คุณสมบัติของไม้

คุณสมบัติของไม้ทางฟิสิกส์

                      โดย ผศ.ทรงกลด จารุสมบัติ

คุณสมบัติของไม้ Wood properties

     ในการนำไม้ไปใช้ให้เกิดประโยชน์อย่างสูงสุด เราจำเป็นต้องรู้ถึงคุณสมบัติของไม้ เพราะการรู้ถึงคุณสมบัติของไม้นัน้จะทำให้เราเลือกใช้ไม้อย่างถูกต้อง และมีประสิทธิภาพ

     1. คุณสมบัติทางฟิสิกส์ 

        · ความแน่น (Density)

        · ค่าความถ่วงจำเพาะ (Specific Gravity)

        · ความชิ้น (Moisture Content)

        · การหดตัวและพองตัว (Shrinkage and Swelling)

        · ความแน่น (Density)หมายถึง มวลของไม้ต่อหน่วยปริมาตร มีหน่วยเป็นกรัม/ลบ.ซม. หรือ กิโลกรัม/ลบ.ม.
 

การหาค่าความหนาแน่นของ =   มวล
                        ปริมาตร

โดยปกติจะหาค่าความแน่นของไม้ ที่ไม้มีความชิ้น 12%

ค่าความแน่นของไม้จะเป็นปัจจัยที่สำคัญต่อคุณสมบัติของไม้

        · ค่าความถ่วงจำเพาะ (Specific Gravity)หมายถึงน้ำหนักอบแห้งของเนื้อไม้หารด้วย น้ำหนักของน้ำที่มีปริมาตรเท่ากับปริมาตรของไม้เมื่ออบแห้งแล้วหรือเมื่อสด

ปัจจัยที่สำคัญที่ทำให้ไม้มีความแน่นและค่าความถ่วงจำเพาะไม่เท่ากัน คือ

     § สภาพภูมิอากาศของไม้ที่เจริญเติบโต

     § สภาพภูมิประเทศของไม้ที่เจริญเติบโต

     § ชนิดไม้

     § ความชื้น

     § อุณหภูมิ

     § กระพี้ และแก่น

     § อัตราการเจริญเติบโต

     § สารแทรก

     §  ความชื้น (Moisture Content)ความชิ้นในเนื้อไม้ถือว่าเป็นปัจจัยที่สำคัญในการนำไม้ไปใช้ประโยชน์ ความชื้นในเนื้อไม้มีด้วยกัน 2 ส่วนคือ น้ำภายในผนังเซลล์ ที่เรียกว่า Bound Water และ น้ำที่อยู่ในช่องว่างภายในเซลล์ ที่เรียกว่า Free Water     เมื่อไม้แห้งน้ำในช่องว่างภายในเซลล์จะออกมาก่อน ปริมาณความชื้นของเนื้อไม้ ขณะที่ผนังเซลล์มีน้ำอย่างอิ่มตัวแต่น้ำที่อยู่ในช่องว่างภายในเซลล์ไม่มีนั้น เรียกว่า จุดหมาด (Fiber Saturation Point , FSP) ซึ่งถือว่าเป็นจุดที่สำคัญ เพราะน้ำในช่องว่างภายในเซลล์จะมีผลต่อน้ำหนักของไม้เท่านั้น แต่น้ำภายในผนังเซลล์จะมีผลต่อการหดตัว และพองตัวของเนื้อไม้ ซึ่งจุดหมาดของไม้จะมีค่าระหว่าง 20-30%

                                                   
       ภาพแสดงน้ำภายในผนังเซลล์ และน้ำในช่องว่างภายในเซลล์

การหาค่าความชื้นของเนื้อไม้มีอยู่ด้วยกัน 2 วิธี คือ      - วิธีอบแห้ง (Ovendry Method)         MC = 100(Wm-Wo)
                 Wo
     MC  =  ปริมาณความชื้น มีหน่วยเป็น เปอร์เซ็นต์
     Wm  =  น้ำหนักของไม้ที่มีความชื้น
     Wo  =  น้ำหนักอบแห้งของไม้

     - วิธีใช้เครื่องวัดความชื้น (Electrical Moisture Meter)

            
            ภาพแสดงเครื่องวัดความชื้น

     ในเรื่องของความชื้นในเนื้อไม้ ยังมีความชื้นของไม้อีกประเภทหนึ่งที่น่าสนใจ คือ ค่าความชื้นสมดุล  ดังนั้นจึงควรทราบว่าที่จะนำไม้ไปใช้นั้น มีค่าความชื้นสมดุลเท่าใด เพื่อลดปัญหาการหดตัวและการพองตัวของไม้

ผลของค่าความชื้นต่อคุณสมบัติอื่นของไม้

     - กลสมบัติของไม้จะเพิ่มขึ้นถ้าค่าของไม้ลดลง     - ความทนทานต่อแมลง และเห็ดราจะดีขึ้นเมื่อความชื้นของไม้ลดลง

     - ค่าการติดกาวจะดีขึ้น เมื่อค่าความชื้นของไม้ลดลง

     - ค่าความเป็นฉนวนไฟฟ้าจะลดลงเมื่อค่าความชื้นของไม้เพิ่มขึ้น

     · การหดตัวและพองตัว (Shrinkage and Swelling)

