如何提高木材尺寸稳定性的机理
第一章 木材改性
§1-3 物理方法的尺寸稳定处理
一、防水处理 所谓防水处理包括两个方面： 1、抗湿润，抗浸透性能的耐水处理； 2、仅抵抗湿润性能的憎水处理 憎水处理的要点是： 1、混合型憎水剂的处理效果优于单一型 2、憎水处理剂中含石蜡浓度愈大，其防水性愈好 3、憎水处理材用于室外时，其含水率受环境变化的
尺寸稳定和与此有关的评定指标较多，这里介绍的是 最常用的。 （1）抗胀缩率（ASE）
在试件处理前，按GB1931-91《木材含水率测定方法》第 4-5条规定，将其烘至绝干，称重，精确至0.0001g。每个试 件称重后，立即测出弦向、径向和顺纹方向尺寸，精确至 0.001mm，然后将测量后的试件放置于温度20±2℃，相对
方法
物理法
化学法
具体方法
1.在锯解时尽量做到尺寸变化小； 2.．根据使用条件进行润湿处理 3.纤维方向交叉层压综合平衡：a．垂直相交��胶合 板、定向刨花板，b .不定向组合;刨花板、纤维板； 4.覆面处理：a 外表面覆面;涂饰、贴面，b、内表面覆面;浸 注性担水剂处理、木塑复合材； 5.填充细胞腔：a．非聚合性药品;一聚乙二醇处理，b．聚 合性药品;制造木塑复合材； 6.细胞壁的增容：a 非聚合性药品;聚乙二醇、各种盐及糖 处理，b 聚合性药品;酚醛树脂处理
氧乙烷加成处理
9
WPC处理、酚醛树 脂处理
聚乙二醇（PEG）处理为A-2，5；B-8 乙酰化处理为A-5，B-6 甲醛处理为A-4，B-2，3 马来酸处理为A-4，B-4，7 马来酸-甘油（MG）处理为A-5；B-5，7 热处理为A-4；B-2 WPC处理为A-5，6；B-6，9 酚醛树脂处理为A-5，B-4，6，9 异氰酸酯处理为A-5；B-4 无机物复合处理（如：阻燃浸渍处理）为A-5；B-
提高木材尺寸稳定性的方法
两 大 类 ，本 文 着 重 介 绍 几 种 物理 法 。
图 １ 液 体 与 固体 表 面 张 力分 布 只 有 当 ｃ ｓ ｄ ｏ 即 ＞ ９ 。 ， 触 角 为 ｏｔ ？ ， Ｏ时 接 钝 角 ，液体 不 能 润 湿 固 体 ，液 体 将 沿 固体 表 面 收缩 成球 状 ，防水 处 理 即 提 高 木 材 对 水 的
纤 维 素 和 木 素 组 成 ，在 纤 维 素 和半 纤 维 素 分
子 上 存 在 着 大 量 的 羟基 （ ０Ｈ） 一 ，而 羟 基 呈 亲 水 性 。 由于 羟基 的作 用 ，木 材 随 着 外 界 温
与 液 滴 表 面 的切 线 ＯＰ所 夹 的 接 触 角 ，其 关
系 式 为
Ｆｌ— Ｆ２＋ Ｆ２ ｏ ｔ ｃｓ ？
ｃ ： — Ｉ－ 。０ Ｆ Ｆ２
—
度 和湿 度 的变 化 ，蒸 发或 吸 收 水分 ，产 生 干
缩 或 湿 胀 ，导 致 木 材 的 尺 寸 不稳 定 ，使 木 材 产 生 内应 力 ， 生 翘 曲 、 形 和 开 裂 ［ 。 们 发 变 １ 人 ］
一
～
直 在 努 力 寻 求 提 高 木 材 尺 寸 稳 定 性 的 方 对 于 提 高 木 材 尺 寸稳 定 性 的方 法 有 许 多
润 湿 、 浸透 的抵 抗 能力 ，通 过 使 用 处 理 剂 对
收 穑 日期 ：２ Ｏ 一 １ — １ Ｏｌ １ ９
木 材 内外 表 面 覆 盖 、 塞 吸 水 通 道 等 措 施 ， 堵 达
如何让木材更稳定？
如何让木材更稳定？近年来，随着人们的生活水平的不断提高，人们对家具的要求变得越来越高，而实木家具因其环保无害等诸多优良特性深受大众的喜爱。
