木材之收缩性及膨润性

木材之收缩性及膨润性 十、木材之收縮性及膨潤性 :一:木材收縮與膨潤之機構 木材中因水分之進出,使木材細胞壁中微纖維發生離合現象,進而造成木 材之收縮與膨潤,體積因此而增減。此種現象稱之為木材之收縮:shrinkage:與 膨潤:swelling:。其特性如下: :1: 具有不發生膨潤與收縮得吸水能力,此係因木材具有細胞腔及細胞間 隙等粗大毛細管之故。 :2: 容易發生異常之膨潤與收縮 :3: 是一種有限度之膨潤,因木材細胞壁具有極大之凝聚力 :4: 收縮與膨潤具有異方性,弦向，徑向，縱向 :二:木材收縮與膨潤率 1. 長度之收縮與膨潤率 :1: 全膨潤率 l g – l 0 β ltmax,------------------------ ×100, lo :2: 全收縮率 l g – l 0 α ltmax,------------------------ ×100, l g :3: 至氣乾為止之收縮率 l g – l 15 α l, ------------------------ ×100, l g 15:l a,l : 0 l, l , --------------------- ×100, 0 15 Ua :4: 每減少1,含水率之平均收縮率 l a – l 0 α l?, ------------------------ ×100, l a Ua 22 2. 體積度之收縮與膨潤率 :1:全膨潤率 V g – V 0 β vtmax,------------------------ ×100, V o :2:全收縮率 V g – V 0 α vtmax,------------------------ ×100, V g :三:影響木材收縮與膨潤特性之因子 :1: 方向 木材因細胞壁之構造造成木材之收縮與膨潤具方向性,通常為弦向，徑 向，縱向,其比值約為10:5:0.5-1。 其原因為細胞壁中之纖維素長鏈分子方向與細胞軸之方向平行,當水分 進入或失去時造成之收縮與膨潤主要為垂直之方向,幾乎不影響其長度。 沿著木理方向其全收縮率約為0.1,,在正常之木材其縱向收縮可以忽 略,但是若為反應材或未成熟材則可能為2,,為正常材之20倍。主要是因 為不正常之木材其排列較不規則,會造成不均勻之縱向收縮。 相對地於橫向收縮為較明顯,比例會因樹種不同,但通常弦向大於徑向 :2: 樹種 弦向收縮率平均為7.95,,因樹種不同其變化由小之柚木4,至大收縮 率之櫟木12.7,。 徑向收縮率平均為4.39,,因樹種不同其變化由小之柚木或紅木2.2, 至大收縮率之eastern hophornbean:Ostrya virginiana:8.5,。【樺木科榛木亞 科鐵木屬】 可以大致的說弦向為8,,徑向為4,。其比值平均為1.8,可由1.1:green wood:至2.9:eastern white pine:。 如下列之樹種,其中柚木:teak:、桃花心木:mahogany:、北美白側 柏:northern white cedar:、紅木:redwood:為屬尺寸較安定之樹種,而山毛 櫸:beech:、部分的櫟木:oak:及山核桃:hickory:等較易產生問題。 23 24 :3: 比重 原則上若木材之化學成分及解剖性質無顯著差異時,木材之收縮膨潤率會隨比重增大而增大。 :4: 含水率 含水率與膨潤收縮大致上具有直線關係,但於高含水率及低含水率時則不成直線關係。 因於低含水率時木材細胞壁吸著之之水分會被壓縮,使體積變小。此時之凝縮水通常其比重較普通水為大,可達1.3。木材含水率低於6,時木材之膨潤及收縮率會較水分增加及減少率為少。此時之關係曲線會成凹狀。 當含水率在5-6,以上時,木材中水分之比重近於1,故木材膨潤及收縮相當於水分吸著及脫著之水分容積,故此時其關係近於直線關係。 在含水率於20-25,時木材中粗大毛細管中水分進入或釋出對容積之影響較少,減膨率或收縮率較少,故不成直線關係。 :5: 化學成分 木材化學成分中其對水分之膨潤能力大小順序如下: 果膠質，五碳醣，六碳醣，纖維素，木質素 纖維素最大膨潤率約為52,,半纖維素具更高之吸濕膨潤性,木質素為屬低親水性,其膨潤率約為4,,單寧及樹脂屬疏水性,灰分不具吸濕性。 25