رطوبت، همکشیدگی و واکشیدگی چوب

رطوبت، همکشیدگی و واکشیدگی چوب

رطوبت، همکشیدگی و واکشیدگی چوب

تعریف رطوبت چوب:

 

میزان آب و بخارآبی است که به صورت آزاد در حفره سلول و یا جذب شده توسط غشای سلول ها و اجزای تشکیل دهنده چوب وجود دارد.

رطوبت یک قطعه چوب معمولاً نسبت به وزن خشک آن سنجیده می شود.

حالات مختلف آب در چوب

به طور کلی آب به سه حالت در چوب وجود دارد:

الف) آب آزاد:

آب آزاد به آبی گفته می‌شود که به صورت مایع یا بخار در داخل حفره سلول‌های چوبی یافت می شود.

با توجه به اینکه این آب توسط نیروی «کاپیلاریته»۱ نگهداری می‌شود و در حالت گرم و خشک به سهولت از چوب خارج می‌شود و یا به عبارت دیگر در فرآیند خشک کردن چوب در مراحل اولیه این آب از چوب خارج می‌شود از این رو به آن اصطلاحاً «آب آزاد» گفته می‌شود.

ب) آب آغشتگی:

این نوع آب در داخل دیواره سلول های چوبی و به کمک نیروهای جذب سطحی به حالت چسبیده با مولکول های زنجیر سلولز قرار دارد و در مقایسه با آب آزاد، جدا کردن آن از چوب به انرژی بیشتری نیاز دارد، از این رو چوب هنگام خشک شدن ابتدا، آب آزاد و بعد آب آغشتگی را از دست می‌دهد.

ج) آب نهادی:

آب نهادی عبارت از آبی است که در ساختمان مولکولی غشای سلولی وجود دارد و جدا کردن آن از چوب ساده نبوده و مستلزم تجزیه چوب است، این آب در اندازه گیری مقدار رطوبت چوب تاثیری ندارد.

 

مقدار رطوبت چوب در حالات مختلف

 

هنگامی که آب آزاد و آب آغشتگی در چوب وجود دارند (مثلاً در چوب های تازه قطع شده) اصطلاحاً به آن چوب، «چوب تر» و یا «چوب سبز» گفته می‌شود.

در این حالت مقدار رطوبت چوب زیاد بوده و مقدار آن به عوامل مختلفی نظیر گونه درخت، قسمت های مختلف درخت (ساقه، شاخه، درون چوب و برون چوب و غیره) سن درخت، جرم‌مخصوص، میزان مواد (استخراجی)، نوع خاک و برخی دیگر از عوامل متغیر بستگی دارد.

برای مثال، در گونه هایی که چوب آنها سبک است مانند، «صنوبر» «بید»، «توسکا» و غیره مقدار رطوبت بیش از ۱۰۰ درصد است در کاج بین ۶۰ تا ۱۰۰ درصد و در گونه‌هایی نظیر «راش»، «بلوط» و «ممرز» بین ۵۵ تا ۸۰ درصد و در بعضی از چوب های سنگین مناطق گرمسیری بین ۳۰ تا ۶۰ درصد است .

چنانچه چوب به نحوی خشک شود که تمامی آب آزاد از چوب خارج شود و فقط آب آغشتگی در چوب باقی مانده باشد، گفته می‌شود که رطوبت چوب در حد «نقطه اشباع الیاف» است بنابراین نقطه اشباع الیاف حد رطوبتی است که در آن حفره سلول‌های چوب از آب آزاد خالی است ولی غشای سلول ها از آب اشباع می باشد.

مقدار رطوبت چوب در این نقطه حدوداً ۳۰ درصد است اما مقدار واقعی آن در چوب های مختلف بین ۲۵ تا ۳۰ درصد میزان رطوبت بر اساس وزن خشک متغیر است که این تغییر به گونه چوب بستگی دارد.

نقطه اشباع الیاف یک نقطه ی بحرانی بوده آگاهی از آن در کاربرد چوب بسیار حائز اهمیت است زیرا کاهش رطوبت از این میزان باعث بروز پدیده همکشیدگی و تغییر در مقاومت های چوب می گردد، به طور کلی رطوبت چوب هایی که در شرایطی مورد استفاده قرار می گیرند که مستقیماً با آب در تماس نیستند کمتر از نقطه ی اشباع فیبر هاست؛ مثلاً رطوبت چوب هایی که در قسمتهای بیرونی ساختمان به کار می‌روند معمولاً بین ۱۰ تا ۱۲ درصد، چوب های مصرفی در قسمتهای درونی ساختمان و مبلمان های داخلی بین ۶ تا ۷ درصد است در حالی که رطوبت چوب های مصرفی در ساختمان های ساحلی و بدنه کشتی ممکن است تا ۱۰۰ .درصد برسد

همبستگی رطوبت با عوامل مختلف

 

