor fizico mecanice, plopul tremurtor se prezint conform tabelului 1.1 (Filipovici, 1965):

Tabelul 1.1. Proprietile fizico-mecanice ale lemnului de plop tremurtor Nr. crt. Proprietatea UM Valori

0 1 2 3 1 Densitatea (0) kg/m3 450 2 Contragerea longitudinal % 0.4 3 Contragerea radial % 3.9 4 Rezistena la ncovoiere MPa

3

Dei bine reprezentate n flora rii noastre, att plopul tremurtor ct i mesteacnul nu s-au bucurat nici de cercetri nici de valorificri pe msur.

Hibridrile intraspecifice efectuate ntre diferite rase de P. tremula situate la diferite latitudini au dat natere unor hibrizi care au manifestat fenomenul heterozis (Johnsson, 1953; 1956 b). n sudul Suediei au fost studiate concentraiile n N, K, P, Ca, Mg i S precum i densitatea lemnului la apte clone ale hibridului P. tremula x P. tremuloides cu rata mare i apte cu rata mic de cretere din 119 clone existente.

Plopul tremurtor a mai fcut obiectul i altor hibridri interspecifice n care a fost folosit ca i component matern dar i patern n urmtoarele combinaii: P. tremula x P. alba; P. tremuloides x P. tremula; P. sieboldii x P. tremula; P. tomentosa x P. tremula; P. adenopoda x P. tremula. Cu excepia ultimei combinaii, n toate celelalte se manifest fenomenul heterozis de cretere cu meniunea c n Suedia, hibridului n combinaia P. tremula x P. tremuloides a avut cele mai bune argumente pentru care a fost plantat pe scar mare n scop practic. n Suedia, acest din urm hibrid nu numai c produce mai mult lemn dect P. tremula dar a dovedit i rezisten genetic la rugini din genul Melampsora precum i la arsura scoarei cauzat de Fusicladium adiosum; n plus, lemnul este i de foarte bun calitate motiv pentru care lemnul su a fost utilizat n industrie. Datorit acestor caliti, hibridul a depit stadiul experimental de aproximativ cinci decenii i a trecut n sfera produciei unde au fost plantai cu sutele de mii (Johnsson, 1953; 1956 b; Wright, 1963).

Mesteacnul (Betula pendula Roth.) n Ocolul Silvic Rinari, mesteacnul se regsete pornind din arboretele de gorun

situate altitudinal la 495m din UB V Rinari, pn la altitudini de 1450-1500m n UB VI Onceti. n zona de deal mesteacnul se regsete att n amestec intim cu speciile de baz, dar realizeaz i arborete pure n special n punile mpdurite (vegetaia din afara fondului forestier). Arbori izolai de mesteacn se regsesc pe puni sau fnee.

Specie de o mare rusticitate, mesteacnul se caracterizeaz prin pretenii reduse fa de clim i sol. Suport foarte bine gerurile puternice i ngheurile, fiind printre puinele specii care pot vegeta n gurile de ger, chiar i n teren descoperit. Pretenii reduse manifest i fa de cldura din timpul verii, ceea ce-i permite s avanseze la altitudini mari, n inuturile montane; evit ns inuturile uscate, dei tolereaz bine aria i se comport ca o specie eurifit. Manifest o amplitudine remarcabil fa de condiiile edafice, instalndu-se pe soluri bogate n substane nutritive, cum sunt cele formate pe calcare, dar i pe cele foarte srace (pe soluri formate pe gresii cuaroase), profunde sau superficiale, slab scheletice sau scheleto-pietroase, de la relativ uscate pn la umede; evit ns solurile prea compacte, pe cele excesiv uscate, calcare curate, iar pe cele acide vegeteaz slab. Manifest vitalitate mare pe solurile cu textura uoar, silicioase, din zonele bine udate de ploi, pe gresii, granite, isturi cristaline. Frecvent se ntlnete pe soluri brun acid litice, dar i pe podzoluri tipice, formnd amestecuri alturi de fag.

Creterile sunt active n tineree, atingnd valori maxime la 40-50 ani, cnd productivitatea poate ajunge la 7-8 mc/an/ha. O dat cu naintarea n vrst capacitatea de bioacumulare se reduce considerabil, astfel c, de regul, nainte de 100 de ani nceteaz aproape complet, vrst la care atinge limita longevitii fiziologice.

Din punct de vedere al nsuirilor fizico mecanice, mesteacnul se prezint conform tabelului 1.3 (Filipovici, 1965):

4

Tabelul 1.3. Proprietile fizico-mecanice ale lemnului de mesteacn Nr. crt. Proprietatea UM Valori

0 1 2 3 1 Densitatea (0) kg/m3 570 2 Contragerea longitudinal % 0.6 3 Contragerea radial % 5.3 4 Rezistena la ncovoiere MPa 140 5 Contragerea tangenial MPa 7.8 6 Rezistena la compresiune MPa 45-60 7 Rezistena la traciune MPa 125-137-150 8 Rezistena la forfecare MPa 11-12-14 9 Rezistena la ncovoiere dinamic cu oc Nm/mm2 0.06-0.09

10 Duritatea Brinell MPa 35-50

Principalii componeni ai lemnului de mesteacn sunt redai n tabelul 1.4 (Simionescu, 1964).

Tabelul 1.4. Limitele domeniului de variaie privind prezena unor componeni chimici n lemnul mesteacnului

Componeni chimici Substane extractibile cu

Specia Celu-loz

Lig-nin

Pento-zane

Ap cald NaOH 1%

Eter etilic

Ce-nu

Mesteacn 64.2 19.6 27.1 - - 0.7 0.39

n Romnia, pe nedrept, mesteacnul precum i altele ca plopul tremurtor, carpenul (Carpinus betulus L.) apoi unele specii din genurile Sorbus i Ulmus, i nu numai, nu sunt luate n considerare nici din punct de vedere silvicultural i nici industrial. n acest context merit a reliefa optica pozitiv a naltelor foruri suedeze potrivit creia n Suedia nu exist specie lemnoas lipsit de importan, motiv pentru care, n rile scandinave, mesteacnul i plopul tremurtor sunt specii apreciate la adevrata lor valoare. Furnirul acestor specii reprezint o component major a industriei mobilei care lucreaz n strns colaborare cu silvicultura practic i cercetarea care este axat pe studiul variabilitii genetice la nivel de provenien dar i la nivel individual a creterii arborilor precum i a culorii i structurii lemnului destinat furnirelor. Rezultatele obinute prin cercetri susinute au stat la baza extinderii lor n plantaii productoare de lemn corespunztor pentru industrie.

B. pendula este cea mai important surs de materie prim pentru industria forestier mecanic i chimic din Finlanda. Pn n anii 1960, pdurile de mesteacn au fost suficiente pentru a satisface nevoile industriale ns dup aceea a aprut criza de materie prim care a pus n pericol industria furnirului. Acesta a fost momentul de nceput al plantaiilor. Cu scopul de a ameliora calitatea genetic a materialului de plantat, a fost iniiat un program intensiv de ameliorare care a cuprins selecia de arbori plus i testarea descendenelor lor. Plantaiile cu mesteacn au fost extinse mult pn la sfritul anilor 1980 ns nivelul maxim a fost atins la nceputul anilor 1990. Semnificativ de reinut c numai n anul 1997 pepinierele finlandeze au produs 19.3 milioane puiei de mesteacn ceea ce reprezint 13% din totalul produciei de puiei din Finlanda (Sevola, 1998).

Cultura intensiv a mesteacnului n vederea producerii de furnire impune ca, nc din stadii timpurii, efectuarea elagajului artificial care este deopotriv apreciat ct i contestat.

5

Scopul unui studiu privind elagajul a fost de a compara impactul ferestrului i al foarfecilor de elagaj asupra mesteacnului B. pendula. (Schatz et al. 2008).

Un alt studiu a avut ca scop s cerceteze variaia n selectarea proprietilor tehnice ale tulpinilor la mesteacnul matur cu vrsta mai mare de 60 ani, n arborete din sudul i centrul Finlandei. n mod obinuit butenii de mesteacn de mici dimensiuni provenind din arbori co-dominani conin multe noduri uscate. Pe soluri minerale, coniferele au avut efecte pozitive asupra elagajului natural al mesteacnului. Elagajul natural al mesteacnului n arborete pure a fost tot att de bun ca i n arboretele de amestec molid-mesteacn. Mesteacnul crescut n amestec cu molidul produce buteni de calitate superioar iar meninerea lui n arboret poate fi pn la tierea final (Herjrvi, 2001).

1.2. Stadiul actual privind obinerea furnirelor tehnice Furnirele sunt semifabricate din lemn sub form de foi subiri (0,2 7 mm) destinate

acoperiri suprafeelor exterioare i interioare ale panourilor denumite i furnire estetice (sau decorative) sau destinate fabricrii produselor stratificate, mulate etc. denumite furnire tehnice.

Procedeele de obinere a furnirelor, cunoscute pn n prezent, pot fi clasificate n dou categorii: prin tiere plan i prin tiere rotativ.

Tierea rotativ, este caracterizat de faptul c traiectoria de tiere este curb, viteza de tiere fiind tangent la o spiral sau cerc.

Tierea rotativ poate fi continu, prin derulare centric sau conic, sau poate fi discontinu derulare excentric.

Tierea prin derulare centric (fig. 1.8.) este caracterizat prin faptul c micarea de tiere o efectueaz lemnul, butucul fiind antrenat n micarea de rotaie n jurul unei axe coaxiale cu axa sa geometric, iar micarea de avans, egal cu o grosime de furnir la o rotaie a butucului, o efectueaz sculele (cuitul i bara de presare) avnd muchia tietoare paralel cu axa de rotaie.

Prin combinarea celor dou micri traiectoria tierii este o spiral centric.

Fig. 1.8. Schema de tiere rotativ a furnirului prin derulare centric. Avnd n vedere c lemnul de mesteacn i plop este ntr-o mai mic msur utilizat

pentru furnire decorative n cadrul prezentei lucrri s-a optat pentru stabilirea parametrilor tehnologiei de obinere a furnirelor tehnice, prin derulare centric.

