خشک‌کردن چوب

**خشک‌کردن چوب** () که **چوب‌رسانی** یا **فصل‌خشک‌کنی** نیز نامیده می‌شود، فرایند کاهش رطوبت چوب پیش از کاربرد آن است. هرگاه خشک‌کردن در کوره انجام شود، فراورده را «چوب کوره‌خشک» می‌نامند و هرگاه در فضای آزاد صورت گیرد، روش «هواخشک» خوانده می‌شود. خشک‌کردن چوب هم برای مصارف ساختمانی و هنرهای چوبی و هم برای بهبود کیفیت سوخت (هیزم) اهمیت دارد.

چوب ماده‌ای رطوبت‌گیر است و پیوسته با محیط پیرامون خود تبادل رطوبت می‌کند. اگر فرایند خشک‌شدن بیش‌ازاندازه سریع باشد، انقباض نایکنواخت در چوب پدید می‌آید و ممکن است به ترک‌خوردگی، تاب‌برداشتن یا پدیده‌ای به نام «سخت‌شدن پوسته» بینجامد. از این رو، خشک‌کردن باید تحت شرایط کنترل‌شده انجام گیرد. چوب تازه‌بریده (چوب سبز) اغلب بیش از ۵۰ درصد وزنش آب دارد؛ این آب به سه شکل آب آزاد، آب پیوندی و بخار آب در بافت چوب وجود دارد.

خشک‌کردن مناسب چوب مزایای متعددی دارد: کاهش وزن و در نتیجه صرفه‌جویی در هزینهٔ حمل‌ونقل، افزایش استحکام مکانیکی، بهبود ویژگی‌های عایق‌بندی حرارتی و الکتریکی، آمادگی بهتر برای رنگ‌آمیزی و چسب‌زنی و نیز پیشگیری از پوسیدگی و حملهٔ حشرات. در صنعت چوب، فرایند خشک‌کردن یکی از مهم‌ترین مراحل ارزش‌افزوده بر فراورده‌های اره‌شده به‌شمار می‌رود.

## انگیزه‌های خشک‌کردن
### کاربرد سازه‌ای و صنایع چوبی
چوبی که به‌عنوان مصالح ساختمانی یا در هنرهای چوبی به کار می‌رود، پس از نصب با محیط اطراف به تعادل رطوبتی می‌رسد. این تعادل‌یابی (که معمولاً شامل از دست دادن رطوبت است) انقباض نایکنواخت ایجاد می‌کند و اگر بسیار سریع رخ دهد ممکن است به چوب آسیب بزند. الوار معمولاً پیش از خشک‌کردن اره می‌شود، هرچند گاهی تنهٔ درخت به‌صورت کامل خشک می‌گردد.

تاکسازان برای بشکه‌های بلوط، خشک‌شدن طبیعی چوب را ترجیح می‌دهند، زیرا در این فرایند ترکیبات معطر فرّار و پلی‌فنول‌های ویژهٔ چوب بلوط بهتر تکامل می‌یابند.

### سوخت
هنگامی که چوب به‌عنوان هیزم سوزانده می‌شود، خشک‌کردن آن ارزش حرارتی را بالا می‌برد، چرا که رطوبت کمتری باید در جریان احتراق تبخیر شود. اگر کنده‌ای با ۵۰ درصد رطوبت در دمای بالا بسوزد و دمای گاز خروجی به ۱۰۰ درجهٔ سلسیوس برسد، نزدیک به ۵ درصد انرژی آن صرف تبخیر آب می‌شود. ارزش گرمایی هیزم به‌صورت خطی با کاهش رطوبت افزایش می‌یابد.

## گونه‌های چوب
چوب بر پایهٔ خاستگاه گیاه‌شناختی به دو دسته تقسیم می‌شود: چوب‌های نرم (از درختان سوزنی‌برگ) و چوب‌های سخت (از درختان پهن‌برگ). چگالی چوب نرم در گسترهٔ ۳۵۰ تا ۷۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب و چوب سخت ۴۵۰ تا ۱٬۲۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب است. پس از خشک‌شدن، هر دو گروه نزدیک به ۱۲ درصد رطوبت دارند. به‌دلیل ساختار متراکم‌تر و پیچیده‌تر سخت‌چوب‌ها، تراوایی آن‌ها کمتر و در نتیجه خشک‌کردنشان دشوارتر است.

