透过木性了解传统家具变形和开裂的原因

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很多朋友都碰到过传统家具收缩、涨顶、撕裂等情况,尤其南方制作的家具到北方使用会收缩以至于撕裂,而北方制作的家具到南方往往会涨满以至于出现挑边簧、顶开榫卯等情况。造成这些情况的原因是多方面的,比如:木材的烘干、木料的选择、木材纹理方向的使用和制作工艺是否到位等。木材本身的木性是其中很重要的一部分,本文从家具木性上做一些简单整理介绍。


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木材的性质主要包括含水率、湿胀干缩、强度等性能,其中含水率对木材的湿胀干缩性和强度影响很大。


(一)木材的含水率


木材的含水率是指木材中所含水的质量占干燥木材质量的百分数。新伐木材的含水率在35%以上;风干木材的含水率为15%~25%;室内干燥木材的含水率常为8%~15%。木材中所含水分不同,对木材性质的影响也不一样。


1.木材中的水分

木材中的水分主要有三种,即自由水、吸附水和结合水。自由水是存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水分,自由水的变化只与木材的表观密度、保存性、燃烧性、干燥性等有关;吸附水是被吸附在细胞壁内细纤维间的水分,吸附水的变化是影响木材强度和胀缩变性的主要因素。结合水即为木材中的化合水,它在常温下不变化,故其对木材性质无影响。


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2.木材的纤维饱和点

当木材中无自由水,而细胞壁内吸附水达到饱和时,这时的木材含水率称为纤维饱和点。木材的纤维饱和点随树种而异,一般介于25%~35%,通常取其平均值,约为30%。纤维饱和点是木材性质发生变化的转折点。


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3.木材的平衡含水率

木材中所含的水分是随着环境的温度和湿度的变化而改变的。当木材长时间处于一定温度和湿度的环境中时,木材中的含水量最后会达到与周围环境湿度相平衡,这时木材的含水率称为平衡含水率。木材的平衡含水率随其所在地区不同而异,我国北方为12%左右,南方约为18%,长江流域一般为15%。


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(二)木材的湿胀与干缩变形


木材的湿涨干缩变形是由于木材细胞壁内吸附水的变化而引起的。木材低于纤维饱和点含水率时,继续干燥,体积收缩;干燥木材吸湿时,随着吸附水的增加,达到纤维饱和点含水率时止。当木材的含水率在纤维饱和点以上,只有自由水增减变化时,木材的体积不发生变化。由于木材构造的不均匀性,随着木材体积的涨缩则可能引起木材的变形和翘曲。


(纤维饱和点:自由水刚刚蒸发完毕,结合水呈饱和状态,木材许多性质即将发生改变的这个含水率,人们称之为纤维饱和点.它是木材的一种特定的含水率状态。其含水率数值因树种、温度以及测定方法的不同而有差异,通常以30%作为各个树种的含水率的平均值。含水率低于纤维饱和点时,含水率越大,强度越低,超过时不再有这种规律。)


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由于木材为非匀质材料,其胀缩变形各向不同,其中以弦向最大,径向次之,纵向 (即顺纤维方向)最小。当木材干燥时,弦向干缩约为6%~12%,径向干缩3%~6%, 纵向仅为0.1%~0.35%。木材弦向胀缩变形最大,是因受管胞横向排列的髓线与周围联结较差所致。板材距髓心越远,由于其横向更接近于典型的弦向,因而干燥时收缩愈大,致使板材产生背向髓心的反翘变形。木材的湿胀干缩变形还随树种不同而异,一般来说,表观密度大、夏材含量多的木材,胀缩变形就较大。


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木材显著的湿胀干缩变形,对木材的实际应用带来严重影响。干缩会造成木结构拼缝不严、接榫松弛、翘曲开裂,而湿胀又会使木材产生凸起变形。为了避免这种不利影响,最根本的措施是,在木材加了制作前预先将其进行干燥处理,使木材干燥至其含水率与将作成的木构件使用时所处环境的湿度相适应时的平衡含水率。


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作者:郝增涛
红木古典家具网创始人 袭明轩创始人,馆藏明式家具的精致传承者 自媒体人,多家自媒体签约作者
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