木製パレットのこれらのIPPCの印はKDを示す:炉乾燥される、HT:扱われる熱およびDB:debarked。 基本的に、IPPC加盟国に輸出されるすべての木材包装材料には、このようなスタンプが必要です。緑の木が乾燥すると、毛細血管の力だけによって保持されている細胞内腔からの自由な水が最初に行きます。 強さおよび収縮のような物理的性質は、自由な水の取り外しによって一般に影響されません。 繊維飽和点（FSP）は、自由水が完全になくなる水分含有量として定義され、細胞壁は結合水で飽和しています。 ほとんどのタイプの森では、繊維の飽和ポイントは25から30%の含水率にあります。 Siau(1984)は、繊維飽和点X fsp{\displaystyle X_{\text{fsp}}}

(kg/kg)は、次の式に従って温度T(°C)に依存することを報告した。X fsp=0.30−0.001(T−20){\displaystyle X_{\text{fsp}}}{\displaystyle X_{\text{fsp}}}{\displaystyle X_{\text{fsp}}}{\displaystyle X_{\text{fsp}}}{\displaystyle X_{\text{fsp}}}{\displaystyle X_{\text{fsp}}}{\displaystyle x_{\text{fsp}}}{\displaystyle x_{\text{fsp}}}{\displaystyle x_{\text{fsp}}}{\displaystyle x_{fsp}}=0.30-0.001(t-20)\;}

(1.2)

keey et al. (2000)繊維の飽和点(99%の相対湿度の環境の木の平衡の含水率)の別の定義を使用しなさい。

木材の多くの特性は、木材が繊維飽和点以下で乾燥するにつれてかなりの変化を示します。

1. 体積（理想的には、結合した水が失われるまで、つまり木材がFSP以下で乾燥されるまで収縮は起こらない）;
2. 強度（衝撃曲げ強度および場合によっては靭性を除いて、木材がFSP以下で乾燥されるにつれて強度は一般に一貫して増加する（Desch and Dinwoodie、1996）。;
3. 電気抵抗率は、木材がFSPの下で乾燥するときに結合した水の損失とともに非常に急速に増加する。

平衡水分contentEdit

木材は吸湿性物質です。 それは、蒸気の形で水分を摂取または放出する能力を有する。 木材に含まれる水は、いつでも水で満たされた毛細血管の最大サイズによって決定される独自の蒸気圧を発揮する。 周囲空間内の水蒸気圧が木材内の蒸気圧よりも低い場合、脱着が起こる。 一度に水でいっぱいの最大サイズの毛細血管は、最初に空になります。 水がより小さい毛管に引き続いて含まれていると同時に木の落下内の蒸気圧力。 段階は木内の蒸気圧力が木の上の包囲されたスペースの蒸気圧力に匹敵し、それ以上の脱着が終わるとき結局達される。 この段階で木材中に残る水分の量は、周囲空間内の水蒸気圧と平衡状態にあり、平衡水分含有量またはEMCと呼ばれる（Siau、1984）。 その吸湿性のために、木材は周囲の空気の相対湿度および温度と平衡状態にある含水率に達する傾向がある。

木材のEMCは、周囲の相対湿度（温度の関数）によって大幅に変化し、温度によってはそれほど変化しません。

木材のEMCは、周囲の相対湿度（温度の関数）に Siau(1984)は、EMCはまた、種、機械的応力、木材の乾燥履歴、密度、抽出物の含有量および水分変化が起こる収着の方向（すなわち吸着または脱着）によって非常にわずかに変化することを報告した。

サービス中の木材の含水率

木材は、それが使用された後、その吸湿性特性を保持します。 それは変動の湿気、EMCの決定の支配的な要因にそれから服従する。 これらの変動は、日中の変化や年間の季節変化など、多かれ少なかれ周期的である可能性があります。