虽然实木家具具有环保无害等诸多优点，但是由于木材本身吸湿性特性，导致生活中的实木家具会出现尺寸的变化，甚至产生开裂、翘曲等问题。
因而，要想保持实木家具的尺寸稳定性，延长实木家具的使用寿命，就必须得克服木材吸湿性等缺陷，保持木材的稳定性。
随着对木材的研究发展，人们已经发现了很多能保持木材稳定性的方法，包括物理、化学和生物等方法，具体有干燥处理、表面涂层、炭化处理等，下面让我们一起来了解下这些让木材稳定的方法吧。
一、干燥处理木材经过干燥可以改善木材物理力学性能，提高其加工质量和尺寸稳定性，保障木制品质量。
干燥方法有热力干燥、机械干燥和化学干燥等方法，生产中根据实际情况采取具体的干燥方法。
二、热处理木材高温处理又称木材炭化，炭化后的木材内部营养物质被破坏，增强了木材的防腐性，而且表面会形成一层碳化层，保护木材内部。
处理过程中的导热介质有蒸汽、氮气和导热油等，其中水蒸气为传热介质应用最广泛。
三、化学处理化学处理的原理是通过改变木材分子结构，让其吸水特性发生变化。
分为细胞壁非反应型改性和细胞壁反应型改性。
1、细胞壁非反应型改性：在一定条件下，存在于细胞腔和细胞壁内的改性剂自身发生缩合反应，反应物填充细胞间隙，包括石蜡改性、热固性树脂改性和有机单体改性等。
2、细胞壁反应型改性：改性剂与木材细胞壁的组成成分发生化学反应并形成化学键，从而改善提高木材的各项性能，包括乙酰化、糠醇化和氮羟甲基酰胺类化合物改性等。
四、表面涂饰对实木表面进行涂饰使其防湿是行之有效的办法，涂饰物将木材表面覆盖，可阻塞水分通往木材内部。
涂饰物主要有油漆、石蜡、干性油、树脂等，将其在木材表面反复涂刷，既防湿，又能美化木制品。
五、金属化及陶瓷化处理用低熔点金属或陶瓷材料注入木材细胞，可以限制木材的胀缩性，从而增强木材的尺寸稳定性，同时可增加木材的强度。
木材的尺寸稳定性与变形控制技术
木材的尺寸稳定性与变形控制技术木材是一种常见的建筑和家具材料，但由于其本身的特性，特别是在湿度变化的情况下，木材容易发生尺寸变化和变形。
为了解决这个问题，工程师和木材使用者们一直在致力于研究和开发控制木材尺寸稳定性和减少变形的技术。
本文将探讨木材的尺寸稳定性与变形控制技术的关键方面。
一、木材尺寸稳定性的问题湿度是导致木材尺寸变化和变形的主要因素之一。
当木材吸收水分时，其纤维会膨胀，导致木材变大；当木材失去水分时，纤维则会收缩，导致木材变小。
这种尺寸的变化会对木材及其周围构件的结构和功能产生负面影响。
二、湿度调节技术1. 保持恒定的湿度为了控制木材的尺寸稳定性，可以尽量保持木材所处环境的湿度恒定。
这可以通过使用湿度控制设备，如加湿器和除湿器来实现。
定期检查和调整这些设备的湿度可以减少木材尺寸变化的程度。
2. 预处理木材在使用之前可以进行预处理，以减少其受湿度变化的影响。
热处理和压缩处理是两种常用的方法。
热处理通过将木材加热至一定温度，使其纤维中的水分蒸发，减少尺寸变化的可能性。
压缩处理则是将湿润的木材放入特殊的机器中施加压力，使其变形，并在压力释放后固定成所期望的形状。
三、防变形技术1. 加强木材的结构通过增加木材的结构强度和刚度，可以减少尺寸变化和变形的可能性。
这可以通过在木材中添加金属插件、榫卯结构或玻璃纤维增强材料来实现。
这些增加的结构元素可以增强木材的整体稳定性，减少尺寸变化和变形。
2. 表面涂层在木材表面涂上一层保护性涂层是一种常见的防变形技术。
