家具材料讲义讲解

二、木材的宏观构造 macrostructure
横切面
木材的宏观构 造是指在肉眼或借 助10倍放大镜所能 见到的木材构造特 征。
1. 木材三切面
径切面
弦切面
◇ 横切面：与树干主轴或木纹相垂直的切面。亦称 端面。在这个面上，可以观察到若干以髓为中心，呈同心 圈的生长轮或年轮，以及许多木射线。
◇ 径切面：顺着树干的轴向，与木射线平行或与生 长轮相垂直的切面。生长轮或年轮在这个面上呈互相平行 的带状。
◇ 弦切面：顺着木材纹理，与年轮相切的切面。在这 个切面上生长轮或年轮成“V”字形。
木材三切面 vessels:导管
2. 心材与边材 heartwood and sapwood
◇ 心材：在髓心周围部分，材色较深，水分较少者称为心材。 ◇ 边材：有许多树种的木材，靠近树皮的部分材色较浅，水 分较多，称为边材。
落叶松
水曲柳
枫木
柚木
紫 檀 原 材
作业要求
• 1、分组：每小组3-5人，每组设一名组长。 • 2、罗列出15种常用家具木材的木材纹理图
片，及相关家具图片，并大致陈述一下该 木材的产地，特点等等。 • 3、制作成PPT，小组选一个表达能力好的 学生上台汇报。
1 家具材料基本概述
1.1 木材材料特性与理化性能 1.2 人造板 1.3 其他常用配件与辅助材料
3、木材的干燥
• 木材的干燥是防止木材变形和开裂，提高木材的力学强度， 改善木材的物理性能，延长木材使用寿命，预防木材腐朽 变质，减轻木材的重量等。
未经干燥处理的木材
木材干燥的方法
干燥种类 天然干燥
人工干燥
干燥介质 空气 蒸汽 炉气 烟气 除湿 真空
干燥特点
利用自然条件来干燥木材，绿色环 保，成本低干燥效果好但干燥周期长
4. 握钉力 screw holding capability ：抵抗钉子被拔出木材 的能力。
三、 物理性质 physical properties
1. 密度 2. 水分 3. 干燥 4. 干缩与湿胀
1、密度
• 木材密度是指单位体积的质量，单位是g/cm3。
◇ 生材密度 ◇ 气干密度 ◇ 绝干密度 ◇ 基本密度
1. 强度 strength
表示抵抗所施加应力（stress）（荷载）能力(MN/m2)。 主要有： 1） 抗拉强度 tensile strength(分顺纹与横纹)
tensile strength parallel(perpendicular) to grain 2） 抗压强度 compressive strength (分顺纹与横纹)
比，分相对含水率和绝对含水率。 • 木材吸湿性：木材随着周期环境条件的变化，有空
气中吸收水分或向空气中蒸发水分。
• 木材平衡含水率：木材长期暴露在一定温度和 湿度的环境下，最终会达到的相对恒定的含水率， 此时木材所具有的含水率称为平衡含水率。 • 平衡含水率随着地区的不同、季节的不同而有 所差异。我国北方地区年平均含水率约为12%，南 方为18%，四川大约为16%，北京大约为10.5%。 • 木材的干缩湿胀：在一定含水率范围内，随着 木材本身含水率的变化，木材本身的尺寸和形状也 将发生变化。 • 由于各地区含水率的不同，与木材干缩湿胀的 特性，对木制品的设计、制造和质量带来很大的影 响，木材必须经过合适处理才能使用。
干材的顺纹抗压强度约为顺纹抗拉强度的50% 抗弯强度约为顺纹抗压强度的1.75倍。 横纹抗压强度只有顺纹抗压强度的15－20%
在木制品设计中，需要根据力学原理和木材力学 特性进行科学设计。
2. 韧性 toughness ：延展裂隙（cracks）所需要的能量 （J/m2）
3. 硬度 hardness：一个固体抵抗另一个固体在外力作用下 压入的能力（ability to resist indentation）。硬度高，耐磨 损性好(地板)。
木材细胞(纤维、导管、管胞等)排列的方向。
• 直纹理：
• 斜纹理：
•
螺旋纹理：
•
交错纹理：
•
波状纹理：
木材的直纹理和螺旋纹理
木材的交错纹理和螺旋纹理
木材纹理
黄花梨
鸡翅木
铁
力
瘿
木
木
酸枝木
