Fritt och bundet vatten
Vatten finns på två ställen i trä. I cellernas hålrum är det fritt, som i rör. I själva väggarna är det bundet: vattenmolekylerna håller sig fast vid hydroxylgrupperna i cellulosa och hemicellulosor.
Fritt (kapillärt) vatten fyller cellumina och intercellulära utrymmen och är svagt bundet. Bundet (hygroskopiskt) vatten sorberas av hydroxylgrupper i cellväggens polymerer, framför allt hemicellulosor och mindre ordnad cellulosa. Fuktkvoten uttrycks som vattnets massa dividerad med träets torrmassa, så den kan överstiga 100 %.
Fibermättnadspunkt
När trä torkar försvinner det fria vattnet först, och måtten ändras inte. När hålrummen är tomma men väggarna fortfarande fulla är fibermättnadspunkten nådd, vid ungefär 30 % fuktkvot. Därefter lämnar vattnet väggarna och träet krymper.
Fibermättnadspunkten (FMP) är den fuktkvot vid vilken väggarna är mättade med bundet vatten och inget fritt vatten finns kvar; i genomsnitt ligger den nära 30 %. Under FMP ändras mått, hållfasthet och andra egenskaper med fuktkvoten; över den ändras de knappt. I en verklig bräda torkar ytan före det inre och börjar krympa först.
Jämviktsfuktkvot
Låt trä stå tillräckligt länge i ett rum så slutar dess fuktkvot att ändras. Det anpassar sig till luften: vid 20 °C och 65 % relativ fuktighet innehåller trä ungefär 12 % vatten.
Jämviktsfuktkvoten bestäms av luftens temperatur och relativa fuktighet och beror bara i liten grad på träslaget, åtminstone vid låg och måttlig relativ fuktighet. Vid 20 °C och 65 % RF är den cirka 12 %. Sorptionsisotermen är sigmoid och uppvisar hysteres: jämviktsfuktkvoten vid desorption är högre än vid adsorption. Kalkylatorn på denna sida använder Hailwood-Horrobins ekvation med koefficienter från Wood Handbook.
Krympning och svällning
Trä krymper olika mycket i olika riktningar. Längs fibrerna ändras det knappt. Tvärs över fibrerna krymper det tangentiellt, längs årsringarna, ungefär dubbelt så mycket som radiellt. Därav ändsprickor och skeva brädor.
Longitudinell krympning från rått till torrt tillstånd är vanligen bara 0,1-0,2 %, eftersom mikrofibrillerna i S2 löper nästan längs cellen. Tangentiell krympning är ungefär dubbelt så stor som radiell; den radiella krympningen hålls bland annat tillbaka av märgstrålarna. Skillnaden mellan tangentiell och radiell krympning orsakar radiella sprickor och kupning av flatsågade brädor.
Varför det är viktigt
Trä torkas till den fuktkvot det ska leva vid. Då spricker eller slår sig inte produkten. Fukten spelar också roll för kemin: vid kokning, limning och impregnering.
Virke för uppvärmda inomhusmiljöer torkas till en fuktkvot nära den förväntade jämviktsfuktkvoten. Fuktkvoten påverkar densiteten (som därför anges vid en standardfuktkvot eller som basdensitet, det vill säga torrmassa per rå volym), impregneringshastighet och kemiska reaktioner samt limfogens kvalitet.
Viktiga fakta
- FMP
- cirka 30 %
- jämviktsfuktkvot vid 20 °C, 65 %
- cirka 12 %
- longitudinell krympning
- 0,1-0,2 %
- tangentiell : radiell
- cirka 2 : 1
- fuktkvotens bas
- torrmassa
- hysteres
- desorption högre
Källor till kapitlet
- Ross R.J. (ed.) Wood Handbook: Wood as an Engineering Material. General Technical Report FPL-GTR-282. Madison, WI: USDA Forest Service, Forest Products Laboratory, 2021.
- Sjöström E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993.
- Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров: учебник. 2-е изд. СПб.: Лань, 2010.