家具材料与结构.ppt

1、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,2,3,4,5,6,7,立木染色的效果及制品,8,用立木染色木材制作的工艺品,9,10,11,软木制品,12,橡树的树皮十分发达，每10年左右可采剥一次（软木）,13,木材按树种分为针叶材和阔叶材两大类： 针叶材

2、（裸子植物，常绿树材，软材）：树干通直，材质均匀，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,14,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

3、面：与木材纹理（树轴）垂直的切面。 径切面：通过髓心与木射线平行的纵切面。 弦切面：平行于树干与年轮相切的纵切面。,15,木材的三个切面,16,17,2、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

4、色较深。,家具材料与结构,18,19,（2）心材与边材 心材：是靠近髓心的木质部，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

5、（早晚材管孔大小差别小）、和半散孔材。,家具材料与结构,20,21,22,23,散孔材（上）与环孔材（下）在横切面上的区别,24,3、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,25,4、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

6、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、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,26,5、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

7、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,27,木材斜纹理还可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,28,6、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

8、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,29,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

9、、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。 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,30,（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（

10、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,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,木材细胞壁结构示意图,41,（三）木材的主要物理性质 1、密度和表观密度（容重） 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。,

11、家具材料与结构,42,2、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,43,(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

12、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率与气候和季节有关。,家具材料与结构,44,45,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,46,3、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