木材及木质复合包装材料.ppt

1、第五章木材和木质复合包装材料，木制包装是用木材制品和人工木材板材(如三合板、纤维板)制成的包装的总称。 木制容器主要有木箱、木桶、木箱、木制夹板、纤维板箱、胶合板箱及木托盘等。 木制的包装适用于大型或较重的机械、五金交电、自行车，以及怕压力、震动的机器、修订器等商品的外包装。 三合板、胶合板箱、刨花板托盘、木箱、OSB纸箱、包装木材、天然木材、人造木材、针叶木材：红松、落叶松、白松、马尾松等具有高耐久性和廉价木材的缺点：有各向异性现象，容易受环境温度、大气湿度的影响而变形、开裂、翘曲，容易腐烂然而，通过适当的处理能够消除或减轻这些个的缺点。 包装木材的分类、木材包装的优缺点、第一节木材的构造与

2、性能，一、木材的构造横截面：与树轴垂直的截面。 横断面可见树皮、形成层、木质部、年轮、导管、脂道、髓心、髓线、芯材、端材等。 纵截面：与树轴平行的截面。 直径切削面：通过树轴的纵向切削面。 弦截平面：不通过树轴的纵向截平面。图321木材的宏命令构造1横截面2径断面3弦截平面4树皮5木质部6年轮7髓线8髓心、木材的构造、树皮：树干最外侧的层、由外皮软木组织(或称为栓皮)和内皮构成的新生层：位于树皮的内皮与木质的边界之间，形成极薄的粘膜。 木质部：新生层多年生长积累的结果。 一年来树木生长速度不均匀，春季树木生长最旺盛，常产生薄壁、宽阔空洞的导水细胞球，木质柔软，颜色浅，又称春材，又称早材。 随着

3、季节的变迁，树木的生成逐渐变慢，细胞球逐渐增加厚壁狭窄腔的支持细胞球，其木质坚硬，色彩浓厚，又称夏材，又称晚材。 因为冬天树木不生长了，在树干的横截面上可以看到每年生长的木质的界限线，被称为年轮。 年轮在直径面是和树轴有角度的带状条纹，弦面的边缘与直径面近似，中间部分呈现接近椭圆的颜色形状。 年轮里晩材越多木质越硬。 通常，在横截面上沿半径方向包含一定长度的夏材的宽度的总和，以占一定长度的百分率即夏材率来测定木材的品质。 木质的构造，髓心和髓心：木质的中心，最先生成木质。 各种树木的髓心大小一般差别较小，直径约在35mm之间。 出自髓心呈放射状，垂直于木轴，运输、储藏养分，通过各层径向配管，称

4、为髓线或木线。 麻纤维部分的髓线叫麻纤维线。 各种树木的髓线宽度细而不同，针叶植物非常细，难以分辨，阔叶树的髓线很多，其中也有枹栎、相思等髓线很常见的树种。 髓心和髓线多由薄壁细胞球构成，是木质的弱点。 其质地柔软，强度低脆弱，无耐腐蚀性，在干燥和使用过程中最易出现这种裂纹。 芯材和边材的靠近髓心的木质由老死的细胞球构成，已经没有活力，材质硬，本来空隙大多用树脂和丹宁填充，颜色深，腐烂，有很高的强度，被称为芯材。 木质边缘由年轻或新生的细胞球组成，具有旺盛的活力，富含水分、淀粉、油类等，颜色浅易腐烂，强度低，被称为边缘材料。 芯材质量好，但因接近髓心，木节多，不易弯曲。 边的材质柔软，节少，容

