یکی از کاربرد‌های اصلی چوب ماسیو در صنعت مبلمان و دکوراسیون می‌باشد، با توجه به اینکه چوب یک کامپوزیت طبیعی است که از منابع طبیعی (جنگل) به دست انسان می‌رسد پس نقاط ضعف و معایبی در چوب وجود دارد، شناخت هر‌چه بهتر چوب و معایب آنها می‌تواند ما را در راه رسیدن به ساخت مبلمان با کیفیت بالاتر و قیمت مناسب‌تر راهنمایی کند، در این مقاله سعی شده است از معایبی که در چوب‌هایی که به طور نامناسب خشک شده بحث شود و همچنین راه‌های شناخت معایب و مهار آنها را معرفی نماید.

متاسفانه در ایران نسبت به روش‌های صحیح خشک کردن چوب آگاهی خوبی وجود ندارد. چوب‌آلات مصرفی مبلمان در ایران اغلب با روش‌های نادرست خشک می‌شود و اغلب این چوب‌آلات حاوی تنش‌های چوب‌خشک‌کنی هستند. این در حالی است که شیوه‌های خشک‌کردن چوب‌های گوناگون از لحاظ گونه، ابعاد، رطوبت اولیه و ضخامت متفاوت می‌باشد و هر گونه، با ابعاد و رطوبت مشخص باید طبق برنامه خاصی خشک شود.

استفاده از چوب‌های خشک‌ شده ولی تنش‌زدایی نشده در سازه‌های چوبی می‌تواند مشکلات عمده‌ای را برای تولید کننده و مصرف کننده ایجاد نماید از جمله: تغییر ابعاد، بروز ترک‌های سطحی و عمقی، انواع اعوجاج‌ها، کاهش مقاومت‌های مکانیکی و کاهش راندمان بهره‌وری آنها را می‌توان نام برد. چوب‌ها یا تخته‌های خشک شده‌ای که دارای تنش و برون سختی می‌باشند، در هنگام عملیات ماشین‌کاری دچار ترک‌خوردگی و اعوجاج می‌شوند، به همین دلیل تنش‌ها و کرنش‌های چوب‌خشک‌کنی باید به دقت مورد مطالعه قرار گرفته و تا حد امکان کنترل شود. به همین دلیل تحقیقات متعددی بر روی بروز تنش‌ها و کرنش‌های در حین خشک‌شدن و رسم مدل‌های ریاضی برای پیش‌بینی آنها ارائه شده است (1، 2، 3، 4، 5، 6). یکی دیگر از منابع بروز معایب چوب خشک کنی همچنین وجود چوب‌های غیر نرمال (چوب کششی) که خواص نامطلوب متعددی دارند، بوده و باعث اعوجاج و ترک خوردگی تخته ها طی خشک شدن می شود (7، 8). با خشک کردن مناسب چوب آلات می‌توان از این معایب تا حد زیادی جلوگیری نمود ولی باید به این نکته توجه کرد که به دلایل متعدد نظیر نبود دانش خشک‌کردن چوب و همچنین عدم دسترسی به کوره‌های مجهز و مناسب ممکن است پروسه خشک کردن باعث از بین رفتن و هدر رفتن چوب آلات و بروز تنش‌هایی در آنها گردد که می‌توانند عواقب بسیار بدی را برای تولید‌کننده و مصرف‌کننده داشته باشد.

موفقیت یک شرکت چوب‌خشک‌کنی این است که دلایل بوجود‌ آمدن معایب و راه‌حل‌های بر طرف کردن آن را بداند. بعضی از معایبی که در فراورده‌های چوب‌خشک در هنگام برش‌کاری، چسب‌زنی و عملیات‌های پرداخت رخ می‌دهد ناشی از عملیات ضعیف چوب خشک‌کنی است. معایب چوب‌خشک‌کنی عبارتست از هر گونه ناهنجاری در فراورده‌های چوبی که در طی خشک‌کردن رخ می‌دهد و از ارزش آن می‌کاهد. معایب چوب خشک‌کنی باعث کاهش حجم تولید چوب و از دست دادن میلیون‌ها تومان می‌شود. برای خشک کردن چوب‌آلات با هدف کنترل معایب چوب‌خشک‌کنی (انواع اعوجاج‌ها، تاب‌خوردگی‌ها و ترک‌خوردگی‌ها)، چوب‌آلات با ابعاد و گونه مشخص می‌بایست با برنامه‌های چوب‌خشک‌کنی مناسب خشک شوند.

