چوب و تبادل آن با آب :
تغییر رطوبت چوب تا 30% سبب تغییر ابعاد چوب می شود، در نتیجه این موضوع مصرف چوب را با اشکالاتی مواجه می سازد. انجام تیمارهایی با استفاده از منومرها، رزین ها یا پلیمرهای مختلف در صورتی که این مواد بداخل غشا سلولی نفوذ نمایند در کاهش واکشیدگی چوب موثر خواهند بود.
هرچقدر حجم قطعه چوب کوچکتر باشد درصد جذب ﺁب ﺁن در زمان معین بیشتر است و در همین زمان معین هرچقدر حجم قطعه چوب بیشتر باشد درصد جذب ﺁن کمتر می شود .
بطور کلی چوب یک ماده جاذب رطوبت ( Hygroscopic ) است و به رطوبت در حالت های مایع و بخار کاملاً حساس است ، یعنی اگر قطعه چوب خشکی در محیط مرطوب قرار گیرد رطوبت را جذب می کند و برعکس . جذب یا دفع رطوبت باعث تغییر شکل و کج شدن محصولات چوبی می شود . چرا که با جذب یا دفع آب توسط چوب ، حجم آن افزایش یا کاهش می یابد . هر یک از این فرآیندها به ترتیب واکشیدگی ” جذب رطوبت ” و هم کشیدگی “دفع رطوبت” نام دارند .

آب در چوب معمولاً از نواحی با مقدار رطوبت بالاتر به نواحی با مقدار رطوبت پایین تر حرکت می کند(Walker et al., 1993). عمل خشک کردن از سطح بیرونی چوب آغاز شده و به سمت مرکز آن حرکت می کند، همچنین لازم به ذکر است که خشک کردن لایه بیرونی برای خارج کردن رطوبت از قسمت های درونی چوب ضرورت دارد. در نهایت چوب با هوای اطراف در مقدار رطوبت به تعادل می رسد.

مجراهای چوبی به‌وسیله یاخته‌های مرده و دیواره‌های چوبی شده بوجود می‌آیند. در هر دو حال پروتوپلاسم سلولی پدیدار می‌گردد و دیوارها به‌وسیله ته‌نشین شدن ماده لیگنین (که سختی چوب از آن است) افزایش می‌یابند.

سطوح تار و آوندی در نخستین سال رشد خود را در فاصله‌ای معین در بافت میان آوندهای چوبی و آبکشی قرار می‌دهند، این لایه کامبیوم نامیده می‌شود. کامبیوم به دو بخش درونی (آوند چوبی) و بیرونی (آوند آبکشی) تقسیم می‌شود. همچنانکه سلولهای پیر با رشد پیوسته تنه فرو می‌ریزند، لایه‌های تازه آوند آبکشی کار خود را انجام می‌دهند.

دلایل ترک خوردن چوب در هنگام از بین بردن آب چوب:
مطابق تجربه بدست آمده، مشکلات عمده در خشک کردن الوار این است که تمایل لایه های خارجی به سریع خشک شدن بیشتر از لایه های داخلی می باشد. اگر این لایه ها را بگذاریم زیاد خشک شوند “زیر نقطه اشباع فیبر “درحالیکه لایه های داخلی هنوز اشباع می باشد، استرس هایی (که استرس های خشک کردن نامیده می شود) در آن ایجاد می شود زیرا انقباض لایه های خارجی بوسیله لایه های مرطوب داخلی محدود می شود. (Keey et al., 2000). که طی آن گسیختگی در بافت چوب رخ می دهد، و در نتیجه اگر این استرس ها در میان رگه قدرتش در درون رگه نسبت به استحکام (پیوند فیبر به فیبر) افزون گردد، ترک ها و شکافها بوجود می آیند.

کنترل موفق عیب های احتمالی خشک کردن در یک خشک کن شامل، حفظ توازن بین سرعت تبخیر رطوبت از سطح و سرعت حرکت رطوبت از درون چوب می باشد.

