第5章木材的物理性質(zhì)

1、第第5章章 木材的物理性質(zhì)木材的物理性質(zhì)o 本章難點(diǎn)與重點(diǎn)本章難點(diǎn)與重點(diǎn):o 木材中的吸著水、纖維飽和點(diǎn)、吸著滯后現(xiàn)象和平衡含木材中的吸著水、纖維飽和點(diǎn)、吸著滯后現(xiàn)象和平衡含水率概念及其在生產(chǎn)上的指導(dǎo)意義；水率概念及其在生產(chǎn)上的指導(dǎo)意義；o 木材干縮濕脹發(fā)生規(guī)律、原因、對(duì)木材利用的影響及其木材干縮濕脹發(fā)生規(guī)律、原因、對(duì)木材利用的影響及其有效控制途徑有效控制途徑o 木材密度種類(lèi)及其意義木材密度種類(lèi)及其意義o 木材聲學(xué)、電學(xué)性質(zhì)木材聲學(xué)、電學(xué)性質(zhì)o 木材的視覺(jué)、調(diào)溫調(diào)濕等環(huán)境學(xué)特性木材的視覺(jué)、調(diào)溫調(diào)濕等環(huán)境學(xué)特性第第5章章 木材的物理性質(zhì)木材的物理性質(zhì)目錄目錄5.6木材的聲學(xué)性質(zhì)木材的聲學(xué)性質(zhì)5.

2、5木材的電學(xué)性質(zhì)木材的電學(xué)性質(zhì)5.4木材的熱學(xué)性質(zhì)木材的熱學(xué)性質(zhì)5.3木材的密度木材的密度5.2木材的干縮與濕脹木材的干縮與濕脹5.1木材中的水分木材中的水分5.7木材的環(huán)境學(xué)特性及其對(duì)人類(lèi)居住的影響木材的環(huán)境學(xué)特性及其對(duì)人類(lèi)居住的影響5.1 木材中的水分木材中的水分o 本節(jié)重點(diǎn)與難點(diǎn)：木材纖維飽和點(diǎn)和木材的本節(jié)重點(diǎn)與難點(diǎn)：木材纖維飽和點(diǎn)和木材的吸濕性吸濕性o 重點(diǎn)掌握：木材中的吸著水、纖維飽和點(diǎn)、重點(diǎn)掌握：木材中的吸著水、纖維飽和點(diǎn)、吸濕滯后現(xiàn)象和平衡含水率慨念及其生產(chǎn)上吸濕滯后現(xiàn)象和平衡含水率慨念及其生產(chǎn)上指導(dǎo)意義指導(dǎo)意義 。5.1.1木材含水率及其測(cè)定木材含水率及其測(cè)定5.1.2木材的纖

3、維飽和點(diǎn)木材的纖維飽和點(diǎn)5.1.3木材的吸濕性木材的吸濕性5.1.4木材中水分的移動(dòng)木材中水分的移動(dòng)5.1.5木材的吸水性木材的吸水性5.1 木材中的水分木材中的水分目錄目錄5.1.6木材透水性木材透水性5.1.1 木材含水率及其測(cè)定木材含水率及其測(cè)定o 5.1.1.1 木材中水分存在的狀態(tài)木材中水分存在的狀態(tài) o 自由水自由水 指以游離態(tài)存在于木材細(xì)胞的胞腔、細(xì)胞間隙指以游離態(tài)存在于木材細(xì)胞的胞腔、細(xì)胞間隙和紋孔腔這類(lèi)大毛細(xì)管中的水分，包括液態(tài)水和細(xì)胞腔和紋孔腔這類(lèi)大毛細(xì)管中的水分，包括液態(tài)水和細(xì)胞腔內(nèi)水蒸汽兩部分。內(nèi)水蒸汽兩部分。影響到木材重量、燃燒性、滲透性和影響到木材重量、燃燒性、滲透

4、性和耐久性，對(duì)木材體積穩(wěn)定性、力學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)無(wú)影響。耐久性，對(duì)木材體積穩(wěn)定性、力學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)無(wú)影響。 o 吸著水吸著水 是指以吸附狀態(tài)存在于細(xì)胞壁中微毛細(xì)管的水，是指以吸附狀態(tài)存在于細(xì)胞壁中微毛細(xì)管的水，即細(xì)胞壁微纖絲之間的水分。即細(xì)胞壁微纖絲之間的水分。吸著水多少對(duì)木材物理力吸著水多少對(duì)木材物理力學(xué)性質(zhì)和木材加工利用有著重要的影響。學(xué)性質(zhì)和木材加工利用有著重要的影響。 o 化合水化合水 是指與木材細(xì)胞壁物質(zhì)組成呈牢固的化學(xué)結(jié)合是指與木材細(xì)胞壁物質(zhì)組成呈牢固的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)的水。狀態(tài)的水。這部分水分含量極少，而且相對(duì)穩(wěn)定，是木這部分水分含量極少，而且相對(duì)穩(wěn)定，是木材的組成成份之一。材的組成成

5、份之一。 5.1.1 木材含水率及其測(cè)定木材含水率及其測(cè)定o 5.1.1.2 木材含水率種類(lèi)與測(cè)定方法木材含水率種類(lèi)與測(cè)定方法o 1）木材含水率定義）木材含水率定義o 絕對(duì)含水率絕對(duì)含水率 o 相對(duì)含水率相對(duì)含水率%10000GGGWW絕%1000WWGGGW相W 絕絕 絕對(duì)含水率，絕對(duì)含水率，%;W相相 相對(duì)含水率，相對(duì)含水率，%；G0 全干木材的重量，全干木材的重量，g;Gw 測(cè)定時(shí)木材重量，測(cè)定時(shí)木材重量，go 2）木材含水率的測(cè)定方法o 干燥法干燥法 是將欲測(cè)含水率的木材稱(chēng)其初重（是將欲測(cè)含水率的木材稱(chēng)其初重（Gw）后放入烘箱，先）后放入烘箱，先在在60低溫下烘干低溫下烘干2小時(shí)，之后

6、將溫度調(diào)至小時(shí)，之后將溫度調(diào)至1032，連續(xù)烘干，連續(xù)烘干810h后至重量（后至重量（G0）不變）不變 o 蒸餾法蒸餾法23mm厚度的碎木置于三厚度的碎木置于三角瓶中，加熱蒸餾；水蒸汽角瓶中，加熱蒸餾；水蒸汽與二甲苯蒸汽進(jìn)入冷卻器，與二甲苯蒸汽進(jìn)入冷卻器，經(jīng)冷凝的液體即流入受器中，經(jīng)冷凝的液體即流入受器中，水分重沉至下部，多余的二水分重沉至下部，多余的二甲苯則沿側(cè)管返回瓶中甲苯則沿側(cè)管返回瓶中. 蒸餾法測(cè)定木材含水率蒸餾法測(cè)定木材含水率 5.1.1 木材含水率及其測(cè)定木材含水率及其測(cè)定5.1.1 木材含水率及其測(cè)定木材含水率及其測(cè)定o 電測(cè)法電測(cè)法 電測(cè)法是利用木材電學(xué)性質(zhì)如電阻率、介電常電測(cè)

7、法是利用木材電學(xué)性質(zhì)如電阻率、介電常數(shù)和損耗因素等與木材含水率的關(guān)系設(shè)計(jì)出一種測(cè)濕儀。數(shù)和損耗因素等與木材含水率的關(guān)系設(shè)計(jì)出一種測(cè)濕儀。 電阻式電阻式交流介電式交流介電式 根據(jù)木材的直流電阻率隨木材含水根據(jù)木材的直流電阻率隨木材含水率變化的原理，測(cè)量范圍：率變化的原理，測(cè)量范圍：728%根據(jù)木材的介電常數(shù)、損失角正切根據(jù)木材的介電常數(shù)、損失角正切值隨木材含水率的增加而增加原理，值隨木材含水率的增加而增加原理，測(cè)量范圍：可由絕干材至飽和含水測(cè)量范圍：可由絕干材至飽和含水率。但由于制造上的困難，實(shí)際上率。但由于制造上的困難，實(shí)際上測(cè)濕范圍是有所限制。測(cè)濕范圍是有所限制。 木材含水木材含水率測(cè)定儀率

