第四講 與干燥有關(guān)的木材性質(zhì)

1、0I=constt=const=constI 、td、p=constd=1l濕空氣的濕空氣的Id圖圖復(fù)習(xí)內(nèi)容復(fù)習(xí)內(nèi)容tMId=1BAP tpMECNDdMdNdCdDdEdAl濕空氣的加熱與冷卻過(guò)程濕空氣的加熱與冷卻過(guò)程=1ABDCPdIO=1ABPCIBICIAdIOl多種濕空氣的混合過(guò)程多種濕空氣的混合過(guò)程dBdAdCI=constFDDK=I=1EMCtAACdIBKOtn=constl濕飽和蒸汽與空氣的混合過(guò)程濕飽和蒸汽與空氣的混合過(guò)程2130=1dI1=I2I3I0d0d1d2IOl多次循環(huán)理論干燥過(guò)程多次循環(huán)理論干燥過(guò)程木材隨著其樹(shù)種的不同，在構(gòu)造上千變?nèi)f化，而構(gòu)造上的變異引起其性

2、質(zhì)上的差異。與干燥有關(guān)的木材性質(zhì)主要包括： 木材的組織結(jié)構(gòu)、木材中的水分、木材的收縮以及干燥過(guò)程中的蠕變、熱傳導(dǎo)、電學(xué)特性等。 第四講第四講 與干燥有關(guān)的木材性質(zhì)與干燥有關(guān)的木材性質(zhì)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、木材的構(gòu)造特征二、木材中的水分三、三、木材中水分的計(jì)算和測(cè)量l四、木材吸濕性l五、木材的干縮與變形六、木材的熱學(xué)與電學(xué)性質(zhì)l七、木材的彈性與塑性一、木材的構(gòu)造特征一、木材的構(gòu)造特征木材在進(jìn)行干燥時(shí)，水分若要順利地向外移動(dòng)，木材內(nèi)部就必須有水分移動(dòng)的通道通道，即細(xì)胞腔、紋孔、細(xì)胞間隙及細(xì)胞壁內(nèi)的微毛細(xì)管等。這些通道若呈開(kāi)放狀態(tài)，則木材容易干燥；反之，木材難干。木材解剖分子的狀態(tài)及特征木材解剖分

3、子的狀態(tài)及特征對(duì)干燥時(shí)間長(zhǎng)短和干燥工藝制定起著決定性的作用。 木材的某些構(gòu)造特征，往往會(huì)使木材在干燥過(guò)程中容易產(chǎn)生一些缺陷。如早材與晚材變化為急變的木材，在干燥過(guò)程中，在早材與晚材的交界處易產(chǎn)生環(huán)裂；在木射線含量多的樹(shù)種中，特別是具有寬木射線的木材，干燥時(shí)易產(chǎn)生徑裂。心、邊材的干燥性能也有明顯的區(qū)別。早晚材急變的樹(shù)種：馬尾松、油松、樟子松、水曲柳、榆木等。具寬木射線的樹(shù)種：栓皮櫟、赤揚(yáng)、銀樺和青岡櫟等。二、木材中的水分（二、木材中的水分（P23）1.木材中水分的木材中水分的由來(lái)由來(lái)樹(shù) 種水 分 含 量（%）心 材邊 材平 均紅 松70200135臭冷杉130200165春 榆125100113

4、色 木9090紫 椴130130生材的水分含量2.木材中水分的木材中水分的狀態(tài)狀態(tài)（1）濕物體的分類(lèi)：毛細(xì)管多孔體毛細(xì)管多孔體所含水分增加或減少時(shí)，物體尺寸不變尺寸不變，如焦碳，磚，陶瓷材料，木炭等。 膠體膠體 在吸收水分時(shí)能無(wú)限膨脹，到喪失其幾何形狀喪失其幾何形狀為止。 如明膠，阿拉伯樹(shù)膠，生面團(tuán)，粘土。 毛細(xì)管多孔膠體毛細(xì)管多孔膠體 在吸收水分和失水時(shí)，物體不喪失其幾何形狀，尺寸 發(fā)生有限度的變化有限度的變化。木材，紙板，布匹，皮革等。l（2）木材中的毛細(xì)管系統(tǒng)：大毛細(xì)管系統(tǒng)大毛細(xì)管系統(tǒng)：細(xì)胞壁上的紋孔與導(dǎo)管末端的穿孔使多數(shù)細(xì)胞的細(xì)胞腔相互溝通，構(gòu)成大毛細(xì)管系統(tǒng)大毛細(xì)管系統(tǒng)。對(duì)水分的束對(duì)水

