木材基本知识

木材基本知识*●树木与木材树木是生活体，由树冠、树干、树根组成。树干是树木利用的主体，由树皮、形成层、木质部(次生木质部,即木材)、髓组成。一、木材的定义树木由轴向及径向排列的细胞组成的多孔性、湿涨干缩、导热和导电性低、易加工、易开裂变形、易腐、易燃,系多孔性、三维结构、各向异性的有机生物复合材料。分针叶树材和阔叶树材二类，国外称前者为软材、后者为硬材。（一）多孔性1.木材系多孔性材料(有管胞、导管、纤维等)。2.影响1)导热性低，如水松根、轻木作水瓶塞；(2)力学上具回弹性,木材受重载荷和冲击时能吸收相当部分的能量，横纹受力更显著；(3)容易锯切；(4)具一定的浮力；(5)孔隙度高贮存空气量多，腐木菌容易生长；(6)易于化学加工防腐，干燥处理,木材改性；(7)保持油漆性及胶粘性好。(二)各向异性1.由于三维结构所致(细胞不是规则几何图形；胞壁亦非均质)。2.影响：导电导热：纵向＝2倍横向；湿胀干缩：纵向＝十分之几至百分之几倍弦向，弦向＝2倍径向；引起木材翘曲；顺纹弹性模量＝20倍横纹；顺纹抗拉＝40倍横纹;顺纹抗压＝5～10倍横纹；顺纹抗拉最强,劈开最弱。(三)变异性树木细胞大小、组成性质、发生的变化使化学、物理性质发生变异。1.株内变异性与树木发育即幼龄材、成熟材有关。(1)轴向:树基→顶端管状分子长度及密度渐增至一定长度后变短。(2)径向:髓心→树皮管状分子长度及密度渐增至一定阶段后或稳定或继续增加或降低。2.株间变异性－主要是立地条件的影响。阴坡(背阴)阳坡(向阳);低洼地,丘陵地;土壤肥沃,贫瘠(不肥沃);植株密度材性相差很大。四)细胞壁的厚薄反映木材密度的大小,即标志木材之重轻和强度高低。木材重量(或密度)还受细胞比量的影响。1.针叶树材因管胞占90%以上所以变化较小。2.阔叶树材纤维比量大者(特别是壁厚者)密度增大。二、良材及材质评价1．良材的一般概念（1）外观:长、粗、干形通直、无缺陷。（2）内在:尺寸稳定、不翘曲开裂、加工性良好(油漆、着色、胶粘、锯切等等)。（3）所谓良材只是相对的材质好一些,适应性大一些,用途广泛一些。2．严格说来,凡符合或比较适合用材对材质要求者,都应是良材;因为没有一个树种木材可以适应一切用途,也没有一个树种的木材毫无用处。良材广而言之,如包括树木因素在内,还要考虑其生长的快慢与材质的关系,既要考虑材质又要考虑其资源是否丰富。三、合理利用木材怎样才能做到合理利用?如何提高合理利用木材的水平?1.适材适用。主要依据材性、材质；次要依据使用环境、资源、价格。2.尽可能经过必要的处理延长木材使用寿命,如干燥、防腐、滞火、油漆、改性等。3.通常同属的树种其木材的材性相近,系代用树种的主要对象。4.进口材也要根据国内需要,有目的购买树种,不能单纯考虑价格便宜就买。5.利用废材制造人造板产品:胶合板、刨花板、纤维板、细木工板、集成材、层集材、单板及人造薄木、重组木等。一、木材的粗视构造木材粗视(宏观、巨观)特征指在肉眼下和10倍放大镜下所见到的特征。（一）构造特征：包括心材与边材；生长轮与年轮；早材与晚材；管孔与导管；轴向薄壁组织；木射线；波痕；胞间道；内涵韧皮部；油细胞或粘液细胞；管胞；髓斑。（二）物理特征：包括木材材色；纹理；结构与花纹；气味与滋味；轻重与软硬。二、木材的三个切面由于构成木材的解剖分子的种类、数量、排列不同，所以必须从三个切面上观察。（一）横切面1.与树干主轴(或木材纹理)垂直方向的切面。2.在肉眼或放大镜下识别木材特别重要。二）纵切面1.弦切面,与木材纹理或生长轮正切与木射线垂直的切面。2.径切面,与木材纹理平行,与木材射线平行的切面;实际上径切面是弦切面通过髓心的一个特殊的切面。三、心材与边材(一)正常边材1．指在生活的树木中包含有生活细胞和储藏物质的木材部分。2．位于树干的外部。3．通常色浅。4．具输导树液、机械支持、储藏营养物质等功能。5.宽度有一定的鉴定价值。