nghiên cứu tính chất gỗ sấy

Bảng 1.3: Độ ẩm cân bằng của gỗ ở nhiệt độ nhiệt kế khô và độ ẩm tương đối Như vậy khi đặt trong môi trường không khí thì mẩu gỗ ướt sẽ khô dần độ ẩm giảm sự thay đổi độ ẩm theo đường c

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT GỖ SẤY

1.1 GỖ VÀ PHÂN LOẠI GỖ

1.1.1 Cấu tạo gỗ

Gỗ là một loại vật liệu không đồng nhất về cấu tạo, tính chất và là loại vật liệu không đẳng hướng Trong gỗ có một lượng nước nhất định, nước này tồn tại dưới 2 dạng: Nước tự do và nước liên kết Nước tự do là nằm trong các khoang bào, ruột tế bào, nằm trong hệ thống mao quản của gỗ nên còn gọi là nước mao quản Nước liên kết là nước dính ướt (nước thấm) nằm trong vách tế bào, giữa các bó cellulose và một phần liên kết hoá học qua cầu hiđrô giữa phân tử nước và phân tử sellulose Ranh giới giữa hai loại nước trên quyết định điểm bão hoà thớ gỗ Năng cần cung cấp để tách nước tự do nhỏ hơn so với ẩm liên kết Nước tự do trong gỗ làm thay đổi hệ số dẫn nhiệt và mức độ thẩm thấu của gỗ Trong khi đó, ẩm liên kết làm thay đổi tính chất cơ,

lý của gỗ nếu nó bị tách ra khỏi gỗ

Gỗ cũng như nhiều vật liệu ẩm khác có cấu trúc xốp Khoảng cách giữa các phân

tử cấu tạo nên khung vật chất khô lớn hơn kích thước của phân tử Không gian giữa các phân tử gọi là các mao dẫn hay các lỗ xốp Đối với các vật liệu ẩm thì các mao dẫn hay lỗ xốp chứa đầy nước

Cấu trúc không gian của các mao dẫn hay lỗ xốp rất phức tạp Tính chất của nó được xác định bởi một loạt các yếu tố như độ xốp, độ thẩm thấu, dạng và kích thước của các lỗ xốp

Độ xốp của gỗ được xác định bằng công thức:

V

V V V

2

Trên mặt cắt ngang của thân gỗ, ta thấy những vòng năm đồng tâm Khi xem xét cấu trúc gỗ, người ta phân biệt 3 hướng chính sau:

- Hướng bán kính: hướng xuyên tâm vòng năm;

- Hướng tiếp tuyến: hướng tiếp tuyến vòng năm;

- Hướng trục: hướng dọc theo trục cây

Tương ứng với các hướng trên, có các mặt cắt sau: mặt cắt ngang, mặt cắt tiếp tuyến và mặt cắt xuyên tâm

1.1.2 Phân loại gỗ

Trên cơ sở tính chất và những đặc thù về sấy của từng loại gỗ, thông qua quá trình nghiên cứu cộng với kinh nghiệm thực tế gần 40 loại gỗ thông dụng đã được người ta phân thành 5 nhóm cơ bản sau đây:

Nhóm I : Là tập hợp các loại gỗ quí hiếm có văn thớ đẹp và là những loại gỗ sử

dụng trong sản xuất hàng mộc cao cấp và mộc mỹ nghệ xuất khẩu Do vậy đòi hỏi chất lượng sấy phải cao, không để nảy sinh khuyết tật sấy dù nhỏ và qua đó thời gian sấy sẽ rất dài, sấy với nhiệt độ và dốc sấy thấp

Nhóm II : Nhóm này là tập hợp phần lớn các loại gỗ cứng và nặng, không có đặc

thù gì về sấy đáng kể nhưng phải sấy với chế độ sấy rất mềm (dịu), vì theo nguyên tắc sấy, gỗ càng nặng càng khó sấy

Nhóm III : Ở nhóm gỗ này, gỗ có khối lượng riêng trung bình tuy nhiên hầu hết

các loại gỗ trong nhóm này có một đặc thù là rất dễ nảy sinh khuyết tật trong quá trình sấy và bao gồm hầu hết các loại khuyết tật sấy

Nhóm IV : So với gỗ nhóm III, các loại gỗ nhóm IV không khác biệt mấy về tính

chất, tuy nhiên đó là nhóm các loại gỗ khô chậm, ít xuất hiện khuyết tật do sấy, ngoại trừ khuyết tật chai cứng bề mặt sau khi sấy

Nhóm V : Nhóm này là tập hợp các loại gỗ dễ sấy và thường là các loại gỗ tạp nhẹ, các loại gỗ vườn sinh trưởng nhanh, gỗ xốp nhẹ, chóng khô và ít nảy sinh khuyết tật trong quá trình sấy