یک برنامه چوب‌خشک‌کنی مناسب برنامه‌ای است که علاوه بر خشک‌کردن سریع چوب از بروز معایب چوب خشک‌کنی نیز بکاهد. برنامه چوب خشک‌کنی عبارتست از ترکیب دما‌های تر و خشک که شرایط دما و رطوبت نسبی را در کوره فراهم کرده و در زمان‌ها و مراحل مختلف فرایند‌ چوب خشک‌کنی اعمال می‌شود. تنش‌های چوب خشک‌کنی فاکتور تعیین کننده در انتخاب برنامه‌های چوب‌خشک‌کنی است. برنامه‌های چوب‌خشک‌کنی باید طوری تنظیم شوند که تنش‌های ناشی از خشک شدن از مقاومت چوب افزایش پیدا نکنند.

در غیر این صورت پدیده‌‌های ترک و چین خوردگی اتفاق می‌افتد. وقتی رطوبت چوب کاهش پیدا می‌کند، مقاومت‌های مکانیکی آن افزایش می‌یابد و وقتی دمای چوب خشک‌کنی افزایش پیدا می‌کند، از مقاومت‌های آن کاسته می‌شود. در خشک‌کردن چوب پهن‌برگان، می‌توان قبل از آنکه دمای کوره را به مقدار زیادی افزایش داد، رطوبت نسبی را به مقدار قابل توجهی کاهش داد. تنش‌های چوب ‌خشک‌‌کنی [1] ممکن است ناشی از دیفرانسیل همکشیدگی و یا گرادیان رطوبت بین سطح و مغز الوار(چوب) باشد. شدت این تنش‌ها به شرایط خشک‌کردن (رطوبت کوره، دمای کوره، جریان هوا) و نیز مشخصات گونه بستگی دارد. اگر این تنش‌ها از مقاومت چوب تجاوز کند باعث بروز ترک‌های سطحی و داخلی در چوب می‌شود. بسیاری از برنامه‌های چوب خشک‌کنی بر اساس رطوبت میانگین چوب استوار هستند بدلیل اینکه رطوبت میانگین الوار می‌تواند معرفی از رطوبت سطح و داخل آن باشد.

 برنامه‌های چوب خشک‌کنی را می‌توان به دو دسته عمومی و خصوصی[2] طبقه بندی کرد. برنامه‌های چوب خشک‌کنی عمومی برای مصارف عمومی الوار است ولی برنامه‌های چوب‌خشک‌کنی خصوصی ممکن است برای اهداف مخصوصی بعنوان مثال خشک‌کردن الوار تیمار شده با مواد شیمیایی یا حفظ مقاومت حداکثر چوب برای مصارف داخلی باشد. چوب‌های پهن‌برگان معمولا دیرتر از چوب‌های سوزنی‌برگان خشک می‌شوند و به معایب چوب‌خشک‌کنی نیز حساس‌تر هستند. سوزنی برگان معمولا سریعتر و یکنواختر از پهن‌برگان خشک می‌شوند و به معایب چوب‌خشک‌کنی کمتر حساس هستند. پهن برگان را معمولا بر اساس رطوبت خشک می‌کنند، یعنی برنامه‌های چوب‌خشک‌کنی بر اساس رطوبت چوب تغییر پیدا می‌کند ولی در سوزنی‌برگان بر اساس زمان خشک می‌کنند و در زمان‌های تعیین شده برنامه تغییر پیدا می‌کند.

البته در چوب سوزنی‌برگان، می‌توان برای اطمینان بیشتر ابتدا از برنامه رطوبت پایه استفاده کرد و سپس برنامه را به برنامه زمان پایه تغییر داد.