这种涂层可以防止木材表面吸湿和失湿，从而减少木材的尺寸变化和变形。
常见的涂料包括漆或清漆，其具有封闭木材表面的功能，减少与环境湿度的接触。
3. 节理设计在木材的设计和加工过程中，合理的节理设计可以减少尺寸变化和变形的可能性。
有经验的工程师和设计师可以根据木材的特性和实际使用环境，制定出合适的节理设计方案，以减少木材的变形。
结论木材的尺寸稳定性与变形控制技术是解决木材在湿度变化下尺寸变化和变形问题的关键。
名贵硬木家具设计与尺寸稳定性改善
名贵硬木家具设计与尺寸稳定性改善随着人们对居家生活品质要求的提高，名贵硬木家具逐渐成为室内装饰的首选。
名贵硬木家具以其精美的工艺和稳定的尺寸而备受青睐，对于某些品种的名贵硬木家具，在长期使用过程中，难免会出现尺寸稳定性差的问题。
为改善这一问题，需要对名贵硬木家具设计及尺寸稳定性进行深入研究和改进。
名贵硬木家具设计方面需要注意以下几点来提高尺寸稳定性：1. 选择合适的木材：在设计名贵硬木家具时，首要考虑的是选择合适的木材。
名贵硬木家具的材料应该是密度大、收缩率低的木材，如橡木、胡桃木、榉木等。
这些木材的稳定性较高，能够有效降低家具在环境温湿度变化过程中的尺寸变化。
2.合理设计结构：名贵硬木家具的结构设计对尺寸稳定性有着直接的影响。
在设计时，要尽量避免使用过多的榫卯连接和开缺构件，多采用整块木料拼接或连续榫卯连接，以增强家具的整体稳定性。
3.合理处理材料：在制作名贵硬木家具时，要注意对木材的干燥处理和防腐处理。
选用干燥均匀的木材，并对木材表面进行合理的防腐处理，可以有效减少木材在环境温湿度变化下的膨胀和收缩，增强家具的尺寸稳定性。
1. 采用合理的接合工艺：名贵硬木家具在加工过程中，可以采用复合木板或适当的胶接工艺，以增强家具的结构稳定性。
适当采用榫卯连接或者金属配件连接，能够有效降低家具在使用中的形变和变形。
2. 控制环境温湿度：家具在使用过程中，尤其是在潮湿环境下容易发生膨胀和变形，因此要尽量控制室内的温湿度，避免过高或过低的温度和湿度对家具产生影响。
3. 定期维护保养：定期对名贵硬木家具进行保养和维护，如擦拭清洁、涂刷保养油等，能够有效延长家具的使用寿命，保持家具的尺寸稳定性。
名贵硬木家具设计与尺寸稳定性改善需要综合考虑木材选择、结构设计、材料处理、加工工艺、环境控制和维护保养等方面的因素。
只有在这些方面都得到合理的考虑和实施，才能够有效提高名贵硬木家具的尺寸稳定性，使其更加持久耐用。
木材高温定型的原理
木材高温定型的原理木材高温定型是指通过加热木材至一定温度，使其结构发生变化，减小木材的尺寸和改变其形状的过程。
这种加工方法可以改善木材的性能，提高木材的稳定性和使用寿命。
下面将详细介绍木材高温定型的原理。
木材是由纤维素、半纤维素和木质素等多种组分构成的天然高分子复合材料。
这些组分在自然条件下，在分子间的力作用下形成横向和纵向的结合，赋予了木材优异的力学性能和稳定性。
然而，由于木材是具有生物活性的有机材料，其性能会受到温度、湿度和紫外线等环境因素的影响。
木材高温定型的原理是利用热力作用，通过加热木材并施加压力，使木材中的纤维素、半纤维素和木质素等组分的分子间键断裂和重组，从而使木材的尺寸和形状发生改变。
温度的升高会加速分子活动，使木材中的纤维素和半纤维素的长链分子发生缩短并重新排列，从而缩小了木材的体积。
同时，由于纤维素和半纤维素是木材中纤维的主要成分，其分解和重组过程也会导致木材表面的纤维结构发生改变，使木材的形状发生变化。