Các loại gỗ trong cùng một nhóm nếu có cùng qui cách, kích thước thì có thể sấy chung cùng một mẻ sấy và cùng chung chế độ sấy như nhau

Các loại gỗ và nhóm gỗ đã được cho ở bảng 1-1

III Bằng lăng, Dầu gió, Chò các loại, Bạch đàn, Cám, Gáo vàng

IV Vên vên, Trâm bông vàng, Dầu rái, Tràm, Thông nhựa

V Gia (Teech), Thông ba lá, Cao su, Mò cua, Bạch tùng, Cồng, Lồng

mức, Thị rừng, Điều, Xoài vườn

1.1.3 Vai trò của ẩm trong gỗ

Ẩm có vai trò trong việc duy trì hoạt động sống của cây Khi cây bị chết, gỗ bị phá hủy, biến gỗ tươi thành gỗ mục và bị phân hủy dần theo thời gian làm phân bón cho đất, nhường chổ cho chồi non phát triển Nhờ đó mà hoạt động của cây được duy trì qua hàng thế kỷ

Tùy theo độ ẩm của gỗ mà ẩm trong gỗ góp phần phá hoại và làm mục nát gỗ (theo Kebol thì gỗ chỉ mục nát khi độ ẩm gỗ trên 22 %)

Ẩm làm biến dạng cong vênh, nứt nẻ gỗ và làm giảm độ bền và sức chịu lực của các vật liệu từ gỗ Ẩm có trong gỗ cũng làm thay đổi tính cách nhiệt và cách điện của

G - G

Trong đó G, Go là khối lượng gỗ tươi và gỗ khô kiệt, kg

Độ ẩm tương đối của gỗ biến thiên từ 0 đến 100%

4

Trong quá trình sấy do nước bay hơi, khối lượng gỗ sẽ thay đổi từ G1 đến G2, tương ứng độ ẩm tương đối trước lúc sấy Wa1 và sau khi sấy Wa2 Vì lượng gổ khô trước lúc sấy và sau khi sấy đều giống nhau nên ta có mối quan hệ sau:

a2 a1 1

2 W 1

W 1 G

a2

a1 1

2

W 1

W 1 G G

G - G W

2 W 1

W 1 G

W

1 W

a2 a1 2 2 1

W 1

W - W G W 1

W - W G G G G

hoặc xác định theo độ ẩm tuyệt đối:

1 2 1 1 2 2 1 2

W 1 W - W W 1 W - W

Nếu sấy khô kiệt hoàn toàn thì G = Ga tức bằng lượng hơi nước chứa trong gỗ

Bảng 1-2: Quan hệ giữa độ ẩm toàn phần và khối lượng các thành phần của gỗ

là độ ẩm cân bằng Wcb Thực tế cho thấy độ ẩm của hai mẩu gỗ rất khó đạt giá trị cân bằng mà thường chênh lệch nhau từ 1÷3% xung quanh giá trị đó

Bảng 1.3: Độ ẩm cân bằng của gỗ ở nhiệt độ nhiệt kế khô và độ ẩm tương đối

Như vậy khi đặt trong môi trường không khí thì mẩu gỗ ướt sẽ khô dần (độ ẩm giảm)

sự thay đổi độ ẩm theo đường cong làm khô, quá trình này gọi là quá trình làm khô

6

hay khử hấp thụ Ngược lại mẩu gỗ khô sẽ ẩm ướt dần (độ ẩm tăng) theo đường cong

hút ẩm, quá trình này gọi là quá trình hút ẩm hay hấp thụ

Hình 1.1: Quá trình cần bằng độ ẩm của gỗ

Bài toán hấp thụ và khử hấp phụ đẳng nhiệt không chỉ là bài toán khuếch tán ẩm bình thường giữa không khí và vật liệu ẩm mà còn liên quan đến liên kết ẩm Vì vậy cho đến nay vẫn chưa có mô hình toán nào đầy đủ mô tả hiện tượng này và để tính độ

ẩm cân bằng người ta dựa vào thực nghiệm Có nhiều công thức thực nghiệm của nhiều tác giả để xác định độ ẩm cân bằng

Theo G.K Phylonchenko độ ẩm cân bằng của vật liệu ẩm được xác định bằng:

,%

b 100

b B

n / 1 n

/ 1

Trong đó B, b và n là các hằng số thực nghiệm và cho ở bảng 1-3

Đối với các loại hạt, G.A Egorov đề xuất công thức xác định độ ẩm cân bằng hấp phụ như sau:

2 / 1

2 1

cbh

100

100 ln K 435 , 0

Các công thức thực nghiệm trên đây có tính chất tham khảo, chúng có độ sai lệch khá lớn so với thực tế