8、測(cè)定儀感應(yīng)式水分測(cè)定儀感應(yīng)式水分測(cè)定儀測(cè)量原理測(cè)量原理:電磁波感應(yīng)木材水電磁波感應(yīng)木材水分分,不損壞木材不損壞木材,測(cè)量精度高測(cè)量精度高,測(cè)量范圍測(cè)量范圍:050%插入式木材測(cè)濕儀插入式木材測(cè)濕儀測(cè)量原理測(cè)量原理:電阻式測(cè)量木電阻式測(cè)量木材水分材水分木材測(cè)濕儀木材測(cè)濕儀o 5.1.1.3 木材含水率的變化與分類(lèi)木材含水率的變化與分類(lèi) o 1）木材含水率的變化）木材含水率的變化 o 樹(shù)種間差異：樹(shù)種間差異：不同樹(shù)種，含水率不同不同樹(shù)種，含水率不同o 株內(nèi)差異，株內(nèi)差異，心材小于邊材；心材小于邊材；如云南松邊材含水率為如云南松邊材含水率為106%，而心材含水率為，而心材含水率為55%；楓香的邊材含

9、水率；楓香的邊材含水率為為137%，而心材含水率為，而心材含水率為79%。5.1.1 木材含水率及其測(cè)定木材含水率及其測(cè)定o 2）不同含水量狀態(tài)下木材的分類(lèi)）不同含水量狀態(tài)下木材的分類(lèi)5.1.1 木材含水率及其測(cè)定木材含水率及其測(cè)定自由水自由水結(jié)合水結(jié)合水細(xì)胞壁細(xì)胞壁細(xì)胞腔細(xì)胞腔纖維飽和點(diǎn)纖維飽和點(diǎn)2333%濕材狀態(tài)濕材狀態(tài)100%生材狀態(tài)生材狀態(tài)50%氣干狀態(tài)氣干狀態(tài)1018%絕干狀態(tài)絕干狀態(tài)05.1.2 木材的纖維飽和點(diǎn)木材的纖維飽和點(diǎn)o 5.1.2.1 纖維飽和點(diǎn)定義及其意義纖維飽和點(diǎn)定義及其意義o 纖維飽和點(diǎn)纖維飽和點(diǎn)指指木材細(xì)胞壁吸著水處于飽和狀態(tài)木材細(xì)胞壁吸著水處于飽和狀態(tài)而而細(xì)胞

10、腔細(xì)胞腔無(wú)自由水時(shí)無(wú)自由水時(shí)稱(chēng)為木材纖維飽和點(diǎn)，此時(shí)的含水率為纖維稱(chēng)為木材纖維飽和點(diǎn)，此時(shí)的含水率為纖維飽和點(diǎn)含水率。飽和點(diǎn)含水率。纖維飽和點(diǎn)含水率平均約為纖維飽和點(diǎn)含水率平均約為30%。o 纖維飽和點(diǎn)是木材多種材性的轉(zhuǎn)折點(diǎn)纖維飽和點(diǎn)是木材多種材性的轉(zhuǎn)折點(diǎn) 就大多數(shù)木材力就大多數(shù)木材力學(xué)性質(zhì)而言，如含水率在纖維飽和點(diǎn)以上，其強(qiáng)度不因?qū)W性質(zhì)而言，如含水率在纖維飽和點(diǎn)以上，其強(qiáng)度不因含水率的變化而有所增減。當(dāng)木材干燥含水率減低至纖含水率的變化而有所增減。當(dāng)木材干燥含水率減低至纖維飽和點(diǎn)以下時(shí)，其強(qiáng)度隨含水率之減低而增加維飽和點(diǎn)以下時(shí)，其強(qiáng)度隨含水率之減低而增加 ，如圖所示返回返回5.1.3 木材的

11、吸濕性木材的吸濕性o 5.1.3.1 木材吸濕性及其產(chǎn)生原因木材吸濕性及其產(chǎn)生原因o 木材細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)木材細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)特點(diǎn):如圖所示如圖所示o 木材的吸濕性是指木材從空氣中吸收水分或向空氣中蒸木材的吸濕性是指木材從空氣中吸收水分或向空氣中蒸發(fā)水分的性質(zhì)。發(fā)水分的性質(zhì)。o 木材吸濕性產(chǎn)生的條件木材吸濕性產(chǎn)生的條件:空氣中的水蒸汽壓力與木材表空氣中的水蒸汽壓力與木材表面水蒸汽壓力不相等面水蒸汽壓力不相等o 木材發(fā)生吸濕內(nèi)因木材發(fā)生吸濕內(nèi)因:纖維素和半纖維素等化學(xué)結(jié)構(gòu)中有纖維素和半纖維素等化學(xué)結(jié)構(gòu)中有許多自由羥基許多自由羥基(一一OH) o 木材吸濕的空間位置木材吸濕的空間位置:細(xì)胞壁中無(wú)定形區(qū)域細(xì)

12、胞壁中無(wú)定形區(qū)域木材管胞細(xì)胞壁微細(xì)結(jié)構(gòu)木材管胞細(xì)胞壁微細(xì)結(jié)構(gòu) 細(xì)胞壁內(nèi)微纖絲組成細(xì)胞壁內(nèi)微纖絲組成微纖絲由纖維素分子鏈組成，微纖絲由纖維素分子鏈組成，分為結(jié)晶區(qū)與無(wú)定形區(qū)分為結(jié)晶區(qū)與無(wú)定形區(qū)自由羥基的由來(lái)自由羥基的由來(lái)?木材細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)木材細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)返回5.1.3 木材的吸濕性木材的吸濕性o 木材細(xì)胞壁中的吸著水狀態(tài)木材細(xì)胞壁中的吸著水狀態(tài)木材細(xì)胞壁中的初級(jí)和次級(jí)吸著水木材細(xì)胞壁中的初級(jí)和次級(jí)吸著水o 討論討論:自由水與吸著水的性質(zhì)是否相同，為自由水與吸著水的性質(zhì)是否相同，為什么？什么？o 5.1.3.2 木材吸濕滯后現(xiàn)象木材吸濕滯后現(xiàn)象o 吸濕吸濕:當(dāng)空氣中的水蒸氣壓力大于木材表面水蒸氣壓力時(shí)

13、，當(dāng)空氣中的水蒸氣壓力大于木材表面水蒸氣壓力時(shí)，木材從空氣中吸收水分木材從空氣中吸收水分的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。o 解吸解吸:空氣的蒸氣壓力小于木材表面的水蒸氣壓力時(shí)，空氣的蒸氣壓力小于木材表面的水蒸氣壓力時(shí)，木木材中水分向空氣中蒸發(fā)材中水分向空氣中蒸發(fā)的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。o 吸濕滯后吸濕滯后:在相同的大氣溫度和相對(duì)濕度條件下，干燥木在相同的大氣溫度和相對(duì)濕度條件下，干燥木材的材的吸濕過(guò)程吸濕過(guò)程所能達(dá)到的最大含水量總是低于潮濕木材所能達(dá)到的最大含水量總是低于潮濕木材解解吸過(guò)程吸過(guò)程所能達(dá)到的最小含水量，這種所能達(dá)到的最小含水量，這種解吸穩(wěn)定含水率大于解吸穩(wěn)定含水率大于吸濕穩(wěn)定含水率吸濕穩(wěn)定含水率現(xiàn)象稱(chēng)為

14、木材吸濕滯后現(xiàn)象稱(chēng)為木材吸濕滯后 。5.1.3 木材的吸濕性木材的吸濕性5.1.3 木材的吸濕性木材的吸濕性吸濕滯后吸濕滯后=W解吸解吸-W吸濕，吸濕，范圍為范圍為1%5%，平均為：，平均為：2.5%吸濕滯后在木材干燥中具有重要應(yīng)用：干燥木材最終含水率為：吸濕滯后在木材干燥中具有重要應(yīng)用：干燥木材最終含水率為： %5 . 2平衡終WW木材吸濕與解吸曲線(xiàn)關(guān)系木材吸濕與解吸曲線(xiàn)關(guān)系o 5.1.3.3 木材平衡含水率木材平衡含水率 o 木材平衡含水率木材平衡含水率 薄小木料在一定空氣狀態(tài)下最后達(dá)到薄小木料在一定空氣狀態(tài)下最后達(dá)到的吸濕或解吸穩(wěn)定含水率叫做平衡含水率。的吸濕或解吸穩(wěn)定含水率叫做平衡含水

