CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. ĐAI CƯƠNG VỀ CÁC LOẠI GỖ VÀ TÍNH CHẤT CƠ Lí CỦA Nể
1.1.3. Tính chất cơ lý của gỗ
1.1.3.1. Độ ẩm tương đối và độ ẩm tuyệt đối của gỗ
Lương nước trong gỗ được biểu thị bằng độ ẩm. Độ ẩm là tỷ lệ phần trăm lượng nước có trong gỗ so với khối lượng gỗ. và độ ẩm này gọi là độ ẩm tương đối của gỗ ký hiệu là Wa (%).
1 0
1 ) 100
(%) (
m x m
W a m
Nếu lấy lượng nước chứa trong gỗ so với khối lượng gỗ khô kiệt để tính thì gọi là độ ẩm tuyệt đối, ký hiệu Wo (%).
0 0
1 ) 100
(%) (
m x m
W o m
Trong đó : m1 : là khối lượng gỗ có nước (g) mo : là khối lượng gỗ khô hoàn toàn (g)
Độ ẩm tương đối luôn luôn nhỏ hơn 100%. Ngược lại nếu lượng nước trong gỗ quá nhiều, lúc này độ ẩm tuyệt đối có thể lên trên 100%. Trong thực tế khi nói về độ ẩm của gỗ, đó là độ ẩm tuyệt đối.
1.1.3.2. Điểm bão hoà thớ gỗ
Điểm bão hoà thớ gỗ là ranh giới đánh dấu sự có mặt hay không có mặt của nước tự do trong gỗ. Khi gỗ hút ẩm thì nước thấm được hút vào trước, khi nước thấm đạt giá trị tối đa thì nước tự do mới bắt đầu được hút vào. Ngược lại khi gỗ nhả ẩm thì nước tự do sẽ thoát ra trước, khi nước tự do thoát ra hết thì nước thấm mới bắt đầu thoát ra. Tại thời điểm mà nước thấm bắt đầu được hút vào hay thoát ra đó gọi là điểm bão hoà thớ gỗ. Độ ẩm của gỗ lúc đó gọi là độ ẩm bão hoà thớ gỗ.
Điểm bão hoà thớ gỗ là mốc độ ẩm đánh dấu sự thay đổi hầu hết các tính chất của gỗ. Trong quá trình sấy khi độ ẩm của gỗ giảm xuống dưới độ ẩm bão hoà thớ gỗ thì trong gỗ bắt đầu xuất hiện co rút, sự co rút không đều sinh ra nội ứng suất gây nên hầu hết các khuyết tật ở gỗ sấy. Vì thế trong quá trình sấy ta cần đặc biệt chú ý đến đặc điểm này của gỗ sấy. Đối với mỗi loại gỗ khác nhau giá trị độ ẩm bão hoà thớ gỗ khác nhau. Thông thường người ta lấy độ ẩm bão hoà thớ gỗ trung bình là 30%.
Trong quá trình sấy ta có thể coi độ ẩm của gỗ giảm dần theo một hàm liên tục nhưng không tuyến tính, sự phân bố ẩm trong gỗ không đều từ ngoài vào trong. Do đó trong quá trình sấy ta không thể lấy mốc độ ẩm 30% là độ ẩm mà ở đó không còn sự có mặt của nước tự do, thực ra theo nghiên cứu thực nghiệm đối với những loại gỗ thông thường trong quá trình sấy khi độ ẩm trung bình toàn ván gỗ là 20% thì lúc đó có thể coi như giọt nước tự do cuối cùng đã thoát ra khỏi gỗ. Chính vì thế trong sấy gỗ người ta thường chia ra thành 3 giai đoạn sấy theo độ ẩm của gỗ sấy: giai đoạn 1 từ độ ẩm ban đầu đến 30%, giai đoạn 2 từ (30% - 20%), giai đoạn 3 là dưới 20%
1.1.3.3. Tính hút hơi nước
Tính hút hơi nước là khả năng hút lấy hơi nước trong không khí của gỗ. Gỗ hút hơi nước là một nhược điểm khá lớn cần chú ý trong quá trình sử dụng. Gỗ hút hơi nước sẽ dãn nở ra làm thay đổi hình dáng và kích thước. Ngược lại trong không khí khô, gỗ ướt sẽ bị co ngót lại làm thể tích thu nhỏ.
Khả năng hút và thoát hơi nước phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí. Nhiệt độ giảm xuống càng nhanh thì gỗ hút hơi nước càng mạnh. Độ ẩm không khí càng cao, gỗ hút được hơi nước từ không khí càng nhiều.