چوب ماده‌ای است «هیگروسکوپیک» (آبدوست) و به رطوبت در حالت های مایع و بخار کاملاً حساس است بدین معنی که وقتی قطعه چوب خشک در محیط مرطوب قرار گیرد رطوبت را جذب می‌کند و اگر چون مرطوب در محیط خشک قرار گیرد رطوبت خود را از دست می‌دهد.
رطوبت یکی از عوامل محیطی مهم برای چوب به شمار می‌رود زیرا تقریباً روی تمامی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی چوب تاثیر می گذارد، بدین ترتیب که با زیاد شدن رطوبت جرم ویژه نسبی چوب زیاد می‌شود، ابعاد چوب افزایش می‌یابد، مقاومت های مکانیکی در بیشتر موارد کاهش می‌یابد و قابلیت هدایت حرارتی و الکتریکی آن زیاد می شود.

این تغییرات معمولاً تا نقطه اشباع الیاف قابل توجه بوده و ادامه دارد ولی از آن نقطه به بعد، تغییرات خواص به غیر از جرم مخصوص بسیار اندک و غیر محسوس می باشد.
رطوبت چوب یکی از عوامل مهم مورد نیاز برای رشد و فعالیت عوامل بیولوژیکی مخرب چوب (حشرات و قارچ ها) است بنابراین وجود رطوبت در چوب سبب رشد و فعالیت آنها شده در نتیجه باعث پایین آوردن دوام طبیعی و کیفیت چوب می گردد همچنین سایر خصوصیات چوب مانند قابلیت رنگ پذیری چسب خوری و ماشین کاری چوب نیز با افزایش مقدار رطوبت تغییر می یابد.

 

تعریف همکشیدگی و واکشیدگی

 

هرگاه قطعه چوبی را که کاملاً از رطوبت اشباع شده به تدریج خشک کنیم ابتدا آب آزاد موجود در حفره سلول های چوبی به تدریج بخار شده از چوب خارج می شود تا این زمان تغییری در ابعاد حجم چوب دیده نمی‌شود ولی بعد از آنکه چوب به تدریج رطوبت موجود در دیواره های سلول آب آغشتگی را از دست بدهد کم‌کم غشای سلول های چوبی همکشیده شده ابعاد و یا در نتیجه حجم چوب کاهش پیدا می‌کند سرانجام هنگامی فرا می‌رسد که تمام آب آغشتگی از چوب خارج گردد این پدیده ی کاهش ابعاد چوب را اصطلاحاً «همکشیدگی» می گویند.

حال اگر همین قطعه چوب را مجدداً در معرض رطوبت قرار دهیم غشای سلول ها به تدریج رطوبت جذب نموده منبسط می گردد و در نتیجه افزایش در ابعاد یا حجم چوب ایجاد می‌شود تا این که کاملا از رطوبت اشباع شود (نقطه اشباع فیبرها) و از آن نقطه به بعد با کم و زیاد شدن رطوبت ابعاد چوب ثابت می ماند این پدیده ی افزایش ابعاد یا حجم چوب را در اثر جذب رطوبت (تا نقطه اشباع فیبر) اصطلاحاً «واکشیدگی» می‌گویند.

معمولاً میزان همکشیدگی و واکشیدگی بر حسب درصد تغییرات ابعاد نسبت به اندازه اولیه سنجیده می شود.

 

اشکال مختلف همکشیدگی و واکشیدگی:

 

میزان همکشیدگی در چوب گونه های مختلف متفاوت است و حتی در یک گونه نیز در جهات مختلف (طولی، شعاعی و مماسی) یکسان نیست تغییر ابعاد در جهات شعاعی، مماسی و طولی را به ترتیب همکشیدگی یا واکشیدگی «شعاعی»، «مماسی» و «طولی» گویند به مجموعه همکشیدگی یا واکشیدگی طولی، شعاعی و مماسی «همکشیدگی یا واکشیدگی حجمی» گفته می‌شود.

 

تاثیر همکشیدگی و واکشیدگی:

 

همکشیدگی چوب یکی از معایب چوب است که هنگام خشک شدن چوب پدید می آید چنانچه فشارهای حاصل از همکشیدگی (حین خشک شدن) از مقاومت چوب زیادتر شود عدم تحمل چوب سبب پیدایش معایبی نظیر ترک های سطحی، ترک های مقطعی، شکاف، چین خوردگی، تاب برداشتن و غیره می‌شود که در نتیجه کیفیت چوب را پایین آورده و خسارات مالی زیادی به بار می آورد.

