Waygo

I. ĐỘ ẨM GỖ (MC) VÀ ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI MÔI TRƯỜNG (RH)

Gỗ là một vật liệu hút ẩm, có nghĩa là nó liên tục cố gắng đạt được trạng thái cân bằng độ ẩm với môi trường của nó. Khi độ ẩm tương đối của môi trường (RH) thay đổi, độ ẩm (MC) của gỗ cũng sẽ thay đổi. Bảng sau đây thể hiện mối quan hệ giữa MC và RH.

Lưu ý rằng nhiệt độ không phải là yếu tố quan trọng;  chỉ có RH là yếu tố quan trọng làm thay đổi độ ẩm gỗ. Thêm nữa, các giá trị trên đây là đúng với tất cả các loại gỗ.

Trong bảng trên, EMC (Equilibrium Moisture Content) là mức độ ẩm cân bằng của gỗ (mà gỗ sẽ cố gắng đạt được) tại một khoảng RH cho trước. Giá trị độ ẩm (MC) của gỗ, như trong cột đầu tiên, sẽ có thể là một giá trị bất kỳ nào đó, nhưng theo thời gian sẽ cân bằng tại giá trị MC đã nêu (tức MC = EMC).

Trong bài viết này, chữ “độ ẩm” sẽ được hiểu là RH, tức độ ẩm tương đối của môi trường (tính tương đối là do độ ẩm không khí phụ thuộc vào từng mức nhiệt độ). Ngược lại, MC sẽ được viết rõ là “độ ẩm gỗ” để tránh nhầm lẫn.

II. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM ĐỐI VỚI SỰ CO NGÓT CỦA GỖ

Nếu vậy, vấn đề lớn về MC của gỗ là gì?

Thực tế là các đặc tính của gỗ sẽ thay đổi theo sự thay đổi của MC, trong đó đáng chú ý nhất là việc gỗ co ngót lại hoặc phồng lên đáng kể khi MC thay đổi. Sự thay đổi thuộc tính gỗ này sẽ kéo theo những thay đổi trong quá trình xử lý, dán, gia công và hoàn thiện. Chúng ta hãy xem xét ngắn gọn một số thay đổi này nhằm xác định mức độ cần thiết của việc đo lường và kiểm soát độ ẩm.

Trong tất cả các thay đổi thuộc tính gỗ, chắc chắn thay đổi rắc rối nhất là hiện tượng co ngót và trương nở. Vấn đề còn phức tạp hơn khi gỗ sẽ co lại với mức độ khác nhau theo ba hướng - độ co rút theo chiều dọc thường khá gần với 0; phần dọc theo thớ gỗ, song song với các vòng gỗ sẽ co lại tới 1% khi thay đổi MC từ 3% đến 4%; và phần dọc theo thớ gỗ, vuông góc với các vòng gỗ sẽ co lại khoảng 1% khi thay đổi 7% MC.

Tất nhiên, sẽ có sai biệt giữa tấm này và tấm khác của cùng một loài, cũng như giữa loài này và loài khác. Bảng sau đây cho thấy sự thay đổi trung bình về kích thước đối với một thanh gỗ sấy phẳng, độ rộng thanh khoảng 7.5cm và mức thay đổi 2% MC. Độ co ngót về cơ bản là một hàm tuyến tính của MC, vì vậy hãy nhân đôi các giá trị đối với thay đổi 4% MC, nhân ba giá trị đối với thay đổi 6% MC, v.v… 

Về tổng quan, ta thấy một tấm gỗ rộng khoảng 7.5cm sẽ thay đổi chiều rộng từ 0.28mm đến 0.55mm khi độ ẩm gỗ MC thay đổi 2% - một thay đổi kích thước khá nhỏ. Nhưng sự thay đổi như vậy là khá lớn đối với việc dán cạnh và độ phẳng yêu cầu của sản phẩm khi hoàn thiện với độ bóng cao, như thảo luận sau đây.

 III. DÁN

Dưới 12% MC, chất kết dính thường được sử dụng cho gỗ không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi MC - nghĩa là độ bền của keo và tính chất hóa học của chất kết dính không thay đổi theo các MC khác nhau. Tuy nhiên, MC ảnh hưởng đến việc dán theo những cách khác.

