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木材含水率與木材加工關系解析
木材的含水率在纖維飽和點(30％)范圍內(nèi)變化時會發(fā)生干縮濕脹現(xiàn)象,，因而改變木材的尺寸,，引起木材的變形,，產(chǎn)生木材和木制品的缺陷,。Wengert認為,，少75％的木材制品問題與木材的含水率有關,，可見其重要性。為了避免這種不良現(xiàn)象的發(fā)生,，保持木材尺寸的穩(wěn)定,，木制品的質(zhì)量，經(jīng)久耐用,，合理利用,，就須將木材的含水率嚴格干燥到并控制在與使用環(huán)境的空氣狀態(tài)相適應的程度,。
木材的加工與使用，需要正確處理好以下五個環(huán)節(jié)：
是正確制定木制品的技術(shù)條件,，其中包括根據(jù)木制品的用途,、地區(qū)氣候、使用環(huán)境,、木材特征,、實踐經(jīng)驗而合理規(guī)定的干燥鋸材(毛料)zui終含水率；
二是根據(jù)規(guī)定的zui終含水率的要求,，對鋸材(毛料)進行適當?shù)母稍?，并按家標準進行嚴格、全面的質(zhì)量檢查和(或)驗收,；
三是干燥好的鋸材(毛料)在加工之前應該妥善保存,，在保存期間不應使其含水率發(fā)生改變尺寸的較大變化，即干材倉庫應有調(diào)節(jié)空氣相對濕度與溫度的設施,，使庫內(nèi)的空氣狀態(tài)能與干燥鋸材(毛料)zui終含水率相適應,；
四是干燥鋸材(毛料)在進行機械加工期間，車間的空氣狀態(tài)不應使木材含水率發(fā)生改變尺寸的較大變化,，公差配合的精度要求,，否則應該采取技術(shù)措施；
五是木制品在流通過程中如須較長時間的存放或遠途運輸,，則在保存或遠途運輸過程中須采取嚴密的技術(shù)措施,，不使木制品(毛料)的含水率發(fā)生改變尺寸的較大變化，例如將其存放在有溫,、濕度調(diào)節(jié)設施的干材倉庫,，或?qū)δ局破?毛料)加以嚴密包裝等。
然而目前在技術(shù),、生產(chǎn)和流通域,，上述環(huán)節(jié)都不同程度地存在問題，有的環(huán)節(jié)甚缺如,，以致發(fā)生木制品(毛料)變形、開裂等缺陷,，嚴重影響木制品的質(zhì)量,、使用和壽命。同時在商業(yè)上引起質(zhì)量和技術(shù)糾紛,，甚訴諸法律,，對簿公堂，影響商業(yè)信譽,，造成物質(zhì)浪費與經(jīng)濟損失,。這種現(xiàn)象,，近年來已屢見不鮮。
正確處理木材含水率與木材加工及使用的關系,，是當前亟待解決的問題,。如何解決這個問題?除加強宣傳引起有關方面的足夠重視外，似應從掌握有關基本知識,，加強相應科學研究和嚴密技術(shù)規(guī)范入手,。
所謂基本知識，主要是指有關木材平衡含水率,、干燥鋸材zui終含水率及其與周圍環(huán)境關系的物理規(guī)律,。這個問題在木材學，木材干燥學及有關文獻中都有比較詳細的論述,，這里作些提要和補充,。
木材放在含有水蒸汽的空氣(濕空氣)中，其含水率zui終將會與之相適應的穩(wěn)定狀態(tài),，稱為木材平衡含水率,。這種穩(wěn)定的含水率狀態(tài)，決定于周圍空氣的相對濕度,，以及溫度和木材的干濕程度等,，它將隨著空氣條件的變化而增大或減少。如果木材的含水率比這種穩(wěn)定狀態(tài),，木材將會散失水分,，zui終的穩(wěn)定狀態(tài)稱為解吸平衡含水率；反之,，如果木材的含水率低于這種穩(wěn)定狀態(tài),，木材將會吸收水分，zui終的穩(wěn)定狀態(tài)稱為吸濕平衡含水率,。在定的空氣狀態(tài)下,，吸濕平衡含水率比解吸平衡含水率要低些，二者之間的含水率差(A W)稱為吸濕滯后,。有文獻指出,，在生產(chǎn)上用干燥室干燥的室干工業(yè)用鋸材，由于干燥溫度較,，具有定的厚度,，其吸濕滯后的數(shù)值約為1％—5％，平均取為A W＝2.5％,；另有文獻指出,，吸濕平衡含水率與解吸平衡含水率的比率約為0.8—0.85。這是因為在吸濕過程中吸著點(sorption sites)不能*再水化(rehydration),，另外在吸濕膨脹時發(fā)生壓縮應力的影響,。
木材的平衡含水率,，不但與使用環(huán)境濕空氣的溫、濕度有關,，且因木材的樹種,、構(gòu)造、比重,、抽提物含量,、化學組成、物理性質(zhì),、機械應力,、干燥時間而變化。如邊材的平衡含水率于心材的,；正常木材的于應壓木的,；晚材的于早材的；壓應力增加會使平衡含水率降低等,。
木材的平衡含水率,，可用實測法和用氣象資料查定法求得。我從1941年以來,，僅有20個左右城市進行了木材平衡含水率的實際測定,，提出了寶的數(shù)據(jù)；但也存在試材大小,、測試方法,、計量精度等問題。由于實際測定須要經(jīng)年累月,，曠日持久,，而我幅員遼闊，如此緩慢甚停滯不前的進度,，遠遠不能滿足生產(chǎn)需要,。鑒于氣象資料日漸充實，目前多采用氣象資料查定法求出各地木材平衡含水率值,，以資應用,，外也是如此。