1.2.1.4 Độ ẩm bão hòa thớ gỗ (fiber saturation point)

Gỗ ẩm ướt để trong không khí, nước trong gỗ bốc hơi ra ngoài Khi nước tự do thoát hết, nước thấm còn bão hòa trong gỗ (vách tế bào), điểm đó gọi là điểm bão hòa thớ gỗ và độ ẩm tương ứng gọi là độ ẩm bão hòa thớ gỗ, ký hiệu [bhtg] Ngược lại khi

gỗ khô hút nước cho đến khi nước thấm ngậm trong vách tế bào và nước tự do bắt đầu xuất hiện thì điểm đó gọi là điểm bão hòa thớ gỗ

Tùy từng loại gỗ và tùy từng vùng khác nhau mà độ ẩm bão hòa thớ gỗ cũng khác nhau:

Điểm bão hòa thớ gỗ có ý nghĩa lớn và nó là bước ngoặc của sự thay đổi tính chất

gỗ như: cường độ, sức co giãn, khả năng dẫn điện của gỗ, vv

Khi gỗ có gỗ = 0  bhtg thì hiện tượng giãn nở phát sinh, cường độ gỗ giảm, hệ

số dẫn nhiệt tăng

Trong quá trình sấy, những phần khác nhau trong gỗ sẽ có độ ẩm khác nhau, và thời điểm để các phần khác nhau của gỗ đạt được độ ẩm bão hòa thớ gỗ cũng sẽ khác Ví

dụ, trong TB sấy đối lưu, bề mặt ngoài của gỗ thoát ẩm và bị làm khô đầu tiên, và lớp ngoài này có thể đạt áp suất bão hòa thớ gỗ Trong khi, trong tâm của tấm gỗ, độ ẩm vẫn còn lớn hơn rất nhiều so với độ ẩm BHTG

1.2.2 Tính chất nhiệt lý của gỗ

1.2.2.1 Tính giãn nở do nhiệt

Cũng như những vật liệu rắn khác, gỗ cũng có hiện tượng giãn nở vì nhiệt, khi nhiệt độ tăng gỗ sẽ giãn nở và độ dài tăng lên Qui luật thay đổi độ dài của gỗ được xác định theo biểu thức:

) t 1 (

l

Trong đó l, lo là độ dài của thanh gỗ ở nhiệt độ toCvà 0oC, m

 là hệ sô giãn nở dài, 1/K

Hệ số giãn nở dài  là đại lượng cho biết khi nhiệt độ tăng lên 1oC thì một đơn vị chiều dài của gỗ sẽ tăng lên bao nhiêu

dt

dl l 1 o



Đối với gỗ có một đặc thù cần tính đến khi nhiệt độ tăng Do gỗ là loại vật liệu xốp, khi nhiệt độ tăng, nếu độ ẩm của gỗ dưới độ ẩm bão hoà thớ gỗ , kết hợp với hiện tượng bay hơi nước, gỗ sẽ khô đi, co rút lại rất mạnh Sự co rút vì bị khô sẽ lớn hơn rất nhiều so với giãn nở vì nhiệt, kết quả gỗ bị co rút lại Vì vậy về mùa hè, mặc dù nhiệt

độ tăng nhưng do bị mất nước nên thực tế gỗ sẽ co lại Ngược lại về mùa đông gỗ sẽ giãn nở ra

1.2.2.2 Tính dẫn nhiệt

Gỗ là loại vật liệu xốp nên có tính chất dẫn nhiệt khá kém, có thể nói gỗ khô là một chất cách nhiệt Người ta ứng dụng tính chất này của gỗ để làm vật liệu cách nhiệt trong rất nhiều trường hợp trong kỹ thuật và đời sống Tính dẫn nhiệt của gỗ phụ thuộc các yếu tố sau :

1 Ảnh hưởng của khối lượng riêng của gỗ

Gỗ có khối lượng riêng lớn sẽ ít xốp hơn nên có hệ số dẫn nhiệt lớn hơn và ngược lại Nếu đi sâu vào bản chất quá trình dẫn nhiệt là quá trình truyền động năng của các phân tử bên trong nội bộ vật chất thì khi mật độ các phân tử càng dày đặc thì quá trình truyền động năng càng dễ thực hiện

Bằng thực nghiệm F Kollmann đã đưa ra được công thức xác định mối quan hệ giữa hệ số dẫn nhiệt của gỗ vào khối lượng riêng của nó như sau:

022 , 0 178 ,

hệ số dẫn nhiệt lớn hơn chiều tiếp tuyến khoảng 5÷10% đối với gỗ có lá rộng, còn gỗ

lá kim thì sự chênh lệch không đáng kể Còn theo chiều dọc thớ gỗ hệ số dẫn nhiệt lớn gấp đôi theo chiều ngang của thớ gỗ