6

2. Obiectivele cercetrilor Obiectivele prezentei lucrri au fost adoptate n scopul valorificrii superioare a

resurselor de lemn de mesteacn i plop existente n Ocolul Silvic Rinari. Drept urmare, acestea au fost:

Caracterizarea Ocolului Silvic Rinari: identitate, condiii staionale, de vegetaie, resurse de lemn i valorificarea lor;

Analiza cantitativ i calitativ a resurselor de lemn de mesteacn i plop de care dispune Ocolul Silvic Rinari;

Cercetarea parametrilor de obinere a furnirelor tehnice din lemnul de plop tremurtor i mesteacn din arealul Ocolului Silvic Rinari;

Cercetarea influenei defectelor de form i structur a butenilor asupra tehnologiei furnirelor;

Stabilirea unor msuri silviculturale pentru creterea calitii butenilor de plop tremurtor i mesteacn din cadrul Ocolului Silvic Rinari;

Analiza efectelor economice pe care le implic aplicarea soluiilor rezultate n urma cercetrilor.

3. Caracterizarea Ocolului Silvic Rinari 3.1.Pdurea Rinari scurt istoric Cndva, n primele veacuri ale mileniului al doilea, pdurile rinrene vor fi fost parte a

acelei Silva Blachorum et Bissenorum (pdurea romnilor i pecenegilor), aflat n zona subcarpatic transilvan, la sud de Sibiu i n sudul rii Fgraului, pomenit la 1224 n diploma acordat de regele ungar Andrei al II-lea (numit Bula de aur) prin care populaia german colonizat n veacul al XII-lea pe teritoriul cuprins ntre Ortie i Baraolt (fundus regius) primea, ntre alte privilegii politice, sociale i economice, dreptul de a folosi pdurile romnilor i pecenegilor mpreun cu acetia. Noii hospites au vdit, destul de timpuriu, tendine de a deveni stpni prin cotropirea pmnturilor i punilor n detrimentul populaiei pe care au gsit-o aici la venirea lor, trind n obti steti bine organizate, ceea ce a provocat n anul 1382 prima mare rzvrtire a populaiei mpotriva colonitilor, la care a participat i cneazul rinrean Cndea (Popa, 2009).

Dup conscripia urbarial din 1721, n posesia rinrenilor, se mai aflau nc munii mpdurii: Mgla, Tomnatic, Marginea, Buca, Stna, Nanu, Cuculeu, Muncelu Mare, Btrna din Mijloc, Btrna, Piciorul Duii, Rozdeti, erbnei, Cnaia, Cindrel, Niculeti, Costicea, Beineu, Onceti, Beleu, Bulgri.

nainte de izbucnirea primului rzboi mondial, comuna stpnea, mpreun cu Rul Sadului, 17 995 iugre de pdure (10 341 ha), cei mai reprezentativi muni fiind: Nanu (2 000 iugre), Muncel (500 iugre), Dua (900 iugre), Btrna Mare i Btrna Mic (1 800 iugre), Groi (1 600 iugre), erbnei (550 iugre), Cnaia, Iujbea (1 468 iugre).

Naionalizarea pdurilor, ca i a tuturor bogiilor solului i subsolului, a principalelor mijloace de producie, s-a fcut n 1948, dup care a nceput amenajarea pe mari bazine i uniti de producie (Constituia Republicii Populare Romne, art. 7).

Dup mai bine de o jumtate de secol, pdurile, pe care le stpneau de multe veacuri, i-au fost redate comunei Rinari drepturile de proprietate asupra terenurilor forestiere, n suprafa ce cumuleaz nu mai puin de 7 730.3 ha (Legea 1 / 2000).

7

3.2.Localizare geografic Parte integrant a patrimoniului forestier al judeului Sibiu, pdurile comunei Rinari

sunt situate n zona montan (66%) i de deal (34%), la altitudini ce variaz ntre 495 m (ua 4A din UB VI Rinari) i 1900 m (ua 25C din UB V Onceti) altitudinea medie fiind de 1200 m 1225 m, pe coordonatele 45o3358 45o4335 latitudine nordic i 23o48'47'' 24o06'32'' longitudine estic.

n figura 3.1 este redat amplasarea Ocolului Silvic Rinari, cu ncadrarea acestuia n limitele judeului Sibiu.

Fig.3.1. Ocolul Silvic Rinari RA Judeul Sibiu

3.2.1.Vecinti, limite, hotare Limitele Ocolului Silvic Rinari sunt forme orografice evidente sau limite

convenionale. De regul, vecintile directe ale pdurii sunt terenuri cu vegetaie forestier proprietate public a statului, sau proprietate public a unitilor administrativ teritoriale i terenuri agricole cu diferite folosine (arabil, fnee, puni).

3.2.2.Administrarea fondului forestier Din punct de vedere administrativ fondul forestier al Ocolului Silvic Rinari ocup o

suprafa de 7730.3 ha i este organizat n dou uniti de baz: V Onceti cu 4 515.1 ha (58%), respectiv VI Rinari cu 3 215.2 ha (42%).

3.3.Studiul staiunii i al vegetaiei 3.3.1.Geologie i geomorfologie Roca de solificare este reprezentat majoritar de micaisturi (isturi cristaline), ca urmare

solurile formate sunt predominant cambosoluri (Trziu i Sprchez, 1997).

8

Rocile majoritare fiind dure, au dus la formarea de soluri relativ subiri i cu un coninut ridicat de schelet.

Pe parcursul cercetrilor efectuate de autorul prezentei teze de doctorat s-au fcut intense cercetri de teren a cror rezultate se prezint n continuare. Panta terenului este cuprins ntre valorile 0o - 45o cu media de 26o menionnd c nclinrile abrupte nu sunt absente. S-a mai constatat c datorit procentului ridicat de roc i nclinrii de peste 35 a unor terenuri, s-a declanat fenomenul de instabilitate datorit eroziunii solului. Acelai fenomen de nclzire a determinat i determin n continuare apariia unor manifestri atmosferice brutale cu impact puternic asupra vegetaiei situate att la altitudini mari ct i la altitudini mici. Ca fenomene atipice cu efecte negative produse n ultima vreme asupra arboretelor din Ocolul Silvic Rinari, ca urmare nclzirii globale, se menioneaz:

(a) sporirea frecvenei dobortorilor i rupturilor de vnt n arborete de molid situate n zona Masivului Cindrel;

(b) apariia celei de a doua creteri la molid, i la alte specii printre care plopul tremurtor i mesteacnul; aceast a doua cretere care se produce datorit prelungirii sezonului de vegetaie, deger n timpul ngheurilor timpurii provocnd defecte majore pe tulpina arborilor cauznd declasare lor din punct de vedere industrial;

(c) urmare nclzirii globale, iernile au devenit mai blnde sporind fenomenul de transpiraie prin care arborii pierd umiditate care n situaia cnd solul este ngheat, aceast umiditate nu poate fi recuperat de ctre sistemul radicelar; lipsa umiditii conduce la apariia secetei fiziologice care conduce la slbirea organismului arborilor care, n cazul c urmeaz o primvar / var secetoas, se usuc; este posibil ca apariia fenomenului de uscare difuz a unor exemplare de zmbru (Pinus cembra L.) din cultura experimental din UB V Onceti s fie atribuibil unui astfel de fenomen. Cercetrile de teren au mai evideniat c nclinarea terenului, structura i adncimea solului influeneaz n mod direct nrdcinarea arborilor, scurgerea apei pe versant precum i infiltrarea apei n sol determinnd att apariia fenomenelor erozionale ct i a doborturilor de vnt. Astfel de fenomene s-au constatat recent pe pantele mari din zonele Conul Mare, Btrna i Valea Pinului. Tot n acest context se amintete dobortura de vnt la molid din UB V Onceti, u.a. 91H unde instalarea ulterioar prin plantare a respectivei specii nu a fost posibil din cauza vntului rece i puternic din timpul iernii care bntuie n acea a de munte situat la 1650m altitudine. Refacerea pdurii din aceast parcel a fost posibil, dup 10 ani de ncercri, numai prin plantarea zmbrului, specie a crei rusticitate este superioar molidului (Bratu, date nepublicate).

3.3.2.Soluri n urma cercetrilor de teren bazate pe analizele de laborator s-a constatat c influena

reliefului s-a fcut resimit prin evoluia fenomenului de alunecare, prin intensificarea proceselor de levigare i acidificare pe expoziiile umbrite i reci.

Principalele tipuri de sol de pe cuprinsul Ocolului Silvic Rinari sunt: clasa Luvisoluri Luvosol, Alosol; clasa Cambisoluri Eutricambosol, Districambosol; clasa Spodosoluri Prepodzol, Podzol; clasa Hidrosoluri Gleisol.

3.3.3.Hidrologie Prin investigaii de teren s-a constatat ca n pdurile comunei Rinari se afl o bogat

reea hidrologic ale crei colectoare principale sunt rul Valea teaza i Rul Sadu; acesta din urm mpreun cu o parte din praiele i ogaele din zon alimenteaz Lacul Gtul Berbecului care este un lac de acumulare situat n U.B. V Onceti.

Densitatea reelei hidrografice este de 0.25 0.50 km/km. Regimul de alimentare este pluvio nival, caracterizat de ape mari n primvar i viituri n sezonul de var. Valea Steaza, principalul curs de ap care strbate unitatea de baz VI Rinari are o serie de aflueni cu

9

debit permanent de ap: prul Buru, prul Izvor (cu afluenii prul Ploscarilor, prul Feriga), prul anta, prul Cioara, Valea Strmbului, Valea Caselor (cu afluenii Valea Sibiel, Valea Larg, prul Drjanului). n zonele joase, cu precipitaii mai puine apare gorunul i fagul (n msur mai mic), iar la limita superioar cu precipitaii bogate apar molidiurile pure mpnate cu faciesuri de plop tremurtor i mesteacn.

3.3.4.Climatologie Aspecte generale Dup raionarea climatic (Marcu, 1983) teritoriul acestei uniti se ncadreaz n

urmtoarele sectoare climatice: a) sectorul de clim continental moderat, prin inutul climei de dealuri (IB) care ocup 80% din

suprafaa unitii i altitudini de pn la 900m. b) Sectorul de clim de munte (IVC) n care sunt ncadrate suprafeele de la 900m n sus.

Regimul termic La realizarea acestui studiu s-a lucrat cu date furnizate de Staia Meteorologic Sibiu cu

meniunea c la acestea au fost adugate i propriile nregistrri pe parcursul perioadei cercetrilor efectuate n cadrul doctoratului.