## رابطهٔ چوب و آب
### شکل‌های آب در چوب
آب در چوب به سه شکل وجود دارد:
* **آب آزاد:** آبی که در فضای میان‌یاخته‌ای (لومن) تنها با نیروهای مویینگی نگه‌داشته شده و از نظر شیمیایی پیوندی ندارد.
* **آب پیوندی (رطوبت‌گیر):** آبی که با پیوند هیدروژنی به گروه‌های هیدروکسیل (OH) آزاد در سلولز، همی‌سلولز و لیگنین دیوارهٔ یاخته‌ای متصل است.
* **بخار آب:** آبی که در دمای معمولی و رطوبت عادی به شکل بخار در لومن یاخته‌ها حضور دارد و مقدار آن ناچیز است.

### درصد رطوبت
درصد رطوبت چوب بر پایهٔ جرم خشک با فرمول زیر محاسبه می‌شود:

: \text{moisture content} = \frac{m_\text{g} - m_\text{od}}{m_\text{od}} \times 100\%

که در آن m_\text{g} جرم چوب تر و m_\text{od} جرم خشک کوره‌ای آن است (پس از ۲۴ ساعت خشک‌شدن در کوره با دمای نزدیک به ۱۰۳ درجهٔ سلسیوس تا رسیدن به جرم ثابت).

### نقطهٔ اشباع تار
نقطهٔ اشباع تار (; FSP) رطوبتی است که در آن آب آزاد لومن کاملاً از دست رفته ولی دیوارهٔ یاخته‌ای هنوز از آب پیوندی اشباع است. در بیشتر گونه‌ها این نقطه بین ۲۵ تا ۳۰ درصد رطوبت قرار دارد. سیائو (۱۹۸۴) رابطهٔ زیر را برای وابستگی نقطهٔ اشباع تار X_\text{fsp} (کیلوگرم بر کیلوگرم) به دما T (سلسیوس) گزارش کرده‌است:

: X_\text{fsp} = 0.30 - (T - 20)/1000

با کاهش رطوبت به زیر نقطهٔ اشباع تار، تغییرات چشمگیری رخ می‌دهد:
# حجم چوب کاهش می‌یابد (انقباض)؛
# استحکام عموماً افزایش می‌یابد (به‌جز مقاومت ضربه‌ای)؛
# مقاومت‌ویژهٔ الکتریکی به‌شدت بالا می‌رود.

### رطوبت تعادلی

چوب به‌عنوان مادهٔ رطوبت‌گیر تمایل دارد رطوبتش با رطوبت نسبی و دمای هوای پیرامون به تعادل برسد. رطوبت تعادلی (; EMC) رطوبتی است که در آن فشار بخار آب در چوب برابر با فشار بخار آب محیط می‌شود و تبادل رطوبت متوقف می‌گردد. رطوبت تعادلی عمدتاً تابع رطوبت نسبی هوا و به میزان کمتری تابع دماست.

### رطوبت چوب در حال بهره‌برداری
چوب پس از نصب نیز خاصیت رطوبت‌گیری خود را حفظ می‌کند و تحت نوسانات فصلی و شبانه‌روزی رطوبت محیط قرار می‌گیرد. برای به حداقل رساندن تغییر ابعاد، چوب معمولاً تا رطوبتی نزدیک به میانگین رطوبت تعادلی شرایط بهره‌برداری خشک می‌شود. برای نمونه، بر پایهٔ استاندارد استرالیایی (AS/NZS 4787)، رطوبت تعادلی برای بیشتر ایالت‌ها ۱۰–۱۲ درصد توصیه شده، حال آنکه در ساختمان‌های دارای گرمایش مرکزی یا تهویهٔ مطبوع دائم این مقدار ممکن است به ۶–۷ درصد کاهش یابد.

### انقباض و تورم
با تغییر رطوبت چوب در زیر نقطهٔ اشباع تار، انقباض (با کاهش رطوبت) و تورم (با افزایش رطوبت) رخ می‌دهد. تغییر حجم در جهات مختلف یکسان نیست: بیشترین تغییر در جهت مماسی بر حلقه‌های رشد (۵ تا ۱۰ درصد)، کمتر در جهت شعاعی (۲ تا ۶ درصد) و ناچیز در جهت طولی (۰٫۱ تا ۰٫۳ درصد) رخ می‌دهد.

انقباض نایکنواخت عرضی به عواملی چون تناوب چوب پسین و پیشین در حلقه‌های سالانه، نفوذ اشعه‌های چوبی در جهت شعاعی، ساختار ریزرشته‌ها و ترکیب شیمیایی تیغهٔ میانی وابسته است.