1.1.3.4. Độ ẩm thăng bằng của gỗ
Trong không khí với nhiệt độ và độ ẩm nhất định, gỗ để lâu trong môi trường này sẽ hút hoặc thoát hơi nước cho đến khi độ ẩm tương đối ổn định. Nghĩa là quá trình hút và thoát hơi nước cứ diễn ra mãi cho đến khi áp suất hơi nước của không khí và áp suất hơi nước trên bề mặt gỗ cân bằng nhau. Độ ẩm lúc này gọi là độ ẩm thăng bằng của gỗ. Hay ở đó, tốc độ hút ẩm và tốc độ nhả ẩm của gỗ cân bằng nhau.
Độ ẩm thăng bằng của gỗ cao hay thấp phụ thuộc vào loại gỗ, trạng thái của môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) không khí. Độ ẩm tương đối của môi trường cao thì độ ẩm thăng bằng cao, độ ẩm của môi trường thấp thì độ ẩm thăng bằng thấp.
Tuy theo điều kiện sử dụng gỗ và thời tiết mà độ ẩm thăng bằng có trị số biến động trong khoảng 6-30%. Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN ) 356-70 quy định độ ẩm thằng của gỗ ở miền Bắc là 18% , từ Đà Nẵng trở vào thì do điều kiện thời tiết khô hơn nên độ ẩm thăng bằng có thể trong khoảng 15% [12].
Độ ẩm thăng bằng là độ ẩm gỗ sử dụng, để tính toán các chỉ tiêu về cơ lý gỗ trong việc thiết kế các kết cấu gỗ nên cần được đặc biệt chú ý. Mối quan hệ phụ thuộc này là nền tảng của quá trình xây dựng chế độ sấy.
1.1.3.5. Tính co dãn và biến dạng của gỗ
Co rút và dãn nở là một đặc điểm của gỗ. Đó là nguyên nhân gây nên biến hình, cong vênh, nứt nẻ. Vì vậy nghiên cứu tính chất co dãn để tìm ra biện pháp phòng trừ là rất quan trọng.
Khi phơi, sấy gỗ, nước từ gỗ bốc hơi ra, kích thước của gỗ thu nhỏ lại, hiện tượng ấy gọi là co rút. Ngược lại khi gỗ bị khô kiệt sau khi hút nước làm cho kích thước gỗ tăng lên, hiện tượng ấy gọi là dãn nở. Như vậy độ ẩm của gỗ thay đổi gây nên co dãn. Nhưng không phải khi nào độ ẩm thay đổi thì hiện tượng co dãn đều xảy ra. Gỗ chỉ co dãn khi độ ẩm của nó biến đổi trong phạm vi từ 0% đến độ ẩm bão hòa thớ gỗ 30%.
Gỗ tươi, gỗ ướt, hơi nước từ trong gỗ thoát ra ngoài không khí, làm cho độ ẩm của gỗ giảm xuống. Khi độ ẩm từ độ ẩm bão hòa thớ gỗ giảm xuống thì gỗ bắt đầu co rút, về sau độ ẩm càng giảm thì độ co rút càng mạnh. Đến lúc gỗ khô kiệt (W= 0%) thì kích thước gỗ là nhỏ nhất. Sức co rút của gỗ đạt đến mức độ tối đa.
Ngược lại gỗ khô kiệt hút nước từ độ ẩm W = 0% trở lên gỗ bắt đầu dãn nở, về sau nước thấm vào càng nhiều thì gỗ dãn nở càng mạnh. Đến độ ẩm bão hòa thớ gỗ thì kích thước gỗ đạt đến mức độ tối đa, gỗ dãn nở đến cực đại. Từ đó nước tự do xuất hiện và tăng lên, kích thước gỗ vẫn không thay đổi.
1.1.3.6. Tính chất dẫn nhiệt và dẫn điện của gỗ
Tính chất dẫn nhiệt của gỗ
Tính chất dẫn nhiệt của gỗ có ý nghĩa lớn khi sử dụng trong xây dựng. Ngoài ra kiến thức dẫn nhiệt của gỗ cần thiết cho tính toán các quá trình xử lý thuỷ nhiệt. Đối với quá trình sấy là giai đoạn làm nóng gỗ, xử lý nhiệt ẩm, xử lý giữa chừng, xử lý cuối ổn định gỗ sấy. Các đại lượng cơ bản đặc trưng cho tính dẫn nhiệt của gỗ sấy là nhiệt dung riêng và hệ số dẫn nhiệt. Nhiệt dung riêng của gỗ là nhiệt lượng cần thiết để làm nóng 1 đơn vị khối lượng gỗ (1kg) lên 1oK. Nhiệt dung riêng của gỗ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của gỗ, không phụ thuộc vào loại gỗ.