濕的木材放置在有遮蓋和通風條件下的大氣中,，zui終與其溫,、濕度相平衡的含水率，可以作為木材的氣干含水率,。氣干含水率的范圍,，大多數(shù)地區(qū)約為12％—15％,；歐家定為12％,定為15％,。根據(jù)筆者查定出的全木材平衡含水率氣象值,，我大陸約在10％—15％，中國臺灣,、海南島等東南部島嶼地區(qū)約為16％—17%的范疇,，全平均約為13.7％；并且發(fā)現(xiàn)其分布規(guī)律明顯有從西北地區(qū)向東南地區(qū)逐漸增的趨勢,。早在1945年,，余仲奎等查定出的木材平衡含水率氣象值，全平均13.3％,，二者近似吻合,。據(jù)此初步提出，我木材平衡含水率氣象值亦即木材氣干含水率平均約為13.5%,。
干燥鋸材zui終含水率的確定,，按照家標準《鋸材干燥質(zhì)量》(GB／T6491—1999)3.1條的規(guī)定：”按用途和地區(qū)考慮確定。以用途為主,，地區(qū)為輔,。“所指按地區(qū)考慮，就是要考慮該地區(qū)的木材平衡含水率,，考慮解吸平衡含水率與吸濕平衡含水率的差異,，亦即吸濕滯后(AW)現(xiàn)象；以及木材的樹種,、厚度,、心邊材、徑弦向,、干燥溫度等等因素的影響,。因此，干燥鋸材(毛料)zui終含水率的確定般取其比木材解吸平衡含水率低2％—3％(或4％),。所指按用途考慮,，是在考慮該地區(qū)木材平衡含水率的基礎上，還須考慮木材的用途,，考慮木制品的使用環(huán)境,。結(jié)合多年的實踐經(jīng)驗，上述標準中提出了不同用途的干燥鋸材含水率表,，提供參照選用,。此表對于些重要用品，其zui終含水率般定得較低,；如此可以木樹干燥均勻度,，降低木材吸濕性，保持木材尺寸穩(wěn)定性。當然,，這樣也會帶來延長干燥時間,，降低干材產(chǎn)量，增加干燥成本等不利因素,。因此,，在參照定干燥鋸材zui終含水率時，還須根據(jù)木材的用途,、特性,，以及實踐經(jīng)驗，在規(guī)定的上下限中加以綜合權(quán)衡,。
由于等溫吸附等原因,，雖然相對濕度在定范圍內(nèi)變化，但木材的含水率卻不隨相對濕度的變化而變化,，或是沒有大的變化,，這種現(xiàn)象，稱為滯(靜)區(qū),。根據(jù)實驗結(jié)果,，A W＝0.5％時，滯區(qū)為3％-4％(相對濕度,，下同),；A W＝2.5％時，滯區(qū)為15％-18％,；AW＝3％時,，滯區(qū)為20％—25％。由此可見,，在AW＝2.5％的情況下,，木材加工車間的相對濕度在52％—70％范圍內(nèi)變化時，對干燥鋸材(毛料)的平均含水率不會引起變化,，或是變化甚微,。這對干燥鋸材在進行機械加工時車間適當保持的空氣狀態(tài)，具有參考價值,。當然,，在某種溫度下或溫度改變時的具體情況，還須進行科學試驗,，加以驗證和補充,。木材平衡含水率屬于木材干燥靜力學研究范疇。
目前我對于不同地區(qū),、樹種,、規(guī)格,、環(huán)境下木材平衡含水率的試驗研究還很不夠；對于等溫吸附,、吸濕滯后等的測定也很少,，今后似宜加強提供生產(chǎn)急需的有關技術(shù)數(shù)據(jù)，為制訂和完善技術(shù)規(guī)范提供理論依據(jù),。姜日順于20世紀80年代對哈爾濱地區(qū)室外和室內(nèi)的木材吸濕滯后作了初步測定和有益嘗試，得出具體數(shù)據(jù)如表2,，僅供參考,。外指在有遮蔽陽光、雨露的通風棚舍下,，室內(nèi)指在冬季有暖氣的試驗車間內(nèi),。
在現(xiàn)有的研究成果、技術(shù)資料和實踐經(jīng)驗基礎上,，正確制訂與嚴格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范,，包括家、行業(yè)標準,，技術(shù)規(guī)程等,，并在生產(chǎn)實踐中不斷加以總結(jié)，逐步修訂,，以臻完善,，應是當前解決問題的個具體措施。如果現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范在執(zhí)行中發(fā)現(xiàn)有不夠全面和嚴密之處,，在進步修訂之前,，應在簽訂的技術(shù)合同或協(xié)議中加以具體補充和說明，避免因疏漏而發(fā)生技術(shù)糾紛,。
應該充分認識到,，木材含水率會隨著所在地區(qū)、周圍環(huán)境的空氣狀態(tài)而不斷變化,。因此有關標準及規(guī)范,，對于干毛料)及木制品的驗收和交貨，似應有所明確規(guī)定,；商家在出售產(chǎn)品時,，似應對產(chǎn)品的木材含水率有所掌握，心中有數(shù),，并嚴格子以控制和保持,；用戶似應對此有所了解與衡量。產(chǎn)品的木材含水率是否符合技術(shù)條件和適合使用環(huán)境,，商家和用戶雙方似應有所說明與商定,，把它納入市場規(guī)范,，建立商業(yè)誠信。例如實木地板的鋪設,，就有樓房底面有無墊塊等不同使用情況,，這對地板本身含水率的要求就應有所不同，不宜概而論,，馬虎敷衍,。這樣，才能收到合理利用,，物盡其用的良好效果,。木材干燥家久田卓興，也曾作過“地板木材的本身含水率隨其離地面的度及地板下面通風情況也有差別”的論述,。