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1、第一节 家具材料一、木材（实木）木材是人类最早应用的材料之一，是既古老而又永恒的材料。木材具有天然、可再生、绿色环保和生物材料的属性，同时具有花纹自然美观、色泽温暖、质感柔和、保温隔热、电绝缘、吸音性好等物理性能，具有强重比高、抗冲击和抗震性好、机械加工性优良等力学特性。材性上的各向异性、尺寸不稳定性（干缩湿涨）、有天然缺陷、易燃和易腐等，是木材的主要缺点。家具材料与结构123456立木染色的效果及制品 7用立木染色木材制作的工艺品 8910软木制品11橡树的树皮十分发达，每10 年左右可采剥一次（软木）12木材按树种分为针叶材和阔叶材两大类：针叶材（裸子植物，常绿树材，软材）：树干通直，材质
2、均匀，纹理顺直，尺寸稳定性较好，可作建筑中的承重构件和门窗等用材，红松等也是良好的家具用材。阔叶材（被子植物，落叶树材，硬材）：材质坚硬，强度高，花纹美丽，材质均匀度比针叶材低，尺寸不稳定性较高，是家具制作的主要用材。珍贵木材大多是阔叶材。家具材料与结构13家具材料与结构（一）木材的宏观特征指在肉眼或放大镜下所能观察到的木材构造和外貌特征。木材的颜色、光泽、气味、滋味、结构、纹理及花纹 等，也列入宏观特征的范畴。1、木材的三个切面木材为非均匀体，观察木材特征要从不同的切面入手。木材典型的、有代表性的切面是横切面、径切面和弦切 面。横切面：与木材纹理（树轴）垂直的切面。 径切面：通过髓心与木射线
3、平行的纵切面。 弦切面：平行于树干与年轮相切的纵切面。 14木材的三个切面15162、木材的宏观构造（1）年轮、早材与晚材年轮：横切面上，由一个生长周期所产生的围绕髓心 的同心圆，也叫生长轮。年轮在不同的切面呈现不同的形状：横切面-同心圆； 径切面-条状；弦切面-峰状或抛物线状。年轮的宽窄因树种、树龄和立地条件的不同而异。一 般年轮越密、分布越均匀，则木材的强度越高。早材：又称春材。为同一年轮内靠近髓心或内侧的部 分，系生长初期形成，材质较疏松，颜色较浅。晚材：又称秋材。年轮内靠近外侧的部分，系生长后 期形成，材质较坚硬，颜色较深。家具材料与结构1718（2）心材与边材心材：是靠近髓心的木质部
4、，颜色较深。边材：是靠近树皮的木质部，颜色较浅。心材是由边材转变而来。树木在生长中随树龄增加，边材逐步转 变为心材。（3）木射线是由髓心向外的径向射线。木射线与周围的联结较差，木材干燥 时，易沿射线开裂。但有些木射线发达的木材，如栎木、水青冈和大 叶榉等，因其径切面上突出的银光射线可增加制品的美观。（4）导管导管仅见于阔叶材，导管在横切面上呈现的孔眼称为管孔，因此 阔叶材又称有孔材；针叶材无导管，又称无孔材。阔叶材的管孔分布类型是识别木材的重要特征。阔叶材按管孔分 布主要有环孔材（早晚材管孔大小差别大）、散孔材（早晚材管孔大 小差别小）、和半散孔材。家具材料与结构19202122散孔材（上）与
5、环 孔材（下）在横切 面上的区别233、木材的颜色木材细胞无明显颜色，但因细胞内含有色素、树脂、单宁、树胶及油脂等物质，使木材呈现各种颜色。一般边材色浅，心材色深；早材色浅，晚材色深；长久暴露在空气中的木材颜色较浅。木材的颜色是识别木材的特征之一。如乌木、柿树、核桃为黑色；紫檀、圆柏、红豆杉为红褐色；刺槐、桑树、黄连木为黄褐色；柏木为桔黄色；香椿为浅红色；黄檀为黄色；梧桐为绿色；白杨为白色等。家具材料与结构244、木材的气味和滋味木材的气味和滋味源于细胞腔内含有的挥发性物质及细胞壁内的沉淀物质。如杉木、圆柏和香樟含精油， 有芳香气味；松树含松脂，有松香气味；檀木含白檀精 ，有特殊的檀香味。椴木
