Từ Wood Doctor: Đào tạo về gỗ và độ ẩm

Bởi Tiến sĩ Eugene Wengert – Tài liệu có bản quyền.
Được sử dụng với sự cho phép của Wagner Meters

Gỗ và các sản phẩm từ gỗ, ngay cả khi đã được sấy khô, vẫn luôn tăng hoặc giảm độ ẩm để đạt được sự cân bằng độ ẩm với môi trường xung quanh.

Nói cách khác, gỗ sẽ hấp thụ độ ẩm ở những nơi ẩm ướt hơn và sẽ mất độ ẩm ở những nơi khô hơn. Sự hấp thụ và mất độ ẩm này có thể trở nên quan trọng khi nhận ra rằng gỗ sẽ nở ra khi hấp thụ độ ẩm và co lại khi mất độ ẩm.

Ngoài ra, gỗ sẽ bị máy móc và keo dán kém nếu độ ẩm quá cao hoặc quá thấp.

Bởi Tiến sĩ Eugene Wengert – Tài liệu có bản quyền.
Được sử dụng với sự cho phép của Wagner Meters

Độ ẩm của một miếng gỗ và sự cân bằng với môi trường của nó được xác định bởi độ ẩm tương đối của không khí xung quanh miếng gỗ. Điều này đúng cho dù gỗ là gỗ xẻ và quá trình sản xuất là một thành phần chưa hoàn thiện trong quá trình vận chuyển hoặc lưu trữ hoặc được hoàn thiện bằng lớp phủ, chẳng hạn như vecni và được đưa vào sử dụng.

Nhiệt độ không ảnh hưởng đáng kể đến độ ẩm, và do đó cũng không làm gỗ co lại hoặc nở ra đáng kể. Việc thiếu độ nhạy nhiệt độ này là một lợi thế của gỗ khi so sánh với các vật liệu xây dựng khác như nhôm hoặc nhựa.

Trước khi tiếp tục, chúng ta hãy xem xét mối quan hệ quan trọng giữa độ ẩm tương đối và hàm lượng ẩm. Đối với độ ẩm tương đối trung bình nhất định trong không khí, có một hàm lượng ẩm trung bình mà gỗ sẽ cân bằng.

Ví dụ, nếu độ ẩm tương đối trong không khí là 30%, gỗ được lưu trữ ở điều kiện này cuối cùng sẽ đạt được độ ẩm 6%. Có thể cần nhiều giờ, nhiều ngày, nhiều tuần hoặc thậm chí nhiều tháng để đạt được giá trị cân bằng cuối cùng này.

Thời gian phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm kích thước của miếng gỗ, dày hơn sẽ mất nhiều thời gian hơn; hướng vân gỗ và thớ gỗ sẽ ngắn hơn; nhiệt độ không khí xung quanh, nóng hơn sẽ ngắn hơn; và lớp phủ được áp dụng (nếu có), gỗ phủ sẽ mất nhiều thời gian hơn.

Độ ẩm trong không khí được gọi là Độ ẩm cân bằng hay EMC.

Trong ví dụ về độ ẩm tương đối 30%, không khí có EMC là 6%.

Có 4 giá trị chính của độ ẩm tương đối và EMC tương ứng mà nhà sản xuất hoặc người sử dụng gỗ nên rất quen thuộc và thực sự nên ghi nhớ.

Hai giá trị đầu tiên, 6% đến 9% EMC, tương ứng với độ ẩm tương đối từ 30% đến 50% độ ẩm tương đối. Chúng rất quan trọng vì chúng là các giá trị nội thất điển hình cho các văn phòng và nhà ở có hệ thống sưởi ấm và điều hòa không khí ở hầu hết Bắc Mỹ. Các giá trị này áp dụng cho gỗ xẻ, gỗ tươi hoặc gỗ sấy khô, cũng như các bộ phận thô, các thành phần sản xuất, tủ, đồ nội thất và đồ gỗ.