2 Ảnh hưởng của độ ẩm

Khi độ ẩm của gỗ tăng thì hệ số dẫn nhiệt của nó tăng lên, gỗ dẫn nhiệt càng tốt

Độ ẩm tăng càng đến gần độ ẩm bão hoà thớ gỗ thì hệ số dẫn nhiệt càng tiến gần đến giá trị hệ số dẫn nhiệt của nước, khi đạt điểm bão hoà thớ gỗ hệ số dẫn nhiệt của gỗ xấp xỉ của nước

10

Trong phạm vi độ ẩm của gỗ dưới điểm bão hoà của thớ gỗ, theo F Kollmann cứ tăng độ ẩm của gỗ lên 1% thì hệ số dẫn nhiệt của gỗ tăng lên khoảng 0,7÷1,8%, trung bình là 1,25%

Trong phạm vi độ ẩm từ 0% đến độ ẩm bão hoà thớ gỗ và nhiệt độ xấp xỉ 27oC mối quan hệ của hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc độ ẩm của gỗ và được biểu thị theo công thức:

3 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Do gỗ là vật liệu xốp có các khoảng rỗng bên trong, khi nhiệt độ tăng lên hơi nước bốc hơi và chiếm đầy các khoảng rỗng này thay cho không khí Do hơi nước có hệ số dẫn nhiệt lớn hơn không khí nhiều nên hệ số dẫn nhiệt của gỗ nói chung tăng Mặt khác do sự đối lưu của hơi nước trong các khoảng rỗng tăng lên khi nhiệt độ tăng nên

1

o - Khối lượng riêng của gỗ khô kiệt, kg/m3

Công thức trên được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ -50oC ÷ 100oC Khi cho t1=

o

1.2.2.3 Nhiệt dung riêng của gỗ

Nhiệt dung riêng của gỗ tương đối lớn, phụ thuộc khá nhiều vào độ ẩm và nhiệt

độ Theo N.M Kirinlop nhiệt dung riêng của gỗ có thể xác định theo công thức sau đây:

- Đối với gỗ ướt :

2 , 0 ) 100

t W(1 28 , 0

- Đối với gỗ khô :

09 , 0 ) 100

t (1 28 , 0

Dựa trên nhiều thí nghiệm F Dunlap (Mỹ) đã đưa ra công thức tính nhiệt dung riêng của gỗ theo nhiệt độ của nó là:

Do nhiệt dung riêng của không khí xấp xỉ của gỗ, nên gỗ đặc hay xốp nhiệt dung riêng thay đổi không nhiều, hay nói cách khác khối lượng riêng  không ảnh hưởng đến nhiệt dung riêng của gỗ

Theo F Conman sự phụ thuộc của nhiệt dung riêng gỗ vào độ ẩm có thể xác định theo công thức:

W 1

0,324 W

Hình 1.2: Biến dạng ở các loại ván và ở các vị trí khác nhau trên tiết diện ngang

a- Kích thước ván xuyên tâm khi gỗ khô b- Biến dạng tổng hợp có rút ván trong thưc tế c- Biến dạng ở vị trí khác nhau trên tiết diện ngang

12

Gỗ có cấu tạo theo thớ và là môi trường không đẳng hướng nên sự co rút của gỗ theo các hướng là không giống nhau Đặc biệt hiện tượng co rút theo phương hướng kính và tiếp tuyến của các thớ gỗ khác nhau rất nhiều, mức độ khác biệt phụ thuộc vào từng loại gỗ Tỷ lệ co rút theo phướng tiếp tuyến và hướng tâm là (1,5÷2,2) lần

Sự chênh lệch sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất và ứng suất bên trong gỗ trong quá trình sấy Điều này sẽ tạo nên những vấn đề nan giải khi sấy gỗ, tuỳ thuộc vào cấu tạo của từng tấm gỗ cụ thể mà có thể làm cho tấm gỗ bị biến dạng khi sấy

1- 3 CÁC HIỆN TƯỢNG VẬT LÝ XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH SẤY GỖ 1.3.1 Quá trình di chuyển ẩm trong quá trình sấy gỗ

Ẩm tồn tại trong gỗ ở dạng lỏng và dạng hơi, trong gỗ thường xuyên tồn tại khả năng chuyển pha của lượng ẩm này Vì vậy dòng ẩm vận chuyển trong gỗ sấy có cơ cấu rất phức tạp, nó xảy ra dưới tác động của nhiều động lực rất khác nhau Vai trò của các động lực này phụ thuộc vào điều kiện xảy ra quá trình vận chuyển, trước hết là độ

