開裂是木材的不良性質(zhì)，但要求所有的木材不開_―一裂是不可能的。如在干燥窯中，甚至在天然干燥的過程中，外部水分的逸散先于內(nèi)部(內(nèi)部水分的逸散較難，較慢，如同煮餃子一樣，不點涼水，由于內(nèi)外溫差的原因餃子是不會熟的），且內(nèi)部水分逸散困難，而與外部 濕度不同。外部水分少、內(nèi)部水分多就會產(chǎn)生不均勻圖1-6附加內(nèi)應力引起的木板變形U)應力，造成木材幵裂等缺陷（如圖1-6)。干縮應力導致和含有S*心的木方的表面裂紋(b)
木材的開裂有表裂和內(nèi)裂。木材表層水分逸散，而內(nèi)部水分未逸散時，木材表層就會產(chǎn)生拉伸應力。當表層的拉伸應力超過木材在該含水率垂直紋理的拉伸強度時，就會產(chǎn)生表面開裂。如水分繼續(xù)逸散，木材內(nèi)部和外表所含水分的梯度減小，當內(nèi)外含水率梯度差異不明顯時，盡管表層的拉伸應力已超過其彈性極限，木材應產(chǎn)生破壞,但受內(nèi)層的牽制而不能充分干縮，處于拉伸狀態(tài)，即已不能再隨含水量的變化而脹縮。隨著木材整體含水量繼續(xù)下降，
木材內(nèi)部巳開始干縮，但受外層固定不變的制約，表層的拉伸應力轉(zhuǎn)變?yōu)閷?nèi)層的壓力。這時內(nèi)層含水量接近外層含水量，受外層限制，內(nèi)層原來所受的壓力就轉(zhuǎn)變?yōu)槔Α．斈静膬?nèi)部的拉力超過它的橫紋抗拉強度時，木材就發(fā)生開裂。木材的內(nèi)外所含濕度不同（即梯度不同)勢必引起不均勻的干縮，不均勻的干縮又會產(chǎn)生不均勻的應力。日常放在干燥窯中干燥的弦鋸板，因其在木堆中受其他板材的重壓，其干燥自由受到限制，內(nèi)應力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚Γ斃瓚Τ^其橫紋拉力時，該木板就會產(chǎn)生(表)面裂。同時，木材本身也存在生長應力，應力的釋放也能引起木材開裂，如國產(chǎn)米錐木材開裂最嚴重，可貫通整根原木，人稱其伐倒木是“四瓣裂”。
翹曲和變形也是木材常見的不良性質(zhì)，與木材的開裂一樣，也很難避免。生材的原木在解鋸時產(chǎn)生的彎曲主要是樹木生長應力造成的。在干燥過程中產(chǎn)生的翹曲，主要是因木材內(nèi)部不均勻的含水率和干縮的不一致造成的。徑縮總是小于弦縮，特別是差異干縮的不同，導致了木材的扭曲和變形。差異干縮大的翹曲和變形就大;差異干縮小的翹曲和變形也小。這種徑弦向干縮和差異干縮的大小，在樹種間也是有差異的,所以選擇不同的樹種，對減小木材的變形和翹曲也是很重要的。總的來說，差異干縮越小其變形和翹曲也越小。木材在干燥過程中，由于木材內(nèi)部和外部的濕度梯度不同，不但可以造成木材的開裂，而且由于不均勻的干縮還會產(chǎn)生不均勻的應力，當這種不均勻的應力不能釋放時，特別是木板相對兩面的應力，由于紋理、密度等顯著不同，此板材隨之就會產(chǎn)生翹曲。木材的干縮應力除主要產(chǎn)生于木材內(nèi)部的含水率分布不一樣和不均勻的塑性變形外，還由于木材的差異干縮所引起的內(nèi)應力。
木材變形和翹曲分橫向和縱向兩種情況。橫向變形和翹曲與所在木材的橫斷面上的位置有關(如圖1-7)。從圖中可以明顯看出，由于徑弦向干縮的差異，徑鋸板因徑弦縮不一致，除干縮后弦向比徑向尺寸較小外，不會引起各個部分不均勻的變形。但對弦鋸板來說，情況就大不相同。從橫斷面圖來看，因徑弦縮的不一致，除小塊菱形、楠圓形外，大多數(shù)的條狀是橫彎，并且越是靠近外部(即離髓心越遠)向外彎曲得越厲害，即越與年輪不平行，彎曲得越厲害。這說明徑鋸板比弦鋸板變形小;但考慮出材率的問題，還是弦鋸板多。縱向變形和扭曲顯現(xiàn)在長條板材的材面和材邊上，主要原因是條狀板材的紋理與原木本身紋理傾斜的角度太大而形成扭曲。 圖1-7木材橫向變形圖
減少木材開裂、翹曲和變形的措施有：
應合理干燥木材。木材干燥是關鍵，應參考各個樹種的木材干燥基準表進行，絕不可盲目搶時間、省能源，不按規(guī)律操作。另外，因為各個樹種的木材干縮率不同，如要減小木材的干縮余量，也可選用木材干縮率小的樹種。
