實木家具木材基本知識
樹木的組成
樹木是由樹根份企、樹干、樹冠三部分組成的
1.樹根巡莹,樹根是樹木的最下部,即地下部分甜紫,占立木材積5%~25%降宅,其作用是:(1)從土壤中吸收水分和礦物質,沿樹干由下向上運送到樹枝和樹葉囚霸,借助于光和葉綠素進行光合作用腰根,制成有機營養(yǎng)物質后,再沿樹干韌皮部向下運到樹干根部拓型。(2)貯藏由樹干韌皮部下降的備用營養(yǎng)物質额嘿。(3)穩(wěn)定樹干,把樹木固定在土地上劣挫,保持樹木的穩(wěn)定生長册养。另外东帅,樹根在利用上多作薪材,隨著經(jīng)濟的發(fā)展修梭、科學進步茴茁,樹根也成為藝術之品的好材料—根雕,也有的樹根如松樹伐根纸级,可提取松節(jié)油和松香等泣奏。
2.樹干,樹干是構成樹木的最主要部分描刹,即樹木的木材部分县堰,占立木材積的50%~90%,其作用是:(1)樹干和樹根結成一體婆崔,支撐樹冠茴支。(2)從樹根向上輸送水分和礦物質,再從樹冠向下經(jīng)韌皮部運送有機營養(yǎng)物質丛铅。(3)貯藏營養(yǎng)物質崩蚀,供樹木生長和繁殖使用。另外壤趴,樹木形成的木質部以樹干為最多涎拉,木材主要來自樹干,具有重要的使用價值的圆。
3.樹冠鼓拧,樹冠是樹枝和樹葉的總稱,位于樹木的最上部分越妈,占立木材積的5%~25%季俩,其作用是:(1)樹葉用從空氣中攝取來的二氧化碳和經(jīng)樹根從土壤中吸取來的水分和礦物質,在陽光的輻射下梅掠、借助于葉綠素進行光合作用酌住,經(jīng)光合作用制成營養(yǎng)物質,供樹木生長需要阎抒。(2)樹枝可以上下輸送酪我、貯藏水分和營養(yǎng)物質,并且支持樹葉且叁。另外都哭,樹枝除可作小徑木外,一般多為薪材逞带,但隨著剩余物利用手段的增加欺矫,樹枝也可用作削片、造紙吱台、纖維板姥憋、刨花板的原料;樹葉可作飼料差按,也可從中提取化學藥品等。
樹干的組成
從樹干的橫切面觀察回东,樹干是由樹皮喂搬、形成層、木質部成吓、髓組成的熙拐。
1.樹皮,樹皮是樹干的最外層切咸,即形成層以外的一切組織均稱為樹皮搏翎。樹皮通常分為外皮、周皮和內皮玲崩。外皮和內皮中間有一層薄皮吸辽,稱為周皮(肉眼看不見)。周皮以外稱為外皮盟步,又稱死皮藏斩,通常顏色較深,起著保護樹木不受外界因子影響及削弱機械損傷的作用;周皮以內稱為內皮却盘,即韌皮部狰域,是生活的組織,在樹木生長過程中具有向下輸送營養(yǎng)物質的作用黄橘。(1)樹皮組成:外皮兆览、周皮和內皮。
(2)樹皮作用塞关,防止樹木水分蒸發(fā)抬探,輸送葉子制造的養(yǎng)分并能貯藏養(yǎng)分,是樹木的保護層帆赢。另外小压,不同樹種的樹皮有著不同的作用。例如樺木樹皮可煉樺皮焦油椰于,用于醫(yī)藥和制革;厚樸场航、苦木、杜仲等樹種的樹皮是貴重的藥材等抢妈。同時,由于樹皮的外部形態(tài)恋晃、厚薄栖俐、顏色、質地陷立、剝落情況贞岭、氣味驼鞭、滋味等各有所不同贬嚷,因此,樹皮是現(xiàn)場識別木材主要的依據(jù)之一行贤。