ẩm và nhiệt độ của gỗ

(1) Chênh lệch độ ẩm giữa các phần trong gỗ

Sự chênh lệch này được thể hiện bằng gradient hàm lượng ẩm gradU Sự chênh lệch độ ẩm trong gỗ cũng kéo theo nhiều hiện tượng khác như sự co rút, giãn nở khác nhau giữa các vùng trong khối gỗ

(2) Chênh lệch độ ẩm tương đối của hơi nước trong các khoang bào Ẩm sẽ khuếch tán từ vách tế bào gỗ vào các khoang bào

(3) Do lựa mao dẫn Động lực này gây nên chuyển động của ẩm tự do trong gỗ 1.3.2 Quá trình trao đổi ẩm giữa bề mặt gỗ và môi trường xung quanh

Khi đặt một vật ẩm trong không khí thì hơi nước trên bề mặt vật đó sẽ bay hơi vào trong không khí Quá trình bay hơi chỉ có thể diễn ra khi không khí chưa đạt trạng thái bão hoà (<100%) Tốc độ bay hơi phụ thuộc rất nhiều vào độ ẩm của không khí, khi

độ ẩm của không khí càng thấp thì tốc độ bay hơi càng nhanh

Ngay cả khi độ ẩm của không khí đã đạt bão hoà, quá trình bay hơi nước trên bề mặt vật vẫn có thể diễn ra nếu nhiệt độ của vật lớn hơn nhiệt độ không khí

Tốc độ bay hơi của nước trên bề mặt tự do phụ thuộc vào mức độ chênh lệch áp suất hơi của nước ở lớp sát bề mặt tự do và của phân áp suất hơi nước trong không khí tương ứng với trạng thái hiện tại (p=pbm-ph)

Bên trên bề mặt tự do luôn luôn luôn phủ một lớp mỏng không khí đã đạt trạng thái bão hoà, lớp này dày mỏng là tuỳ thuộc vào tốc độ luân chuyển của không khí Nếu tốc độ di chuyển không khí qua bề mặt lớn thì chiều dày lớp không khí bão hoà mỏng và điều đó tạo thuận lợi cho hơi ẩm từ bề mặt bốc hơi vào không khí tốt hơn Như vậy, ngoài độ ẩm của không khí thì tốc độ là yếu tố ảnh hưởng nhiều đến tốc

độ bay hơi ẩm

Người ta xác định được lượng hơi nước bay hơi trong một giờ tính cho 1m2 diện tích bề mặt vật được xác định theo công thức:

) p p ( b

Trong đó:

b là hệ số bay hơi bề mặt, b =0,00168 + 0,00128

 là tốc độ tuần hoàn không khí dọc theo bề mặt bay hơi

1.3.3 Biến dạng và những ứng suất sinh ra trong quá trình sấy gỗ

Lượng ẩm phân bố trong từng tấm gỗ trong quá trình sấy thường không giống nhau (không đồng đều), mức độ co rút và giãn nở của gỗ theo chiều thớ gỗ không giống nhau, đó là nguyên nhân sinh ra các ứng lực bên trong gỗ

Trong quá trình sấy, lớp gỗ mặt ngoài khô đi rất nhanh, độ ẩm của nó hạ thấp xuống điểm bão hoà thớ gỗ Do đó chẳng bao lâu lớp gỗ ngoài mặt bắt đầu co rút, trong khi lớp gỗ bên trong độ ẩm còn cao nên chưa co rút , dẫn đến hình thành ứng suất dư bên trong gỗ

Quá trình sấy gỗ cần phải nghiên cứu kỹ một số hiện tượng trên mặt cắt ngang của

gỗ cụ thể là : sự phân bố độ ẩm, phân bố ứng suất, sự co rút và biến dạng

Trong quá trình sấy, lớp bên ngoài do co rút nên kích thước nó ngắn lại (n1, hình 1-3b), còn lớp bên trong trong giai đoạn đầu này vẫn chưa co rút do độ ẩm vẫn còn cao hơn điểm bão hoà thớ gỗ nên kích thước vẫn giữ nguyên (n2) Lúc đó hình dạng mặt cắt ngang tấm gỗ sẽ có như hình 1-3b Nhưng do gỗ là một tấm liên tục, các lớp gỗ vẫn liên kết với nhau, kích thước bằng kích thước bề dày thực tế của tấm gỗ lúc đó Do đó, bên trong gỗ sẽ nảy sinh ra ứng lực Đây là hiện tượng xảy ra trong giai đoạn đầu Kết quả lớp gỗ bên ngoài sẽ bị căng ra, còn lớp bên trong sẽ bị nén lại

