木材尺寸稳定性性能指标
木材力学性质亦存在着各向异性。木材大多数细胞轴向排列,仅少量木射线径向排列。木材为中空的管状细胞组成,其各个方向施加外力,木材破坏时产生的极限应力不同。
例如顺纹抗拉强度可达120.0-150.0Mpa,而横纹抗拉强度仅3.0-6.0Mpa(C-H,H-O),这主要与其组成分子的价键不同所致。
轴向纤维素链状分子是以C-C、 C-O键连接,而横向纤维素链状分子是以C-H、H-O连接,二者价键的能量差异很大。 木材的尺寸稳定性: 木材属多孔性材料,大的孔隙如细胞腔和纹孔等,小的如微纤丝间隙,而且木材中又含有许多亲水基团,使得水分很容易渗透到木材内部,且与木材中某些成分以化学键或氢键形式结合,引起纤丝的润胀,从而使木材尺寸发生变化,即木材的干绍湿胀性能。
更重要的是木材为各向异性材料,各方向上随木材含水率变化而不均匀胀绍,易产生翘曲、变形、开裂等缺陷,极大地制约了木材的应用范围。
所以改善木材的尺寸稳定性对木材的高效利用具有重要的意义。
木材的胀缩归根到底是由于水分渗到微纤丝间,增加纤丝间的缝隙,进而影响木材尺寸的变化,而在一定条件下微纤丝间隙的增加是有限度的。
如果在其充分润胀的条件下,向这些间隙内境人某种物质,限制其在水分降低时回复到原来状态,即可达到稳定尺寸的目的。
但木材中只有吸着水才能引起木材尺寸的变化,这部分水和木材是以化学键和氢键形式结合的,如果将木材中的亲水基团(主要指一OH)除去或减少,由此降低木材的吸水率,也能增加木材尺寸的稳定性。 根据处理方法及效果,美国的Stamm A J把木材尺寸稳定性处理的方法大致分为五类:
(1)用交叉层压的方法进行机械抑制,如胶合板生产中的单板按纹理交叉方向组坯就是利用这一原理。
(2)防水涂料的内部或外部涂饰,主要有油漆涂刷、石蜡等有机防水剂的浸渍处理。
(3)减少木材吸湿性,包括木材中极性物质的抽提或用树脂浸渍处理木材等。
(4)对木材细胞组分进行化学交联,现绝大多数化学处理都是应用此原理。
(5)用化学药品预先使细胞壁增容,包括树脂浸渍,向木材中浸入不溶性无机盐,将酸、醇等浸入木材后进行酯化反应等。
在实际应用中,经常是同时采用几种方法或是一种方法也能起到多种作用。
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