第九章 木材及木製品.

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1 第九章 木材及木製品

2 第九章 木材及木製品 9.1 木材種類 9.2 木材之生長與組織 9.3 木材之性質 9.4 木材之腐朽與處理 9.5 木材之瑕疵
9.1 木材種類 9.2 木材之生長與組織 9.3 木材之性質 9.4 木材之腐朽與處理 9.5 木材之瑕疵 9.6 鋸木製材 9.7 木材尺寸 9.8 木材之分類與分級 9.9 木製品

3 第九章 木材及木製品 木材取得容易，便於製成各類構件，是土木建築工程上使用最廣泛的材料，如橋樑、房屋、家具等。
木材的缺點為耐腐蝕性差、乾縮及濕漲率大、不耐火，強度與材質之差異性大。目前主要應用於木製品或建築之次結構。 木材也改良成合板、粒片板、膠合層材等，可擴大其應用範圍。

4 9.1 木材種類 木材可依樹種的成長、外觀、材質等分類。 樹木依成長狀況分為橫長樹及縱長樹兩種。 橫長樹－從樹幹中心向外側逐步生長，橫斷面
上產生年輪，如松、柏、樟等，依外 觀分成針葉樹和闊葉樹。 縱長樹－其生長主要在充實內部材質，新舊纖 維交錯成長，如竹、棕櫚、椰子等。 樹木依材質可分為軟木及硬木兩種，針葉樹多為軟木，而闊葉樹則屬硬木。

5 9.2 木材之生長與組織 樹木由根、葉、樹幹三者構成 樹木的生長包括伸長(軸向成長)及肥大(徑向成長)兩部分
春材－春季時期的細胞生長部分，較為 肥大、柔軟。 夏材(秋材)－夏、秋時期的細胞生長部 分，較緻密、強韌。 春材與夏材成環相鄰構成年輪(圖9-1)。

6 圖9-1 木材之剖面組織結構

7 9.3 木材之性質 木材的材質依樹種而異，並因產地、氣候、成長狀態及樹齡而不同。

8 9.3.1 木材外觀 木材的外在性質包括色彩、光澤、氣味、木紋等： 一、顏色 －樹木的邊材呈白色或淡色，心材較 暗。 二、光澤
－木質緻密、堅硬及髓線較多者光澤 較佳，心材的光澤優於邊材。

9 三、氣味 －新鮮木材都有香味，新砍伐木材香味強，香味可供判別木材。 四、木紋 －木材面以刨刀刨平時，即顯現出不同纖維排列紋路，稱為木紋。

10 9.3.2 物理性質 比重及含水量是影響木材強度與耐久性的重要因素，可用以評估木材的力性與物性。

11 一、含水量 木材所含水分有自由水(細胞孔隙內)及吸附水(附著於細胞壁上)兩種。 含水量＝

12 二、密度 木材密度＝烘乾重/體積 氣乾狀態之含水率稱為標準含水率，約12～18％，歐美取12％。
木材的比重大部分小於1.0，只有檀木、黑鐵木等會大於1.0。

13 三、乾縮與乾燥 木材易於受潮，木片材料的含水量一般超過30％。
木材的細胞孔隙內水分蒸發時不會收縮，若細胞壁水分散失時則會產生乾縮。嚴重的乾縮會乾裂。 對木材的乾化加以控制，以提升其結構性質，稱為乾燥。乾燥方法有氣乾及窯乾兩種。

14 四、比熱及熱傳導率 木材的比熱： 木材的熱傳導率低於金屬、石材及混凝土，會隨含水率而增大。

15 9.3.3力學性質 木材的力學性質主要為強度和彈性模數，其性質有方向性，包括縱向（軸向）、徑向（垂直年輪）及橫向（沿年輪與半徑相切）三個相互垂直的方向。

16 一、抗壓強度 木材在平行於木紋方向的抗壓強度大於垂直者。乾燥木材的強度大於潮濕狀態者，如表9-3。

17 表9-3常見軟木類木材的力學性質 台灣杉 830 1.0-1.3 235 40 － 30 柳杉 540 1.0-1.4 140 25 洋杉
樹　　種 破裂模數 (kgf/cm2) 彈性模數 105 kgf/cm2 平行於木紋的抗壓強度(kgf/cm2) 垂直於木紋的抗壓強度(kgf/cm2) 平行於木紋的抗拉強度(kgf/cm2) 垂直於木紋的抗拉強度(kgf/cm2) 平行於木紋的剪力強度(kgf/cm2) 台灣杉 830 235 40 － 30 柳杉 540 140 25 洋杉 870 450 50 1400 77-105 台灣五葉松 550 390 900 35 80 松木 38-60 1200 70-110 馬尾松 700 230 500 15 120 維吉尼亞松 1.0 470 63 26 90 紅木 35-50 840 17 65-75 台灣肖楠 1.3 300 75 55 烏心石 560 350 45 樟 330 600 20 160 註：以含水量12%為基準。

18 二、抗彎強度 木材具有理想的抗彎強度，為輕結構中良好的樑、板等之撓曲材。 木材之撓曲應力(破裂模數，MOR)： MOR＝MC/I 式中：C＝中性軸到最外緣距離