木材の含水率の変化やサービス中の木製オブジェクトの動きを最小限に抑えるために、木材は通常、それが露出される平均EMC条件に近い含水率に乾 これらの条件はある特定の地理的位置の外部の使用と比較される内部の使用のために変わる。 たとえば、オーストラリアの木材乾燥品質基準（AS/NZS4787、2001）によると、Emcはオーストラリアの大多数の州で10-12％であることが推奨されていますが、クイーンズランド州、ノーザンテリトリー、西オーストラリア州、タスマニア州の一部では15-18％までの極端なケースがあります。 但し、EMCは乾燥した中央に熱された家およびオフィスまたは永久に空気調節された建物の6から7%低い。

収縮と膨潤編集

水分content有量が変更されたときに木材に収縮と膨潤が発生することがあります（Stamm、1964）。 収縮は含水率が減少するにつれて起こり、膨潤は増加すると起こる。 ボリュームの変化は、すべての方向に等しいではありません。 最大の寸法変化は、成長リングに接線方向に発生します。 髄からの外側または半径方向の収縮は、通常、接線方向の収縮よりもかなり小さいが、縦方向の（穀物に沿った）収縮は、通常無視されるほどわずかである。 縦収縮は0.1％から0.3％であり、横収縮は2％から10％である。 接線方向の収縮はしばしば半径方向の約2倍であるが、いくつかの種では5倍も大きい。 収縮率は、接線方向で約５％〜１ ０％、半径方向で約２％〜６％である（Ｗａｌｋｅｒ ｅ ｔ ａ ｌ．, 1993).

木材の微分横収縮は、次のように関連しています。

1. 年輪内の後期木材と初期木材の増分の交替;
2. 木材線が半径方向に及ぼす影響（Kollmann and Cote、1968）;
3. このようなマイクロフィブリル角修正やピットなどの細胞壁構造の特徴;
4. 中間ラメラの化学組成。

木材乾燥は、収縮による総寸法変化が乾燥プロセスに限定されることを確実にする 理想的には、木材は、後に（使用中に）木材によって達成されるように、その平衡含水率まで乾燥される。 これにより、さらなる寸法変化が最小限に抑えられる。

木材の寸法変化を完全に排除することはおそらく不可能ですが、サイズの変化の排除は化学修飾によって近似される可能性があります。 例えば、木材を化学物質で処理して、水酸基を修飾剤の他の疎水性官能基で置換することができる（Stamm、1964）。 すべての既存のプロセスの中で、すっぱい無水物との木製の修正は木への損傷なしで達成可能な高い反収縮か反うねりの効率(ASE)のために注意され しかし、木材のアセチル化は、木材中の酢酸のコスト、腐食および捕捉のために商業化されるのが遅かった。 木材の化学的修飾に関する広範な文献がある（Rowell、1983、1991;Kumar、1994;Haque、1997）。

木材を乾燥させることは、一次木材加工産業からの製材製品に価値を加える一つの方法です。 オーストラリアの森林および木製品研究開発公社（FWPRDC）に従って、立方メートルごとの約3 350またはより少しで販売される緑の鋸で挽かれた堅材は乾燥し、処理 但し、現在使用された慣習的な乾式法は頻繁にプロダクトの価値を減らすひびからの重要な質問題で、外的にそして内部的に起因する。 例えば、クイーンズランド州（Anon、1997）では、乾燥した針葉樹の10％が乾燥欠陥のために立方メートル当たり200ドルで切り下げられていると仮定して、製材業者は年間約5万ドルを失っている。 オーストラリアでは、損失は針葉樹のための$40百万年および堅材のための同輩またはより高い量であることができます。 従って、使用前の管理された条件の下の適切な乾燥は気候条件が年の異なった時にかなり変わる国の材木の使用で大きい重要性を、もつ。

乾燥は、樹木の伐採後に速やかに実施される場合、特定の種類の昆虫による一次腐敗、真菌の染色および攻撃から木材を保護する。 腐敗や汚れを引き起こす生物は、一般的に20％以下の水分含有量を有する木材で繁栄することはできません。 すべてではありませんが、いくつかの害虫は緑色の木材にのみ生息することができます。

木材を乾燥させる上記の利点に加えて、以下の点も重要である（Walker et al.,1993;Desch and Dinwoodie,1996):

