木材干燥时内部水分移动状况
木材干燥时是木材内部水分移动到木材表面,再向大气中蒸发的过程。锯材干 燥时,水分可以从木材两端排出,也可以从木材表面、侧面排出,通常从两端排出比表面、侧面容易。但锯材通常表面、侧面面积比较大,所以水分主要从表面、侧面排出。木材干燥时木材中水分移动原因有含水率梯度和温度梯度两种。 新砍伐的木材,放在大气中,由于表面水分蒸发快,而内部蒸发慢,于是表面 含水率低于内部含水率,形成内高外低的含水率梯度。木材内部水分总是从含水率高的地方向含水率低的地方移动,梯度大,移动速度快:反之则慢。无梯度时就停止移动。 当木材各部分温度不同时,木材内部就存在温度梯度。温度梯度促使水分从温 度高的地方向温度低的地方移动。
在一般情况下,木材的含水率内部高于外部,含水率梯度迫使水分由内向外移 动;在木材干燥加热时,木材外部温度高于内部温度,温度梯度迫使水分由外向内 移动。两个相反方向的移动,致使水分在木材内部呈现一个滞留区域,造成木材干燥不匀。为了克服这种现象,要使温度梯度、含水率梯度二者一致,都是由内向外,共同促进水分由内向外移动。为了达到这一目的,采取的办法是预热处理,在高温、 高湿下,把木材湿透、热透,然后降低温度和湿度,来达到目的。 木材中的水分从内向外移动的快慢与木材的结构、密度、心边材有关。木材结 构粗、密度小者,细胞的胞腔大,大毛细管系统相对比例大,水分移动快;否则移动慢。
(3)木材的干缩
木材干燥过程中常见开裂、变形等缺陷,根本原因是木材干缩不均匀所致。 木材干燥时,其尺寸和体积随着水分的减少而减少,称干缩。干缩是由于木材干燥时水分蒸发,组成细胞壁的纤丝、微纤丝和基本纤丝彼此间因失水而靠拢所致。木材的纵向干缩和横向干缩(径向及弦向)不同。由于纤丝、微纤丝和基本纤丝在初生壁、次生壁的内层(S1)和外层(S3)排列方向与树轴近乎垂直;在次生壁的中层(S2)排列方向则于树轴近乎平行,而次生壁中特别厚,占细胞壁的80%-90%,对树木干缩起决定作用,所以木材纵向干缩小,而横向干缩大,尤其弦向干缩最大,通常弦向干缩率是径向干缩率的2倍。木材干缩率及各向差异干缩的大小与木材干燥的难易有密切关系,一般是干缩及差异干缩大者难干燥。下面介绍 几种常见红木木材的干缩率(见表3)供干燥木材时参考。 木材翘曲、变形是由于木材各方向不均匀的干缩和湿胀造成的。常见的有横向翘曲变形和纵向翘曲变形两类。横断面翘曲变形主要是由于弦向干缩和径向干缩差异的结果。
从图1可以看出,如果不考虑径向干缩率变异的话,含有髓心的径锯板,其厚度方向全为弦向,宽度方向全为径向,因为收缩的大小一致,所以只有尺寸变化,厚度变薄,宽度变窄2,而无变形;端面与生长轮成45度角的木板,,干后成瓦片状翘曲3;如果原来为正方形,其生长轮与两边平行,干缩后为长方形4;如果与生长轮成为对角线正方形,干缩后呈菱形5;如果原来端面为圆形,其生长轮与圆的直径相平行,与圆的另一直径相垂直,干缩后变为椭圆形6;如果是弦锯板,在自然状态下干缩,其结果是瓦形,称瓦弯7;离髓心越远,板面越宽弯曲就越严重。 纵向翘曲表现为板面或者板材边缘形状的改变。产生的原因,一种是由于同一板块含有两部分木材(如正常材与应力木)他们干缩率不一致;另一种是由于板材纹理不规则。前者形成弓弯和边弯;后者行成四边扭翘。 为了防止此种翘曲,干燥时正确地堆放木材是很重要。