2.形成層,形成層是位于韌皮部和木質部之間的一層狹窄且具有分生能力的細胞層瞎弥。形成層中具有分生能力的母細胞播瓦,不斷地分生子細胞。母細胞向外分生韌皮部祝鞍,形成樹皮;向內分生木質部众琼,構成木材,因而它是產生木材的源泉椰弊。(1)形成層的組成许溅,形成層細胞是由原始細胞組成的,原始細胞又可分為紡錘形原始細胞和射線形原始細胞秉版。(2)形成層的作用贤重,形成層具有分裂細胞的作用,即具有分生作用清焕。
3.木質部并蝗,木質部位于形成層和髓心的中間,是樹干中最具有經(jīng)濟價值的部分耐朴,也是最主要的木材部分借卧。(1)木質部的組成,根據(jù)細胞組成的來源筛峭,木質部可分為初生木質部和次生木質部铐刘。初生木質部起源于頂端分生組織,分量極小影晓,它圍繞在髓心的周圍;次生木質部是由形成層分生而來的镰吵。木質部的絕大部分是次生木質部,也可以說捉瘟,樹干的次生木質部是最有利用價值的旁班。(2)木質部的作用,從地下吸收水分和礦物質铲锭,輸導和貯存養(yǎng)分职菜,是形成木材的源泉。
4.髓欲华,髓位于樹干的中心部位(往往是偏心的)兰险,被木質部包圍,髓(是一種薄壁組織)和第一年生的初生木質部一起構成髓心。髓心的形狀脚培、大小北郁、顏色、構造等因樹種的不同而不同纺围,是識別木材的依據(jù)之一用劲。(1)髓心的形狀,多數(shù)樹種的髓心在橫切面上呈圓形或橢圓形僧旬,如馬尾松炉奴、榆木,色木等功偿。但也有特殊形狀的盆佣,如星狀的櫟木、楓香械荷、菱形的大葉共耍、黃楊、五角形的白楊等吨瞎。(2)髓心的顏色痹兜,大多數(shù)樹種的髓心呈褐色或淡褐色,但也有特殊顏色的颤诀,如泡桐的髓心是白色的字旭。(3)髓心的大小, 針葉樹種的髓心一般都很小崖叫,約3~5mm遗淳,并且相差不大;闊葉樹種髓心有大有小,大的髓心可達到數(shù)厘米心傀。(4)髓心的構造止既,髓心的構造因樹種而異,片狀的如核桃楸垂暖,中空的如泡桐核瘤,充滿柔軟薄壁組織的如梧桐。另外穗阐,髓心組織較松軟涉泡、強度低、易開裂能莫,因此政茄,對質量要求較高的材種有影響,但對于一般的材種影響不大妇愉。
第二節(jié) 木材構造
木材三個切面
樹木是生物體彭闷,是由無數(shù)個形狀各異情澈、大小不同、排列方式不同的細胞組成拨聚,這些細胞呈立體狀態(tài)存在于木材組織中,因此為了正確地了解木材的構造琐览,必須從三個切面來進行觀察丑瞧。這三個切面分別是橫切面、徑切面蜀肘、弦切面绊汹。其中,橫切面是木材的最重要切面扮宠。
(1)橫切面西乖,與樹干主軸相垂直的切面稱為橫切面。除年輪之外坛增,木材紋理的特征都暴露在這個切面上获雕,橫切面是識別木材最重要的切面,這個切面硬度大收捣、耐磨損届案,可做鋪路木塊。
(2)徑切面罢艾,與樹干主軸相平行楣颠,并且通過髓心的切面稱為徑切面。此切面板材收縮小咐蚯,不易翹曲拯拓,適合做木尺和樂器共鳴板等。
(3)弦切面须涣,與樹干主軸相平行涌咪,不通過髓心且與年輪相切的切面稱弦切面。它是一個年輪的切線紫颈,又是另一個年輪的弦線下风。在不同的切面上可以觀察到木材的不同結構。如橫切面上可以觀察到木射線的寬度和長度以及木材細胞間的相互聯(lián)系;徑切面上可以觀察到年輪呈條狀嘁汗,相互平行鹤肥,而與木射線相互垂直;弦切面上可以觀察到年輪呈“V”字形。
木材構造特征