Datele culese de staia mai sus amintit arat c: temperatura medie anual este de circa 6-9oC cu variaii ntre 6-7oC n prile mai nalte ale

teritoriului i 9-10oC n cele mai joase. perioada de vegetaie cu temperaturi de peste 10oC este de 175 zile. primele ngheuri se semnaleaz n jur de 21 septembrie 11 octombrie, n timp ce ultimele

ngheuri se resimt n 21 aprilie 1 mai. Regimul pluviometric Regimul precipitaiilor atmosferice se caracterizeaz printr-o medie anual de

aproximativ 850mm cu variaie ntre 650-900mm. Durata medie a stratului de zpad este de 130 zile. Observaiile autorului tezei arat c numrul mediu de zile cu stratul de zpad prezent pe sol s-a redus cu aproximativ 15 zile.

Evapotranspiraia potenial Dup cum se observ nu exist perioade cu deficit de precipitaii, indicele de ariditate de

Martoine (50) indicnd un climat umed cu uor excedent de ap din precipitaii. Indicele de ariditate De Martoine s-a calculat cu formula urmtoare:

7.62105,4

91010

=

+=

+=

TPIa , (3.1)

unde, P- reprezint precipitaii medii anuale, T temperatura medie anual Regimul eolian

Fig.3.4. Diagrama climatic Walter-Lieth

10

Legend: a-temperatura medie lunar(oC); b- precipitaii lunare (mm) scara P1/5; c - evapotranspiraia potenial lunar, scara 1/5; d- diferena dintre cantitatea de precipitaii i ETP; e-perioada cu temperaturi medii lunare negative; f- excedente de precipitaii fa de ETP.

Numrul zilelor cu vnt cu vitez mai mare de 11m/s este 18, iar dect 16m/s este 0.6. Sinteza climatic Potrivit datelor culese de la Staia Meteorologic Sibiu, indicele de ariditate este 62.7,

valoare care caracterizeaz un climat umed cu excedent de precipitaii. Valoarea indicelui de ariditate crete cu altitudinea. Indicele de ariditate din perioada de vegetaie indic faptul c nu exist deficit de ap n timp ce indicele de ariditate al lunii septembrie de 45 sugereaz un anotimp de toamn arid. Trebuie totui menionat c doi din ultimii ase ani au fost ani secetoi pe timp de var fapt care a avut impact negativ asupra creterilor arborilor din cultura comparativ de zmbru, cultur n care se fac msurtori anuale precise (Bratu, date nepublicate).

3.3.5.Tipuri de staiune Datorit variabilitii pronunate climatice i al geomorfologiei terenului Ocolul Silvic

Rinari cuprinde o mare diversitate a tipurilor de staiuni. Cele mai reprezentative sunt: Montan de molidiuri Bi, podzolic cu humus brut, edafic submijlociu i mic, cu Vaccinium, Montan de molidiuri Bm, districambosol edafic submijlociu, cu Oxalis Dentaria acidofile; Montan de molidiuri, Bm, podzol, edafic mijlociu cu Luzula silvatica; Montan de amestec Bm, eutricambosol edafic mijlociu, cu Asperula Dentaria; Montan-premontan de fgete (Bi), criptopodzol-prepodzol edafic mic-mijlociu, cu Luzula Calamagrostis; Montan premontan de fgete, (Bi), prepodzol-podzol edafic mic, cu Vaccinium; Montan-premontan de fgete Bm, eutricambosol sau districambosol edafic mijlociu, cu Asperula-Dentaria; Deluros de gorunete Bi, districambosol, edafic mic.

3.3.6. Tipuri de pdure Principalele tipuri de pdure (Pacovschi i Leandru, 1958) sunt urmtoarele: Molidi cu

Vaccinium myrtillus (i), Molidi cu Vaccinium myrtillus i Oxalis acetosela (m), Molidi cu Oxalis acetosela pe soluri schelete (m), Molidi cu muchi verzi (m), Molidi normal cu Oxalis acetosela (s), Molidi cu anin alb (m), Fget montan cu Luzula luzuloides (i-m), Amestec de rinoase i fag cu Festuca altissima (m), Molideto-fget cu Luzula luzuloides (m), Fget cu Festuca altissima (m), Fget de stncrie (i), Fget montan cu Vaccinium myrtillus (i), Fget montan cu Luzula luzuloides (i-m), Fget cu Festuca altissima (m), Fget normal cu flor de mull (s), Gorunet de stncrie (i), Goruneto-fget cu Luzula luzuloides (i), Gorunet de coast cu Graminee i Luzula luzuloides (m), Gorunet cu flor de mull de productivitate mijlocie (m), Gorunet normal cu flor de mull (s), Fget de dealuri cu flor acidofil (i-m), Fget de dealuri cu Festuca drymeia (m), Goruneto-stejret de productivitate mijlocie (m).

3.3.7.Reprezentarea vegetaiei forestiere pe specii Potrivit Institutului Naional de Statistic (***,2008), Fondul Forestier Naional se

prezint astfel:

11

Tabelul 3.6. Reprezentarea fondului forestier naional (mii ha) 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Total 6388 6368 6382 6391 6427 6485 Suprafa pdurilor 5128 6221 6222 6233 6272 6315 Rinoase 1856 1839 1852 1873 1893 1920 Fag 1973 1985 1993 2023 2028 2041 Stejari 1117 1109 1099 1084 1084 1077 Diverse specii 1293 1288 1275 1253 1267 1277 Alte terenuri 149 147 160 158 155 170

n ceea ce privete repartizarea vegetaiei forestiere, pdurea comunei Rinari este formata din arborete de amestec, arborete de deal (gorunete, stejrete) ntr-un amestec intim cu carpenul, plopul i fagul; arborete pure de fag; amestecuri intime de rinoase cu fag; precum i arborete pure de rinoase.

Tabelul 3.7. Principalele specii forestiere din Ocolul Silvic Rinari RA Specia Specificri UM Mo Fa Br Go Pi Pl Me Ca Total

Proporia speciilor % 62 21 1 6 7 1 1 1 100 Clasa de producie

medie - 3.1 3.6 2.6 3.5 3.1 4.2 3.6 4.1 3.46

Consistena medie - 0.80 0.72 0.67 0.73 0.79 0.78 0.75 0.80 0.75 Vrsta medie ani 56 85 94 94 50 60 51 69 69.87

Creterea curent medie m

3/an/ha 9.1 4.3 4.5 3.5 3.1 3.2 4.0 5.0 4.56

De remarcat faptul c vegetaia din afara fondului forestier este format din plcuri de arbori sau puni mpdurite; acestea sunt alctuite din mesteacn, plop, carpen, fag i molid.

3.3.8.Concluzii privind condiiile staionale i de vegetaie Avnd n vedere datele referitoare la condiiile staionale i de vegetaie se pot evidenia

urmtoarele: Pdurile comunei Rinari se ntind n cinci etaje de vegetaie (FM3, FM2,

FM1+FD4, FD3, FD1). Sezonul de vegetaie este favorabil unei perioade lungi de cretere i

dezvoltare, implicit de acumulri importante de mas lemnoas. Condiiile pedoclimatice sunt favorabile unei regenerri naturale a arboretelor

cu precdere a formaiilor forestiere de plop tremurtor i mesteacn, n special n zona rinoaselor neregenerate, dar i a fgetelor nc neregenerate.

n condiiile pedoclimatice ale Ocolului Silvic Rinari, att plopul tremurtor ct i mesteacnul nregistreaz creteri medii, ele regsindu-se practic n toate etajele de vegetaie, favorizate fiind i de uurina instalrii lor acolo unde speciile de baz nu sunt prezente.

4. Estimarea cantitativ i calitativ a resurselor de lemn de plop tremurtor i mesteacn

4.1. Estimarea cantitativ i calitativ a resurselor Potrivit Institutului Naional de Statistic, evoluia fondului forestier naional n perioada

1990 .. 2007 este prezentat cifric n tabelul 4.2, iar grafic n figura 4.1.

12

Tabelul 4.2. Analiza fondului forestier (mii ha) 1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Total 6371 6369 6366 6367 6388 6368 6382 6391 6427 6485 Suprafaa pdurilor 6252 6245 6223 6225 6239 6221 6222 6233 6272 6315

Alte terenuri 119 124 146 142 149 147 160 158 155 170

E v o lu ia fo n d u lu i fo re s tie r

637 16369

63 66

6391

6350

6355

6360

6365

6370

6375

6380

6385

6390

6395

199 0 1995 20 00 2005

F ondul fo res t ie r [m ii ha ]

Fig. 4.1. Evoluia fondului forestier ntre anii 1990 i 2005 Din cercetrile efectuate pe teren referitoare la fondul forestier, principalii indicatori

cantitativi ai plopului tremurtor pot fi sintetizai n tabelul 4.3. Principalii indicatori cantitativi ai mesteacnului, determinai pe baza cercetrilor proprii, n Ocolul Silvic Rinari sunt prezentai n tabelul 4.4.

Tabelul 4.3. Principalii indicatori cantitativi ai plopului tremurtor UB V Onceti UB VI Rinari Puni mpdurite Total

Suprafaa ocupat [ha] 26 62 12 100 Vrsta medie [ani] 80 65 20 63

Consistena 0.7 0.8 0.75 0.77 Clasa de producie 4.2 3.2 4 3.6

Creterea [mc/an/ha] 3.5 2.9 3 3.1 Volum mediu [mc/ha] 31 32 15 30

Volum total [mc] 800 2000 180 2980 Tabelul 4.4. Principalii indicatori cantitativi ai mesteacnului

UB V Onceti UB VI Rinari Puni mpdurite Total Suprafaa ocupat [ha] 38 40 350 428

Vrsta medie [ani] 55 52 20 25 Consistena 0.77 0.78 0.8 0.79

Clasa de producie 3.8 3.6 4 3.9 Creterea [mc/an/ha] 3.8 4.3 3.1 3.3

Volum mediu [mc/ha] 136 86 13 30 Volum total [mc] 5 300 3 500 4 500 13 300

Se poate conchide c, dintre cele dou specii studiate, mesteacnul este cel mai bine reprezentat, ocupnd o suprafa de 428 ha, cu un volum total de mas lemnoas de 13300 mc,

13

n timp ce plopul tremurtor ocup doar 100 ha, cu un volum total de 2980 mc, aa cum rezult i din graficul prezentat n figura 4.6, respectiv graficul prezentat n figura 4.7.