Đầu tiên, khi gỗ rất khô (dưới 6% MC), nó rất hấp thụ nước. Khi phết keo lên gỗ khô, chất lỏng trong keo (thường là nước) gần như ngay lập tức được chiết ra khỏi chất kết dính. Trừ khi mối nối keo được hoàn thành ngay lập tức, sự hấp thụ nhanh chóng của chất lỏng này sẽ dẫn đến mối nối rất yếu do chất kết dính đông đặc và đông kết sớm (vì mất nước). Điều ngược lại cũng đúng - đối với MC cao hơn, khoảng thời gian cần thiết để keo đông kết cần được kéo dài (vì dư nước).

Thứ hai, khi MC của gỗ thay đổi, kích thước của miếng gỗ cũng thay đổi (co lại hoặc phồng lên). Vì vậy, nếu MC của gỗ không cân bằng với độ ẩm của không khí, thì các miếng gỗ được dán sẽ thay đổi kích thước. Nếu chúng thay đổi kích thước trước khi các mảnh được dán lại với nhau, thì có khả năng khoảng cách giữa các mảnh liền kề sẽ vượt quá 0.15mm, nghĩa là mối nối keo giữa chúng sẽ yếu đi. Nếu các thanh gỗ thay đổi MC sau khi dán, thì các thanh có thể co lại hoặc phồng lên khác nhau. Một số tác động của hiện tượng co ngót hoặc trương nở chậm này là:

a.   Phát triển ứng suất lên mối nối, thường có thể dẫn đến các vết nứt ở đầu cuối của các tấm được dán, và

b.   Co ngót không đồng đều dẫn đến độ dày khác nhau và bề mặt không bằng phẳng. (Lưu ý: Hiện tượng co rút và trương nở chậm này đôi khi còn được gọi là cong vênh chậm).

IV. GIA CÔNG

Ảnh hưởng của MC đến chất lượng gia công đã được ghi chép đầy đủ trong các sách về gia công, nhưng lại thường bị bỏ qua trong hoạt động sản xuất. MC cao (đặc biệt là với các loài gỗ có mật độ thấp) sẽ dẫn đến sự gia tăng độ mờ khi bào, doa, và thậm chí là chà nhám. Ngoài ra, khi MC cao, gỗ sẽ giảm khả năng tách khỏi máy bào hoặc trục lăn (tức dính vào bề mặt máy), sợi gỗ sẽ bị rách hoặc sứt mẻ và nổi sần.

Các vấn đề về gia công cũng tăng lên khi gỗ được sấy khô quá mức vì độ cong vênh, đặc biệt là cong dạng vồng (cupping) sẽ xảy ra nhiều hơn trong quá trình cưa cắt lần đầu để gia công. Kết quả là các cạnh gỗ sẽ không có chất lượng cao vì chúng sẽ không phẳng hoặc đủ thẳng cho nhiều hoạt động sản xuất tiếp theo.

Một vấn đề gia công khác liên quan đến MC là vấn đề khô cứng bề mặt gỗ. Gỗ khô cứng bề mặt và ngậm ứng suất (tức phần lõi độ ẩm cao hơn mặt gỗ) sẽ cong vênh ngay lập tức khi gia công. Xin xem thêm các bài liên quan của Waygo về các vấn đề này. 

V. CÁCH QUẢN LÝ EMC, RH, MC 

Bước đầu tiên trong việc kiểm soát độ ẩm là phải sấy khô gỗ ở mức MC chính xác. Điều quan trọng cần nhớ là việc kiểm tra độ ẩm gỗ sấy ra lò bao gồm cả kiểm tra MC trung bình và kiểm tra độ sai lệch MC của cả mẻ sấy (sử dụng độ lệch chuẩn trong thống kê).

Nhiều công ty ngày nay đang chỉ định MC trung bình từ 6,25 đến 7,25% MC với mức chênh lệch (được đo bằng độ lệch chuẩn) là 0,6%. Để xác định giá trị trung bình và độ sai lệch một cách chính xác thì cần phải chọn và đo không dưới 20 mẫu. Tuy nhiên, hãy nhớ rằng hầu hết những người vận hành hầm sấy gỗ thường chỉ sử dụng 8 hoặc 10 mẫu và những mẫu này nằm ở ngoài rìa của lô gỗ vì chúng thuận tiện, qua đó không đại diện cho lô gỗ. 

Không hề nói quá khi cho rằng trên thực tế, thường thì người vận hành hầm sấy không biết MC thực sự của lô gỗ. Sấy quá khô là phổ biến và sấy dưới mức cũng không phải là hiếm. Tất nhiên, người vận hành hầm sấy nhận được chỉ thị của chủ doanh nghiệp, do đó, chủ doanh nghiệp chính là người phải chỉ định MC trung bình chính xác và mức chênh lệch mong muốn cũng như cách thức đo lường quy định trong quá trình vận hành hầm sấy. 

