ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างระดับจุลภาคและสมบัติเชิงกลของไม้บางชนิด
คำสำคัญ:
ความหนาแน่นของไม้, สมบัติเชิงกล, ไม้แดง, ไม้สัก, ไม้ยางพารา, ไม้สน, Rubber Wood (Hevea brasiliensis), Pine wood (Pinus sylvestris)บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างระดับจุลภาคและสมบัติเชิงกลของไม้ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศไทย 4 ชนิด ได้แก่ ไม้สน ไม้ยางพารา ไม้สัก และไม้แดง คณะผู้วิจัยเลือกใช้เทคนิคจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดในการตรวจสอบโครงสร้างระดับจุลภาคของไม้แต่ละชนิด และเปรียบเทียบรูปแบบการจัดเรียงตัวของเซลล์ท่อลำเลียงของไม้กับค่าความหนาแน่น ค่าโมดูลัสของการแตกหัก และค่าความแข็งของไม้ จากผลการวิจัย พบว่า ไม้แต่ละชนิดประกอบไปด้วยกลุ่มเซลล์ที่มีรูพรุนจัดเรียงตัวเข้าด้วยกันเป็นเนื้อไม้ในลักษณะที่คล้ายคลึงกัน แต่มีรูปแบบการกระจายตัวของขนาดเซลล์ที่แตกต่างกัน โดยการกระจายตัวของขนาดเซลล์ของไม้สนเป็นการแจกแจงแบบปกติ ซึ่งแตกต่างจากกรณีของไม้ยางพารา ไม้สัก และไม้แดง ที่มีลักษณะการแจกแจงแบบทวินาม โดยในกรณีของการแจกแจงแบบทวินามนั้น ไม้แต่ละชนิดจะมีการจัดเรียงตัวของเซลล์ขนาดเล็กที่แทรกระหว่างเซลล์ที่มีขนาดใหญ่ที่แตกต่างกัน ส่งผลให้ค่าความหนาแน่น ค่าโมดูลัสของการแตกหัก และค่าความแข็งของไม้แต่ละชนิดแตกต่างกันไปด้วย โดยความหนาแน่นของไม้สนมีค่าเป็น 0.51±0.02 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งน้อยกว่าความหนาแน่นของไม้ยางพารา ไม้สัก และไม้แดง ที่มีค่าเป็น 0.76±0.06, 0.79±0.06 และ 1.05±0.02 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ตามลำดับ ค่าโมดูลัสของการแตกหักของไม้สน ไม้ยางพารา ไม้สัก และไม้แดง มีค่าเป็น 64.4±5.6, 104.7±11.5, 73.1±8.8 และ 127.2±8.8 เมกกะพาสคาล ตามลำดับ ในส่วนของค่าความแข็งของไม้สน ไม้ยางพารา ไม้สัก และไม้แดง มีค่าเป็น 45±3.4, 58±3.9, 51±3.6 และ 68±4.4 ชอร์ดี ตามลำดับ
References
Royal Forest Department, 2017, Forestry Statistic Data 2017, [Online], Available:http://forestinfo.forest.go.th/Content/file/stat2560/Binder1.pdf. (In Thai)
Royal Forest Department, 2018, Forestry Statistic Data 2018 [Online], Available: http://forestinfo.forest.go.th/Content/file/stat2561/Binder1.pdf. (In Thai)
The Engineering Institute of Thailand under H.M. The King’s Patronage (EIT), 1974, E.I.T. Standard 1002-16, Pow Voon Printing Limited Partnership. (In Thai)
Forest Research and Development Office, 2005, The Thai Hardwoods [Online], Available: http://forprod.forest.go.th/forprod/techtransfer/document/คลังความรู้/4.%20การใช้ประโยชน์ไม้และผลิตผลจากป่า/อุตสาหกรรมไม้/3.การตรวจพิสูจน์/1.ไม้เนื้อแข็งของประเทศไทย.pdf (In Thai).
Department of Public Works and Town & Country Planning, 2009, DPT 1104: Wood Standard, Department of Public Works and Town & Country Planning. (In Thai)
Department of Public Works and Town & Country Planning, 2008, DPT 1224: Wood Testing Standard, Department of Public Works and Town & Country Planning. (In Thai)
ASTM, 2009, ASTM D143-09: Standard test methods for small clear specimens of timber, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania.