تنش‌های چوب خشک‌کنی علل بروز معایب چوب‌خشک‌کنی هستند. دو دلیل عمده برای بروز این تنش‌ها عبارتند از: الف: کشش هیدروستاتیک ، ب: دیفرانسیل همکشیدگی.

کشش‌هیدروستاتیک[3] در هنگام جریان آب مویینگی اتفاق می‌افتد. هنگامیکه آب از حفرات سلولی تبخیر می‌شود، نیرویی به آب موجود در نقاط عمیق‌تر چوب وارد می‌شود و این نیرو باعث بروز پدیده چین‌خوردگی[4] می‌شود.

دیفرانسیل همکشیدگی بین سطح و مغز تخته نیز باعث بروز معایب می‌شود، در مرحله اولیه چوب‌خشک‌کنی، سطح تخته خشک شده و دچار همکشیدگی می‌شود در حالیکه مغز تخته هنوز خیس است و در نتیجه مغز تخته مانع همکشیدگی سطح تخته می‌شود، به عبارت دیگر، سطح تخته تنش کششی و مغز تخته تحت تنش فشاری قرار می‌گیرد وقتی خشک‌شدن پیشرفت می‌کند، مغز تخته خشک شده و شروع می‌کند به هکشیدگی و تبدیل تنش در این مرحله اتفاق می‌افتد و مغز تخته تحت تنش کششی و سطح تخته تحت تنش فشاری قرار می‌گیرد. اگر شدت این تنش‌ها زیاد باشد باعث بروز ترک‌های داخلی و سطحی می‌شود. الگوی توسعه تنش‌های چوب‌خشک‌کنی طی خشک شدن چوب و فاز تبدیل تنش در شکل یک نشان داده شده است.

 

 

 

تنش‌های چوب خشک‌کنی را می‌توان با یک تیمار مشروط‌سازی و تنش‌زدایی آزاد کرد. برای آزمایش سنجش تنش‌های چوب‌خشک‌کنی از نمونه‌های دو شاخه و چند شاخه استفاده می‌شود، اگر نمونه‌ها دارای تنش باشند، دو شاخ بیرونی به هم متصل می‌شوند بدلیل اینکه تنش کششی در مغز تخته در اثر برش آزاد می‌شود. هر چه شدت تنش‌های باقیمانده بیشتر باشد، دو شاخه‌ها به هم بیشتر نزدیکتر می‌شوند (شکل2). البته گاهی اوقات ممکن است قضاوت صحیحی را به دلیل تاثیر گرادیان رطوبت نتوان انجام داد. چون اگر مغز نمونه‌تخته مورد نظر که برای این آزمایش بریده می‌شود دارای رطوبت مشابه رطوبت تعادل محیطی که کار برش انجام می‌شود، نداشته باشد، رطوبت مغز تخته تغییر پیدا کرده و سطح داخلی آن ممکن است همکشیده شده و بصورت پدیده برون سختی[5]FSP برسد تنش‌ها تبدیل می‌شوند و تخته دچار برون سختی می‌گردد (9)، اکثر اوقات، رطوبت مغز تخته بالا است و تحت تاثیر گرادیان محیط همکشیده می‌شود در نتیجه دو شاخ به هم نزدیک می‌شوند(بدلیل گرادیان رطوبت و همکشیدگی). زمان مورد نظر برای جابجایی شاخه‌ها می‌توان شاخص مناسبی باشد تا متوجه شویم که حرکت شاخه‌ها ناشی از تنش است یا تاثیر گرادیان رطوبتی است. وجود تنش‌های چوب‌خشک‌کنی باعث می‌شود که شاخه‌‌ها سریع به هم نزدیک شوند در حالیکه اگر ناشی از رطوبت باشد حداقل چند ساعت طول می‌کشد که شاخه‌‌ها به هم نزدیک شوند. اگر علاوه بر حرکت سریع شاخه‌ها، حرکت تدریجی آن نیز اتفاق بیفتد، هر دو فاکتور موثر بوده است. بروز کند و یا واکشیده شده و به صورت برون سختی معکوس[6] باشد. زمانی که رطوبت مغز تخته به زیر

