木材中水分含量多少與周?chē)諝獾南鄬?duì)濕度和溫度有很大的關(guān)系,當(dāng)空氣中的水蒸汽壓力大于木材表面水蒸汽壓力時(shí),木材從空氣中吸收水分,這種現(xiàn)象叫做吸濕;反之若空氣的蒸汽壓力小于木材表面的水分蒸汽壓力時(shí),木材中水分向空氣中蒸發(fā)叫解吸。
組成木材的細(xì)胞壁物質(zhì)一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(一OH),它們具有很強(qiáng)的吸濕能力。在一定溫度和濕度條件下,胞壁纖維素、半纖維素等組分中的自由羥基,借助氫鍵力和分子間力吸附空氣中的水分子,形成多分子層吸附水;水層的厚度隨空氣相對(duì)濕度的變化而變化,當(dāng)水層厚度小于它相適應(yīng)的厚度時(shí),則由空氣中吸附水蒸汽分子,增加水層厚度;反之,當(dāng)水層厚度大于它相適應(yīng)的厚度時(shí),則向空氣中蒸發(fā)水分,水層變薄,直到達(dá)到它所適應(yīng)的厚度為止。
木材中存在著大毛細(xì)管和微毛細(xì)胞系統(tǒng),因此木材是個(gè)多微毛細(xì)孔體。這些毛細(xì)孔體具有很高的空隙率和有巨大內(nèi)表面,具有強(qiáng)烈的吸附性和發(fā)生毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象。在一定相對(duì)濕度的空氣中,會(huì)吸附水蒸汽而形成毛細(xì)管凝結(jié)水,達(dá)纖維飽和點(diǎn)為止。
木材吸濕滯后現(xiàn)象
在相同的大氣溫度和相對(duì)濕度條件下,干燥木材的吸濕過(guò)程所能達(dá)到的最大的含水量總是低于潮濕木材解吸過(guò)程所能達(dá)到的最小含水量它的平衡含水率曲線不相吻合的現(xiàn)象稱為木材吸濕滯后。
吸濕滯后現(xiàn)象主要發(fā)生在干燥后的木材上。木材在干燥狀態(tài)下失去水分而解吸,其尺寸逐漸收縮減小。微觀上,木材細(xì)胞壁微纖絲上纖維素鏈狀分子彼此靠近,當(dāng)微纖絲鏈之間距離很近時(shí),部分羥基與羥基之間形成新的氫鍵結(jié)合;再次吸濕時(shí)因部分相互吸引、價(jià)鍵滿足的羥基不能再?gòu)目諝庵形崭嗟乃?,因此吸附量減少。
吸濕滯后的差值與樹(shù)種無(wú)關(guān),但隨木材尺寸的增大而加大。當(dāng)木材尺寸增至一定程度,即木材長(zhǎng)度達(dá)10cm,厚度至1.5cm時(shí),將變?yōu)橐缓愣ㄖ?。木粉、單板及短而薄的木料,其吸收滯后?shù)值不大,可以忽略不計(jì)。對(duì)于窯干長(zhǎng)而厚的成品材而言,其吸濕滯后值且隨著溫度的升高而增大,通常在1-5%之間,平均為2.5%,生產(chǎn)上應(yīng)考慮其影響。
利用木材吸濕滯后現(xiàn)象人工干燥木材,使用時(shí)木材尺寸穩(wěn)定,不會(huì)從空氣中吸收很多水分而發(fā)生體積變化,引起翹曲變形。