榉木
榆木
黄杨
柚木
楸木
樟木
杨木
杉木
白蜡 Ash
非洲柚木
条纹乌木
红酸枝
三、木材的力学性质
1. 强度 strength 2. 韧性 toughness 3. 硬度 hardness 4. 握钉力 screw holding capability
檫木 ◇ 早材 ：温带或寒带的树种， 通常在生长季节早期所形成的木 材，细胞分裂速度快，同时体积 也大，胞壁薄，材质较松软，材 色浅，称为早材。
◇ 晚材 ：到了夏秋季，营养物 质流动减弱，形成层细胞活动逐 渐减低，细胞分裂亦因而衰退， 于是形成了腔小壁厚的细胞，材 色深，组织较致密，称之晚材。
5. 导管 vessel 导管是绝大多数阔叶树材
家具材料
住宅家具
办公家具
木质厨房
1.1 学习本课程的目的意义
◆ 木材特性与设计（美学、力学、理化、造型、结构） ◆ 设计与制造工艺（绿色设计、清洁生产） ◆ 木材特性与工艺（机械设备、生产流程、质量控制点） ◆ 木材特性与成本（生产、包装、销售、使用、回收） ◆ 木制品业原辅材料选用趋势
1.2 本课程的内容
8、常用木制品用材
◇ 国产材
针叶材类：
红松、马尾松、冷杉、云杉、落叶松、樟子松等。
阔叶材类：
水曲柳、黄菠萝、柞木（蒙古栎）、桦木、榆木、楸木、 麻栎、椴木、樟ห้องสมุดไป่ตู้（香樟）、楠木、擦木、核桃木、榉木、 黄杨木（结构极细致、材质光滑，易切削加工，适宜作雕刻 家具）、梓树等。
◇ 进口材 ：
柚木、柳安、红木（红檀）、紫檀、花梨木、乌木、酸 枝木、铁力木、桃花心木和胡桃木等。
1.2 人造板
一、胶合板 二、刨花板 三、中密度纤维板 四、细木工板 五、蜂窝板 六、空芯板 七、集成材
一、胶合板
胶合板：原木经过旋切或刨切成单板，经涂胶、纵横交 错排列、热压而成的人造板。
1、胶合板的特点 ◇ 相邻两层单板的木纹相互垂直。为了克服木
材各向异性的缺陷。 ◇ 一般为奇数层。纹理方向在厚度上对称。中
家具
玩具
木门
1 家具材料基本概述
• 1.1 木材材料特性与理化性能 • 1.2 木制品常用原材料 • 1.3 其他常用配件与辅助材料
1.1 木材材料特性与理化性能
一、木材的优缺点 1、木材的优点 a. 木材质轻而强度高； b. 木材容易加工，加工所需能量较低，不易污染环境； c. 木材有吸收能量的作用，有缓冲作用； d. 气干木材对热、电的绝缘性好，保温性好，不易结露； e. 木材有调节温度、湿度的功能； f. 合理使用的条件下，木材的耐久性强； g. 木材有天然的美丽的花纹、光泽和颜色，有特殊的装饰 效果； h. 木材是一种再生资源材料。
4. 弯曲
树干轴线或板方材材面不在一直线上，而向左右前后凸出的 现象称为弯曲。成材弯曲按弯曲方向不同分为顺弯、横弯和翘 弯三种。
弯曲对成材总的出材率有很大影响，弯曲度每增加1%，出材 率减少0.1%。由弯曲所引起的出材率的降低是成直线规律变化 的。
• 5. 裂纹
• 在树木生长期间或伐倒后，由于受外力或温度 变化的影响，使木材纤维之间发生分离所形成 的 裂隙，叫开裂或称裂纹。
所具有的输导组织（水青树 和昆栏树无导管）。
管孔 porous：在木材横切 面上的导管呈孔穴状的叫管 孔。
檫木的管孔
6. 木射线
在木材横切面上有颜色 较淡的，从髓心向树皮呈辐 射状排列的组织称为髓射线。 髓射线在木质部的称为木射 线。
水青冈的木射线
水青冈的木射线（左径向右弦向）
7、纹理 grain
compressive strength parallel (perpendicular) to grain 3） 抗弯强度 bending strength 4） 抗扭强度 torsional strength 5） 剪切强度 shearing strength(分顺纹与横纹)
在所有强度中，木材的顺纹抗拉强度最大，而横纹抗拉强 度最低。
• 根据木材密度的大小可将木材分为轻、中、重三类。 • 轻材：密度小于0.4g/cm3，如泡桐、椴木等； • 中等材：密度在0.5至0.8 g/cm3，如水曲柳、橡木 等； • 重材：密度大于0.8 g/cm3，如紫檀、花梨木等。
