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1、家具设计,101404205 李开,木材纹理及化学组成,二、木材纹理样例,三、木材化学组成,四、化学成分对木材的影响,目录,一、木材的粗视构造,一、木材的粗视构造,1、边材和心材 2、生长轮（年轮） 3、早材、晚材 4、管孔、木射线 5、轴向薄壁组织 （离管型轴向薄壁组织傍管型轴向薄壁组织）,边材和心材,边材和心材 从树干的横切面看，外部靠近树皮部分，材色较浅，称为边材，边材一般为黄白色，边材有生活细胞，具有输导树液、机械支持和储藏营养物质等功能；内部靠近髓心部分，材色较深，称为心材，收材无生活细胞，由边材逐渐转变形成，无输导和储藏的功能。心材根据树种有黄、褐、红、黑等各种不同颜色。,年轮,年
2、轮：年轮也叫生长轮(growth ring)或 生长层(growth layer)。在一个生长季内 ，早材和晚材共同组成一轮显著的同心环 层，代表着一年中形成的次生木质部。在 有显著气候变化的地区，植物的次生木质 部在正常情况下，每年形成一轮，因此， 习惯上称为年轮(annual ring)。但有不少 植物在一年内的正常生长中，不只形成一 个年轮，柑橘属植物的茎，一年中可产生三个年轮，也就是三个年轮才能代表一年的生长，因此，又叫假年轮，即一个生长季内形成多年年轮。此外，气候的异常，虫害的发生，出现多次寒暖或叶落的交替，造成树木内形成层活动盛衰的起伏，使树木的生长时而受阻，时而复苏，都可能形成假
3、年轮。没有干湿季节变化的热带地区，树木的茎内一般不形成年轮。因此，年轮的数目通常可作为推断树木年龄的参考。,早材、晚材,早材与晚材：维管形成层的活 动易受外界环境条件的影响， 在有明显冷暖季节交替的温带 ，或有干湿季节交替的热带， 形成层的活动随季节更替，表 现出明显的节奏性变化。形成 层的活动有强有弱，形成的细 胞有大有小，壁有厚有薄，颜 色有深有浅，从而在次生木质部的形态结构上表现出明显差异。在温带春季，气候条件逐渐变暖，形成层活动也随之增强，结果形成的次生木质部细胞多，其中导管和管胞的直径大而壁薄，木材颜色较浅，木材质地较疏松，称之为早材(early wood)。在夏末秋初，气候条件逐渐
4、不适宜于树木生长，形成层活动随之减弱，形成的细胞数目减少，其中导管和管胞径小而壁厚，木材颜色深，木材质地较紧密，称之为晚材(late wood)。,木材的三种切面,木材的三种切面,红松又名果松，属于松科植物，国家级重点保护野生植物。主要分布在我国东北长白山到小兴安岭一带，红松材质轻软，不易变形，耐腐能力强，适用于建筑、桥梁、枕木、家具制作等。,二、木材纹理,红松,用红松木加工的木材 已加工好的木料,榆木,大家应该听说过“榆木疙瘩”这个词吧，意思是形容其不开窍，难解难伐之意，从这个词语我们可以就看出榆木的一些性能，榆木属榆科，榆属，主要产地为北方，尤其黄河流域。榆木材幅宽大，质地温存优良；变形率
5、小，木性坚韧，纹理通达清晰，硬度与强度适中，适宜雕刻，刨面光滑，弦面花纹美丽，有“鸡翅木”的花纹，可供家具、装修等用。在北方家具用材中，榆木所占比例最大，有擦蜡做，也有擦漆做。山西、山东、河北、河南等古家具大省随时可见榆木家具的踪迹。榆木做的家具纹理粗犷，风格质朴。,榉木,榉木也称椐木，产于我国南方，木材质坚致，纹理美观，可供建筑及器物用材。榉木分为很多种，其中心材为红褐色特名为“血榉”，有的榉木有天然美丽的大花纹，色彩酷似花梨木。中国古代有“北榆南榉”之说，指的是北方家具主要用榆木，南方家具用榉木，因此，榆木和榉木都是过去打造家具的良材，可作为床、桌、柜等。榉 木也可以作为饰面板，红榉饰面板