Hình 1.3: Phân bố độ ẩm biến dạng và ứng suất trong gỗ ở đầu giai đoạn sấy

Nếu như gỗ là một chất đồng nhất lý tưởng, khi sấy xong, sau khi độ ẩm đã đồng đều theo chiều dày của khối gỗ các ứng lực nảy sinh bên trong sẽ biến mất

Nhưng do gỗ không phải chất đồng nhất lý tưởng, vừa sinh ra ứng lực bên trong vừa sinh ra hiện tượng biến dạng Nếu các ứng suất vượt quá giới hạn nhất định thì sự biến dạng sẽ tăng lên vượt quá mức chịu đựng của gỗ, gỗ sẽ bị phá hoại và gây ra hiện tượng nứt nẻ

Trong giai đoạn sấy thứ II, độ ẩm trong gỗ hạ thấp xuống dưới điểm bão hoà thớ

gỗ và bắt đầu co rút mạnh hơn và lớp gỗ ngoài do biến dạng của nó rất ít sẽ làm trở ngại cho việc co rút lớp bên trong Do đó trong quá trình sấy giai đoạn II này trong gỗ

sẽ sinh ra ứng lực ngược lại, lớp ngoài bị nén và lớp trong bị kéo Nếu trong thời kỳ đầu ứng lực bên trong gỗ nảy sinh ra càng lớn thì trong giai đoạn II cũng sẽ càng lớn

Ứng lực của thời kỳ đầu nếu không hạn chế được sẽ dẫn đến hiện tượng nứt bên trên mặt gỗ Ngược lại ứng lực của thời kỳ sau sẽ dẫn đến nứt nẻ trong lòng thanh gỗ (nứt

tổ ong)

1.3.4 Các trạng thái ứng suất trong quá trình sấy gỗ

Các sơ đồ dưới đây nêu lên bốn trạng thái điển hình của gỗ trong cả quá trình sấy

Sơ đồ hình 1-4A biểu thị sự phân bố sự phân bố độ ẩm của gỗ theo bề dày thanh

gỗ (tiết diện ngang)

Hình 1-4B, nếu dùng phường pháp cưa để phá hoại mối liên hệ giữa các lớp trong

và ngoài của gỗ thì trong các giai đoạn sấy khác nhau kích thước tương đối của cá lớp

sẽ thay đổi khác nhau

Hình 1-4C biểu thị sự phân bố của ứng suất theo mặt cắt ngang của thanh gỗ Hình 1-4D biểu thị hình dạng của hai nửa mẫu gỗ đã được cưa ra trong lúc đang còn ứng suất

Hình 1-4E biểu thị sự thay đổi hình dạng của hai nửa mẩu gỗ đó sau khi đã được sấy lại và làm cân bằng độ ẩm trở lại

Trạng thái I: Là trạng thái của gỗ trước hoặc ngay khi mới bắt đầu sấy Lúc đó độ

ẩm của gỗ trên toàn bộ bề dày của tấm gỗ và trên bề mặt của gỗ đều cao hơn điểm bão hoà thớ gỗ (W > WBHTG) Hiện tượng co rút lúc này chưa xảy ra, trong gỗ chưa sản sinh ra ứng suất bên trong, mẩu gỗ mới cưa ra hoặc để một thời gian cho độ ẩm của gỗ trở lại đồng đều, hình dạng của nó vẫn không có gì thay đổi

Trạng thái III: Đây là trạng thái trung gian của quá trình sấy, độ ẩm tâm của gỗ

tuy nhỏ hơn độ ẩm bão hòa thớ gỗ (Wbhtg) nhưng vẫn còn cao hơn nhiều độ ẩm ở lớp

bề mặt Do đó sự co rút bên trong xấp xỉ so với mặt ngoài và do gỗ có tính dẻo nên ỳ

ra không còn ứng lực nữa, xẻ 2 mảnh thì đều nhau như hình 1-4IID, nhưng sau khi sấy thì cong như hình 1-4IIE Mặc dù trong thời gian ngắn, tạm thời không tồn tại ứng

suất, nhưng khi sấy vẫn có thể xuất hiện ứng suất Vì vậy cần có biện pháp xử lý để làm ẩm lớp ngoài và sau đó tiếp tục sấy thì mức độ co rút giữa lớp trong và lớp ngoài

sẽ đồng đều, hạn chế sự nứt nẻ bên trong

Trạng thái IV: Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình sấy, độ ẩm của gỗ tương