在條件許可時，宜選用木材差異干縮小的樹種。差異干縮大的木材,其翹曲和變形也較大;雖然這一理論還沒有取得試驗數(shù)據(jù)，但為大多數(shù)學者所認可。
(3〉在條件許可時，宜鋸切徑鋸板材。從上圖中也可以看出，由于徑向和弦向收縮的不一致，徑鋸板只是引起木材尺寸干縮，主要是橫向干縮而已，變形和翹曲則少見。同時還應注意，鋸材紋理與原木紋理的傾斜角度不能太大。
(4)木材應在熱水、冷水或鹽水中浸透或蒸煮后，再進行合理干燥(必要時可進行2～3次），這樣可以消除木材內(nèi)部的應力，減小木材的開裂和變形。用這種方法雖然費事費錢，且木材的材面稍微變暗，重量和力學強度也有所減小，但仍為一些專家所推薦。
(四)脹縮性和木材平衡含水率
木材的脹縮性(英文稱為movement，譯為脹縮或運動），指已經(jīng)合理干燥過的木材，在使用中，受大氣中相對濕度(實質(zhì)是木材水分不同的形態(tài))和溫度的影響，吸濕而膨脹，解濕而收縮。木材的脹縮性與木材遇水及其他極性液體會膨脹或收縮的干縮和膨脹是兩個不同的概念。這種巳經(jīng)干燥過的木材或?qū)嵞局破?/span>'在使用中因大氣中的溫度和濕度變化時，干材尺寸也隨之發(fā)生膨脹或干縮變化的特性稱為木材的脹縮性。干材尺寸穩(wěn)定性是指其變化的程度和變化的大小，反映的是木材尺寸穩(wěn)定性的優(yōu)劣。人們已經(jīng)了解，樹種不同，木材的干縮率和干材的脹縮程度也不同，同時也了解干材(包括實木家具、地板等)經(jīng)過一年干濕氣候(相對濕度)的影響，其周期的脹縮一年比一年要低，大約經(jīng)過1～3年的干縮周期，實木制品的尺寸就會趨于“穩(wěn)定”(不是固定不變h樹種不同，木材對吸濕或排濕引起的木材脹縮的差異，究竟是什么原因造成的，不是很清楚。總的來說，木材的干縮和濕脹主要是受水分的影響，但木材化學成分對干縮和濕脹的影響也很大。在木材化學成分中，纖維素約占41%～45%、半纖維素和木質(zhì)素各約占20%～30%。纖維素的最大濕脹量約為52%。半纖維素分子間相互結合力很弱,因此有強烈的親水性，通常認為其具有更大的濕脹量,其大小依次為果膠、多縮戊糖、己糖酸。木質(zhì)素的親水性約為纖維素的40%，它的最大濕脹量約為4%。濕脹量微晶表面和無定形區(qū)上的游離羥基借分子間力、氫鍵力將大氣中形態(tài)不同的水，在纖絲間形成多分子水層的吸附水，即受木材內(nèi)部組成分子親水極性的影響。樹脂性物質(zhì)和單寧是疏水的。木材脹縮程度小的柚木與易受水解的半纖維素含量較多有關。經(jīng)驗證明，經(jīng)水煮的木材脹縮性變小，這與多縮戊糖含量在水煮中流失，其含量減少有關，也與木質(zhì)素(包括木質(zhì)化所形成的)含量多少等有關。
要求木材不脹縮是不可能的，關鍵是合理干燥木材，應以使用地的平衡含水率為準。《鋸材干燥質(zhì)量》(GB/T6491—1999)對家具鋸材的規(guī)定:木材的含水率為6%～14%，平均8%～10%。在用材地區(qū)，由于我國幅員廣大，各地相對濕度差異很大，可參考我國55城市木材平衡含水率估計算值表(如表1-4)。為確保所要求的木材平衡含水率，在木材干燥后期，可根據(jù)需求的最終含水率進行終了平衡處理，此時的溫度和相對濕度的設定可參見木材平衡含水率表(表1-5，表1-6)。表1-5為可控的溫度范圍較大;表1-6為溫度差的間距較小，可根據(jù)實際情況選用。
|
表1-4中國SS城市木材平衡含水率(％)估計值表
|
|
份 地區(qū)\\ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
年平均 |
|
.齊齊哈爾 |
16.0 |
14.6 |
11.9 |
9.8 |
9.4 |
12.5 |
13.6 |
13.1 |
13.8 |
12.9 |
13.5 |
14.5 |
12.9 |
|
佳木斯 |
16.0 |
14.8 |
13.2 |
11.0 |
10.3 |