6、不少人装修都有采用。 榉木木纹（宝塔纹）：,榉木,榉木重、坚固，抗冲击，蒸汽下易于弯曲，可以制作造型，钉子性能好。为江南特有的木材，纹理清晰，木材质地均匀，色调柔和，流畅。比多数普通硬木都重，在所有的木材硬度排行上，属于中上水平。,榉木的白木质呈红色调白色,核桃木,，核桃木（Juglans regia）在亚洲、欧洲都有广泛的应用，在我国主要在华北、西北和华中栽培。核桃木是最优良的家具用材之一，用于高档家具、橱柜、工艺品和雕刻品等。核桃木流行原因之一是它的重量较轻经及颜色的富有变化，核桃木心材通常浅黄褐色至褐色，颜色和条纹通常随产地不同而有所变化。通常核桃木是灰褐色的，带有明显的深色或黑色条纹，
7、其颜色随着时间的流逝会变淡。 中国核桃木成材期为50年-100年，边材成白色，心材颜色呈浅棕色，略浅于北美胡桃木，棕眼呈类似紫檀的牛毛纹，心材纹理富于变化。在清代是晋作家具的主要木材。,国产核桃木木纹：,水曲柳,装饰面板中用的比例最大的就是水曲柳面板，之所以采用此种面板，与它的特性是分不开的，水曲柳学名白蜡木，属于木犀科梣属的一种木材，主要产地为我国东北、华北、俄罗斯等地，水曲柳最大的优点是在于它的纹路，水曲柳纹路美观清晰，如作为饰面板或是家具，刷清漆或刷白能够最大程度地体现出它美丽的花纹，适合于现代简约的风格，而且水曲柳面板还是价格较低的一种饰面板，因此装修中采用最多也不奇怪了。水曲柳的缺点
8、是如果作为实木家具，变形较大，所以水曲柳如果是做全实木，多用小木块拼接，大块的木材收缩变形大，不适合。,水曲柳,水曲柳装饰板,楠木(金丝楠）,金丝楠是中国特有的优良木材，属国家二级保护植物，在明末就已经濒临灭绝。金丝楠木性稳定，不翘不裂，经久耐用；再加上它性温和、冬暖夏凉，香气清新宜人。所以，历史上金丝楠木专用于皇家宫殿、少数寺庙的建筑和家具，古代封建帝王龙椅宝座也都要选用优质楠木制作，民间如有人擅自使用，会因逾越礼制而获罪。,香樟,樟树为亚热带常绿阔叶林的代表树种，为亚热带地区（西南地区）重要的材用和特种经济树种 常绿乔木。叶互生，卵形，上面光亮，下面稍灰白色，离基三出脉，脉腋有腺体。初夏开
9、花，花小，黄绿色，圆锥花序。核果小球形，紫黑色，基部有杯状果托。广布于中国长江以南各地，以台湾为最多。植物全体均有樟脑香气，可提制樟脑和提取樟油。木材坚硬美观，宜制家具、箱子，又为绿化树、行道树。因全株散发樟树的特有清香气息，故在民间多称其为香樟。在某些地区，樟树甚至和神鬼相联系，故在民间一般多不砍伐生长已久的樟树,香樟,香樟花,崖豆属、铁刀属树种（鸡翅木）,“鸡翅木”这一木材在红木家具店也是十分常见的，它比起紫檀、花梨、酸枝等木材来说价格比较便宜，而且它最大的特点在于纹理类似于鸟类的翅膀，所以被称之为“鸡翅“但实际上，鸡翅木类木材有三种，一种称为铁刀木，我们福建的山区、云南等地就有出产，也称
10、之为老鸡翅，第二种称为白花崖豆木，又称缅甸鸡翅，产于缅甸，颜色较深，密度较大，手感沉，第三种称为非洲崖豆木，又称非洲鸡翅，颜色相对较浅，密度也小，表面打磨后比较毛糙，铁刀木和缅甸鸡翅由于砍伐过度现在已经十分稀少，而大量的鸡翅都是来自于非洲产的崖豆木。,鸡翅木木纹：,鸡翅木小凳,紫檀属树种,红木中紫檀属树种有两类，一类是紫檀木类，只有一种木材，另一类是花梨木类，有七种木材。,（1）紫檀木类,紫檀是世界上最名贵的木材之一，主要产于南洋群岛的热带地区，其次是交趾。我国广东、广西也产紫檀木，但数量不多。印度的小叶紫檀，又称鸡血紫檀，是目前所知最珍贵的木材，是紫檀木中最高级的。常言十檀九空，最大的紫檀木
