木材学双语教案-第9章

§9木材缺陷(TheDefectsofWood)•木材缺陷(defectsofwood)：指降低木材商品价值和使用价值的各种特征总称。•①Brown指出：木材缺陷是指降低木材商品价值的非正常和不规则部分，它们会降低木材强度，影响加工和装饰质量或外观。•②Panshin认为：木材缺陷是指木材适用于某种特殊用途时的质量缺陷。•③cote的观点是：从经济的角度，木材缺陷是指降低木材商品价值的性状。•④我国国家标准有关木材缺陷的定义：凡呈现在木材上能降低其质量、影响其使用的各种缺点，均为木材缺陷。木材缺陷•国家标准将木材缺陷分为10大类：•节子、变色、腐朽、虫害、裂纹、树干形状缺陷、木材构造缺陷、伤疤（损伤）、木材加工缺陷和变形。•为研究和讨论方便，将缺陷分三大类：•①天然缺陷采伐前产生的缺陷是生长过程中由于生长和环境等原因在木材内部产生的缺陷。•②生物危害缺陷是由于生物对活立木伐倒木或成材的危害而产生的缺陷•③加工缺陷木材在加工、干燥不当所产生的缺陷。木材缺陷•学习木材缺陷的意义：•1．木材缺陷对木材材质评定具有重要意义，木材的等级评定主要依据木材不同的用途所容许的缺陷限度而定。•2．缺陷是相对的、决定于木材资源、加工利用等技术的实际情况，如乱纹，在力学性质意义上是缺陷，在装饰上是优点，可作单板刨片。•3．了解缺陷的成因对合理利用木材，改进加工工艺，促进木材改性工业的发展都具有重要意义。§9-1天然缺陷(TheNaturalDefects)•一、节子（节疤）（knot）•节子在树木生长过程中是不可避免的，节子是木材中影响最大而又最为普遍的一种天然缺陷。节子能破坏木材的均匀性，影响成材表现，降低木材某些强度性质，不利于木材的加工利用。节子是木材分等的关键因素，是造成木材降等的主要因素。•节子（knot）——树木生长期间、生长在树干内部的枝条或枯死枝条的基部，在用材中称节子。（一）节子分类：•1．按断面形状分：•1）圆形节（roundknot）——发生于圆木材表面或成材的弦切面•2）条状节（splayknot）——径切面发生于成材，呈单行排列，长条状•3）掌状节（palmate）——发生于成材径切面，呈两个对称排列的长条状•2．按节子与周围木材的连续程度分：•1）活节（liveknot）——节子与周围木材有机地连续，构造正常，质地坚硬•2）死节（deadknot）——节子与周围木材全部或部分脱离，是枯死枝条埋藏在树干的部分•3）漏节（seriouslydecayedknot）——节子本身构造已大部分破坏，呈筛孔状、粉末状或空洞，并已延伸到木材内部与内腐相连。（二）节子对材质的影响•1．破坏木材的均匀性质和完整性，是木材评等分级的主要因子形成斜纹，弯曲条纹，一般要影响到力学性质强度。•2．造成加工困难：①切削阻力上升（由于节子本身致密，硬度较高）②干燥时易产生裂纹、翘曲（由于节子色深，其木纹方向与树干方向不一致，因此干燥时收缩不均）③由于节子中多含树脂，涂饰油漆困难。•3．影响力学性质：降低强度受影响较大的顺纹拉伸强度下降，抗弯强度上升。原因：节子周围的局部的木材纹理的紊乱和在节子的内部与周围存在干燥开裂。二、生长应力缺陷•1．应压木（compressionwood）•针叶树材倾斜树干下方，凹面的受压部位•对材质的影响主要如下：•①由于S2层的微纤丝倾角大，导致轴向干缩率增大，顺纹拉伸强度下降，顺纹抗压强度低。•②密度上升，即密度大，15-40%，强重比下降。•③不能做乐器共振材二、生长应力缺陷•2．应拉木（tensionwood）•①因具胶质纤维，通常早材上存在胶质纤维，切削时材面起毛，锯解时夹锯•②轴向干缩率增大（胶质层（G层）的倾角极小）•③顺压、抗弯强度加重降低•④干燥时，胶质纤维的G层的微纤丝进行明显的集聚，因这种集聚是不可塑的，所以其易产生塌陷。•三、压坏•压坏——纤维局部的屈伏，在纵切面上呈现皱痕。•成因：①强风或大雪使树木弯曲造成的顺纹受压的永久变形•②机械碰伤。压坏使木材强度下降，以冲击韧性为显著。•四、斜纹理（crossgrain）•斜纹理——纤维的轴向与成材的长轴不平行，对抗拉强度影响最大，斜度1/20，强度明显下降，斜度愈大，强度愈小，对抗压强度影响较小，斜度1/10时不甚明显。斜纹木材纵向收缩增大，干燥时易发生翘曲。五、开裂（shake）•开裂是由于风造成的树干的振动所致的形成层的损伤。