宽者如马尾松(名称根据国标G/T16734-1997,拉丁名从略,下同)7cm～9cm，28轮；窄者如板栗2cm，2～5轮。(二)内涵边材指包含于心材内的木材之具有边材外貌和性质者，生活细胞已不存在，但储藏物质仍可被保留，在桧、柏的心材中可以发现。(三)正常心材1.指在生活的树木中不包含生活细胞；同时其中的储藏物质(如淀粉)不存在或转化为心材物质。2.材由边材逐渐转变形成，心材形成的时间自3年(刺槐)至30年以上(马尾松、银杏)。3.材色通常色深。4.无输导与储藏的功能。此外，心材一词通常是商业上的术语，指树心部分有显著的材色者。（四）假心材(伪心材)1.某些树种的心边材的材色本无区别，但由于菌类的感染而使心材部分变深者，如杨属(红心材)，槭树(水心材)等。2.受病害等创伤使材色变深者，称创伤心材。（五）心边材有明显区别的树种苦楝(心材肉红褐色,边材浅黄色);香椿(心材赭红褐色,边材黄褐至浅红褐色)。（六）心材无区别的树种枫香浅灰色;黄檀材色嫩黄或带灰。七）心边材介于上述两者之间生长即逐渐加深的树种:山枣(心材红褐,边材黄褐);龙眼(心材暗红褐,边材浅红褐)。（八）心边材的区别表（见下表）心边材的区别心材边材1．材色深材色浅2．阔叶树材心材含水率通常较边材高针叶树边材含水率通常较心材高3．含水率与边材相等是较重较轻4．含水率与边材相等时，心边材抗强无差异（某些树种如刺槐心材的力学性质比边材强，如除去渗入物则无显著区别）5．较耐爽（渗入物有一定毒性）较不耐爽6．渗透性小（渗透五阻碍）。不易干燥。渗透性好，易干燥。7．主司机械支持作用主司储藏和支持作用四、生长轮和年轮(一)生长轮1．(正常)生长轮：指在横切面上所见的一个生长层,通常包括早材带和晚材带两部分。2．温带地区树木的生长轮通常明显，特别是环孔材，如麻栎等。热带地区某些树木特别是散孔材的生长轮可能不明显,如榕树等。3．生长轮界(线)：生长轮界线明显与否，主要依据头一年生长末期的木材与第二年早期生长的管孔大小和分布、木纤维或轴向管胞胞壁的厚薄和径向伸长的程度，以及轮界状薄壁组织存在和射线膨胀来决定。①规则：多数树种；②不规则或波浪形；A.外凸：如桤木等；B.内凹：如鹅耳枥等。4．生长轮宽度计算方法1)每轮多少厘米;(2)每厘米多少轮。(二)年轮指在木材横切面上所见一年内木材和树皮生长层而言。1.一个年轮内可以仅包括一个生长轮或两个以上的生长轮。2.一个年轮内只包括一个生长轮者，年轮等于生长轮；一个年轮内有两个或两个以上的生长轮者，前者称双轮，后者称复轮。(三)假年轮(伪年轮)生长指双轮或复轮中的一个生长轮而言。产生原因:1.晚霜后树木暂时落叶(霜轮);2.长期干旱后下雨和有适合树木生长的气温(旱轮);3.因虫害损坏树叶;4.深秋后遇到温暖气候树木重新生长;5.火灾。真假年轮的区分:1.假年轮的晚材带不仅向内是由早材渐变,且向外至第二生长轮也是渐变。2.真年轮的晚材带与第二个生长轮的早材带,其细胞的大小和壁厚均为急变。五、早材和晚材1.早材带,指在一个生长轮内质较疏、细胞较大之首先形成的部分。晚材带:指在一个生长轮内质较密、细胞较小之晚些时候形成的部分。2.早材和晚材仅适用于针叶树材及阔叶材之环孔材及半环孔材。3.早材至晚材急变者,晚材硬度显然较早材大,材色显然深。早材至晚材渐变者,晚材硬度显然较早材小,材色亦显然略深。4.早晚材带的区别（见下表）六、管孔/导管管孔为导管或维管管胞应用在横切面的一个名词。而导管一词则指轴向的细胞合成或无定长之有节的管状结构,导管间的纹孔是具缘纹孔,导管的功能在于输导水分和矿物质。(一)生长轮类型(管孔分布类型)生长轮的外部界限在木材横切面上,如最末一行晚材管胞与邻接的第二个生长轮早材管胞,在细胞的大小及胞壁厚度上没有显著差别者,称为生长轮不明显；反之,则称为生长轮明显。根据同一生长轮内横切面上的情况,阔叶树材可以分为环孔材、半环孔材和散孔材三种类型。1．环孔材:指木材的生长轮早材管孔显然比晚材管孔大,且形成一环明显的带或轮者。如麻栎等。