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    ?木材变形、开 裂是木材的一大缺陷。造 成木材变形开裂的原因虽然比较复杂,但 归纳起来主要有两点:一是内因,二是外因。

    如何预防木材变形、开裂

       一、内因     


    木 材变形开裂的发生与木材构造有密切关系。因 为木材在构造上是一种非均一的有机体,既具有向异性,又具有多孔性。木材的这种性质,

    是 由构成木材细胞的形状、构 造和排列方式造成的。


    木 材细胞内含物的含量很少,约为总含量的2-3,仅影响着木材的颜色、气味或耐久性等,对木材的变形、开裂等重要物理性,则影响甚微。就木

    材细胞的形状来看,长、宽相差很大。如针叶材的管胞,其 长度平均约为宽度的75-200倍。


    构 成木材细胞的大量而主要的部分是细胞壁,约占绝干木材重量的96%,主要由纤维素、木 素和半纤维素等高分子有机物所组成。细胞壁则又由

    更小的分子单位—微细纤维所组成。细胞壁中的微细纤维,大 多数又是和细胞的长轴方向排列一致。


    基于上述原因,就 形成了木材在构造上的异性不一致,同时,也就形成啦木材-系列的物理、力学性质上的向异性。以干缩为例、木材的纵向全

    干缩率平均约0.1-0.3%;横纹径向约为3-5%;横纹旋弦向约为6-10%。


    造 成木材变形开裂的原因,还 与木材的多孔性以及亲水性有关。木 材中的孔隙不仅在细胞腔和细胞间隙中大量存在,而且

    在 组成细胞壁的微细纤维中,也 存在一定数量的孔隙。其 孔隙都为水分所占据。存 在于细胞腔和细胞间隙中的水分,称为自然水分;存在细胞于

    细 胞壁微细纤维的水分,称为胞壁水。


    在木材进行干燥时,最 容易并首先蒸发的是自由水。在 自由水蒸发完毕之后,才开始蒸发胞壁水。当自由水蒸发完毕,细 胞壁微细纤维中的胞壁

    水尚在饱和状态时,称 为纤维饱和点这时的含水率约为23-33%,平均约为30%。


    当 含水率在纤维饱和点以上时,水 分的增减变化只发生在细胞腔内或细胞壁间隙间,木 材的形体不发生变化。只有纤维饱和点以下,木材中水分

    增加或减少时,才 会造成木材的膨胀或收缩。此时,木 材中水分增减变化是发生在细胞壁内。当 细胞壁水蒸发而减少时,由 于构成细胞的微细纤

    维相互靠拢、收紧,而使细胞壁薄,细胞体积缩小,因 而引起木材整体的变小—干缩,直 到胞壁中的水分全部蒸发完,木材达到绝干,收缩才告

    终止。相反;在 纤维饱和点以下的木材,当吸收水分时,随 着水分不断的渗入细胞壁微细纤维间,使微细纤维涨开,则胞壁变厚、细胞体积变大,

    从 而造成木材整个体积变大,形成木材湿胀。


    从以上分析可以看出;1.细 胞壁微细纤维间的孔隙设计胞壁水存在的场所,而胞壁水的增减变化,则 是引起木材细胞以及整体变形包扣膨胀、收缩

    以及弯曲、开裂等的原因;2.木材细胞的构造、形状和排列方式,是 造成木材横向收缩显著大于纵向收缩,并 常沿纵向开裂的原因。


        二、外因       

    导致木材发生翘曲、开裂的原因,除 与木材本身的构造特点有关外。还 与一定的外届环境条件有很大关系。例如,把 湿的中薄板材宽面放近火炉

    ,只进行单面烘烤时,这 些板材很快就发生弯曲形;远 离火源的板材则不会这样。又如,在 露天烈日高温暴晒下存放的木材,容易变形开裂,但在

    室内存放时,则 不容易发生变形开裂。


    另外,营 设备良好的窑干燥木材,不 仅可以缩短木材干燥的时间,而 且可以保证木材干燥的质量。相反,若 把木材放在大气中进行气干时,不仅

    干 燥时间长而且质量差。


    此外我们还可以看到,生长期间的树木,当 局部树皮发生偏枯时,久 之则会在干枯的部位发生开裂。


    从以上大量事实说明,引起木材不均匀干燥、不均匀收缩的条件,是 造成木材变形与开裂的外因。因此,原木进行露天存放时,若不去皮,可防

    止材身纵裂;当 端部涂刷某些防水涂料时如沥青、重油混合涂料,桐油、石灰混合涂料,聚醋酸乙烯乳液等,则 可以预防上部木材变形开裂。


    有 些立木的裂纹也可能由其它原因引起,如 分布于东北原始林区的白皮榆,在 离地面一米高的干形内,由于凸凹及夹皮关系,可形成纵横交错的

    各种条纹俗称大花脸。


       三、木 材弯曲开裂表现形式及其规律    

    木材弯曲开裂,既 有一定的表现形式又有一定的表现规律。主 要表现在以下几个方面;