13.2 |
15.1 |
15.0 |
14.5 |
13.0 |
13.9 |
14.9 |
13.7 |
|
牡丹江 |
15.8 |
14.2 |
12.9 |
11.1 |
10.8 |
13.9 |
14.5 |
15.1 |
14.9 |
13.7 |
14.5 |
16.0 |
13.9 |
|
克山 |
18.0 |
16.4 |
13.5 |
10.5 |
9.9 |
13.3 |
15.5 |
15.1 |
14.9 |
13.7 |
14.6 |
16.1 |
14.3 |
|
長春 |
14.3 |
13.8 |
11.7 |
10.0 |
10.1 |
13.8 |
15.3 |
15.7 |
14.0 |
13.5 |
13.8 |
14.6 |
13.3 |
|
四平 |
15,2 |
13.7 |
11.9 |
10.0 |
10.4 |
13.5 |
15.0 |
15.3 |
14.0 |
13.5 |
14.2 |
14.8 |
13.2 |
|
沈陽 |
14.1 |
13.1 |
12.0 |
10.9 |
11.4 |
13.8 |
15.5 |
15.6 |
13.9 |
14.3 |
14.2 |
14.5 |
13.4 |
|
大連 |
12.6 |
12.8 |
12.3 |
10.6 |
12.2 |
14.3 |
18.3 |
16.9 |
14.6 |
12.5 |
12.5 |
12.3 |
13.0 |
|
呼和浩特 |
12.5 |
11.3 |
9.9 |
9.1 |
8.6 |
11.0 |
13.0 |
12.1 |
11.9 |
11.1 |
12.1 |
12.8 |
11.2 |
|
天津 |
11.6 |
12.1 |
11.6 |
9.7 |
10.5 |
11.9 |
14.4 |
15.2 |
13.2 |
12.7 |
13.3 |
12.1 |
12.1 |
|
太原 |
12.3 |
11.6 |
10.9 |
9.1 |
9.3 |
10.6 |
12.6 |
14.5 |
13.8 |
12.7 |
12.8 |
12.6 |
11.7 |
|
石家莊 |
11.9 |
12.1 |
11.7 |
9.9 |
9.9 |
10.6 |
13.7 |
14.9 |
13.0 |
12.8 |
12.6 |
12.1 |
11.8 |
|
濟南 |
12.3 |
12.3 |
11.1 |
9.0 |
9.6 |
9.8 |
13.4 |
15.2 |
12.2 |
11.0 |
12.2 |
12.8 |
11.7 |
|
青島 |
13.2 |
14.0 |
13.9 |
13.0 |
14.9 |
17.1 |
20.0 |
18.3 |
14.3 |
12.8 |
13.1 |
13.5 |
14.4 |
|
鄭州 |
13.2 |
14.0 |
14.1 |
11.2 |
10.3 |
10.2 |
14.0 |
14.6 |
13.2 |
12.4 |
13.4 |
13.0 |
12.4 |
|
洛陽 |
12.9 |
13.5 |
13.0 |
11.9 |
10.6 |
10.2 |
13.7 |
15.9 |
H.1 |
12.4 |
13.2 |
12.8 |
12.7 |
|
烏魯木齊 |
16.0 |
18.8 |
15.5 |
14.6 |
8.5 |
8.8 |
8.4 |
8.0 |
8.7 |
11.2 |
15.9 |
18.7 |
12.7 |
|
銀川 |
13.6 |
11.9 |
10.6 |
9.2 |
8.8 |
9.6 |
11.1 |
13.5 |
12.5 |
12.5 |
13.8 |
14.1 |
11.8 |
|
西安 |
13.7 |
14.2 |
13.4 |
13.1 |
13.0 |
9.8 |
13.7 |
15.0 |
16.0 |
15.5 |
15.5 |
15.2 |
14.3 |
|
蘭州 |
13.5 |
11.3 |
10.1 |
9.4 |
8.9 |
9.3 |
10.0 |
11.4 |