木材高温定型的主要作用是改善木材的稳定性。
木材中的纤维素和半纤维素在温度升高时会发生热塑性变形，使木材的纤维结构更加紧密，从而改变了木材的纤维排列方式和纤维间的结合方式。
同时，由于木材中的纤维素和半纤维素在高温下分解和重组的过程，过程中的组分之间形成了更多的分子键，使木材的结构更加稳定和坚固。
这种高温定型的过程还可以消除木材中的内应力，并减小木材的膨胀和收缩系数，从而提高木材的稳定性和抗变形能力。
木材高温定型的过程还可以改善木材的性能。
经过高温定型处理的木材具有更好的抗腐蚀性和防潮性能。
由于木材中的纤维素和半纤维素在高温下形成了更多的分子键结合，使木材的表面更加密封，难以渗透水分和空气等外界介质，从而减少了木材的吸湿量和腐蚀速度。
此外，由于木材高温定型过程中的分子重组和交联，还可以增加木材的硬度和强度，提高其抗压、抗弯等力学性能。
需要注意的是，在进行木材高温定型时，温度的控制非常重要。
木质人造板尺寸稳定化技术
木质人造板尺寸稳定化技术哎呀，说到这个木质人造板的尺寸稳定化技术，我可得好好跟你掰扯掰扯。
这事儿，说起来可真是让人头疼又有趣。
记得去年夏天，我家那老房子翻新，我决定自己动手做点木工活儿。
我在网上买了一堆木质人造板，打算做个书架。
你知道，现在这人造板，便宜又方便，但是有个问题，就是尺寸不稳定，容易变形。
我可不想我的书架用着用着就歪了，那得多尴尬啊。
所以，我就开始研究这尺寸稳定化技术。
首先，我得说，这技术听起来挺高大上的，其实就是让木板不容易变形的技术。
我在网上看了好多视频，还买了几本书，真是下了一番功夫。
我学到了，这稳定化技术，关键在于控制木板的含水率。
你想想，木头这东西，吸了水就会膨胀，干了就会收缩，这含水率一高，尺寸自然就不稳定了。
所以，我得找个方法，让这木板的含水率保持在一个合适的水平。
我决定试试那个什么“干燥平衡”的方法。
就是把木板放在一个干燥的环境里，让它自然地把水分蒸发掉。
我在家里找了个通风的地方，把木板整齐地码放好，还特意买了个湿度计，每天检查一下湿度。
这过程，真是既枯燥又漫长，但为了我的书架，我忍了。
过了几个星期，我看着那些木板，好像真的没什么变化了。
我用手摸摸，感觉挺干的，心里有点小得意。
但是，我还是不放心，我又上网查了查，发现还有个什么“化学处理”的方法，就是用一些特殊的化学物质来处理木板，让它更稳定。
我想了想，决定还是别冒险了，毕竟我只是个业余爱好者，化学处理听起来太专业了。
我还是老老实实地用我的干燥平衡法吧。
最后，我的书架终于做好了，虽然过程有点曲折，但是看到那结实、整齐的书架，我心里那个美啊。
我特意量了量，尺寸一点都没变，看来我这尺寸稳定化技术，还真是学以致用了。
所以啊，这木质人造板的尺寸稳定化技术，虽然听起来复杂，但其实只要掌握了方法，还是挺简单的。
关键是要有耐心，慢慢来，别着急。
就像我这次做书架一样，虽然花了不少时间，但最后的结果，还是挺让人满意的。
这技术，真是挺有意思的，不是吗？。
木材的稳定性处理
木材属多孔性材料，大的孔隙如细胞腔和纹孔等，小的如微纤丝间隙，而且木材中又含有许多亲水基团，使得水分很容易渗透到木材内部，且与木材中某些成分以化学键或氢键形式结合，引起纤丝的润胀，从而使木材尺寸发生变化，即木材的干绍湿胀性能。
更重要的是，木材为各向异性材料，各方向上随木材含水率变化而不均匀胀绍，易产生翘曲、变形、开裂等缺陷，极大地制约了木材的应用范围。
因此，改善木材的尺寸稳定性对木材的高效利用具有重要的意义。