這里所說的木材構造特征是指木材宏觀構造或粗視構造揣恳,既可以用肉眼或放大鏡觀察到的特征冠樱。
(1)心材、邊材
從橫切面觀察一膝,在髓心周圍颠舞,顏色較深,含水量少的部分,稱為心材;靠近樹皮部分粤铭,顏色較淺挖胃,含水量多的部分,稱為邊材梆惯。
(2)生長輪酱鸭、年輪、早材垛吗、晚材
樹木在一個生長周期內所形成的一層木質環(huán)輪凹髓,稱為生長輪。對于溫帶怯屉、寒帶地區(qū)的樹木蔚舀,每年生長輪只出現(xiàn)一次,因而生長輪又稱年輪;對于熱帶地區(qū)的樹木锨络,每年生長輪可出現(xiàn)幾次赌躺,因此一般不叫年輪,只稱生長輪足删。
生長季節(jié)早期形成的木材稱為早材寿谴,其特點:細胞分裂速度快,體積大搜痕,胞壁薄细咽,材質較松軟,材色淺;生長季節(jié)晚期形成的木材稱為晚材绍撇,其特點:細胞分裂速度慢尘忿,分裂能力減弱,胞壁厚督垮,材質致密屡拥、堅硬,材色深影啸。
(3)木射線
木射線是木材中唯一成輻射狀剩骏、橫向排列的組織,在樹木的生長過程中羡财,起橫向輸送和貯藏養(yǎng)分的作用监镰。同時,寬木射線的木材是制作家具的好材料伐怀。另外俐芬,木射線是由薄壁細胞組成的,是木材中較脆弱而強度較低的部分细溅,尤其在進行木材干燥時易沿木射線發(fā)生開裂褥傍,降低了其使用價值儡嘶。
(4)管孔、胞間道
管孔是識別針恍风、闊樹種的重要依據(jù)蹦狂。針葉樹種無管孔,又稱無孔材;闊葉樹種有管孔朋贬,又稱有孔材鸥咖。導管在橫切面上呈孔穴狀,稱為管孔兄世,管孔分布、組合和排列等是識別闊葉樹種的主要特征之一啊研。
(1)管孔的類型從分布上分為:
環(huán)孔材是指在一個年輪內御滩,早材管孔明顯比晚材管孔大,沿著年輪成環(huán)狀排列党远。
散孔材是指在一個年輪內削解,早、晚材管孔的大小沒有明顯的區(qū)別蒸败,呈均勻或比較均勻的分布圾恐。
半散(環(huán))孔材是指在一個年輪內,管孔的排列介于散孔材和環(huán)孔材之間雅沽,也就是說擂椎,早材管孔稍大,略呈環(huán)狀排列蚜症,從早材到晚材的管孔逐漸變小融卿,界限不明顯。
輻射孔材是指早慎接、晚材管孔大小沒有明顯差別油蒙,它的排列是沿半徑方向呈輻射狀,穿過一個年輪至數(shù)個年輪药妄。
切線孔材是指在一個年輪內保地、全部管孔呈數(shù)列弦鏈狀。
2)管孔的類型從組合上分為:
單孔是指一個管孔完全被其它分子所環(huán)繞刀昼,單獨分布在年輪中嗓奢。
復孔是指兩個或兩個以上的管孔沿徑向緊密相連,除兩端的管孔仍呈圓形外胰挑,中間連接處的管孔呈扁平
管孔團是指管孔不規(guī)則地聚合在一起蔓罚。
管孔鏈是指數(shù)個管孔徑向排列在一起,每個管孔仍保持原來的形狀瞻颂。
(3)管孔的類型從排列上分為:
星散狀是指大多數(shù)管孔是單獨的豺谈,呈均勻或比較均勻分布郑象,如水曲柳、荷木茬末。
榆木狀是指管孔幾個一團連續(xù)成波浪形或傾斜狀的弦向排列厂榛,略與年輪平行并呈切線狀,如榆木丽惭。
火焰狀是指早材管孔較大击奶,管孔的排列好像火焰一樣,而晚材管孔較小责掏,形似徑列火舌柜砾,如板栗。
“《”字形狀是指在斜列中换衬,管孔比較有規(guī)則的排列芬莫,呈“《”字形,如黃連木.