12.1 |
12.9 |
12.2 |
14.3 |
11.3 |
|
西寧 |
12.0 |
10.3 |
9.7 |
9.8 |
10.2 |
11.1 |
12.2 |
13.0 |
13.0 |
12.7 |
11.8 |
12.8 |
U.5 |
|
成都 |
15.9 |
16.1 |
14.4 |
15.0 |
14.2 |
15.2 |
16.8 |
16.8 |
17.5 |
18-3 |
17.6 |
17.4 |
16.0 |
|
重慶 |
17.4 |
15.4 |
14.9 |
14.7 |
14.8 |
14.7 |
15.4 |
14.8 |
15.7 |
18.1 |
18.0 |
18.2 |
15.9 |
|
雅安 |
15.2 |
15.8 |
15.3 |
14.7 |
13.8 |
14.1 |
15.6 |
16.9 |
17.0 |
18.3 |
17.6 |
17.0 |
15.3 |
|
康定 |
12.8 |
11.5 |
12.2 |
13,2 |
14,2 |
16.2 |
16.1 |
15.7 |
16.8 |
16.6 |
13.9 |
12.6 |
13.9 |
|
宜賓 |
17.0 |
16.4 |
15.5 |
14.9 |
14.2 |
11.2 |
16.2 |
15.9 |
17.3 |
18.7 |
17.9 |
17.7 |
16.3 |
|
昌都 |
9.4 |
8.8 |
9.1 |
9.5 |
9.9 |
12.2 |
12.7 |
13.3 |
13.4 |
11.9 |
9.8 |
9.8 |
10.3 |
|
拉薩 |
7.2 |
7.2 |
7.6 |
7.7 |
7.6 |
10.2 |
12.2 |
12.7 |
11.9 |
9.0 |
7.2 |
7.8 |
8.6 |
|
貴陽 |
17.7 |
16.1 |
15.3 |
14.6 |
15.1 |
15.0 |
14.7 |
15.3 |
14.9 |
16.0 |
15.9 |
16.1 |
15.4 |
|
昆明 |
12.7 |
11.0 |
10.7 |
9.8 |
12.4 |
15.2 |
16.2 |
16.3 |
15.7 |
16.6 |
15.3 |
14.9 |
13.5 |
|
上海 |
15.8 |
16.8 |
16.5 |
15.5 |
16.3 |
17.9 |
17.5 |
16.6 |
15.8 |
14.7 |
15.2 |
15.9 |
16.0 |
|
南京 |
14.9 |
15.7 |
14.7 |
13.9 |
14.3 |
15.0 |
17.1 |
15.4 |
15.9 |
14.8 |
14.5 |
14.5 |
14.9 |
|
徐州 |
15.7 |
14.7 |
13.3 |
11.8 |
12.4 |
11.6 |
16.2 |
16,7 |
14.0 |
13.0 |
13.4 |
14.4 |
13.9 |
|
合肥 |
15.7 |
15.9 |
15.0 |
13.6 |
14.1 |
14.2 |
16.6 |
16.0 |
14.8 |
14.2 |
14.6 |
15.1 |
14.8 |
|
蕪湖 |
16.9 |
17.1 |
17.0 |
15.1 |
15.1 |
16.0 |
16.5 |
15.7 |
15.3 |
14.8 |
15.9 |
16.3 |
15.8 |
|
地 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
年平均 |
|
武漢 |
16.4 |
16.7 |
16.0 |
16.0 |
15.5 |
15.2 |
15.3 |
15.0 |
14.5 |
14.5 |
14.8 |
15.3 |
15.4 |
|
宜昌 |
15.5 |
14.7 |
15.7 |
16.3 |
15.8 |
15.0 |
11.7 |
11.1 |
11.2 |
14.8 |
14.4 |
15.6 |
15.4 |
|
杭州 |
16.3 |
18.0 |