5、分的束縛力很小，以至無(wú)束縛力?？`力很小，以至無(wú)束縛力。 導(dǎo)管分子穿孔導(dǎo)管分子穿孔A單管孔 B梯狀穿孔 C網(wǎng)狀穿孔 D篩狀穿孔微毛細(xì)管系統(tǒng)微毛細(xì)管系統(tǒng)：在組成細(xì)胞壁纖維素鏈、基本纖絲、微纖絲及纖絲等之間，都有極為細(xì)微的間隙，它們相互連通，構(gòu)成多級(jí)的微毛細(xì)管系統(tǒng)微毛細(xì)管系統(tǒng)。對(duì)水分有不同程度的束縛力。對(duì)水分有不同程度的束縛力。木材管胞細(xì)胞壁微細(xì)結(jié)構(gòu)木材管胞細(xì)胞壁微細(xì)結(jié)構(gòu) l（3）木材中水分的狀態(tài)：）木材中水分的狀態(tài)：自由水、吸著水、化學(xué)水自由水、吸著水、化學(xué)水自由水自由水(free water)：指以游離態(tài)存在于木材大毛細(xì)管中的水分，包括液態(tài)水和細(xì)胞腔內(nèi)的水蒸氣兩部分。 自由水影響木材重量、燃燒性

6、、滲透性和耐久性，對(duì)木材體積穩(wěn)定性、力學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)無(wú)影響。 吸著水吸著水(bound water)：由吸附水和微毛細(xì)管水兩部分組成。吸附水（adsorbed water）：被吸附在微晶表面和無(wú)定形區(qū)域內(nèi)纖維素分子游離羥基（OH）上的水分。 由于不同樹(shù)種木材內(nèi)表面大小和游離羥基數(shù)量（影響吸附水?dāng)?shù)量的因素）變化不大，因而其吸附水含量基本相同，平均為24% 。 吸附水與木材化學(xué)組分的結(jié)合為物理化學(xué)結(jié)合（氫鍵結(jié)合和分子力結(jié)合），結(jié)合較牢，故難以從木材中排盡。 微毛細(xì)管水：存在于組成細(xì)胞壁的微纖絲、大纖絲之間所構(gòu)成的微毛細(xì)管內(nèi)的水分。 微毛細(xì)管水依靠液體水的表面張力與木材呈物理機(jī)械結(jié)合，其含量約為6%

7、 。木材中吸著水含量在樹(shù)種間差別較小，一般為23%31%，平均為30% 。吸著水不易自木材中逸出，只有當(dāng)自由水蒸發(fā)殆盡，且木材中水蒸氣壓力大于周?chē)諝庵兴魵鈮毫r(shí)，方可由木材中蒸發(fā)。吸著水?dāng)?shù)量的變化對(duì)木材物理力學(xué)性質(zhì)和木材加工利用的影響甚大，如木材的強(qiáng)度、尺寸、導(dǎo)電性和傳導(dǎo)性等?；瘜W(xué)水化學(xué)水( chemically combined water)指與木材細(xì)胞壁物質(zhì)（纖維組織中的酸、脂肪、油鹽烯、酚醛、色素、糖和復(fù)合物等）呈牢固的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)的水?；纤繕O少（ .5%），而且相對(duì)穩(wěn)定，是木材的組成成份之一。 三、三、木材中水分的計(jì)算木材中水分的計(jì)算和測(cè)量和測(cè)量1.含水率含水率MC（Mois

8、ture Content）：木材所含水分的多少用水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，稱為木材含水率，是水分的質(zhì)量與木材質(zhì)量之比的百分率，記作MC。絕對(duì)含水率絕對(duì)含水率（absolute moisture content）：MC=（W濕-W干）/ W干*100% （用于木材加工）相對(duì)含水率（relative moisture content）：MC0=（W濕-W干）/ W濕*100% （用于木材燃燒性質(zhì)）l2.含水率的測(cè)量方法含水率的測(cè)量方法（P131） （1）烘干法（oven-drying method） （2）蒸餾法 （3）電測(cè)法（直流電阻式、交流介電式、 紅外吸收法、微波法等）l2.含水率的測(cè)量方法含水率