6、、枫香、白杨和桦木等木材没 有气味，可用于茶叶与食物的包装箱。木材的滋味如栎木有涩味；黄连木、银杏有苦味，糖槭有甜味；雪松有辛酸味等。木材气味和滋味可作为识别木材的辅助特征，并增加其利用价值。家具材料与结构255、木材的结构和纹理（1）结构木材的结构是针对其细胞直径的大小而言，分为粗结 构和细结构。 一般来说，细胞直径大，组织较疏松，结构 粗；细胞直径小，组织致密，结构细。（2）纹理木材纵向分子（纤维）的排列方向称为纹理，可分为 直纹理和斜纹理两大类。直纹理：木材纤维的排列方向与树干平行。如杉木、 山榆等。斜纹理：木材纤维排列方向与树干不平行。如圆柏、 枫香等。家具材料与结构26木材斜纹理还可
7、细分为下列特殊纹理螺旋纹理：木材细胞以螺旋状排列。如侧柏、枫香等。交错纹理：木材细胞相互交错排列。如桃花心木、大叶桉等。波浪纹理：木材细胞有规律波动，但并不相交，呈波浪状。如樱桃。团状纹理：木材局部纹理前后卷曲，形成圆形。如桦木、槭树等。斜纹理使木材的装饰效果极为丰富，但一般情况下，斜纹理影响木材的物理力学性能，使木材在干燥时容易发 生翘曲和开裂。家具材料与结构276、木材的花纹木材的花纹是指木材因结构、纹理及其它因素所呈现在木材表面上的各种图案。比较典型的花纹有以下一些。银光花纹：在径面上由宽木射线所显示的花纹，如栎木、水青冈等。 鸟眼花纹：指因寄生植物寄生于树木皮部，使局部木材凹陷呈鸟眼状
8、的花纹，常见于关东槭。树瘤花纹：树瘤因树木受伤或病菌寄生所形成，树瘤经锯切后，可构成美丽的圆圈状花纹。鱼骨花纹：指沿树木枝桠锯切，木材纤维相互成一定角度，近似鱼骨。镶拼花纹：指利用木材上不同的纹理镶嵌成的各种不同的花纹。木材的花纹可以帮助我们识别木材，同时使木材具较高的装饰性。家具材料与结构28木材宏观特征小结：木材的外观特征取决于其内在构造。木材的年轮、早材和晚材、心材和边材、木射线、导管、细胞的排列、内含物、树节树瘤等，使 其呈现一定的颜色、色泽、气味、滋味、纹理和花纹，使其具有天然 材料的固有特征。本小节重点：1、木材的三个切面，即横切面、径切面和弦切面。木材构造在不同切面呈现的典型特征
9、。2、木材的花纹。思考题：1、在木材的三个切面可分别观察到哪些典型特征？2、什么是早材、晚材，心材、边材, 有孔材、无孔材？3、木材的纹理和花纹有何区别，木材的特殊花纹有哪些？家具材料与结构29（二）木材的微观构造针叶树材的细胞构成比较单一，约90为管胞，顺树干纵向排列。其余为木射线、树脂道薄壁细胞等。阔叶树材的细胞构成有木纤维、导管、轴向薄壁组织、木射线等，构造较为复杂。主要微观特征：1、细胞形态；2、细胞壁纹孔（数量、分布、形态）；3、导管穿孔；4、木射线形态，等。家具材料与结构30313233343536373839木材细胞壁结构示意图40（三）木材的主要物理性质1、密度和表观密度（容重