15、率。5.1.3 木材的吸濕性木材的吸濕性木材平衡含水率圖木材平衡含水率圖5.1.3 木材的吸濕性木材的吸濕性o 木材平衡含水率測(cè)定方法：木材平衡含水率測(cè)定方法：氣干材或生材，置于氣干材或生材，置于室內(nèi)通風(fēng)良好之處，直至與空氣濕度平衡，含水率不再室內(nèi)通風(fēng)良好之處，直至與空氣濕度平衡，含水率不再變化，測(cè)定此的木材含水率。變化，測(cè)定此的木材含水率。o 討論：為什么常用氣干材或生材測(cè)定木材平衡含水率？討論：為什么常用氣干材或生材測(cè)定木材平衡含水率？能否用絕干材，為什么？能否用絕干材，為什么？o 木材平衡含水率是一個(gè)動(dòng)態(tài)值：木材平衡含水率是一個(gè)動(dòng)態(tài)值：與環(huán)境的溫、濕度條件、與環(huán)境的溫、濕度條件、木材尺寸

16、等有關(guān)，地區(qū)間存在差異。木材尺寸等有關(guān)，地區(qū)間存在差異。 o 討論：木材平衡含水率在木材加工中的應(yīng)用討論：木材平衡含水率在木材加工中的應(yīng)用5.1.4 木材中水分的移動(dòng)木材中水分的移動(dòng)o 木材水分移動(dòng)的主要通道與機(jī)理木材水分移動(dòng)的主要通道與機(jī)理o 木材細(xì)胞中的主要空隙木材細(xì)胞中的主要空隙:o 含水率高于纖維飽和點(diǎn)時(shí)含水率高于纖維飽和點(diǎn)時(shí): 毛細(xì)管張力差引起的液態(tài)水毛細(xì)管張力差引起的液態(tài)水沿著細(xì)胞腔與紋孔的移動(dòng)。沿著細(xì)胞腔與紋孔的移動(dòng)。o 在纖維飽和點(diǎn)以下在纖維飽和點(diǎn)以下:o 在水蒸汽梯度壓力的作用下，水蒸汽沿著細(xì)胞腔并通在水蒸汽梯度壓力的作用下，水蒸汽沿著細(xì)胞腔并通過(guò)紋孔及紋孔膜上小孔，由內(nèi)向外

17、擴(kuò)散。過(guò)紋孔及紋孔膜上小孔，由內(nèi)向外擴(kuò)散。o 在毛細(xì)管力作用下，吸著水沿著細(xì)胞壁內(nèi)微內(nèi)細(xì)管系在毛細(xì)管力作用下，吸著水沿著細(xì)胞壁內(nèi)微內(nèi)細(xì)管系統(tǒng)的移動(dòng)。統(tǒng)的移動(dòng)。o 兩種路徑相互交替移動(dòng)。兩種路徑相互交替移動(dòng)。5.1.5 木材的吸水性木材的吸水性o 木材浸于水中吸收水分的能力，稱(chēng)為木材的木材浸于水中吸收水分的能力，稱(chēng)為木材的吸水性。吸水性。 o 木材吸水性的影響因素：樹(shù)種、時(shí)間木材吸水性的影響因素：樹(shù)種、時(shí)間 o 木材吸水性的測(cè)定：木材吸水性的測(cè)定： 202020mm試樣試樣干燥后放入盛有蒸餾水的容器內(nèi)，至重量不再干燥后放入盛有蒸餾水的容器內(nèi)，至重量不再變化時(shí)的含水率。變化時(shí)的含水率。 5.1.6

18、 木材透水性木材透水性o 液體或水借其本身的吸力或外界的壓力滲入木液體或水借其本身的吸力或外界的壓力滲入木材內(nèi)部的能力稱(chēng)為木材的透水性。材內(nèi)部的能力稱(chēng)為木材的透水性。o 透水性與木材加工的關(guān)系：透水性與木材加工的關(guān)系：透水性與木材防腐、注入阻透水性與木材防腐、注入阻燃劑、油漆、著色、涂膠、樹(shù)脂的浸出等關(guān)系密切。木燃劑、油漆、著色、涂膠、樹(shù)脂的浸出等關(guān)系密切。木材透水性大，有利于木材防腐、油漆、著色、涂膠、樹(shù)材透水性大，有利于木材防腐、油漆、著色、涂膠、樹(shù)脂的浸出等。而對(duì)于木制水管、水桶和船舶用材等應(yīng)用脂的浸出等。而對(duì)于木制水管、水桶和船舶用材等應(yīng)用其不利的條件，水桶用材應(yīng)選用滲透小的木材。其不

19、利的條件，水桶用材應(yīng)選用滲透小的木材。如釀造如釀造葡萄酒的酒桶選用侵填體含量較多的麻櫟等木材。葡萄酒的酒桶選用侵填體含量較多的麻櫟等木材。 o 水分或液體透水性影響因素：水分或液體透水性影響因素：液體性質(zhì)、溫度、液體性質(zhì)、溫度、樹(shù)種（內(nèi)含物與具侵填體等）樹(shù)種（內(nèi)含物與具侵填體等） 、心材、邊材、心材、邊材、紋理方向等而異。紋理方向等而異。o 討論：心材與邊材的滲透性比較，哪一種滲討論：心材與邊材的滲透性比較，哪一種滲透性好，為什么？透性好，為什么？4.2 木材的干縮與濕脹木材的干縮與濕脹4.2.1 木材干縮與濕脹木材干縮與濕脹 4.2.2 木材干縮與濕脹各向差異的原因木材干縮與濕脹各向差異的原

20、因 4.2.3 木材干縮的評(píng)價(jià)指標(biāo)與測(cè)定方法木材干縮的評(píng)價(jià)指標(biāo)與測(cè)定方法 4.2.4 木材干縮和濕脹對(duì)木材加工和使用的影響木材干縮和濕脹對(duì)木材加工和使用的影響 4.2.4 減少木材干縮、濕脹的方法減少木材干縮、濕脹的方法 4.2.1 木材干縮與濕脹木材干縮與濕脹o 4.2.1.1 木材干縮和濕脹現(xiàn)象木材干縮和濕脹現(xiàn)象o （1）木材干縮和濕脹）木材干縮和濕脹 o 濕材因干燥而縮減其尺寸的現(xiàn)象稱(chēng)之為干縮；濕材因干燥而縮減其尺寸的現(xiàn)象稱(chēng)之為干縮；干材因吸收水分而增加其尺寸與體積的現(xiàn)象干材因吸收水分而增加其尺寸與體積的現(xiàn)象稱(chēng)之為濕脹。稱(chēng)之為濕脹。o （2）木材干縮（濕脹）的種類(lèi)）木材干縮（濕脹）的種類(lèi)

21、 o 木材的干縮分為線(xiàn)干縮與體積干縮二大類(lèi)。木材的干縮分為線(xiàn)干縮與體積干縮二大類(lèi)。 o 縱向縱向干縮是沿著木材紋理方向的干干縮是沿著木材紋理方向的干縮，其收縮率數(shù)值較小，僅為縮，其收縮率數(shù)值較小，僅為0.10.3%，對(duì)木材的利用影響，對(duì)木材的利用影響不大。橫紋干縮中，不大。橫紋干縮中，徑向徑向干縮是橫干縮是橫切面上沿直徑方向的干縮，其收縮切面上沿直徑方向的干縮，其收縮率數(shù)值為率數(shù)值為36%；弦向弦向干縮是沿干縮是沿著年輪切線(xiàn)方向的干縮，其收縮率著年輪切線(xiàn)方向的干縮，其收縮率數(shù)值為數(shù)值為612%，是徑向干縮的，是徑向干縮的1-2倍。倍。 4.2.1.2 影響木材干縮和濕脹主要因素影響木材干縮和濕

22、脹主要因素o 影響因素：o （1）樹(shù)種）樹(shù)種 o 樹(shù)種不同，其構(gòu)造和密實(shí)程度不同，干縮濕脹樹(shù)種間差異很大（如下表）。有的樹(shù)種很容易干燥，干縮濕脹和變形都很小，而有的樹(shù)種特難干燥，其干縮濕脹很大，使用和干燥過(guò)程中特別易發(fā)生開(kāi)裂變形。 樹(shù)種樹(shù)種徑向干徑向干縮縮弦向干弦向干縮縮體積干體積干縮縮樹(shù)種樹(shù)種徑向干徑向干縮縮弦向干弦向干縮縮體積干體積干縮縮云南松云南松4.469.5513.86白白 桉桉4.97.813.3杉杉 木木2.997.3510.35北方紅北方紅櫟櫟4.08.613.7長(zhǎng)白落葉長(zhǎng)白落葉松松3.288.8312.11黑胡桃黑胡桃木木5.57.812.8馬尾松馬尾松3.698.9512.