đối đồng đều trên toàn bộ tấm gỗ Nhưng do những lớp gỗ bên trong co rút và tiếp tục

co rút tiếp, trong lúc đó những lớp gỗ bên ngoài đã ngừng co rút, lớp ngoài đã từ lâu giữ nguyên kích thước theo sức căng cũ Lớp bên trong thì vẫn tiếp tục giảm kích thước quá kích thước của lớp ngoài và hình thành nên ứng suất ngược lại ứng suất của thời kỳ đầu và bây giờ những lớp gỗ bên trong lại bị căng, còn lớp gỗ bên ngoài lại bị nén lại Nếu đem cắt mẫu gỗ làm 2 nửa, sẽ thấy chiều cong hình cung của 2 nửa này, trái với chiều cong của thời kỳ đầu Ứng lực này tiếp tục tăng lên đến khi độ ẩm của

gỗ bên trong và bên ngoài đồng đều mới thôi và lúc này quá trình sấy kết thúc (hình 4IVD và 1-4IVE)

1-Trong giai đoạn sấy này nếu điều chỉnh chế độ sấy không hợp lý sẽ sinh ra ứng suất lớn làm nứt nẻ bên trong tấm gỗ Nếu không sinh ra nứt nẻ thì ứng suất còn lại trong gỗ sau khi sấy xong cũng có thể trở thành nguyên nhân sinh ra cong vênh của gỗ trong quá trình sử dụng gia công chế biến gỗ Vì thế việc xử lý điều hoà ứng lực một thời gian sau khi kết thúc quá trình sấy là cần thiết (xử lý cuối cùng)

Từ những phân tích ở trên có thể sơ bộ rút ra những kết luận sau:

1 Khi áp dụng phương pháp sấy gỗ bằng phương pháp sấy đối lưu, sự chênh lệch

về độ ẩm của những lớp bên trong và lớp mặt ngoài là không thể tránh khỏi, do đó việc xuất hiện ứng suất bên trong của gỗ sấy theo các phương pháp sấy là tất nhiên

2 Để giảm bớt ứng suất bên trong, thời kỳ đầu của quá trình sấy cần phải làm giảm bớt cường độ bay hơi mặt ngoài của gỗ, tức là trong thời kỳ đầu cần phải dùng không khí ẩm có độ ẩm cao để sấy

3 Để loại trừ bớt ứng suất bên trong của gỗ trong thời kỳ thứ 2, tuỳ theo tình hình cần thiết, tuỳ theo từng loại gỗ, có thể xử lý bằng không khí có độ ẩm cao để làm cho bề mặt của gỗ ẩm lại và mềm bớt đi, để tạo cho nó có điều kiện co rút bổ sung và qua đó giảm bớt ứng suất bên trong Đây là những hiện tượng do sự chênh lệch độ ẩm, dẩn đến co rút không đồng đều và gây nên ứng suất bên trong, là nguyên nhân gay nên các khuyết tật của gỗ sản sinh ra trong quá trình sấy

18

Ngoài ra do cấu tạo không đồng nhất của gỗ gây nên sự chênh lệch về co rút theo các chiều hướng khác nhau của gỗ, đặc biệt là sự chênh lệch về co rút giữa chiều tiếp tuyến và xuyên tâm, gây nên các hiện tượng nứt nẻ cong vênh trong quá trình sấy 2.3.5 Các nguyên nhân sinh ứng suất và các khuyết tật của gỗ lúc sấy

2.3.5.1 Các nguyên nhân sản sinh ứng suất

Có nhiều nguyên nhân sản sinh ứng suất bên trong gỗ trong quá trình sấy Sau đây

là các nguyên nhân chính

1 Tốc độ khô không đồng đều của các lớp gỗ trong quá trình sấy là nguyên nhân chủ yếu gây ra ứng suất bên trong gỗ trong quá trình sấy Khi sấy, lớp bên ngoài tiếp xúc trực tiếp và đầu tiên với tác nhân sấy nên khô nhanh xuống dưới điểm bão hoà thớ

gỗ, lớp ngoài sẽ co rút lại, trong khi lớp bên trong vẫn chưa bị co rút Sự co rút của lớp bên ngoài sẽ bị các lớp bên trong hạn chế dẫn đến hình thành ứng suất gây nên nứt nẻ

bề mặt

2 Các lớp gỗ phân bố theo chiều sâu có tốc độ khô nhanh chậm khác nhau và sẽ đạt đến những mức độ co rút khác nhau khá rõ rệt Giá trị co rút cuối cùng không những phụ thuộc vào độ ẩm cuối cùng của gỗ mà còn phụ thuộc vào quá trình diễn biến độ ẩm của nó (tức lớp gỗ nào khô từ từ, chậm sẽ có giá trị co rút lớn) Nguyên nhân này sẽ dẫn đến hiện tượng nứt nẻ giữa lòng ván trong giai đoạn sấy cuối cùng