در آرمانی‌ترین حالت، چوب باید تا رطوبتی خشک شود که در شرایط بهره‌برداری نیز به آن خواهد رسید تا تغییرات ابعادی پس از نصب به کمینه برسد. از راه‌های شیمیایی نیز می‌توان تغییرات ابعادی را کاهش داد؛ برای مثال عمل‌آوری چوب با استیک انیدرید بازده ضدانقباضی بالایی دارد.

## سخت‌شدن پوسته
سخت‌شدن پوسته () پدیده‌ای است که در اثر خشک‌شدن بیش‌ازحد سریع چوب رخ می‌دهد. لایه‌های بیرونی زودتر خشک شده و منقبض می‌شوند و به اصطلاح «قفل» می‌گردند، درحالی‌که هستهٔ چوب هنوز مرطوب است. هنگامی که هسته سرانجام خشک شود و بخواهد منقبض گردد، پوستهٔ قفل‌شده مانع می‌شود و تنش‌های معکوس (فشاری در پوسته و کششی در هسته) پدید می‌آید. چوب دچار سخت‌شدن پوسته ممکن است هنگام اره‌کردن به‌شدت تاب بردارد.

## روش‌های خشک‌کردن
### هواخشکی (خشک‌کردن طبیعی)
هواخشکی کهن‌ترین و ساده‌ترین شیوه است. چوب‌ها زیر سرپناهی محافظ از باران و با فاصله‌گذاری مناسب بین لایه‌ها روی هم چیده می‌شوند تا هوا آزادانه جریان یابد. این روش بدون مصرف انرژی خارجی و تنها با تبخیر طبیعی و جریان باد عمل می‌کند، اما زمان‌بر است (برای هیزم شکسته، چهار تا دوازده ماه). محل خشک‌کردن باید بلند، هموار و دارای زهکشی خوب باشد و از درخت و بوته و منابع آبی که رطوبت هوا را بالا می‌برند دور باشد.

از کاستی‌های هواخشکی، عدم امکان کنترل دما و رطوبت نسبی هوا و رطوبت نهایی وابسته به اقلیم منطقه است که ممکن است برای مصارفی مانند مبل‌سازی و کف‌پوش کافی نباشد.

### خشک‌کردن کوره‌ای (مصنوعی)
#### خشک‌کردن همرفتی
رایج‌ترین روش فنی، خشک‌کردن همرفتی () است. در این روش دما، سرعت جریان هوا و رطوبت نسبی درون محفظهٔ خشک‌کن کنترل می‌شود. فرایند سه مرحله دارد: مرحلهٔ گرم‌کردن (رطوبت نسبی بالا برای انتقال حرارت بهتر)، مرحلهٔ خشک‌کردن (تنظیم شیب خشک‌شدن متناسب با گونهٔ چوب) و مرحلهٔ تثبیت (یکنواخت‌سازی رطوبت در سراسر چوب). بازیافت بخشی از انرژی نیز با بهره‌گیری از آنتالپی تراکم بخار آب خروجی ممکن است.

#### خشک‌کردن خلأیی
در خشک‌کردن خلأیی () فشار محفظه به ۹۵–۱۵۰ هکتوپاسکال کاهش می‌یابد. با پایین آمدن فشار، نقطهٔ جوش آب کاهش یافته و آب درون چوب حتی در دماهای پایین به بخار تبدیل می‌شود. این روش به‌ویژه برای چوب‌های گران‌بها و گونه‌های دشوارخشک مناسب است.

## سازوکارهای حرکت رطوبت
### مسیرهای عبور رطوبت
رطوبت درون چوب از ناحیه‌های پُررطوبت‌تر به ناحیه‌های کم‌رطوبت‌تر حرکت می‌کند. حرکت آب به‌صورت مایع یا بخار از راه حفره‌های آوندی، تراکئیدها، یاخته‌های پرتوی، روزنه‌ها و فضاهای بین‌یاخته‌ای صورت می‌گیرد. تراوایی طولی آبکشت سخت‌چوب‌ها به‌دلیل وجود آوندها بیشتر است، اما تراوایی عرضی اغلب بسیار پایین است. گاه آوندها توسط تیل‌ها یا ترشح صمغ مسدود می‌شوند و خشک‌شدن را دشوارتر می‌کنند.