9、的測(cè)量方法（P131） （1）烘干法（稱重法）烘干法（稱重法）（詳見(jiàn)（詳見(jiàn)GBT 1931-2009 木材含水率測(cè)定方法木材含水率測(cè)定方法）試驗(yàn)片選取試驗(yàn)片選取選取含水率具有代表性的含水率正方體試樣（邊長(zhǎng)約為邊長(zhǎng)約為20mm），所謂代表性就是這塊試樣的干濕程度與整塊木材要相一致，并沒(méi)有夾皮、節(jié)疤、腐朽、蟲(chóng)蛀等缺陷。測(cè)量方法測(cè)量方法將試材刮凈毛刺和鋸屑后立即稱得其質(zhì)量，之后將試材放置在溫度溫度為1032的烘箱內(nèi)烘干8h左右，然后每隔2h稱重并記錄一次，直到兩次稱重的質(zhì)量相差不超過(guò)試樣質(zhì)量的0.5%，即認(rèn)為試樣達(dá)到全干。計(jì)算方法計(jì)算方法 MC=（W濕-W干）/ W干*100% 根據(jù)前面介紹過(guò)的公式

10、，即可計(jì)算出試材的含水率值。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便易行，而且不受含水率范圍的限制；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1)測(cè)定所需時(shí)間較長(zhǎng)；2)對(duì)測(cè)定含有可揮發(fā)性物質(zhì)可揮發(fā)性物質(zhì)較多的木材含水率時(shí)，由于木材在烘干過(guò)程中，揮發(fā)性物質(zhì)也可能同時(shí)揮發(fā)掉，計(jì)算含水率時(shí)必然也將其當(dāng)作水分計(jì)算了進(jìn)去，容易造成誤差，易改用真空干燥法測(cè)定（詳見(jiàn)GBT 1931-2009 木材含水率測(cè)定方法附錄B）；3)由于試樣暴露在空氣中其水分容易發(fā)生變化，因此，測(cè)量時(shí)要注意截取試樣后或取出烘箱后應(yīng)立即稱重應(yīng)立即稱重，如不能立即稱重，須立即用塑料袋密封包裝用塑料袋密封包裝，防止水分蒸發(fā)或進(jìn)入。l2.含水率的測(cè)量方法含水率的測(cè)量方法（P131）

11、（2）蒸餾法）蒸餾法方法：待測(cè)的試樣削成23mm厚的碎片（約2050g）置于容量約5001000ml的三角燒瓶中，將不溶于水的溶劑（常用二甲苯）120130ml倒入燒瓶，以淹沒(méi)試樣且不超過(guò)燒瓶容量的3/4為準(zhǔn)。再用帶刻度的收集管將燒瓶與冷凝器連接。用水浴或沙浴加熱燒瓶，試樣中的水與二甲苯蒸汽流入冷凝管，經(jīng)冷凝的液體流入收集管，水分重沉至下部，多余的二甲苯則回流到燒瓶中，從收集管上的刻度即可知試樣中的水分含量。測(cè)定時(shí)間約11.5h。1.燒瓶 2.側(cè)管 3.收集管 4.冷凝器直流電阻式含水率測(cè)定儀的原理：在一定的含水率范圍內(nèi)，木材的電阻率（即單位長(zhǎng)度、單位橫截面積的木材電阻）與其含水率呈線性關(guān)系。

12、l2.含水率的測(cè)量方法含水率的測(cè)量方法（P131）（3）電測(cè)法）電測(cè)法：根據(jù)木材的電學(xué)性質(zhì)，例如電阻率、介電常數(shù)、高頻功率損失等與木材含水率的關(guān)系來(lái)測(cè)定的。 l注意：注意：1.測(cè)定的含水率范圍范圍有限。精確測(cè)量范圍只有6%至30%。2.需要進(jìn)行溫度校正溫度校正。木材電阻受含水率、溫度影響，當(dāng)木材含水率不變化時(shí)，溫度越高，木材的電阻率越小。3.樹(shù)種校正樹(shù)種校正。4.測(cè)針插入木材的深度和方向測(cè)針插入木材的深度和方向。測(cè)針插入木材厚度的1/51/4，測(cè)出的讀數(shù)能代表木材含水率的平均值。又木材橫紋電阻率是順紋的23倍，故測(cè)針須垂直于木材紋理方向。 5 .鋸材厚度鋸材厚度不易大于30mm。l2.含水率的

