Tải bản đầy đủ

nghiên cứu tính chất gỗ sấy

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 

Trong đó:

Vl V  Vk

V
V

(1-1)

V, Vl, Vk - Thể tích vật liệu ẩm, của các lỗ xốp và của phần khung vật

liệu khô, m3;
Độ xốp bề mặt được xác định theo công thức:
F 

FL
F

(1-2)

FL, - là tổng diện tích của các lỗ xốp trên mặt cắt có diện tích F.

1


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.
2


Các loại gỗ và nhóm gỗ đã được cho ở bảng 1-1.
Bảng 1.1: Phân nhóm gỗ sấy
Nhóm gỗ
I

II

Chủng loại gỗ
Cẩm lai, Dáng hương, Gỏ đỏ (cà te), Gụ (Gõ mật), Tắc, Huỳnh
đường, Hoàng đàn
Cẩm xe, Đinh, Lim xanh, Sến, Kiền kiền, Nghiến, Sao, Săng mã,
xương cá.

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
nó.
1-2. TÍNH CHẤT CỦA GỖ LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY
1.2.1. Độ ẩm của gỗ
1.2.1.1 .Độ ẩm toàn phần
Độ ẩm toàn phần của gỗ là hàm lượng nước chứa trong gỗ qui về một đơn vị khối
lượng gỗ tươi và được xác định theo công thức sau đây:
Wa 

G - Go
.100%
G

(1-3)

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%.
3


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:
G 2 1  Wa1

G1 1  Wa2

Hay:

Wa2  1 -

(1-4)

G1
(1  Wa1 )
G2

(1-5)

Trong thực tế để sấy gỗ ta thường xác định được khối lương gỗ ban đầu G1, độ ẩm
ban đầu Wa1 và độ ẩm cuối quá trình Wa2 sấy cần đạt được, như vậy khối lượng gỗ
cuối quá trình sấy sẽ là:
G 2  G1 .

1  Wa1
1  Wa2

(1-6)

Như vậy trong quá trình sấy, ta chỉ việc theo dõi khối lượng gỗ sẽ biết được độ ẩm
hiện thời của chúng và biết cần dừng sấy lúc nào.
1.2.1.2. Độ ẩm tuyệt đối
Độ ẩm tuyệt đối của gỗ là hàm lượng nước chứa trong gỗ qui về một đơn vị khối
lượng gỗ khô tuyệt đối (gỗ khô kiệt) và được xác định theo công thức sau:
W

G - Go
.100%
Go

(1-7)

Trong thực tế người ta hay dùng khái niệm này để nói về độ ẩm của gỗ. Về lý
thuyết giá trị độ ẩm tuyệt đối có thể nằm từ 0 đến + tuỳ thuộc vào lượng nước trong
gỗ.
Tương tự với độ ẩm toàn phần, ta có mối quan hệ giữa lượng gỗ trước và sau khi
sấy và độ ẩm tuyệt đối như sau:
G 2 1  W2

G1 1  W1

(1-8)

Quan hệ giữa độ ẩm toàn phần và tuyệt đối như sau:
W

W
Wa
và Wa 
W 1
1 - Wa

(1-9)

Ta có thể xác định lượng hơi nước thoát khỏi gỗ trong một đơn vị thời gian nhất
định:
G  G1  G 2  G 2 .

Wa1 - Wa2
W - Wa2
 G1. a1
1  Wa1
1  Wa2

4

(1-10)


hoặc xác định theo độ ẩm tuyệt đối:
G  G2 .

W1 - W2
W - W2
 G1. 1
1  W2
1  W1

(1-11)

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
Wa, (-)