 

 

در شکل 3 الگوی برش نمونه دو‌شاخه برای ارزیابی شدت تنش‌های چوب‌خشک‌کنی نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

 

اگر شاخه‌ها فقط یک انحراف جزئی بلافاصله بعد از برش داشتند، الوار عاری از تنش بوده و عملیات مشروط‌سازی را می‌توان متوقف کرد. اگر شاخه‌ها مستقیم باقی ماندند یا به داخل هم فرو رفتند، مشروط‌سازی را ادامه می‌دهیم. مقدار زمان اضافی مورد نیاز برای مشروط‌سازی به مقدار جابه‌جایی شاخ‌ها بستگی دارد. اگر شاخ‌ها به مقدار جزئی حرکت می‌کنند، چند ساعت دیگر فقط مشروط‌سازی نیاز است. اگر آنها سریع حرکت می‌کردند و به هم نزدیک شدند، مدت 24 ساعت مشروط‌سازی نیاز دارند. موارد زیر نکات مهمی می‌باشند:

1- اگر شاخه‌‌ها بلافاصله بعد از برش حرکت نکردند اما بعد از یک مدت زمانی حرکت کردند، رطوبت مغز احتمالا بیشتر از رطوبت سطح و متعادل‌سازی طولانی‌تری مورد نیاز است (عملیات یکنواخت کردن رطوبت باید انجام شود).

2- اگر شاخه‌‌ها بلافاصله بعد از برش حرکت نکردند و رطوبت مغز با رطوبت سطح تفاوت چندانی نداشت، مدت مشروط‌سازی باید اضافه شود.

همواره رطوبت الوار‌های چوبی بطور قابل توجه‌ای در یک بار کوره متفاوت است. این تفاوت ناشی از سرعت خشک شدن یا رطوبت اولیه متفاوت است. رطوبت نهائی غیریکنواخت در هنگام مصرف مشکل‌ساز است. هدف از تیمار متعادل سازی کاهش این نوسانات رطوبتی است. تنش‌های چوب‌خشک‌کنی اغلب حتی بعد از کامل شدن خشک شدن نیز در تخته باقی می‌مانند که به آن برون سختی[8] می‌گویند، که باعث تاب‌خوردگی تخته می‌شود. هدف از مشروط سازی آزاد‌سازی تنش‌های فشاری باقیمانده در لایه سطحی تخته با نرم کردن آن از طریق دمای بالا و رطوبت نسبی بالا است. یکی دیگر از مزایای مشروط سازی یکنواخت شدن رطوبت تخته در ضخامت آن است. قبل از مشروط‌سازی باید متعادل سازی انجام شود چرا که موثر بودن مشروط‌سازی به رطوبت بستگی دارد.

مشروط‌سازی برای چوب‌های سوزنی‌برگ که تا رطوبت %15 – 19 خشک می‌شوند لازم نیست. هم متعادل‌سازی و هم مشروط‌سازی برای چوب‌های سوزنی‌برگ و پهن‌برگی که تا رطوبت زیر %11خشک می‌شوند ضروری است. تیمار‌های مشروط‌سازی و متعادل‌سازی به نوع برنامه چوب‌خشک‌کنی نیز بستگی دارد. عملیات متعادل‌سازی به اطلاع از نوسانات رطوبت بین تخته‌ها بستگی دارد که از طریق آزمایشات مشخص می‌شود.

1- عملیات متعادل سازی باید وقتی شروع شود که خشک‌ترین نمونه شاهد کوره به رطوبت میانگین 2 درصد زیر رطوبت نهایی مورد نظر رسیده باشد.