26

62

12

38 40

350

0

50

100

150

200

250

300

350

400

UB V Onceti UB VI Rinari Puni mpdurite

[ha

]

Plop tremurator Mesteacan

Fig. 4.6. Suprafeele ocupate de plop tremurtor i mesteacn

800

2000

180

2980

5300

3500

4500

13300

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

UB V Onceti UB VI Rinari Puni mpdurite Volum total

[mc

]

Plop tremurator Mesteacan

Fig. 4.7. Volumul de mas lemnoas reprezentat de plop tremurtor i mesteacn

4.2. Valorificarea actual a resurselor lemnoase de plop i mesteacn din Ocolul Silvic Rinari

Lemnul mesteacnului i al plopului tremurtor i gsete ntrebuinare n zona Rinari, doar n cazul n care costurile legate de transport sunt neglijabile atunci cnd procurarea sa este la ndemn, n gospodriile rurale fiind folosit ca biocombustibil solid, lemn pentru construcii rurale, podee, garduri i anexe cu aspect pitoresc (lemnul de mesteacn avnd un port deosebit) avnd n vedere evoluia turismului rural.

Pn n prezent lemnul de plop tremurtor a fost valorificat n cantiti extrem de mici, acestea nedepind 10 mc anual. n ceea ce privete mesteacnul, valorificarea acestuia ca biocombustibil se face la un nivel ceva mai ridicat, ns nici acesta nu atinge valori mai mari de 30 mc anual. Cel mai frecvent este folosit mesteacnul de mici dimensiuni aflat n afara fondului forestier, n special din punile teaza i Valea Caselor. n ceea ce privete valorificarea plopului tremurtor i a mesteacnului din suprafeele administrate de Ocolul Silvic Rinari, lemnul acestor specii se comercializeaz exclusiv n sortimente ca lemn de foc, preul de vnzare fiind stabilit prin Hotrre a Consiliului Local (30 lei / mc). Se poate spune c sumele ncasate din valorificarea lemnului acestor specii sunt simbolice, ele nedepind un cuantum anual de 1500 lei.

14

Putem conchide c pn n prezent valorificare lemnului de plop tremurtor i mesteacn n arealul Ocolului Silvic Rinari s-a realizat la cote neglijabile, potenialul acestor specii nefiind exploatat dect ntr-o foarte mic msur.

4.3. Concluzii n urma analizei cantitative i calitative a resurselor de plop tremurtor i mesteacn, se

pot formula urmtoarele concluzii: Valorificarea actual a lemnului din plop tremurtor i mesteacn se face cu mult sub

potenialul cele dou specii. Condiiile pedostaionale i de vegetaie asigur o dezvoltare medie a plopului tremurtor

i a mesteacnului. n condiiile Ocolului Silvic Rinari, acolo unde instalarea speciilor de baz (molid, fag,

stejar) nu se poate realiza, cultura plopului tremurtor i a mesteacnului este binevenit. Dispunnd de resurse importante de mas lemnoas de plop tremurtor i mesteacn, se

propune analiza valorificrii superioare a celor dou specii. Datorit cilindricitii i dimensiunilor trunchiurilor se va urmri valorificarea superioar

a lemnului de plop tremurtor i mesteacn n furnire tehnice.

5. Studiul teoretic privind valorificarea resurselor lemnoase pentru obinerea furnirelor tehnice

5.1. Tehnologia general a furnirelor derulate Tehnologia general a furnirelor derulate, tehnice, indiferent de specia lemnului

ntrebuinat, implic operaiunile specificate n figura 5.1. Ordinea operaiunilor nu este strict, se alege n funcie de specia lemnului prelucrat, de

tipul utilajelor precum i din alte considerente tehnologice. Astfel, n cazul utilizrii speciilor de lemn cu tensiuni interne reduse, operaiile de

secionare i cojire pot precede plastifierea, n acest fel realizndu-se economii energetice importante prin faptul ca nu sunt supuse tratamentului termic de plastifiere capetele de buteni i coaja, volumul crora poate ajunge la 15 20 % din volumul butenilor. De asemenea, utilizarea capacitii de producie a instalaiilor de plastifiere este mai judicioas prin faptul c se mrete coeficientul de umplere util, cu lemn de derulat i se reduce timpul de nclzire, coaja fiind un bun izolator termic.

n cazul speciilor al cror lemn are o plasticitate natural mare, cum este cazul plopului i mesteacnului este posibil renunarea la tratamentele energofage de plastifiere, n cazul n care butenii sunt tiai n furnire la scurt timp de la exploatare (proaspt dobori), n sev i au temperatura peste cca. 10C.

Avnd n vedere plasticitatea natural ridicat i tendina relativ redus de crpare a butenilor de mesteacn i plop, n cazul prelucrrii acestora se recomand ca tratarea pentru plastifiere s se efectueze la temperaturi de 40 - 50C, aa zis regim moale de tratare i aceasta s se fac dup cojirea i secionarea butenilor n butuci.

Din lanul operaiilor tehnologiei furnirelor tehnice, n prezenta lucrare, conform obiectivelor stabilite la capitolul 2 vom analiza operaia de tiere a furnirelor prin derulare, de altfel cea mai important i influenat n mare msur de caracteristicile lemnului din specia prelucrat.

Procesul tierii furnirelor prin derulare este influenat de (Mitior Al., 1982): tipul i poziia cuitului, tipul i poziia barei de presare, rigiditatea sistemului main scul lemn, parametri cinematici (vitezele de tiere i avans).

15

Fig. 5.1.Tehnologia general a furnirelor tehnice.

5.2. Influena parametrilor cuitului Parametrii unghiulari i traiectoria tierii Poziia cuitului este definit de parametri unghiulari ai tierii (figura 5.2) i de poziia

muchiei tietoare n raport cu planul orizontal ce trece prin axa de rotaie a butucului.

Descrcarea butenilor din vehicule

Recepia cantitativ i calitativ

Stocarea i conservarea butenilor

Plastifierea lemnului

Secionarea butenilor

Cojirea butucilor

Centrarea butucilor

Derularea

nmagazinarea furnirelor umede

Secionarea furnirelor umede

Uscarea furnirelor

Band continu (formate ntregi)

Fii

Secionare

Formate ntregi Fii

ndreptare canturi

mbinare

Reparare

Sortare

Depozitare

16

Fig. 5.2. Parametri unghiulari ai tierii prin derulare: unghiul de aezare, unghiul de ascuire, unghiul de tiere, unghiul de poziie a cuitului, unghi cinematic, vr viteza de rotaie, vt viteza de tiere, s grosimea furnirului, u viteza de avans.

Traiectoria muchiei tietoare n lemn este rezultanta micrii de tiere (de rotaie) i a micrii de avans (de translaie), respectiv este descris de un punct (muchia tietoare a cuitului) care se deplaseaz pe o dreapt, iar dreapta se rotete n jurul unui punct al su, deci traiectoria de tiere este dup spirala lui Arhimede. Ecuaia acesteia n coordonate polare este:

=a (5.1) n care este raza variabil;

unghiul razei variabile; a coeficient de proporionalitate, egal cu raportul dintre viteza punctului pe

dreapt i viteza unghiular a dreptei, respectiv:

n

sna

=

pi2, (5.2)

avnd n vedere c viteza punctului pe dreapt este egal cu produsul dintre mrimea avansului la o rotaie, respectiv grosimea furnirului, s, i numrul de rotaii n unitatea de timp, respectiv n, iar viteza unghiular a dreptei este 2 radiani nmulit cu numrul de rotaii, n. Astfel, coeficientul de proporionalitate, , este egal cu raza unui cerc a crui circumferin este egal cu grosimea furnirului, numit i cerc de baz, care, ipotetic, limiteaz traiectoria, tierea. Practic, acest lucru se petrece la suprafaa unui cerc cu raza mult mai mare, raza rolei de lemn nederulate, din cauza dificultilor de susinere i antrenare a lemnului.

Ca urmare, se poate evidenia unghiul de aezare a cuitului, , la derulare, respectiv unghiul ntre faa de aezare a cuitului i vectorul vitezei de tiere, respectiv tangent la traiectoria tierii (figura 5.2.). Deoarece tangenta la spiral nu poate fi materializat, este evident c pentru reglarea poziiei cuitului, respectiv a unghiului de aezare, nu se poate utiliza un dispozitiv. Ca urmare la derulare se regleaz unghiul de poziie a cuitului, , cuprins ntre faa de aezare a cuitului i vertical, respectiv vectorul vitezei de rotaie. Diferena dintre unghiul de aezare, , i unghiul de poziie, , const n unghiul , cuprins ntre vectorul vitezei de tiere, tv

v i vectorul vitezei de rotaie, r

vv

, numit unghiul cinematic al tierii. Mrimea sa este:

nRns

arctg

=

pi

2, (5.3)

n care s este grosimea furnirului; n numrul de rotaii n unitatea de timp; R raza, a crei mrime scade n procesul derulrii. Din cauza acestei variabile i mrimea unghiului cinematic al tierii este variabil. Avnd n vedere c grosimea furnirului, s, este mic n raport cu raza butucului, R, iar valoarea unghiului, la mrimi mici este proporional cu valoarea tangentei, variaiile unghiului cinematic , sunt relativ mici.

17

Influena unghiului de aezare a cuitului La tierea prin derulare, pentru a asigura rezemarea cuitului pe lemn, la raze mici ale

butucului (cnd curbura este mare) se lucreaz cu unghiuri de aezare negative. Variaii mici ale unghiului de aezare (chiar sub 30) influeneaz sensibil procesul de tiere a furnirelor. Astfel, dac unghiul de aezare este mare, cuitul nu sprijin bine pe lemn, vine n contact cu acesta doar pe muchia tietoare, ca urmare este antrenat n vibraii aleatoare din cauza forei de tiere variabile, variabilitate determinat de structura anizotrop a lemnului (cuitul parcurge succesiv zone de lemn trziu, mai dure i zone de lemn timpuriu mai afnate). Din aceast cauz cnd unghiul de aezare este mare tierea are loc cu smulgeri de fibre, rezult furnir cu grosime neuniform, rugozitate mare, cuitul are tendina s se nfig n lemn mai mult dect mrimea avansului i deoarece la derulare, butucul este fixat la capete, n zona de mijloc a butucului furnirul va avea o grosime mai mare dect n zona capetelor, n seciune va fi biconvex (figura 5.3.a). De asemenea, dac unghiul de aezare este mare crete unghiul de tiere, , i ca urmare elementul de lemn din furnir va fi deformat n mai mare msur i corespunztor legii lui Hooke, vor apare n el tensiuni de traciune perpendiculare pe fibre mai mari, solicitri la care lemnul are rezisten redus i pot apare fisuri sau ruperi ale furnirului.