یکی از موفق ترین روشهاي خشك كردن چوب یا خشک کردن موسمی، خشک کردن كورة ای (kiln drying) می باشد، که چوب داخل طبقات كورة به صورت دسته هایی قرارداده می شود و توسط بخار کردن و آزاد کردن آهسته بخار خشک می شود.

جهت حرکت آب در چوب:
بنا بر گزارش ثبت شده، نسبت نرخ های diffusion طولی به عرضی (Radial یا tangential) برای چوب ها، در رنج های از حدود 100 با مقدار رطوبت 5%، تا 2 – 4 با مقدار رطوبت 25% می باشد. (Langrish and Walker, 1993).

انتشارشعاعی(Radial diffusion) تا حدی نسبت به انتشار تانژانتی(tangential diffusion) سریعتر می باشد. اگر چه انتشار طولی سریعتر است، ولی این انتشار عملاً فقط وقتی اهمیت پیدا می کند که قطعاتی که خشک می شوند کوتاه باشند.

معمولاً تخته های الواری طولشان نسبت به عرض یا ضخامتشان بلندتر است. به عنوان مثال، یک سایز معمولی از یک تخته سبز که برای تحقیقی استفاده شد، 6 متر طول، 250 میلیمتر عرض و 43 میلیمتر ضخامت داشت.

اگر برش تخته ها quarter sawn باشند، پس عرض آنها در جهت رادیال خواهد بود در حالیکه ضخامت آنها در جهت تانژانت می باشد، و برای تخته های plain-sawnبر عکس می باشد.

در طی خشک کردن، بیشتر رطوبت چوب از طریق حرکت جانبی (lateral movement) حذف می شود.

تفاوت مقدار آب در چوب:
پتانسیل شیمیایی که در اینجا شرح داده می شود، نیروی رانش واقعی برای انتقال آب به هر دو صورت فاز مایع و فاز بخار در چوب می باشد. (Siau, 1984)

انرژی آزاد گیبس بر مول ماده، معمولاً به صورت پتانسیل شیمیایی بیان می شود. (Skaar, 1933)

پتانسیل شیمیایی هوای غیر اشباع یا چوب زیر نقطه اشباع فیبر، در خشک کردن چوب تاثیر می گذارد.

در مقدار رطوبت تعادلی چوب هنگامیکه پتانسیل شیمیایی چوب برابر هوای پیرامون می شود عمل تعادل اتفاق می دهد.

پتانسیل شیمیایی آب جذب شده، تابعی از مقدار رطوبت چوب می باشد.

رطوبت مجدداً خودش در سرتاسر چوب توزیع خواهد شد تا پتانسیل شیمیایی در سرتاسر چوب یکسان شود، و گرادیان پتانسیل در تعادل صفر گردد. (Skaar, 1988)

فرض می شود که جریان رطوبتی که مبادرت به انجام حالت تعادل می کند با اختلاف پتانسیل شیمیایی متناسب بوده، و نسبت معکوس باطول مسیر ی که اختلاف پتانسیل در آن عمل می کند دارد. (Keey et al., 2000)

اختلاف در مقدار رطوبت بین سطح و مرکز چوب(گرادیان، تفاوت پتانسیل شیمیایی بین خط اتصال و بالک)، پیوندآب را از میان گذرگاه های کوچک درون سلولی از طریق انتشار حرکت می دهد.

در مقایسه با جابجایی مویینگی، انتشار(diffusion) فرایندی آهسته است. انتشار معمولاً مکانیزم پیشنهاد شده برای خشک کردن چوب های سفت غیر قابل نفوذ (impermeable) می باشد. (Keey et al., 2000)

علاوه بر آن، رطوبت قابل استخراج به علت عمل انسداد شکاف های کوچک در دیواره سلولی در قسمت مغز چوب، به آهستگی مهاجرت می کند. و به این علت است که معمولاً بافت بین پوسته و مغز چوب سریعتر از مغز چوب تحت شرایط یکسان خشک می شود.