5、易弯曲。、二、木材的物理性质，木材的使用质量，主要取决于其物理、力学、化学和技术等性质。 在这些个的性质中发挥主要作用的是物理性质，特别是吸湿性。 大多数木材的性能受木材含水量的影响。 木材的主要物理性质可以通过外观吸湿性和含水量变形重量、外观、颜色来识别木材的树种和品种。 一般木材的颜色，芯材比边材深，夏材比春材深。 因此，木材的颜色在一定程度上能够反映木材的密度性、强度、耐久性。 木材颜色不正常表示木材变质或变质。 含水量多的木材比干燥的木材颜色更深，被菌类感染的木材经常变色，出现红、茶、蓝等暗色的斑点和条纹，其感染过长则发霉腐烂，有恶臭的气味，过长则受到大气作用的木材呈暗灰色，受到高温作

6、用的木材多为黑色纹理针叶木材具有均匀简单的纹理，阔叶树木材因树种不同而有特有的纹理，因此纹理是木材条件和木材树种的识别方法之一。 松、杉、水曲柳、枹栎等树种的弦割面和枫树、山毛榉等树种的径割面，有美丽的肌理构成，非常适合精制的包装木箱。 音材的传音性强，干燥的木材和木材的顺纹方向传音性更好。 敲打木材时，声音清晰，明亮的多是干燥坚实的木材。 木材含水量增加或木材密度减少时，其声音减弱。 腐朽的木材只能发出暗淡的声音。 气味对每个树种所含化合物不同，可根据木材的气味区别树种。 新伐木材的气味最大，随着木材干燥和贮藏时间的延长而减弱。 木材丢失固有的气味变化时，即表示木材变质，有霉烂的气味时，木材

7、已经腐烂。 吸湿性和含水量、吸湿性：木材从空气中吸收水分的能力。 根据环境的温度、空气的相对温度而变化，环境温度越低或者温度越大木材的吸水能力越强。 回水性：当环境温度上升、空气的相对大气湿度下降时，木材向空气中释放水分的性质被称为木材的回水性。 木材的吸湿和回水过程是木材内部水分和空气水分的平衡过程。 木材中含有的水分和周围空气的相对大气湿度达到平衡时，木材吸水和水分都不会失去。 木材中水分以化学结合水、自由水、吸附水三种状态存在的化学结合水的含量少，一般为12以下。 自由水存在于木材的细胞球间隙和细胞球腔，通过细胞球的毛细胞球管作用被吸入。 吸附水是通过细胞球的吸附作用进入细胞贴壁的水分。

8、 木材的吸湿性是用木材中的自由水以及吸附水的总和来测定的。 水分进入木材后，首先被细胞球吸收细胞贴壁，其佟预的水分会滞留在细胞球腔和细胞球间隙。 木材干燥时，首先失去自由水，然后失去吸附水。 新伐和湿木材含有这些个三种状态的水分，完全干燥的木材只含有化学结合水。 根据木材中的水分含量状况，用不同的含水率表示相对含水率和绝对含水率：木材中的含水重量和当时湿木重量的百分率。 绝对含水率：木材中含水重量与木材绝对干燥后重量的百分比。 饱和含水率：木材处于纤维吸收点时的相对含水率称为饱和含水率。 纤维吸收点：木材在干燥过程中，当内部水分逐渐被输送到外部，所有自由水散失，细胞贴壁充满吸附水时，木材含水量

9、的限制点。 木材是纤维吸收点，机械强度最低。 木材的饱和含水率因树种不同而略有不同。 周围温度20的情况下，一般为2535，随着温度上升而降低，通常作为其平均值采用30。平衡含水率：由于木材具有吸湿性和还原水性，在周围空气的蒸气压与木材表面的蒸气压相等的条件下，木材中水分达到吸收与扩散的动态平衡时的含水率称为平衡含水率。 使用中木材的平衡含水率都低于纤维吸收点。 变形、干燥收缩和湿膨胀木材的含水率低于纤维吸收点时，水分(指吸附水)进一步增减将导致细胞贴壁膨胀收缩，引起木材体积的膨胀收缩。 一般情况下，厚壁细胞球的膨胀量比薄壁细胞球大，坚固且重的细胞球柔软且比轻的细胞球膨胀量大，细胞球的横向膨胀

