南京市云森木业有限公司

原木桩在干燥过程中的收缩率变化是一个动态且复杂的过程，其变化趋势主要与木材内部水分的移除阶段紧密相关。收缩并非均匀发生，而是随着水分状态的变化呈现特定的规律：

1. 自由水蒸发阶段（高含水率阶段）：

* 当木材的含水率高于其纤维饱和点（FSP，通常在 25%-30% 之间）时，细胞腔和细胞间隙中存在大量自由水。

* 在此阶段蒸发的主要是自由水。自由水的移除不会导致木材尺寸发生明显变化，即收缩率极低或接近于零。

* 这个阶段木材体积基本保持稳定，干燥的主要任务是地移除自由水，而不用担心收缩变形。

2. 结合水蒸发阶段（低于纤维饱和点）：

* 当木材含水率降至纤维饱和点以下时，细胞壁中的结合水开始蒸发。结合水与木材细胞壁物质（主要是半纤维素和木质素）以氢键结合。

* 结合水的移除是导致木材收缩的根本原因。随着结合水分子离开细胞壁，构成细胞壁的分子链之间的距离减小，细胞壁变薄、变紧密。

* 收缩率在此阶段显著增加。随着含水率的持续降低，收缩持续进行。收缩率的变化曲线通常不是直线，而是呈现一定的非线性。在含水率刚低于 FSP 时，收缩速度相对较快，随后可能趋于相对稳定（但仍持续收缩），或在极低含水率下收缩减缓。

* 这是木材发生干燥缺陷（如开裂、翘曲）的阶段，因为不同部位（径向、弦向、纵向）、不同组织（早材、晚材）的收缩率存在显著差异（弦向收缩 > 径向收缩 > 纵向收缩），产生不均匀的内应力。

3. 影响收缩率变化的因素：

* 树种： 不同树种的木材密度、细胞壁结构、化学成分（半纤维素含量等）不同，导致其纤维饱和点和收缩率存在差异。通常密度大的木材收缩率也更大。

* 干燥条件： 干燥环境的温度、相对湿度（或平衡含水率）以及空气流速。过快的干燥速度会加剧内部含水率梯度和内应力，虽然整体收缩量可能不变，但会增加变形和开裂的风险。温和、渐进的干燥基准（干燥程序）有助于更均匀地去除水分，减少应力。

* 木材的初始状态： 木材的纹理方向（径向、弦向）、是否含有节子、应力木等都会影响局部收缩行为。

* 干燥阶段： 如上所述，收缩主要发生在结合水蒸发阶段。

总结来说：

原木桩干燥时的收缩率变化呈现明显的阶段性特征。在高含水率（高于纤维饱和点）的自由水蒸发阶段，收缩率几乎为零。一旦含水率降至纤维饱和点以下，进入结合水蒸发阶段，收缩率显著增加，并随着含水率的降低而持续收缩，直至达到与环境平衡的含水率。收缩主要发生在这个阶段，且收缩量的大小和速度受树种、干燥条件等多种因素影响。理解这一变化规律对于制定合理的木材干燥工艺、控制干燥质量、减少开裂和变形至关重要。干燥过程的挑战之一就是在结合水蒸发阶段，如何平衡干燥效率与避免因不均匀收缩产生的破坏性应力。