木材的水分與材性
一、木材中水分的來源與狀態(tài)
一棵活樹生長時,其根部不間斷地從土壤中吸取水分,由樹干的木質部將水分送到樹木的各個器官,
同時又將葉子光合作用所制造的養(yǎng)料由樹干的韌皮部輸送到樹木的各個部分。水分既是樹木生長必不可少的物質,又是樹木輸送各種物質的載體,活樹被伐倒并鋸成各種規(guī)格的板方材后,水分的大部分仍然保留在木材內部,這就是木材中水分的主要來源,同時木材在貯存、運輸或使用環(huán)境中也會吸收一些水分進入其內部。
對不同的樹種來說,樹干中木質部水分含量存在差異。即使是同一株樹在不同生長季節(jié),其木質部的含水量也有差異。木質部的各個部位,例如心材、邊材、根部、樹干與樹梢等含水量也都不同,所以說木材中水分分布是很不均勻的。木材周圍的大氣條件發(fā)生變化時,其水分含量也會隨之發(fā)生變化,水分因其在木材中的位置不同可分為自由水、吸著水、化合水三種：
(1〉自由水存在于由木材細胞壁上的紋孔或導管末端的穿孔和細胞腔以及胞間隙相互溝通構成的大毛細管系統(tǒng)中,自由水與木材呈物理結合,結合并不緊密,這部分水容易從木材中逸出,也容易吸入。濕木材置于干燥空氣中,首先蒸發(fā)的就是自由水。對于新伐倒的生材來說,不同樹種的木材,自由水含量變化很大,一般為60~70%至200~250%之間。
(2〉吸著水存在于木材細胞壁內的微纖絲、大纖絲之間構成的微毛細管系統(tǒng)內或吸附在微晶表面和無定型區(qū)域內纖維素分子的游離控基上。木材中吸著水含量在樹種間差別較小,木材吸著水的最大含量一般在23~31%之間,平均約為3%。吸著水與木材物質結合較為緊密,這部分水不易從木材中逸出,只有當木材中自由水蒸發(fā)殆盡,且木材中的水蒸汽分壓大于周圍壁氣中水蒸汽分壓時,方可由木材中蒸發(fā)。
(3〉化合水與細胞壁組成物質呈牢固的化學結合狀態(tài),木材中這部分水的含量很少,可以忽略不計,而且在一般的干燥條件下無法將其除去。
二、木材的水分與室內環(huán)境
人們居住的室內環(huán)境，不希望濕度有過大的起伏變化，應穩(wěn)定在一定范圍之內，這對于人身健康及物體的保存都是非常有利的。有研究資料表明：防止?jié)衩咕淖罴严鄬穸确秶鸀?-80%；防止蟲害為0-70%或80-100%；保存書籍為40-60%；防止細菌感染為55-60%；死亡率最低為60-70%，人類居住環(huán)境的相對濕度應在60左右較為適宜。引起室內濕度變化的因素很多，例如：外界溫度變化或室內溫度變化都會引起濕度變化；從氣窗或換氣口流入或流出的水蒸汽、從壁面透過的水蒸汽、從廚房進來的水蒸汽等也會引起濕度的變化。
木材的調濕特性是木材具備的獨特性能之一,也是其作為室內裝飾材料、家具材料的優(yōu)點所在,用木材或木質材料裝修的住宅,其濕度變化遠比混凝土住宅或壁紙裝修住宅的變化要小。所謂木材的調濕特性就是靠木材自身的吸濕和解吸作用,直接緩和室內環(huán)境的濕度變化。當室內環(huán)境的相對濕度降低時,打破了室內環(huán)境與木材之間的水蒸汽分壓平衡,木材內部的水蒸汽分壓高于室內環(huán)境的水蒸汽分壓,木材內部的水分就會逸出,使室內環(huán)境的相對濕度提高,此為解吸過程。反之,當室內環(huán)境的相對濕度提高時木材就會從室內空氣中吸著水分,此為吸濕過程。木材在解吸或吸濕過程開始時進行得十分強烈,此后就逐漸緩慢下來,直至達到新的動態(tài)平衡。在這里木材起著水分的儲存作用,就象室內空氣濕度的天然調節(jié)器,長期以來人們就習慣生活在木制家具與木質室內裝飾材料的環(huán)境中。
三、木材的水分與其產品的形狀和尺寸
木材含水量的多少在一定范圍內影響木材的強度、剛性、硬度、耐腐朽以及機械加工性能、燃燒值、導熱性、導電性等。
潮濕木材置干燥環(huán)境中,由于木材內水蒸汽分壓大于大氣水蒸汽分壓,水分就會從木材內部向大氣散發(fā),首先蒸發(fā)的是自由水。當木材內的自由水蒸發(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變化的轉折點。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量的增減,而自由水數量的增減對木材性質的影響甚微,僅影響木材的重量、燃燒值、導熱性和導電性。反之木材含水率在纖維飽和點以下變化時,因木材內部不存在自由水,而吸著水數量的變化對木材性質的影響甚大,如木材的力學性質、干縮、濕脹、導熱性和導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量是影響木材性質的主要因素。
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生危害。大多數木腐菌生長的適宜溫度為25~30℃,水分以35~50%為最宜,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,體會最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一、木材中水分的來源與狀態(tài)