Sanio, C., 1863, "Vergleichende Untersuchungen über die Zusammensetzung des Holzkörpers," Bot Zeit, 21, pp. 357.
Ansell, M.P., 2015, Wood Composites, Woodhead Publishing, pp. 3-26.
Vassão, D.G., Kim, W.K., Davin, L.B. and Lewis, N.G., 2010, Comprehensive Natural Products II, Oxford, Elsevier, pp. 815–928.
Anwar, Z., Gulfraz, M. and Irshad, M., 2014, “Agro-Industrial Lignocellulosic Biomass a Key to Unlock The Future Bio-Energy: A Brief Review,” Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 7 (2), pp. 163–173.
Hori, R., Müller, M., Watanabe, U., Lichtenegger, H.C., Fratzl, P. and Sugiyama, J., 2002, “The Importance of Seasonal Differences in The Cellulose Microfibril Angle in Softwoods in Determining Acoustic Properties,” Journal of Materials Science, 37 (20), pp. 4279–4284.
Chamnankit, K., Laemsak, N. and Hanvongjirawat, W., 2019, "Investigation of Properties and Dimensional Stability of Thinned Teak (Tectona grandis)," Thai Journal of Forestry (Thailand), 38 (2), pp. 166–81.
Hanvongjirawat, W., 2016, "Physical and Mechanical Properties of Eucalyptus urophylla Clone K58," Thai Journal of Forestry (Thailand), 35 (3), pp. 128–35.
Phumichai, T., Sungsing, K., Riyapan, J. and Phumichai. C., 2015, "Chemical and Mechanical Properties in Hevea brasiliensis," Thai Agricultural Research Journal, 33, pp. 144–58.
Le Moigne, N., Van Den Oever, M. and Budtova, T., 2011, "A Statistical Analysis of Fibre Size and Shape Distribution after Compounding in Composites Reinforced by Natural Fibres," Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 42 (10), pp. 1542-1550.
Salleo, S., Gullo, M.L. and Siracusano, L., 1984, "Distribution of Vessel Ends in Stems of Some Diffuse-and Ring-porous Trees: The Nodal Regions as ‘Safety Zones’ of The Water Conducting System," Annals of Botany, 54 (4), pp. 543-552.
Mederski, P., Bembenek, M., Karaszewski, Z., Giefing, D., Sulima-Olejniczak, E., Rosinska, M. and Agnieszka, L., 2015, "Density and Mechanical Properties of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Wood from a Seedling Seed Orchard," Drewno. Prace Naukowe. Doniesienia. Komunikaty, 58 (195), pp. 117-124.
Riyaphan, J., Phumichai, T., Neimsuwan, T., Witayakran, S., Sungsing, K., Kaveeta, R. and Phumichai, C., 2015, “Variability in Chemical and Mechanical Properties of Pará Rubber (Hevea brasiliensis) Trees,” Scienceasia, 41 (4), pp. 251-258.
Rujinirun, C., Phinyocheep, P., Prachyabrued, W. and Laemsak, N., 2005, “Chemical Treatment of Wood for Musical Instruments. Part I: Acoustically Important Properties of Wood for The Ranad (Thai Traditional Xylophone),” Wood Science and Technology, 39 (1), pp. 77–85.
Ishida, A., Harayama, H., Yazaki, K., Ladpala, P., Sasrisang, A., Kaewpakasit, K., Panuthai, S., Staporn, D., Maeda, T., Gamo, M., Diloksumpun, S., Puangchit, L. and Ishizuka, M., 2010, “Seasonal Variations of Gas Exchange and Water Relations in Deciduous and Evergreen Trees in Monsoonal Dry Forests of Thailand,” Tree Physiology, 30 (8), pp. 935–945.
Rizanti, D.E., Darmawan, W., George, B., Merlin, A., Dumarcay, S., Chapuis, H., Gerardin, C., Gelhaye, E., Raharivelomanana, P., Kartika, S.R., Syafii, W., Mohamed, R. and Gerardin, P., 2018, “Comparison of Teak Wood Properties According to Forest Management: Short Versus Long Rotation,” Annals of Forest Science, 75 (39), pp. 1-12.
Déjardin, A., Laurans, F., Arnaud, D., Breton, C., Pilate, G. and Leplé, J. C, 2010, "Wood Formation in Angiosperms," Comptes Rendus Biologies, 333 (4), pp. 325-334.