Trong điều kiện thời tiết lạnh, điều kiện bên trong thậm chí có thể khô hơn 6% EMC. Trong các cơ sở sản xuất có hệ thống hút bụi và nơi không khí được sưởi ấm để tạo sự thoải mái, điều kiện trong nhà máy cũng thường khô hơn 6% EMC, trừ khi không khí được làm ẩm. Mặt khác, trong những tháng mùa hè ẩm ướt, đặc biệt là khi không có điều hòa, điều kiện trong nhà, văn phòng và cơ sở sản xuất đôi khi có thể vượt quá 9% EMC.

Đối với các khu vực ngoài trời được bảo vệ khỏi mưa ở hầu hết các nơi tại Hoa Kỳ, bao gồm nhà kho, nhà kho không có hệ thống sưởi và thậm chí cả những ngôi nhà không có hệ thống sưởi đang được xây dựng, không khí có EMC trung bình là 12% tương đương với độ ẩm tương đối là 65%.

Đối với các khu vực ven biển, Miami, New Orleans, Seattle và khí hậu đảo, Jamaica và Nhật Bản, EMC cao hơn. Các vị trí bên trong có thể lên tới 12% EMC, các vị trí bên ngoài lên tới 16% EMC.

Gỗ không phủ sẽ thay đổi độ ẩm nhanh hơn gỗ tốt được phủ. Nhưng lưu ý rằng lớp phủ chỉ làm chậm sự thay đổi độ ẩm. Thông thường, các sản phẩm gỗ có lớp phủ sẽ thay đổi độ ẩm khá chậm, nghĩa là, những điều kiện cực kỳ khô hoặc cực kỳ ẩm trong thời gian ngắn sẽ không rõ rệt như trong sản phẩm không phủ.

Và một khái niệm cơ bản khác, sấy lò không cung cấp sản phẩm gỗ không thay đổi độ ẩm. Tất cả gỗ đều thay đổi độ ẩm khi độ ẩm thay đổi. Sấy lò chỉ là một kỹ thuật nhanh chóng và chất lượng để đưa độ ẩm của gỗ xuống giá trị mong muốn. Nếu gỗ sấy lò được sấy đúng cách, nhưng các bộ phận và thành phần làm từ gỗ này không được xử lý đúng cách và được phép lấy lại độ ẩm. Sau đó, có thể xảy ra tình trạng co ngót tiếp theo trong môi trường nhà máy sản xuất khô hoặc trong nhà hoặc văn phòng khô ráo của khách hàng.

Chúng ta sẽ thảo luận về phép đo EMC và hàm lượng ẩm trong giây lát. Nhưng trước khi làm điều đó, hãy xem xét một số lý do khiến chúng ta quan tâm nhiều đến hàm lượng ẩm.

Bởi Tiến sĩ Eugene Wengert – Tài liệu có bản quyền.
Được sử dụng với sự cho phép của Wagner Meters

Độ ẩm của một miếng gỗ và sự cân bằng với môi trường của nó được xác định bởi độ ẩm tương đối của không khí xung quanh miếng gỗ. Điều này đúng cho dù gỗ là gỗ xẻ và quá trình sản xuất là một thành phần chưa hoàn thiện trong quá trình vận chuyển hoặc lưu trữ hoặc được hoàn thiện bằng lớp phủ, chẳng hạn như vecni và được đưa vào sử dụng.

Nhiệt độ không ảnh hưởng đáng kể đến độ ẩm, và do đó cũng không làm gỗ co lại hoặc nở ra đáng kể. Việc thiếu độ nhạy nhiệt độ này là một lợi thế của gỗ khi so sánh với các vật liệu xây dựng khác như nhôm hoặc nhựa.

