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(rèn)為,,少75%的木材制品問題與木材的含水率有關(guān),,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(yán)格干燥到并控制在與使用環(huán)境的空氣狀態(tài)相適應(yīng)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(dāng)?shù)母稍?,并按家?biāo)準(zhǔn)進行嚴(yán)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(yīng)該妥善保存,在保存期間不應(yīng)使其含水率發(fā)生改變尺寸的較大變化,,即干材倉庫應(yīng)有調(diào)節(jié)空氣相對濕度與溫度的設(shè)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(yīng),;
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(yīng)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(yīng)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(yuǎn)途運輸,,則在保存或遠(yuǎn)途運輸過程中須采取嚴(yán)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(shè)施的干材倉庫,,或?qū)δ局破?毛料)加以嚴(yán)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(yán)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(guān)系,,是當(dāng)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(guān)方面的足夠重視外,,似應(yīng)從掌握有關(guān)基本知識,加強相應(yīng)科學(xué)研究和嚴(yán)密技術(shù)規(guī)范入手,。
所謂基本知識,,主要是指有關(guān)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(guān)系的物理規(guī)律。這個問題在木材學(xué),,木材干燥學(xué)及有關(guān)文獻中都有比較詳細(xì)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(yīng)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(yīng)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(guān),,且因木材的樹種,、構(gòu)造、比重,、抽提物含量,、化學(xué)組成、物理性質(zhì)、機械應(yīng)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(yīng)壓木的,;晚材的于早材的,;壓應(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)用,,外也是如此,。
濕的木材放置在有遮蓋和通風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)《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(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(dāng)保持的空氣狀態(tài),,具有參考價值。當(dāng)然,,在某種溫度下或溫度改變時的具體情況,,還須進行科學(xué)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(xué)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(guān)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(jì)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(fēng)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(chǔ)上,,正確制訂與嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范,包括家,、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),,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(yīng)是當(dāng)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(yán)密之處,,在進步修訂之前,應(yīng)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(yīng)該充分認(rèn)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,對于干毛料)及木制品的驗收和交貨,,似應(yīng)有所明確規(guī)定,;商家在出售產(chǎn)品時,似應(yīng)對產(chǎn)品的木材含水率有所掌握,,心中有數(shù),,并嚴(yán)格子以控制和保持;用戶似應(yīng)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(yīng)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(shè),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(yīng)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(fēng)情況也有差別”的論述,。
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