Dac unghiul de aezare este mic, ntre faa de aezare a cuitului i lemn apare o presiune, crete fora de frecare i puterea absorbit, cuitul este respins, deviat din planul de tiere, furnirul rezult cu grosime neuniform, chiar discontinuu i n general, datorit sistemului de susinere a butucului la derulare, furnirul capt n seciune un aspect biconcav, ca n figura 5.3.a.

Din cauza variaiei unghiului cinematic cu raza butucului i unghiul de aezare variaz o dat cu reducerea diametrului butucului.

Legea de variaie a unghiului de aezare, , depinde i de poziia muchiei tietoare a cuitului n raport cu planul orizontal care trece prin axa de rotaie a butucului. Distana dintre muchia tietoare a cuitului i planul orizontal care trece prin axa de rotaie a butucului se noteaz cu h. n cazul n care h=0, respectiv muchia tietoare a cuitului este n planul orizontal ce trece prin axa de rotaie a butucului, traiectoria tierii este dup spirala lui Arhimede i variaia unghiului de aezare este minim (figura 5.3.a), respectiv mrimea sa se reduce odat cu diametrul butucului, n special la diametre mici (sub 300 mm). n cazul n care h0, variaia unghiului de aezare n funcie de diametrul butucului este mai mare, se reduce accentuat cu ct h are valoare pozitiv mai mare sau se mrete cu ct h are o valoare negativ mai mare. Avnd n vedere c pentru stabilitatea procesului de tiere prin derulare odat cu reducerea diametrului butucului (creterea curburii) este necesar reducerea unghiului de aezare, la mainile de derulat la care sculele au o micare de avans de translaie plan paralel se va lucra numai cu h>0.

Fig. 5.3. Variaia unghiului de aezare n procesul de derulare: s grosimea furnirului, unghiul de nclinare a ghidajelor secundare, 1 unghiul de aezare iniial (la diametrul

18

butucului de 800 mm), h distana n plan vertical dintre muchia tietoare a cuitului i axa rozetei (dup Mitior, 1982).

Dar reducerea accentuat a unghiului de aezare la diametre mici ale lemnului poate induce fore de contact ntre cuit i lemn care pot avea caracter destabilizator, butucul se deformeaz, vibreaz, iar furnirul rezult biconcav n seciune.

Pentru a evita acest fenomen (Mitior, 1973) mainile moderne de derulat au un dispozitiv (figura 5.4.), care permite antrenarea sculelor ntr-o micare de avans de rototranslaie, rotirea efectundu-se n jurul unei axe care trece prin muchia tietoare a cuitului. La aceste maini, variaia unghiului de aezare are loc ca n figura 5.3.b. n acest caz pentru reglajul nlimii muchiei tietoare a cuitului, h, se recomand utilizarea valorilor negative, h

19

Fig. 5.7. Dependena valorii optime a unghiului de poziie a cuitului de grosimea furnirului

Influena unghiului de tiere a cuitului n procesul tierii furnirelor prin derulare elementul de lemn, care este curbat n butuc

dup raza 1 (figura 5.8) va fi ndreptat prin alunecare pe suprafaa de degajare a cuitului dup raza, 2, care tinde spre infinit, sau chiar este curbat n sens invers, (raza 2

20

rezult

121

sE

= , (5.9)

n care b este limea furnirului, s - grosimea furnirului. Valoarea tensiunilor de traciune, 2, ce iau natere n furnir prin curbarea sa n sens

invers prin alunecare pe suprafaa de degajare a cuitului dup raza de curbur, 2, se poate calcula similar:

222

sE

= , (5.10)

Ca urmare tensiunea de traciune total, , ce ia natere n furnir va fi: 21 += , (5.11) ( )

2

1

1

12

+

=

sE. (5.12)

Din aceast relaie rezult c fisurrile care apar pe dosul furnirului sunt mai probabile i mai accentuate n cazul furnirelor groase, derulate din butuci cu diametrul mic i lemn cu plasticitate redus, iar furnirele sunt curbate ntr-o mai mare msur pe suprafaa de degajare a cuitului.

Prin ptrunderea n lemn a muchiei tietoare a cuitului (figura 5.8) n punctul B, acesta se despic. Achia deplasndu-se pe suprafaa cuitului n punctul A, acumuleaz tensiuni i ca urmare tot elementul se deformeaz dup curba OA. Aproximnd c tangenta n punctul A este cuprins n planul suprafeei cuitului, raza de curbur a furnirului va fi dup direcia AO.

n punctul n care se termin desprinderea furnirului tangenta este dup direcia DC, iar raza de curbur va fi dup direcia DO. Considernd:

skBADB == , (5.13) i avnd n vedere c =DOAp , rezult

22 ctgsk = , (5.14)

n care k este un coeficient de proporionalitate ce poate fi determinat experimental. Deci

22

2 ctgsk

sE

= , (5.15)

222

tgk

E= . (5.16)

Dup cum se vede, din aceast relaie, odat cu creterea unghiului de tiere, , vor crete i tensiunile de traciune din furnir, deci se mrete posibilitatea fisurrii acestuia.

Ca urmare pentru obinerea furnirelor de calitate superioar este necesar ca unghiul de tiere, , s aib o valoare ct mai mic.

Dar unghiul de tiere este suma dintre unghiul de ascuire, , i unghiul de aezare, . Deci tipul de ascuire i mrimea unghiului de ascuire a cuitului, , influeneaz, n

mare msur procesul de tiere a furnirelor prin derulare. Dintre tipurile de ascuire a cuitelor de derulare analizate, figura 5.9, se consider optim

cele cu faa de aezare concav, care se adapteaz mai bine la suprafaa curb a butucului.

21

Fig. 5.9. Tipuri de ascuire a cuitelor de derulor: a-cu faet plan, b-cu faet dubl, c-cu faet concav, d-cu faet plan concav, e-cu contrafaet, e-cu faet concav i contrafaet

(dup Mitior, 1982) Pentru a mri durabilitatea cuitului ntre dou ascuiri se recomand utilizarea tipului de

ascuire plan concav (figura 5.9 d). Deoarece n timpul tierii prin derulare pasajul furnirului se nfund frecvent, iar pe

suprafaa butucului n zona respectiv rmne lemn netiat care deformeaz cuitul, este necesar ca operatorul s opreasc imediat avansul sculelor, s retrag bara de presare pentru a desfunda pasajul furnirului, dup care se reia procesul de tiere (figura 5.10 a).

Fig. 5.10.Tierea prin derulare avnd pasajul furnirului parial obturat: a procesul derulrii cu pasajul furnirului parial nfundat; b deformarea cuitului n cazul nfundrii pasajului furnirului; c ndreptarea muchiei tietoare a cuitului prin ascuire i pe faa de degajare. n cazul n care operatorul observ trziu nfundarea pasajului, n special n cazul tierii

furnirelor groase, deformarea muchiei tietoare a cuitului rmne parial remanent, muchia tietoare a acestuia avnd abateri de la rectilinitate (figura 5.10 b), iar tierea nu mai poate continua n condiii bune. Pentru recondiionarea cuitului, n acest caz se recomand ascuirea i pe faa de degajare cu piatra abraziv nclinat sub un unghi de 1 2 (figura 5.10 c).

Acest tip de ascuire, cu contrafaet pe faa de degajare a cuitului permite obinerea unei muchii tietoare rectilinie, dar i mrirea unghiului de ascuire n zona muchiei tietoare cu 1 2, ceea ce mrete sensibil rezistena acestuia i prelungete durata dintre dou ascuiri. Ca urmare cel mai recomandat tip de ascuire a cuitului de derulare este cu faa de aezare concav i contrafaet, (figura 5.9 f).

n ce privete mrimea unghiului de ascuire, , acesta se stabilete avnd n vedere ca deformarea furnirului n timpul tierii s fie minim (pentru reducerea tensiunilor din furnir i a fisurrilor sau ruperilor acestuia) dar i muchia tietoare s aib o rigiditate corespunztoare i durabilitate maxim la uzur ntre dou ascuiri. Ca urmare n cazul prelucrrii speciilor cu lemn omogen, cu densitate redus, n furnire cu grosime mic se recomand unghiul de ascuire, =1920, iar n cazul prelucrrii speciilor cu lemn heterogen, cu densitate mare, n

22

furnire groase se recomand unghiuri de ascuire, =2122. Prin ascuirea i pe faa de degajare sub un unghi de 1 2, unghiul de ascuire al cuitului, poate ajunge la 22 23.

Pentru reducerea unghiului de tiere, += , n timpul tierii, respectiv unghiul cinematic de tiere, s-au propus brevete de invenie la care cuitul este antrenat ntr-o micare coplanar oscilant sau de translaie (Mitior, 1973).

5.3. Influena parametrilor barei de presare Procesul tierii furnirelor este similar tierii elementare numai c de aceast dat ne

intereseaz nu numai calitatea suprafeei prelucrate ci i calitatea achiei furnirul. Cuitul ptrunde n lemn ca o pan i pentru a evita despicarea lemnului dup planuri de

minim rezisten precum i pentru a evita fragmentarea furnirului prin forfecare sub aciunea unor componente ale forei de tiere, nc de la inventarea lor, mainile de derulat au fost dotate cu bar de presare (figura 5.12). Acesta comprim lemnul i creeaz o stare de tensiune n lemn, n zona muchiei tietoare a cuitului, care mrete forele de tiere dar mpiedic despicarea lemnului i fragmentarea furnirului.

Fig. 5.12. Schema tierii furnirelor prin derulare cu bara de presare Bara de presare, prin lemnul comprimat, constituie un reazem pentru muchia tietoare a

cuitului reducndu-i vibraiile determinate de caracterul aleator al mrimii forei de tiere. Fora de apsare a barei de presare se transmite n lemn dup izobare, presiunea maxim

fiind orientat perpendicular pe suprafaa de contact dintre bar i lemn. Pentru funcionarea eficient a barei de presare, poziia ei n raport cu cuitul trebuie s fie astfel nct presiunea maxim s treac prin muchia tietoare a cuitului, respectiv s acioneze n zona de tiere. Poziia reciproc a barei de presare n raport cu cuitul este precizat de distana n plan vertical, h0 (figura 5.12) i distana n plan orizontal b0.

Poziia presiunii maxime de presare se regleaz n funcie de forma i poziia suprafeei de contact dintre bara de presare i lemn i distana n plan vertical, h0.

Fig. 5.13. Influena distanei h0, de poziionare a barei de presare, asupra caracteristicilor furnirului de mesteacn (dup Kulikov, 1976)

23

n figura 5.13 este ilustrat influena distanei h0 asupra celor mai importante caracteristici ale furnirului: rezistena la traciune perpendicular pe fibre, rugozitate i variaia grosimii.