Trước khi tiếp tục, chúng ta hãy xem xét mối quan hệ quan trọng giữa độ ẩm tương đối và hàm lượng ẩm. Đối với độ ẩm tương đối trung bình nhất định trong không khí, có một hàm lượng ẩm trung bình mà gỗ sẽ cân bằng.

Ví dụ, nếu độ ẩm tương đối trong không khí là 30%, gỗ được lưu trữ ở điều kiện này cuối cùng sẽ đạt được độ ẩm 6%. Có thể cần nhiều giờ, nhiều ngày, nhiều tuần hoặc thậm chí nhiều tháng để đạt được giá trị cân bằng cuối cùng này.

Thời gian phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm kích thước của miếng gỗ, dày hơn sẽ mất nhiều thời gian hơn; hướng vân gỗ và thớ gỗ sẽ ngắn hơn; nhiệt độ không khí xung quanh, nóng hơn sẽ ngắn hơn; và lớp phủ được áp dụng (nếu có), gỗ phủ sẽ mất nhiều thời gian hơn.

Độ ẩm trong không khí được gọi là Độ ẩm cân bằng hay EMC.

Trong ví dụ về độ ẩm tương đối 30%, không khí có EMC là 6%.

Có 4 giá trị chính của độ ẩm tương đối và EMC tương ứng mà nhà sản xuất hoặc người sử dụng gỗ nên rất quen thuộc và thực sự nên ghi nhớ.

Hai giá trị đầu tiên, 6% đến 9% EMC, tương ứng với độ ẩm tương đối từ 30% đến 50% độ ẩm tương đối. Chúng rất quan trọng vì chúng là các giá trị nội thất điển hình cho các văn phòng và nhà ở có hệ thống sưởi ấm và điều hòa không khí ở hầu hết Bắc Mỹ. Các giá trị này áp dụng cho gỗ xẻ, gỗ tươi hoặc gỗ sấy khô, cũng như các bộ phận thô, các thành phần sản xuất, tủ, đồ nội thất và đồ gỗ.

Trong điều kiện thời tiết lạnh, điều kiện bên trong thậm chí có thể khô hơn 6% EMC. Trong các cơ sở sản xuất có hệ thống hút bụi và nơi không khí được sưởi ấm để tạo sự thoải mái, điều kiện trong nhà máy cũng thường khô hơn 6% EMC, trừ khi không khí được làm ẩm. Mặt khác, trong những tháng mùa hè ẩm ướt, đặc biệt là khi không có điều hòa, điều kiện trong nhà, văn phòng và cơ sở sản xuất đôi khi có thể vượt quá 9% EMC.

Đối với các khu vực ngoài trời được bảo vệ khỏi mưa ở hầu hết các nơi tại Hoa Kỳ, bao gồm nhà kho, nhà kho không có hệ thống sưởi và thậm chí cả những ngôi nhà không có hệ thống sưởi đang được xây dựng, không khí có EMC trung bình là 12% tương đương với độ ẩm tương đối là 65%.

Đối với các khu vực ven biển, Miami, New Orleans, Seattle và khí hậu đảo, Jamaica và Nhật Bản, EMC cao hơn. Các vị trí bên trong có thể lên tới 12% EMC, các vị trí bên ngoài lên tới 16% EMC.

Gỗ không phủ sẽ thay đổi độ ẩm nhanh hơn gỗ tốt được phủ. Nhưng lưu ý rằng lớp phủ chỉ làm chậm sự thay đổi độ ẩm. Thông thường, các sản phẩm gỗ có lớp phủ sẽ thay đổi độ ẩm khá chậm, nghĩa là, những điều kiện cực kỳ khô hoặc cực kỳ ẩm trong thời gian ngắn sẽ không rõ rệt như trong sản phẩm không phủ.