### نیروهای محرکهٔ حرکت رطوبت
سه نیروی محرکهٔ اصلی عبارت‌اند از: شیب درصد رطوبت، فشار جزئی بخار آب و پتانسیل شیمیایی آب.

#### کنش مویینگی
نیروهای مویینگی جابه‌جایی آب آزاد را کنترل می‌کنند. تبخیر آب از سطح چوب نیروی مکشی بر آب آزاد لایه‌های زیرین وارد می‌کند. با پایان یافتن آب آزاد، نقش مویینگی نیز پایان می‌یابد.

#### اختلاف پتانسیل شیمیایی و نفوذ
پتانسیل شیمیایی آب نیروی محرکهٔ واقعی انتقال آب به هر دو صورت مایع و بخار در چوب است. شیب پتانسیل شیمیایی با شیب رطوبت مرتبط است و تعادل زمانی برقرار می‌شود که پتانسیل شیمیایی آب در سراسر چوب یکنواخت گردد. نفوذ () سازوکار غالب خشک‌شدن سخت‌چوب‌های نفوذناپذیر و فرایندی کند در مقایسه با جابه‌جایی مویینگی است.

## تأثیر خشک‌کردن بر ذخیرهٔ کربن
خشک‌کردن با انقباض جزئی چوب همراه است و نسبت کربن به حجم افزایش می‌یابد. با این حال بخشی از کربن چوب به شکل ترکیبات آلی فرّار وجود دارد و هنگام خشک‌شدن به جو آزاد می‌شود. پژوهشی در سال ۲۰۱۱ بر ۵۹ گونهٔ جنگلی حاره‌ای پاناما نشان داد که نمونه‌های تازهٔ منجمدشده به‌طور معناداری کربن بیشتری نسبت به نمونه‌های کوره‌خشک دارند (اختلاف نزدیک به ۲٫۵ درصد جرم خشک). بر این اساس ذخایر کربن جنگل‌های حاره‌ای ممکن است ۳٫۳ تا ۵٫۳ درصد بیش‌برآورد شده باشد.

## مزایای خشک‌کردن چوب
مزایای کلیدی خشک‌کردن عبارت‌اند از:
# کاهش وزن و در نتیجه صرفه‌جویی در هزینهٔ حمل‌ونقل.
# افزایش استحکام در بیشتر ویژگی‌های مکانیکی.
# آماده‌سازی بهتر برای آغشته‌سازی با مواد نگهدارنده.
# بهبود عملکرد ماشین‌کاری، پرداخت و چسب‌زنی.
# بهبود ویژگی‌های عایق‌بندی الکتریکی و حرارتی.
# پیشگیری از پوسیدگی و حملهٔ حشرات (ارگانیسم‌های عامل پوسیدگی معمولاً در رطوبت زیر ۲۰ درصد قادر به رشد نیستند).

## نگهداری برای کاهش تنش
برای چوب‌های باارزش، خشک‌کردن باید بسیار آهسته یا با روش‌های ویژه انجام شود تا تنش‌های رشد تخلیه گردد. به‌طور سنتی، لبه‌های برش‌خورده با پوشش بخارناتراوا (رنگ، لاک یا موم) پوشانده می‌شد. برای تخته‌ها معمولاً به ازای هر سانتی‌متر ضخامت یک سال نگهداری توصیه می‌شود. چوب‌های حاره‌ای متراکم مانند گرنادیل ممکن است به هشت سال نگهداری نیاز داشته باشند.

## ارزش اقتصادی
خشک‌کردن الوار یکی از مهم‌ترین مراحل ارزش‌افزوده در صنایع فراوری نخستین چوب است. بر پایهٔ داده‌های سازمان پژوهش و توسعهٔ فراورده‌های جنگلی و چوبی استرالیا (FWPRDC)، سخت‌چوب ارّه‌شدهٔ تر با بهایی در حدود ۳۵۰ دلار بر مترمکعب فروخته می‌شود، درحالی‌که با خشک‌کردن و فراوری ارزش آن به ۲٬۰۰۰ دلار بر مترمکعب یا بیشتر می‌رسد. عیوب ناشی از خشک‌کردن نادرست (ترک‌های درونی و بیرونی) زیان‌های هنگفتی به صنعت وارد می‌کند.

## منابع

* 

## پیوند به بیرون
* 
* تصاویر خشک‌کردن چوب در ویکی‌انبار

رده:چوب
رده:نجاری