熱脹冷縮外行話

關於木材變形，許多人總是歸咎「熱脹冷縮」的原理，這樣的說法可説似是而非，嚴格來講 熱脹冷縮 的物理道理，放諸四海皆準，不過可別忘了木材是熱的不良導体，否則不會拿它來製作鍋柄或餐墊。既然對 溫度反應遲鈍，自然不用耽心 熱脹冷縮 的後遺症。由於木材對水分極其敏感，因此 溼度 才是木材酷愛者（wood addict）所當正視的課題。

如要善用木材，當先瞭解木材與水分關係的基本知識，在此就從 木材含水率 談起：

木材含水率：指木材中水重佔烘乾木材重的百分數。木材中的水量可分兩部分，一部分存在於木材細胞胞壁內，稱為吸著水；另一部分存在於細胞腔和細胞間隙之間，稱為自由水（游離水）。當吸著水達到飽和而尚無自由水時，稱為 纖維飽和點（Fiber Saturation Point, FSP）。木材的纖維飽和點因樹種而有差異，約在23～33％之間，通常以30％計。當含水率大於纖維飽和點時，水量對木材性質的影響很小。當含水率自纖維飽和點降低時，木材的物理和力學性質，隨之起而變化，因此「纖維飽和點」可說是木材性質與水分關係的臨界點。

脹縮性：木材吸收水分後體積膨脹，喪失水分則收縮。木材自纖維飽和點到爐乾時的收縮率，縱向約為0.1％，徑向約為3～6％，弦向約為6～12％。徑向和弦向收縮率的不同是木材產生乾裂和翹曲的主要原因。

木材在大氣中會不斷地吸收或散失水分，而漸與周圍空氣的 相對濕度 和 溫度 相適應，在達到恆定時的含水率，稱為 平衡含水率（Equilibrium Moisture Content, EMC）。木材平衡含水率隨著地區、季節及氣候等因素而變化，一般約在10～18％之間，不過寒帶國家冬天使用暖氣地方的「平衡含水率」，也有可能低到6～8％。

至此你當認清木材的收縮膨脹，主要在於含水率的變化而與溫度鮮少關係，各位祇要充分掌控含水率的變化在一定範圍內，即使愛作怪的材種，你也都能使用安全自如。在此請你記住以下非常實用的公式：

ΔD＝D x S% x ΔMC/FSP

ΔD：收縮或膨脹量

D：構件尺寸

S％：收縮或膨脹率（因材種、徑向弦向而異，參考木材手冊）

ΔMC：木材含水率前後變化（製作與使用時）

FSP：纖維飽和點可以30％計

如果 ΔD 在1/32”（0.8mm）以內，家具的結構可採行 緊固接合（Tight Joint），但要是超過1/8”（3.2mm）就應考慮 浮動構造（Floating Construction）的設計了。至於大面積鋪設地板，也可應用以上公式，估算你需在左右牆邊預留若干縫隙，以免地板受潮而 膨龜（台語）。

實例

家具製作當時之木材含水率與後來使用環境之平衡含水率，兩者相差明顯時，材料嚴重收縮，造成矮櫃面板乾裂、門板反翹變形的情景。

矮櫃頂板嚴重收縮造成乾裂

頂板邊角榫接部位不再平齊

矮櫃製作完成正常關門

反翹變形無法正常閉合

關於浮動構造，下回再專文探討。