详解木材中的水分种类!

导读:
常言道“知己知彼,百战不殆”,要想将木材干燥好,关于木材中“水”的知识可一定要先了解!我们就和大家一起分享一下关于木材有多“水”的那些事儿……

做红木或实木家具的都有一个最大的烦恼,那就是木材干燥!木材干燥通俗来讲就是通过一定的方法将木材内部所含的水分蒸发出来,让其与使用环境趋于一个平衡,以此来稳定其特性!

所以说控制好实木中的水分,是实木厂家最重要的工作。常言道“知己知彼,百战不殆”,要想将木材干燥好,关于木材中“水”的知识可一定要先了解!今天,我们就和大家一起分享一下关于木材有多“水”的那些事儿……

水的分类

木材中的水分分为三类:自由水、吸着水和化合水。

自由水是指存在于细胞腔和细胞间隙中的水分,又称毛细管水;吸着水是指存在于细胞壁微纤丝间的水分,又称附着水、吸着水或束缚水;化合水是指存在于木材化学成分中的水分。

自由水和吸着水为木材中的主要水分。自由水与木材密度、燃烧、干燥、渗透有密切关系;吸着水影响着木材性质;化合水与木材性质关系不大。 

木材中的水分分为三类

纤维饱和点(含水率)

木材细胞壁含水率(吸着水)在饱和状态,而细胞腔无自由水时的含水率,称纤维饱和点或纤维饱和度。

纤维饱和点因树种不同而不同,一般为23%-31%,通常以30%为各树种纤维饱和点的平均值。青杨木材的纤维饱和点为23%。

纤维饱和点的变化是木材性质变化的转折点。在纤维饱和点以上,木材强度不变;

在此点以下,木材强度因含水率的减低而增加,反之,因含水率的增加而减少,直至到达纤维饱和点为止。

同样,木材含水率在纤维饱和点以上时,木材没有收缩、膨胀的变化;待到含水率降低到纤维饱和点以下时,木材伴随含水率的减少而收缩,等到减少至零,收缩达到最大;

反之,随含水率的增加膨胀,直至达到纤维饱和点含水率为止。

木材构造

生材含水率

生材是刚刚伐倒的树木,其含水率指刚伐倒的木材含水率。生材含水率对于木材的运输和贮存具有一定意义。

生材中的水分,主要是自由水和吸着水,其含水率随季节而变化,但各树种无一定规律。一般在冬季和树液流动的春季较多,可达全树重量的80%-100%以上。

平衡含水率

长期贮藏在大气中的木材称气干材。当空气中水蒸气气压大于木材表面水蒸气压时,木材自外界吸收水;反之,木材中的水分向外散失。

若空气中的水蒸气压与木材表面水蒸气压相同,木材既不吸收水分,也不散失水分。这时木材的含水率,称平衡含水率。木材平衡含水率随周围空气的状态而变化。

如果木材实际含水率小于平衡含水率,木材则呈现吸湿作用;反之,木材就会呈现蒸发作用。

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水分的移动

木材中水分的移动,可分为含水率在纤维饱和点以下以及纤维饱和点以上两种情况:

含水率低于纤维饱和点时木材中水分的移动

此种状态下,木材内部不含自由水,所有细胞腔内皆为空气所充满。由于木材表面水分的蒸发,其内部就会形成含水率梯度,出现相应的水蒸汽分压梯度。

在这种梯度的作用下,水蒸汽开始沿着细胞腔并通过纹孔及纹孔膜上的小孔,由内向外扩散。

木材中水分的移动,在其含水率低于纤维饱和点时,除了上述呈蒸汽状态移动以外,还会因毛细管的作用,吸着水沿着细胞壁内微毛细管系统的移动。

由于木材表面水分的蒸发,使表面部位毛细管的张力变大,水层变薄,张力差异促使吸着水从含水率高的部位向含水率低的部位移动。

在含水率低于纤维饱和点时,木材内水分的移动还会有第三种传导方式,即蒸汽状态与液体状态不断地相互交替,亦即沿着邻近的细胞壁内的微毛细管与细胞腔形成的大毛细管之间,呈水蒸汽或液态水相互交替式的移动。

上述水分的移动方式,对于一切树种的木材都是适用的。但是,具体到各种水分传导途径的相对效率,会因树种、密度以及木材的构造特征、含水率变化、温度高低等而有较大的变动。

木材中水分的移动

含水率高于纤维饱和点时木材中水分的移动

此种状态下,水分在木材细胞腔内主要呈液体状态,水蒸汽也以饱和状态存在于细胞腔内。

由于各个部位的水蒸汽压力是一致的,此种情况下,理论上是没有蒸汽状态的水分在木材内部移动,只有因毛细管张力差引起的液态水——自由水沿着细胞腔与纹孔的移动。

如果木材内所有细胞腔都充满了水分,水分由一个细胞腔移动到另一个细胞腔的情况几乎不会发生。

当木材外表面有一部分含水量因干燥降至纤维饱和点含水率以下时,木材内部就会发生水分由内向外的移动现象。

开始仅为木材表层几排细胞向外蒸发水分,其胞腔内水膜厚度逐渐变小,使得毛细管内新月形液面的弯曲度急剧地增大,蒸发面与木材内部形成了毛细管张力差,促使自由水由内部几排细胞移向蒸发面。

这一过程的不断进行,使蒸发面逐渐移向木材内部,构成了上述三种水分传导方式扩散移动的机构,木材才得以逐渐干燥。

木材是天然材料,存在很多不可控的因素,要想将它用好,确实是门学问。