木材的胀缩归根到底是由于水分渗到微纤丝间，增加纤丝间的缝隙，进而影响木材尺寸的变化，而在一定条件下微纤丝间隙的增加是有限度的。
如果在其充分润胀的条件下，向这些间隙内境人某种物质，限制其在水分降低时回复到原来状态，即可达到稳定尺寸的目的。
但木材中只有吸着水才能引起木材尺寸的变化，这部分水和木材是以化学键和氢键形式结合的，如果将木材中的亲水基团(主要指一OH)除去或减少，由此降低木材的吸水率，也能增加木材尺寸的稳定性。
根据处理方法及效果，美国的Stamm A J把木材尺寸稳定性处理的方法大致分为五类：(1)用交叉层压的方法进行机械抑制，如胶合板生产中的单板按纹理交叉方向组坯就是利用这一原理。
(2)防水涂料的内部或外部涂饰，主要有油漆涂刷、石蜡等有机防水剂的浸渍处理。
(3)减少木材吸湿性，包括木材中极性物质的抽提或用树脂浸渍处理木材等。
(4)对木材细胞组分进行化学交联，现绝大多数化学处理都是应用此原理。
(5)用化学药品预先使细胞壁增容，包括树脂浸渍，向木材中浸入不溶性无机盐，将酸、醇等浸入木材后进行酯化反应等。
在实际应用中，经常是同时采用几种方法或是一种方法也能起到多种作用。
随着科技的进步，木材的尺寸稳定处理还有更新颖方法，如对木材进行金属化或陶瓷化处理，不但增加了木材的尺寸稳定性，还能增加许多其它优良性能。
本文就木材尺寸稳定化处理的研究和应用作一1 添加僧水剂向木材中添加一定量的防水剂(憎水剂)，如石蜡、干性油、蜂蜡、硅油或亚麻仁油等。
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浅谈如何提高木材尺寸稳定性的机理【摘要】解决木材尺寸稳定性的机理问题，长期以来一直是提高木材使用价值的重要课题。
本文分析了影响提高木材尺寸稳定性的机理的主要原因和提高木材尺寸稳定性的机理具体方法。
【关键词】稳定性；膨胀量；纤维素；干缩率
关于木材改性目前基本上有两个目的：改进木材由于含水率变化的尺寸稳定性，以及提高木材的物理—力学性质。
所以提高木材尺寸稳定性的机理的问题是我们研究的重点内容。
木材和其他植物的物质一样，都是由它的水溶性组分沉积而形成的。
这些沉积的组分——纤维素、半纤维素、木质素等多属于高聚物，而不再能溶于水，然而水却能溶于其中，在极性的羟基上形成固体溶液。
因此木材具有吸湿性，其含水率随着大气相对温度的改变而增减，并且伴随着木材的干缩与湿涨。
由于木材细胞壁结构的抑制作用，膨胀量是有限制的。
木材细胞薄的初生壁与次生壁的s1和s3层包含的纤丝几乎是垂直缠绕着细胞长轴，这些纤维就像起抑制作用的环一样，天然地给予木材一定程度的稳定性。
倘若没有纤丝缠绕起这样的抑制作用和纤维素链状分子事的微晶区存在，木材的膨胀将比实际的膨胀量大4—10倍。
尽管如此，干缩与湿胀终究仍然是木材利用中的一个主要缺陷。
木材的湿胀与干缩是木材利用中的一个缺陷。
木材的湿胀与干缩是非常各向异性的，一般轴向的湿胀率或干
缩率只有垂直纹理方向的几十分之几，而弦向的湿胀率或干缩率又大致是径向的两倍；因此湿胀或干缩不但会引起木材的尺寸变化，而且还会导致木材形状的变化，致使木材会发生开裂、翘曲等弊病。
关于如何解释径向与弦向湿胀率或干缩率的差别，skaar曾归纳为：射线的抑制作用；密度大的晚材弦向干缩率大于早材，迫使早材弦向干缩率增加；由于径切面上纹孔聚集的数目多，致使纤丝的倾斜率加大；径向胞壁间的胞间层厚，因而径向干缩率较弦向的小。
提高木材尺寸稳定性的机理