Mrimea presiunii maxime de presare se regleaz n funcie de distana minim dintre muchia de apsare a barei i suprafaa de degajare a cuitului, s0 (figura 5.12), respectiv mrimea pasajului prin care trece furnirul n momentul tierii. Acest reglaj, se poate face indirect, i prin reglarea distanei n plan orizontal ntre scule, b0.

Fig. 5.14. Valorile optime ale gradului de presare n funcie de grosimea furnirelor la derularea lemnului de fag ( dup Mitior, 1982)

Presarea furnirului este msurat prin gradul de presare, , calculat cu relaia:

[ ]%1000 =a

s

sa

s, (5.18)

n care sa este mrimea avansului sculelor. Pentru ca tierea furnirului s decurg n bune condiiuni, n cazul furnirelor groase este

necesar un grad de presare mai mare pentru realizarea strii de tensiune necesar n zona muchiei tietoare a cuitului (figura 5.14).

Gradul de presare a furnirelor influeneaz i grosimea acestora, de data aceasta ns negativ.

Astfel, sub aciunea presiunii lemnul capt deformaii, parial remanente, care se reflect asupra grosimii furnirului (figura 5.16).

Fig. 5.16. Schema relaiei dintre grosimea furnirului, s i mrimea avansului, sa, sub aciunea presrii lemnului.

fe deformaie elastic; fr deformaie remanent; fe deformaie elastic ntrziat; s0 mrimea pasajului furnirului; sa mrimea avansului.

24

Dac mrimea avansului sculelor la o rotaie a butucului este sa, n momentul tierii furnirul este comprimat pn la mrimea s0 a pasajului, a crei mrime n funcie de gradul de presare, , este:

1001

0 +

=a

ss . (5.19)

La ieirea dintre cuit i bara de presare asupra furnirului se manifest deformaia elastic, fe i deformaia remanent fr. Lemnul, material biologic tensionat n timpul vieii, dup tierea n folii manifest i o deformaie elastic ntrziat, fe, aa nct grosimea final a furnirelor umede va fi, s,

eifrfass += , (5.20) Deci dac furnirul este tiat fr bara de presare, deformaia remanent nu exist, fr=0, se

manifest numai deformaia elastic ntrziat i grosimea furnirelor umede va fi mai mare dect mrimea avansului. Deformaia elastic ntrziat are ns valori relativ mici, n funcie de specie i condiiile de cretere ale arborelui i procentual este mai mare cu ct grosimea furnirelor este mai mic (relaxarea este mai deplin).

Dac se taie furnirul cu bara de presare se manifest i deformaia remanent, fr, care va fi mai mare cu ct gradul de presare este mai mare i cu ct lemnul este mai plastic i de regul este mai mare dect deformaia elastic ntrziat, astfel c n acest caz grosimea furnirului umed va fi mai mic dect mrimea avansului la care a fost reglat maina de derulat, respectiv

ass< . (5.21)

O influen important asupra procesului de tiere o are i forma barei de presare (figura 5.17).

Fig. 5.17. Mijloace pentru presarea furnirelor: a bar de presare plan, b rol de presare, c presare cu jet de aer, 1 bar de presare cu muchie ascuit, 2 bar de presare cu

faet de apsare (dup Mitior i Istrate, 1982) Astfel, n cazul tierii furnirelor subiri, presarea lemnului trebuie s se fac cu precizie i

n acest scop se utilizeaz bare de presare plane, avnd muchia de presare rotunjit dup o raz =0.1 0.3 mm.

n cazul tierii furnirelor groase este necesar un grad de presare mai mare i n acest scop fora de presare a barei se transmite printr-o faet de apsare realizat cu un unghi de ascuire, 2=70 80, i cu o lime de 1.5 3 mm n funcie de grosimea furnirelor. n cazul prelucrrii lemnului heterogen (rinoase) cu bara de presare plan, mai ales n cazul gradului de presare mare, se disloc lemnul timpuriu, furnirul rezultnd rugos, cu grosime neuniform i cu rezisten mic la traciune transversal. n acest caz se recomand utilizarea barei de presare cilindric (fig. 5.17.b)

25

Barele de presare cilindrice, rulante, sunt indispensabile fabricrii furnirelor groase din lemn de rinoase. Pentru fabricarea furnirelor subiri, n Japonia a fost experimentat procedeul de presare cu jet de aer sub presiune (figura 5.17 c).

5.4. Influena parametrilor cinematici i a stabilitii sistemului main scul lemn

Viteza de tiere prin derulare influeneaz asupra calitii furnirului, consumului de energie, capacitii de producie i a productivitii muncii la derulare.

Fig. 5.19. Influena vitezei de tiere i a speciei lemnului asupra puterii de antrenare a mainii de derulat furnir

Odat cu mrirea vitezei de tiere se mbuntete calitatea suprafeelor, crete stabilitatea procesului sub efectul giroscopic al rotirii butucului, crete capacitatea de producie i productivitatea muncii. Mrirea vitezei de tiere atrage dup sine mrirea puterii instalate i absorbite. Se constat c la viteze mari se reduce influena speciei asupra consumului de energie (figura 5.19).

La mainile moderne se lucreaz cu viteze de tiere care ajung la 300 m/min. Sunt preferate mainile de derulat la care viteza de tiere se menine constant indiferent de diametrul butucului, la care turaia acestuia crete exponenial cu scderea diametrului. Meninnd constant viteza de tiere crete capacitatea de producie i productivitatea muncii, timpul de derulare al unui butuc reducndu-se substanial (figura 5.20), (Mitior, 1982; Kulikov, 1976).

Fig. 5.20. Dependena timpului de derulare a unui butuc de sistemul de antrenare n micarea de rotaie: 1 cu turaie constant; 2 cu vitez de tiere constant

Pentru realizarea micrii de avans, corelat cu micarea de tiere se utilizeaz cutii Norton, care limiteaz gama grosimilor, se aplic procedeul derulrii prin copiere, sau se utilizeaz sisteme de avans acionate prin acionare hidraulic progresiv controlat prin calculator.

26

5.5. Concluzii Tierea furnirelor prin derulare este un proces complex influenat de parametri

constructivi ai mainilor (cinematica, dinamica, rigiditatea) de parametri de form i poziie ai sculelor (cuit i bar de presare), de caracteristicile lemnului dobndite n urma unor tratamente prealabile (plastifiere) precum i de caracteristicile speciei de lemn prelucrate (structur, caracteristici fizice i mecanice).

Toi aceti factori influeneaz asupra procesului de tiere a furnirelor prin derulare att n mod independent ct i n interdependen.

Astfel, n urma analizei efectuate anterior se costat c unghiul de aezare a cuitului este unul dintre factorii influenai n mare msur de caracteristicile speciei lemnoase. Avnd n vedere c valoarea unghiului de aezare este o mrime care poate fi reglat ntre anumite limite de ctre operatorul care servete maina de derulat furnir am considerat util cercetarea experimental a influenei unghiului de aezare asupra calitii furnirelor de plop i mesteacn provenit din arealul Ocolului silvic Rinari.

Deoarece unghiul de aezare a cuitului cuprins ntre faa de aezare i vectorul vitezei de tiere, respectiv tangenta la spirala traiectoriei de tiere n punctul de contact lemn cuit nu poate fi msurat practic (tangenta la spiral neputnd fi materializat), cercetrile se vor efectua asupra unghiului de poziie a cuitului, unghiul dintre faa de aezare i vertical unghi msurabil cu dispozitive cu bul de nivel. Diferena dintre cele dou unghiuri a fost prezentat n paragraful 5.2.

6. Cercetri experimentale privind valorificarea resurselor lemnoase de plop tremurtor i mesteacn pentru obinerea furnirelor tehnice

6.1. Metodica cercetrilor

Se consider valori optime ale unghiului de poziie a cuitului acelea pentru care calitatea furnirelor obinute este cea mai bun.

Calitatea furnirelor este, la rndul su, caracterizat de numeroi parametri cum sunt: rugozitatea suprafeelor, abaterile de la grosimea nominal, culoarea, gradul de fisurare, permeabilitatea la ap, rezistena la traciune paralel cu fibrele, rezistena la traciune perpendicular pe fibre .a.

Unele dintre aceste caracteristici influeneaz direct asupra utilizrii furnirelor cum sunt rugozitatea, gradul de fisurare, iar altele indirect: rezistena la traciune perpendicular pe fibre.

Dintre caracteristicile furnirelor enumerate, rezistena la traciune perpendicular pe fibre este n cea mai mare msur influenat de corectitudinea procesului de tiere a furnirelor.

Astfel, n cazul unei tieri deficitare, frecvena i adncimea fisurilor aprute pe dosul furnirului sunt mari, furnirul este rugos, cu permeabilitate mare la ap, cu abateri mari de la grosimea nominal, toate acestea conduc ctre o rezisten redus la traciune perpendicular pe fibre.

De aceea dei rezistena furnirului la traciune transversal influeneaz direct n mic msur asupra utilizrii furnirelor (respectiv furnirele cu rezisten redus se vor fisura i rupe ntr-o mai mare msur la manipulrile necesare efecturii operaiilor de ndreptare a canturilor, mbinare etc.) ea reflect cel mai fidel corectitudinea procesului de tiere a furnirelor.

27

De altfel adeseori se practic, pentru evaluarea calitii furnirelor, aa zisa cot de calitate, k, exprimat prin raportul dintre rezistena la traciune transversal a furnirului, f i rezistena la traciune transversal a lemnului masiv din specia din care a provenit, lm , respectiv:

lm

fk

=

. (6.1)

Acest coeficient este ntotdeauna subunitar. Ca urmare se va considera valoarea optim a unghiului de poziie a cuitului valoarea

pentru care rezistena la traciune transversal a furnirului va fi maxim, deci rezistena la traciune transversal a furnirului va fi considerat principalul criteriu de evaluare a calitii furnirului.

Pentru stabilirea valorilor optime ale unghiului de poziie a cuitului se vor debita furnire cu diverse mrimi ale acestui unghi meninnd toi ceilali parametri constani.

Deoarece lemnul de plop are o plasticitate natural ridicat (Boiciuc, 1964; Marinescu, 1980) recomand derularea sa la temperaturi peste +10C fr tratamente prealabile de plastifiere; s-a experimentat numai tierea lemnului de plop proaspt recoltat, n sev.

n cazul lemnului de mesteacn s-au efectuat experimentri att pentru lemnul proaspt dobort ct i pentru lemnul tratat hidrotermic la temperatura de 65C (Boiciuc, 1964; Kulikov, 1976).