13、測(cè)量方法含水率的測(cè)量方法（P131）紅外吸收法紅外吸收法：一種光學(xué)式的測(cè)定方法。優(yōu)點(diǎn)：快速、高精度、非接觸式測(cè)量 缺點(diǎn)：1.易受含有紅外波長(zhǎng)光的其它光源及樣品的色調(diào)對(duì)測(cè)定 結(jié)果的影響； 2.只能測(cè)材料表面的水分； 3.造價(jià)較高。微波法微波法：以頻率高于1GHz的電波射在濕木材(電介質(zhì))上時(shí)，其反射波和透射波就按水的介電常數(shù)發(fā)生變化。利用這個(gè)變化即可測(cè)定木材中的水分。微波測(cè)量的不足之處是電磁波能量的損耗與被測(cè)物材料的密度有關(guān)。3.纖維飽和點(diǎn)含水率纖維飽和點(diǎn)含水率l纖維飽和點(diǎn)纖維飽和點(diǎn)FSP（Fiber Saturation Point）：在大氣條件下，當(dāng)自由水蒸發(fā)完畢，而吸著水還保持著最高量時(shí)的

14、木材含水率叫纖維飽和點(diǎn)，又稱吸濕極限又稱吸濕極限。 MF=30%，變異范圍：2333%。（指單個(gè)細(xì)胞） t=20, MF=30% t=60, MF=26% t=120, MF=18% 注：a.FSP是木材干燥的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 b.FSP隨溫度的升高而減小 ，F(xiàn)SP（1/t，樹(shù)種） 。 c.溫度反應(yīng)了木材從飽和空氣中的吸濕能力， 溫度越高，木材從飽和空氣中吸濕的能力越低。纖維飽和點(diǎn)的測(cè)定：纖維飽和點(diǎn)的測(cè)定：材性變化臨界點(diǎn)法材性變化臨界點(diǎn)法，即根據(jù)某一性質(zhì)指標(biāo)如尺寸測(cè)定、強(qiáng)度試驗(yàn)及電性質(zhì)等與含水率變化的關(guān)系，測(cè)出試樣在不同含水率條件下的數(shù)值并繪制二維圖象，其曲線和直線部分的轉(zhuǎn)折點(diǎn)含水率曲線和直線部分的轉(zhuǎn)

15、折點(diǎn)含水率即為該種木材的纖維飽和點(diǎn)。4.木材的分類(lèi)分類(lèi) 濕材、生材、半干材、l氣干材（8%18%）、l室干材（7%15%）、 絕干材自自由水由水吸著水吸著水細(xì)胞腔細(xì)胞腔細(xì)胞壁細(xì)胞壁含水率含水率 生材生材(2530%以上以上) FSP狀態(tài)狀態(tài)(2530%) EMC狀態(tài)狀態(tài)(15%前后前后) 全干狀態(tài)全干狀態(tài)(0%)吸著水吸著水 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) 平衡狀態(tài)平衡狀態(tài) 極少極少自由水自由水 有有 極少極少 沒(méi)有沒(méi)有 沒(méi)有沒(méi)有l(wèi)吸濕吸濕（adsorption）：當(dāng)木材含水率低于當(dāng)木材含水率低于FSP時(shí)時(shí)，細(xì)胞壁內(nèi)的微毛細(xì)管系統(tǒng)能從濕空氣中吸收水分的現(xiàn)象。l解吸解吸(desorption

16、)：水分從微毛細(xì)管系統(tǒng)排往空氣的現(xiàn)象思考：吸濕與吸水的區(qū)別是什么？ 干燥與解吸的區(qū)別是什么？木材吸濕性產(chǎn)生的條件木材吸濕性產(chǎn)生的條件:空氣中的水蒸氣壓力與木材表面水蒸氣壓力不相等木材吸濕的空間位置木材吸濕的空間位置:細(xì)胞壁中的無(wú)定形區(qū)域四、四、木材吸濕性木材吸濕性(hygroscopicity of wood)木材吸濕性的原因：木材吸濕性的原因：a組成木材的細(xì)胞壁物質(zhì)纖維素和半纖維素等化學(xué)成分結(jié)構(gòu)中有許多自由羥基（自由羥基（-OH），），它們?cè)谝欢囟群蜐穸葪l件下具有很強(qiáng)的吸濕能力。微晶體表面借助分子間力和氫鍵力將空氣中水蒸氣分子吸引于其上，生成多分子層，從而形成一部分吸附水。水層的厚度隨空氣