Cuny, H.E., Rathgeber, C.B.K., Frank, D., Fonti, P. and Fournier, M., 2014 “Kinetics of Tracheid Development Explain Conifer Tree-Ring Structure,” New Phytologist, 203 (4), pp. 1231–1241.
Jamil, A.W.M., 2016, Janka Hardness Rating of Malaysian Timbers, Timber Technology Bulletin, 58, pp. 1-8.
Green, D.W., Begel, M. and Nelson, W., 2006, Janka Hardness using Nonstandard Specimen, US Department of Agriculture, Forest Service, Forest Product Laboratory, pp. 1-10.
Green, D.W., Winandy, J.E. and Kretschmann, D.E., 1999, Mechanical Properties of Wood: Wood Handbook: Wood Engineering Material, Madison, Forest Production Laboratory, General Technical Report FPL, pp. 41-45.
Josue, J., 2004, “Some Wood Properties of Xylia xylocarpa Planted in Sabah,” Materials Science, 1, pp. 1-15.
Borchert, R. and Pockman, W.T., 2005, “Water Storage Capacitance and Xylem Tension in Isolated Branches of Temperate and Tropical Trees,” Tree Physiology, 25 (4), pp. 457–466.
Naji, H.R., Sahri, M.H., Nobuchi, T. and Bakar, E.S., 2013, “Radial Variation of Wood Cell Features under Different Stocking Densities Management of Two New Clones of Rubberwood (Hevea brasiliensis),” Journal of Wood Science, 59 (6), pp. 460–468.
Hossain, M.B. and Awal, A.S.M., 2012, “Mechanical Properties and Durability of Some Selected Timber Species,” Malaysian Journal of Civil Engineering, 24 (1), pp. 67-84.
Bhat, K.M. and Priya, P.B., 2004, “Influence of Provenance Variation on Wood Properties of Teak from The Western Ghat Region in India,” International Association of Wood Anatomists, 25 (3), pp. 273–282.
Liew, W.Y.H., Yeo, K.B. and Ismail, M.A., 2011, “Fracture Behaviour of Tropical Hardwood Under Tensile Load,” International Journal on Advanced Science, Engineering, and Information Technology, 1 (5), pp. 560-563.
Hayes, J.S., Keyte, R. and Prangnell, P.B., 2000, “Effect of Grain Size on Tensile Behaviour of A Submicron Grained Al–3 wt-% Mg Alloy Produced by Severe Deformation,” Materials Science and Technology, 16 (11), pp. 1259–1263.
Cheng, G.M., Jian, W.W., Xu, W.Z., Yuan, H., Millet, P.C. and Zhu, Y.T., 2013, “Grain Size Effect on Deformation Mechanisms of Nanocrystalline BCC Metals,” Materials Research Letters, 1 (1), pp. 26–31.
Molotnikov, A., Lapovok, R., Davies, C.H.J., Cao, W. and Estrin, Y., 2008, “Size Effect on The Tensile Strength of Fine-Grained Copper,” Scripta Materialia, 59 (11), pp. 1182–1185.
Miyoshi, Y., Kojiro, K. and Furuta, Y., 2018, "Effects of Density and Anatomical Feature on Mechanical Properties of Various Wood Species in Lateral Tension," Journal of Wood Science, 64 (5), pp. 509-514.
Song, J., Chen, C., Zhu, S., Zhu, M., Dai, J., Ray, U., Li, Y., Kuang, Y., Li, Y., Quispe, N., Yao, Y., Gong, A., Leiste, U.H., Bruck, H.A., Zhu, J.Y., Vellore, A., Li, H., Minus, M.L., Jia, Z., Martini, A. and Li, T., 2018, “Processing Bulk Natural Wood into A High-Performance Structural Material,” Nature, 554 (7691), pp. 224–228.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2021 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เนื้อหาของบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science and Engineering Connect ในทุกรูปแบบ รวมถึงข้อความ สมการ สูตร ตาราง ภาพ ตลอดจนภาพประกอบในรูปแบบอื่นใด เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี การนำเนื้อหา ไม่ว่าจะในรูปแบบใด ของบทความไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ ต้องได้รับอนุญาตจากบรรณาธิการวารสารอย่างเป็นลายลักษณ์อักษรก่อนเท่านั้น