10、量比纵向大。 木材夏材的膨胀量比春材大，横纹方向的膨胀量比纵纹方向的膨胀量大，弦方向的膨胀量比径向的膨胀量大。 一般木材弦方向的膨胀量约为612，径向的膨胀量为36，纵向的膨胀量为01，较小。 木制品在使用中，主要会散失水分，引起产品的不均匀收缩，使产品产生缺陷。 因此，大多用木材的干燥收缩率来测量膨胀量。 2由于变形和翘曲木材在干燥过程中各部分的干燥速率不同，各方向的干燥收缩率也不同，木材在干燥过程中容易变形。 变形剧烈时，木材会产生内部应力，产生翘曲，进而产生裂纹。 木材变形和翘曲受其原始形状、厚度、宽度窄、年轮、肌理构成、部位、容积、树种和干燥速率的影响。 通常，木材的变形向髓心和湿面方

11、向突出，向与木材纹理垂直的方向翘曲，木制品的接合部松弛隆起，产生裂纹和裂纹。 开裂木材的干燥变得不均匀的话，在木材内部产生压缩应力，超过木材的横条纹极限拉伸强度的话，会引起木材的开裂。 即使木材或厚锯的强度能够抵抗其内力，也不会暂时裂纹，但加工后由于其内部应力的存在和产生的表面塑性形变，会引起锯的变形、翘曲、裂纹。 为了避免收缩造成的裂纹，在干燥木材时，必须采取适当的措施，使木材均匀干燥。 木制品使用木材时，请尽量使用粘接木、三合板等代替木材，或者使用轻量且收缩性小的木材。重量、一般树种的木材比重没有大的变动，在约13到17之间，通常采用平均值15。 因为干燥木材的容积平均约为500kgm3，

12、所以木材的空孔率大。 木材的容积重根据树种、树龄、生长条件、部位、空隙率、含水率而变化，通常小于1000kgm3。 影响木材容积重的最主要因素是含水率，通常以含水率15的容积重为基准，作为标准容积重。 三、木材的力学性质、抗压强度、极限拉伸强度抗弯强度、抗剪强度、弹性模数、抗压强度，根据受力方向和木材纹理的关系，可将木材的抗压强度分为顺纹和横纹抗压强度。 横条纹的抗压强度分为径向和弦方向的抗压强度。 木材顺纹抗压强度极限大而稳定，是木材使用的主要形式，常用木材顺纹抗压强度极限为3070MPa。 针叶植物的顺纹抗压强度极限是横条纹的1015倍。 阔叶树的顺纹抗压强度极限约为横纹的37倍。 具有粗

13、髓线的树种(麻闪、青冈等)的径向为弦方向的15倍。 其他树种没有明显差异。 弦抗压强度的极限约为径向的15倍。 极限拉伸强度、木材顺筋极限拉伸强度为抗压强度的23倍，通常可达到100500MPa。 在拉伸产品端部的接合处施加拉伸力时，由于横条纹的受压和剪切大多会先破坏，因此现状是不能将木材的顺筋拉伸强度活用于一盏茶。 横条纹的极限拉伸强度极小，约为顺纹的1412。 所以木材通常不作为承担横条纹拉伸的产品使用。 静力弯曲强度、木材具有优良的静力弯曲强度。 一般木材的静力弯曲强度极限的5011OMPa约为正筋抗压强度极限的1520倍。 木质产品受到弯曲静力时，其极限拉伸强度的极限大于抗压强度的极限

14、，因此，首先在产品的受压区域产生褶皱，然后在拉伸区域折断。冲击弯曲强度、木材是耐冲击弯曲的材料，经常用于制造需要承受横向冲击负荷的产品。 春材和夏材区别明显的树种，径向冲击弯曲强度比弦方向高。 阔叶树中的散孔材，两个方向的冲击弯曲强度没有差别。 普通阔叶树的横向冲击弯曲强度比针叶植物大约0520倍。 抗剪强度、木材纹理对木材的抗剪强度影响很大，而顺纹抗剪强度几乎不受年轮方向的影响，粗髓线的树木其弦方向的抗剪强度在径向上大约大于1030。 顺纹抗剪强度极限为415MPa，抗压强度极限约为1525。 横纹抗弯破坏的剪切面多与木材纤维平行，其强度极限远高于顺纹，为37倍。 但是，在实际使用中，由于产