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

Ga, kg

400

233

150

100

66,7

42,9

25

11,1

0

Go, kg

100

100

100

100

100

100

100

100

100

G, kg

-

167

83

50

33,3

23,8

17,9

13,9

11,1

Từ bảng trên ta thấy trong giai đoạn đầu khi độ ẩm Wa còn lớn khi giảm độ ẩm
10% thì lượng hơi nước thoát ra rất lớn, nhưng cuối quá trình khi độ ẩm thấp, để giảm
độ ẩm Wa cũng cùng một lượng 10% thì lượng ẩm thoát ra rất bé.
1.2.1.3. Độ ẩm cân bằng
Nếu ta đặt hai mẩu gỗ trong một môi trường không khí có độ ẩm  nào đó. Một
mẩu gỗ có độ ẩm ban đầu khá lớn và mẩu kia có độ ẩm khá nhỏ, xấp xỉ 0%. Người ta
nhận thấy, độ ẩm của mẩu gỗ ướt có xu hướng giảm dần và độ ẩm của mẩu gỗ khô
tăng dần. Độ ẩm của hai mẩu này có xu hướng tiệm cận dần đến một giá trị nào đó gọi
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
5


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:
1/ n



 B    
cb    .
 b   100   
 b

1/ n

,%

(1-12)

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:
1/ 2

cbh

 100 
 K1  0,435.K 2 . ln

 100   

(1-13)

Trong đó K1 và K2 là các hằng số thực nghiệm và được xác định tuỳ thuộc vào
khoảng của cb.
Nếu cbh = 0 ÷ 8% và 0 <  <10% thì K1 = 0 và K2=29,5
Nếu cbh = 8 ÷ 15,5% và 10 <  <80% thì K1 = 2,7 và K2=19,5
Nếu cbh > 15,5% và 80 <  <100% thì K1 = 4,5 và K2=30,5
6


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

Bảng 1.4: Các giá trị thực nghiệm B, b và n
Vật liệu

B

b

n

Len dạ

205

0,75

2

Tơ tằm

730

1

3

Bông

45

1

2

Gỗ

81

1

2

Thuốc lá

273

1

2

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:
Ví dụ:
- Ở Nga : bhtg = 23  31%
- Ở Đức : bhtg = 23  39%
Độ ẩm tương đối của không khí có ảnh hưởng đến độ ẩm bão hòa thớ gỗ, khi
nhiệt độ tăng thì độ ẩm bão hòa thớ gỗ giảm:
Ví dụ :
- Ở Nga : tk2= 20C thì bhtg = 30%
- Ở Đức : tk2= 26C thì bhtg = 27,5%
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.
7


Khi gỗ có gỗ = bhtg thì cường độ gỗ giảm xuống tối thiểu, độ giãn nở lớn nhất,
khả năng dẫn điện ít thay đổi.
Khi gỗ có gỗ >bhtg thì thể tích, cường độ gỗ, khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt vẫn
không thay đổi.
Tương tự hiện tượng xảy ra và ngược lại khi gỗ ướt thoát hơi nước. Dưới đây là
một số độ ẩm bão hòa thớ gỗ của một số loại gỗ;
- Lim xanh:

bhtg = 20%

- Mít mật :

bhtg = 21%

- Hoàng kiền:

Wbhtg = 28%

- Chò chỉ :

bhtg = 33%

Điểm bão hòa thớ gỗ có ý nghĩa rất lớn trong quá trình sấy gỗ, với những nguyên nhân
chính sau: (1) Năng lượng cần thiết để bay hơi nước trong thành tế bào (ẩm liên kết)
lớn hơn nước tự do trong ống mao quản, các khoang bào (ẩm tự do); (2) vách, thành tế
bào gỗ sẽ bắt đầu biến dạng khi độ ẩm của gỗ xuống dưới giá trị độ ẩm bão hòa thớ
gỗ; (3) Những tính chất cơ, lý của gỗ có sự thay đổi lớn khi độ ẩm của gỗ đạt.
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:
l  l o .(1  .t )

Trong đó

(1-14)

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.


1 dl
. , 1/K.
l o dt

8

(1-15)


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:
  0,178.  0,022

(1-16)

Công thức (1-16) đúng cho tất cả các loại gỗ có độ ẩm khoảng 12% và nhiệt độ
27oC.
Theo chiều hướng kính của các thớ gỗ, hệ số dẫn nhiệt cũng khác nhau. Qua
nghiên cứu của F.F. Wangaard, trên bề mặt cắt của thớ gỗ thì theo chiều hướng kính
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.

9


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:
  1.1  0,0125.( W1 - W2 )

(1-17)

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
hệ số dẫn nhiệt càng tăng.
Mối liên hệ giữa hệ số dẫn nhiệt và nhiệt độ được thể hiệu qua công thức:
t t 

 2  1.1  (1,1  0,98. o ) 1 2 
100 


(1-18)

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=
0oC và t2 = t ta có:
t 

   0 .1  (1,1  0,98. o )
100 


(1-19)

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 :
t 

C  0,28. W(1 
)
100 


0, 2

(1-20)

- Đối với gỗ khô :
C  0,28.(1 

t 0, 2
)  0,09
100

10

(1-21)


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:
C = 0,266 + 0,00116.t

(1-22)

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:
C

W  0,324
1 W

(1-23)

1.2.3. Sự co rút và biến dạng của gỗ

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

11


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.
12


(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:
m  b(p bm  p h ) ,

kg/m2.h

(1-24)

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.
13


Để tiện cho việc nghiên cứu, ta xem xét các hiện tượng theo chiều dày tức chiều
ngang thanh gỗ ở hình 1-3.
Trên hình 1-3 là sự phân bố của độ ẩm, sự biến dạng và ứng suất bên trong gỗ ở
đầu giai đoạn sấy 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.
14


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.

15


Hình 1.4: Sơ đồ thay đổi độ ẩm - ứng suất bên trong và biến dạng gỗ khi sấy
Trạng thái II: Đây là thời kỳ sấy đầu, độ ẩm của gỗ ở lớp gỗ bề mặt thấp hơn điểm
bảo hoà thớ gỗ và bắt đầu co rút, trong lúc đó các lớp gỗ bên trong vẫn chưa có hiện
tượng co rút vì độ ẩm của lớp gỗ bên trong còn cao hơn điểm bảo hoà thớ gỗ. Các lớp
gỗ ngoài bị căng ra, còn các lớp bên trong thì nén lại. khi cưa mẫu gỗ ra, sẽ phát sinh
hiện tượng cong hình cung, độ lõm của nó hướng ra phía ngoài (hình 1-4IID). Sau đó
nếu đem 2 nữa mẫu gỗ ấy sấy khô, thì độ cong của nó sẽ đổi chiều ngược lại với chiều
ban đầu như hình 1-4IIE. Trong trường hợp này nếu không chú ý trong khi sấy, các
ứng lực bên trong tiếp tục tăng lên và trên bề mặt ngoài của thanh gỗ ấy sẽ xuất hiện
nứt nẻ. Để khắc phục nhược điểm (khuyết tật) có thể xảy ra đó, có thể áp dụng phương
pháp xử lý ẩm để giảm bớt tốc độ bay hơi của lớp ngoài mặt, giảm bớt mức độ co rút
của nó và do đó giảm bớt được mức độ sinh sản ứng lực bên trong gỗ và hạn chế được
nứt nẻ ở ngoài mặt gỗ.
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
16


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 14IVD và 1-4IVE).
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.

17


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.

18


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.
1.4.1.2. Sâu mọt:
Mọt đào hang làm tổ trong gỗ hoặc có loại dùng gỗ để làm thức ăn.
1.4.1.3. Mối:
Mối sống thành đàn có tổ chức và có nhiều loại.
1.4.1.4. Hà:
Khi ngâm gỗ dưới nước sâu thì nấm, sâu mọt không phá hoại được gỗ nhưng ở
nước mặn và nước lợ thì gỗ bị hà phá hoại.
19


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:
1.4.3.1. Phương pháp quét:
Là phương pháp đơn giản thường gặp trong thực tế. Thuốc được hòa tan và quét
trên bề mặt vật dụng bằng gỗ để bảo quản tạm thời ở bãi bến trong thời gian ngắn.
1.4.3.2. Phương pháp phun:
Dùng bơm phun thuốc để bảo đảm tạm thời bề mặt gỗ. Phương pháp này nhanh
hơn quét nhưng hao phí nhiều thuốc.
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.
20


1.4.3.4. Phương pháp đun nóng, ngâm lạnh:
Giống như phương pháp ngâm thường chỉ khác là ở đây dùng 2 bể, mỗi bể chứa
dung dịch thuốc có nhiêt độ khác nhau.
Ngoài ra còn có các phương pháp khác như: Thẩm thấu, thay thế nhựa, áp lực
chân không.
1.4.4. Phòng chống cháy gỗ
Khi tiếp xúc với lửa trong không khí, gỗ sẽ nóng lên và khi gỗ đạt đến một nhiêt
độ nhất định thì gỗ bắt đầu cháy. Nhiệt độ đó đối với các loại gỗ trong khoảng trên
dưới 2300C và gọi là điểm bắt lửa của gỗ. Điểm bắt lửa phụ thuộc vào độ ẩm của gỗ,
loại gỗ. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ đạt đến 2600C thì gỗ sẽ tự cháy mà không cần cấp
nhiệt ở ngoài vào. Như vậy, ở nhiệt độ cao gỗ bị phân hủy và thoát ra nhiều chất ở
dạng khí cháy được.
Để phòng chống cháy, khi sử dụng gỗ ta dùng các loại hóa chất tẩm vào gỗ. Yêu
cầu đối với thuốc chống cháy cho gỗ là: Chịu được lửa, tính ổn định hóa học cao,
không cải biến thành phần cấu tạo và ảnh hưởng đến tính chất của gỗ, ít hút ẩm, không
ăn mòn kim loại, không độc với người và súc vật, không trở ngại đến việc dán ghép và
trang trí cho gỗ xẻ, giá thành thấp.
Dựa vào qui trình cháy của gỗ, người ta đưa ra 2 khả năng để ngăn ngừa cháy gỗ:
- Ngăn ngừa oxy tiếp xúc với gỗ.
- Làm lạnh vùng cháy để hạn chế tốc độ cháy gỗ.
Với 2 khả năng trên, có 2 nhóm thuốc bảo quản phòng chống cháy như sau:
+ Thuốc cản nhiệt: Có tác dụng cản lửa ở vùng bị cháy bằng cách tăng tốc độ cháy
của lớp gỗ tẩm, tạo thành nhanh chóng một lớp than gỗ cách nhiệt hoặc tạo nên một
lớp bọt khí hạn chế sự tiếp xúc với oxy trong không khí để tránh cháy tiếp các lớp gỗ
bên trong.
Ví dụ: Thuốc SiO3Na2, K2SiO3
+ Thuốc kết nhiệt: Tạo thành các khí không cháy, khi cháy sẽ làm lạnh vùng cháy
do hậu quả của quá trình nóng chảy làm phân hủy hoặc bốc hơi của thuốc.
Ví dụ : Thuốc (NH2)2HPO4, K3PO4

21


CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẤY GỖ
2-1. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY GỖ
Sấy gỗ có thể sử dụng nhiều phương pháp sấy khác nhau, như sấy tự nhiên,
sấy nhân tạo. Trong sấy nhân tạo có nhiều phương pháp sấy khác.
2.1.1. Phương pháp sấy đối lưu tự nhiên
Hong khô là phương pháp sấy lâu đời, đơn giản nhất, ít tốn kém và được sử dụng
rộng rãi, kể cả trong sản xuất công nghiệp. Trong các nhà máy hiện đại cũng cần cân
nhắc đến việc hong khô để giảm chi phí vận hành và đầu tư. Phương pháp hong khô
được coi là sấy sơ bộ nhằm làm giảm độ ẩm của gỗ trước khi đưa vào sấy công nghiệp.
Hong khô chủ yếu sử dụng năng lượng mặt trời và gió tự nhiên có độ ẩm thấp.
Phương pháp này hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện khí hậu của khu vực lưu trữ gỗ.
Độ ẩm không khí càng thấp, thì độ ẩm cân bằng của gỗ càng thấp, và ngược lại.
Gỗ tươi sau khi được xẻ, sẽ được chất thành những đống, có các thanh kê giữa những
tấm gỗ nhằm giúp không khí có thể luân chuyển qua đống. Những đống gỗ có thể
được đặt ngoài trời, hay trong nhà xưởng có mái che.
2.1.2. Phương pháp sấy nhân tạo kiểu đối lưu
Trên hình 2-1 là sơ đồ hệ thống sấy đối lưu theo phương pháp sấy nóng, Không
khí được quạt cấp dẫn đến bộ calorifer để gia nhiệt làm giảm độ ẩm  (tăng t), sau đó
được đưa vào buồng sấy để trao đổi ẩm với vật liệu sấy.
Phương pháp sấy đối lưu có thể sấy ở nhiệt độ cao (sấy nóng) hoặc nhiệt độ thấp
(sấy lạnh) hơn nhiệt độ môi trường. Tác nhân sấy có thể là không khí ẩm, hỗn hợp
khói và không khí ẩm, hơi nước quá nhiệt, vv…
2.1.1.1. Phương pháp nóng
Phương pháp sấy nóng là phương pháp sử dụng nhiệt năng để thực hiện quá trình
sấy. Trong phương pháp này nhiệt năng được sử dụng để gia nhiệt cho vật liệu sấy
và tác nhân sấy.
Đối với tác nhân sấy, khi gia nhiệt độ ẩm  của nó giảm, nên t = t - tư tăng, khả
năng thoát hơi ẩm từ bề mặt vật liệu sấy vào tác nhân sấy cũng được tăng theo.
Đối với vật liệu sấy, do được đốt nóng nên mật độ hơi trong các mao quản của vật
liệu sấy tăng và do đó phân áp suất trên bề mặt của nó tăng, hơi ẩm sẽ thoát ra môi
trường sấy được nhanh chóng hơn.
22


Như vậy, nhờ gia nhiệt nên độ chênh áp suất bão hòa trên bề mặt vật liệu sấy và
phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy tăng lên, làm tăng khả năng thoát hơi nước từ
bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường TNS.

Hình 2-1: Hệ thống sấy đối lưu
* Sấy bằng không khí nóng
Đây là phương pháp phổ biến và thông dụng nhất. Gỗ được sấy bằng không khí
nóng được gia nhiệt từ các bộ trao đổi nhiệt hơi – không khí đặt trong các hầm, buồng
sấy. Hơi nước được cung cấp từ hệ thống lò hơi.
Không khí nóng được thổi qua các lớp gỗ xếp trên các xe gòng. Gỗ được gia nhiệt,
bốc hơi nước vào trong không khí và khô dần.
* Sấy bằng khói nóng
Về cơ bản quá trình sấy giống như sấy bằng không khí nóng. Nguyên lý làm việc
của hệ thống như sau: nhiên liệu được đốt cháy tạo ra sản phẩm cháy, nhiệt độ đầu ra
có thể điều chỉnh bằng cách hoà trộn thêm không khí. Sau đó sản phẩm cháy được đưa
trực tiếp vào hầm lò để sấy gỗ.
Nhược điểm của phương pháp sấy này là tác nhân sấy có thể làm ảnh hưởng đến
chất lượng của gỗ như gỗ bị ám khói, có mùi vv…
* Sấy bằng hơi quá nhiệt
Hơi quá nhiệt được sử dụng để sấy gỗ trực tiếp. Đây là phương pháp được áp
dụng ngày càng nhiều trong kỹ thuật và được coi là một trong những giải pháp nâng
cao năng lực sấy và nâng cao hiệu quả kinh tế. So với sấy trong môi trường không khí
nóng thì sử dụng hơi quá nhiệt sẽ giảm thời gian sấy đáng kể. Phương pháp này phù
hợp với gỗ lá kim và gỗ tạp lá rộng. Nhiệt độ sấy thường lớn hơn 100oC.
23


2.2.1.2. Phương pháp sấy lạnh
Sấy lạnh là phương pháp sấy trực tiếp bằng không khí có nhiệt độ thấp xấp xỉ
nhiệt độ môi trường, nhưng có độ ẩm thấp. Để không khí có độ ẩm thấp trước hết
người ta cho nó đi qua thiết bị trao đổi nhiệt có nhiệt độ thấp, hơi nước trong
không khí sẽ ngưng tụ lại trên bề mặt các dàn lạnh, dung ẩm d giảm đáng kể. Sau đó
người ta cho không khí đi qua dàn nóng để nâng nhiệt độ lên xấp xỉ nhiệt độ môi
trường, khi đó nó có độ ẩm  khá nhỏ đảm bảo cho việc sấy gỗ.
Sau đó cho không khí chuyển động qua bề mặt các lớp gỗ, hơi nước sẽ khuyếch
tán vào không khí và gỗ sẽ được sấy khô.
2.1.3. Phương pháp sấy chân không
Sấy chân không đã có từ lâu và được sử dụng để sấy nhiều loại vật liệu khác nhau,
kể cả gỗ. Đối với các loại gỗ khô chậm và khó sấy, sấy chân không có thể giảm thời
gian sấy gỗ và nâng cao chất lượng gỗ sấy.
Nguyên lý của sấy chân không dựa trên sự phụ thuộc nhiệt độ sôi của nước vào áp
suất. Nếu giảm áp suất xuống thấp thì nước trong gỗ có thể sôi ở nhiệt độ khá thấp và
bốc hơi. Quá trình này diễn ra trước tiên trên bề mặt gỗ và sau đó lan truyền vào bên
trong các lớp ngoài. Quá trình bốc hơi ở các lớp ngoài sẽ tạo nên sự chênh lệch áp suất
theo tiết diện ngang của gỗ và qua đó sẽ tạo nên sự dịch chuyển ẩm từ bên trong ra
ngoài.
Thiết bị sấy chân không thể hiện ở hình 2-2.
2.1.4. Phương pháp sấy bằng điện từ trường cao tần
Sấy gỗ trong từ trường điện xoay chiều có tần số cao được gọi là sấy cao tần.
Trong phương pháp sấy cao tần, gỗ ướt là môi chất điện môi nằm giữa hai tấm bản
cực. Các tấm bản cực đóng vai trò chuyển tải sóng điện từ cao tần. Tần số ở đây nằm
trong khoảng 3 đến 50MHz.
Bản chất của sấy cao tần được giải thích như sau: Gỗ là một môi trường điện phân
và bán dẫn, khi đặt trong một điện từ trường thì một phần năng lượng điện từ tiêu hao
để tạo nên sự di chuyển của các iôn và các ngẩu cực. Năng lượng tiêu hao đó cuối
cùng sẽ biến thành nhiệt đốt nóng gỗ.
Để hạn chế hiện tượng nhiễu sóng, trong thực tế người ta giới hạn việc sử dụng
trong công nghiệp ở các tần số sau đây:
13,560 MHz 0,06%
24


27,120 MHz 0,06%
40,580 MHz 0,06%
Trong các tần số trên tần số 27,120 MHz là phổ biến nhất.

Hình 2-2: Thiết bị sấy chân không kiểu chu kỳ
2.1.5. Phương pháp sấy tiếp xúc
Trong hệ thống sấy tiếp xúc vật liệu sấy được gia nhiệt bằng cách tiếp xúc trực
tiếp với các bề mặt nóng hoặc với chất lỏng nóng.
Như vậy ở phương pháp sấy tiếp xúc người ta tạo ra độ chênh lệch phân áp suất
giữa không khí và bề mặt vật liệu sấy bằng cách gia nhiệt vật liệu sấy. Tuy nhiên
không khí trong môi trường đó cũng được gia nhiệt một phần nên độ ẩm tương đối
giảm làm tăng khả năng bay hơi nước khỏi bề mặt vật liệu sấy.
- Ở phương pháp thứ nhất vật liệu sấy tiếp xúc với bề mặt nóng và thường
chuyển động cùng với nó, loại này có các dạng thiết bị sấy trục cán hoặc rulô.
- Phương pháp thứ hai: Môi chất nóng trong trường hợp này vừa đóng vai trò cấp
nhiệt, nhận ẩm vừa đóng vai trò là chất ngâm tẩm chống mối mọt cho gỗ. Ưu điểm của
phương pháp này là cường độ sấy cao nên thời gian sấy ngắn, nhưng tiêu tốn nhiều
chất lỏng nóng.

2-2. CHẾ ĐỒ SẤY VÀ QUI TRÌNH SẤY GỖ
2.2.1. Chế độ sây gỗ
2.2.1.1. Khái niệm

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×