木材膨胀收缩的原因

木材膨胀收缩的原因

木材变形都是非常正常的现象，木材就好比我们的皮肤，会呼吸，会受环境因素而影响。一年四季变换，天气干的时候，木头会干燥收缩，产生小裂缝；而到天气湿的时候，木材会膨胀；

导致木材的收缩膨胀，变形开裂就以下原因

首先，我们来了解几个概念：MC / RH / EMC

MC，即 moisture content，指木材本身的含水率；

RH，即 relative humidity，指周围空气的相对湿度；

EMC，即 equilibrium moisture content，意为“平衡含水率”。当 MC 与 RH 不平衡时，木头会“不惜一切手段”（吸湿膨胀、失水收缩甚至开裂…），只为达到平衡稳定。此时，木材蒸发水分和吸收水分的速度是相等。 而这时的木材含水率，就是人见人爱的“平衡含水率”啦~

△ 用测量仪测木材含水率

EMC 有多重要？

当含水率高的木材置于相对干燥的环境中时，木材蒸发水分的速度大于吸收水分的速度，MC 降低，引起木材体积收缩；反之，当 MC 值低的木材置于湿润的环境中时，也会吸水变形。很明显，为了让木材保持稳定，需要尽量让木材的湿度处于 EMC 的状态，即让木材的含水率跟空气湿度达到平衡。

那么，怎样才知道 MC 跟 RH 是不是平衡了呢？咱们来看看平衡时二者的对应关系：

表1. 平衡状态下相对湿度对应的木材含水率

当湿度已经达到 EMC 的木材转移到新环境时，就需要通过调整来达到新平衡。比如，MC 为 10% 的木材放到 RH 为 25% 的环境中时，木材就会通过蒸发水分，使 MC 降到5%。

机智的你一定发现，只要调整 MC 或 RH，使二者平衡，就不用担心家里的木家具木地板变形开裂啦！

没错，为了更好地保护它们，我们需要了解不同地区的木材 EMC 。

表2.  中国各地区木材平衡含水率年均值

根据家具使用的地区，选择恰当含水率的木家具，后期可以节省不少保养工作喔~

除了 MC 和 RH，还有哪些因素会影响木头的变形程度呢？

1. 温度

很多人认为“木材热胀冷缩”，其实这只说对了一部分。高温会加快木材和空气的水分交换，因而变形更快、更明显。对木材而言，吸湿拱胀还是排湿干缩，更重要的因素仍是湿度。现实中，温暖时通常湿度较高（如湿热的夏天），寒冷时通常湿度较低（如干燥的冬天），因而大部分时候“木材热胀冷缩”的说法都是对的。

2. 尺寸

木板越宽、越长，越容易发生变形。制作整板桌时，有经验的制造商会根据桌子尺寸来确定桌子的厚度。

3. 切割方式

木材具有“各向异性”的特点，也就是它在不同方向上的干缩湿胀程度是不同的。

研究表明，木材直纹方向形变率最小，全干缩率为 0.1%-0.3%；径向形变率居中，约 4.5%-8%；弦向形变率最大，约 8%-12%。因此，最稳定的就是纯直纹木板啦~ 

上图：刻切法，所得木板性质稳定，变形程度小，切割耗时长，原料损耗较大；

下图：弦切法，容易操作，原料利用率高，但稳定性相对较弱。

为了最大化取材利用率，同一根原木也会用弦切和刻切、径切等方法来最大化的减少浪费。根据不同需求选用不同切材，是对材料的最好利用方式。

△ 弦切版和径切板不同组合出现的形变特征

4. 木材类型

对大部分木材而言，MC 每变化 4%，体积将变化 1%。但具体对不同的木材而言，变形程度有所不同，

表3.  部分常见木材的变形率（每单位宽木材，湿度每变化1%）

5. 木材表面涂层

高质量的涂层可以更好地减少木材与空气的水分交换，从而减缓变形速度，但最终木材仍会达到 EMC。也就是说，变形是无法避免的，但变形速度是可以延缓的。

6. 拼接方式

拼接起来的木板就像一整块宽木板，当环境条件改变时，变形程度更大。如果木板拼得太紧，没有预留的空间，则可能膨胀、整片拱起；拼得太松则可能产生缝隙。

以木门为例。若使用左一、左二的相框式木门，当中间的镶板膨胀收缩时，会对边框的木板造成挤压或产生缝隙。若使用右一的木门，可以大大减少这种变形。

7. 防变形补强结构

还是以门为例，不同的防变形补强结构会带来不同的效果。有人说，是不是在背面加上板条，就可以防止变形呢？其实不然。板条纹路与木门不一致，门发生变形时，板条会阻止其收缩膨胀，从而造成门板面弯曲，如下图：

正确的做法应该是给其预留一定的收缩膨胀空间，就像这样👇：

虽然我们无法完全杜绝木材的缩胀变形，但我们可以了解其原理，认识它的变化规律。通过采取一些小措施，来最小化这些变形程度：

在生产源头，做好木头的干燥，达到“木材含水率应不高于产品加工所在地区的年平均木材平衡含水率”的国家标准；

在选择过程，了解使用环境的相对湿度，尽量选用含水率与湿度相平衡的家具和地板，或原产地的产品；

在使用途中，季节交替之际，通过使用加湿器等方法，调节家里的环境湿度，减少环境变化带来的影响。

文章来源：网络

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