木材的非構造性特征
(1)材色
(2)氣味與滋味
(3)結構
(4)紋理
(5)光澤
(6)重量和硬度
第三節(jié) 樹種的識別
木材樹種識別是通過木材的內歪眨、外部特征來識別樹種的一種適用技術众被。它是木材檢驗的基礎和不可缺少的重要環(huán)節(jié),在木材生產蛉增、流通和使用過程中起著非常重要作用唤抚。
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商品材樹種
1.樹種
樹種是木材根據(jù)樹木分類學上的分類法而分的種別说庶,即樹木種類,如紅松檩渐、落葉松择绘、樟子松、水曲柳凌红、楊木混砸、榆木等。也可以說硬纤,樹種是指樹木作為生物物種的名稱解滓。
2.商品材樹種
木材作為商品生產、加工筝家、流通洼裤、使用時的木材名稱,叫商品材名稱溪王。它是木材價格分類的主要依據(jù)之一腮鞍,又是木材作為商品流通的統(tǒng)稱。
商品材名稱本身反映了木材歸類及命名兩個方面內容莹菱。把眾多樹種的木材歸并為數(shù)目較少類移国,以“類”代“種”吱瘩,即能滿足木材的合理利用,又能照顧到生產上的方便易行迹缀。
商品材名稱的命名可借用“樹種”名稱使碾,但這個“樹種”應是商品材樹種。因此祝懂,木材標準中的樹種系商品材樹種票摇。商品材樹種是依據(jù)木材外貌特征相仿、構造和材性相似的原則歸類的
3.商品材樹種命名原則
(1)以樹木分類的屬為基礎歸類窜旺。
(2)以材質為主的歸類原則共悼。
(3)以樹木分類的樹種名稱為商品材名稱。
(4)采用生產單位習慣名稱為商品材名稱杏紫。
(5)同科不同屬的少數(shù)樹種歸類原則仙涡。
樹種識別方法
1.通過樹皮,材表進行識別恃藐。
2.通過木材構造和非構造特征進行識別。
3.通過木材識別檢索表藤棕、木材標本自拖、科學鑒定進行識別。
樹種識別工具
一把鋒利的小鏟子和十倍放大鏡朴树。
樹種識別要點
1.針葉樹種
針葉材屬于裸子植物亞門宏查,樹皮的外皮多為鱗片狀,內皮較薄榨惭。木材幾乎全為管胞組成骡拐,無導管,心邊材區(qū)別明顯或不明顯忿项。生長輪中早晚材區(qū)別明顯蓉冈,早材色淺,晚材色深轩触,木材多輕軟寞酿,部分木材具有樹脂道和特殊氣味。紋理直脱柱,結構細的占多數(shù)伐弹。材表多平滑。
(1)紅松(松科.松屬)
(2)興安落葉松(松科.落葉松屬)
(3)樟子松(松科.松屬)
(4)馬尾松(松科.松屬)
(5)云杉(松科.云杉屬)
(6)冷杉(松科.冷杉屬)
(7)鐵杉(松科.鐵杉屬)
(8)杉木(杉科.杉木屬)
2.闊葉樹種
闊葉樹屬被子植物亞門雙子葉植物綱榨为,種類繁多惨好,區(qū)別于針葉樹的最大特征為具有管孔,木射線有寬随闺、有細日川、薄壁組織豐富蔓腐,部分樹種具有樹膠道及氣味,木材構造較針葉樹復雜逗鸣。
(1)椴木(椴木科.椴木屬)
(2)楊木(楊柳科.楊屬)
(3)樺木(樺木科.樺木屬)
(4)柞木(殼斗科.櫟屬)
(5)水曲柳(木犀科合住、白蠟屬)
(6)黃波蘿(云香科、黃蘗屬)
(7)櫸木(榆科特与、櫸樹屬)
(8)樟木(樟科释何、樟屬)
樹種識別步驟
樹種識別要多實踐,認真總結注括,積累經(jīng)驗坯肿,切忌不懂裝懂。識別樹種時蝴车,需要備有一把銳利的小鏟刀蔗承、一個10倍的擴大鏡,以便觀察木材構造時用蛹协。識別的步驟如下:
觀察是否有導管主瘸,分開針、闊葉兆焦。有導管的是闊葉樹;無導管的是針葉樹糊怖。
如果確定是闊葉樹,再觀察管孔在橫切面上的分布狀況和排列形狀等特征生碗,一步一步分解觀察直至樹種名稱捻艳。
如果確定是針葉樹,再觀察是否有樹脂道庆猫。有樹脂道是松樹认轨、落葉松、云杉月培、黃杉嘁字、銀杉、油杉等屬;無樹脂道是冷杉杉畜、鐵杉拳锚、杉木、柏木等屬寻行。然后再按屬一步一步觀察下去直至樹種霍掺。
總之,在觀察木材特征時拌蜘,一定要把握那些比較穩(wěn)定的特征杆烁,分清主次,把穩(wěn)定性最大的特征列在前面简卧,從主要到次要按木材識別檢索表一一核對直到樹種名稱兔魂。
第三節(jié) 木材物理性質
木材化學性質
木材的化學性質是指通過化學分解才能了解到的性質郑舷,主要包括木材的化學組成、木材主要化學成分的特性等锌拱。木材的化學成分十分復雜肘鹅,概括起來有兩類。
1.有機物(1)纖維素,(2)半纖維素,(3)木質素,(4)侵填體;2.無機物 ,無機物在木材中表現(xiàn)為灰分姿抒。木材燃燒時奇门,即產生灰分∶睿灰分的化學成分為碳酸鉀栖啰、碳酸鈉、碳酸鈣吴钧、磷劫漠、無機鹽等。
木材物理性質
木材物理性質宙娃,是指不改變木材的化學成分拄弯,也不破壞其完整性,就能了解到的性質幻林。
1.含水率
(1)自由水贞盯。
(2)附著水。
自由水和附著水的化學組成完全相同滋将,只是在材細胞中存在的部位不同,附著水是影響木材的主要因素症昏。
(3)含水率(含水量),木材中含水量的計算是以含水率(或含水量)來衡量的随闽。木材中水分的含量,稱為含水率(或含水量)肝谭。含水率分為絕對含水率(W)相對含水率(W0)
絕對含水率(W)=(含水木材重量—絕干材重量)/絕干材重量×100%
相對含水率(W0)=(含水木材重量—絕干材重量)/含水木材重量×100%
絕對含水率多在工程上應用;相對含水率多在科學實驗上應用掘宪。絕對含水率通常稱為含水率,與相對含水率可以相互轉換。
W= 100 W0/ (100—W0 )
W0= 100W /(100+W)
(4)木材按含水率分類
濕材是指長期浸在水中的木材攘烛,其含水率高于生材魏滚。
生材是指剛采伐的木材,其含水率70%~140%坟漱。
氣干材是指在空氣中天然干燥的木材鼠次,其含水率取決于空氣濕度,含水率在12%~18%之間芋齿,平均為15%齿矗。
窯干材是指將木材放在干燥窯中干燥到氣干材以下的程度,其含水率為4%~12%秤瞒。
絕干材也稱全干材爷凫,是指放入烘箱在100~1050C下烘至含水率為零的木材疗涎。
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(5)木材纖維飽和點
定義
當自由水完全蒸發(fā)掉而細胞壁中的附著水正處于飽和狀態(tài)時嗤渔, 其含水率在25%~35%之間涡似,平均為30%。
意義
纖維飽和點的重要意義笙亿,不僅在于其含水率的大小矫恳,而主要在于它是木材強度、脹縮炕烈、導電性等材性變化的轉折點刮赵。
2.吸濕性
干木材從空氣中吸收水蒸氣的性能,稱為吸濕;濕木材向空氣中蒸發(fā)水蒸氣的性能皱坛,稱為解吸编曼。這兩種現(xiàn)象合起來稱為木材的吸濕性。
