红木木材及材性及干燥关系及研究

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1、红木木材的材性与干燥关系的研究红木家具源于明式家具，至今已有 600 年左右的历史。自明末以来，特别是清代雍正、乾隆以后，我国的优质硬木家具主要采用红木制造。故红木家具名扬四海，更被我国各阶层人士所熟知。“红木家具”也就成了我国高级家具的一种代称。红木主要采用中国家具制造的雕刻、榫卯、镶嵌、曲线等传统工艺，红木家具的造型和工艺中明显的民族性是对许多收藏者最有吸引力的部分，很多人称红木家具为人文家具、艺术家具。随着我国经济的深入发展和人民生活水平的提高，红木家具越来越深受国人的喜爱，人们在享受和使用红木家具的同时，也有很多人因红木家具存在质量问题而出现苦恼，红木家具质量问题主要有开裂、变形和油漆

2、附着力不牢固，其实这些质量问题主要是在生产时木材的含水率控制不达标准所导致的，很多生产企业在生产红木家具时也进行了干燥处理，但由于干燥方法不当和技术水平有限，红木干燥处理不到位，木材的水分含量还是过高。要很好地解决干燥技术问题，首先要了解红木木材的构造和材性，才能运用合理的干燥工艺和技术，才能保证红木家具的生产质量。一、红木木材的主要宏观构造特征 按照我国国家技术监督局的有关规定，红木标准中所规定的树种和类别为紫檀属、黄檀属、柿属、崖豆属及铁刀木属 5 属，树种分别是紫檀、花梨木、香枝木、黑酸枝、红酸枝、乌木、条纹乌木和鸡翅木 8 类 33 个树种。同时，红木是指这 5 属 8 类木料的心材，

3、只有以心材木材为原料生产的家具才能称为红木家具。紫檀木（紫檀属树种）木材结构甚细至细，管孔在肉眼下几乎不得见，平均管孔弦向直径不大于 160m。轴向薄壁组织在放大镜下明显，主为同心层式或略带波浪形的细线(宽12 列细胞)，薄壁细胞内含丰富树胶，分室含晶细胞可见，叠生。木纤维细胞壁甚厚。射线组织同形单列（偶成或两列），叠生，高 5-9 细胞。香气无或很微弱。导管横断面卵圆形至圆形，单管孔，少数短径列复管孔，管孔内常含树胶。导管分子叠生，单穿孔；管间纹孔互列，系附物型。木材含水率 12时气干密度大于 1.00 gcm3。木材的心材，材色红紫，久则转为黑紫色。花梨木（紫檀属树种）木材结构甚细至细，管

4、孔在肉眼下可见，平均管孔弦向直径不大于200m。轴向薄壁组织在放大镜下明显，主要为同心式或略呈波浪形的细线状(宽 23 细胞，在生长轮外部较多)。木纤维细胞壁较厚，充满黑褐色树胶。木射线在放大镜下可见。木材含水率 12%时气干密度大于 076 gcm3。 木材的心材，材色红褐至紫红，常带深色条纹。香枝木（黄檀属树种）木材结构甚细至细，管孔在肉眼下可见至明显，平均管孔弦向直径不大于 120m。数甚少至略少，212 个mm2。轴向薄壁组织肉眼下可见，主为傍管带状(多数宽 1数细胞)及聚翼状。木纤维壁细胞厚。木射线在放大镜下明显。木材含水率12时气干密度大于 080 gcm3。木材的心材辛辣香气浓郁

5、，材色红褐。酸枝木（黄檀属树种）木材结构细至甚细，管孔在肉眼下略见，平均管孔弦向直径不大于200m。数甚少至略少，012 个mm2。轴向薄壁组织较多，在肉眼下明显，主为同心层式波浪形，傍管带状及细线状。木纤维细胞壁厚。木射线在肉眼下不见。木材含水率 12时气干密度大于 085 gcm3。黑酸枝木材的心材，材色为栗褐色，常带黑条纹。红酸枝木材的心材，材色红褐至紫红。乌木（柿属树种）木材结构甚细至细，管孔在肉眼下略见，平均管孔弦向直径不大于150m。轴向薄壁组织丰富，主为同心层式离管细线状(宽 12 细胞，多数 1 细胞)，颇密，在放大镜下几不得见；疏环管状数少。木纤维壁甚厚。木射线在放大镜下可见