 

رطوبت، همکشیدگی و واکشیدگی چوب

 

روشهای پیشگیری از همکشیدگی و واکشیدگی:

به منظور پیشگیری و یا کاهش میزان همکشیدگی و واکشیدگی چوب روش‌های متعددی ابداع و پیشنهاد شده است، اما با هیچ یک از این روش‌ها از تغییرات ابعاد چوب به نحو مطلوب و کامل جلوگیری نشده است، برخی از این روش‌ها که بیش از همه موثر واقع شده به طور اختصار در اینجا ذکر می گردد:

 

– عایق کردن چوب در برابر جذب رطوبت از طریق استفاده از رنگ ها، مواد پولیش، رزین های مصنوعی و رنگ های متالیک.

 

– جلوگیری از تغییر ابعاد از طریق مهار کردن (به کارگیری روش هایی مانند اندود کردن دو سر چوب به منظور جلوگیری از خروج رطوبت از دو انتهای چوب) به نحوی که حرکت بخار آب مشکل یا غیر ممکن می گردد.

 

– اشباع چوب یا مواد شیمیایی که قادر باشد جایگزین تمامی یا دست کم بخشی از آب آغشتگی موجود در غشای سلول های چوبی بشود. مانند: آغشته کردن با فنل فرم آلدئید و یا پلی اتیلن گلیکول.

 

– انجام عملیاتی که ضمن آن تغییرات فیزیکی و شیمیایی در گروه های هیدروکسیل (گروه های که بر روی مواد آلی وجود دارند) موجود در چوب که در خاصیت جذب رطوبت نقش دارند ایجاد نموده این خاصیت را کاهش دهد.

 

– اشباع چوب با مونومرهایی(مونومر ماده اولیه ای که از آن پلی‌مر درست می‌کنند) مانند «متیل متاکریلات» یا «استایرن» و بعد «پلی مریزاسیون» آنها را در اثر حرارت یا تابش اشعه رادیو اکتیو (تهیه چوب – پلاستیک).

 

– علاوه بر این روش ها موارد دیگری مانند انتخاب چوب ها و یا برش های مناسب برای کارهای بخصوص و با دقت در برش و انتخاب چوب آلات بریده شده درجهات مناسب می تواند از بروز همکشیدگی و واکشیدگی تا اندازه‌ای جلوگیری نموده یا آن را به حداقل برساند.

 

– در صنایع تخته چندلا به منظور کاهش همکشیدگی، معمولاً لایه ها را به نحوی روی هم می چسبانند تا همکشیدگی درجهات مختلف یکدیگر را خنثی نماید.

 

روشهای اندازه گیری رطوبت چوب در آزمایشگاه:

 

الف) روش خشک کردن در اتو:

در این روش که یکی از متداول ترین روشهای استاندارد اندازه گیری رطوبت چوب است قطعه ای را از چوب مورد نظر در اتو در درجه حرارت ۱۰۳.۲ درجه سانتیگراد خشک می کنند.

ب) روش تقطیر:

چوب برخی از گونه ها حاوی مقداری رزین است که حتی در درجه حرارات کم به سرعت تبخیر می شوند بدین سبب رطوبت این قبیل چوب ها را با استفاده از روش تقطیر اندازه گیری می نمایند.

در این روش چوب مورد نظر را در محلول تولوئن می جوشانند و بخار آب به دست آمده را در دستگاه تقطیر جمع آوری و آن را وزن می کنند همچنین وزن چوب خشک عاری از آب را با ترازو اندازه می گیرند. در این مرحله با داشتن وزن آب و وزن چوب خشک و استفاده از فرمول تعیین درصد رطوبت نمونه آزمونی را تعیین می نمایند.

ج) روش الکتریکی:

در این روش به منظور اندازه گیری درصد چوب از خاصیت مقاومت چوب در مقابل جریان الکتریسیته استفاده می شود.

بدین ترتیب که با استفاده از رطوبت سنج های الکتریکی بدون تهیه نمونه، مستقیاً رطوبت چوب مورد نظر را اندازه گیری می نمایند. اندازه گیری درصد رطوبت با رطوبت سنج الکتریکی سریع بوده و تا حدود ۷ تا ۲۵ درصد دقت دارد معمولاً اندازه گیری با این نوع دستگاه در چند نقطه انجام می‌شود و بعد میانگین درصد رطوبت محاسبه می گردد.

از انواع دیگر رطوبت سنج الکتریکی، نوع تماسی است که برای تعیین درصد رطوبت روکش های نازک چوبی به کار می‌رود این رطوبت سنج ها قادرند رطوبت تا عمق ۳۰ میلیمتری را در چوب اندازه گیری کنند.

به دلیل کوچکی ابعاد و جابجایی آسان این دستگاه ها و سرعت اندازه گیری در هنگام خرید چوب نیز وسیله مناسب و قابل استفاده می باشد

 

 

رطوبت، همکشیدگی و واکشیدگی چوب

 

 

۱- (کاپیلاریته با نیروی موئی نیرویی است که در لوله های کم قطر باعث بالا آمدن آب می شود)

ارسال دیدگاه