1. 乾燥木材は軽量化され、輸送コストと取り扱いコストが削減されます。
2. 乾燥した木材は、ほとんどの強度特性において緑色の木材よりも強い。
3. 防腐剤を含浸させるための木材は、特に油型防腐剤の場合には、適切な浸透が達成される場合には、適切に乾燥されなければならない。
4. 木材および木材製品の化学修飾の分野では、適切な反応が起こるためには、材料を一定の水分content有量まで乾燥させる必要があります。
5. 乾燥木材は、一般的に（例外がありますが）緑の木材よりも優れた機械、仕上げ、接着剤を動作します; 例えば、緑の木は、多くの場合、乾燥した木材よりも回転する方が簡単です）。 ペンキおよび終わりは乾燥した材木でより長く持続する。
6. 木材の電気的および断熱性は、乾燥によって改善される。

伐採直後の木材の迅速な乾燥は、したがって、大幅にアップグレードし、生の木材に価値を追加します。 乾燥は、木材資源の使用を合理化することによって、実質的な長期的な経済を可能にする。 木材の乾燥は、このように研究開発のための領域であり、世界中の多くの研究者や木材会社に関係しています。

水分移動のメカニズム編集

木材中の水は、通常、より高い水分content有量のゾーンからより低い水分content有量のゾーンに移動する（Walker et al., 1993). 乾燥は木の外面から始まり、中心の方に動き、外側の乾燥は木の内部の地帯から湿気を排出してまた必要である。 木材はその後、水分含有量の周囲の空気との平衡を達成する。

水分passagewaysEdit

水分の動きの駆動力は、化学ポテンシャルです。 しかしながら、木材中の化学ポテンシャルを、温度および含水率などの一般的に観察可能な変数に関連付けることは必ずしも容易ではない（Ｋｅｅｙ ｅ ｔ ａ ｌ．, 2000). 木材中の水分は、水分移動の駆動力に関する次のセクションで説明するように、駆動力の性質（例えば、圧力または水分勾配）、および木材構造の変化（Langrish and Walker、1993）に基づいて、いくつかのタイプの通路を通って液体または蒸気として木材内を移動する。 これらの経路は、血管の空洞、繊維、光線細胞、ピット室およびそれらのピット膜開口部、細胞間空間および一時的な細胞壁通路からなる。

水の移動は、木材の横方向の乾燥面に到達するまで、セル内の縦方向、ならびにセルからセルへの横方向のいずれかの方向にこれらの通路で起こ 広葉樹の辺材のより高い縦透過性は、一般に血管の存在によって引き起こされる。 横方向の透過性および横方向の流れは、広葉樹では非常に低いことが多い。 広葉樹の血管は、先に述べたように、タイローズの存在および/または他のいくつかの種の歯茎および樹脂を分泌することによって時々ブロックされる。 ガム静脈の存在は、その形成がしばしば傷害に対する樹木の自然保護反応の結果であり、ほとんどのユーカリの鋸板の表面上で一般的に観察される。 広葉樹中の光線の一般的により高い体積分率（典型的には木材体積の15％）にもかかわらず、光線は半径方向の流れにおいて特に効果的ではなく、繊維の半径方向の表面上のピットも接線方向の流れにおいて効果的ではない（Langrish and Walker、1993）。

水分移動spaceEdit

木材中の空気と水分のための利用可能なスペースは、木材の密度と気孔率に依存します。 多孔性は、固体中の空隙の体積分率である。 気孔率は、木材細胞壁の乾燥体積の1.2-4.6％であることが報告されている（Siau、1984）。 一方、透過性は、いくつかの駆動力、例えば、毛細管圧力勾配または水分勾配の影響下で、流体が多孔質固体を介して輸送される容易さの尺度である。 固体が透過性であるためには多孔性でなければならないことは明らかであるが、必ずしもすべての多孔性体が透過性であるとは限らない。 透磁率は、空隙が開口部によって相互接続されている場合にのみ存在することができる。 例えば、広葉樹は、膜内に開口部を有する間孔が存在するため、透過性であり得る（Ｋｅｅｙ ｅ ｔ ａ ｌ．, 2000). これらの膜が塞がれるか、または覆われれば、またはピットが吸い出されれば、木は閉鎖細胞の構造を仮定し、事実上不浸透性であるかもしれません。 密度は、より多くの細胞壁材料が単位距離当たり横断され、拡散に対する耐性が増加するため、不浸透性広葉樹にとっても重要である（Ｋｅｅｙ ｅ ｔ ａ ｌ．, 2000). それ故により軽い森は、一般に、より重い森をするより急速に乾燥する。 流体の輸送は、高温での透過性軟質の場合はバルクフロー（運動量移動）であることが多いが、不透過性の広葉樹の場合は拡散が起こる（Siau、1984）。 これらのメカニズムは以下で説明されています。