Và một khái niệm cơ bản khác, sấy lò không cung cấp sản phẩm gỗ không thay đổi độ ẩm. Tất cả gỗ đều thay đổi độ ẩm khi độ ẩm thay đổi. Sấy lò chỉ là một kỹ thuật nhanh chóng và chất lượng để đưa độ ẩm của gỗ xuống giá trị mong muốn. Nếu gỗ sấy lò được sấy đúng cách, nhưng các bộ phận và thành phần làm từ gỗ này không được xử lý đúng cách và được phép lấy lại độ ẩm. Sau đó, có thể xảy ra tình trạng co ngót tiếp theo trong môi trường nhà máy sản xuất khô hoặc trong nhà hoặc văn phòng khô ráo của khách hàng.

Chúng ta sẽ thảo luận về phép đo EMC và hàm lượng ẩm trong giây lát. Nhưng trước khi làm điều đó, hãy xem xét một số lý do khiến chúng ta quan tâm nhiều đến hàm lượng ẩm.

Bởi Tiến sĩ Eugene Wengert – Tài liệu có bản quyền.
Được sử dụng với sự cho phép của Wagner Meters

Như chúng tôi đã đề cập, nhưng rất quan trọng nên cần nhắc lại, hầu hết các văn phòng và nhà ở Bắc Mỹ có EMC nội thất trung bình từ 6% đến 9%, độ ẩm tương đối từ 30% RH đến 50% RH. Đôi khi, nhà ở hoặc văn phòng có thể khô hơn, chẳng hạn như vào giữa mùa đông ở Bắc Mỹ hoặc vào mùa hè ở Tây Nam Hoa Kỳ khô hạn. Mặt khác, đôi khi, nhà ở hoặc văn phòng dọc theo các khu vực ven biển phía Nam hoặc phía Tây có thể ẩm ướt hơn.

Độ ẩm chính xác cho gỗ xẻ đưa vào cơ sở sản xuất, cho các sản phẩm gỗ trong quá trình sản xuất và cho sản phẩm trong quá trình lưu trữ và lắp đặt phụ thuộc vào EMC cuối cùng khi sử dụng cho sản phẩm. Bởi vì gỗ xẻ thậm chí chỉ hơi ướt một chút cũng có thể gây co ngót, và vấn đề co ngót thường nghiêm trọng hơn vấn đề phồng rộp, và bởi vì nhà ở hoặc văn phòng thông thường hiếm khi khô hơn nhiều so với EMC 6% đến 7%, độ ẩm tương đối 28% đến 38%.

Độ ẩm trung bình mong muốn điển hình cho gỗ xẻ, các bộ phận và thành phần dành cho sản phẩm nội thất là độ ẩm từ 6% đến 7%. Các chỉ báo độ ẩm tương đối điện tử có giá dưới 30 đô la tại các cửa hàng cung cấp đồ điện tử. Do đó, việc xác định độ ẩm chính xác và EMC liên quan ở bất kỳ địa điểm nào sản xuất, lưu trữ, lắp đặt hoặc sử dụng sản phẩm gỗ đều dễ dàng và tương đối rẻ.

Mặc dù độ ẩm trung bình của một miếng gỗ ở hầu hết các vị trí bên trong là từ 6% đến 7%, nhưng gỗ là vật liệu có tính biến đổi, không có hai miếng nào giống hệt nhau, do đó, luôn có một số thay đổi nhỏ về độ ẩm dưới 1% ở từng miếng gỗ tiếp xúc với cùng một EMC.

Theo nguyên tắc chung, sự khác biệt lý tưởng giữa độ ẩm của gỗ và EMC của không khí là độ ẩm 2%. Tuy nhiên, hãy hiểu rằng lượng biến thiên có thể chấp nhận được phụ thuộc vào sản phẩm được sản xuất và độ nhạy của sản phẩm với sự thay đổi độ ẩm.

Để đạt được độ đồng đều về độ ẩm tốt hơn đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn trong quá trình sấy lò và bảo quản gỗ khô tốt hơn trong quá trình xử lý, cả hai đều làm tăng giá gỗ và các thành phần. Tuy nhiên, việc giảm nguy cơ loại bỏ sẽ rất đáng giá với chi phí và sự chăm sóc bổ sung.