2- به محض اینکه رطوبت خشک‌ترین نمونه شاهد به این مقدار رسید یک رطوبت تعادل EMC معادل با این مقدار باید تنظیم کرد. بعنوان مثال اگر رطوبت نهایی مورد نظر %8 بوده و به محض اینکه خشک‌ترین نمونه شاهد به رطوبت %6 رسید عملیات متعادل‌سازی انجام می‌شود، EMC متناظر با %6 را تنظیم کرده و از دمای خشک بالا تا حدی که برنامه چوب خشک‌کنی اجازه دهد استفاده می‌شود.

3- عملیات متعادل سازی ادامه پیدا می‌کند تا وقتی که مرطوب‌ترین نمونه شاهد به رطوبت مطلوب نهائی ( در این مثال %8) برسد.

بعد از عملیات متعادل‌سازی عملیات مشروط سازی انجام می‌شود.

عملیات مشروط‌سازی نبایستی شروع شود تا وقتی‌که رطوبت میانگین مرطوب‌ترین نمونه شاهد کوره به رطوبت میانگین نهائی برسد.

دمای مشروط‌سازی مشابه دمای مرحله پایانی برنامه چوب‌خشک‌کنی است برای سوزنی‌برگان دمای‌تر را باید طوری تنظیم کرد که EMC متعادل سازی 3 درصد بالاتر از رطوبت میانگین نهائی مورد نظر باشد. برای پهن‌برگان EMC متعادل‌سازی 4 درصد بالاتر از رطوبت میانگین نهائی است. عملیات مشروط‌سازی را تا وقتی انجام می‌دهیم که آزاد سازی تنش‌های بصورت مطلوب انجام شود. زمان مورد نیاز برای مشروط‌سازی با توجه به نوع و ضخامت الوار متفاوت است. پهن‌برگان معمولا به زمان مشروط‌سازی 16 تا 48 ساعت نیاز دارند. بعضی از گونه‌های سوزنی‌برگان را می‌توان ظرف مدت 4 ساعت مشروط‌سازی نمود. روش دقیق برای اینکه متوجه شویم چه هنگام مشروط‌سازی تکمیل شده است آزمایش برون سختی است. عملیات مشروط‌سازی نبایستی بیش از حد ادامه پیدا کند، چون باعث بروز تنش‌های معکوس در چوب شده و خطر این نوع تنش‌ها در مقایسه با تنش‌های معمولی بیشتر است.

استفاده از دمای خشک بالا با رطوبت نسبی بالا، فرسودگی کوره را تسریع می‌بخشد. از طرفی مقادیر زیادی از بخار برای مشروط‌سازی نیاز است. به همین دلیل فرایند مشروط‌سازی نباید بیشتر از حد مورد نیاز برای آزاد سازی تنش‌ها، طولانی شود. مدت زمان مشروط سازی بستگی دارد به، درجه و میزان تنش در الوار، نوع گونه، ضخامت، رطوبت و عملکرد کوره.

مدت زمان مشروط‌سازی ممکن است از 4 ساعت برای یک گونه سوزنی‌برگ 1 اینچی باشد تا 48 ساعت یا بیشتر برای گونه‌های ضخیم، دانسیته بالا و پهن‌برگ باشد.

حداقل زمان مورد نیاز برای مشروط‌سازی با آزمایش برون سختی در زمان‌هایی که احساس می‌شود که تنش‌ها آزاد می‌شود. بعضی اپراتور‌ها برای کاهش زمان مشروط‌سازی، EMC بالاتر مورد نظر را استفاده می‌کنند، این روش روش خوبی است به شرط اینکه طولانی نشود. در غیر این صورت پدیده برون سختی معکوس که به اندازه برون سختی جدی است، پیش می‌آید. در بسیاری از موارد، مقادیر بالای EMC در طول مشروط‌سازی فقط باعث آزادسازی تنش‌ها در سطح الوار می‌شود. بنابراین برای جلوگیری از پدیده برون سختی معکوس، مشروط‌سازی باید در شرایط مطلوب انجام شود. از نمونه‌های کوره معمولا برای تست کردن رطوبت‌نهائی و برون سختی استفاده می‌شود.

