本讲概要：

风化时木材发生的化学变化
　　木材吸收了紫外光后，表面的木质素首先被分解，接着是半纤维素，纤维素比半纤维素分子量大而且又有晶体结构的保护，因此最后才被分解。木材成份分解产生小量气体，如在户外，可溶性分解物被雨水淋溶而流失，木材表面即逐渐被冲蚀。Hon和张上镇的研究报告指称，美国南方松木粉经过紫外光照射40天后，失去28%至14.5%的木质素。因为表层的木质素先被光化分解，风化后呈灰白色的木材表面的木质素含量很低，而纤维素的含量相对的因而增高，紧接在灰白层下的褐化层的木质素也有40%至60%被分解，褐化层之下的木材成份则保持正常。木材胞壁里的纤维素和半纤维素虽然仅吸收少量的光能，但也还是会被光化解，这是因为木质素吸收了紫外光能之后把光能传送到邻近的纤维素及半纤维素并将之分解。纤维素和半纤维素吸收光能时，醣键以无定位的方式被分解，使其分子量大幅降低。半纤维素与纤维素的吸光能量虽然几乎完全相同，可是半纤维素的分子量比纤维素者小很多。两者同时遭受同等剂量的光分解时，半纤维素分解物因为分子量变得更小，其溶解度也就比纤维素的光解物高得多。微纤丝非结晶区里的纤维素先被分解，结晶区内的纤维素排列紧密因而最为稳定。Feist和Hon把经紫外光照射过的木粉用水萃取，然后又把该水溶液做化学分析，发现水溶液中的聚戊醣(Xylan)和聚拉伯醣(Arabinan)含量比聚葡萄醣(Glucosan)高的很多，这就表示在同一状况下，半纤维比较容易被光分解。酚类萃取物和木质素一样能吸收紫外光能，因此比其它种类的萃取物容易被光能氧化和分解。

风化时木材发生的物理变化
　　因风化引起的木材表面侵蚀，是一个相当缓慢的过程。木材表面侵蚀的程度因树种而异，根据Feist和Marz以风化加速仪(Accelerated Weatherometer)试验结果推算，美西红柏(Western redcedar)每一百年被侵蚀13.5 mm，而其它针叶树材则在5 mm到7.5 mm之间。影响侵蚀率最重要的因素是木材的比重，比重愈大，被侵蚀的速度就越慢。

木材结构之变化
　　文献上虽然有一些木材表面风化时在木材显微结构上发生的改变，可是其数据不完整。以下是Kuo和Hu ，使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM)和透视电镜(Transmission Electron Microscopy, TEM)技术，观察美国红松在光分解时木材结构变化的过程。

　　防止风化的办法有成膜涂料(film-forming finishes)；渗透涂料(penetrating finishes)以及复合材料的风化与保护。

　　木质复合材料种类繁多，质量也各自不同，其风化的程度差别很大。复合材料的制造是把大至角材小至木粉的木质材料，用不同份量及质量的胶合剂重新组合起来，所以复合材料也被称为组合木质材料(reconstituted wood products)。复合材料的风化可以从其组成的木料大小和胶合剂的质与量来讨论。木料尺寸越小，施胶量就必须越大，才能达到相同程度的胶合度；胶合剂的耐水性固然重要，其强度是否能够承受木材胀缩应力也很重要。因此，对复合材料的风化来说，水分似乎比光能更重要。

　　现代的层积材(glue-laminated timber)用苯酚/间苯二酚/甲醛胶(phenol-resorcinol-formaldehyde, PRF)把板材组成不同厚度、长度、及形状的大型建筑材料。PRF是保证耐水(water-proof) 胶，胶可渗入数个细胞的深度足以拒抗正常的木材胀缩应力，而且胶着层又深处表面之下不直接受光，因此层积材的风化与实木的风化情形没有很大的差别。在北美洲，单板层积材(laminated veneer lumber, LVL)是用3.2mm厚的单板平行胶合，胶合剂则用酚醛胶(PF)或异氰酸脂胶(isocyanates)，厚度通常是十三层单板，成品可切成不同宽度的2寸厚(实厚为1.5inch或3.81cm)板材。LVL也是全面施胶，酚醛和异氰酸脂胶也都耐水，施胶量虽比层积材稍高，基本上也颇耐风化。

　　合板(plywood)的情况则大为不同。合板每层单板木纹垂直交错，面板的横向膨胀受到与下层胶着的限制，促使细胞壁向细胞腔方向膨胀而缩小细胞腔，干燥收缩的时候细胞壁也向里收缩，如此的反复膨胀收缩，尺寸越变越小而增加收缩应力，使面板沿着切削裂缝(lathe checks)开裂，这就是为什么合板比其它木质材料容易产生面裂的道理。表面的裂纹会加速风化，因此合板的表面防潮以避免反复膨胀收缩，成为防止其风化最有效的手段。建筑用的合板多半是3.2 mm厚的单板用酚醛胶胶着，而家俱用合板多半用脲醛胶(urea-formaldehyde, UF)胶合。脲醛胶仅防水(water resistant)而不耐水，在温湿的环境中不断的劣化而容易造成脱胶，家俱用合板的面板极薄，更容易产生面裂。用酚醛胶胶着的合板常用来当做外壁板，其表面必须用适当的遮光防水的涂料保护，并经常维持这表层的完整性，才能经久。

　　平向木片板(parallel strand lumber, PSL)和定向刨花板(oriented strand board, OSB)的制造程序几乎相同，其差别是前者用大木片(宽约1至2寸，长为1至2呎)，而且压成四寸厚的大板(20尺乘 40尺)然后再切成宽度不同的2寸厚板材；而后者则用小木片，直接压成厚度3/8寸至3/4寸的板。这两种产品因为是建筑用材料，也用耐水的酚醛或异氰酸脂胶胶合，以气喷法或旋转盘点状施胶，施胶量约5%(胶干重)。点状施胶的胶着面小而且胶层薄，涨缩应力可造成胶层的脆裂使表面木片脱胶。制造PSL和OSB时，热压板面通常涂有厌水性的脱模剂(release agent)，因此其表面有抗水性，不宜砂光。定向刨花板外壁板近年越来越普遍，这种产品的外表面已先行涂装，但必须经常维护。

　　粒片板(particleboard)和中密度纤维板是制造家俱的底板，其表面都有不同方式的装饰覆盖，这些面饰大都遮光及防水，底板都有不同程度的保护，这些家俱的底板多半是用不耐水的脲醛胶胶合，不宜在户外使用。粒片板的制造通常是分层铺板胚，内层是施胶量约6%的粗料，表层则是施胶量约8%的细料；中密度纤维板是不分层的均质板，施胶量约10%至12%。在闷(潮)热的环境下，家俱底板的脲醛胶逐渐水解而释放甲醛，木料因失去胶着力而膨胀，如果表面铺装单薄，表面产生鼓泡而变得非常不雅观。用较厚的三聚氰胺甲醛胶(MF)或三聚氰胺-脲醛胶(MUF)浸渍纸或用较厚的木单板铺贴底板，即可防止鼓泡的现象。用在户外的粒片板和中密度纤维板，必须用耐水的胶合剂胶合，再加上防水涂布。在北美洲，硬质纤维板(hardboard)是最通常的外壁板材料，1970年以前盛行的硬质纤维板(hardboard)是以湿法制造的，施胶量约1%至2%酚醛胶，近代的硬质纤维板都用干法制造，施胶量与中密度纤维板相同。这种外壁板也必须有良好的表面涂布，并且经常保持表面保护层的完整性。