Most of the Water Taken Out of Wood Changes Neither Its Size Nor Its Strength ── of the water removed from 80 % to 12 %, a share of 0.735294 changes neither size nor strength, and the remaining 0.264706 brings the shrinkage and the gain in strength ── the separator is whether the water leaving is free water in the cell cavities or bound water held in the cell walls ── [Paper 748]

Abstract

Drying wood makes it shrink and grow stronger. Yet it does not shrink in proportion to the water removed. Which water changes what is counted through shrinkage and strength at each moisture content. No new theorem or law is claimed. Scope of this paper (scope note): No new theorem or law is claimed──the fibre saturation point, shrinkage roughly proportional to moisture below it, and strength rising as moisture falls are all known (Forest Products Laboratory 2010, Siau 1984). Species and direction are not distinguished──shrinkage differs greatly between tangential, radial and longitudinal directions, but a total shrinkage of 8.0 % is used as one representative value. The strength curve is a model──below the fibre saturation point strength is taken as exponential in moisture, fixed by 50 MPa green and 100 MPa at 12 %. One fibre saturation point──30 % is representative; in fact it moves with species and temperature. The drying process is not treated──drying rate, checking, warping and moisture gradients are not treated. No real timber is claimed──these are not measurements of any particular wood. Relation to earlier papers: Paper 455 showed that how dry one wants it decides which drying stage limits the rate──its scope note stated that the material was not limited to wood and that cracking from overdrying was not the subject. There the stage that sets the drying rate swapped. Here what the leaving water changes swaps at the fibre saturation point. The threshold of drying speed, and the threshold of the result of drying. What is added is tabulating shrinkage and strength by moisture and showing that neither moves above the fibre saturation point, dividing the removed water into water that changes nothing and water that changes the wood, 0.735294 and 0.264706, confirming that shrinkage and strength are continuous at the threshold, and placing the separator on free against bound water. First, above the fibre saturation point nothing changes──at 80, 50 and 30 % moisture, shrinkage 0.000000 % and strength 50.000000 MPa (Section 2). Second, only below it does wood shrink and strengthen──4.800000 % and 100.000000 MPa at 12 %, 8.000000 % and 158.740105 MPa oven-dry (Section 2). Third, and this is the core. Most of the water removed changes nothing──of the water removed from 80 % to 12 %, 0.735294 alters neither size nor strength (Section 3). Fourth, the small remainder does everything──the remaining 0.264706 brings 4.800000 % shrinkage and 2.000000 times the strength (Section 3). Fifth, below the threshold, shrinkage is uniform──0.266667 % per 1 % of moisture (Section 2). Sixth, the separator is whether the water leaving is free water in the cell cavities or bound water held in the cell walls──"how much water was removed" does not say what changed (Section 4). Most of the water taken out of wood changes neither its size nor its strength. With the fibre saturation point