    (一)与材种的关系

    1.一般来说,硬 度大容积重大的木材硬度低、容 积重小的木材容易变形开裂。这 主要是因为容积重大的木材胞壁比较厚,收缩性比较大的缘故。

    如针叶材中的落叶松、蒙古栎、榆树,都 是容易发生变形开裂的树种。但据有人研究,这 一关系对有些树种出入较大,如 椴木的容积重虽比桦木

    小3分之1,其 收缩都和桦木差不多。


    2.木 射线是由薄壁细胞组成的薄壁组织,比较脆弱。因此,木 材干缩时很容易在这里开裂。这 种现象在柞木上表现最甚,存放时间较久的原木

    端面,尤为明显。


    3.几 种木材常识针叶树种木材容易变形开裂


    4.开 裂很容易沿年轮交界处发生,端头尤其如此


    (二)与木材部位的关系

    1.心 材部分较边材部分容易开裂


    2.节 子较正常部位的木材容易开裂


    3.同 一根原木和同一块制材(包括去皮后的原木)。越 靠近端头和表面的部分,越容易开裂。规格越大的木材,这 种现象表现程度越厉害


    4.弦 切面较径切面容易变形的开裂


    (三)与材种、规格的关系

    1.原木:带 皮原木一般只发生端裂(主要为轮裂和径裂);去皮原木,除可发生端裂以外,也常发生的纵裂,具有扭转纹的原木,则可发生斜裂(扭转变形)


    2.材质(成材或锯材):小尺寸的板(薄板和比较薄的中板)、方才(小方),在 干燥过程中不容易开裂,但干燥不当,造成不均匀收缩时,容易变形。在小方中

    ,最多常见的为长向(纵向)顺弯或不规则的弯斜;在 薄板和较薄的中板中,最常见的变形有顺弯、横弯、卷瓦形弯曲(又称翘弯),以 及在同一平面上的变形等。


    (四)与木材结构、纹理关系

    木 材变形的方式以及开裂时裂纹的走向,都与木材的结构,特 别是木材的纹理关系甚密。


    1.由 于组成木材的细胞中,除 木射线细胞在树干中呈横向排列外,其 他绝大多数细胞都呈纵向排列。因此,去 皮原木材身及制材表面多为纵向开裂


    2.原 木和制材容易产生端部轮裂和径裂。不 仅制材轮裂沿木纹向纵向开裂很长,即是带皮原木,轮裂有时也很严重,。制 材径切板一般为纵向裂纹;弦切板

    除产生纵裂外,还 常沿纹理呈斜向开裂、抛物线形开裂。在节子周围,还常发生乱纹开裂、涡纹开裂、环节开裂,以 及裂纹和板材纵长垂直的横向开裂。

    某 些容易发生开裂数种的弦切板,当开裂严重时,板 面木纹裂纹和端而轮裂可联通一起,形 成层状开对木材危害极大。另外,具 有扭转纹的去皮木原木,

    常沿扭转纹开裂。


    3.具有偏宽年轮、扭转纹、乱纹、涡纹构造的板材(主要是中薄板),干 燥时容易产生不规则的翘扭变形


    (五)与贮存、干燥方式的关系

    阳光暴晒、风吹雨淋、时干时湿,在 不良环境条件下零乱置放,都会发生开裂变形。


       四、预 防木材变形开裂的方法    

    (一)选择适宜树种

    (二)选用结构良好、纹理正常的木材

    (三)加 工采用径切板径切板收缩变形较小。板 材越窄时越不容易变形开裂。因 此木产品避免使用过宽的板面。利 用加工中产生的变形开裂,而 且提高了木材利用率,节约了大材、好材。

    (四)注意加工方法:加 工包括原木加工和大规格方材加工。科 学的加工方法应当是

    1. 避免造成人为斜纹

    2.已 开裂和夹皮严重的原木(大方材),可 采取集中剔除的下锯方法,便裂纹、夹皮(尤其是内夹皮)集 中在个别或少量的板面上,切忌块块都有裂纹

    (五)注意干燥方法,搞好贮存管理


    1.木材尽量贮存于棚内,若在屋外存放时,可 在材垛顶部与周围进行遮掩,避免日晒和风吹雨淋。为了预防材身开裂,长 期露贮存时最好不去皮。但 对已遭受病虫侵害的

    原 木和不易开裂的树种,为了较快的干燥,可采用留苇皮的办法(只 把树干表面的木栓层剔去,留下柔软的苇皮);对 于某些树皮透水性很差,干燥困难,又容易腐朽的树种,

    也 可以采用斑状剥皮法(在 原木上每隔一定的距离,剥去一部分树皮,使 留在树干上的树皮成网状、条状)在原木两端留10-375px的树皮圈,则可减少端部开裂


    2.注意码垛。无 论是制材或原木都应保持材垛整齐,并具有一定的高度。这 样既能提高贮存能力,同 时又能缩小木材外露的部分,较小木材开裂变形。为防止木材发霉变质,

    板材垛内隔一定层数。


    3.铁丝捆扎和防裂器法。用粗铁丝(一般为8号铁丝)将木材两端捆紧即可。此方法简单实用,尤以跳板、枕木用者颇多。原 木和大方材除可用铁丝捆扎两端外,还可将“S”或“C”

