影响木材质量的六大因素分析

目前市场上的木材种类繁多、质量不一,我们需要充分了解哪些因素会影响木材的质量,再对这几个方面引起重视,才能确保最终生产出令人满意的家具产品—Sandy Sun

 

用于制造家具的木材多种多样,家具生产商或个体户往往无法准确地辨别出质量优异的木材,因为他们没有找到合适的方法或者不知道从哪些方面入手。在下文中将详细介绍影响木材质量的六大因素,以便制造商或个人工作坊能够找到合适的优质木材。

 

木材的密度

木材基本密度是木材的一种属性,也可以称为“气干密度”,指的是木材在一定的大气状态下达到平衡含水率时的重量与体积比。如果木材的气干密度大,说明它的份量重,硬度大且强度高。所以这是一个衡量木材的强度指标。实木地板的木材一般要求气干密度在0.6以上。由于各地区木材干衡含水率及木材气干程度不同,气干状态下木材含水率数值的范围通常在8%到15%之间。在中国规定气干材含水率为12%,即把测定的气干材密度,均换算成含水率为12%时的值。

因此,人们会普遍认为木材的密度越高,强度也高,材料的分量就越重,其质量也就更好,这一说法有着参考价值但也存在片面性。比如把气干密度大且重的实木制成家具或地板之后,因这类木纤维很细密,其吸水胀膨率会变高,在排水的时候木材的收缩率也会更高,所以重量越重的实木家具,由于热胀冷缩,它更容易变形。

显而易见,在选择木材时不能只观察它的密度高低。针对木材密度高会变形的问题,应当采用合适的干燥工艺,让木材的含水率保持在理想的范围内,确保其稳定性,这类密度偏高、且经过干燥处理、不易变形开裂的木材才能被认为是质量好的。 

 

环境的温度和湿度

周围环境的温度和湿度对木材的属性有着直接的影响,如果木材长期被放置在温度、湿度过高的地方,木材的强度会被大幅度减弱。当周围环境的温度升高时,木材受热,其组成细胞壁的成分会逐渐软化,强度随之降低。如果是正常的气候条件下,温度升高不会引起木材化学成分的改变;温度降低时,木材还将恢复原来的强度;但是把木材长期处于40℃至60℃时,木材会发生缓慢碳化,甚至长期处于高温60℃至100℃时,木材里面的水分和所含挥发物会被蒸发;当环境温度在100℃以上时,木材会被缓慢分解为组成它的化学元素。

反之,环境温度过冷也不利于木材的属性。当环境温度降至0℃以下时,木材中的水分会结冰,强度将增大,但木材会变得比原来更脆,一旦解冻,材料的各项强度都将低于未被冰冻时的强度。

另一方面,环境湿度过高对木材产生的负面影响会很严重。高湿度会使木材介质内部水蒸气的分压越来越大,木材表面上的水分会更加难以蒸发,材料的干燥速度也会随之降低;如果环境的相对湿度比较低,那么木材表面水分的蒸发速度会变快,整个表层的含水率就能得到控制。当然,如果相对湿度过低,木材也会出现开裂等其他缺陷,因此,只有把木材放置在温度、湿度适宜的环境下,才能够让木材的质量得到保障。

 

木材的含水率

木材的含水率同样会对其强度产生很大的影响。木材中水分存在的状态:按其与木材的结合形式与位置,可分为三类:自由水、吸着水和结合水。木材中主要水分是自由水和吸着水,化合水的含量非常少。日常使用中,吸着水对木材的性能起着至关重要的作用。

当木材细胞壁含水率(吸着水)处于饱和状态,而细胞壁无自由水时,这时候木材的含水率被称为纤维饱和点。纤维饱和点是木材特性变化的转折点。

当木材的含水率在纤维饱和点以上变化时,只是自由水在变化,对木材的强度没有影响;当木材的含水率在纤维饱和点以下变化时,随着含水率的降低,吸附水减少,木材细胞壁趋于紧密,强度增大;反之,木材的强度减小;当达到纤维饱和点时,木材的细胞和细胞间隙就像水库一样蓄水,木材体积和性能基本不发生变化。含水率对木材各种强度的影响程度是不同的,对顺纹抗压强度和抗弯强度影响较大,对顺纹抗剪强度影响较小,对顺纹抗拉强度影响最小。测定木材强度时,通常规定把木材含水率为12%(称木材的标准含水率)时的强度作为标准值。

一般情况下,木材的含水率不宜超过20%,如果超过这个数值就不利于后期的涂刷工序,涂料中有些含有油脂,过高的含水率不利于油的渗透。

 

气流循环速度

气流循环速度同样会影响木材干燥的速度。高速气流能损坏木材外表上的饱和蒸汽界层,从而改进介质与木材之间传热、传质条件,加速枯燥速度。当木材含水率较低或者遇到很难被干燥的木材(难干材),材料内部的水分移动决定了木材干燥速度。然而,通过增加介质流速来加快木材外表水分的蒸腾速度没有实际意义,反而会加大含水率梯度,增加发生枯燥缺点的危险性。所以,对于难以被干燥的木材而言,不需要加大介质循环速度。

 

负荷时间

荷载在结构上作用时间的长短对木材的强度也有很大的影响。木材在长期荷载作用下所能承受的最大应力被称为木材的持久强度,它仅为木材在短期荷载作用下极限强度的50%至60%,这是由于木材在长期荷载作用下将发生较大的蠕变,随着时间的增长,会产生大量连续的变形而被破坏。

木结构一般都处于长期负荷状态,所以设计师需要以木材的持久强度为依据,尽可能设计并使用稳定性较强的结构。当然,如果需要延长木材的使用寿命,使用者也需要适当控制荷载值,尽量防止荷载超过木材所能承受的应力。

 

树种及木材的内部结构

木材的种类(即树种)是影响材料干燥速度的主要内因。不同的木材种类有着不同的构造特征,其纹孔大小与数量以及纹孔膜上微孔的大小都有很大差异,因此水分沿上述路径移动的难易程度就有差别。比如环孔硬阔叶树材(例如酸枝木)导管和纹孔中充填物多、纹孔膜上微孔的直径小,所以其干燥速度明显小于散孔阔叶树材;在同一树种中,密度增大,大毛细管内水分流动阻力增大,细胞壁内水分扩散路径延长,很难被干燥,木材的稳定性自然会受到影响。

因此,大多数材料的天然属性就已经决定了其质量和强度的好坏,使用者除了需要注意上述影响因素之外,如果需要保证最终家具产品的质量,在选择材料时就需要先了解木材的天性。

现今适合用在家具、装饰方面的树种分别是水曲柳、橡木(白橡、红橡)、橡胶木、松木、榉木、胡桃木、柚木、杉木、香樟木、榆木、楠木(金丝楠)、樱桃木以及枫木等实木。尤其是松木,相比较红木而言价格更容易被接受,既有着细腻美观的纹理,其物理抗压、抗剪、握钉力也比较强,坚硬抗磨,易干燥,不易变形。更重要的是,这类实木具有环保性,已经越来越受到消费者的欢迎。

 

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