چوب، از نظر گیاه‌شناسی، بخش جامد و سخت زیر پوست ساقه درخت یا دیگر گیاهان چوبی است که به شکل بافت آوندی وجود دارد.

گرچه در باور عموم چوب تنها در درخت و بوته یافت می‌شود، از نظر علمی‌در همه گیاهان آوندی وجود دارد. در چوب مجراهای زیر قابل مشاهده است:

بافت چوبی یا مجراهای چوبی، که شیره خام، آب و نمک‌های معدنی محلول را از ریشه به برگ‌ها و غنچه‌های هوایی می‌برد.
آوند آبکشی یا مجراهای لیبر، که غذای آماده برای برگ‌ها (شیره تولیدی) به شکل محلول از طریق آنها برای تغذیه بقیه گیاه به گردش در می‌آید.

سه نیروی رانش اصلی در متون مختلف مدل های diffusion عبارتند از :

1-مقدار رطوبت،

2-فشار جزئی بخار آب (partial pressure of water vapour) و

3-پتانسیل شیمیایی .

مواردی که در اینجا توضیح داده می شوند، عبارتند از:

عمل مویینگی(capillary action) که مکانیزمی برای انتقال آب آزاد در چوب های نرم قابل نفوذ است.

اختلاف فشار کل، که نیروی رانش در طی خشک کردن چوب تحت خلاء (wood vacuum drying)می باشد

فضای حرکت آب در چوب:
فضای قابل دسترس برای هوا و رطوبت در چوب بستگی به دانسیته و تخلخل چوب دارد. تخلخل، کسری از حجم فضای خالی درون یک جامد است. بنا بر گزارش ثبت شده، میزان تخلخل باید 1/2 تا 4/6% از حجم خشک دیواره سلولی باشد (Siau, 1984). از سوی دیگر، قابلیت نفوذ(permeability) اندازه ای از سهولت است که سیالات از میان یک جامد متخلخل تحت تاثیر برخی از نیروهای رانشی مانند گرادیان فشار مویینگی، یا گرادیان رطوبت منتقل می شوند.

واضح است که جامدات باید متخلخل باشند تا تراوا یا نفوذ پذیر باشند، ولی از این قانون که تمام اجسام متخلخل نفوذ پذیرند الزاماً از آن پیروی نمی شود. قابلیت نفوذ پذیری می تواند فقط وقتی وجود داشته باشد که فضاهای خالی از داخل توسط شکافها به هم وصل شوند. به عنوان مثال، یک چوب سخت ممکن است قابل نفوذ باشد زیرا، حفره های درون آوندی آن همراه با شکاف هایی در غشاها وجود دارند (Keey et al., 2000). اگر این غشاها مسدود یا پوشانده شوند، یا اگر حفره ها از آن خارج شوند، در آن موقع فرض می شود که چوب ساختار سلول بسته داشته و ممکن است ذاتاً غیر قابل نفوذ باشد.

دانسیته نیز برای نفوذ ناپذیر بودن چوب های سخت مهم می باشد زیرا، بیشتر مواد دیوار سلولی مانع از عبور سیال به ازای واحد مسافت می شوند که از آن به عنوان “افزایش مقاومت نسبت به انتشار(diffusion)” نام برده می شود(Keey et al., 2000).

از این رو چوب های سبکتر، کلاً نسبت به چوب های سنگینتر سریع تر خشک می شوند. انتقال سیالات برای چوب های نرم قابل نفوذ در دمای بالا، اغلب بصورت جریان بالک با انتقال مومنتوم (یا لحظه ای) است در حالیکه برای چوب های سخت غیر قابل نفوذ (impermeable) پدیده انتشار (diffusion)رخ می دهد(Siau, 1984). این مکانیزم ها در زیر شرح داده می شوند.

خشک کردن چوب بر دو نوع است:
الف – خشك كردن طبيعي (هواي آزاد)
خشك كردن چوب در هواي آزاد يكي از روش هاي متداول در كارخانه هاي كوچك صنايع چوبي و كارگاه ها ي درودگري است. براي جلوگيري از تابش مستقيم نور خورشيد، هم چنين حفاظت از بارندگي، دسته هاي چوب را در زير يك مكان سقف دار ، كه اطراف آن از هر سو ً‌باز باشد، قرار مي دهند.
ب- خشك كردن مصنوعي چوب (كوره هاي چوب خشك كني)
كوره اتاقكي است كه در آن درجه ي حرارت، جريان هوا و ميزان دما تحت كنترل است. چوب ها را در اين اتاقك قرار مي دهند. پنكه هاي موجود در داخل اتاقك،‌جريان هواي گرم را از بين چوب ها عبور مي دهد و باعث خشك شدن چوب ها مي شود. از مزاياي اين روش، ‌نسبت به خشك كردن در هواي آزاد اين است كه زمان خشك كردن چوب به شدت كاهش مي يابد. ديگر اين كه رطوبت چوب ها را تا هر اندازه لازم باشد مي توان تنظيم كرد. هم چنين در اين روش، حشره هاي چوب ها از بين مي روند.

بطور کلی رطوبت یا همان آب در ساختار چوب به ۳ صورت مختلف وجود دارد که عبارتند از :
آب آزاد ، یا آبی که به صورت مایع در حفره های سلول های چوب وجود دارد و توسط نیروی مویینگی نگهداری می شود . درصد رطوبت با وجود آب آزاد می تواند از ۳۰ تا ۲۰۰ درصد تغییر کند . یعنی هر چوب کاملا خشک تا ۲ برابر وزن خودش می تواند آب جذب کند . لازم بذکر است که این آب در مراحل اولیه خشک کردن چوب از آن خارج می شود .
آب آغشتگی ، این آب در داخل دیواره سلول های چوبی است و به کمک نیروهای جذب سطحی به حالت چسبیده به مولکول های زنجیره سلول قرار دارد . جداسازی این آب از چوب به انرژی بیشتری نسبت به آب آزاد احتیاج دارد . پس چوب ابتدا آب آزاد و بعد آب آغشتگی را از دست می دهد .
آب نهادی ، آبی که در ساختمان مولکولی غشاء سلولی وجود دارد و جدا کردن آن از چوب مشکل است چرا که باید چوب تجزیه شود . این مقدار آب در اندازه گیری مقدار رطوبت چوب تاثیری ندارد .

تاثیر رطوبت بر خواص چوب:
چوب یک ماده جامد متخلخل فیبری شکل است که دارای ساختمانی با یاخته‌های سازمان‌یافته و درعین‌حال ناهمگن است.
کلیه خواص فیزیکی و مکانیکی چوب نظیر وزن ، استحکام ، سختی ، خاصیت ارتجاعی ، کیفیت و دوام بشدت وابسته به درصد رطوبت چوب هستند . رطوبت چوب بصورت درصد مقدار آب موجود در واحد وزن چوب تعریف می شود و به طور معمول نسبت به وزن خشک چوب سنجیده می شود . به طور معمول کلیه خواص چوب در رطوبت ۱۲ درصد بیان می شوند . بدیهی است که با افزایش رطوبت ، وزن چوب زیاد شده ولی از سختی آن کاسته می شود . از طرف دیگر رطوبت از عوامل مهم مورد نیاز برای رشد و فعالیت عوامل بیولوژیکی مخرب چوب ، همچون حشرات و قارچ ها است . رشد و فعالیت حشرات و قارچ ها باعث کاهش دوام و کیفیت چوب می گردد . همچنین رطوبت در رنگ پذیری ، چسب خوری و حتی اره کشی چوب نیز تاثیر می گذارد .