    形 铁质防裂器钉入木材端头,也可防止木材端头,也 可以防止也可以防止木材端部裂开


    4.端面涂刷防裂剂。在 木材端面涂刷某些防裂涂料,如石蜡、沥青、重油混合涂料,桐油、石灰混合涂料等,能 防止木材端面水分发生变化而产生开裂。但 此法一般只用于一些珍贵木材。


    5.高温处理木材。将木材(成材)进行窑干,使其含水率降至5-6%。但 这种木材仍以及时使用或短期防潮贮存为好。


    6. 涂刷油漆。木 制产品涂刷后在表面形成一层薄膜保护,可 以隔绝木材和大气的接触,减 小木材的吸湿和干燥。但 涂刷油漆的木器必须干燥,否 则涂刷油漆后会发生脱漆


    (六)利用胶合板、纤维板、刨花板代替木板。

    三 板由于组织结构大改变、木 材的吸湿性和胀缩性等都有很大的改善,具 有不易变形开裂的优点,是木板的良好代用材


    (七)水贮法及其原理。

    贮 不仅可以防止木材贮存期间发生开裂变形,而 且经较长时间水贮后,干燥容易,不易开裂变形


    (八)用 树脂和其他化学物质处理木材

    用 加压寖注以及涂刷等方法,将 某些合成树脂和其他化学物质处理材,使这些物质充入细胞,取代细胞壁中的水分,或 使干燥的木材表面形成化学物质薄膜,防 止木材中的水分变化,

    从而使木材胀缩变小,不发生变形开裂。例如用酚醛树脂,便具有这种性能。若将干燥至含水率6-8的薄板,用 酚醛树脂或脲醛树脂后,并 将这些薄板叠在一起,经高温压成为木材层

    压塑料。这 种材料既不开裂变形,又 有很高的强度和硬度,不 仅具有耐磨性和防磁性,而 且还可用于纺织以及代替金属,制造轴、瓦齿轮、螺旋桨、造船等。将聚乙二醇,笨乙烯甚至

    液态合金(如铅,铋、镉和锑的合金)用压力注入木材,也可以到稳定尺寸,防止开裂变形效果。


    (九)加强木材周转更新,避 免木材长期贮存预防


    欲变家具,木材闯三关


    第一阶段:干燥窑

    因 为针叶材和阔叶材的密度不同,材质和结构有差异,采用不同的干燥基准。


    针 叶林采用较硬的干燥基准表和较快的干燥方法(针叶材一般密度小,材质软,结构均匀,纹理直,干缩量不大,水分传导性能好,因此容易干燥,干 燥过程中含水率梯度和内应力都不会过大,不易

    产 生开裂和变形等缺陷)

    阔 叶林采用较软干燥基准表和较缓慢的干燥方法(其特点是密度大,材质坚硬,干缩量大,水分移动得慢,容 易出现较大的含水率梯度和较大的内应力,在干燥过程中,容易产生开裂、变形或水分

    不均等缺陷),加长干燥周期,虽然干燥费用提高了,但 是能保证木材干燥质量。


    第二阶段:木材养生

    经 过干燥窑后的板材需要一段时间的自然时效养生,只 有经过养生过的木板,才是韧性最强的。


    方 法是板材按干燥堆垛的方法堆积,放置在干板棚内陈放,养生期与树种、厚度、干 燥软硬基准等因素有关,一 般用于实木家具生产的硬木养生期宜在20天以上,以 去除板材内部残余应力,进一步

    平衡木材内的含水率(国家标准规定放置2~7天是最起码时间,但 要求干板库内湿度控制在40%~50%,温度控制在35~40度)。


    第三阶段:平衡窑

    木材在加工之前,经过干燥窑,自然养生后,还 要在干燥窑内进行强制含水率平衡(二次干燥处理)。可 减少成品的翘曲和开裂,使 整窑木材含水率偏差控制在家具要求的2%左右。


    平 衡窑工序不仅仅用于进车间的板材,对 拼板车间加工好的实木拼板和集成材也进行强制的含水率平衡处理,可 有效防止因水份不均造成的部件变形开裂。


    平 衡时窑内干球温度控制在50度左右,温度过高易开裂,湿 球温度应根据木材的最终含水率而定。


    平 衡时间根据木材的厚度与含水率情况等而定(对于30mm厚的硬阔叶材,处理时间一般为72小时)。


    木 材进行加工之前经过干燥,养生,平 衡这三道最最重要的工序,保证了家具的稳定性。


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