水分運動の駆動力編集

拡散モデルの異なるバージョンで使用される三つの主要な駆動力は、水分content有量、水蒸気の分圧、および化学ポテンシャルである(Skaar,1988;Keey et al., 2000). これらについて，透過性針葉樹における自由水輸送のメカニズムである毛細管作用を含めて論じた。 全圧差は、木材真空乾燥時の駆動力です。

毛細管作用編集

毛細管力は、自由水の動き（または動きの欠如）を決定する。 これは、接着性と凝集性の両方に起因する。 接着は、水と他の物質との間の引力であり、凝集は水中の分子の互いへの引力である。

木材が乾燥すると、表面からの水の蒸発は、表面の下の木材のゾーン内の自由水にプルを発揮する毛細管力を設定します。

木材が乾燥すると、表面からの水の蒸発は、表面の下の木材のゾーン内の自由水 木毛管力にもはや自由な水がないとき重要性のもはやではないです。

水分content有量の違い編集

それは木材中の液体相と蒸気相の両方で水の輸送のための真の駆動力であるため、化学ポテンシャルはここで説明されている（Siau、1984）。 物質のモル当たりのギブス自由エネルギーは、通常、化学ポテンシャルとして表される（Skaar、1933）。 繊維の飽和ポイントの下の不飽和空気または木の化学潜在性は木の乾燥に影響を与えます。 平衡は、木材の化学ポテンシャルが周囲の空気のそれと等しくなると、木材の平衡含水率（以前に定義されたように）で発生します。 吸収された水の化学潜在性は木製の含水率の機能です。 したがって、木材の含水率（表面と中心の間）の勾配、またはより具体的には活性の勾配は、等温条件下での化学ポテンシャルの勾配を伴う。 水分は、化学ポテンシャルが全体にわたって均一になるまで木材全体に再分配され、平衡時にゼロポテンシャル勾配が生じる（Skaar、1988）。 平衡状態を達成しようとする水分の流束は、化学ポテンシャルの差に比例し、電位差が作用する経路長に反比例すると仮定される（Keey et al., 2000).化学ポテンシャルの勾配は、上記の式で説明されているように水分content有量勾配に関連している（Keey et al., 2000). 水分content有量勾配を駆動力として用いた拡散モデルは、Wu(1989)およびDoeらによって成功裏に適用された。 (1994). 含水率勾配に基づく拡散モデルによって予測される含水率プロファイルの間の一致は，低い含水率では高い含水率よりも優れているが，この木材の高い含水率で動作する有意に異なる水分輸送メカニズムがあることを示唆する証拠はない。 彼らの観測は、水の総濃度によって駆動される輸送プロセスと一致しています。 この論文には，水分content有量勾配がこのタイプの不透過性木材を乾燥させるための駆動力であるという経験的証拠に基づいて拡散モデルを用いた。

表面と中心との間の水分content有量の違い（勾配、界面とバルクの間の化学電位差）は、拡散によって細胞壁の小さな通路を通って結合した水を移動させる。 毛細管運動と比較して、拡散は遅いプロセスである。 拡散は、不浸透性広葉樹の乾燥のための一般的に提案された機構である（Ｋｅｅｙ ｅ ｔ ａ ｌ．, 2000). さらに、抽出物が心材の小さな細胞壁開口部を塞ぐという事実のために、水分はゆっくりと移動する。 辺材は、一般的に同じ乾燥条件の下で心材よりも速く乾燥する理由です。