Bởi Tiến sĩ Eugene Wengert – Tài liệu có bản quyền.
Được sử dụng với sự cho phép của Wagner Meters

Chìa khóa để kiểm soát thành công hàm lượng ẩm bắt đầu từ hoạt động của lò sấy. Sau đó, khi gỗ đã được sấy khô trong lò sấy, gỗ phải được lưu trữ ở EMC chính xác để tránh những thay đổi không mong muốn và hàm lượng ẩm. Hầu hết các hoạt động sấy thương mại đều sấy đến hàm lượng ẩm chính xác và lưu trữ gỗ ở EMC chính xác hoặc độ ẩm tương đối.

Bước thứ hai trong việc kiểm soát hàm lượng ẩm và bước thứ hai này thậm chí còn quan trọng hơn bước đầu tiên là tại nhà máy sản xuất. Gỗ xẻ sấy trong các bộ phận chế biến và các thành phần gỗ chế tạo khi chúng mới đến phải được lưu trữ ở EMC chính xác để ngăn ngừa những thay đổi không mong muốn về hàm lượng ẩm. Vì các thành phần nhỏ hơn nhiều so với gỗ xẻ nên chúng có diện tích bề mặt trên một thể tích lớn hơn và nhiều thớ gỗ lộ ra hơn gỗ xẻ.

Do đó, các thành phần sẽ thay đổi độ ẩm nhanh hơn nhiều so với gỗ nếu EMC của không khí không bằng với độ ẩm của thành phần. Các bộ phận và thành phần cũng có giá trị hơn nhiều so với gỗ thô nên việc lưu trữ các bộ phận và thành phần đúng cách quan trọng hơn về mặt kinh tế so với việc lưu trữ gỗ.

Một yếu tố quan trọng trong việc kiểm soát độ ẩm trong các thành phần gỗ là kiểm soát EMC trong cơ sở sản xuất. EMC trong cơ sở phải rất gần với EMC tại nhà hoặc văn phòng của khách hàng. Điều này có thể liên quan đến việc bổ sung độ ẩm vào không khí trong cơ sở sản xuất. Nhưng ngay cả việc kiểm soát độ ẩm trong nhà máy cũng sẽ không khắc phục được các vấn đề về độ ẩm nếu các thành phần hoặc bộ phận không được lưu trữ đúng cách khi lần đầu tiên nhận được.

Một mối quan tâm quan trọng khác là việc lưu trữ hàng hóa hoàn thiện tại nhà hoặc văn phòng của khách hàng. Hàng hóa không bao giờ được lưu trữ bên ngoài hoặc trong tòa nhà hoặc nhà kho không có hệ thống sưởi ấm. EMC quá cao. Cũng có khả năng là trong một tòa nhà đang xây dựng, EMC có thể tạm thời cao hơn nhiều so với khi tòa nhà có người ở. Nếu vậy, các sản phẩm gỗ được lưu trữ sẽ lấy lại độ ẩm lúc đầu và sau đó mất độ ẩm nhanh chóng sau khi tòa nhà có người ở, phát triển cong vênh, nứt và các khuyết tật do độ ẩm khác.

Có thể dễ dàng duy trì mục tiêu EMC trong phòng. Cách dễ nhất để hạ thấp EMC và độ ẩm tương đối của không khí, tức là "làm khô không khí", là bằng cách tăng nhiệt độ trong phòng. Nguyên tắc chung là một căn phòng được sưởi ấm khoảng 25 độ F so với nhiệt độ thấp vào buổi sáng sẽ tạo ra 7% EMC, được coi là giá trị mục tiêu EMC tốt.