در صورتی که در چوب‌آلات خشک شده، تنش باقیمانده باشد و این تنش‌ها با تیمار‌های مشروط‌سازی آزاد نشوند، معایب زیر در حین مصرف رخ می‌دهد.

1- بروز اعوجاج و تاب خوردگی در حین برش چوب‌آلات با اره (شکل 4)

2- بروز ترک‌خوردگی در چوب‌آلات در هنگام ماشین‌کاری

3- عدم درز‌کردن مناسب اتصالات

4- گسیختگی اتصالات مبلمان به‌ویژه اتصالات دوبل در دراز مدت

5- ترک‌خوردگی مبلمان چوبی در دراز مدت به‌ویژه در محل اتصالات و کاهش مقاومت‌های مکانیکی

با توجه به مطالب گفته شده می‌توان نتیجه‌گیری کرد که تنش‌زدایی چوب‌آلات خشک‌شده یک ضرورت برای مصرف چوب‌آلات در صنایع مبلمان است. عدم آزاد کردن تنش‌ها در چوب‌آلات خشک‌شده علاوه بر کاهش راندمان تولید و تبدیل آنها به لحاظ بروز انواع اعوجاج‌ها، تاب‌خوردگی‌ها و شکاف و ترک‌ها، از کیفیت مبلمان چوبی تولید شده در دراز مدت به دلیل بروز ترک و گسیختگی اتصالات مبلمان می‌کاهد. لذا، صاحبان صنایع چوب‌خشک‌کنی می‌بایست به مصرف‌کنندگان مبلمان ، چوبی عاری از تنش تحویل دهند. با استفاده از روش‌ها و راهکار‌های ذکر شده در این مقاله می‌توان از تاثیرات منفی این تنش‌ها بر کیفیت مبلمان چوبی کاست.

 منابع

 

1- Allegretti, O., A. Bagolini, B. Margesin & L. Travan, A sensor to measure wood stress during the drying process, IUFRO wood drying conference, 2005, 161-165.

2- Chang, J., S. Hu & Y. Yan, Study on non-contact method for measuring drying stresses of wood, Forest Product Industry, 1998, 25: 21-24.

3- Jianmin, G., Y. Yan & L. Zhijun, Study on continuous monitoring method of wood drying stress, Wood Industry, 2004. 18: 1-4.

4- Kobayashi, I. & T. Hisada, Application of surface strain measuring for wood drying, IUFRO wood drying conference, 2001, 344-347.

5- Pang, S., Modeling of stress development during drying and relief during steaming in Pinus radiata Lumber, Drying Technology, 2000. 18: 1677-1796.

6- Perré, P. & J. Passard, A physical and mechanical model able to predict the stress field in wood over a wide range of drying conditions, Drying Technology Journal, 2004. 22: 27-44.

7- Cunderlik, I., J. Kudela & W. Molinski, Reaction beech wood in drying process,           IUFRO DRYING CONFERENCE, VIENN, 1992, 350-353.

8- Washusen, R., J. Ilic & G. Waugh, The relationship between longitudinal growth strain and the occurrence of gelatinous fibers in 10- and 11-year-old Eucalyptus globulus Labill, Holz Roh Werkst, 2003, 61: 299-303.

9- ابراهیمی، قنبر و مهدی فائزی پور، چوب خشک کنی در کوره، شماره 2234، انتشارات دانشگاه تهران، 1373. ص 462

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Asghar Tarmian¹, Hadi Gholamiyan²

^1. Assistant Professor, Department of Wood and Paper Science & Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran

 

^2. MSc. Student, Department of Wood and Paper Science & Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran

 

In this research, the occurrence of drying stresses in furniture timbers, avoiding and stress release methods were investigated. Most of timbers used in wood furniture industry are massive. If the timbers are not correctly dried or no conditioning treatment is applied, the drying stresses will release during machining, and thus will lead to warp and cracking. In addition to wood loss, these residual stresses will result in furniture joint cleavage. By casehardening tests, the severity of the stresses can be determined. The drying stresses can be removed or reduced using conditioning treatment.  

Keyword: Stress release, Drying, Furniture, Wood

 

---

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: