خواص فیزیکی و مکانیکی چوب

 به نام بخشنده بزرگ   

 

 

 

 

دانشکده تربیت دبیر فنی میرزا کوچک

صومعه سرا

 

 

 

 

روزبه اسدی خوانساری

 

 

 

خواص فیزیکی و مکانیکی چوب

 

خواص فیزیکی چوب

رنگ چوب یکی از مهمترین خواصهای فیزیکی است  ومواد استخراجی درچوب باعث ایجاد رنگ چوب می شود مواد استخراجی به مقدار کم در چوب وجود داشته ودر رنگ   بو و طعم  تاثیر دارد البته به دلیل تجمع بیشتر مواد استخراجی   چوب درون   تیره تر از چوب برون است هرچه چوب تیره تر باشد معمولا بادوام تراست مثل خرمندی وبلندمازو به دلیل وجود مواد تاننی تیره وبا دوام هستند  وچوبهای روشنی مثل نمدار و پلت و بید و صنوبرکم دوام هستند.

البته چوب روشنی مثل سروخمره ای به دلیل مواد اولورزین آن بادوام است و چوبی مثل توسکا در اثر تماس با اکسیزن هوا و اکسداسیون تغییر رنگ میدهد  

. برخی از چوبها مثل مرکبات و مخصوصا نارنج دارای رنگ زرد ثابتی هستند

 

 

تلالو چوب:

به حالت درخشندگی مخصوص تلالو گفته می شود که اکثر چوبها این حالت را ندارند      

و به آنها چوبهای مات گفته می شوددر حالی که چوب زبان گنجشک وکاتالپا جوالدوز دارای درخشندگی وتلالو می باشد.     

 

بو و طعم چوب:

این دو خاصیت نیز از خواص فیزیکی بوده وبه مواد استخراجی وابسته است وبه طور کلی وجود مولکولهای بیشتری از جسم جدا شده ودر هوا منتشر شود بوی بیشتری از آن ماده ایجاد خواهد شد .به دلیل تغییر ساختار   مواد استراجی در چوبهای مختلف بو و طعم های مختلفی وجود دارد که برخی از آنها برای انسان

قابل تشخیص است و موارد استعمال مختلفی دارند مثلا چوب سرو خمره ای و

زربین و چوب کافوروچوب صندل و چوب عود دارای بوهای خاصی هستند که جهت تشخیص و شناسایی وکاربرد خاصی استفاده می شوند

چوب بداغ بوی نامطبوعی دارد

مداد های گران قیمت را از چوب ارس ویرجینا درست میکنند وچوب صندل را در ساخت وسایل تزئینی و سوزاندن در  معابد از عود و صندل و .. استفاده میکنند برای       

لایه های بسیار نازک چوب سدرلا به دلیل بو و طعم خوب در سیگار برگ استفاده می شود وبرخی از چوبها مثل زربین خاصیت حشره گریزی داردند ودر کمد لباس استفاده میشوند و بادوام هستند.                                               

  چوبهای مختلفی مثل انجیلی وصنوبر وغیره از نظرشامه انسان بو ندارد.

 

قابلیت هدایت الکتریکی(مقاومت الکتریکی چوب)

چوب خشک ماده ای است عایق و قابلیت رسانائی در آن وجود ندارد یعنی مقاومت الکتریکی بالائی دارد در حالی که با افزایش رطوبت رسانائی چوب بیشتر می شود. رسانائی به جهت الیاف و مخصوصا به مقدار رطوبت چوب بستگی دارد و در رطوبتهای زیر 7% چوب مقاومت الکتریکی بسیار زیادی داشته در حالی که در رطوبت 25% مقاومت الکتریکی آن کم می شود البته خود آب در صورت خالص بودن مقاومت الکتریکی زیادی داشته و عایق می باشد  ولی به دلیل وجود املاح در آب رسانائی در آب ایجاد شده وچوب مرطوب به همین صورت رسانا     می شود.

 

 

قابلیت هدایت حرارت:

چوب به طور کلی یک عایق حرارتی است و هرچه وزن مخصوص چوب کمتر باشد مقدارهدایت حرارتی آن کمتر می شود و به طور کلی هدایت حرارتی در گونه های مختلف جهت الیاف و مقدار رطوبت متفاوت است رابطه هدایت حرارتی به صورت زیر میباشد هرچه هوای موجود در چوب بیشتر باشد هدایت حرارتی آن کمتر می شود یعنی چوبهای سبک ومتخلخل هدایت حرارتی کمتری دارند و اگر و اگر رطوبت در چوب زیاد شود به دلیل کاهش هوای موجود درچوب هدایت گرمایی بیشتر می شود

 

(*حرارتی چوب) قابلیت انبساط در چوب

 

چوب نیز مانند سایرمواد با حرارت جنبش مولکولی آن در اثر افزایش انرزی بیشتر شده و به دلیل جنبش و برخورد مولکولها فاصله متوسط بین آنها بیشتر شده ودرنتیجه ابعاد چوب افزایش می یابد ولی در چوب انبساط در جهتهای مختلف یکسان نیست در حالی که اکثر اجسام انبساط حرارتی جهتهای مختلف آنها یکسان است و انبساط وانقباض چوب در اثر حرارت ناچیز است وافزایش طول چوب در اثر انبساط حرارتی به صورت زیر بدست   می آید.

 

 

قابلیت سوخت چوب:

به علت وجود مواد هیدروکربن ومواد استخراجی آلی چوب قابلیت سوخت دارد ولی داشتن رطوبت باعث کاهش انرزی سوخت چوب می شود چون بخشی از انرزی باید مصرف تبخیر آب از چوب شود .قدرت وکارائی چوب در حالت مطلق عبارت است ازمقدار کالری یا انرزی ایجاد شده دراثر سوخت یک واحد وزنی از چوب وقدرت مخصوص انرژی ایجاد شده از یک واحد حجمی چوب است وحدودا  نقطه اشتعال275  درجه سانتیگراد است ورطوبت به شدت گرمازائی راکم کرده ومواد استخراجی آلی و صمغ ورزین قدرت گرمازائی را بیشتر می کند ودر شرایط رطوبت یکسان  پوست از چوب قدرت گرمازائی بیشتری دارد و سوزنی برگان به علت صمغ بیشتر قدرت گرمازائی بیشتری دارند

برای احتراق به اکسیزن نیاز است واز همین خاصیت برای ذغال گیری استفاده میکنند وچوب را در کوره های ذغال گیری وبه وسیله جلوگیری ازورود اکسیزن عمل ذغال گیری انجام می شود.

 

                                                                                                 

خاصیت طنین چوب:

چوب دارای خاصیت طنین یا تشدید صوت است ودر بیشتر سازه های موسیقی به عنوان وسیله تشدید صوت استفاده می شود وصوت از طریق سیم یا تار ساز اغلب ایجاد شده وفرکانس صوتی با ضربه به سیم ایجاد می شود وچوب وظیفه تشدید و تقویت آنرا دارد و زیبائی خا صی به صوت میدهد البته فقط در یک نوع سنتور چوبی ضربه به قطعات چوب وارد شده و چوب هم نقش تشدید آنرا دارد ولی در اکثر سازهای موسیقی چوب وظیفه طنین و تشدید را دارد.

 

خاصیت آکوستیک چوب:

چوب خاصیت آکوستیک یا جذب صوت را داشته و می تواند بخشی از انرژی صوتی را جذب کند و شدت صوت را کاهش دهد و چوبهای سبک و تخته فیبر عایق به عنوان عایق استفاده می شود و در سالنهای اجتماعات و سینماها و غیره از چوب یا تخته فیبر عایق در سقف ودیوار استفاده می شود و باعث جذب و عدم انعکاس صوت و گاهی به منظور جلوگیری ازنفوذ صدا از اتاقی به اتاق دیگر استفاده می شود. میشود

هر چه تخلخل بیشترو وزن مخصوص کمتر باشد جذب صوت بیشتر بوده و خاصیت اکوستیک بهتری دارد.

 

رطوبت:

رطوبت چوب به طور کلی سه حالت دارد:

آب آزاد: که در وسط حفره ها و خللو فرج است

آب آغشتگی: که جداره های دیواره های سلولی را مرطوب کرده است .

آب نهادی  یا بنیادی: در ساختار مولکولی چوب می باشد

اگر چوب مرطوب را خشک کنیم ابتدا آب آزاد به راحتی خارج می شود وتغییرات ابعادی دیده   نمی شود ولی زمانی که آب آزاد خارج شدبه نقطه اشباع الیاف میرسیم که آب آغشتگی در حداکثر حالت خود است وباتبخیر آب از چوب آب آغشتگی کم شده و همکشیدگی در چوب دیده می شود و تا رطوبت صفر درجه ادامه می یابد.

و آب نهادی یا بنیادی با خشک شدن از چوب خارج نمی شود وفقط با احتراق و تجزیه ازبین می رود.

 

چوب مرطوب تر باشند رسانائی بیشتر و جریان عبوری بیشتری ایجاد شده و عقربه عدد بیشتری را نشان می دهد البته در محدوده 6 تا 25% رطوبت سنج الکتریکی قابل استفاده است چون در رطوبتهای کمتر از 6% چوب عایق الکتریسیته و دررطوبتهای بالای 25% چوب رسانای جریان الکتریسیته است وقطر چوب و روش خشک کردن آن در این روش خطا ایجاد می کند چون معمولا الکترودها فقط چند میلی متر نفوذ می کنند.

مشکل اگر جهت الیاف است و در جهت الیاف رسانائی و هدایت بیشتر از جهت عمود بر الیاف است و باید به نحوه زدن الکترود دقت شود و معمولا الکترودها طوری ذره می شود که برق در جهت عمود بر الیاف حرکت کند شکل دیگر حرارت و دما است چون هر مادهای با افزایش دما و افزایش جنبش مولکولی آن مقاومت الکتریکی بیشتری خواهد داشت و بنابراین رسانائی کم شده و رطوبت سنج الکتریکی عدد کمتری را نشان می دهد.در حالی که در واقعیت چوب رطوبت بیشتری داشته ولی به علت گرما و افزایش مقاومت چوب رطوبت سنج عدد کمتری را نشان می دهد و حتی گونه های در رطوبت سنج الکتریکی شرایط متفاوتی داشته و هر گونه ای بر اساس نوع خود مقاومت متفاوتی داردو به همین دلیل در رطوبت سنج های الکتریکی دکمه ها و درجه هایی برای نوع چوب و سیستمهای تصحیح حرارتی ایجاد شده است  تا کمترین خطا را داشته باشند.

 

در اثر تغییرات رطوبت همکشیدگی در چوب ایجاد می شود و همکشیدگی با کاهش رطوبت همراه است و مهمتر از واکشیدگی است و واکشیدگی بزرگ شدن بزرگ شدن ابعاد با افزایش رطوبت است و معمولا همکشیدگی شکل تی را به همراه دارد مثل ترک و شکاف و معایب دیگر به طور کلی همکشیدگی یا واکشیدگی با رابطه             بدست می آید ودر حالت حجمی تغییر حجم بر حجم اولیه تعیین کننده است.

همکشیدگی و واکشیدگی کلی در کل محدوده صفر تا نقطه اشباع الیاف است در حالی که در همکشیدگی و واکشیدگی جزئی محدوده ای از تغییر رطوبت در نظر گرفته می شود . همکشیدگی و واکشیدگی در جهت های طولی و شعاعی و مماسی ودر حالت حجمی حساب میشود که با حروف مشخصی رابطه های آنها تعریف می شود که عبارتند از:

 

به طور مثال همکشیدگی کلی حجمی

 

 

همکشیدگی طولی مماسی

 

 

همکشیدگی جزئی مماسی

 

 

واکشیدگی جزئی شعاعی

 

همکشیدگی در حالت کلی به سه دسته تقسیم می شود:

چوبهایی مثل لور و بلوط همکشیدگی زیادی داشته وکلی حجمی آنها در حدود 20 درصد  است ولی چوبهائی مثل سوزنی برگان  و نمدار و پلت همکشیدگی متوسطی داشته  که در حدود 10  تا 15  درجه است که پس از خشک شدن ترکهای ریزی خواهد داشت ولی چوبهایی مثل گردو همکشیدگی کمی داشته ودر حدود 5  تا 10  درصد همکشیدگی حجمی آن است . میزان همکشیدگی نیز تقریبا همین مقدار می باشد و به طور کلی اگر همکشیدگی و واکشیدگی در حالت کلی بر عدد  30   تقسیم شود حدودا ضریب همکشیدگی بدست می آید و ضریب همکشیدگی در جهت های طولی و شعاعی و مماسی نیز حساب شده و عبارتند از تغییر بعد در اثر تغییر یک درصد از رطوبت است.

میزان همکشیدگی و واکشیدگی در حالت کلی در جهت طولی ناچیز است و در حدود 1 تا 2  در صد است ودر جهت شعاعی 2 تا 9  درصد بوده وبین چوبهای مختلف متفاوت بوده  ودر جهت مماسی نیز 4  تا 14  درصد می باشد . علت اصلی تاب و قوس در چوبها و تخته ها اختلاف همکشیدگی شعاعی و مماسی و گاهی بین اختلاف با همکشیدگی طولی است و در محدوده صفرو نقطه اشباع الیاف با افزایش رطوبت تغییر ابعاد بیشتر می شود ولی پس از نقطه اشباع الیاف با افزایش رطوبت تغییر ابعاد بیشتر می شود ولی پس از نقطه اشباع الیاف تغییر ابعاد ثابت است.

 

 

تخته های شعاعی تغییر شکل کمتری دارند ولی تخته های مماسی به علت تفاوت همکشیدگی در جهت های مختلف بیشتر تاب وقوس بر می دارد.

برای تعیین همکشیدگی و واکشیدگی باید به دقت دید وحداقل دقت از میلیمتر ابعاد اندازه گیری شده و طول آنها مشخص می شود ودر روابط گذاشته شود و برای حجم از حاصل ضرب ابعاد استفاده می شود از نظر ضریب همکشیدگی چوبها به چهار دسته تقسیم می شوند.

ضریب همکشیدگی .0.15 تا 0.35 مخصوص نجاری بوده و اصطلاحا چوب کم بازی می کند مثل ملچ گردو و سوزنی برگان چوبهای با بازی متوسط برای ساختمان مناسب است و ضریب آنها 35/0 تا 55/0 می باشد.

چوبهایی که بازی می کنند باید در جهت شعاعی بیشتر بریده شده و در موارد کم اهمیت از آنها استفاده گردد و ضریب آنها  0.55   تا 0.75 داشته و بلوط و ممرز از این دسته اند.

 چوبهایی که در ضریب آنها 0.75 تا  1 می باشد مثل بعضی اکالیپتوسها اصطلاحا خیلی بازی می کنند و بهتر فقط در داخل آب از آنها استفاده شود چون ترک وشکاف زیادی خشک شدن دارد

 

وزن مخصوص:

وزن مخصوص اصطلاحا       مثل جرم ویزه , جرم حجمی, جرم مخصوص , چگالی دانسیته و غیره داشته که از نظر فیزیکی تعریف آنها متفاوت بوده ولی از نظر اصطلاحات این رشته تقریبا متفرادف هستند , در واحد اصلی            استفاده شده که اولی مهمتر است .وزن مخصوص در حالت صفر درجه رطوبت به نام ایندر ودر حالت استاندارد با رطوبت 12% ودر حالت رطوبت های مختلف به صورت        ودر حالت پایه یا حرارتی به صورت      یا           استفاده شده که اولی مهمتر است .وزن مخصوص در حالت صفر درجه رطوبت به نام ایندر

ودزر حالت استاندارد با رطوبت 12% ودر حالت رطوبت های مختلف به صورت        ودر حالت پایه یا حرارتی به صورت      یاD0 تعریف شده است . 

 

البته اصطلاح دیگری به نام وزن مخصوص واقعی وجود داشته که بر اساس اجزا تشکیل دهنده چوب بین بین     تمامی چوبها وزن مخصوص واقعی را در حدود      1.55 تعیین کرده اند و تخلخل موجود در چوبها باعث می شود که عدد وزن مخصوص به طور ظاهری کمتر از  1.55 شود . مثلا سنگین ترین چوب دنیا کاپاک و کلیسانتوس با     1.2 در حالت خشک و سبک ترین بالزا 0.125 سنگین ترین چوب دنیا که  12 درصد  وزن مخصوص داشته و به زیر آب می رود

 است , در ایران سنگین ترین چوب کهور بوده که1.175  وزن مخصوص دارد.

 

اهمیت اندازه گیری وزن مخصوص برای محاسبه وزن چوبها برای خواص مکانیکی و فیزیکی چوبها جهت موارد استعمال آنها و همچنین شرایط لازم آنها وغیره اهمیت دارد. روش اندازه گیری وزن مخصوص آنها تعیین حجم و جرم آنهاست. حجم با حجم سنج جیوه ای و یا وسایل دیگری بدست می آید ولی رایج ترین روش تعیین حجم ابعاد نمونه  مکعب مستطیل و حاصل ضرب سه بعد آن

می باشد .جرم چوب با ترازو با دقت 1/0 گرم تعیین می گردد که از حاصل تقسیم آنها وزن مخصوص بدست می آید هر چه چوب وزن مخصوص کمتری داشته باشد تخلخل بیشتری داشته و آب یا هوای بیشتری می توانند در آن قرار بگیرد و وزن مخصوص سوزنی برگان و پهن برگان در دو جدول تعیین شده اند برای سوزنی برگان وزن مخصوص هاکمتر از 4/0 بسیار سبک 4/0 تا5/0 نیمه سبک است مثل چوبهای نوئل و نراد و 5/0 تا 6/0 نیمه سنگین مثل کاج جنگلی , کاج دریایی و لاریکس و 6/0 تا 7/0 سنگین مثل سرخدار , سرو خمره ای وکاج و بسیار سنگین بیش از 7/0 استکه در سوزنی برگان کمتر گونه ای دیده می شود که حالت بسیار سبک یا بسیار سنگین داشته باشد و اغلب در سه گروه وسط هستند و به علت سنگینی بیشتر پهن برگان و سبکی بعضی از سوزنی برگان , جدول پهن برگان به صورت ذیل متفاوت است:

بسیار سبک مثل افرا و انواع بید و صنوبر 0.2 تا 0.5

0.5 تا 0.6 سبک بوده مثل نمدار و توس.

نیمه سنگین  0.65 تا 0.8 که گونه های راش و ون در این بخش است .

چوبهای سنگین از 0.8 تا 1  مثل انجیلی و شمشاد .

و از چوبهای بسیار سنگین  تا 1.2 تا 1  مثل بعضی از چوبهای استوایی کهور.

 

همبستگی رطوبت چوب باعوامل مختلف

نسبت به وزن مخصوص رابطه مستقیمی بین رطوبت و وزن مخصوص وجود دارد و از نظر خواص الکتریکی و حرارتی وجود دارد با افزایش رطوبت چوب

 

هدایت الکتریکی یا رسانائی بیشتر می شوددر حالی که هدایت حرارتی بر اساس تخلخحل و خلل و فرج چوب است یعنی هوای موجود در چوب باعث عایق شدن

می شود بنابر این اگر آب در این خلل و فرج خاصیت حرارتی کم و رسانائی حرارتی بیشتر می شود و همچنین عوامل دیگری مثل دوام طبیعی و غیره به رطوبت چوب مربوط است.

به غیر از روش وزنی و رطوبت سنج الکتریکی روش تقطیر به کمک ((گزیلن)) وجود دارد که بر اساس تبخیر آب چوب و میعان مجدد آن و اندازه گیری جرم آنها رطوبت چوب تعیین می شود .

 

وزن مخصوص حقیقی یا واقعی چوب :

 اجزای مختلف چوب وزن مخصوص مشخصی دارند مثلا لیگنین       1.4  وسلولز

      در کل چوب در حدود         1.5 تا 1.65  وزن مخصوص دارد و تمامی چوبهای دنیا حدودا همین مقدار وزن مخصوص دارند و همه از آب سنگین تر بوده و باید به زیر آب برود ولی به علت خلل و فرج و هوای موجود در چوب آسان روی آب قرار گرفتن بسیاری از چوبها بوجود می آید  وبه همین ترتیب وزن مخصوصهای کمتر از یک پیدا می کند که به این وزن مخصوصها وزن ظاهری گفته می شود.

 

همبستگی وزن مخصوص به عوامل مختلف:

معمولا با افزایش وزن مخصوص همکشیدگی و واکشیدگی بیشتر می شود و با افزایش وزن مخصوص به علت کاهش فضاهای خالی راندمان الیاف بیشتر می شود ومعمولا چوبهای سنگین تر الیاف بلندتری دارند این توضیح بین سوزنی برگان و پهن برگان صادق نیست چون سوزنی برگان الیاف بلند هستند و اکثر خواص مکانیکی چوبهای سنگین بهتر است و همچنین از نظر مقدار رطوبت و انرزی لازم برای تبخیر آب از چوب وزن مخصوص اهمیت دارد .

 

روش اندازه گیری وزن مخصوص:

بدست آوردن حجم و وزن مخصوص راتعیین می کند که می توان از طریق هندسی وحجم مکعب مستطیل یک قطعه چوب را تعیین حجم کنیم و یا می توان از حجم سنج جیوه ای استفاده کرد . روشهای دیگری برای وزن مخصوص وجود دارد که عبارتند از روش هیدرواستاتیک روش واشباع کردن چوب روش رادیوگرافی , در روش رادیوگرافی با استفاده از پرتو های XوB و مقدار نفوذ این اشعه درچوب و یا براساس انعکاس یا جذب آن خلل و فرج چوب را تشخیص داد

 

که بر این اساس می توان تشریح و شناسائی چوب تعیین و تغییرات وزن مخصوص مشخص کردن درصد بافت چوب و چوب درون و برون و مقایسه رویشگاهای جنگلی و عوامل اقلیمی با رویش درخت و تعیین رویش سالیانه چوب وچوب دهی را حساب کرد با این روش بسیاری از مشخصات تعیین شده با ضخامت های نازک 5 میلی متری از چوب و بارطوبت 10%  و تابش اشعه در جهت الیاف و با ولتاز و آمپر زیاد در مدت چند دقیقه بسیاری از مشخصات های چوب در دستگاه رادیوگرافی تعیین می شود.

 

تغییرات وزن مخصوص :

وزن مخصوص در بین چوبهای مختلف بسیار متفاوت است و به علت شرایط مختلف آب وهوائی حتی در یک چوب خالص وزن مخصوص های متفاوتی دیده می شود این تغییرات به دلیل کوچک یا بزرگ شدن چوب تابستانه و بهاره است .

چوبهای پهن برگ پراکنده آوند تغییرات وزن کمتری دارند در حالی که چوبهای سوزنی برگ و پهن برگ یخش روزنه ای تغییرات نسبتا بیشتری دارند هر چه منطقه سرد سیر تر باشد و یاشرایط رشد نامساعد تر باشد در سوزنی برگان چوب سنگین تر و در پهن برگان بخش روزنه ای چوب سبک تر می شود و در شرایط اقلیمی مناسب و دوره رویش طولانی سوزنی برگان کمی سبک تر و پهن برگان بخش روزنه ای کمی سنگین تر خواهد شد که به این دلیل است که در این مناطق چوب بهاره سوزنی برگان بیشتر رشد کرده در حالی که در پهن برگان بخش روزنه ای چوب تابستانه فرصت بیشتری داشته است.

 

خواص فیزیکی و مکانیکی:

 

(1) وزن مخصوص چوب

(1-1) همبستگی وزن مخصوص باعوامل مختلف

(1-1-1) محاسبات کاربردی وزن مخصوص

مقدمه: علم فیزیک به معنای عمومی بخش های مختلفی دارد وآن یکسری دستورالعملهایی گفته می شود.  فیزیک چوب بخشی از فیزیک می باشد در این مبحث به یکسری فاکتورهایی جهت شناسایی برخورد کرده که اولا چوب را بشناسیم ثانیا کاربرد آن را شناخته و موارد مصرف آن را بدانیم در بحث فیزیک چوب به بررسی وزن مخصوص , رطوبت چوب , تغییر ابعاد چوب, خواص حرارتی ,خواص صوتی و الکتریسیته می پردازیم و بعد تغییراتی که این ماده خام با محیط اطراف به وجود می آورد در نهایت کاربرد چوب را مشخص می کند.

تعریف چوب از لحاظ فنی : چوب ماده ای است جامد متخلخل , فیبری شکل که دارای ساختمانی       سازمان یافته  هرسو نایکسان و ناهمگن میباشد و باتوجه به این موضوع و این که این ماده حاصل زندگی درخت دستخوش تغییرات محیطی است و در یک گونه بخصوص هر خواص را در زمان و مکان تغییر می یابد از این تعریف مشخص می شود که این ماده مانند هر موجود زنده ازسلولهای بی شماری که هر دسته از آنها به راسته معینی اختصاص دارند تشکیل شده ,  از این رو خویشاوندی علم چوبشناسی به زیست شناسی نزدیک تر می باشد تا به علم مهندسی یا فیزیک که در مباحث شناخت مواد معدنی  وسایر جامدات همگن به کار می رود با توجه به تعاریف فنی چوب وخواص ویزه آن این جسم دارای اختلافاتی با سایر مواد جامد می باشد.

(1) چوب ناهمگن:چون اجزای تشکیل دهنده آن از انواع مختلف سلولها مثل فیبرواشعه چوبی (پارانشیم)آوندهاو... می باشدبه علاوه هر یک از این عناصر در مواقع مختلف فصول روشنی شکل خاصی دارند(نظیر چوب بهاره و چوب تابستانه)

(2) چوب  هرسونایکسان( ایزوتروپی ): چون بافتهای مختلف در جهات مختلف متفاوت میباشد عده ای در راستای درخت قرار دارند مانند آوندها و الیاف و عده ای در جهت عمود الیاف راستای درخت قرار دارند (اشعه های چوبی)از خاصیت هرسونایکسان بودن و ناهمگن چوب نتیجه گیری می شود که چوب دارای سه جهت می باشد. جهت طولی: که در جهت الیاف آوندها و فیبرها در پهن برگان و تراکئید در سوزنی برگان می باشد که در واقع موازی طول درخت است .

 

جهت مماسی:که برای توجیه مهمتر می توان گفت که چنان که بخواهیم یک جز تشکیل دهنده چوب نظیر فیبر چوبی را ازلحاظ ضخامت اندازه گیری کنیم جهت خط اندازه گیری ها به طور موازی با خط مماس بر دوایر سالیلنه قراردارد .

جهت شعاعی: که هم جهت با خط فرضی مستقیمی است که از ناحیه پوست به ناحیه مغز درخت متصل می باشد .

جرم یا وزن مخصوص چوب عبارت است از رابطه بین حجم معینی از چوب که در رطوبتهای مختلفی تغییر می کند مانند وزن مخصوص سایر جامدات که نسبت به آب سنجیده می شود.  

 

فرمول وزن مخصوص کل اجسام:

 

وزن مخصوص ظاهری عبارت است از خارج قسمت جرم چوب به حجم آن با تمام خلل وفرج دیواره سلولی و حفره های  سلولی و یا به عبارت دیگر نسبت جرم چوب به حجم مجموعه خلل وفرج و حجم ماده چوبی بنابراین هر چقدر جرم ماده چوبی در واحد حجم بیشتر باشد به همان نسبت جرم مخصوص بزرگتر شده و از رابطه زیر بدست می آید    u درصد رطوبتی است که اندازه گیری شده {    یا       }      وزن مخصوص خشک:عبارت است از جرم خشک چوب به حجم آن ,  کلیه خلل و فرج        وزن مخصوص بحرانی یا پایه Db)) عبارت است از نسبت وزن خشک چوب به حجم چوب در حالت کاملا اشباع از آب یعنی هر دو کمیت در حالت بحرانی خود قرار دارند به همین دلیل به آن وزن مخصوص بحرانی می گویند . جرم ویزه بدون واحد است.

وزن مخصوص حقیقی Dw)) عبارت است از متوسط وزن مخصوص غشا سلول که تقریبا برای کلیه گونه ها ثابت است از آنجا که وزن مخصوص سلولزبرابر با  1.58 و وزن مخصوص لیگنین  1.4 می باشد متوسط وزن  مخصوص حقیقی چوب    1.5 در نظر گرفته می شود.

نمایش رابطه بین درصد حجم ماده چوبی بر وزن مخصوص چوب:

 

 

اهمیت وزن مخصوص با عوامل مختلف:وزن مخصوص عبارت است از مقدار ماده چوبی که حاصل فعل و انفعالات گیاه در جریان زندگی درخت می باشد و تقریبا کلیه خواص چوب به این عامل بستگی دارد.

همبستگی وزن مخصوص با همکشیدگی تغییرات ابعاد چوب: رابطه مستقیمی وجود دارد بر اثر ازمایشات انجام  شده همکشیدگی کلی تقریبا 28برابر وزن بحرانی آن می باشد             = 28Db B4   

ضریب همبستگی بین وزن مخصوص خشک و همکشیدگی کلی چوب برابر با 76 می با شد .

همبستگی با راندمان فیبر: رابطه مستقیمی وجود دارد به طوری که می توان گفت یک چوب که وزن مخصوص زیادی دارد تقریبا راندمانش در مقایسه با چوب سبک به دو برابر می رسد و این مشخصه از نظر شیمیایی که به درصد الیاف چوب نیازمندند بسیار حائز اهمیت است.

همبستگی با طول فیبر :به اثبات رسیده که چوبهای با وزن مخصوص زیاد دارای فیبرهای طویل تر از چوبهای سبک هستند و به عبارت دیگربین این دو عامل رابطه مستقیمی وجود دارد (در مورد یک گونه) این مسئله در کاغذ سازی که به الیاف طویل و راندمان زیاد آنها توجه می کنند حائز اهمیت است.

همبستگی با خواص مکانیکی: هرچه وزن مخصوص چوب افزایش یابد یا به عبارت دیگر مقدار ماده چوبی در واحد حجم بیشتر شود مقاومت چوب به خصوص در نیروهای کششی و فشاری خمشی و سختی نیز زیاد می شود.

همبستگی با سایر عوامل: با دانستن وزن مخصوص و مقدار رطوبت چوب می توان مقدار آبی که باید در چوب خشک کنی تبخیر شودودر نتیجه انرزی حرارتی لازم آن را براورد کرد.

 

مثال:اگر بخواهیم یک متر مکعب از دو گونه بلوط و صنوبر که هردو 50درصد  رطوبت دارند را تا 15 درصد  خشک کنیم در صورتی که وزن مخصوص خشک بلوط   7 درصد  و صنوبر      35 درصد  مقدار آبی که باید تبخیر شود طبق محاسبات زیر خواهد بود.                                                         

 

 

باتوجه به تعریف فیزیکی چوب مشخص شد که این ماده دارای خلل وفرج کم و بیش زیادی است که میزان آن در چوبهای مختلف وبا توجه به ویزگی های آناتومی آن متفاوت است به همین جهت است که در بین چوبهای مختلف به لحاظ سنگینی وسبکی تفاوتهایی به چشم می خورد به طوری که عنوان مثال چوب      به عنوان سبکترین چوب و چوب پک به عنوان سنگین ترین چوب باکمترین مقدار خلل و فرج قابل ذکر می باشد .منظور از خلل و فرج آن مقدار از فضایی است که در مطالعات میکروسکوپی قابل مشاهده می باشد , همان طور که اشاره شد طبق بررسی های انجام شده مشخص شده است که ترکیب شیمیایی در ساختمان فیزیکی چوبهای مختلف تقریبا یکسان می باشد منتها تفاوتهایی که بین جرم مخصوص چوبهای مختلف وجود دارد که ارتباطی به ساختمان آنها نداشته بلکه عامل اصلی در این رابطه خلل و فرج موجود در چوب می باشد به همین دلیل است که جرم مخصوص ظاهری سنگین ترین چوبها به مقدار جرم مخصوص حقیقی نمی رسد دو عامل مهم در تغییرات جرم مخصوص به حساب آمده وطبق رابطه ای که آقای کلمن در سال 1951  ارائه کرد و برای اجسام خلل و فرج دار قابل استفاده است ارتباط بین میزان جرم مخصوص  چوب و خلل و فرج انها به شرح زیر می باشد

       برای چوبهای کاملا خشک                

                      

نکته قابل توجه در مورد قانون فوق این است کهاین رابطه برای چوبهای کاملا خشک معتبر است زیرا در اثر جذب رطوبت تغییراتی در وضع خلل و فرج بهوجود می اید که نتیجه آزمایش راتحت تاثیر قرار می دهد . تغییرات جرم ویزه در چوب ها بین گونه های مختلف تغییرات جرم ویزه داریم که امری بدیعی است که بستگی به ساخت چوب دارد.

علت تقییرجرم ویزه در چوب : (الف) تغییرات عناصر تشکیل دهنده چوب (اشعه چوبی )در سوزنی برگان حجم اشعه چوبی کم است (زیر 10 درصد)در حالی که در پهن برگان به 20 درصد  هم میرسد.

(ب) مواد استخراجی که می تواند مواد معدنی و آلی باشد که در خلل و فرج چوب زخیره شده و جای هوا را می گیرد.

(ج)ضخامت دیواره سلول :این اختلاف در چوب بهاره و پائیزه یک درخت دیده می شود و همچنین در بین گونه های مختلف هماین اختلاف را می توان دید ,مثلا دیواره ممرز ضخیم تر از تبریزی است .