at 30 %, from 80 % to 30 % moisture shrinkage stays 0.000000 % and strength 50.000000 MPa; below it they reach 4.800000 % and 100.000000 MPa at 12 % and 8.000000 % and 158.740105 MPa oven-dry──below the threshold shrinkage runs uniformly at 0.266667 % per 1 % of moisture. Of the water removed from 80 % to 12 %, 0.735294 changes nothing and the remaining 0.264706 brings 4.800000 % shrinkage and 2.000000 times the strength──the amount of water removed and the amount the wood changed are different numbers. The separator is whether the water leaving is free water in the cell cavities or bound water held in the cell walls──"how much water was removed" does not say what changed. Placed among the earlier papers──Paper 455 showed the threshold of drying speed and set cracking aside; this counts the threshold of the result. To be honest──species and direction are not distinguished, the strength curve is a two-point model, and the drying process is not treated. On the making of this work: The ideas and content of this work stem from the author's own considerations. Assistance from an AI (a large language model) was used for structuring, English translation, and checking the algebra. Any remaining errors or misinterpretations are solely the author's. Feedback and corrections are sincerely appreciated. Keywords: moisture content, fibre saturation point, wood shrinkage, free and bound water, strength and moisture, effect of drying. ----- 木を乾かすと縮み、強くなる。けれど、抜いた水の量に比例して縮むわけではない。どの水が何を変えるかを、含水率ごとの収縮と強さで数える。新しい定理も法則も主張しない。 本稿の射程(射程注記):新しい定理も法則も主張しない──繊維飽和点、その下で収縮が含水率にほぼ比例すること、強さが含水率とともに上がることは、いずれも既知である(米国林産物研究所 2010、シアウ 1984)。樹種と方向を区別しない──接線・半径・繊維の方向で収縮は大きく違うが、全収縮 8.0 % を代表値として一つに置く。強さの形は模型である──繊維飽和点より下で強さが含水率の指数で変わると置き、生材 50 MPa と含水率 12 % の 100 MPa の二点で決めた。繊維飽和点を一つに置く──30 % は代表値で、実際は樹種と温度で動く。乾燥の過程を扱わない──乾く速さ、割れ、狂い、含水率の勾配は扱わない。実在の木材を主張しない──個別の材の測定値ではない。既刊との関係:論文455 は、どこまで乾かすかで乾燥の律速が入れ替わることを示した──その射程注記は、材料を木材に限らないとし、乾かしすぎによる割れは主題ではないと明記していた。そこでは乾く速さを決める段が入れ替わった。ここでは抜ける水が何を変えるかが繊維飽和点で入れ替わる。乾く速さの境目と、乾いた結果の境目になる。加えたのは、含水率ごとに収縮と強さを並べ、繊維飽和点の上では動かないことを示したこと、抜く水を「何も変えない水」と「変える水」に割り振り 0.735294 と 0.264706 を出したこと、境目で収縮と強さが連続であることを確かめたこと、分離子を「自由水か結合水か」に置いたことである。 第一に、繊維飽和点より上では、何も変わらない──含水率 80 %・50 %・30 % で、収縮 0.000000 %、強さ 50.000000 MPa(第2節)。 第二に、その下で、はじめて縮み、強くなる──12 % で 4.800000 % と 100.000000 MPa、全乾で 8.000000 % と 158.740105 MPa(第2節)。 第三に、これが本稿の芯である。抜く水の大半は、何も変えない──80 % から 12 % までに抜く水のうち 0.735294 は寸法も強さも変えない(第3節)。 第四に、残る少しの水がすべてを起こす──残る 0.264706 で、収縮 4.800000 % と強さ 2.000000 倍(第3節)。 第五に、境目の下では、縮み方は一様である──含水率 1 % あたり 0.266667 %(第2節)。 第六に、分離子は、抜けていく水が細胞の空隙にある自由水か、細胞壁に結びついた結合水かである──「どれだけ水を抜いたか」だけでは、何が変わったかは言えない(第4節)。 木から抜く水の大半は、寸法も強さも変えない。繊維飽和点 30 % と置くと、含水率 80 % から 30 % までは収縮 0.000000 %、強さ 50.000000 MPa のまま動かず、その下で 12 % に 4.800000 % と 100.000000 MPa、全乾で 8.000000 % と 158.740105 MPa になる──境目の下では含水率 1 % あたり 0.266667 % ずつ一様に縮む。80 % から 12 % までに抜く水のうち 0.735294 は何も変えず、残る 0.264706 が収縮 4.800000 % と強さ 2.000000 倍を起こす──水を抜いた量と、木が変わった量は別の数である。分離子は、抜けていく水が細胞の空隙にある自由水か、細胞壁に結びついた結合水かである──「どれだけ水を抜いたか」だけでは、何が変わったかは言えない。既刊との位置──論文455 は乾く速さの境目を示し、割れは主題ではないと明記した。ここは乾いた結果の境目を数えた。正直に言えば──樹種も方向も区別せず、強さの形は二点で決めた模型で、乾燥の過程は扱っていない。 作成にあたって:本稿の着想と内容は、著者自身の考察に基づくものです。文章の構成整理や英訳、数式の確認には AI(大規模言語モデル)の助力を得ました。最終的な内容の解釈や誤りがあれば、それらはすべて著者の責に帰します。お気づきの点があれば、ご教示いただければ幸いです。 キーワード:含水率、繊維飽和点、木材の収縮、自由水と結合水、強さと含水率、乾燥の効き目。