在木材和纤维互材料的膨胀现象中有两个独立的因子：固体物质的内部膨胀和这个膨胀量传递给外部尺寸的变化。
膨胀的这种双重性就决定了要减小木材及纤维材料膨胀率的两个基本途径。
⑴减少内部膨胀量
木材的纤维素分子链的序列有很大的变异程度，可能是由于链与链之间有木质素或半纤维素存在的关系。
在链接近于平行排列的部位对吸附水分有一定的惰性，甚至可以没有吸附现象发生，水分子不能进入微纤丝的中心。
当水分进入到网状结构的能力正好被抗拒膨胀的力所抵消，便达到了平衡含水率。
减少膨胀率可以借助于减小促使水分子进入网状结构的力或增加抗膨胀的力。
①减小水分子进入网状结构的能力
这是久已使用的一个办法，但迄今未找到一种能长期处于变动
的相对温度中而不会被水分子渗透的涂料，所以木材的尺寸变化总是会发生的；但表面涂饰能够有效地延缓木材吸湿的速度，从而减小木材由于湿度梯度而形成的应力，这样就可以减免表面发生开裂和凹凸等现象。
②增加木材对膨胀的抗拒力
这个方法就是减小无定形区的长度。
它的疚在性质上类似橡胶硫化所得到的效应。
要减小无定形区的长度，需要设法在纤维素分子链之间产生更多的连接点，甲醚在酸性条件下用来处理木材可以把亚甲基键引进到无定形区之间；另一个方法是将一些物质沉积到木材胞壁物质里面去，这些物质可以永久地把网状结构的空隙填住，或者把具有弹性的网状结构胀开来。
不管所暴露的环境如何，预先充分胀开并填充了一些物质，而不能再干缩的情况就能限制吸附水分的量。
这个方法包括浸渍树脂、醋酸酐、β-丙炔丙酯等，使之与木材成分起化学作用和利用氰乙化作用。
⑵减少传递给外部尺寸的膨胀量
限制内部膨胀向外传递，借以减小外部因膨胀而产生尺寸变化。
这个具体的实例就是胶合板，它的结构束缚了传递内部膨胀的程度，从而减小了胶合板的膨胀率，但是内部膨胀率与平衡含水率并未受到影响。
由于利用了木材不同纹理方向之间膨胀率的差别，使之相互制约，外形的膨胀便会显著地减小。
还有类似的方法，但效果较差些，即用树脂浸渍纸对板材进行覆面。
强度较好的树脂浸渍
纸贴在板面上可以减少膨胀率30—40%。
要减小纸的外部膨胀率可以在配料中掺以不膨胀的塑料纤维。
还可以采用在板面上顺着纹理方向开细槽的办法，借以减小外部的膨胀，即所谓（膨胀槽）。
这样可以允许内部照常发生膨胀，而不影响外部的尺寸。
要从根本上解决木材的尺寸稳定性问题，还有必要进一步探讨这方面的机理，首先有下列几个课题：
①纤维素分子链在无定形区横向相隔的间距究竟有多大？这一点与能够用来确定渗入木材物质的化合物的分子大小有直接的关系。
②纤维与纤维在纸或纤维板中究竟是怎样结合的？这对于几个问题膨胀传递到外部而发生尺寸变化的影响至为重要。
③纤维的加工过程对纤维的刚性有什么影响？这也影响内部膨胀的传递。
④在不同的相对湿度条件下，水是怎样被吸附的？这方面的探讨可以利用核磁共振谱的方法。
⑤细胞中的浸提物对吸湿膨胀有什么影响？现在已知桃花心木和柚木由于胞壁内有某些浸提物的沉淀，所以膨胀较小。
总之，虽然现在有了一些提高提高木材尺寸稳定性机理的方法，但我们还要不断地探索更先进的、更实用、更快捷方法，为提高我国的木材质量做贡献。
参考文献
[1]黄庆维木材检验中国林业出版社 1983
[2]王维贮木场中国林业出版社 1984
[3]刘一星木质资源材料学中国林业出版社 2004
作者简介：张秋艳，女，（1962-），大专，黑龙江省东京城林业局二级木材检验师，研究方向：木材检验
（作者单位：黑龙江省东京城林业局）。