17、相對(duì)濕度的變化而變化，當(dāng)水層厚度小于它相應(yīng)的厚度時(shí)，則由空氣中吸附水蒸氣分子，增加水層厚度。b木材是微毛細(xì)多孔體，木材內(nèi)存在有超物理學(xué)的大毛細(xì)管系統(tǒng)和微毛細(xì)管系統(tǒng)，它具有很高的空隙率和巨大的內(nèi)表面很高的空隙率和巨大的內(nèi)表面，胞壁微毛細(xì)管內(nèi)水表面上的飽和蒸汽分壓小于周?chē)諝庵械乃魵夥謮?，所以木材具有?qiáng)烈的吸附性和毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象。干的木材在微晶表面吸附水蒸氣時(shí)，先在最細(xì)小的微毛細(xì)管中形成凹形彎月面，產(chǎn)生毛細(xì)管的凝結(jié)現(xiàn)象而形成毛細(xì)管凝結(jié)水。發(fā)生水蒸氣凝結(jié)現(xiàn)象的微毛細(xì)管半徑與空氣中的一定的相對(duì)濕度相適應(yīng)?？諝鉂穸仍降停l(fā)生水蒸氣凝結(jié)的毛細(xì)管半徑也就越小。吸濕滯后吸濕滯后(sorption hyste

18、resis)：干木材在吸濕時(shí)達(dá)到的穩(wěn)定含水率，低于在同樣氣候條件下濕木材在解吸時(shí)的穩(wěn)定含水率，此現(xiàn)象叫吸濕滯后，或吸收滯后。（即M=M解-M吸）。 M與樹(shù)種無(wú)關(guān)，隨木材尺寸、干燥溫度的增大而增大（范圍是 1%5% ）。6090時(shí)，M 2.5（多種木材的平均值）思考：思考：為什么會(huì)產(chǎn)生吸濕滯后這種現(xiàn)象？含含水水率率MC解吸MC吸濕時(shí)間時(shí)間MC解吸解吸吸濕吸濕EMC產(chǎn)生吸濕滯后的原因：產(chǎn)生吸濕滯后的原因：a吸濕的木材一定是已經(jīng)過(guò)干燥的，在干燥過(guò)程中，木材的微毛細(xì)管系統(tǒng)內(nèi)的空隙已部分地被滲透進(jìn)來(lái)的空氣所占據(jù)空氣所占據(jù)，這就妨礙了木材對(duì)水分的吸收。b木材在先前的干燥過(guò)程中，用以吸收水分的羥基借副價(jià)鍵彼

19、此直接相連，使部分羥基相互飽和羥基相互飽和而減小了以后對(duì)水分的吸著性。 含含水水率率MC解吸MC吸濕時(shí)間時(shí)間MC解吸解吸吸濕吸濕EMCl平衡含水率平衡含水率EMC ( Equilibrium Moisture Content)：細(xì)薄木料細(xì)薄木料在一定空氣狀態(tài)下在一定空氣狀態(tài)下，最后達(dá)到的吸濕穩(wěn)定含水率或解吸穩(wěn)定吸濕穩(wěn)定含水率或解吸穩(wěn)定含水率含水率，叫平衡含水率。 lEMC與空氣溫度、濕度有關(guān)，即EMC（1/t，）。v pa一定時(shí)，ta每升高1，EMC降低0.071； v taa一定時(shí)，a每升高1，EMC增加0.121， =100%時(shí)， EMCmax= FSP。 思考：木材平衡含水率 在木材加工

20、利用上有何 實(shí)用意義？含含水水率率MC解吸MC吸濕時(shí)間時(shí)間MC解吸解吸吸濕吸濕EMC2MCEMCMC終木材平衡含水率的確定方法有：木材平衡含水率的確定方法有：（1）圖表法：根據(jù)木材所處環(huán)境的溫、濕度，由圖或表直接 查得。（2）稱重法：氣干材或生材，置于室內(nèi)通風(fēng)良好之處，直至 與空氣濕度平衡，含水率不再變化，測(cè)定此的 木材含水率。這一方法可以準(zhǔn)確地得到未知環(huán) 境的木材平衡含水率，但測(cè)量過(guò)程延續(xù)時(shí)間比 較長(zhǎng)。（3）電測(cè)法：直接采用平衡含水率測(cè)量裝置測(cè)量，其測(cè)量原 理與電阻式含水率測(cè)定儀相同。這種測(cè)量裝置 可與電阻溫度計(jì)一起裝在干燥室內(nèi)，用來(lái)代替 傳統(tǒng)的干、濕球溫度計(jì)。平衡含水率測(cè)量裝置平衡含水率測(cè)

21、量裝置 平衡含水率傳感器1.接線柱；2.插座；3.感濕木片；4.木片夾l五五、木材的干縮與變形、木材的干縮與變形 1.木材的干縮木材的干縮 干縮干縮(shrinkage)：木材排出吸著水時(shí)，其尺寸隨著變化， 稱為干縮。用干縮率干縮率y表示。 y =（l前 l后）/l前 l 干縮的原因：干縮的原因：干縮干縮是細(xì)胞壁內(nèi)的吸著水蒸發(fā)后，微纖絲、 纖絲及微晶之間的水層變薄或失去而相互靠攏的結(jié)果， 體現(xiàn)在纖絲的寬度上。體現(xiàn)在纖絲的寬度上。l木材的干縮分為橫向干縮（弦向干縮和徑向干縮） 和縱向干縮。 l 注：正常木材 yl 0.1%0.3% yr 3%6 yt 6%12%，應(yīng)力木和幼齡材 yl 1%1.5

22、% 在部位上表現(xiàn)為：y邊材y心材。 l木材干縮的各向異性： y弦向 y徑向 y縱向次生壁各層及纖絲角度：干縮的原因：干縮的原因：干縮是細(xì)胞壁內(nèi)的吸著水蒸發(fā)后，微纖絲、纖絲及微晶之間的水層變薄或失去而相互靠攏的結(jié)果，體現(xiàn)在纖絲的寬度上。體現(xiàn)在纖絲的寬度上。y橫向 y縱向木材的不均勻干縮來(lái)自兩方面:一是構(gòu)造原因(可以緩解) ；二是含水率不均勻分布(可以恢復(fù))木射線的作用晚材率y弦向 y徑向y弦向 y徑向自由干縮與不自由干縮自由干縮與不自由干縮 自由干縮是一種理想干縮，一般干燥都是不自由 干縮。PKDMHCAE010203040 尺寸變化（%）木材含水率（%）B體積干縮弦向干縮徑向干縮木材的干縮性質(zhì)

23、常用干縮率、干縮系數(shù)和差異干縮來(lái)表達(dá)。木材的干縮性質(zhì)常用干縮率、干縮系數(shù)和差異干縮來(lái)表達(dá)。（1）氣干干縮率：從生材或濕材在無(wú)外力狀態(tài)下自由干縮到氣干狀態(tài)，其尺寸和體積的變化百分比。（2）全干干縮率：木材從濕材狀態(tài)干縮到全干狀態(tài)下，其尺寸和體積的變化百分比稱為木材的全干干縮率。 l（3）干縮系數(shù)（ shrinkage coefficient ）：干縮系數(shù)是指吸著水每變化時(shí)木材的干縮率變化值，用K來(lái)表式。（4）差異干縮：木材弦向干縮與徑向干縮的比值。2.2.木材干縮的評(píng)價(jià)指標(biāo)木材干縮的評(píng)價(jià)指標(biāo)MyK差異干縮率差異干縮率(CS)(CS) 木材變形、開(kāi)裂的原因是多方面的，但如何判斷木材變形、開(kāi)裂的難易

24、程度，通常采用木材的差異干縮率(CS)來(lái)進(jìn)行判斷。差異干縮率用弦差異干縮率用弦向干縮率與徑向干縮率之比來(lái)表示向干縮率與徑向干縮率之比來(lái)表示，即： CS yt / yr 差異干縮率值愈大，木材愈易變形、開(kāi)裂； 當(dāng)比值接近1時(shí)，表明木材弦向干縮與徑向干縮一致，木材干燥過(guò)程中，是均勻的干縮，不會(huì)變形、開(kāi)裂。3.木材干縮的測(cè)定木材干縮的測(cè)定 （1）試樣要求）試樣要求 用飽和水分的濕材制作，尺寸為202020mm，標(biāo)準(zhǔn)的縱向、徑向和弦向。 （2）方法與步驟）方法與步驟 測(cè)定時(shí)，試樣的含水率應(yīng)高于纖維飽和點(diǎn)，否則應(yīng)將試樣浸泡于溫度202的蒸餾水中，至尺寸穩(wěn)定后再測(cè)定。 將測(cè)量后的試樣進(jìn)行氣干，在氣干過(guò)程中

25、，用23個(gè)試樣每隔6h試測(cè)一次弦向尺寸，至連續(xù)兩次試測(cè)結(jié)果的差值不超過(guò)0.02mm時(shí)，即可認(rèn)為達(dá)到氣干。 將測(cè)定后的試樣放至烘箱中，開(kāi)始時(shí)保持溫度606個(gè)小時(shí)；然后，升溫至1032，使試樣達(dá)到全干，并測(cè)出各試樣全干時(shí)的重量和徑、弦向尺寸。 4.干縮量的簡(jiǎn)單計(jì)算：干縮量的簡(jiǎn)單計(jì)算： 根據(jù)干縮系數(shù)的定義，在理論上可以計(jì)算出纖維飽和點(diǎn)以下任意含水率時(shí)的干縮數(shù)值：yM=K（30M）% 對(duì)于斷面不大的材，其年輪近似平行線。它與鋸口成角，其寬度或厚度干縮為： y=y徑+（ y弦y徑）cos2 當(dāng) =0時(shí)，表現(xiàn)為弦向收縮，當(dāng) =90時(shí)，表現(xiàn)為徑向收縮?！纠?】：已知某種家具零件毛料初含水率為28%時(shí)，測(cè)得其