6、。木材含水率 12时气干密度大于 0.90 gcm3。木材的心材，材色乌黑。条纹乌木类（柿属树种）木材结构甚细至细，管孔在肉眼下明显，平均管孔弦向直径不大于 150m。轴向薄壁组织丰富，主为同心层式离管细线状(宽 12 细胞，多数 1 细胞)，颇密，在放大镜下几不得见；疏环管状数少。木纤维细胞壁甚厚。木射线在放大镜下可见。木材含水率 12时气干密度大于 0.90 gcm3。木材的心材，材色黑或栗褐，间有浅色条纹。鸡翅木（崖豆属和铁刀木属树种）木材结构甚细至细，管孔在肉眼下可见，平均管孔弦向直径不大于 200m，数少。轴向薄壁组织丰富，在肉眼下明显，主为傍管带状或聚翼状，与纤维组织带略等宽或稍窄

7、。木纤维细胞壁厚。木射线在放大镜下明显。木材含水率 12时气干密度大于 080 gcm3。 木材的心材，材色为黑褐或栗褐，弦面上有鸡翅花纹。红木基本材性特征见表 1 所示。表 1 红木木材与干燥有关的宏观特性红木名称 木材结构 密度(g/cm 3) 内含物 纤维细胞 壁厚 木射线密度、 宽度 干缩差异性 干燥特性紫檀木甚细至细，平均管孔弦向直径中等1.00深色树胶或沉淀物，有气味甚厚 密、甚窄 甚小干燥速度缓慢开裂少,变形小花梨木结构甚细至细，平均管孔弦向直径中等偏大0.76含有黑色、褐色树胶和浅黄色沉积物薄至厚 略密、甚窄 小 干燥质量好， 速度宜慢酸枝木结构细至甚细，平均管孔弦向直径中等偏

8、大0.85深色树胶或沉淀物，有气味厚 密、窄 小 干燥难，开裂和翘曲，香枝木结构甚细至细，平均管孔弦向直径中等偏小0.80含有丰富的树胶和沉淀物，有气味厚 密、甚窄 甚小干燥速度缓慢略有开裂和变形乌木结构甚细至细，平均管孔弦向直径中等0.90 常见树胶和 菱形晶体 甚厚 密、甚窄 甚大干缩性能好，干燥速度中等，开裂变形少条纹乌木类结构甚细至细，平均管孔弦向直径不大于150m0.90 常见树胶和 菱形晶体 甚厚 密、甚窄 大薄板干燥质量较好，厚板干燥难，有劈裂鸡翅木结构甚细至细，平均管孔弦向直径中等偏大0.80 有黄白色沉 积物 厚 中、略宽 甚大干燥速度慢，有开裂和变形表 2 红木木材对干缩影

9、响因子水平分级表项目 甚小 小 中 大 甚大 来源干缩 生材至气 2.5 2.64.0 4.15.5 5.67.0 7.0 W.G.Keating干（弦向%）生材至窑干（弦向%） 3.5 3.65.0 5.16.5 6.68.0 8.01982甚薄 薄至厚 厚细胞壁厚度 木纤维细胞壁厚度胞腔 3 倍双壁胞腔301稀 中 略密 密 甚密木射线密度 5 69 1013 1420 20甚窄 窄 略宽 宽木射线木射线宽度 12 34 510 10中国热带及亚热带木材干燥设备（本刊摄影记者高立拍摄于北京金启元）二、红木构造与干燥生产技术的影响1、木木材密度与干燥的影响均为阔叶树木材，其主要有导管和薄壁细

10、胞组成，从表 1 中可以看出，红木木材的管孔直径均非常小，木材的纤维细胞壁厚度均为厚至甚厚，因此，细胞腔的空间就比较小，红木木材的密度就非常大。木材密度的大小与木材干燥速度快慢联系非常紧密，干燥是要去除木材内的自由水和吸附水，影响干燥速度的重要因素之一就是吸附水的干燥，吸附水存在于木材细胞壁内，木材细胞壁越厚，水分移动的路径就越长，干燥速度就越慢。细胞壁内吸附水不仅对干燥速度和时间起到重要的影响，同时也对木材的干缩、开裂和变形影响起到决定性的作用，要减少木材的开裂和变形就必须采用低温、慢干的软基准技术，这就使得干燥速度又要减慢。所以具有越厚细胞壁的木材，因水分移动的速度慢，木材收缩率相对大，越

