【木材知识】木材胀缩性

发布时间: 2015年05月18日 11:38:50

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木材的含水率在纤维饱和点以下，由于含水率的增加而引起尺寸和体积的膨胀称为湿胀；由于含水率的减少而引起尺寸和体积的收缩称为干缩。木材的这种湿胀和干缩性质称为胀缩性。木材由细胞组成，在细胞腔内有自由水，细胞壁中有吸着水(吸湿水、胞壁水)。只有吸着水的增加和减少才能引起木材的胀缩，当吸入的水分在细胞壁中呈饱和状态时，木材的吸湿性达到最大。此后如将木材继续置于水中，含水率虽然继续增加，但只能增加自由水，故不能引起木材胀缩。木材的湿胀性纵向(顺纹理)很小，横向(横纹理)很大，弦向又比径向约大一倍。木材湿胀的大小，以胀缩率表示，即木材全干尺寸和在空气中湿润至纤维饱和点的含水率时尺寸的差值与全干尺寸的百分比。或以湿胀系数表示，即含水率每增加１％的平均湿胀率。反之，当木材中的自由水蒸发完毕后，吸着水继续散失时，木材才开始发生干缩，即当含水率低于纤维饱和点时，才发生干缩。木材干缩的大小，以干缩率表示，即含水率高于纤维饱和点的生材和干燥后木材尺寸的差值与湿材尺寸的百分比。或以干缩表示，即含水率每减少1％时的平均干缩率。木材的干缩纵向很小，横向很大(与生长轮所成的角度愈小，干缩愈大)。干缩的大小因树种而异，一般正常木材的纵缩为 0.1%～0.3％，径缩为 3%～6％，弦缩为6%～12％，体积干缩为9%～14％。因为木材有湿胀和干缩的缺点，使木材的尺寸和体积不能保持稳定，而随空气中的湿度和温度变化。要保持木材尺寸的稳定性，在使用时要保持木材的含水率与当地平衡含水率相当。干燥至平衡含水率时的木材，不但能减低其胀缩性。

保持尺寸稳定，同时其强度及耐久性较生材也都有提高。虽然平均干缩率愈小的树种，木材的胀缩性愈小,但如要求木材无胀缩是不可能的,只有采取以下必要的措施。

1．木材干燥能使木制品达到平衡含水率以下。一般规定为8%～12%，由于中国幅员广大，各地湿度相差很大，最好根据当地的平衡含水率来考虑。

2．木地板出厂和顾客购买时都应测定木材的含水率。木材含水率的测定以电测法应用较广，水分测定计的类型较多，大致有二类，一是直流电装置的电阻式水分测定计，二是交流电装置的介电式水分测定计。电阻式水分测定计基本是直流欧姆计，利用测得的电阻(电阻率)，将各种木材中不同的电阻在刻度盘上显示出木材的含水率。这种电阻式的水分测定计，要用针状金属电极插入木材中，因为通常木材表层的含水率偏低，经试验认为在整块木材厚度的1/4处测得的电阻，才能代表木材实际的电阻，也就是木材真正的含水率，反之当木材表层含水率较高时，由于电流短路水分测定计表示的只是木材表层的含水率。这种电阻式含水率测定计虽然价格便宜，但测计含水率时需将金属针插入木材内部，质硬的材插不进去，质软的木材表面形成小孔，影响木地板的外观。木材介电常数和损耗角正切随木材的含水率不同而变化，这种双指标的水分计定计称为功率损耗水分测定计，如仅利用木材介电常数单一指标随木材含水率变化规律的水分测定计为电容式水分测定计。因为交流电的水分计定计能测得木材真正的含水率，对木地板含水率的测定是十分适用，虽然价格贵一些。中日合资北京安利电子有限公司1998年引进了感应式AD100型电容水分测定计，有指针和液晶显示二种类型，同时具有对环境温湿度的自动补偿调零功能，其测量上限可达100%，该产品面市后颇受青睐。此外，由于电测的含水率测定仪测定木材时除了主要受木材含水率的制约外，还与多个树种木材的构造、密度、纹理方向和湿度有关，所以使用时要按规定将仪器置放不同树种及其木材厚度的修正系数处。

3．木材有吸湿滞后现象，再加上木制品表面上的涂料保护层，因此木制品受气候条件变化所引起的含水率变动幅度小于平衡含水率的波动幅度，所以木材的最终含水率一般的规定要低于使用时的平衡含水率。此外，木制品受大气湿度变化而引起胀缩，使木制品的形状和尺等受到影响，经验证明，膨胀的危险远远小于干缩的危害，所以人们在技术上把木材最终含水率规定得比使用时所要求的还要低一些。我国对各地多数木材加工企业尚未规定干燥指标。木地板的含水率为8%～10%，最高不得超过12%。

防止木材翘曲和变形的措施：

（1）尽量使用径锯板，即与年轮方向成45°～90 °角的板材，从前述木材横向翘曲变形图中可以看出，径锯板只是尺寸干缩而已，翘曲变形则极少见。

（2）选用干缩率小的和径弦干缩比（或称差异干缩，即弦向干缩率除以径向干缩率的百分比值)小的木材。同理，从树种本身的线干缩率出发，选用干缩率比较小的木材，以减小木材的收缩量；另外弦径干缩比大的木材翘曲变形较大，虽然这个理论还没有取得学者公认，但为大多数学者认可。

（3）涂漆等保护层，以防止大气中的湿气侵入木材，因为木材吸湿性与其面积大小有关，所以尽可能反面也进行涂刷，但背面不需耐磨材料。企口上最好也能涂刷。

（4）木材浸水浸透后，再高温高湿干燥，虽然费事费钱，但为一些专家推荐使用，据说木材干燥后尺寸稳定性更佳。木地板制品的含水率至关重要，所以不论是制造和经销的厂商和消费者都必须给予极大的关注。所以厂商在出厂前和顾客在选购时都必须用水分测定计进行测试，以免因小失大，造成不必要的损失。