Nếu MC sai, nhà máy sản xuất đồ gỗ sẽ phải tiêu phí rất nhiều tiền mỗi năm vì các đơn hàng bị từ chối, đặc biệt là vào mùa đông khi gỗ thường quá ẩm ướt (do hấp thụ ẩm từ môi trường). 

Sau khi gỗ đã được làm khô đúng cách và giảm ứng suất đúng cách, gỗ phải được bảo quản trong các điều kiện được kiểm soát, tức RH được kiểm soát.  Kiểm soát RH trong nhà kho hoặc chỗ lưu trữ có thể được thực hiện bằng cách lắp đặt các hệ thống điều hòa ẩm đắt tiền. Tuy nhiên, việc này cũng có thể được thực hiện một cách ít kinh phí hơn bằng cách kiểm soát nhiệt của kho lưu trữ.

Tại sao việc kiểm soát nhiệt lại hiệu quả?

Đầu tiên, khi không khí nóng lên, RH (của không khí) sẽ giảm xuống và khi được làm mát, RH sẽ tăng lên. Thứ hai, RH bên ngoài ở nhiều nơi sẽ gần bằng 100% RH vào sáng sớm ngay trước khi mặt trời mọc. Vì vậy, cần giữ cho kho lưu trữ ấm hơn vài độ so với nhiệt độ bên ngoài. Có thể sử dụng một ẩm kế có tính năng tự bật máy sưởi khi độ ẩm lên cao.

VI. KIỂM TRA MC

Có rất nhiều câu chuyện thực tế về việc các nhà máy có các đơn hàng bị từ chối cao vì MC và sau khi kiểm soát được MC, số đơn hàng bị trả về đã giảm xuống gần như bằng không. Đơn cử, một công ty cửa gỗ ở Mỹ có hơn 1000 đơn hàng xuất bị từ chối vào mỗi mùa đông; với máy đo MC (loại in-line đấu trực tiếp trên máy gia công) họ tiến hành loại bỏ gỗ còn ẩm (MC cao), và số đơn xuất bị từ chối mùa đông tiếp theo của họ chỉ còn là 6.

Như vậy, cách tốt nhất để kiểm tra MC của gỗ sấy là gì?

Có hai cách tiếp cận cơ bản như sau. 

Đầu tiên là lấy mẫu MC của gỗ (gỗ tự sấy hoặc gỗ nhập) và loại bỏ những thanh quá khô và quá ướt. Mỗi lần lấy mẫu 30 thanh sẽ cho một bức tranh tương đối chính xác về MC của cả lô gỗ, cả về MC trung bình và độ lệch chuẩn MC. Ví dụ: Giả sử mức trung bình được đo của 30 thanh gỗ mẫu là 7,08% MC, với độ lệch chuẩn là 0,4%, thì 98% số thanh gỗ trong lô sẽ nằm trong khoảng từ 6,28% đến 7,88% MC. 

Cách tiếp cận thứ hai là đo từng mảnh gỗ bằng máy đo MC đấu trực tiếp (thường nằm ở phía trước hoặc phía sau tấm gỗ, gắn trực tiếp trên máy gia công). 

Về thiết bị đo mẫu MC thông dụng thì có hai lựa chọn chính về máy đo độ ẩm - máy đo kiểu kim đo điện trở và máy đo kiểm không kim. Nói chung, cả hai loại máy đo đều có những ưu điểm và nhược điểm nhất định. Nói tóm gọn, cả hai đều hoạt động tốt. Việc so sánh các máy này trên một lô hơn 250 miếng gỗ sấy mẫu sẽ không cho thấy sự  sai khác rõ ràng giữa loại này hay loại kia. Một nhà máy quan tâm đến MC thì nên có cả hai loại máy.

Xin tham khảo thêm bài viết phân tích của Waygo về các loại máy đo độ ẩm cầm tay, và phương pháp đo độ ẩm bằng phương pháp sử dụng lò nướng.

Tham khảo: Bài viết “The hows and whys of monitoring moisture content in lumber” của TS Eugene Wengert.

Bản quyền nội dung thuộc về Công ty Cổ phần Waygo. Mọi hình thức sao chép, công bố lại phải dẫn nguồn Công ty Cổ phần Waygo.