16.9 |
16.0 |
16.0 |
16.4 |
15.4 |
15.7 |
16.3 |
16.3 |
16.7 |
17.0 |
16.5 |
|
溫州 |
15.9 |
18.1 |
19.0 |
18.4 |
19.7 |
19.9 |
18.0 |
17.0 |
17.1 |
14.9 |
14.9 |
15.1 |
17.3 |
|
南昌 |
16.4 |
19.3 |
18.2 |
17.4 |
17.0 |
16.3 |
14.7 |
14.1 |
15.0 |
14.4 |
14.7 |
15.2 |
16.0 |
|
九江 |
16.0 |
17.1 |
16.4 |
15.7 |
15.8 |
16.3 |
15.3 |
15.0 |
15.2 |
14.7 |
15.0 |
15.3 |
15.8 |
|
長沙 |
18.0 |
19.5 |
19.2 |
18.1 |
16.6 |
15.5 |
14.2 |
14.3 |
14.7 |
15.3 |
15.5 |
16.1 |
16.5 |
|
衡陽 |
19.0 |
20.6 |
19.7 |
18.9 |
16.5 |
15.1 |
14.1 |
13.6 |
15.0 |
16.7 |
19.0 |
17.0 |
16.8 |
|
福州 |
15.1 |
16.8 |
17.6 |
16.5 |
18.0 |
17.1 |
15.5 |
14.8 |
15.1 |
13.5 |
13.4 |
14.2 |
15.6 |
|
永安 |
16.5 |
17.7 |
17.0 |
16.9 |
17.3 |
15.1 |
14.5 |
14.9 |
15.9 |
15.2 |
16.0 |
17.7 |
16.3 |
|
廈門 |
14.5 |
15.6 |
16.6 |
16.4 |
17.9 |
18.0 |
16.5 |
15.0 |
14.6 |
12.6 |
13.1 |
13.8 |
15.2 |
|
崇安 |
14.7 |
16.5 |
17.6 |
16.0 |
16.7 |
15.9 |
14.8 |
14.3 |
14.5 |
13.2 |
13.9 |
14.1 |
15.0 |
|
南平 |
15.8 |
17.1 |
16.6 |
16.3 |
17.0 |
16.7 |
14.8 |
14.9 |
15.6 |
14.9 |
15.8 |
16.4 |
16.1 |
|
南寧 |
14.7 |
16.1 |
17.4 |
16.6 |
15.9 |
16.2 |
16.1 |
16.5 |
14.8 |
13.6 |
13.5 |
13.6 |
15.4 |
|
桂林 |
13.7 |
15.4 |
16.8 |
15.9 |
16,9 |
15.1 |
14.8 |
14.8 |
12.7 |
12.3 |
12.6 |
12.8 |
14.4 |
|
13.3 |
16.0 |
17.3 |
17.6 |
17.6 |
17.5 |
16.6 |
16.1 |
14.7 |
13.0 |
12.4 |
12.9 |
15.1 |
|
|
海a |
19.2 |
19.1 |
17.9 |
17.6 |
17.1 |
16.1 |
15.7 |
17.5 |
18.0 |
16.9 |
16.1 |
17.2 |
17.3 |
|
臺北 |
18.0 |
17.9 |
17.2 |
17.5 |
15.9 |
16.1 |
14.7 |
14.7 |
15.1 |
15.4 |
17.0 |
16.9 |
16.4 |
脹縮會使實木制品的形狀和尺寸等受到影響。減小家具和地板等實木制品的濕脹性(即增加干材尺寸的穩(wěn)定性)的物理、化學或物理-化學的措施為：(1〉采用如以氫等來置換親水性的極性羥基，以減少或改變構成細胞壁的纖維等組分具有吸附能力的吸附點。
加熱處理，包括高溫蒸氣干燥、水煮或水泡等都能使吸水性的多縮戊糖等的含量流失和親水性的半纖維素減少，從而減小木材的吸濕性。該方法雖然會使材色變暗，重量和力學強度也有所減小，但仍不失為一種簡便易行的方法。