11、直径仅为二十公分左右，其珍贵程度可想而知。,紫檀之所以被世人尊崇是由于木材本身的木性，从色泽上来看，紫檀颜色紫红到紫黑，在红底色中透出高贵的紫黑色，雍容华贵、静穆高古。十分符合古代统治者的喜好；从表面光洁度来看，紫檀经细砂纸打磨之后，本身就透出绸缎般光洁如玉的质感，而不需任何上漆或打蜡；从纹理上来看，紫檀的纹理致密，细如发丝，类似牛毛状的卷曲纹路。同时一些紫檀老木料表面密布着金色的细丝（俗称金星金丝），如星空闪烁，十分好看。从密度上来看，紫檀极其重硬，气干密度达到了1.05-1.26g/cm3，属于最重的深色名贵硬木之一，一小块紫檀木拿在手里就沉甸甸的，木材入水即沉。,紫檀木类,檀香紫檀原木,
12、檀香紫檀木纹，密布的金星金丝可见,（2）花梨木类,这类木材才是正宗的花梨木，共有七个树种，越柬紫檀、大果紫檀、鸟足紫檀、安达曼紫檀、印度紫檀、刺猬紫檀、囊状紫檀，除了刺猬紫檀产于热带非洲，其余六种木材均产自东南亚各国的热带雨林地区。因此这些木材一般通称为东南亚草花梨。 常见的花梨木和同属的亚花梨木的区分在于气干密度，气干密度大于0.76g/cm3的称为花梨木，小于的就称为亚花梨木，如非洲紫檀、安哥拉紫檀等。亚花梨大部分产于非洲和南美地区。在花梨木的七个树种中，木性最好、比重最大的是越柬紫檀和鸟足紫檀，通常沉于水，但在市面上较少见，我仅就市面上常出现的大果紫檀、刺猬紫檀做介绍。,大果紫檀（缅甸花
13、梨、草花梨）,大果紫檀俗称缅甸花梨，是最常用的一种花梨木类木材。主产于缅甸，在老挝、泰国也有分布。气干密度在0.82-0.86g/cm3，木材心材呈桔红、砖红或紫红色，常带深色条纹，划痕可见至明显；木屑水浸出液浅黄褐色，荧光弱或无，木材新切面有浓郁的香气，在红木中，缅甸花梨和白酸枝、鸡翅木属于差不多档次，算是较为便宜的红木了。,刺猬紫檀（非洲黄花梨）,在红木家具市场上，有不少家具的材质上标称为“非洲黄花梨”，据了解，这种木材实际上是紫檀属的刺猬紫檀，属于花梨木类，只是由于它的色泽和纹理有一点类似于真正的黄花梨家具，所以被人冠名以“非洲黄花梨”，当然，不管从木材的性能、色泽、油性与黄花梨那是天壤
14、之别，不过它还是属于深色硬木类木材，性能上还是不差的。在市面上，非洲黄花梨的价格应该来说算是比较低的，比起橡木、樱桃木、胡桃木都要低得多，和金丝柚处于同一水平。,非洲黄花梨木纹：,2、木材的化学成分,木材的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素,其总量占木材的90% 以上,其分子结构、性质及相互间的关系不仅是木材各种性质的物质基础,也是木材改性和阻燃处理的化学基础。木材的次要成分包括抽提物、灰分等,在木材中的含量较低,但对木材的性能影响也比较大。,木材的化学组成,1、木材的基本元素 C (约50%)、H (约6.4%)、O (约42.6%)、N (1%) 2、木材化学成分，有细胞壁物质和非细胞壁物
15、质之分，或称为主要化学成分和少量化学成分。,3、化学成分对木材的影响,1 纤维素和半纤维素 木材的强度主要来自于木材纤维，半纤维素对纤维素起着机体的作用，并提高细胞壁的容积量。而且他们在造纸中的也是非常重要的，在制浆造纸中，半纤维素能增加纤维素的可塑性和柔韧性，因此在造纸的过程中要尽可能的脱去木素，最大程度的保留纤维素，不同程度的保留半纤维素。 纤维素具有吸附水分子的能力，纤维素的吸湿直接影响到木材及其制品的尺寸稳定性和强度。 木材力学强度在纤维饱和点以下随水分减少而增大，纤维素大分子之间形成的氢键是主要原因之一。 干燥过程中，木材水分初期易蒸发，后期不易蒸发也和水分与木材之间形成的氢键有关。