木材放在空氣中剩辟,當木材的濕度比空氣的濕度大時掐场,木材中水分蒸發(fā)到空氣中。相反贩猎,當木材的濕度比空氣濕度小時熊户,木材吸收空氣中的水分。一般情況下吭服,木材蒸發(fā)出去的水分比吸收的要多嚷堡,隨著木材的干燥、蒸發(fā)速度減慢艇棕,最后達到即不從空氣中吸收水分蝌戒、也不散失水分的狀態(tài),也就是木材濕度等于空氣濕度沼琉,這時的木材的含水率稱為平衡含水率北苟。
3.吸水性
木材浸在水中時吸收水分的能力,稱為吸水性琉枚。
吸水程度主要取決于木材在水中停留的時間酌涮,同時又因樹種、孔隙度更鼻、容量等不同而不同豺孤。例如容重大的木材比容重小的木材吸水慢而少,心材比邊材的吸水性能差。了解木材的吸水性凌秩,有助于木材的防腐和運輸?shù)取?/p>
4.透水性
木材的透水性浦砸,又稱導水性,是指木材一面與水接觸段许,另一面與空氣接觸毯旷,讓水在流體靜壓力或其它壓力下通過木材的能力。
木材透水性的大小取決于樹種驹毁,切面方向选癣,是心材還是邊材以及含水率等因素。
5.干縮與濕脹
當木材的含水率在纖維飽和點以下時廊席,才能談到木材的干縮和濕脹杰刽。木材從纖維飽和點起,繼續(xù)干燥王滤,附著水蒸發(fā)贺嫂,木材收縮,直到絕干材為止雁乡,這一過程稱為干縮第喳。木材從絕干狀態(tài)起,吸濕或吸水踱稍,木材膨脹曲饱,直到纖維飽和點為止,這一過程稱為濕脹珠月。因此木材的脹縮性是指木材的含水率在纖維飽和點以下時扩淀,隨水分的增加或減少,而改變其尺寸大小的性能啤挎。
6.密度
木材密度=試件絕干材質量/ 試件飽和水分體積
木材密度的大小取決于木材空隙度的大小和細胞壁的厚薄驻谆。木材空隙度小,細胞壁厚侵浸,組織致密旺韭,木材密度值就大;木材空隙度大到趴,細胞壁薄林乍,組織松疏,木材密度值就小阁雷。在生產上還可用密度值的大小來估計木材的強度戒腔。也有人把木材密度稱為木材容重。
7.木材導熱性
木材的導熱性能是用熱導率表示的柒杯。熱導率掸枉,即在單位時間內通過木材單位面積和單位長度,在木材兩面間引起10C溫度差異所需要的熱量。
8.導電性
木材的導電性很小磷妻,絕干材幾乎是不導電的鼠灼。
9.傳聲性
木材具有傳聲性能。因為木材中有許多空隙搁赘,成為空氣的跑道眯词,空氣可以傳播聲音。
木材另一較重要性質是共振性愁反,這是因為木材是由管狀細胞組成的延届。木材的共振性因其密度、彈性贸诚、結構均勻度等的差異而不同方庭。年輪均勻、材質致密酱固、紋理通直的木材械念,其共振性好,如云杉就是樂器的良好材料媒怯。
木材的力學性質的幾個術語
極限強度是指木材從受力至破壞所能承受的最大外力订讼。
硬度是指木材抵抗其它固體壓入的能力。
彈性是指木材受力后恢復變形的能力扇苞。
剛性是指木材抵抗變形或保持原有形狀的能力欺殿。
塑性是指木材受力后不能恢復其原狀而成永久變形的能力。
韌性是指木材發(fā)生最大變形而不破壞的能力鳖敷。
工藝性是指木材抵抗劈脖苏、釘、磨的能力定踱。
木材品質系數(shù)是指木材抵抗靜曲和順紋壓力的極限強度的高低盼掘,也就是木材的極限強度與容積重之比
影響木材力學性質的因素
影響木材力學性質的因素很多,主要因素是木材缺陷耸颁、密度彰巫、含水率、生長條件等舞绝。一般情況下童丢,密度大,強度也大吆踏。但由于各種樹種的木材構造和內含物等不同择车,密度相同的木材其強度可能也有差別。