19 三、抗拉強度 木材平行於木紋方向的抗拉強度最大，為其抗壓強度的2～4倍。 四、剪力強度 受到撓曲載重作用的木片，會在中性軸上形成最大剪應力。 木材的剪力強度甚小，約4.8～10.5MPa。

20 五、彈性模數 木材的彈性模數在縱向、徑向和橫向互不相同，以縱向最大，約為70～140×103 kgf/cm2。 木材的彈性模數會隨其含水量而變，約增加1％含水率，E值約減1～3％。

21 9.4 木材之腐朽與處理 木材的防腐處理法有表面處理及藥劑注入法兩種： 一、表面處理法： 1.表面碳化法 2.藥劑塗佈法
－燒焦木材表面使之碳化，厚度約3～10mm 2.藥劑塗佈法 －以藥劑，如油漆、焦蒸油、焦油、柏油等塗佈於木材表面

22 二、藥劑注入法 1.浸漬法 2.壓力注入法 －木材浸入防腐劑，如木餾油等，使藥劑自然滲入木材內。
－以壓力將化學藥劑注入木材纖維內，深度約13～19mm。藥劑如五氯酚、木餾油等。

23 9.5 木材之瑕疵 木材瑕疵指木材組織上的缺陷，如開裂、節等，它不利於強度和耐久性。 一、開裂 木材的開裂有多種，如輻裂、環裂、劈裂等
（圖9-5）

24 圖9-5 木材之開裂

25 二、節 節為樹幹內樹枝的基部，活樹枝的基部為生節，樹枝敗死後變成鬆節。 節會影響木材的力性，但節較堅硬、緻密，且形成一種特殊圖案，反為特色。

26 三、木紋 木紋為木材細胞或纖維的排列形式 生長迅速的樹木有寬年輪，產生粗紋木材，生長緩慢者，年輪較窄，形成細紋。

27 9.6 鋸木製材 原木在工廠內鋸切成標準規格的板、柱，其過程稱為製材。所用工具有圓鋸、帶鋸、往復鋸等。 製材應盡量利用原木，使殘餘廢料最少。
圓形原木的鋸木法有如圖9-6所示多種，如平鋸、邊鋸、徑鋸、弦鋸等。

28 圖9-6 鋸木方法

29 9.7 木材尺寸 木材在商業上以標稱尺寸表示其規格，即其厚度與寬度。 裝飾尺寸（浮尺寸）指整修後的尺寸，比標稱尺寸小6至19mm。
木材的加工製造以標稱尺寸2×2（厚2吋，寬2吋）為基本尺寸，以2吋為增量，如2×4，2×6，4×6，4×12。

30 商業上木料計量用板呎，其定義為厚度1吋、寬度12吋、長度1呎，可如下式計算之：

31 9.8 木材之分類與分級 木材的分類與分級依軟木類和硬木類而不同
軟木類基於木材的缺陷和不完全性對其強度及變形的影響分級，包括營造類和再製造類。營造類分應力級、非應力級及表體三級木材。 木材也依尺寸作分類，應力級木材分成角材、厚板、板材等三種，其尺寸規格如表9-6

32 表9-6 應力級木材之尺寸分類 分類 次分類 標稱厚度 (in.) 標稱寬度 範例 用途 角 材 輕構架及結構型輕構架 牆骨 結構擱柵
表9-6 應力級木材之尺寸分類 分類 次分類 標稱厚度 (in.) 標稱寬度 範例 用途 角 材 輕構架及結構型輕構架 牆骨 結構擱柵 及板條 2-4 ≧2 2×2，2×4 4×4，4×12 4×16 托樑 椽 牆柱 桁架桿件 厚　板 4-12 2×4，2×8 4×8 地板 屋頂板 厚重牆 板　材 樑及桁 ≧5 ＞（2＋厚度） 6×10，6×12 8×12 樑、露頭 柱及板材 ≦（2＋厚度） 6×6，6×8 8×8 柱、桿

33 9.9 木製品 木材工業已發展出多樣化的木製品，如膠層材、合板、粒片板等。

34 9.9.1 膠層板 膠層板由薄片木板以黏著劑，如樹脂，膠結而成，如圖9-7。 膠層板可製成各式各樣的型式和尺寸，如圖9-8。
膠層板對含水量敏感，會乾縮與濕漲，最好以含水量小於12％的木材製造，可防變形。

35 圖9-7 膠層板斷面 圖9-8 膠層板造型

36 9.9.2 合板 合板俗稱三夾板，為一種嵌板製品，由多層薄木板膠結而成，多採用奇數層，如圖9-10。
製造合板的軟木有多種，如洋松、柳安等；黏著劑有酚－甲醛、尿素－甲醛等。

37 圖9-10 合板組構

38 9.9.3 粒片板 粒片板是用細化的木材碎屑或碎木塊膠合而來，常見者如木屑板、夾心板等。
粒片板的性質依密度而定，約為640～800 kg/m3。 粒片板主要應用於傢俱及櫥櫃。

39 9.9.4 纖維板 纖維板有硬板及中等密度纖維板兩種。 可用以製造纖維的木料有木料殘渣、甘蔗渣、紙漿碎屑等。
纖維板的密度為500～1450 kg/m3，硬板可使用在傢俱、櫥櫃；中等密度纖維板主要使用在傢俱工業、模板等。