26、寬度為66 mm，當(dāng)干到含水率為15%和8%時(shí)，測(cè)得其寬度分別為62.8 mm和 61.2 mm，求該零件毛料從初含水率干燥到這兩種含水率時(shí)的干縮率。 MC與干縮成線性關(guān)系，MC干到15，已發(fā)生的干縮可能達(dá)50，MC干到8，已發(fā)生的干縮可能達(dá)75?！纠?】 根據(jù)例1中家具零件毛料干燥前后的寬度變化，求該毛料寬度方向的干縮系數(shù)?！窘狻?K15= 4.85%/13 =0.37% K8= 7.28%/20 =0.37%l注：木材干縮系數(shù)大小與含水率降幅無(wú)關(guān)。木材干縮系數(shù)大小與含水率降幅無(wú)關(guān)。u生產(chǎn)實(shí)踐中，需根據(jù)干木料尺寸（構(gòu)件尺寸）確定濕木料尺寸。當(dāng)M濕30%時(shí)，計(jì)算公式為： M濕 30%時(shí)，計(jì)算公

27、式為： v注：1. K的選?。ㄏ仪邪濉角邪?、普通板）； 2 .以上二式也可由濕木料尺寸計(jì)算干木料尺寸。干干濕lMKl)30(1 1干濕干濕lMKMKl1)30(1)30(2【例3】某廠生產(chǎn)一種柞木家具構(gòu)件，已知構(gòu)件干毛料規(guī)格為60mm30mm1000mm，含水率為10%。若以廠內(nèi)現(xiàn)有含水率為28%的大方材鋸制，試確定濕毛料尺寸應(yīng)為多少（厚度和寬度均按弦向干縮系數(shù)計(jì)，長(zhǎng)度干縮忽略）。【解】：查表可知，柞木弦向干縮系數(shù)為=0.318%， M濕= 28%30%， 濕料厚度為： 31.732mm； 同理濕料寬度為： 63.463mm。 30128)(300.318%110)-(300.318%601

28、28)(300.318%110)-(300.318%5.木材干縮對(duì)木材加工和使用的影響木材干縮對(duì)木材加工和使用的影響 （1 1）變形）變形 木材干燥后，因?yàn)楦鞑糠值牟痪鶆蚋煽s而使其形狀改變，即變形。 a. .板方材橫斷面上的變形板方材橫斷面上的變形 生材或濕材干燥時(shí)，由于木材弦向干縮遠(yuǎn)大于徑向干縮及二者干縮不一致的共同影響，促使原木解鋸后的方材、板材、圓柱等的端面發(fā)生多種形變。 生材狀況下原木橫切面上各部位下鋸后板材斷面形狀的變化生材狀況下原木橫切面上各部位下鋸后板材斷面形狀的變化 b. .板方材長(zhǎng)度方向上縱切面的變形板方材長(zhǎng)度方向上縱切面的變形 原木鋸成板材后，如不合理干燥，會(huì)導(dǎo)致其長(zhǎng)度方向

29、（縱切面）上發(fā)生很大的變形，表現(xiàn)形式主要為彎曲，其形狀與其在木材橫切面上的位置有很大的關(guān)系。 板材縱向上變形板材縱向上變形 2.2.開(kāi)裂開(kāi)裂木材因干燥的不均勻與各方干縮的差異，造成開(kāi)裂，裂縫大多垂直于年輪而平行于木射線，是木材縱向分子與木射線相交之處的結(jié)合力弱所致。 木材各種開(kāi)裂形式木材各種開(kāi)裂形式 6.減少木材干縮、濕脹的方法減少木材干縮、濕脹的方法（1）高溫干燥、降低木材吸濕性 高溫干燥處理木材是目前減少木材干縮濕脹的主要方法，應(yīng)用廣泛。高溫干燥主要是使木材干縮微纖絲之間的距離逐漸縮小，減少非晶區(qū)纖維素分子鏈狀分子上游離羥基數(shù)目，形成新的氫鍵結(jié)合；同時(shí)，半纖維素降解物與木素分子上基團(tuán)聚合封