Hệ số dẫn nhiệt là thông số rất quan trọng trong công nghệ sấy. Do đó, việc xác định chính xác hệ số dẫn nhiệt của từng loại gỗ có ý nghĩa lớn cả về lí luận cũng như thực tiễn. Tính chất dẫn nhiệt của gỗ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sấy. Gỗ phải qua các giai đoạn hấp thụ nhiệt, dịch chuyển nhiệt vào tâm gỗ. Mỗi loại gỗ có một hệ số dẫn nhiệt khác nhau, nhiệt dung khác nhau, hệ số quán tính nhiệt khác nhau.
Các hệ số này ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt vào trong gỗ, trong giai đoạn làm nóng gỗ, xử lý nhiệt ẩm, xử lý giữa chừng, xử lý cuối ổn định cho gỗ sấy.
Nếu hệ số dẫn nhiệt, hệ số quán tính nhiệt càng lớn, càng thuận lợi cho quá trình sấy.
Tính chất dẫn điện của gỗ
Tính chất dẫn điện là đại lượng nghịch đảo của điện trở. Nó phụ thuộc vào độ ẩm gỗ, nhiệt độ, chiều thớ và loại gỗ. Khả năng dẫn điện của gỗ tương đối kém, gỗ hoàn toàn khô được xem như chất cách điện. Sức dẫn điện của gỗ phụ thuộc vào độ ẩm, nhiệt độ, chiều thớ và loại gỗ và được hiển thị bằng điện trở suất ( Ôm –cm) : Đối với công nghệ sấy gỗ bằng dòng điện cao tần thì tính dẫn điện của gỗ là một đại lượng quan trọng. Ngoài ra người ta còn ứng dụng tính dẫn điện của gỗ để đo độ ẩm gỗ.
1.1.3.7. Khối lượng thể tích của gỗ
Trong công nghệ sấy, khối lượng thể tích của gỗ là nhân tố hàng đầu quyết định việc lựa chọn chế độ sấy. Gỗ có khối lượng thể tích càng lớn thì ta càng phải sử dụng chế độ sấy mềm với Tk và T nhỏ, do đó thời gian sấy sẽ kéo dài. Sở dĩ như vậy là vì gỗ có khối lượng thể tích càng lớn thì mật độ gỗ càng cao đồng nghĩa với độ rỗng của gỗ càng nhỏ dẫn đến quá trình vận chuyển ẩm gặp nhiều trở lực. Ngược lại gỗ có khối lượng thể tích nhỏ thì quá trình vận chuyển ẩm dễ dàng hơn do độ rỗng của gỗ lớn và thời gian sấy sẽ ngắn hơn.
1.1.3.8. Tính chất truyền âm của gỗ
Tính chất truyền âm của gỗ có ý nghĩa quan trọng trong kiến trúc và làm các loại nhạc cụ. Năng lực truyền âm và cách âm thanh của vật thể có liên quan mật thiết với tính chất đàn hồi của nó. Âm điệu còn biến đổi theo độ mịn và độ ẩm của gỗ. Do đú cú thể dựa vào tiếng kờu khi gừ vào gỗ để kiểm tra phẩm chất, phỏt hiện chỗ mục bên trong gỗ. Tốc độ truyền âm của gỗ tùy theo từng loại gỗ. So sánh với các vật liệu khác thì tốc độ truyền âm của gỗ vẫn là rất nhỏ. Cho nên gỗ được xem là chất có năng lực ngăn cách âm thanh.
1.1.3.9. Gỗ và sức xuyên của sóng điện từ.
Tia tử ngoại có bước sóng dài 1850 - 4000 Ao có sức diệt nấm mạnh. Các nhà khoa học về gỗ đã từng nghiên cứu sử dụng tia tử ngoại chiếu vào gỗ để giết chết các loài nấm làm mục và biến màu gỗ. Song vì sức xuyên không sâu nên cần tiếp tục nghiờn cứu để tỡm ra biện phỏp sử dụng hiệu quả hơn. Một số loại gỗ giỏc và gỗ lừi phát ra ánh sáng có màu sắc khác nhau. Từ đó mở ra khả năng có thể sử dụng tia tử ngoại vào việc kiểm tra độ sâu và nồng độ thuốc thấm.