เมื่อเนื้อไม้เกิดการสูญเสียความชื้นในผนังเซลล์ก้จะเกิดการหดตัว และในทางตรงกันข้าม เมื่อเนิ้อไม้มีปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นในระดับที่ต่ำกว่าจุดหมาด ไม้ก็จะพองตัว ดังนั้นเนื้อไม้จะมีปริมาตรเล็กที่สุดในขณะที่ไม่มีความชื้นอยู่ในเนื้อไม้เลย และจะมีปริมาตรสูงสุด เมื่อมีน้ำอยู่อย่างอิ่มตัวในผนังเซลล์การหดตัวและการพองตัวของเนื้อไม้จะเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงความชื้นของเนื้อไม้ในช่วงที่ต่ำกว่าจุดหมาด

ผลของค่าความชื้นต่อคุณสมบัติอื่นของไม้
     - กลสมบัติของไม้จะเพิ่ขึ้นถ้าค่าของไม้ลดลง

     - ความทนทานต่อแมลง และเห็ดราจะดีขึ้นเมมื่อความชื้นของไม้ลดลง

     - ค่าการติดกาวจะดีขึ้น เมื่อค่าความชื้นของไม้ลดลง

(Equilibrium Moisture Content –EMC) ไม้เมื่อถูกปล่อยทิ้งให้ถูกกับสภาวะของอากาศก็จะปรับความชื้นในไม้ให้ได้สมดุลกับความชื้นในบรรยากาศ ปริมาณความชื้นนี้เรียกว่า ความชื้นสมดุล ซึ่งจะผันแปรไปตามความชื้นที่สัมพันธ์ของบรรยากาศที่อยู่ล้อมรอบ ดังนั้นการนำไม้ไปใช้ ณ ที่ใด จึงต้องปรับความชื้นของเนื้อไม้ให้ได้ความสมดุล เพื่อที่จะลดการเปลี่ยนแปลงความชื้นของเนื้อไม้ให้น้อยลงที่สุดซึ่งจะทำให้ลดการเปลี่ยนแปลงขนาดของเนื้อไม้ที่เกิดขึ้นเนื่องจากการหดตัวและพองตัวของไม้ จากการคายน้ำหรือดูดซับน้ำเข้าไปของเนื้อไม้ ประเทศไทยจะมีค่าความชื้นสมดุลอยู่ระหว่าง 10 + 2%

     - ค่าความเป็นฉนวนไฟฟ้าจะลดลงเมื่อค่าความชื้นของไม้เพิ่มขึ้น

       · การหดตัวและพองตัว (Shrinkage and Swelling)

เมื่อเนื้อไม้เกิดการสูญเสียความชื้นในผนังเซลล์ก้จะเกิดการหดตัว และในทางตรงกันข้าม เมื่อเนิ้อไม้มีปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นในระดับที่ต่ำกว่าจุดหมาด ไม้ก็จะพองตัว ดังนั้นเนื้อไม้จะมีปริมาตรเล็กที่สุดในขณะที่ไม่มีความชื้นอยู่ในเนื้อไม้เลย และจะมีปริมาตรสูงสุด เมื่อมีน้ำอยู่อย่างอิ่มตัวในผนังเซลล์การหดตัวและการพองตัวของเนื้อไม้จะเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงความชื้นของเนื้อไม้ในช่วงที่ต่ำกว่าจุดหมาด

การคำนวณหาการหดตัวและพองตัว

การหดตัว,การพองตัว (%)= ขนาด/ปริมาตรที่เปลี่ยนแปลง x 100                      ขนาด/ปริมาตรที่เริ่มต้น

            
        ภาพแสดงการหดตัวและพองตัวของไม้ในด้านต่างๆ
   

     การหดตัว และการพองตัวของไม้จะขึ้นอยู่กับทิศทางตามลักษณะโครงสร้างของเนื้อไม้ (แนวรัศมี , แนวสัมผัส และตามยาว โดยปกติการหดตัวทางด้านความยาวจะมีค่าน้อยที่สุด คือ 0.1 – 0.3% ทางด้านรัศมี 3-6% และทางด้านสัมผัสสูงสุดคือ 6-12%

ที่มา http://www.baannatura.com/th/mat/content/detail/116.html

คำถามชวนคิด
1.คุณสมบัติทางฟิสิกส์ มีอะไรบ้าง
ตอบ     · ความแน่น (Density)

        · ค่าความถ่วงจำเพาะ (Specific Gravity)

        · ความชิ้น (Moisture Content)

        · การหดตัวและพองตัว (Shrinkage and Swelling)

2.ความแน่น (Density)หมายถึงอะไร
ตอบ มวลของไม้ต่อหน่วยปริมาตร มีหน่วยเป็นกรัม/ลบ.ซม. หรือ กิโลกรัม/ลบ.ม. 
3.การหาค่าความหนาแน่นของ คือ
ตอบ มวล
    ปริมาตร4.ปัจจัยที่สำคัญที่ทำให้ไม้มีความแน่นและค่าความถ่วงจำเพาะไม่เท่ากัน คืออะไร
ตอบ  สภาพภูมิอากาศของไม้ที่เจริญเติบโต

      สภาพภูมิประเทศของไม้ที่เจริญเติบโต

      ชนิดไม้

      ความชื้น

      อุณหภูมิ

      อัตราการเจริญเติบโต

      สารแทรก

      ความชื้น (Moisture Content)

5.ผลของค่าความชื้นต่อคุณสมบัติอื่นของไม้มีอะไรบ้าง
ตอบ  คุณสมบัติของไม้จะเพิ่มขึ้นถ้าค่าของไม้ลดลง

     ความทนทานต่อแมลง และเห็ดราจะดีขึ้นเมมื่อความชื้นของไม้ลดลง

     ค่าการติดกาวจะดีขึ้น เมื่อค่าความชื้นของไม้ลดลง