生长应力、严重的霜冻等各种自然原因，在立木的树干内产生的应力破坏了木质部而引起的。•轮裂（ringshake）也叫环裂即平行于生长轮的纵向开裂，主要原因是风引起的树干的振动所造成的，故也称风裂，实质上生长应力在树干内引起的径向拉应力产生的。•星裂即心裂，裂隙走向垂直于生长轮。主要是由于生长应力在树干内部形成的周围方向的拉应力而产生的。六、霜害•由于冰点以下的低温在立木的木质部引起的•1．霜冻轮：在年轮内呈褐色线条平行于年轮，形成层尚未木质化，出现不正常多的薄壁组织，射线增多，影响木材的强度。•2．冻裂：①是在径向产生的从立木基部附近的韧皮部穿过其内侧的木质部的树干轴向开裂。②严寒季节，阔叶材基部、径向开裂，老树易发生，是因为木材的导热性差。七、树脂缺陷•针叶树材在生长过程中由于形成层受伤害，在木质部中局部地发生树脂过分聚集的现象，构成木材利用时的缺陷。•1．树脂条痕：树脂充满细胞腔，进一步渗透到细胞壁，为此在木质部内产生含有树脂的斑点或条痕。•渗透性下降，密度上升，影响收缩，表面涂饰性能差。•2．树脂囊(resinpocket)•又名油眼，为年轮中间全部或局部充塞树脂的条状槽沟。•成因：形成层受伤，停止分生管胞，在短期内分生树脂分泌细胞流出的树脂污染木制品表面，影响涂饰和胶合，小构件中影响强度。八、夹皮(inbark)•系立木的木质部中埋藏着小块树皮疤。•影响木材构造的均匀性，对材质的影响视其在成材中的位置大小数量而定，如夹皮本身带腐朽，还会引起树干腐朽，则影响更加严重。§9-2生物危害所造成的木材缺陷•一、真菌（fungus）•分两大类：木腐菌、着色菌•真菌生长的四个必要条件：•（1）适宜的温度（2）有一定的氧气供应（3）有足够的水分（4）有适宜于真菌生长的养料一、真菌•1．木腐菌(decayfungiofwood)•其能侵蚀并能分解木材的细胞壁，摄取所需的养分破坏木材，根据材色化分为：•（1）白腐菌(whitedecayfungi)：破坏胞壁中的木素，改变木素的性质•（2）褐腐菌(browndecayfungi)：破坏纤维素•总之，木腐菌会改变寄生体——木材的物理化学性质，主要变化是材色、气味、密度和强度的明显降低，还有木素和纤维素由于酶的作用而降解，间接地减少了木浆得率，增加了纸的色泽，影响了纸的强度。一、真菌•2．着色菌(stainfungi)：•霉(mould)：发生于木材表面，仅使表面变色，可以擦掉。•边材变色菌：侵入边材内部而变色，这种变色不易除去，针、阔叶材的青变就是这种菌造成的。•总的说来，只改变材色，对物理力学性质影响不大。•但造纸时不易漂白。二、昆虫主要危害利用前的未干燥木材和主要危害利用后的干燥过的木材•1．木材使用之前受到虫害（立木和伐倒后来经干燥的阶段）•（1）髓斑(pithflecks)：由于昆虫的幼虫侵吞形成层所致，常见于某些阔叶材，除小构件之外，对木材的物理，力学性质无影响。•（2）小虫孔（smallinsecthole）φ=0.025-0.6cm系小蠹虫为害造成的•（3）大虫孔（largeinsecthole）：φ=0.3-2.5cm•系某些昆虫的成虫，幼虫排泄虫卵所造成的虫孔，对材性的影响取决于孔的数量和作用于该部分的应力。二、昆虫主要危害利用前的未干燥木材和主要危害利用后的干燥过的木材•2．木材在使用中受到的虫害•（1）粉蠹（甲虫），小的幼虫将木材蛀孔，造成的孔穴其中充满细粉末，未经消化的木材。它在木材中化蛹，当成虫在晚春和早夏从材面出来时，留下的虫孔直径约为0.16-0.22cm，可从中散出粉末来，故称为粉蠹虫。这种虫的幼虫以淀粉为主要食物，所以淀粉多的边材容易受害。•受害木材可能全是窟窿，而外表并无可见的征状，严重削弱木材的强度。•（2）白蚁类：以纤维素为食料，筑白蚁巢。一般分为地下型，干材型，湿材型。而且地下型最常见，破坏性最大，干材型和湿材型白蚁都是在分巢时从空中直接侵入木材内部，湿材型主要侵害腐朽材，干材型经常侵害气干材。§9-3加工缺陷(TheEngineeringDefects)•§10-3加工缺陷•一、钝棱——成材边棱的欠缺部分•二、弯曲(crook)——堆积不当及干燥不均所至，成材弯的现象有三种：顺弯、横弯、翘弯•三、锯口缺陷：制材时由于压锯技术不良或锯机偏差造成的材面，呈波浪状的现象。超过容许限度时，木材降等。