15、品首先被横纹压坏，所以利用价值低。 横条纹剪切强度极限远远高于横条纹剪切强度极限，但实际上难以用于一盏茶。 硬度、弹性模数、木材的硬度也因花纹而异，如针叶植物横截面的硬度比纵剖面的硬度约35，阔叶树约25。 一般树种的直径截面和弦截面的强度大致相同，但具有粗髓线的树种的弦截面的硬度大，为510。 木材的弹性模数低于金属材料，与筋相交是木制品容易变形的主要原因之一。 木材的拉伸抗压弹性横向量(e )比横条纹大730倍，剪切弹性模数(g )约为e的11013，一般树种的弹性横向量e在约100015000MPa之间。 四、木材的过程性能，握钉子的力(握钉子的力和卷钉子的力)握钉子的力，是木材纤维为钉

16、子按压或切断，木材对钉子施加压力的结果。 木材纤维的方向对握力器力起着重要作用，平行纤维方向的握力器力小于垂直方向的约25，弦方向和径向的握力器力几乎没有差别。 握力器力也随树种、容积、容水率而变化。 通常，阔叶树比针叶植物握力器力大，密、干燥、容积大的木材比较柔软，湿气和容积小的握力器力高。 木材的握力器力受钉子的大小、种类的影响，木材对大钉子的握力器力比小钉子大，方钉比圆钉子大，螺钉比普通钉子大。 为了测量耐裂性木材的耐裂性，通常以木材的顺纹方向的单位长度能够承受的最大静力裂纹负荷为基础。 木材的抗裂性，对握力器力有很大的影响，也给木材的切断加工带来困难。 一般来说，针叶植物的抗裂性比阔叶

17、树小，针叶植物弦方向的抗裂性比径向小，阔叶树髓线比较发达，所以径向比弦方向小，特别是有粗髓线的木材差异更显着。 弯曲能力木材的弯曲能力是制造弯曲和弧形木质产品的主要依据。 木材的弯曲能力主要取决于木材的塑性，阔叶树的环孔材料的塑性最好，如樫、柳、榆、水曲柳、山毛榉等树种弯曲能力最高的散孔材如下，针叶植物最差，如红松、白松的弯曲能力最差。 在同一树种中，树龄小的弯曲能力优于老木，木节、斜纹、裂纹、腐朽的木材没有良好的弯曲能力。 第二节人工板材、三合板是将原本就很薄的木片旋转切割、筛选、干燥、涂抹后，用木材的肌理构成纵横交错重叠，用热冲压机加压而成。 层数均为奇数，有3层、5层、7层或以上的层次。

18、 三合板的各层与木材纹理方向相互垂直，各层的收缩和强度可以相互弥补，避免了木材顺纹和横纹方向不同的影响，使三合板不发生翘曲和裂纹等变化。 包装轻工化学工业类商品的三合板多用酚醛树脂和脲醛树脂作为胶粘剂，具有耐久性、耐热、抗菌等性能。 包装食品的三合板多使用谷胶和血浆作为胶粘剂，具有无臭、无味等特性。 纤维板板面平坦，不易破裂，不易腐蚀，具有一定的抗压、弯曲强度和耐水性能，但冲击强度不如板和三合板，适合包装木箱挡板和纤维板桶等。纤维板有硬质和软质两种，包装纤维板为硬质纤维板，分为1、2、3等，软质纤维板结构松散，具有保温、隔热、吸音等性能，一般用于包装防振衬里等。 纤维板的原料有木质和非木质的区别，前者是指砍伐木材加工后的下脚材和森