16、,木材的抽提物,木材的抽提物是指木材中除构成细胞壁的纤维素、半纤维素、木素之外，经溶剂如水、酒精、苯、乙醚、氯仿或用稀碱稀酸溶液抽提出来的物质的总称（包括除细胞壁以外，存在于胞腔中或细胞间隙的淀粉粒，草酸钙等）。 主要有单宁、树脂、树胶、精油、色素、生物碱、脂肪、蜡、糖、淀粉和硅化物。 木材提提物的含量少者约为1%,多者高达30%以上。含量随树种、树龄、树干位置以及树木生长的立地条件不同而有差异,一般心材含量高于边材。而心材外层又高于心材内层。虽然含量不大，但不少都是与人类密切相关的药品、化工原料，并对木材加工工艺产生积极或消极的影响。,抽提物对木材物理性质和加工的影响,a磨光作用 热带材中含
17、树胶、树脂者耐磨性增高，加工时有天然磨光作用，愈疮木含某种抽提物，所以利用自身的磨光性可做船的轴承等。 b对渗透的影响 抽提物抽出之后，木材渗透性提高。因气体渗透系数与浸提物抽出量成正相关，原因在于抽提物多存在于胞腔内壁和纹孔口上，阻碍木材的渗透性。 c对吸湿性、体积稳定性、木材干燥的影响 某些抽提物的吸湿性比细胞壁物质还大，所以经抽提之后木材吸,湿性降低，体积稳定性提高。某些树种在干燥前将抽提物抽出，可降低皱缩的程度。 d.对木材表面耐候的影响：抽提物对木材表面的光化学反应起着促进作用，增加了木材表面光降解程度。 f.木材具有不同的颜色,其原因与木素有关,也与抽提物有关。有些木材的颜色是由于
18、木材的细胞腔、细胞壁内填充物或沉积物而产生的。材色的变化因树种和部位而异,一般来说,心材材色较深是因为心材抽提物较多。,木质素,存在于高等植物中。主要是在木质化植物的细胞壁中。,木质素可分为三种:阔叶树木质素、针叶树木质素和草类木质素。 在木本植物中,木质素含量为2035,在草本植物中为15-25。,云杉木质素的结构示意图,木质素与木材物理性质,因木质素在木材中的含量为2030%。故木质素与木材物理性质密切相关。 与木材强度，木材细胞由胞间层联结。如用药剂将胞间层的木素除去，则细胞之间失去结合力。稍施外力，木材细胞将相分离，木材失去了强度。 与木材电学性质：有人对15种木材做实验，发现酸不溶木
19、素与电容率和直流电导率成直线相关（沿木纹方向）。由此可见，可以介电测定方法，无损测定木材中的木素含量。 与木材导热性：据研究，木材的热导率为木质素含量的函数，似乎存在木质素含量越高，热导率越低的现象。,木质素的化学性质,显色反应 因为木质素中含有一些特殊基团，如乙烯基、羰基、苯基等具有共轭双键的发色基团；以及羟基、羧基等助色基团，会使木材产生颜色。同时木质素可和许多有机化合物，无机化合物发生特殊的颜色反应，这对研究木材的颜色及其变化，细胞壁木质化程度确定木质素在细胞壁中的分布和木质素大分子的功能基者很重要，同时，还可作为区分针、阔叶树材及木材染色的依据。用苯酚与盐酸处理木材时，木质素产生蓝绿色；用盐酸苯胺处理，木质素产生黄色；用间苯三酚与盐酸处理，木质素产生红紫色，具体见下表：,间,氧化反应：如果用臭氧或过氧化氢作用木材，木质素就生成各种有机酸，木质素较纤维素，半纤维素易于氧化，如木质素漂白，就是如此。 木质素的光氧化颜色：木材中的木质素，在日光和空气作用下，吸收光能然后木质素分子与氧发生化学反应，形成发色团，使木材材色变深。 光解反应：木材的光降解主要发生于木质素。对光木质素是不稳定的。,Thanks,