Pentru experimentri s-au utilizat buteni cu diametrul cuprins ntre 400 i 500mm recoltai randomizat.

Au fost recoltai trei buteni de plop tremurtor din UB VI Rinari, ua 4 (zona Catrina) i ase buteni de mesteacn din UB VI Rinari, ua 35 (zona Rul Caselor).

Experimentrile s-au efectuat n maximum o lun de la recoltare timp n care butenii n-au fost supui nici unui tratament de conservare.

Experimentrile s-au efectuat ncepnd cu luna august 2007 n cadrul laboratorului Tehnologia Produselor Stratificate din Lemn din cadrul Facultii Industria Lemnului, Universitatea Transilvania, Braov i SC Losan Romania SRL.

6.2. Desfurarea cercetrilor experimentale Butenii au fost secionai la lungimea de 0.8 m, corespunztor deschiderii de lucru a

mainii de derulat din laborator. Secionarea sa efectuat cu ajutorul ferstrului cu lan. Dup secionare butucii obinui au fost cojii manual, cu toporul n vederea ndeprtrii

ritidomului pentru a permite tratarea pentru plastifiere i derularea n bune condiiuni. La secionare s-au extras cte trei epruvete din fiecare butean pentru determinarea

umiditii lemnului prin metoda cntririi i uscrii. S-a constatat c umiditatea iniial la plop a fost cuprins ntre 110% i 150%, iar la mesteacn ntre 100% i 120%.

Trei butuci de plop i trei butuci de mesteacn au fost supui tierii prin derulare fr aplicarea niciunui tratament prealabil, iar trei butuci de mesteacn au fost supui tratamentului hidrotermic n autoclav. S-a utilizat autoclava cu nclzire electric i reglarea automat a temperaturii.

Ridicarea temperaturii mediului de tratare, respectiv a apei, pn la 65C, temperatura de regim, a durat trei ore apoi dup meninerea acesteia timp de ase ore, butucii au fost rcii lent timp de dou ore, cnd temperatura mediului de tratare a ajuns la 30 35C.

Dup plastifiere, butucii au fost extrai cu graiferul, apoi cu ajutorul unui electropalon cu capacitatea de ridicare de 5000 N au fost transportai la maina de derulat.

28

Experimentrile de tiere prin derulare s-au efectuat pe maina de derulat MIHOMA, FRS8-8.

Stabilirea mrimii optime a unghiului de poziie a cuitului s-a fcut pentru trei grosimi nominale ale furnirului umed: 1.2; 2.2 i 3.2 mm.

Pentru fiecare grosime de furnir a fost necesar reglarea lanului cinematic al avansului de lucru prin montarea roilor dinate corespunztoare schemei de angrenare precizat tabelar pe capacul cutiei de viteze cu roi de schimb a mainii.

S-a utilizat un cuit cu unghiul de ascuire de 20 i o bar de presare plan cu unghi de ascuire de 80 avnd muchia de presare rotunjit dup o raz de 0.3 mm.

Montarea cuitului s-a fcut n aa fel nct muchia tietoare s fie rectilinie i poziionat coaxial cu axa lagrului semiinelar, astfel ca prin micarea de avans de rototranslaie cuitul s se roteasc n jurul muchiei tietoare. Acest reglaj s-a efectuat cu dispozitivul de reglare a nlimii muchiei cuitului din dotarea mainii .

Reglarea rectilinitii muchiei de apsare a barei de presare s-a efectuat avnd plan de referin spatele cuitului, cu ajutorul lamelelor calibrate (trus de spioni).

Reglajul distanei n plan vertical dintre muchia tietoare a cuitului i muchia barei de apsare s-a efectuat cu lamela calibrat de 0.2 mm prin acionarea uruburilor care rotesc suportul barei de presare.

Pentru reglajul unghiului de poziie a cuitului s-a utilizat dispozitivul din figura 6.9, dotat cu vernier care asigur o precizie de citire a unghiului de 10.

Reglajul unghiului de poziie a cuitului s-a efectuat pentru o raz a butucului de 200 mm. n acest scop suportul cuitului a fost deplasat la o distan de 200 mm fa de axa de rotaie a rozetelor de fixare a butucului. Apoi dispozitivul de msurare a unghiului de poziie a cuitului s-a reglat la mrimea dorit respectiv -1; -0.5; 0; 0.5; 1, dup care a fost aezat pe faa de aezare a cuitului i s-a acionat rotirea suportului cuitului pn ce bula de nivel a dispozitivului arat zero.

n final s-a reglat poziia barei de presare, cu ajutorul roii de mn, care acioneaz deplasarea suportului barei corespunztor gradului de presare stabilit n funcie de specie i grosime .

Indicaiile gradaiilor roii de mn s-au verificat prin introducerea lamelor calibrate corespunztoare grosimii, s0, n pasajul furnirului, astfel nct s gliseze uniform, n lungul cuitului, n contact permanent cu suprafaa de degajare a acestuia.

Tabelul 6.3. Valorile distanei minime ntre cuit i bara de presare, s0, n funcie de furnir i gradul de presare adoptat.

Tipul furnirului Mrimea

avansului sa, mm

Gradul de presare, ,

%

Mrimea pasajului, s0,

mm

1.2 10 1.08 2.2 15 1.87

Furnir de mesteacn tiat n sev 3.2 20 2.56 1.2 8 1.10 2.2 12 1.94

Furnir de mesteacn tratat termic 3.2 16 2.69 1.2 8 1.10 2.2 12 1.94

Furnir de plop tiat n sev 3.2 16 2.69

Cu maina de derulat astfel reglat s-au tiat furnire (figura 6.13 i 6.14).

29

Fig. 6.13. Tierea furnirelor prin derulare. Manetele de comand a micrii de tiere i a

celei de avans

Fig. 6.14. Evacuarea benzii de furnir din derulor

Pentru msurarea grosimii furnirelor (figura 6.15) s-a utilizat dispozitivul din figura 6.16, cu ceas comparator cu precizie de 0.01 mm i palpatoare plane, circulare, cu aria de 1cm2.

Din benzile continue de furnir de diverse grosimi, tiate cu diverse mrimi ale unghiului de poziie a cuitului s-au extras probe pe care s-a notat tipul furnirului i mrimea unghiului de poziie.

Din furnirele de prob n stare ud s-au tiat epruvete pentru ncercarea la traciune transversal, precum i epruvete de 200 x 300 mm pentru alte tipuri de ncercri.

Tierea epruvetelor s-a efectuat cu foarfeca ghilotin cu grind de presare existent la SC Losan Romania SRL, n pachete, epruvetele marginale fiind eliminate.

Uscarea epruvetelor a decurs natural pn la 11 .. 13% i s-a urmrit cu umidometrul electric, Feutron tip 2126, prezentat n figura 6.17.

Pentru determinarea rezistenei la rupere a furnirelor prin traciune transversal s-a utilizat maina universal pentru ncercri mecanice tip ZD 10 (figura 6.18).

Maina electronizat este dotat cu traductor de msurare inductiv care lucreaz la traciune. Scrile de msurare a forelor sunt ntre 2*103N i 10*105N.

Deoarece rezistena la traciune transversal a furnirelor este relativ mic, fora de rupere fiind de cca. 40 .. 100N, eroarea de msurare este mare chiar dac se lucreaz pe scara cea mai mic, de 2000N. n scopul mririi preciziei de msurare s-a utilizat o doz suplimentar de msurare, poz. 1, figura 6.18, care a permis extinderea scrilor de 100 ori. Experimentrile s-au efectuat pe scara a treia, de 10*103N care n urma utilizrii dozei suplimentare de msurare a permis msurarea forelor de la 0 la 100 N.

30

Fig. 6.18. Maina universal de ncercri mecanice tip ZD 10 1 Doza suplimentar de msurare a forei; 2 Amplificatorul electric al dozei suplimentare de msurare; 3 Manet pentru cuplarea dozei suplimentare de msurare a forei. n afara rezistenei la traciune transversal, pentru caracterizarea furnirelor obinute s-au

determinat coordonatele de culoare ale furnirelor utiliznd un aparat CHROMA METER CR 410 KONIKA MINOLTA, precum i gradul de reflexie al suprafeelor cu un aparat BYK GARDENER, aparate din dotare SC Losan Romnia SRL.

6.3. Analiza rezultatelor cercetrilor 6.3.1. Rezistena la traciune transversal a furnirelor n funcie de dimensiunile epruvetelor i fora de rupere, s-a determinat tensiunea de

rupere cu relaia:

bsF

= , [MPa] (6.2) n care este tensiunea de rupere la traciune perpendicular pe fibre, MPa; F fora de rupere, N; s grosimea epruvetei, mm; b limea epruvetei, mm. irurile de valori ale tensiunii de rupere la traciune perpendicular pe fibre, ,

deretminate pentru tierea n furnire cu grosimile nominale n stare ud de 1.2; 2.2 i 3.2mm cu diverse unghiuri de poziie, 0: -1; -0.5; 0.5; 1 au fost prelucrate statistic (Constantinescu I, 1980) determinndu-se principalii parametri statistici.

Ca parametri de tendin, s-a calculat media aritmetic, , cu relaia:

=

=n

iin 1

1 , (6.3)

n care i sunt valorile irului, iar n este numrul valorilor irului, adoptat pentru asigurarea unei precizii satisfctoare n =10.

Ca indice de mprtiere s-a calculat abaterea ptratic medie de sondaj, n, cu relaia:

31

( )

=n

iiinnn 1

21 . (6.4)

n cazul ncercrii furnirului obinut din butuci de mesteacn tiai n sev, fr un tratament prealabil de plastifiere (tratare termic) valorile tensiunilor de rupere prin traciune transversal pe fibre, , abaterea ptratic medie, n, i grosimea medie a furnirelor, s , sunt prezentate n tabelele 6.4, 6.5 i 6.6, respectiv pentru furnirele cu grosimea nominal de 1.2; 2.2 i 3.2 mm.

Tabelul 6.4 Rezultatele ncercrii la traciune transversal pentru furnir din mesteacn tiat n sev (netratat termic) cu grosimea nominal de 1.2 mm.

