木材干燥学 第二章 与木材干燥有关的木材性质

自由水 细胞腔 细胞壁
结合水
含水率
结合水 自由水
生材
饱和状态 有
FSP状态 (25~30%以上)
饱和状态 极少
干燥
EMC状态 (15%前后) 平衡状态
没有
全干状态
(0%) 极少 没有
（2）木材的纤维饱和点
木材在干燥过程中，细胞腔中的自由水完全蒸发， 细胞壁中吸着水量处于最大限度状态时的含水率，称之 为纤维饱和点（Fiber saturation point，简称FSP）。
生 材：和新采伐的木材含水率基本一致的木材。 半干材：含水率小于生材、相当于纤维饱和点的木材，一般在
22%~35%的含水率范围内。 气干材：长期贮存于大气中，与大气的相对湿度趋于平衡的木
材。其含水率取决于周围环境的温度和相对湿度，一 般在8%~20%之间，我国国标把气干材平均含水率定 为12％。 室干材：木材在干燥室内，以适当的温度和相对湿度条件进行 干燥，含水率约为7~15%的木材，通常根据木材使用 区域、场合及用途等而定。 绝干材：含水率为零的木材称为绝干材或全干材。
（3）木材含水率的测定
木材含水率的测定方法很多，但在木材工 业中较常用的方法是称重法和电测法。
① 称重法 (烘干法) 先称出湿材质量和全干材质量，再用上述 公式计算木材含水率。 求全干材质量方法是从湿木材上截取一小 试片，去毛刺后立即称重并作记录，然后放入干燥箱，在103士 2℃的温度下干燥。在试片干燥过程中，每隔一定时间称重并作记 录。到最后连续两次称出的质量相等或相差极小时，表明试片中 的水分已全部排出，此时的试片质量就是全干重。
木材某些构造特征，会使木材干燥过程中产生一些缺陷。如早 材与晚材变化为急变的木材，干燥过程中在早材与晚材的交界处易 产生环裂；木射线含量多的树种，特别是具有宽木射线的木材，干 燥时易产生径裂。阔叶树材，由于边材中含有侵填体的导管较少， 多数导管呈开放状态，边材导水性较好；心材中多数导管内含有侵 填体，使导管腔部分或全部被堵塞，心材导水性较差。因此，在干 燥过程中心材和边材产生不均匀的收缩应力，使木材在边材和心材 的交界处发生皱缩，特别是小径木木材干燥时，易产生皱缩缺陷。
2.2 木材与水分
2.2.1 木材中的水分由来
2.2.2 木材的含水率及测定
（1）木材的含水率
木材中的水分含量多少通常用含水率或含 水量 （Moisture content，简称MC）来表示， 即用木材中水分的质量与木材质量之比的百分 数的方式表示。根据计算基准的不同分为绝对 含水率和相对含水率两种。
第二章 与木材干燥 有关的木材性质
2.1 木材构造特征
2.1.1 木材解剖特征对干燥的影响
木材中的水分要顺利地向外移动，木材内部就必须有水分移动 的通道，即细胞腔、纹孔、细胞间隙及细胞壁内的微毛细管等。这 些通道若呈开放状态，则木材容易干燥；反之，木材难干。所以说， 木材解剖分子的状态及特征对木材干燥时间的长短和干燥工艺的制 定起着决定性的作用。
电测法木材含水率仪主要有两类：1类是直流电阻 式，利用木材中所含水分的多少对直流电阻的影响，来 测定木材的含水率;另1类为交流介电式，即根据交变电 流的功率损耗与木材含水率的关系而设计的含水率仪。
结构简单、生产上用得最广的是直流电阻式。这种 含水率仪实质上是一种兆欧表，其动作原理是在相当大 的范围内，木材的电阻率 随其含水率的变化而变化， 且在室温下，在6%-30%的含水率范围内，木材电阻率 的对数与木材含水率呈直线关系。
所以只要用兆欧表测得木材的电阻值，就可知道含 水率之值。制造公司已经过换算，把含水率数值直接显 示在表面上。
2.2.3 木材中水分存在状态与纤维饱和点
（1） 水分存在状态
木材中存在水分分为自由水和结合水（吸着水） 两种。
自由水（Free water）是存在于木材细胞腔中的水 分，其性质和普通的液体水接近。自由水的多少对木材 物理性质（除重量、燃烧性能以外）影响不大。
纤维饱和点是一个临界状态，是木材性质的转折点， 木材的强度、收缩性能，以及导热、导电性能都与其有 密切相关。木材的纤维饱和点因树种而异，一般在 22%~35%之间的范围内，平均值大约为30%。
纤维饱和点随着温度升高而变小，木材含水率高于纤维胞和
点时，木材强度和导电性影响不大，木材收缩或膨胀亦不会发生。 木材含水率低于纤维饱和点时，随含水率减小木材导电性减弱、 强度和收缩增大；反之，随着含水率增加，木材的湿胀增大，强 度降低、导电性能增强。
结合水（Bound water）存在于细胞壁中，与细胞 壁无定形区（由纤维素非结晶区、半纤维素和木素组成） 中的羟基形成氢键结合。在纤维饱和点以下的区域内， 结合水的多少对木材各项物理性质有很大影响。
对于生材来说，自由水和结合水同时存在，其中 自由水的水分量随着季节变化，而结合水的量基本保持 不变。
2.1.2 边、心材的干燥性能
边、心材的干燥性能有明显区别。通常情况下生材 在制材后，边材的含水率都在100% 以上，干燥初期阶段 需时间较长，由于管胞具缘纹孔处于开启状态，水分容 易移动，干燥速度相对较快。心材初期含水率较边材低， 但由于针叶树材管胞纹孔在由边材形成心材时，或干燥 过程中，其纹孔膜上的纹孔塞往往偏向一边，将纹孔口 堵住形成纹孔闭塞状态，及阔叶树材中侵填体的存在等， 会妨碍水分的移动，影响到干燥速度。
木材干燥生产中一般采用绝对含水率
（MC），即木材中水分的质量占木材绝干质
ห้องสมุดไป่ตู้量的百分率。
绝对含水率（MC）即木材中水分的质量占 木材绝干质量的百分率。其计算公式如下：
式中，G湿是湿木材的质量/g；G干是绝干木材的质量/g。
（2）木材干湿程度的分级
湿 材：长期浸泡于水中、含水率大于生材的木材，如水运、 水贮过程中的木材。
优点：数值较可靠； 缺点：要从整块木材上截取试片，试片烘干要较长时间。另 外，如木材中含有较多的松节油或其他挥发性物质，这些挥发物 的质量都算到水分当中，会引起一定的误差。 这种方法基本上能正确测定木材含水率，但对较大测定对象， 只能采用小的试验片来代替，或破坏测定对象。生产现场几乎不 被采用。
② 电测法 即利用木材的电学性质如电阻率、介电常 数等与木材含水率之间的关系，来测定木材的含水率。