2、木材中的水分
• 木材中水分存在方式：自由水、吸着水和化学水。 • 木材含水率：木材中水分的重量与木材重量的百分
2. 变色和腐朽
木材受木腐菌的侵蚀，其正常材色发生变化，叫变色， 它是木材腐朽的初期阶段。
木材受木腐菌侵蚀，颜色发生变化，而且结构松软，易 碎，最后变成筛孔或粉末状的软块，这就是木材的腐朽。
3. 虫害
有害昆虫寄生于木材中所形成的孔道称为“虫眼”。根 据蛀蚀程度虫眼可分为表皮虫沟、小虫眼、大虫眼三类。虫 害可通过药物防治。
心层在板上而不在胶层上。 ◇ 组成胶合板的单板分表板（包括面板、背
板）、芯板。质量美观为：面板＞背板＞芯板。 ◇ 幅面大、厚度小、表面平整、纵横向强度较
大，力学性质均匀。
2、规格 最常用的是三层板和五层板，常用幅面是915×1830、
1220×2440mm。 3、胶合板的优点 ◇ 强度高 ◇ 韧性好，薄型胶合板易于弯曲 ◇ 握钉力好 ◇ 耐水 ◇ 尺寸稳定 ◇ 纹理美观
六、木材的缺陷 limitation
1. 节子 树木生长期间，长在树干上的活枝条
或枯死枝条的基部，称为节子。 在木制品上的影响如下：
◇ 节子破坏木材的均匀性和完整性，使局部纤维和年轮弯 曲。
◇ 节子本身硬而重，较其周围木材硬度大1~1.5倍，影响木 材切削和机械加工质量。（平刨事故）。
◇ 节子含树脂较多，制作木制品时，难以油漆，又当温度 升高是松脂容易渗出表面，沾污衣物。
木材的化学成分: 纤维素 cellulose
构成植物细胞壁（cell wall）物质的主要多糖。 半纤维素 hemicellulose
木材细胞壁多糖中非纤维素多糖的总称。 木素lignin
在木材中含量约为15－36%，分布在木材细胞的复合 胞间层和次生壁，起细胞间粘合作用，并充填在胞壁微纤 维之间，使之具有一定刚度。
• 裂纹在加工用材，板、方材都列为缺陷之一， 按其规定宽度用相对尺寸，分别降等使用。
6. 钝棱
在整边锯材中残留的麦木表面部分，称为缺棱。缺棱分为 钝棱和锐棱。
钝棱：锯材材棱未着锯的部分（材边全厚的局部缺棱）。或 者说，成材边棱的欠缺部分称为钝棱。
锐棱：锯材材连局部长度未着锯的部分（材边全厚的缺棱）。
边材
心材
3. 生长轮或年轮 growth ring or annual ring
◇ 生长轮：每个生产周 期所形成的木材，在横切 面上所看到的，围绕着髓 心构成的同心圆称为生长 轮。 ◇ 年轮：温带和寒带树 木的生长期，一年仅形成 一个生长轮就是年轮。
杉 Chinese fir
4. 早材和晚材 springwood and summerwood
7. 斜纹
斜纹是由于木材纤维排列不正常而出现斜纹理。
斜纹对木材的力学性质影响显著，纵向收缩大，干燥时， 易翘曲变形。
7 木材识别
• 主要从四个方面进行： • 树皮特征：包括：形态、颜色、厚度、气味、味道、 树液等 • 材表特征：平滑、突起、下陷等。 • 主要特征：木材细胞的组织在肉眼或放大镜下的表 现形态。包括：心边材；生长轮及早、晚材；管孔； 木射线；轴向薄壁组织；胞间道等。 • 次要特征：主要指木材的物理性质，包括：材色、 光泽、气味、滋味、重量、硬度、纹理等。
2、木材的缺点
• 木材性质具有高度的变异性； • 木材干缩湿胀，尺寸不稳定，容易变形、开裂、翘曲； • 木材容易腐朽和被虫蛀； • 小尺寸木材易于燃烧； • 木材具有天然缺陷。
3、木制品选用木材要求
• ◇ 差异干缩要小 • ◇ 花纹美观 • ◇ 油漆、胶接性能好 • ◇ 易于加工、切削性能好 • ◇ 弯曲性能好
利用蒸汽来干燥木材，便于统一供 汽，能控制干燥周期，但干燥效果一 般，成本较高
利用炉气来干燥木材，干燥周期较 长，对环境污染较大且成本较高
利用烟气来干燥木材，对环境污染较 大且成本较高
利用除湿机理来干燥木材，利于控 制，干燥效果较好，但成本较高
真空干燥周期最短，干燥效果好，但 成本过高
备注
五、化学性质 chemical properties