木材的水分與材性

三、木材的水分與其產(chǎn)品的形狀和尺寸

　   木材含水量的多少在一定范圍內(nèi)影響木材的強度、剛性、硬度、耐腐朽以及機械加工性能、燃燒值、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等。

　   潮濕木材置干燥環(huán)境中,由于木材內(nèi)水蒸汽分壓大于大氣水蒸汽分壓,水分就會從木材內(nèi)部向大氣散發(fā),首先蒸發(fā)的是自由水。當木材內(nèi)的自由水蒸發(fā)殆盡而吸著水仍處于飽和狀態(tài)時則稱木材的含水率狀態(tài)是纖維飽和點,纖維飽和點是木材性質(zhì)變化的轉(zhuǎn)折點。木材含水率 在纖維飽和點以上變化時,因為水分的變化只有自由水數(shù)量的增減,而自由水數(shù)量的增減對木材性質(zhì)的影響甚微,僅影響木材的重量、燃燒值、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。反之木材含水率在纖維飽和點以下變化時,因木材內(nèi)部不存在自由水,而吸著水數(shù)量的變化對木材性質(zhì)的影響甚大, 如木材的力學(xué)性質(zhì)、干縮、濕脹、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性等都隨吸著水的增減而發(fā)生改變,可以說木材中吸著水的數(shù)量是影響木材性質(zhì)的主要因素。

　   另外,當具有空氣、養(yǎng)料、溫度、濕度等適宜環(huán)境時,木腐菌的孢子便侵染木材對木材產(chǎn)生危害。大多數(shù)木腐菌生長的適宜溫度為25~30℃,水分以35~50%為zui宜,如木材含水率減低至2%時,木腐菌的活動即被抑制,因此干燥也是防止木材變色腐朽的有效措施。

　   在我們的日常生活中,體會zui深的是木材的干縮和濕脹特性,這是木材的一個顯著特點。新伐倒的樹木在鋸成板方材之后,置于較為干燥的環(huán)境中就會開始散發(fā)水分,首先是木材中自由水開始逸出,這時木材的尺寸不隨著改變。當木材中自由水蒸發(fā)殆盡時,木材細胞壁內(nèi)的吸著水從木材中排出,木材的尺寸隨著減小。這是由于胞壁內(nèi)的微纖絲和大纖絲之間的空隙因吸著水的排出而縮減,使得細胞壁變薄,引起木材的干縮。反之,在木材由全干狀態(tài)逐步濕潤到纖維飽和點的過程中,可以觀察到木材濕脹的現(xiàn)象。

　   木材的干縮和濕脹性使得木制品的尺寸不穩(wěn)定。由于木材在結(jié)構(gòu)上存在各向異性,木材干縮因方向、樹種、密度、晚材率、生長輪寬度、應(yīng)力木、細胞壁的化學(xué)成分等的不同,而變異甚大。因此,木材的干縮與濕脹也呈現(xiàn)各向異性,主要表現(xiàn)在沿樹干方向的縱向干縮率很 小,約為0.10~0.20地沿著樹干半徑方向的徑向干縮率約為3~6%；木材沿著年輪方向的弦向干縮率約為徑向干縮率的二倍,約為 6~12%,因為各部分的不均勻干縮而使其形狀改變。

  生材干燥時,因為徑向和弦向干縮差異的共同影響, 使由原木解鋸的板方材的端面發(fā)生多種變形,如：翹彎、順彎、扭曲、橫彎等。木材因干燥的不均勻與各向干縮的差異,造成開裂、端裂、表面裂、心裂、蜂窩裂、輪裂等缺陷的產(chǎn)生。

　   木材平衡含水率在木材加工利用上,具有十分重要的意義。其作用在于,它使人們認識到,木材在制成木制品前,必須干燥到與所在地區(qū)空氣溫度和濕度相適應(yīng)的木材平衡含水率。這樣才可避免因受使用地區(qū)溫、濕度的影響而發(fā)生木材含水率的變化,也就不會引起木材尺寸 或形狀的變化,進而保證木制品的質(zhì)量。我們國家地域遼闊,各地區(qū)的木材平衡含水率依據(jù)各地的氣候不同,而存在較大差異,即使是同一地區(qū)在不同的季節(jié)木材的平衡含水率也存在差異。例如北京的木材平衡含水率年平均值約為11.1%,8月份zui高達15.6%,4月份zui低約為8.5%。

  廣州的木材平衡含水率年平均值約為15.1%,4~5月份zui高達17.6%, 11月份zui低約為12.4%。如果湖南某廠為北京和廣州各制造一批木制品,倘若不分別按北京和廣州的氣候條件把木材各自干燥到適當程度, 這批木制品在北京使用時就會因干縮而開裂，在廣州使用時則會因膨脹而不易開閉。為了保證木制品的形狀及尺寸穩(wěn)定,除了在選擇木料時,使用那些 干縮與濕脹率較小的木材外,更重要的是把木材干燥到與使用環(huán)境相適應(yīng)的平衡含水率,這樣木材就不會由于急劇解吸或吸濕而產(chǎn)生開裂和變形情況,影響木制品的形狀和尺寸穩(wěn)定性,這就是在加工或選購木制品時必須考量木材內(nèi)水分含量的緣故。