淺淡木材含水率與木材加工及使用的關系

    眾所周知，木材的含水率在纖維飽和點(30％)范圍內變化時會發生干縮濕脹現象，因而改變木材的尺寸，引起木材的變形，產生木材和木制品的缺陷。Wengert認為，至少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象的發生，保持木材尺寸的穩定，保證木制品的質量，經久耐用，合理利用，就務必將木材的含水率嚴格干燥到并控制在與使用環境的空氣狀態相適應的程度。

木材的加工與使用，需要正確處理好以下五個環節：
    一是正確制定木制品的技術條件，其中包括根據木制品的用途、地區氣候、使用環境、木材特征、實踐經驗而合理規定的干燥鋸材(毛料)更加終含水率；
    二是根據規定的更加終含水率的要求，對鋸材(毛料)進行適當的干燥，并按.標準進行嚴格、全面的質量檢查和(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生改變尺寸的較大變化，即干材倉庫應有調節空氣相對濕度與溫度的設施，使庫內的空氣狀態能與干燥鋸材(毛料)更加終含水率相適應；
    四是干燥鋸材(毛料)在進行機械加工期間，車間的空氣狀態不應使木材含水率發生改變尺寸的較大變化，保證公差配合的精度要求，否則應該采取技術措施；
    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務必采取嚴密的技術措施，不使木制品(毛料)的含水率發生改變尺寸的較大變化，例如將其存放在有溫、濕度調節設施的干材倉庫，或對木制品(毛料)加以嚴密包裝等。
    然而目前在技術、生產和流通領域，上述環節都不同程度地存在問題，有的環節甚至缺如，以致發生木制品(毛料)變形、開裂等缺陷，嚴重影響木制品的質量、使用和壽命。同時在商業上引起質量和技術糾紛，甚至訴諸法律，對簿公堂，影響商業信譽，造成物質浪費與經濟損失。這種現象，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規范入手。
    所謂基本知識，主要是指有關木材平衡含水率、干燥鋸材更加終含水率及其與周圍環境關系的物理規律。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，其含水率更加終將會達到與之相適應的穩定狀態，稱為木材平衡含水率。這種穩定的含水率狀態，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定狀態高，木材將會散失水分，更加終達到的穩定狀態稱為解吸平衡含水率；反之，如果木材的含水率低于這種穩定狀態，木材將會吸收水分，更加終達到的穩定狀態稱為吸濕平衡含水率。在一定的空氣狀態下，吸濕平衡含水率比解吸平衡含水率要低一些，二者之間的含水率差(A W)稱為吸濕滯后。有文獻指出，在生產上用干燥室干燥的室干工業用鋸材，由于干燥溫度較高，具有一定的厚度，其吸濕滯后的數值約為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)不能完全再水化(rehydration)，另外在吸濕膨脹時發生壓縮應力的影響。
    木材的平衡含水率，不但與使用環境濕空氣的溫、濕度有關，且因木材的樹種、構造、比重、抽提物含量、化學組成、物理性質、機械應力、干燥時間而變化。如邊材的平衡含水率高于心材的；正常木材的高于應壓木的；晚材的高于早材的；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。我國從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，提出了寶貴的數據；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年累月，曠日持久，而我國幅員遼闊，如此緩慢甚至停滯不前的進度，遠遠不能滿足生產需要。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，國外也是如此。
    濕的木材放置在有遮蓋和通風條件下的大氣中，更加終達到與其溫、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，美國大多數地區約為12％—15％；歐美.定為12％,日本定為15％。根據筆者查定出的.木材平衡含水率氣象值，我國大陸約在10％—15％，臺灣、海南島等東南部島嶼地區約為16％—17%的范疇，.平均約為13.7％；并且發現其分布規律明顯有從西北地區向東南地區逐漸增高的趨勢。早在1945年，余仲奎等查定出的木材平衡含水率氣象值，.平均13.3％，二者近似吻合。據此初步提出，我國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%。

    干燥鋸材更加終含水率的確定，按照.標準《鋸材干燥質量》(GB／T6491—1999)3.1條的規定：”按用途和地區考慮確定。以用途為主，地區為輔?！八赴吹貐^考慮，就是要考慮該地區的木材平衡含水率，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)更加終含水率的確定一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境。結合多年的實踐經驗，上述標準中提出了不同用途的干燥鋸材含水率推薦表，提供參照選用。此表對于一些重要用途的木制品，其更加終含水率一般定得較低；如此可以提高木樹干燥均勻度，降低木材吸濕性，保持木材尺寸穩定性。當然，這樣也會帶來延長干燥時間，降低干材產量，增加干燥成本等不利因素。因此，在參照該表確定干燥鋸材更加終含水率時，還須根據木材的用途、特性，以及實踐經驗，在規定的上下限中加以綜合權衡。
    由于等溫吸附等原因，雖然相對濕度在一定范圍內變化，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，這種現象，稱為滯(靜)區。根據實驗結果，A W＝0.5％時，滯區為3％-4％(相對濕度，下同)；A W＝2.5％時，滯區為15％-18％；AW＝3％時，滯區為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，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。
    目前我國對于不同地區、樹種、規格、環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，今后似宜加強這些方面的科學研究，提供生產急需的有關技術數據，為制訂和完善技術規范提供理論依據。姜日順于20世紀80年代對哈爾濱地區室外和室內的木材吸濕滯后作了初步測定和有益嘗試，得出具體數據如表2，僅供參考。表中室外指在有遮蔽陽光、雨露的通風棚舍下，室內指在冬季有暖氣的試驗車間內。
    在現有的研究成果、技術資料和實踐經驗基礎上，正確制訂與嚴格執行技術規范，包括.、行業標準，技術規程等，并在生產實踐中不斷加以總結，逐步修訂，以臻完善，應是當前解決問題的一個具體措施。如果現行的技術規范在執行中發現有不夠全面和嚴密之處，在進一步修訂之前，應在簽訂的技術合同或協議中加以具體補充和說明，避免因疏漏而發生技術糾紛。
    應該充分認識到，木材含水率會隨著所在地區、周圍環境的空氣狀態而不斷變化。因此有關標準及規范，對于干燥鋸材(毛料)及木制品的驗收和交貨，似應有所明確規定；商家在出售產品時，似應對產品的木材含水率有所掌握，心中有數，并嚴格子以控制和保持；用戶似應對此有所了解與衡量。產品的木材含水率是否符合技術條件和適合使用環境，商家和用戶雙方似應有所說明與商定，把它納入市場規范，建立商業誠信。例如實木地板的鋪設，就有樓房底層與高層、板塊下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，不宜一概而論，馬虎敷衍。這樣，才能收到合理利用，物盡其用的良好效果。日本木材干燥.久田卓興，也曾作過“地板木材的本身含水率隨其離地面的高度及地板下面通風情況也有差別”的論述。