拡散のための水分移動方向編集

木材の縦方向と横方向（半径方向と接線方向）の拡散速度の比は、含水率が100で約5％、含水率が2-4で25％の範囲であることが報告されている（Langrish and Walker、1993）。 半径方向の拡散は接線方向の拡散よりも幾分速い。 縦方向拡散は最も迅速であるが、それは短い部分が乾燥される場合にのみ実用的に重要である。 一般的に木材ボードは幅や厚さよりもはるかに長いです。 例えば、この研究に使用された緑色の板の典型的なサイズは、長さ6m、幅250mm、厚さ43mmであった。 ボードがquartersawnの場合、幅は半径方向になりますが、厚さは接線方向になり、プレーン製材ボードの場合はその逆になります。 水分のほとんどは、乾燥中の横方向の動きによって木材から除去される。

木材乾燥中の割れや亀裂の理由とその制御

木材の乾燥で経験される主な困難は、その外層が内部層よりも急速に乾燥する傾向である。 内部がまだ飽和している間、これらの層が繊維飽和点よりもはるかに下で乾燥することが許される場合、外層の収縮が湿った内部によって制限され, 2000). 木製のティッシュの破裂は起こり、従って穀物を渡るこれらの圧力が穀物（繊維の結合への繊維）を渡る強さを超過すれば割れ目およびひびは起こる。

乾燥工程における乾燥欠陥の成功した制御は、表面からの水分の蒸発速度と木材の内部からの水分の外側への移動速度とのバランスを維持す 次に、乾燥を制御できる方法を説明する。 木の乾燥や調味料の最も成功した方法の一つは、木材がスタック内のキルンコンパートメントに配置され、蒸し、ゆっくりと蒸気を解放することによ

温度、相対湿度および空気circulationEditの速度の影響

外部乾燥条件（温度、相対湿度および空気速度）は、乾燥のための外部境界条件を制御し、したがって、乾燥速度だけでなく、内部水分移動の速度に影響を与える。 乾燥速度は、外部乾燥条件によって影響される（Ｗａｌｋｅｒ ｅ ｔ ａ ｌ．, 1993; Keey et al. る。、２ ０ ０ ０）、ここで説明されるように。

温度相対湿度が一定に保たれている場合、温度が高いほど乾燥速度が高くなります。温度が高いほど乾燥速度が高くなります。温度が高いほど乾燥 温度は空気の湿気の収容力を高めることによって、また木を通した湿気の拡散率の加速によって乾燥率に影響を与える。

乾燥キルン内の実際の温度は、乾燥電球と温度計を挿入することによって決定される蒸気-ガス混合物の温度である乾燥電球温度（通 一方、湿球温度（Ｔ Ｗ）は、大量の不飽和気-蒸気混合物中で少量の液体が蒸発することによって到達する温度として定義される。 この温度計の温度の感知要素は通常きれいな水の貯蔵所に置かれる多孔性の生地の袖（布）と湿った保たれる。 スリーブ周囲の停滞した湿った空気形成のゾーンを防止するためには、２ｍ／ｓの最小空気流が必要である（Ｗａｌｋｅｒ ｅ ｔ ａ ｌ．, 1993). 空気がぬれた袖に渡るので、水は蒸発し、湿球の温度計を冷却する。 乾球温度と湿球温度との差、湿球圧入を用いて、標準湿度計から相対湿度を決定する（Ｗａｌｋｅｒ ｅ ｔ ａ ｌ．, 1993). 乾球温度と湿球温度の差が大きいほど、相対湿度が低いことを示します。 たとえば、乾球温度が100°C、湿球温度が60°Cの場合、相対湿度は湿度計から17%として読み取られます。 相対湿度空気の相対湿度は、水蒸気の分圧を同じ温度および全圧での飽和蒸気圧で割ったものとして定義される（Siau、1984）。 温度が一定に保たれれば、より低い相対湿度は空気の相対湿度が減るとき表面層の含水率の減少に起因する木の高められた湿気の勾配によるよ 相対湿度は、通常、パーセンテージベースで表されます。 乾燥のために、相対湿度に関連する他の重要なパラメータは、乾燥空気の単位質量当たりの水蒸気の質量（乾燥空気のkg当たりの水のkg）である絶対湿度で しかし、その加熱された空気中の水の量の影響を受けます。 空気の循環率乾燥時間および材木の質は空気速度および均一循環によって決まります。 一定した温度および相対湿度で、最大級の乾燥率は木から蒸発する湿気の急速な取り外しを与える木の表面を渡る空気の急速な循環によって得ら しかし、乾燥速度が高いほど、木材の亀裂や歪みを引き起こす可能性のあるより大きな応力が発生するため、特に不浸透性の広葉樹の場合、乾燥速度が高 1m/s未満の非常に低いファン速度では、スタックを通る空気流はしばしば層流であり、木材表面と移動する空気流との間の熱伝達は特に効果的ではない(Walker et al., 1993). ほとんどの広葉樹のように、内部の水分の移動が水分の移動の重要な制限である場合、熱伝達の低い有効性（外部）は必ずしも問題ではありません（Pordage and Langrish、1999）。