23、62美國(guó)側(cè)美國(guó)側(cè)柏柏2.45.06.8海岸花旗海岸花旗松松4.87.612.4楊楊 木木3.157.2811.01加州鐵杉加州鐵杉4.27.812.4西岸云西岸云杉杉4.37.511.5部分樹(shù)種木材的干縮率部分樹(shù)種木材的干縮率/% o （2）微纖絲角度）微纖絲角度 木材縱向干縮和弦向干縮與微纖絲角度間的關(guān)系木材縱向干縮和弦向干縮與微纖絲角度間的關(guān)系 晚晚 材材 率率 （）（）干干 縮縮 率率 （）（）弦向干縮率弦向干縮率 徑向干縮率徑向干縮率202025252525303030303535353540404040以上以上6.66.67.67.68.18.18.68.68.68.63.43.44

24、.24.24.34.34.84.85.85.8馬尾松晚材率與橫紋干縮的關(guān)系馬尾松晚材率與橫紋干縮的關(guān)系 樹(shù)樹(shù) 種種年輪中早材與晚材年輪中早材與晚材干干 縮縮 率（）率（）弦弦 向向徑徑 向向體體 積積冷冷 杉杉松松 木木落落 葉葉 松松早早 材材晚晚 材材早早 材材晚晚 材材早早 材材晚晚 材材5.685.6810.9210.928.058.0511.2611.267.117.1112.2512.252.892.899.859.852.912.918.228.223.233.2310.1910.198.778.7719.9719.9710.8610.8618.8718.8710.3410.34

25、20.9620.96早晚材與干縮的關(guān)系早晚材與干縮的關(guān)系 （4）樹(shù)干中的部位）樹(shù)干中的部位 4.2.2 木材干縮與濕脹各向差異的原因木材干縮與濕脹各向差異的原因 o 與組成木材這種材料的細(xì)胞種類(lèi)、細(xì)胞壁構(gòu)造和化學(xué)成分特性相關(guān)。o 木材縱向干縮小，橫向干縮大。形成此種現(xiàn)象的主要原因，關(guān)鍵在于木材的構(gòu)造和化學(xué)組成成分的特性。木材中僅有木射線(xiàn)細(xì)胞是橫向排列，絕大部分細(xì)胞是縱向排列。 4.2.2.1 縱向干縮與橫向干縮差異的原因縱向干縮與橫向干縮差異的原因不同纖絲角度的木材干燥前后縱橫向尺寸的變化不同纖絲角度的木材干燥前后縱橫向尺寸的變化1-1試樣干燥前尺寸試樣干燥前尺寸 1-2 試樣干燥橫向尺寸變化

26、試樣干燥橫向尺寸變化2-1試樣干燥前尺寸試樣干燥前尺寸 2-2 試樣干燥縱向尺寸變化試樣干燥縱向尺寸變化 木材細(xì)胞壁次生壁中間層微纖絲主軸是由木材細(xì)胞壁次生壁中間層微纖絲主軸是由C-C、C-O鍵連鍵連結(jié)，水分子無(wú)法進(jìn)入到纖維素分子鏈內(nèi)的長(zhǎng)度方向。微結(jié)，水分子無(wú)法進(jìn)入到纖維素分子鏈內(nèi)的長(zhǎng)度方向。微纖絲鏈狀分子上的碳、氧原子只能在原子核范圍內(nèi)活動(dòng)，纖絲鏈狀分子上的碳、氧原子只能在原子核范圍內(nèi)活動(dòng)，其本身軸向不發(fā)生收縮。由于正常木材細(xì)胞次生壁中層其本身軸向不發(fā)生收縮。由于正常木材細(xì)胞次生壁中層微纖絲排列方向與主軸不完全平行，而成微纖絲排列方向與主軸不完全平行，而成1030o的的夾角，橫紋收縮時(shí)在軸向

27、會(huì)產(chǎn)生微小的分量（夾角，橫紋收縮時(shí)在軸向會(huì)產(chǎn)生微小的分量（0.1-0.3%）。因此軸向收縮很小，橫向干縮大于縱向。）。因此軸向收縮很小，橫向干縮大于縱向。 4.2.2.2 徑向與弦向干縮差異的原因徑向與弦向干縮差異的原因o （1）早材與晚材的影響）早材與晚材的影響 o （2）徑向木射線(xiàn)的抑制作用）徑向木射線(xiàn)的抑制作用 o （3）細(xì)胞徑向壁與弦向壁中木素含量的差異）細(xì)胞徑向壁與弦向壁中木素含量的差異的影響的影響 o （4）木材各種細(xì)胞干燥過(guò)程本身不均勻收縮）木材各種細(xì)胞干燥過(guò)程本身不均勻收縮 o （5）徑壁、弦壁紋孔數(shù)量及其周?chē)w絲角度）徑壁、弦壁紋孔數(shù)量及其周?chē)w絲角度變大的影響變大的影響 4

28、.2.3 木材干縮的評(píng)價(jià)指標(biāo)與測(cè)定方法木材干縮的評(píng)價(jià)指標(biāo)與測(cè)定方法o 4.2.3.1 木材干縮性的評(píng)價(jià)指標(biāo)木材干縮性的評(píng)價(jià)指標(biāo)o 木材的干縮和濕脹的程度在三個(gè)不同方向上不一樣，木材的干縮和濕脹的程度在三個(gè)不同方向上不一樣，木材的干縮性質(zhì)常用干縮率、干縮系數(shù)和差異干縮木材的干縮性質(zhì)常用干縮率、干縮系數(shù)和差異干縮來(lái)表達(dá)。來(lái)表達(dá)。o （1）氣干干縮率）氣干干縮率 從生材或濕材在無(wú)外力狀態(tài)下從生材或濕材在無(wú)外力狀態(tài)下自由干縮到氣干狀態(tài)，其尺寸和體積的變化百分比自由干縮到氣干狀態(tài)，其尺寸和體積的變化百分比稱(chēng)為木材的氣干干縮率，可按下式分別計(jì)算徑向、稱(chēng)為木材的氣干干縮率，可按下式分別計(jì)算徑向、弦向和體積氣

29、干干縮率。弦向和體積氣干干縮率。o W =(L max L w) 100% / L maxo vW =(V max V w) 100% / V max o （2）全干干縮率）全干干縮率 o 木材從濕材狀態(tài)干縮到全干狀態(tài)下，其尺寸和體積木材從濕材狀態(tài)干縮到全干狀態(tài)下，其尺寸和體積的變化百分比稱(chēng)為木材的全干干縮率。的變化百分比稱(chēng)為木材的全干干縮率。 o （3）干縮系數(shù)）干縮系數(shù) 干縮系數(shù)是指吸著水每變化干縮系數(shù)是指吸著水每變化時(shí)木材的干縮率變化值，用時(shí)木材的干縮率變化值，用K來(lái)表式。來(lái)表式。o 弦向、徑向、縱向和體積干縮系數(shù)分別記為弦向、徑向、縱向和體積干縮系數(shù)分別記為KT、KR、KL和和KV。o

30、 KT、R、LW(W1W2)o KV（Vw-Vo）100% /Vo W o （4）差異干縮）差異干縮 木材弦向干縮與徑向干縮的比值木材弦向干縮與徑向干縮的比值稱(chēng)為差異干縮。稱(chēng)為差異干縮。 4.2.3.2 木材干縮的測(cè)定木材干縮的測(cè)定o （1）試樣要求：）試樣要求：用飽和水分的濕材制作，尺寸為用飽和水分的濕材制作，尺寸為202020mm，標(biāo)準(zhǔn)的縱向、徑向和弦向。，標(biāo)準(zhǔn)的縱向、徑向和弦向。o （2）方法與步驟）方法與步驟 o 測(cè)定時(shí)，試樣的含水率應(yīng)高于纖維飽和點(diǎn)，否則應(yīng)測(cè)定時(shí)，試樣的含水率應(yīng)高于纖維飽和點(diǎn)，否則應(yīng)將試樣浸泡于溫度將試樣浸泡于溫度202的蒸餾水中，至尺寸穩(wěn)定的蒸餾水中，至尺寸穩(wěn)定后再

31、測(cè)定。后再測(cè)定。 o 將測(cè)量后的試樣進(jìn)行氣干，在氣干過(guò)程中，用將測(cè)量后的試樣進(jìn)行氣干，在氣干過(guò)程中，用23個(gè)試樣每隔個(gè)試樣每隔6h試測(cè)一次弦向尺寸，至連續(xù)兩次試測(cè)結(jié)試測(cè)一次弦向尺寸，至連續(xù)兩次試測(cè)結(jié)果的差值不超過(guò)果的差值不超過(guò)0.02mm時(shí)，即可認(rèn)為達(dá)到氣干。時(shí)，即可認(rèn)為達(dá)到氣干。 o 將測(cè)定后的試樣放至烘箱中，開(kāi)始時(shí)保持溫度將測(cè)定后的試樣放至烘箱中，開(kāi)始時(shí)保持溫度606個(gè)小時(shí)；然后，升溫至個(gè)小時(shí)；然后，升溫至1032，使試樣達(dá)到，使試樣達(dá)到全干，并測(cè)出各試樣全干時(shí)的重量和徑、弦向尺寸。全干，并測(cè)出各試樣全干時(shí)的重量和徑、弦向尺寸。 4.2.4 木材干縮和濕脹對(duì)木材加工和使用的影響木材干縮和濕

32、脹對(duì)木材加工和使用的影響 o 4.2.4.1 變形變形o 木材干燥后，因?yàn)楦鞑糠值牟痪鶆蚋煽s而使木材干燥后，因?yàn)楦鞑糠值牟痪鶆蚋煽s而使其形狀改變，謂之變形。其形狀改變，謂之變形。o （1）板方材橫斷面上的變形）板方材橫斷面上的變形 o 生材或濕材干燥時(shí)，由于木材弦向干縮遠(yuǎn)大生材或濕材干燥時(shí)，由于木材弦向干縮遠(yuǎn)大于徑向干縮及二者干縮不一致的共同影響，于徑向干縮及二者干縮不一致的共同影響，促使原木解鋸后的方材、板材、圓柱等的端促使原木解鋸后的方材、板材、圓柱等的端面發(fā)生多種形變，面發(fā)生多種形變， 生材狀況下原木橫切面上各部位下鋸后板材斷面形狀的變化生材狀況下原木橫切面上各部位下鋸后板材斷面形狀的變

33、化 若為徑切板若為徑切板(包含髓心包含髓心)其兩端干縮甚大，中間干縮較小，結(jié)果其兩端干縮甚大，中間干縮較小，結(jié)果變?yōu)榧忓N狀，圖變?yōu)榧忓N狀，圖4-12中中1。 若為徑切板若為徑切板(不包含髓心不包含髓心)干縮頗為均勻，其端面近似矩形，圖干縮頗為均勻，其端面近似矩形，圖4-12中中2。 若板材表面與年輪成若板材表面與年輪成45角，干縮后兩端收縮甚大，長(zhǎng)方形角，干縮后兩端收縮甚大，長(zhǎng)方形變?yōu)椴灰?guī)則形狀，圖變?yōu)椴灰?guī)則形狀，圖4-12中中3。 原為正方形，年輪與上下兩邊平行，干縮后，因平行于年輪方原為正方形，年輪與上下兩邊平行，干縮后，因平行于年輪方向的干縮率較大，垂直于年輪的干縮率較小，變?yōu)榫匦?，圖向

34、的干縮率較大，垂直于年輪的干縮率較小，變?yōu)榫匦?，圖4-12中中4。 木材端面與年輪成對(duì)角線(xiàn)，干縮后，正方形變?yōu)榱庑危瑘D木材端面與年輪成對(duì)角線(xiàn)，干縮后，正方形變?yōu)榱庑危瑘D4-12中中5。 木材端面為圓形，干縮后，變?yōu)槁研位驒E圓形，圖木材端面為圓形，干縮后，變?yōu)槁研位驒E圓形，圖4-12中中6。 若為弦切板端面，干縮后，兩側(cè)向上翹起，圖若為弦切板端面，干縮后，兩側(cè)向上翹起，圖4-12中中7。 （2）板方材長(zhǎng)度方向上縱切面的變形）板方材長(zhǎng)度方向上縱切面的變形o 原木鋸成板材后，如不合理干燥，會(huì)導(dǎo)致其長(zhǎng)度方向原木鋸成板材后，如不合理干燥，會(huì)導(dǎo)致其長(zhǎng)度方向（縱切面）上發(fā)生很大的變形，表現(xiàn)形式主要為彎曲，（

35、縱切面）上發(fā)生很大的變形，表現(xiàn)形式主要為彎曲，其形狀與其在木材橫切面上的位置有很大的關(guān)系其形狀與其在木材橫切面上的位置有很大的關(guān)系 板材縱向上變形板材縱向上變形 4.2.4.2 開(kāi)裂開(kāi)裂o 木材因干燥的不均勻與各方干縮的差異，造成開(kāi)裂，裂木材因干燥的不均勻與各方干縮的差異，造成開(kāi)裂，裂縫大多垂直于年輪而平行于木射線(xiàn)，此乃木材縱向分子縫大多垂直于年輪而平行于木射線(xiàn)，此乃木材縱向分子與木射線(xiàn)相交之處的結(jié)合力弱所致。與木射線(xiàn)相交之處的結(jié)合力弱所致。 木材各種開(kāi)裂形式木材各種開(kāi)裂形式 4.2.4 減少木材干縮、濕脹的方法減少木材干縮、濕脹的方法 o 4.2.4.1 高溫干燥、降低木材吸濕性高溫干燥、降

36、低木材吸濕性 o 高溫干燥處理木材是目前減少木材干縮濕脹的主要方法，高溫干燥處理木材是目前減少木材干縮濕脹的主要方法，應(yīng)用廣泛。高溫干燥主要是使木材干縮微纖絲之間的距應(yīng)用廣泛。高溫干燥主要是使木材干縮微纖絲之間的距離逐漸縮小，減少非晶區(qū)纖維素分子鏈狀分子上游離羥離逐漸縮小，減少非晶區(qū)纖維素分子鏈狀分子上游離羥基數(shù)目，形成新的氫鍵結(jié)合；同時(shí)，半纖維素降解物與基數(shù)目，形成新的氫鍵結(jié)合；同時(shí)，半纖維素降解物與木素分子上基團(tuán)聚合封閉羥基，降低木材吸濕性。木素分子上基團(tuán)聚合封閉羥基，降低木材吸濕性。 o 4.2.4.2 利用徑切板利用徑切板o 木材徑向干縮是弦向干縮的一半，利用徑切板可比弦切木材徑向干縮

37、是弦向干縮的一半，利用徑切板可比弦切板木材干縮少一半。板木材干縮少一半。o 4.2.4.3 利用木芯板利用木芯板o 將細(xì)木條用合成樹(shù)脂膠粘成合木，這樣不過(guò)分考慮木材將細(xì)木條用合成樹(shù)脂膠粘成合木，這樣不過(guò)分考慮木材的年輪方向，雜亂相膠，結(jié)果總是趨于徑切板，很少為的年輪方向，雜亂相膠，結(jié)果總是趨于徑切板，很少為弦切板。此種方式已廣泛用于地板、木芯板及木材工業(yè)弦切板。此種方式已廣泛用于地板、木芯板及木材工業(yè)生產(chǎn)。生產(chǎn)。 o 4.2.4.4 機(jī)械抑制機(jī)械抑制o 機(jī)械抑制即利用膠合板，膠合板中將單板縱橫交錯(cuò)用膠機(jī)械抑制即利用膠合板，膠合板中將單板縱橫交錯(cuò)用膠壓合而成，這樣就能以干縮極小的縱向，機(jī)械地抑制

38、橫壓合而成，這樣就能以干縮極小的縱向，機(jī)械地抑制橫紋干縮，將脹縮減小到最小。同時(shí)木材橫紋方向強(qiáng)度小，紋干縮，將脹縮減小到最小。同時(shí)木材橫紋方向強(qiáng)度小，順紋方向木材強(qiáng)度高，可以彌補(bǔ)木材橫紋方向強(qiáng)度小的順紋方向木材強(qiáng)度高，可以彌補(bǔ)木材橫紋方向強(qiáng)度小的特點(diǎn)，使材料趨于均勻一致。特點(diǎn)，使材料趨于均勻一致。o 4.2.4.5 表面涂飾油漆表面涂飾油漆o 利用涂料、油漆涂刷木材表面，減少木材與濕空氣接觸，利用涂料、油漆涂刷木材表面，減少木材與濕空氣接觸，阻礙水分的滲入，從而使纖維表面包裹起來(lái)，可以降低阻礙水分的滲入，從而使纖維表面包裹起來(lái)，可以降低木材對(duì)大氣濕度變化敏感性，延緩木材吸濕速度，減少木材對(duì)大氣

39、濕度變化敏感性，延緩木材吸濕速度，減少脹縮。脹縮。 4.2.4.6 充脹與改性充脹與改性o 用聚已二醇、尿素、醋酸酐等低分子的聚合物注入木材，用聚已二醇、尿素、醋酸酐等低分子的聚合物注入木材，置換木材中水分，對(duì)本材起有效膨脹作用，使木材干縮置換木材中水分，對(duì)本材起有效膨脹作用，使木材干縮極小。極小。 4.3 木材的密度木材的密度4.3.1 木材物質(zhì)比重與孔陷度木材物質(zhì)比重與孔陷度 4.3.2 木材密度木材密度 4.3.3 木材密度的意義及影響木材密度的因素木材密度的意義及影響木材密度的因素 4.3.1 木材物質(zhì)比重與孔陷度木材物質(zhì)比重與孔陷度4.3.1.1 木材物質(zhì)比重木材物質(zhì)比重 o 木材物

40、質(zhì)比重為木材除去細(xì)胞腔等孔隙所占空間后實(shí)際木材物質(zhì)的比重，亦即細(xì)胞壁的比重。 o 木材實(shí)際密度：把木材細(xì)胞壁內(nèi)的那一部分空隙也除去。o 4.3.1.2 木材的空隙度木材的空隙度o 木材空隙所占的體積稱(chēng)為木材的空隙度，它包木材空隙所占的體積稱(chēng)為木材的空隙度，它包括細(xì)腔、細(xì)胞間陷和微纖絲之間的空陷等。它括細(xì)腔、細(xì)胞間陷和微纖絲之間的空陷等。它分為體積空隙度和表面孔隙度兩種。體積空隙分為體積空隙度和表面孔隙度兩種。體積空隙度是指木材在絕干狀態(tài)時(shí)其空隙體積占總體積度是指木材在絕干狀態(tài)時(shí)其空隙體積占總體積的百分率，表面空隙度則是其橫切面上空隙面的百分率，表面空隙度則是其橫切面上空隙面積占總面積的百分率。

41、一般木材空隙度是指體積占總面積的百分率。一般木材空隙度是指體積空隙度。積空隙度。 o 4.3.1.3 木材物質(zhì)比重的測(cè)定方法木材物質(zhì)比重的測(cè)定方法o 木材物質(zhì)比重測(cè)定時(shí)，必須用流體介質(zhì)置換木木材物質(zhì)比重測(cè)定時(shí)，必須用流體介質(zhì)置換木材中的空陷，常用的置換流體介質(zhì)是水、氦、材中的空陷，常用的置換流體介質(zhì)是水、氦、苯等，三者測(cè)定所得數(shù)值并不相同，呈依次降苯等，三者測(cè)定所得數(shù)值并不相同，呈依次降低趨勢(shì)。低趨勢(shì)。 4.3.2 木材密度木材密度o 4.3.2.1 木材密度木材密度o 單位體積內(nèi)木材的重量稱(chēng)為木材密度，又稱(chēng)木材容積重單位體積內(nèi)木材的重量稱(chēng)為木材密度，又稱(chēng)木材容積重或容重，單位為或容重，單位為

42、gcm3，kgm3。木材是一種多。木材是一種多孔性物質(zhì)，木材密度計(jì)算時(shí)，木材體積包含了其空陷的孔性物質(zhì)，木材密度計(jì)算時(shí)，木材體積包含了其空陷的體積。木材的密度除極少數(shù)樹(shù)種外，通常小于體積。木材的密度除極少數(shù)樹(shù)種外，通常小于1gcm3。木材密度與其物質(zhì)比重是有著本質(zhì)上的區(qū)別，。木材密度與其物質(zhì)比重是有著本質(zhì)上的區(qū)別，二者不能混同。二者不能混同。 4.3.2.2 木材密度種類(lèi)及其測(cè)定方法木材密度種類(lèi)及其測(cè)定方法o 木材中水分含量的變化會(huì)引起重量和體積的變化，使木材中水分含量的變化會(huì)引起重量和體積的變化，使木材密度值發(fā)生變化。根據(jù)木材在生產(chǎn)、加工過(guò)程中木材密度值發(fā)生變化。根據(jù)木材在生產(chǎn)、加工過(guò)程中不

43、同階段的含水特點(diǎn)，木材密度分為以下四種，常用不同階段的含水特點(diǎn)，木材密度分為以下四種，常用的是木材基本密度和氣干密度。的是木材基本密度和氣干密度。o （1）基本密度）基本密度 全干材重量除以飽和水分時(shí)木材的全干材重量除以飽和水分時(shí)木材的體積為基本密度。體積為基本密度。 o （2）生材密度）生材密度 生材密度是生材重量除以生材的體生材密度是生材重量除以生材的體積。積。 o （3）氣干密度）氣干密度 氣干材重量除以氣干材體積為氣干氣干材重量除以氣干材體積為氣干密度。密度。 o （4）全干材密度）全干材密度 木材經(jīng)人工干燥，使含水率為零木材經(jīng)人工干燥，使含水率為零時(shí)的木材密度，為全干材密度或絕干密度

44、。時(shí)的木材密度，為全干材密度或絕干密度。 4.3.2.3 木材密度的測(cè)定木材密度的測(cè)定o 任一含水率狀態(tài)下的木材，測(cè)出其重量和體積，就可計(jì)任一含水率狀態(tài)下的木材，測(cè)出其重量和體積，就可計(jì)算出它的木材密度。由于木材重量易于測(cè)定，且比較準(zhǔn)算出它的木材密度。由于木材重量易于測(cè)定，且比較準(zhǔn)確，因此關(guān)健在于精確測(cè)定木材試樣的體積。目前，木確，因此關(guān)健在于精確測(cè)定木材試樣的體積。目前，木材密度的測(cè)定用以下四種方法。材密度的測(cè)定用以下四種方法。 o （1）直接量測(cè)法）直接量測(cè)法 o （2）水銀測(cè)容器法）水銀測(cè)容器法 o （3）排水法）排水法 o （4）快速測(cè)定法）快速測(cè)定法 4.3.3 木材密度的意義及影響

45、木材密度的因素木材密度的意義及影響木材密度的因素o 4.3.3.1 木材密度的意義木材密度的意義o 木材密度大小反映出木材細(xì)胞壁中物質(zhì)含量的多少，是木材性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。 o 4.3.3.2 影響木材密度變化的因素影響木材密度變化的因素o （1）樹(shù)種）樹(shù)種 o （2）年輪寬度與晚材率）年輪寬度與晚材率 o （3）樹(shù)木體內(nèi)不同的部位）樹(shù)木體內(nèi)不同的部位 o （4）栽培環(huán)境）栽培環(huán)境 o （5）含水率）含水率 4.4 木材的熱學(xué)性質(zhì)木材的熱學(xué)性質(zhì)o 木材的熱學(xué)性質(zhì)主要用比熱、導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)等指木材的熱學(xué)性質(zhì)主要用比熱、導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)等指標(biāo)來(lái)表達(dá)。這些物理參數(shù)對(duì)指導(dǎo)木材人工干燥、木材防標(biāo)來(lái)

46、表達(dá)。這些物理參數(shù)對(duì)指導(dǎo)木材人工干燥、木材防腐改性、木材軟化、曲木生產(chǎn)工藝、人造板板坯加熱預(yù)腐改性、木材軟化、曲木生產(chǎn)工藝、人造板板坯加熱預(yù)處理、膠合、纖維干燥、膠合板生產(chǎn)時(shí)原木解凍、木段處理、膠合、纖維干燥、膠合板生產(chǎn)時(shí)原木解凍、木段蒸煮及單板的快速干燥等方面重要意義。蒸煮及單板的快速干燥等方面重要意義。 4.4 木材的熱學(xué)性質(zhì)木材的熱學(xué)性質(zhì)4.4.1 木材熱容量與比熱木材熱容量與比熱 4.4.2 木材的導(dǎo)熱系數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)）及其影響因素木材的導(dǎo)熱系數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)）及其影響因素 4.4.3 木材的導(dǎo)溫系數(shù)（熱擴(kuò)散率）木材的導(dǎo)溫系數(shù)（熱擴(kuò)散率） 4.4.4 木材熱膨脹木材熱膨脹 4.4.5 木材耐

47、熱性及熱對(duì)木材性質(zhì)和使用的影響木材耐熱性及熱對(duì)木材性質(zhì)和使用的影響 4.4.1 木材熱容量與比熱木材熱容量與比熱o 某物質(zhì)平均溫度升高所需的熱量稱(chēng)為該物質(zhì)的熱容量。通常用Q/t表示，單位為J/K，其中Q表示所需熱量，t為溫差。 4.4.2 木材的導(dǎo)熱系數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)）及其影響因素木材的導(dǎo)熱系數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)）及其影響因素o 4.4.2.1 木材的導(dǎo)熱系數(shù)木材的導(dǎo)熱系數(shù)o 木材被局部加熱時(shí)，其加熱部位的分子振動(dòng)，能量增加。木材被局部加熱時(shí)，其加熱部位的分子振動(dòng)，能量增加。分子在振動(dòng)碰撞過(guò)程中，將能量傳遞給鄰近分子，這樣分子在振動(dòng)碰撞過(guò)程中，將能量傳遞給鄰近分子，這樣順次傳遞能量，將外加的熱量向木材內(nèi)部

48、擴(kuò)散，稱(chēng)為木順次傳遞能量，將外加的熱量向木材內(nèi)部擴(kuò)散，稱(chēng)為木材的熱傳導(dǎo)。材的熱傳導(dǎo)。 4.4.2.2 木材的導(dǎo)熱系數(shù)影響木材導(dǎo)熱系數(shù)的因素木材的導(dǎo)熱系數(shù)影響木材導(dǎo)熱系數(shù)的因素o （1）木材密度）木材密度 木材導(dǎo)熱系數(shù)隨木材密度的木材導(dǎo)熱系數(shù)隨木材密度的增加而增大，二者近呈直線(xiàn)關(guān)系。增加而增大，二者近呈直線(xiàn)關(guān)系。 o （2）木材含水率）木材含水率 木材中隨著含水率的增加，木材中隨著含水率的增加，部分空氣被水分替代，因而木材的導(dǎo)熱系數(shù)將部分空氣被水分替代，因而木材的導(dǎo)熱系數(shù)將增大。增大。 o （3）溫度）溫度 導(dǎo)熱系數(shù)與熱力學(xué)溫度成正比，導(dǎo)熱系數(shù)與熱力學(xué)溫度成正比，導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增高。導(dǎo)熱系

49、數(shù)隨溫度升高而增高。 o （4）熱流方向）熱流方向 木材順紋方向的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)木材順紋方向的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)較橫紋大。較橫紋大。 4.4.3 木材的導(dǎo)溫系數(shù)（熱擴(kuò)散率）木材的導(dǎo)溫系數(shù)（熱擴(kuò)散率）o 導(dǎo)溫系數(shù)又稱(chēng)為熱擴(kuò)散率，它表征材料在加熱導(dǎo)溫系數(shù)又稱(chēng)為熱擴(kuò)散率，它表征材料在加熱或冷卻非穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)程中，各點(diǎn)溫度迅速趨于或冷卻非穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)程中，各點(diǎn)溫度迅速趨于一致的能力。導(dǎo)溫系數(shù)越大，材料中各點(diǎn)達(dá)到一致的能力。導(dǎo)溫系數(shù)越大，材料中各點(diǎn)達(dá)到同一溫度的速度就越快。同一溫度的速度就越快。 o 導(dǎo)溫系數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)一樣，在一定程度上也受導(dǎo)溫系數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)一樣，在一定程度上也受含水率、密度、溫度和熱流方向的影響。導(dǎo)溫

50、含水率、密度、溫度和熱流方向的影響。導(dǎo)溫系數(shù)與溫度的關(guān)系亦可看成是溫度與導(dǎo)熱系數(shù)、系數(shù)與溫度的關(guān)系亦可看成是溫度與導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和密度三者關(guān)系的綜合。即導(dǎo)溫系數(shù)隨溫比熱和密度三者關(guān)系的綜合。即導(dǎo)溫系數(shù)隨溫度升高而增大。度升高而增大。 4.4.4 木材熱膨脹木材熱膨脹o 溫度升高，木材也會(huì)產(chǎn)生熱膨脹。但因木材中常含有一定的水分，加熱引起木材溫度升高，水分加速蒸發(fā)引起木材干縮而減小其尺寸，木材干縮數(shù)值較熱膨脹大得多。所以在木材加工時(shí)多考慮干縮值，而少注意木材的熱膨膨。 4.4.5 木材耐熱性及熱對(duì)木材性質(zhì)和使用的影響木材耐熱性及熱對(duì)木材性質(zhì)和使用的影響o4.4.5.1 木材耐熱性及不同溫度段木材熱

51、分解木材耐熱性及不同溫度段木材熱分解o在加熱情況下，不同溫度段對(duì)木材性質(zhì)與使用有很大的影響。在加熱情況下，不同溫度段對(duì)木材性質(zhì)與使用有很大的影響。o木材加熱到木材加熱到180左右，就有一氧化碳左右，就有一氧化碳CO（27.88%）、氫）、氫H2（4.21%）、甲烷）、甲烷CH4（11.36%）、乙烷）、乙烷C2H6（3.09%）和乙烯和乙烯C2H4（3.72%）等可燃性氣體釋放出；）等可燃性氣體釋放出； o當(dāng)繼續(xù)加熱使木材溫度上升到當(dāng)繼續(xù)加熱使木材溫度上升到250290時(shí)，木材開(kāi)始產(chǎn)生放時(shí)，木材開(kāi)始產(chǎn)生放熱反應(yīng)，分解出更多易燃性氣體，氣體能產(chǎn)生持續(xù)的火苗，但仍熱反應(yīng)，分解出更多易燃性氣體，氣體

52、能產(chǎn)生持續(xù)的火苗，但仍不是木材本身的燃燒。把產(chǎn)生這種火苗的燃燒狀態(tài)叫無(wú)火苗著火，不是木材本身的燃燒。把產(chǎn)生這種火苗的燃燒狀態(tài)叫無(wú)火苗著火，把這一溫度稱(chēng)著火點(diǎn)溫度。若將溫度升到把這一溫度稱(chēng)著火點(diǎn)溫度。若將溫度升到350450時(shí)，木材時(shí)，木材能自動(dòng)著火，把這一溫度叫做發(fā)火點(diǎn)溫度。能自動(dòng)著火，把這一溫度叫做發(fā)火點(diǎn)溫度。o 4.4.5.2 熱對(duì)木材性質(zhì)的影響熱對(duì)木材性質(zhì)的影響o 常溫下，熱對(duì)木材使用影響小。但如將木材長(zhǎng)常溫下，熱對(duì)木材使用影響小。但如將木材長(zhǎng)期處于期處于4060下，木材材色會(huì)呈現(xiàn)暗褐色，下，木材材色會(huì)呈現(xiàn)暗褐色，木材強(qiáng)度逐漸降低，這些表明木材外部與內(nèi)部木材強(qiáng)度逐漸降低，這些表明木材外部

53、與內(nèi)部的化學(xué)成分已有所改變。的化學(xué)成分已有所改變。o蒸煮加熱處理對(duì)木材塑性和強(qiáng)度有一定的影響，但如利用得當(dāng)蒸煮加熱處理對(duì)木材塑性和強(qiáng)度有一定的影響，但如利用得當(dāng)則可轉(zhuǎn)化成有利因素。則可轉(zhuǎn)化成有利因素。100溫度下長(zhǎng)期蒸煮加熱處理木材，溫度下長(zhǎng)期蒸煮加熱處理木材，其重量會(huì)發(fā)生明顯的損失，并且可導(dǎo)致木材彈性模量減小，力其重量會(huì)發(fā)生明顯的損失，并且可導(dǎo)致木材彈性模量減小，力學(xué)強(qiáng)度下降，沖擊韌性降低更多。原因在于木材長(zhǎng)期受熱后部學(xué)強(qiáng)度下降，沖擊韌性降低更多。原因在于木材長(zhǎng)期受熱后部分半纖維素分解而引起的，蒸煮加熱引起半纖維素和纖維素分分半纖維素分解而引起的，蒸煮加熱引起半纖維素和纖維素分解的影響要比木