(د) درصد چوب پائیزه: هرچقدر مقدار کلی بیشتر باشدوزن مخصوص هم افزایش می یابد .

(ح) عوامل رویشگاهی یااکولوزیک : مثل,خاک, ارتفاع, شیب,  جهت و... منطقه که باعث می شود درخت در یک شرایطی دوایر رویشی بزرگتری داشته باشد نسبت به همان درخت در محل دیگر.

 

تغییرات جرم ویزه در محورتولید عرضی:

به عنوان مثال تغییرات جرم ویزه در راش کم می باشد واین از نظر کاربرد بسیار عالی است و ممکن است در مورد بلوط در یک منطقه عرض دوایر رویش یک اندازه باشد و در منطقه ای دیگر این عرض بیشتر است . درمحور طولی حداقل مقدار D یا جرم ویزه مربوط به ارتفاع 4-2 متری می باشد در بلوط بهدلیل این که چوب پائیزه آن زیاد است همراه با زیاد شدن عرض دایره رویش جرم ویزه آن نیز

 

زیاد می شود که حالت عکس ان در مورد نراد یا نوئل دیده می شود که چوب بهاره این درختان بیش از چوب پائیزه آنها شده است .

 

در کاج نیز یک حال          به وجود آمده است یعنی در سنین بالاتر چوب بهاره این درختان بیش از چوب پائیزه فزونی یافته است.

 

تغییرات جرم ویزه با بافت چوب:

افزایش جرم ویزه نسبت به افزایش سختی ,  مقاومتهای خمشی , فشاری و کششی و ... می شود هرچه بافت چوب بیشتر باشد جرم ویزه آن نیز افزاش می یابد.

 

تغییرات جرم ویژه در شاخه درختان:

 محل اتصال شاخه تنه راگره یا بافت متراکمی تشکیل می دهد که چگالی تر می باشد اما به هر حال همیشه جرم حجمی از میانگین حجمی تنه بیشتر است .

روشهای اندازه گیری حجم:

  روش هندسی(کولیس)   روش غیر هندسی (آب جیوه) روش دیگری هم برای اندازه گیری حجم وجود دارد که به آن اندازه گیری با امواج می گویند که شامل

x   اشعه   اشعه مادون قرمز   اشعه        است. قدرت نفوذ اشعه در

 

چوب متناسب با طول موج یا فرکانس اشعه می باشد هر چه فرکانس بیشتر باشد قدرت نفوذ بیشتر است در مورد اشعه x =        این فرکانس به ما امکان می دهد نمونه هایی از چوب به ضخامت 1-mm10 را اندازه گیری کنیم و میزان جرم ویزه و یا تراکم آن را بدست آوریم اگر از امواجی مثل مادون قرمز استفاده کنیم که قدرت نفوذ کمتری دارد حدود 2-mm3 را اندازه گیری می کند . قدرت نفوذ اشعه 

      از همه بیشتر است و تاmm4 را می تواند به خوبی اندازه گیری کند . دستگاههایی ساخته شده که با عبور اشعه معایب چوب را مشخص می کند از قبیل ترک شکاف ,گره ,پوسیدگی,تغییر بافت و ...,

اگر اندازه گیری با استفاده از اشعه  ایکس : رادیو دانستیو متری

 

باشد روش رادیو دانستیومتری می گویند . چوب در معرض تابش اشعه قرار می گیرد و مقدار اشعه ای باشدت ثابت به چوب می تابد . چوب مقداری را جذب و مقداری را عبور می دهد به این ترتیب قدرت نفوذ اشعه در چوب را اندازه گیری می کنیم که از رابطه         بدست می آید .این رابطه به فرمول lamberq معروف است میزان اشعه ای که جذب می شود با جرم ویزه و ضخامت نمونه و همین طور با ضریب جذب وزنی در نمونه مورد نظر رابطه دارد .

I=شدت اشعه خروجیI0=شدت تابش اشعه     =شدت جذب وزنی D=جرم ویزه نمونه T=ضخامت نمونه به میلیمتر     =یا ضریب جذب وزنی عبارت است از مقدار انرزی جذب شده توسط 1 گرم حجم با جرم ویزه D در برخورد اشعه با سطح     می باشد نمونه چوب در جهت شعاعی ,عرضی و مماسی مورد نظر با ضخامت Tدر نظر گرفته می شود نمونه روی دستگاه قرار می گیرد و مانند رادیولوزی عکس برداری می کند مقدار انرزی خروجی از نمونه متناسب با بافت چوب می باشد .

 

 

یا دانسیته اپتیک ارتباط بین انرزی تابانده شده و جذب شده می باشد دانسیته اپتیک با جرم ویزه یا  رابطه خطی دارد و با توجه به این رابطه د

/ 3 نظر / 89 بازدید

good

خیلی ممنون از این همه اطلاعات مفید

saeid

مرسی دوست گرامی...