乾燥のための木材の分類edit

木材は、乾燥の容易さと乾燥へのpronenessに応じて以下のように分類されます。

高耐火木材これらの木材は、最終製品が欠陥、特に亀裂や裂け目がない場合には、遅くて乾燥が困難です。 例はironbark（Eucalyptus paniculata）、blackbutt（E.pilularis）、southern blue gum（E.globulus）およびブラシボックス（Lophostemon cofertus）のような高密度の重い構造木材である。 それらは、最良の結果を得るために、急速な乾燥条件に対してかなりの保護およびケアを必要とする（Bootle、1994）。 適度に処理し難い森これらの材木は乾燥の間に割れ、裂ける適当な傾向を示す。 それらは適度に急速な乾燥条件の欠陥から自由に乾燥させてもいいです（すなわち85°Cの最高の乾燥球根の温度は使用することができます）。 例としては、シドニー-ブルーガム（E. saligna）および中密度の他の木材（Bootle、1994）であり、家具に潜在的に適している。 非処理し難い森これらの森は産業炉の高温（100°C以上の乾燥球根の温度）の適用によって欠陥から自由であるために急速に乾燥することができる。 急速に乾燥しなければ、それらは表面の変色（青い汚れ）そして型を開発するかもしれません。 例としては、針葉樹や松radiataのような低密度の木材があります。

ModelEdit

木材が乾燥する速度は、温度、木材の寸法、および相対湿度である最も重要な要因の数に依存します。 SimpsonとTschernitzは、これら3つの変数の関数として木材乾燥の簡単なモデルを開発しました。 分析はレッドオークについて行われたが，この手順はモデルの一定パラメータを調整することによって任意の種の木材に適用することができる。

簡単に言えば、このモデルは、時間tに対する含水率Mの変化率が、木材サンプルが平衡含水率M e{\displaystyle M_{e}}

これは温度Tと相対湿度hの関数であると仮定している。: d M d t=−M−M e∞{\displaystyle{\frac{dM}{dt}}=-{\frac{M−M_{e}}{\tau}}}

ここで、τ{\displaystyle\tau}

は、温度tと典型的な木材寸法lの関数であり、時間の単位を持ちます。 典型的な木の寸法は、(L r,l t,L L/10{\displaystyle L_{r},\,L_{t},\,L_{L}/10}

)の最小値であり、それぞれ半径方向、接線方向、縦方向の寸法をインチ単位で表し、縦方向の寸法をインチで割ったものである。水は横方向の寸法よりも縦方向（穀物に沿って）に約10倍急速に拡散するためです。 上記の方程式の解は次のようになります: M−M e M0−M e=e−t∞{\displaystyle{\frac{M-M_{e}}{M_{0}-M_{e}}}=e^{-{\frac{t}{\tau}}}}

ここで、m0{\displaystyle M_{0}}

は初期含水率である。 レッドオーク材の場合、”時定数”τ{\displaystyle\tau}

は次のようによく表現されることが分かった: λ=L n a+b p sat(T){\displaystyle\tau={\frac{L^{n}}{a+bp_{\text{sat}}(T)}}}

ここで、a、b、nは定数であり、p sat(T){\displaystyle\tau={\frac{L^{n}}{a+bp_{\text{sat}}(T)}}}