环孔材的早材带有管孔一行(列)，如刺楸等;管孔多行(列)者，如香椿、苦栋等;管孔每隔一定距离而群集，如米栲等;每隔一定距离呈径向辐射状，如红锥等。2．散孔材:指木材中整个生长轮内,管孔的大小和分布颇均匀,或仅逐渐变迁者,如荷木、枫香、青冈等。3．半环孔材:指木材中由于因具有大导管或具有许多的小导管而形成一环轮带,致使早材显著者,如水青冈、山赤等。或介于环孔材与散孔材之间者，即管孔由大逐渐变小,如核桃木。二)单独管孔与复合管孔(管孔性质)管孔为导管或维管管胞应用在横切面的一个名词。而导管一词则指轴向的细胞合成或无定长之有节的管状结构,导管间的纹孔是具缘纹孔,导管的功能在于输导水分和矿物质。1．单管孔(单独管孔)：指一个管孔完全被其它分子所环绕者,如桉属(大多数的管孔为单管孔,柠檬桉有复管孔)。50个管孔中,复管孔不超过一个时,仍按单管孔对待。2．复管孔(复合管孔)：指一组2个或2个以上的管孔密接在一起,其连结处扁平,状如一个单管孔之具有分隔者。分径列复管孔及管孔团。（1）径列复管孔：管孔径列，其间介以扁平状的弦向壁。①短径列复管孔：2～4个管孔组合在一起，如杨属树种等。②长径列复管孔：4个以上管孔组合在一起，如拟赤杨等。（2）管孔团：管孔呈不规则的组合，如香椿、桑树的晚材管孔(簇集或鸟巢状)。3．单管孔和复管孔常同时存在于一块标本中。(三)导管的内含物或沉积物主指导管内的侵填体及无定形沉积物,如树胶、树脂、树液及白垩质脂、矿物质或其他有机沉积物等,通常以后者为多。导管内有沉积物的树种约占总数的10%。多存在于心材和靠近心材的边材中,最好在木块上用放大镜观察,因为它们有可能在制片时被除去,特别量少时,显微镜下不见。本特征应在横、径、弦三个切面上观察。1.侵填体：指导管内一种瘤状物的沉积物,在心材中易见,如刺槐等。2.树胶。3.矿物质或有机沉积物（见下表）。七、轴向薄壁组织木薄壁组织包括两类系统径向的薄壁组织(木射线薄壁组织)和轴向薄壁组织。轴向薄壁组织指衍生自纺锤形成层原始细胞者。阔叶树材的轴向薄壁组织在鉴别木材时很重要,水湿后更加清晰。胞间道周围的泌脂或泌胶薄壁细胞,通常不以轴向薄壁组织看待。（一）明显度在三个切面上观察,应以横切面为主,有时低倍下比较显著。放大镜下不见或不明晰,如木棉、冬青等。放大镜下可见或明晰,如枫杨、柿树等。肉眼下可见或明晰,如栎属、锥栗属等。（二）类型阔叶树材的轴向薄壁组织是重要的木材特征之一,在横切面上。远离管孔者称离管型。而依附或环绕管孔者称傍管型。也有人将离管型中之轮介状单列一类,在某一标本中常有几种类型或以某一类型为主。1．离管型薄壁组织：指轴向薄壁组织在模式情况下,不依附管孔或导管者,分轮界、星散、星散聚合和带状。(1)轮界状：位于季节生长的初期或末期,即在生长轮处单独地或形成不同宽度而略呈连续的带状,本特征还应在径切面上佐证。(2)星散状：指单一的离管薄壁组织束或薄壁细胞,在横切面视之,不规则地,如同天空星星一样散生在纤维之间。此类在肉眼及扩大镜下常不得见。(3)星散聚合状：指聚合的星散薄壁组织,在横切面上,木射线间有集合成短弦线的趋势。网状指射线和薄壁组织线或带组成略呈等宽等距即方形的网状图案者。在横切面上视之,在射线间有集合成短弦线趋势,如柿属等。4)离管带状：指带状薄壁组织在模式情况下,不依附于导管者,如核桃等。①宽带状(多用于肉眼放大镜下)薄壁组带与所间隔的纤维带等宽或更宽,如菩提树、榕树等。②在显微镜下通常直接以细胞个数来表示带的宽度。2．傍管型薄壁组织:指轴向薄壁组织之与导管与维管管胞在模式情况下依附管孔或导管者,有疏环管状,环管束状,翼状,聚翼状(傍管带状)。（1）疏环管状(环管状、略呈环管状)：指环绕导管的薄壁组织呈不完全的鞘状或仅偶然出现于导管之旁者,在肉眼或放大镜下不见,如狭叶山麻黄、杜英属、泡花属、七叶树等。（2）环管束状：指傍管薄壁组织围绕于导管四周而形成不同宽度的鞘,在横切面上呈圆形或卵圆形者,如香樟等。（3）翼状：指傍