Moisture conditions in coated exterior wood. Pt 4: Theoretical basis for observed behaviour. A computer modelling study

English. A theoretical investigation of moisture movement in pine sapwood was undertaken using two different models of behaviour. Firstly a model was developed using a single diffusion process; this model predicted levels of water absorption and moisture content which were in broad agreement with experimental results. However, this approach proved to be over-simplistic, and predicted a more rapid penetration of moisture than was observed in practice. The model also failed to predict the deceleration in absorption which was recorded in laboratory tests. Consequently, the predictions of the model were of a more uniform moisture distribution than was consistent with experience. A development of the model, to include flow mechanisms appropriate for the level of moisture content, gave more realistic predictions. The improved model is based on different flow mechanisms in three distinct regions of moisture content. Below fibre saturation point (FSP), a diffusion mechanism is assumed for the calculation of moisture flow. Between FSP and a threshold, termed the irreducible saturation point (ISP), flow takes place through the cell wall material. Above the ISP, a continuous path is established for moisture movement from cell to cell through the bordered pits. - The improved model proved capable of predicting levels of moisture uptake and moisture content, and of predicting the moisture gradients observed in practice. It also provided an explanation of some of the observed patterns of wood moisture movement reported in earlier parts of this series of papers. In particular it explained why, when water is absorbed by coated timber, the rise in surface moisture content appears not to exceed FSP. Additionally it provided an understanding of the continuing penetration of moisture in depth during the early stages of drying. This is a significant conclusion, because it imposes a limitation, in principle, on the performance of high permeability wood coatings.

German. Ausgangspunkt war eine theoretische Untersuchung der Feuchtebewegung in Kiefernsplintholz unter Verwendung zweier verschiedener Verhaltensmodelle. Das erste Modell wurde aufgrund eines einfachen Diffusionsprozesses entwickelt; dieses Modell schatzt das Ausmass der Wasserabsorption und der Feuchte. Es stimmte im Grossen und Ganzen mit experimentellen Ergebnissen uberein. Jedoch erwies sich dieser Ansatz als zu vereinfacht und sagte ein schnelleres Eindringen der Feuchte voraus, als in der Praxis beobachtet wurde. Daruber hinaus ermoglicht dieses Modell keine Vorausberechnung der Verzogerung der Feuchteabsorption, die in Labortests gemessen worden war. Folglich ergaben die Berechnungen mit diesem Modell eine gleichmassigere Verteilung der Feuchte, als im Experiment beobachtet wurde. Die Weiterentwicklung des Modells unter Einbeziehung geeigneter Fliessmechanismen fur den Grad des Wassergehalts ergaben realistischere Vorhersagen. Das verbesserte Modell basiert auf verschiedenen Fliessmechanismen in drei deutlich unterschiedlichen Bereichen der Feuchte. Unterhalb des Fasersattigungspunktes (FSP) wird fur die Berechnung des Wasserflusses ein Diffusionsmechanismus angenommen. Zwischen dem FSP und der Schwelle des ISP (Irreducible Saturation Point) erfolgt der Fliessvorgang durch die Zellwandsubstanz. Oberhalb des ISP ergibt sich ein durchgehender Feuchtefluss von Zelle zu Zelle durch die Hoftupfel. Das verbesserte Modell ermoglicht die Vorhersage sowohl fur verschiedene Stufen der Feuchteaufnahme und der Feuchte, als auch die Vorhersage des Feuchtegefalles, das in der Praxis beobachtet wurde. Ebenso lieferte es eine Erklarung fur einige der beobachteten Bewegungsmuster der Holzfeuchte, uber welche in vorhergehenden Veroffentlichungen dieser Reihe berichtet wurde. Insbesondere wird erklart, warum der Anstieg der Oberflachenfeuchte den FSP nicht zu uberschreiten scheint, wenn Wasser von beschichtetem Holz absorbiert wird. Zusatzlich fuhrte dieses Modell auch zum Verstandnis des fortdauernden Eindringens der Feuchte ins Probeninnere wahrend der Anfangsphase der Trocknung. Dies ist ein wichtiges Ergebnis, denn es bedeutet eine grundsatzliche Einschrankung der Leistungsfahigkeit hochdurchlassiger Holzbeschichtungen.