Dimensiunile seciunii de rupere, mm Nr.

crt. Grosime, s

Lime, b

Fora de rupere, F, N

Tensiunea de rupere, , MPa

Unghiul de poziie a

cuitului, Parametrii statistici

0 1 2 3 4 5 6 n scopul evidenierii influenei mrimii unghiului de poziie a cuitului la derulare asupra

tensiunii de rupere la traciune transversal a furnirelor cu grosimile nominale de 1.2; 2.2 i 3.2 mm au fost trasate diagramele din figurile 6.19; 6.20 i 6.21.

1

1 .1

1 .2

1 .3

1 .4

1 .5

1 .6

1 .7

-1.5 -1 -0.5 0 0 .5 1 1 .5

Un g h iu l d e p o z itie a c u titu lu i

Ten

siu

ne

a de

ru

pere

[MPa

]

1 .2 m m 2 .2 m m 3 .2 m m - g ro s im e a no m ina la

Fig. 6.19. Variaia tensiunii de rupere la traciune transversal a furnirelor n funcie de grosimea nominal i de unghiul de poziie a cuitului n cazul tierii lemnului de mesteacn n

sev (netratat termic)

1

1.5

2

2 .5

3

3 .5

4

-1 .5 -1 -0 .5 0 0 .5 1 1 .5

U n g h iu l d e p o z itie a c u titu lu i

Ten

siu

ne

a de

ru

pere

,

[MPa

]

1 .2 m m 2 .2 m m 3 .2 m m - g ro s im e a no m ina la

Fig. 6.20. Variaia tensiunii de rupere la traciune transversal a furnirului n funcie de grosimea nominal i de unghiul de poziie a cuitului n cazul tierii lemnului de mesteacn n

prealabil plastifiat prin tratament hidrotermic

32

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

-1 .5 -1 -0 .5 0 0.5 1 1.5

U n g h iu l d e p o z itie a c u titu lu i

Ten

siu

ne

a de

ru

pere

,

[MPa

]1 .2 m m 2 .2 m m 3 .2 m m - g ro s im e a no m ina la

Fig. 6.21. Variaia tensiunii de rupere la traciune transversal a furnirelor n funcie de grosimea nominal i de unghiul de poziie a cuitului n cazul tierii lemnului de plop n sev

(netratat termic) Se constat c mrimea valorilor tensiunii de rupere a furnirelor la traciune transversal

pe fibrele lemnului este variabil n funcie de mrimea unghiului de poziie a cuitului. Pentru fiecare grosime de furnir exist un punct sau un domeniu al valorilor unghiului de poziie a cuitului pentru care rezistena furnirelor la traciune transversal pe fibr este maxim, considerat optim, valori prezentate n tabelul 6.13.

Valoarea optim a unghiului de poziie a cuitului este mai mic, chiar negativ, pentru furnire mai groase, cel mai concludent fiind cazul derulrii lemnului de plop n sev, figura 6.21. Din analiza valorilor se constat c rezistena la traciune transversal se reduce cu ct grosimea furnirului obinut prin derulare este mai mare.

Astfel pentru lemnul de mesteacn tiat n sev, rezistena la traciune transversal a furnirelor se reduce de la 1.628 MPa la furnirele cu grosimea nominal de 1.2mm la 1.452 MPa la furnirele cu grosimea nominal de 3.2 mm, deci cu cca. 11%.

n cazul derulrii lemnului de mesteacn plastifiat n prealabil prin tratare hidrotermic rezistena la traciune transversal se majoreaz substanial, crescnd de la 1.628 MPa la 3.832 MPa, respectiv cu cca. 235% la furnirul cu grosimea de 1.2 mm i de la 1.431 MPa la 2.201 MPa la grosimea de 2.2 mm, respectiv cu cca. 153%, iar la furnirele cu grosimea de 3.2 mm creterea este de numai cca. 111%, fapt ce reflect i confirm efectul favorabil al plastifierii lemnului prealabil derulrii. De asemenea se constat c n cazul derulrii lemnului de mesteacn neplastifiat n prealabil valorile optime ale unghiului de poziie a cuitului sunt mai mici dect n cazul derulrii lemnului de mesteacn plastifiat.

Se constat c n cazul derulrii lemnului de mesteacn plastifiat, indiferent de grosimea nominal a furnirului (n domeniul 1.2 3.2 mm) unghiul de poziie a cuitului la diametrul butucului de 400 mm poate fi meninut constant, respectiv de + 0.5.

n funcie de starea lemnului i de grosimea furnirelor la derulare se recomand utilizarea unghiurilor de poziie a cuitului din tabelul 6.13.

Tabelul 6.13 Valori recomandate pentru unghiul de poziie a cuitului la diametrul butucului de 400 mm, n funcie de grosimea furnirelor.

Unghiul de poziie a cuitului pentru grosimea furnirelor, mm Lemnul derulat

1.2 2.2 3.2 Mesteacn n sev + 0.5 - 0.5 - 0.5

Mesteacn tratat hidrotermic + 0.5 + 0.5 + 0.5 Plop n sev + 1 + 0.5 - 0.5

33

6.3.2. Grosimea furnirelor Prin pierderea umiditii sub punctul de saturaie a fibrei (membranelor celulare) furnirele

se contrag. Grosimea furnirelor obinute prin derulare centric este orientat pe direcia radial a lemnului, ca urmare va fi afectat de contragerea radial a lemnului.

Dup Filipovici (1965) umiditatea de saturaie a lemnului de plop este de 35%, iar a lemnului de mesteacn de 32%. Dup Rmbu (1978) contragerea total pe direcia radial, tr, a lemnului de plop tremurtor este de 2.3%, iar pentru mesteacn contragerea total pe direcia radial este de 5.3%. Ca urmare contragerea radial unitar, 1r, (respectiv pentru un procent de umiditate) va fi de 0.0657% pentru lemnul de plop i de 0.1656% pentru lemnul de mesteacn.

Deci contragerea n grosime a furnirelor, f, va fi: r

Uf 1 = , (6.5) U fiind diferena dintre umiditatea de saturaie a fibrei, USF i umiditatea final U, a

furnirelor. Respectiv:

( )SFU

rUSFUf 1

= , (6.6)

n care: USF este umiditatea de saturaie a fibrelor; U umiditatea furnirelor, U=10%; 1r contragerea radial pentru un procent de umiditate. Efectund calculele rezult c prin uscare pn la umiditatea final, U=10%, furnirele de

plop se vor contrage n grosime cu: ( ) 006428.135

3.21035 ==fplop (6.7) iar cele de mesteacn:

( ) 006437.3323.51032 ==fmesteacan . (6.8)

Considernd grosimile nominale ale furnirelor ude, s, 1.2; 2.2 i 3.2 mm, rezult c grosimile furnirelor dup uscare, sf, din cauza contragerii, ar trebui s aib valorile din tabelul 4.14, calculate cu relaia: ( )1001 fssf = . (6.9)

Tabelul 6.14 Grosimea nominal a furnirelor uscate

Specia Grosimea nominal a furnirelor ude, mm Grosimea nominal a furnirelor

uscate la 10%, mm 1.2 1.180 2.2 2.163 Plop tremurtor 3.2 3.147 1.2 1.156 2.2 2.119 Mesteacn 3.2 3.083

n ce privete grosimea efectiv a furnirelor, s, (tabelul 6.15) se constat c aceasta, n stare uscat, se ncadreaz n grosimile nominale msurate la umiditatea lemnului de 10 2%, reglementate de STAS 9406 84, respectiv de 1.10; 2.10 i 3.10mm cu abateri limit de 0.10 mm.

34

Furnirele rezultate din butucii de mesteacn tiai n sev, neplastifiai, au abaterile la grosime negative, cele mai mari, n special, cele cu grosimea de 3.2 mm. De asemenea se constat concordana existent ntre grosimile nominale finale ale furnirelor, calculate n tabelul 6.14 i cele efective, msurate, prezentate n tabelul 6.15.

Tabelul 6.15 Valorile grosimii medii efective a furnirelor n stare uscat. Grosimea furnirelor, mm

Nominal Lemnul derulat n stare ud

(u > 30%) n stare uscat

Efectiv la umiditatea de 10 2%

(media general)

Abaterea de la grosime, mm

1.2 1.1 1.115 + 0.015 2.2 2.1 2.060 - 0.040 Mesteacn n sev 3.2 3.1 2.983 - 0.117 1.2 1.1 1.170 + 0.070 2.2 2.1 2.152 + 0.052

Mesteacn tratat

hidrotermic 3.2 3.1 3.095 - 0.005 1.2 1.1 1.185 + 0.085 2.2 2.1 2.182 + 0.082 Plop n sev 3.2 3.1 3.087 - 0.013

Avnd n vedere grosimea furnirelor precum i rezistena acestora la traciune transversal se poate trage concluzia c n cazul derulrii butucilor de mesteacn pentru obinerea unor furnire de calitate superioar se recomand aplicarea unui tratament de plastifiere prealabil a lemnului.

6.3.3. Culoarea furnirelor Pentru caracterizarea furnirelor obinute s-au efectuat determinri ale coordonatelor de

culoare conform ISO 7724 2 (Mituc i Bratu, 2008) utiliznd un aparat CHROMA METER CR 410 KONIKA MINOLTA.

Fig. 6.22. Determinarea coordonatelor de culoare a furnirelor cu ajutorul aparatului CHROMA METER CR 410

35

Tabelul 6.16 Rezultatele determinrilor de culoare a furnirelor

Coordonatele de culoare Furnir de plop tiat n sev

Furnir de mesteacn tiat

n sev

Furnir de mesteacn tratat

hidrotermic L* gradul de luminozitate de la

alb (100) la negru (0) 87.65 75.15 78.76 a* gradul de rou - verde 1.46 5.66 3.81

b* gradul de galben - albastru 19.60 34.21 24.76

E spaiul de culoare 89.82 82.76 82.65

S-au determinat culorile pentru cinci epruvete, prelevate randomizat din furnirele de plop tiat n sev, mesteacn tiat n sev i mesteacn tratat hidrotermic, rezultatele fiind prezentate n tabelul 6.16.

Spaiul de culoare, E, s-a calculat cu relaia: 2++= baLE (6.10)

Se constat c cele mai luminoase sunt furnirele de plop. Furnirul de mesteacn, n urma tratrii termice i schimb culoarea. Diferena de culoare,

E, dintre furnirul de mesteacn tratat i netratat s-a calculat cu relaia:

( ) ( ) ( )21221221 ++= bbaaLLE , (6.11) n care cu indice 1 i 2 sunt notate coordonatele de culoare ale celor dou furnire care se

compar. Efectund nlocuirile rezult c diferena de culoare dintre furniru