54、材在空氣中受熱大，故木材力學(xué)強(qiáng)度下降的程解的影響要比木材在空氣中受熱大，故木材力學(xué)強(qiáng)度下降的程度也大。度也大。o木材軟化、木材密化化處理、曲木家具加工和木材干燥等生產(chǎn)木材軟化、木材密化化處理、曲木家具加工和木材干燥等生產(chǎn)上根據(jù)木材的這種特性，可采用適合的溫度和較短時(shí)間內(nèi)水煮上根據(jù)木材的這種特性，可采用適合的溫度和較短時(shí)間內(nèi)水煮或汽蒸處理木材，不僅可釋放木材內(nèi)部應(yīng)力、減小木材變形與或汽蒸處理木材，不僅可釋放木材內(nèi)部應(yīng)力、減小木材變形與開(kāi)裂，還降低木材的吸濕性和將木材變化的形狀固定，以生產(chǎn)開(kāi)裂，還降低木材的吸濕性和將木材變化的形狀固定，以生產(chǎn)出滿(mǎn)意的木制品。出滿(mǎn)意的木制品。 4.5 木材的電學(xué)性質(zhì)

55、木材的電學(xué)性質(zhì)o木材氣干狀態(tài)下，其導(dǎo)電性是極小的，特別是絕干材可視為絕木材氣干狀態(tài)下，其導(dǎo)電性是極小的，特別是絕干材可視為絕緣體，因此木材為交通、電力及其他行業(yè)上重要的絕緣材料之緣體，因此木材為交通、電力及其他行業(yè)上重要的絕緣材料之一。但如果木材中含有水分，特別是在纖維飽和點(diǎn)以下含水率一。但如果木材中含有水分，特別是在纖維飽和點(diǎn)以下含水率W越高，木材導(dǎo)電性愈強(qiáng)。生材為電的導(dǎo)體，雨中樹(shù)木被雷電越高，木材導(dǎo)電性愈強(qiáng)。生材為電的導(dǎo)體，雨中樹(shù)木被雷電擊倒，原因在此。擊倒，原因在此。o木材電學(xué)性質(zhì)包括直流電和交流電的導(dǎo)電性、電絕緣強(qiáng)度、介木材電學(xué)性質(zhì)包括直流電和交流電的導(dǎo)電性、電絕緣強(qiáng)度、介電常數(shù)、介電

56、損耗等，這些特性理論與應(yīng)用研究對(duì)發(fā)展木材學(xué)電常數(shù)、介電損耗等，這些特性理論與應(yīng)用研究對(duì)發(fā)展木材學(xué)基礎(chǔ)理論有重要意義，對(duì)木材加工生產(chǎn)線(xiàn)上木材含水率連續(xù)無(wú)基礎(chǔ)理論有重要意義，對(duì)木材加工生產(chǎn)線(xiàn)上木材含水率連續(xù)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、木材高頻電熱技術(shù)、木材微波干燥技術(shù)的發(fā)展與損檢測(cè)技術(shù)、木材高頻電熱技術(shù)、木材微波干燥技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用具有實(shí)用價(jià)值。應(yīng)用具有實(shí)用價(jià)值。 4.5 木材的電學(xué)性質(zhì)木材的電學(xué)性質(zhì)4.5.1 木材的導(dǎo)電性木材的導(dǎo)電性 4.5.2 木材介電性質(zhì)木材介電性質(zhì) 4.5.1 木材的導(dǎo)電性木材的導(dǎo)電性o 4.5.1.1 電阻率與電導(dǎo)率電阻率與電導(dǎo)率o 導(dǎo)體的電阻與組成該導(dǎo)體的材料有關(guān)，即材料的本導(dǎo)體的

57、電阻與組成該導(dǎo)體的材料有關(guān)，即材料的本性。評(píng)價(jià)材料導(dǎo)電性好壞主要用電阻率或電導(dǎo)率來(lái)性。評(píng)價(jià)材料導(dǎo)電性好壞主要用電阻率或電導(dǎo)率來(lái)表示。物理學(xué)中，電阻等于材料二端的電壓（表示。物理學(xué)中，電阻等于材料二端的電壓（V）除以流過(guò)該材料的電流（除以流過(guò)該材料的電流（I），），o R= V/Io 電阻率電阻率等于單位長(zhǎng)度（等于單位長(zhǎng)度（L）單位截面積（）單位截面積（A）的均）的均勻?qū)Ь€(xiàn)上的電阻值，單位勻?qū)Ь€(xiàn)上的電阻值，單位m。o =R A/L = V A/ I Lo 電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)，用電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)，用K表示，單位表示，單位Sm。4.5.1.2 木材的導(dǎo)電機(jī)理木材的導(dǎo)電機(jī)理o 木材中因沒(méi)有自由移

58、動(dòng)的電子，它的導(dǎo)電線(xiàn)木材中因沒(méi)有自由移動(dòng)的電子，它的導(dǎo)電線(xiàn)表現(xiàn)出很弱的特性。木材導(dǎo)電中起作用的主表現(xiàn)出很弱的特性。木材導(dǎo)電中起作用的主要是移動(dòng)的離子，這些離子來(lái)源于木材胞壁要是移動(dòng)的離子，這些離子來(lái)源于木材胞壁成分中的離子基，或木材無(wú)機(jī)成分中的某些成分中的離子基，或木材無(wú)機(jī)成分中的某些物質(zhì)。木材在直流電場(chǎng)中的極化是呈現(xiàn)電離物質(zhì)。木材在直流電場(chǎng)中的極化是呈現(xiàn)電離現(xiàn)象的典型特性，說(shuō)明在直流電場(chǎng)下木材中現(xiàn)象的典型特性，說(shuō)明在直流電場(chǎng)下木材中的離子移動(dòng)在導(dǎo)電中起重要作用。的離子移動(dòng)在導(dǎo)電中起重要作用。 4.5.1.3 影響木材直流電導(dǎo)率的因素影響木材直流電導(dǎo)率的因素 o （1）含水率）含水率 o （2

59、）溫度）溫度 o （3）紋理方向）紋理方向 o （4）樹(shù)種與木材密度）樹(shù)種與木材密度 4.5.2 木材介電性質(zhì)木材介電性質(zhì)o在交流電低頻區(qū)域，木材交流電性質(zhì)與直流電性質(zhì)呈現(xiàn)同樣特在交流電低頻區(qū)域，木材交流電性質(zhì)與直流電性質(zhì)呈現(xiàn)同樣特性：全干狀態(tài)木材電阻極高，為絕緣材料；木材電阻隨含水率性：全干狀態(tài)木材電阻極高，為絕緣材料；木材電阻隨含水率的增加顯著地減小，當(dāng)達(dá)到纖維飽和點(diǎn)以上時(shí)，電阻變化率很的增加顯著地減小，當(dāng)達(dá)到纖維飽和點(diǎn)以上時(shí)，電阻變化率很小。在低頻區(qū)，歐姆定律對(duì)木材介質(zhì)也成立，產(chǎn)生的焦耳熱與小。在低頻區(qū)，歐姆定律對(duì)木材介質(zhì)也成立，產(chǎn)生的焦耳熱與直流情況相同。直流情況相同。o木材的介電性質(zhì)

60、主要研究在射頻范圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗木材的介電性質(zhì)主要研究在射頻范圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗等性質(zhì)。木材工業(yè)中常利用高頻交變電場(chǎng)進(jìn)行木材的干燥、膠等性質(zhì)。木材工業(yè)中常利用高頻交變電場(chǎng)進(jìn)行木材的干燥、膠合和曲木加工和木材含水率的測(cè)定。為了減低木材導(dǎo)電性能，合和曲木加工和木材含水率的測(cè)定。為了減低木材導(dǎo)電性能，增強(qiáng)其絕緣性能，常用石蠟、亞麻仁油及合成樹(shù)脂等注入木材。增強(qiáng)其絕緣性能，常用石蠟、亞麻仁油及合成樹(shù)脂等注入木材。 o 4.5.2.1 介電常數(shù)介電常數(shù)o 介電常數(shù)介電常數(shù)是表明木材在交變電場(chǎng)下介質(zhì)極化和儲(chǔ)存電是表明木材在交變電場(chǎng)下介質(zhì)極化和儲(chǔ)存電能能力的一個(gè)量。木材的介電常數(shù)是，在交變電場(chǎng)