一棵活樹生長時,其根部不間斷地從土壤中吸取水分,由樹干的木質部將水分送到樹木的各個器官,
同時又將葉子光合作用所制造的養(yǎng)料由樹干的韌皮部輸送到樹木的各個部分。水分既是樹木生長必不可少的物質,又是樹木輸送各種物質的載體,活樹被伐倒并鋸成各種規(guī)格的板方材后,水分的大部分仍然保留在木材內部,這就是木材中水分的主要來源,同時木材在貯存、運輸或使用環(huán)境中也會吸收一些水分進入其內部。
對不同的樹種來說,樹干中木質部水分含量存在差異。即使是同一株樹在不同生長季節(jié),其木質部的含水量也有差異。木質部的各個部位,例如心材、邊材、根部、樹干與樹梢等含水量也都不同,所以說木材中水分分布是很不均勻的。木材周圍的大氣條件發(fā)生變化時,其水分含量也會隨之發(fā)生變化,水分因其在木材中的位置不同可分為自由水、吸著水、化合水三種：
(1〉自由水存在于由木材細胞壁上的紋孔或導管末端的穿孔和細胞腔以及胞間隙相互溝通構成的大毛細管系統(tǒng)中,自由水與木材呈物理結合,結合并不緊密,這部分水容易從木材中逸出,也容易吸入。濕木材置于干燥空氣中,首先蒸發(fā)的就是自由水。對于新伐倒的生材來說,不同樹種的木材,自由水含量變化很大,一般為60~70%至200~250%之間。
(2〉吸著水存在于木材細胞壁內的微纖絲、大纖絲之間構成的微毛細管系統(tǒng)內或吸附在微晶表面和無定型區(qū)域內纖維素分子的游離控基上。木材中吸著水含量在樹種間差別較小,木材吸著水的最大含量一般在23~31%之間,平均約為3%。吸著水與木材物質結合較為緊密,這部分水不易從木材中逸出,只有當木材中自由水蒸發(fā)殆盡,且木材中的水蒸汽分壓大于周圍壁氣中水蒸汽分壓時,方可由木材中蒸發(fā)。
(3〉化合水與細胞壁組成物質呈牢固的化學結合狀態(tài),木材中這部分水的含量很少,可以忽略不計,而且在一般的干燥條件下無法將其除去。
二、木材的水分與室內環(huán)境
人們居住的室內環(huán)境，不希望濕度有過大的起伏變化，應穩(wěn)定在一定范圍之內，這對于人身健康及物體的保存都是非常有利的。有研究資料表明：防止?jié)衩咕淖罴严鄬穸确秶鸀?-80%；防止蟲害為0-70%或80-100%；保存書籍為40-60%；防止細菌感染為55-60%；死亡率最低為60-70%，人類居住環(huán)境的相對濕度應在60左右較為適宜。引起室內濕度變化的因素很多，例如：外界溫度變化或室內溫度變化都會引起濕度變化；從氣窗或換氣口流入或流出的水蒸汽、從壁面透過的水蒸汽、從廚房進來的水蒸汽等也會引起濕度的變化。
木材的調濕特性是木材具備的獨特性能之一,也是其作為室內裝飾材料、家具材料的優(yōu)點所在,用木材或木質材料裝修的住宅,其濕度變化遠比混凝土住宅或壁紙裝修住宅的變化要小。所謂木材的調濕特性就是靠木材自身的吸濕和解吸作用,直接緩和室內環(huán)境的濕度變化。當室內環(huán)境的相對濕度降低時,打破了室內環(huán)境與木材之間的水蒸汽分壓平衡,木材內部的水蒸汽分壓高于室內環(huán)境的水蒸汽分壓,木材內部的水分就會逸出,使室內環(huán)境的相對濕度提高,此為解吸過程。反之,當室內環(huán)境的相對濕度提高時木材就會從室內空氣中吸著水分,此為吸濕過程。木材在解吸或吸濕過程開始時進行得十分強烈,此后就逐漸緩慢下來,直至達到新的動態(tài)平衡。在這里木材起著水分的儲存作用,就象室內空氣濕度的天然調節(jié)器,長期以來人們就習慣生活在木制家具與木質室內裝飾材料的環(huán)境中。
三、木材的水分與其產品的形狀和尺寸
木材含水量的多少在一定范圍內影響木材的強度、剛性、硬度、耐腐朽以及機械加工性能、燃燒值、導熱性、導電性等。
潮濕木材置干燥環(huán)境中,由于木材內水蒸汽分壓大于大氣水蒸汽分壓,水分就會從木材內部向大氣散發(fā),首先蒸發(fā)的是自由水。當木材內的自由水蒸發(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變化的轉折點。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量的增減,而自由水數量的增減對木材性質的影響甚微,僅影響木材的重量、燃燒值、導熱性和導電性。反之木材含水率在纖維飽和點以下變化時,因木材內部不存在自由水,而吸著水數量的變化對木材性質的影響甚大,如木材的力學性質、干縮、濕脹、導熱性和導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量是影響木材性質的主要因素。
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生危害。大多數木腐菌生長的適宜溫度為25~30℃,水分以35~50%為最宜,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。