3 Do sự sinh trưởng không đồng đều của cây gỗ khi còn sống dẫn đến hình thành ứng suất sẵn có trong gỗ

4 Sự co rút không đồng đều theo các chiều của các thớ gỗ cũng là nguyên nhân sản sinh ra ứng suất bên trong gỗ cũng như dẫn đến các khuyết tật của nguyên liệu sấy

5 Do nhiệt độ thay đổi đột ngột khi gia nhiệt, khi thông gió hoặc do mở cửa khi hầm sấy còn nóng là nguyên nhân gây ra nứt nẻ bề mặt hoặc hai đầu ván Ngoài ra sử dụng nhiệt độ cao để sấy các loại gỗ cứng cũng gây ra hiện tượng tương tự

2.3.5.2 Các khuyết tật của gỗ phát sinh khi sấy

1 Hiện tượng cong vênh:

Gỗ bị cong vênh do các bộ phận của nó co rút không đều (co rút không đều theo các chiều thớ khác nhau) Độ cong vênh của các loại ván khác nhau là không giống nhau, ván dạng tiếp tuyến là loạ có độ cong vênh lớn nhất

Để hạn chế mức độ cong vênh khi xếp gỗ cần lưu ý sử dụng các thanh kê có bề dày đều, đặt đúng vị trí qui định thẳng hàng nhau theo chiều cao, các thanh cuối đặt ở đầu mút ván gỗ, cự ly các thanh nên để gần nhau

2 Gỗ bị nhăn mặt:

Sự nhăn mặt của gỗ là biểu hiện của sự biến dạng hết sức mãnh liệt và không tốt

Có khi do nhăn mặt mà bị nứt nẻ lớn Khuyết tật này thường chỉ xảy ra ở một số nhóm

gỗ nhất định Để tránh hiện tượng này khi sấy không nên sử dụng nhiệt độ quá cao và không được phép tăng nhiệt độ quá mức qui định của chế độ sấy

3 Nứt nẻ:

Là do sự phát sinh ứng suất quá lớn bên trong gỗ làm cho các thớ bị phá hoại Ứng suất hình thành ở giai đoạn đầu của mẻ sấy sẽ gây nên nứt ngoài Còn ứng suất hình thành giai đoạn cuối sẽ gây nên hiện tượng nứt bên trong Để tránh nứt nẻ ở bề mặt ván ta cần tuân thủ chế độ sấy, nhất thiết không được hạ thấp độ ẩm của môi trường sấy xuống quá thấp so với qui định của chế độ sấy

1-4 BẢO QUẢN GỖ SẤY

1.4.1 Các vi sinh vật phá hoại gỗ

1.4.1.1 Nấm:

Có các loại nấm sau: Nấm mốc, nấm nâu, nấm trắng, nấm mục Nấm mốc làm biến màu của gỗ, không ảnh hưởng đến độ bền của gỗ, còn nấm mục phá hoại cả về cấu trúc lẫn thành phần của gỗ, độ bền của gỗ giảm đi

Nấm phát triển mạnh ở nơi ẩm thấp từ 20  400C, nếu vượt quá giới hạn nhiệt độ của từng loại nấm thì chúng sẽ chết lạnh hoặc chết cóng Quá trình phát triển của nấm nhờ ánh sáng phản chiếu gián tiếp, ánh sáng trực tiếp ảnh hưởng xấu đến quá trình phát triển của nấm

20

Hình 1.5: Các sinh vật hại gỗ (bọ, hà, và mối)

1.4.2 Thuốc bảo quản gỗ

1.4.2.1 Thuốc muối:

Thường ở dạng bột hay tinh thể, hòa tan trong nước có đặc tính sau: Không có mùi, sau khi tẩm và qua hong phơi khô trở lại, gỗ có thể gia công bề mặt bình thường như chưa tẩm Loại này không phát triển thêm sự cháy của gỗ, ít biến màu gỗ, dể rửa trôi khi tiếp xúc với nước

Các loại muối thường dùng như muối Florua (NaF, KF), Silicat Florua, muối Asen…

1.4.2.2 Các loại thuốc dầu và hòa tan trong dầu:

- Thuốc dầu: Creozot, Clorapatalin, vv… thuốc dầu thường khó bị rửa trôi, có mùi khó chịu, có màu đen, dễ chảy rữa

- Thuốc hòa tan trong dầu và các dung môi khác như: DDT, 666, Triclopheno… 1.4.3 Bảo quản gỗ sấy

Có các phương pháp bảo quản gỗ sấy dưới đây, nhằm tiết kiệm và kéo dài thời gian sử dụng gỗ sấy:

1.4.3.3 Phương pháp ngâm thường:

Thời gian ngâm thuốc từ 3 4h, sau đó bốc dỡ gỗ ra phơi hong từ 3  4 tuần, có loại từ 8  10 tuần tùy loại thuốc đem sử dụng