10、）木材的密度平均为1.55g/cm3。木材的表观密度，一般取其气干密度，因树种不同差异较大。 我国最轻的木材是台湾的二色轻木，气干密度为 0.186g/cm3；最重的是广西的蚬木，气干密度达1.128g/cm3。 世界最轻的木材为髓木（0.04g/cm3 ）;最重的木材是胜斧木 （1.42g/cm3 ） 。一般气干密度低于0.4g/cm3的者为轻木，而高于0.6g/cm3的为重木。家具材料与结构412、含水率木材中的水分可分为自由水（游离水）和吸附水。自 由水存在于细胞腔和细胞间隙中；吸附水存在于细胞壁中 。() 木材纤维饱和点 是指吸附水达饱和状态，而没有自由水存在时的含水率。 木材纤维饱和
11、点是木材多种性质的转折点。在纤维饱和点 以下，木材的强度随含水率的降低而增高，木材的体积也 随含水率的降低或升高而收缩或膨胀。而在纤维饱和点以上，木材的强度不随含水率的变化 而改变，也不会出现干缩湿涨的现象。木材纤维饱和点因树种不同而存在差异，一般在23- 31%之间，通常以30%作为木材的纤维饱和点。家具材料与结构42(2) 平衡含水率木材中的水分会随着环境的相对湿度和温度的变化而变化。当木材吸收水分和散失水分达到一个动态平衡的状态，则含水率达到相对稳定，此时的含水率称为平衡含水率。木材在使用中的干缩湿涨与平衡含水率密切相关，使用前应使其接近当地或使用地区的平衡含水率。不同地区的木材平衡含水
12、率与气候和季节有关。家具材料与结构43部分省区市木材大气平衡含水率 省市 名称平衡含水率（%）省市 名称平衡含水率（%） 最大最小平均最大最小平均黑龙龙江14.912.513.6内蒙古14.77.711.1新疆13.07.510.0山西13.59.911.4 青海13.57.210.2山东东14.810.111.5 甘肃肃13.98.211.1江苏苏17.013.515.3 陕陕西15.910.612.8安徽16.513.314.9 福建17.413.715.7浙江17.014.416.0 河南15.211.313.2云南18.39.414.3 湖北16.812.915.0西藏13.48.61
13、0.6 广东东17.814.615.5北京11.410.811.1 四川17.39.214.3天津13.012.112.6 贵贵州18.414.416.3上海15.644木材因含水率的不同可分为以下几种。生材：新伐倒的木材，含水率在纤维饱和点以上；湿材：长时间浸泡在水中的木材，含水率高于生材；气干材：长时间放置在大气环境下而自然干燥的木材，平均含水率约15%； 炉干材（窑干材）：经干燥窑或其它方法人工干燥后得到的木材，含水率一般在4-12%；绝干材（全干材）：几乎全部吸附水被排除，含水率接近于零的木材。家具材料与结构453、干缩湿涨木材的干缩湿涨发生在纤维饱和点以下。其实质是木材细胞壁中微纤丝
14、之间距离的变化。当木材中的水分蒸发 时，微纤丝彼此逐渐靠拢，木材收缩，直至绝干达到最大 干缩量。吸湿时微纤丝之间的距离增大。木材干缩湿涨一般表现为横向远大于纵向，弦向又大于径向。干缩湿涨的性质使木材具有尺寸不稳定性。干缩将使木结构的连接处发生缝隙，致使拼合松弛，或造成板面开 裂；而湿涨则会造成凸起。因此，防止木材发生干缩湿涨 ，提高木材的尺寸稳定性，是加工中至关重要的一环。家具材料与结构464、导热性和导电性木材是多孔材料，为良好的绝热材料。因木材构造的不均匀性，其导热系数也表现出各向异性。如松木顺纹方向的导热系数为0.3W/m.K，而横纹方向的导热系数则为0.17W/m.K。木材的导电性取决于其含水量，含水越多导电性越强，干木材是电绝缘体。家具材料与结构47