11、易产生开裂、变形的倾向，其干燥的难度就越大，需要的干燥时间就越长。2、木材内轴向薄壁细胞和木射线分布对干燥生产的影响木材中的轴向薄壁细胞多数为细线状或傍管窄带状、或断续聚翼状，说明轴向薄壁细胞所占的比例非常少；木射线细胞分布密而窄，说明木射线细胞呈单列状。薄壁细胞和射线细胞的腔大壁薄，在干燥过程中，木材中的轴向薄壁细胞和木射线细胞中的水分蒸发的速度较厚壁细胞块，当细胞内水分降低到纤维饱和点以下时这部分细胞组织就开始收缩，但由于这部分结构组织力学强度低，是木材中的薄弱环节，干燥过程中容易出现开裂，所以薄壁细胞和木射线细胞含量越高就越容易出现质量问题，红木木材内所含这两种薄壁细胞的含量均比较少，对

12、干燥的影响比较小。从表 1 中可以看出，虽然红木的轴向薄壁细胞和木射线细胞分布数量所占比例较少，但在具体的树种中分布宽度是不同的，分布越宽就越容易出现开裂，所以不同的树种之间也存在差异，这就是有的树种为什么干燥性能好，变形小，但开裂多的原因。3、内含物对干燥生产的影响红木家具使用的木材均为木材的心材，从红木木材构造表 1 中可以看出红木木材细胞内均含有非常丰富的内含物，内含物的种类主要是树胶和沉淀物，细胞腔内树胶和沉淀物容易阻塞细胞壁上的纹孔，造成木材内部水分移动路径不通畅，严重影响了干燥速度；如果阻塞的部位分布不均匀，也容易产生干燥含水率分布不均匀，含水率分布不均匀就容易引起木材干缩不均匀，

13、最终导致木材开裂和变形。所以内含物的含量多少对木材的干燥速度和质量都有重要的影响。由于红木木材的内含物的含量非常多，所以干燥速度就非常慢。4、干缩差异性对干燥生产的影响干缩差异性反应的指标是木材弦向和径向干缩系数的比值，如果干缩系数比值大于 2 倍以上，则说明这种木材的干缩差异性大，反之则小。干缩差异性越小，反映该种木材各个纹理方向收缩相对比较均匀，在干燥时产生的内应力就比较小，干燥时木材出现的开裂和变形的几率就比较少，生产和使用过程中出现的质量问题也就越少，反之则多。产生干缩差异性的因素很多，主要是木材的径、弦向纹理方向、弦向纹理弧度的大小、木材纹理是否交错和交错大小。以上因素影响干燥的质量

14、好坏和速度的快慢。从表 1 的数据可以看出，各种红木木材的干缩差异性表现是不同的，有的小、有的大或甚大，紫檀类、花梨木类、酸枝木类和香枝木类干缩差异小，干燥速度虽然缓慢，但干燥过程中的开裂和变形比较少，质量就比较好，而乌木和鸡翅木类干缩差异性大或甚大，干燥过程中的开裂和变形比较多，干燥困难，干燥质量相对就差。正在等待烘干的木材（本刊摄影记者高立拍摄于北京金启元）三、小结影响红木干燥速度和质量的因素很多，除了本文介绍的木材构造和材性的内在影响因素外，还有木材的厚度、木材的初始含水率、干燥工艺、干燥设备和干燥操作技术等因素也产生重要的影响。木材的构造和材性对木材干燥的速度和质量的影响是决定性的，要取得好的干燥质量和快的干燥速度，必须要深入了解它，并根据具体木材当时的情况，制定具体的干燥工艺，才能取得好的结果。要红木取得好的干燥质量，除了要了解材性和构造外，还要结合生产单位的具体情况，如采购木材的产地的差异性、生产设备及控制系统和操作人员的技术水平。只有多种因素综合考虑才能取得好的干燥效果。