木材膨脹收縮的原因

木材變形都是非常正常的現(xiàn)象，木材就好比我們的皮膚，會(huì)呼吸，會(huì)受環(huán)境因素而影響。一年四季變換，天氣干的時(shí)候，木頭會(huì)干燥收縮，產(chǎn)生小裂縫；而到天氣濕的時(shí)候，木材會(huì)膨脹；

導(dǎo)致木材的收縮膨脹，變形開(kāi)裂就以下原因

首先，我們來(lái)了解幾個(gè)概念：MC / RH / EMC

MC，即 moisture content，指木材本身的含水率；

RH，即 relative humidity，指周圍空氣的相對(duì)濕度；

EMC，即 equilibrium moisture content，意為“平衡含水率”。當(dāng) MC 與 RH 不平衡時(shí)，木頭會(huì)“不惜一切手段”（吸濕膨脹、失水收縮甚至開(kāi)裂…），只為達(dá)到平衡穩(wěn)定。此時(shí)，木材蒸發(fā)水分和吸收水分的速度是相等。 而這時(shí)的木材含水率，就是人見(jiàn)人愛(ài)的“平衡含水率”啦~

△ 用測(cè)量?jī)x測(cè)木材含水率

EMC 有多重要？

當(dāng)含水率高的木材置于相對(duì)干燥的環(huán)境中時(shí)，木材蒸發(fā)水分的速度大于吸收水分的速度，MC 降低，引起木材體積收縮；反之，當(dāng) MC 值低的木材置于濕潤(rùn)的環(huán)境中時(shí)，也會(huì)吸水變形。很明顯，為了讓木材保持穩(wěn)定，需要盡量讓木材的濕度處于 EMC 的狀態(tài)，即讓木材的含水率跟空氣濕度達(dá)到平衡。

那么，怎樣才知道 MC 跟 RH 是不是平衡了呢？咱們來(lái)看看平衡時(shí)二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

表1. 平衡狀態(tài)下相對(duì)濕度對(duì)應(yīng)的木材含水率

當(dāng)濕度已經(jīng)達(dá)到 EMC 的木材轉(zhuǎn)移到新環(huán)境時(shí)，就需要通過(guò)調(diào)整來(lái)達(dá)到新平衡。比如，MC 為 10% 的木材放到 RH 為 25% 的環(huán)境中時(shí)，木材就會(huì)通過(guò)蒸發(fā)水分，使 MC 降到5%。

機(jī)智的你一定發(fā)現(xiàn)，只要調(diào)整 MC 或 RH，使二者平衡，就不用擔(dān)心家里的木家具木地板變形開(kāi)裂啦！

沒(méi)錯(cuò)，為了更好地保護(hù)它們，我們需要了解不同地區(qū)的木材 EMC 。

表2.  中國(guó)各地區(qū)木材平衡含水率年均值

根據(jù)家具使用的地區(qū)，選擇恰當(dāng)含水率的木家具，后期可以節(jié)省不少保養(yǎng)工作喔~

除了 MC 和 RH，還有哪些因素會(huì)影響木頭的變形程度呢？

1. 溫度

很多人認(rèn)為“木材熱脹冷縮”，其實(shí)這只說(shuō)對(duì)了一部分。高溫會(huì)加快木材和空氣的水分交換，因而變形更快、更明顯。對(duì)木材而言，吸濕拱脹還是排濕干縮，更重要的因素仍是濕度�，F(xiàn)實(shí)中，溫暖時(shí)通常濕度較高（如濕熱的夏天），寒冷時(shí)通常濕度較低（如干燥的冬天），因而大部分時(shí)候“木材熱脹冷縮”的說(shuō)法都是對(duì)的。

2. 尺寸

木板越寬、越長(zhǎng)，越容易發(fā)生變形。制作整板桌時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的制造商會(huì)根據(jù)桌子尺寸來(lái)確定桌子的厚度。

3. 切割方式

木材具有“各向異性”的特點(diǎn)，也就是它在不同方向上的干縮濕脹程度是不同的。

研究表明，木材直紋方向形變率最小，全干縮率為 0.1%-0.3%；徑向形變率居中，約 4.5%-8%；弦向形變率最大，約 8%-12%。因此，最穩(wěn)定的就是純直紋木板啦~ 

上圖：刻切法，所得木板性質(zhì)穩(wěn)定，變形程度小，切割耗時(shí)長(zhǎng)，原料損耗較大；

下圖：弦切法，容易操作，原料利用率高，但穩(wěn)定性相對(duì)較弱。

為了最大化取材利用率，同一根原木也會(huì)用弦切和刻切、徑切等方法來(lái)最大化的減少浪費(fèi)。根據(jù)不同需求選用不同切材，是對(duì)材料的最好利用方式。

△ 弦切版和徑切板不同組合出現(xiàn)的形變特征

4. 木材類型

對(duì)大部分木材而言，MC 每變化 4%，體積將變化 1%。但具體對(duì)不同的木材而言，變形程度有所不同，

表3.  部分常見(jiàn)木材的變形率（每單位寬木材，濕度每變化1%）

5. 木材表面涂層

高質(zhì)量的涂層可以更好地減少木材與空氣的水分交換，從而減緩變形速度，但最終木材仍會(huì)達(dá)到 EMC。也就是說(shuō)，變形是無(wú)法避免的，但變形速度是可以延緩的。

6. 拼接方式

拼接起來(lái)的木板就像一整塊寬木板，當(dāng)環(huán)境條件改變時(shí)，變形程度更大。如果木板拼得太緊，沒(méi)有預(yù)留的空間，則可能膨脹、整片拱起；拼得太松則可能產(chǎn)生縫隙。

以木門(mén)為例。若使用左一、左二的相框式木門(mén)，當(dāng)中間的鑲板膨脹收縮時(shí)，會(huì)對(duì)邊框的木板造成擠壓或產(chǎn)生縫隙。若使用右一的木門(mén)，可以大大減少這種變形。

7. 防變形補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)

還是以門(mén)為例，不同的防變形補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)會(huì)帶來(lái)不同的效果。有人說(shuō)，是不是在背面加上板條，就可以防止變形呢？其實(shí)不然。板條紋路與木門(mén)不一致，門(mén)發(fā)生變形時(shí)，板條會(huì)阻止其收縮膨脹，從而造成門(mén)板面彎曲，如下圖：

正確的做法應(yīng)該是給其預(yù)留一定的收縮膨脹空間，就像這樣👇：

雖然我們無(wú)法完全杜絕木材的縮脹變形，但我們可以了解其原理，認(rèn)識(shí)它的變化規(guī)律。通過(guò)采取一些小措施，來(lái)最小化這些變形程度：

在生產(chǎn)源頭，做好木頭的干燥，達(dá)到“木材含水率應(yīng)不高于產(chǎn)品加工所在地區(qū)的年平均木材平衡含水率”的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；

在選擇過(guò)程，了解使用環(huán)境的相對(duì)濕度，盡量選用含水率與濕度相平衡的家具和地板，或原產(chǎn)地的產(chǎn)品；

在使用途中，季節(jié)交替之際，通過(guò)使用加濕器等方法，調(diào)節(jié)家里的環(huán)境濕度，減少環(huán)境變化帶來(lái)的影響。

文章來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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