30、閉羥基，降低木材吸濕性。（2）利用徑切板 木材徑向干縮是弦向干縮的一半，利用徑切板可比弦切板木材干縮少一半。（3）利用木芯板 將細(xì)木條用合成樹(shù)脂膠粘成合木，這樣不過(guò)分考慮木材的年輪方向，雜亂相膠，結(jié)果總是趨于徑切板，很少為弦切板。此種方式已廣泛用于地板、木芯板及木材工業(yè)生產(chǎn)。 （4）機(jī)械抑制 機(jī)械抑制即利用膠合板，膠合板中將單板縱橫交錯(cuò)用膠壓合而成，這樣就能以干縮極小的縱向，機(jī)械地抑制橫紋干縮，將脹縮減小到最小。同時(shí)木材橫紋方向強(qiáng)度小，順紋方向木材強(qiáng)度高，可以彌補(bǔ)木材橫紋方向強(qiáng)度小的特點(diǎn)，使材料趨于均勻一致。（5）表面涂飾油漆 利用涂料、油漆涂刷木材表面，減少木材與濕空氣接觸，阻礙水分的滲入，

31、從而使纖維表面包裹起來(lái)，可以降低木材對(duì)大氣濕度變化敏感性，延緩木材吸濕速度，減少脹縮。 （6）充脹與改性 用聚已二醇、尿素、醋酸酐等低分子的聚合物注入木材，置換木材中水分，對(duì)本材起有效膨脹作用，使木材干縮極小。 7.木材含水率與密度的關(guān)系木材含水率與密度的關(guān)系木材是由木材細(xì)胞壁實(shí)質(zhì)物質(zhì)、水分及空氣組成的多孔性材料。木材的木材的密度密度： 基本密度：木材的絕干質(zhì)量與被自由水飽和時(shí)的體積之比。 j=W干/V濕 絕干密度：絕干材的質(zhì)量與絕干材體積的比值。 0=W干/V干 基本密度與絕干密度的關(guān)系： 0=100 j/（10030K體） 氣干密度：氣干材的質(zhì)量與氣干材的體積之比。 氣=W氣/V氣 生材密

32、度：生材的質(zhì)量與生材的體積之比。 生=W生/V生 細(xì)胞壁密度細(xì)胞壁密度：細(xì)胞壁質(zhì)量與實(shí)際體積之比（cw）。 cw =15001560 kg/m3 六六、木材的熱學(xué)與電學(xué)性質(zhì)、木材的熱學(xué)與電學(xué)性質(zhì) 1.木材的熱學(xué)性質(zhì)木材的熱學(xué)性質(zhì)l 導(dǎo)熱系數(shù)（thermal conductivity coefficient）：指在木材單位厚度上的溫度降低1時(shí)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量，它反應(yīng)了木材在某一方向上傳遞熱量的能力，單位為W/（cm ）。l 導(dǎo)溫系數(shù)（熱擴(kuò)散率 thermal diffusivity）：是表示木材在加熱或冷卻過(guò)程中各點(diǎn)溫度趨于一致的能力， 越大，在同樣的外部溫度條件下，物體內(nèi)的溫差越小

33、，單位為m2/s 。 比熱c（specific heat）：?jiǎn)挝毁|(zhì)量木材的溫度變化1時(shí)所吸收或放出的熱量，它表示木材吸收熱量的能力，單位為kJ/（kg ）。 導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)、密度、比熱c間的關(guān)系為： （注：這是中國(guó)林科院在13.926、W=1016%的條件下對(duì)我國(guó)33種樹(shù)種測(cè)試的近似計(jì)算。） 這些物理參數(shù)對(duì)指導(dǎo)木材干燥、木材防腐改性、木材軟化、曲木生產(chǎn)工藝、人造板板坯加熱預(yù)處理、膠合、纖維干燥、膠合板生產(chǎn)時(shí)原木解凍、木段蒸煮及單板的快速干燥等方面重要意義。acu影響木材導(dǎo)熱系數(shù)影響木材導(dǎo)熱系數(shù)的因子：的因子：熱流方向：順紋大于橫紋，徑向大于弦向。密度：導(dǎo)熱系數(shù)隨密度的減小而減小。 00.2170十0.0238 V W(mK) 含水率：導(dǎo)熱系數(shù)隨含水率的增加而增大。 當(dāng)M40時(shí)： （0.2170.004M）00.0238V 當(dāng)M40時(shí)： （0.2170.0055M）00.0238V