EMC trong một khu vực lưu trữ gỗ nhỏ cũng có thể được kiểm soát bằng cách bao quanh khu vực lưu trữ và kiểm soát độ ẩm tương đối bằng một đơn vị hút ẩm nhỏ cỡ gia đình. Điều này sẽ chỉ có hiệu quả khi gỗ đã đạt độ ẩm chính xác. Không có đủ điện trong đơn vị để làm khô gỗ thêm nữa.

Tương tự như vậy, không nên có rò rỉ không khí bên ngoài đáng kể trong phòng. Khu vực lưu trữ được kiểm soát DH này cũng có thể được sử dụng trong môi trường ẩm ướt để lưu trữ hàng đang sản xuất hoặc hàng đã hoàn thiện để ngăn ngừa tình trạng ẩm ướt trở lại không mong muốn. Mặc dù việc lưu trữ như vậy tốn một chút công sức, nhưng lợi nhuận thu được là sản phẩm chất lượng tốt hơn mà không có khiếu nại nào của khách hàng.

Bởi Tiến sĩ Eugene Wengert – Tài liệu có bản quyền.
Được sử dụng với sự cho phép của Wagner Meters

Độ ẩm của các thành phần gỗ cần được theo dõi để đảm bảo rằng không xảy ra tình trạng tăng hoặc giảm độ ẩm không cần thiết. Khi độ ẩm thay đổi đáng kể, sẽ mất nhiều thời gian để khôi phục độ ẩm chính xác của gỗ. Trên thực tế, việc xử lý gỗ có độ ẩm không đúng là lãng phí thời gian và tiền bạc.

Xử lý đúng cách trong suốt quá trình sản xuất sẽ đảm bảo điều này không xảy ra. Các thành phần, bộ phận bằng gỗ hoặc thậm chí là sản phẩm cuối cùng quá khô, độ ẩm dưới 5%, rất khó khôi phục lại chất lượng ban đầu.

Quy trình tốt nhất là đặt gỗ trong một căn phòng có thể cao hơn 1 phần trăm so với EMC dự kiến. Căn phòng cũng nên có một số quạt để khuấy không khí và thổi qua bề mặt gỗ, sau đó đợi cho đến khi độ ẩm được điều chỉnh; vài tuần hoặc lâu hơn.

Các bộ phận hoặc thành phần gỗ quá ướt thường có thể được sấy khô lại thành công. Tuy nhiên, rất khó để sấy khô lại thành công một sản phẩm hoàn thiện. Nếu độ ẩm cao là kết quả của điều kiện bảo quản kém, gỗ thường có thể được đặt vào phòng ấm có EMC 1 hoặc 2 phần trăm khô hơn độ ẩm yêu cầu. Một chút nhiệt sẽ đẩy nhanh quá trình sấy khô. Gỗ cần phải ở trong phòng này cho đến khi lõi đạt được độ ẩm chính xác chứ không chỉ trong thời gian cần thiết để các lớp bên ngoài đạt được độ ẩm chính xác.

Bởi Tiến sĩ Eugene Wengert – Tài liệu có bản quyền.
Được sử dụng với sự cho phép của Wagner Meters

Chúng ta đã thảo luận về độ ẩm của gỗ nhưng vẫn chưa nêu định nghĩa về độ ẩm.

Định nghĩa chặt chẽ về độ ẩm của gỗ là trọng lượng nước trong một miếng gỗ so với trọng lượng khô của những miếng gỗ này. Độ ẩm luôn được thể hiện bằng phần trăm (%), vì vậy chúng ta nhân câu trả lời với 100.

Chúng tôi đo lượng nước bằng cách cân miếng gỗ, sau đó sấy khô miếng gỗ trong lò ở nhiệt độ 215 độ F trong vòng 12 đến 36 giờ, cho đến khi gỗ khô. Sau đó, cân lại miếng gỗ sau khi sấy khô.

Sự khác biệt giữa hai trọng lượng là lượng nước có trong gỗ trước khi sấy khô. Trọng lượng cuối cùng là trọng lượng sấy khô trong lò.