实木家具材料 木材的性质

学习目标：了解木材的化学性质；木材密度种类及其意义；掌握木材中的吸着水、纤维饱和点和平衡含水率概念及其在生产上的指导意义；掌握木材干缩湿胀发生规律、原因、对木材利用的影响及其有效控制途径；掌握木材的力学性质；了解木材热学、声学、电学性质；了解木材的视觉、调温调湿等环境学特性。一、木材的化学性质纤维素－微骨架结构；半纤维素－填充物质；木质素－结壳物质。二、木材的物理性质木材的密度木材中水分木材的吸湿性木材的湿涨干缩现象木材的力学性质木材的热、电、声、环境学性质（一）木材的密度

木材中水分含量的变化会引起重量和体积的变化，使木材密度值发生变化。根据木材在生产、加工过程中不同阶段的含水特点，木材密度分为以下四种：

最常用:气干密度和基本密度。在运输和建筑上，一般采用生材密度。而在比较不同树种的材性时，则使用基本密度。实际中常以含水率为12%时的密度作比较，g/cm3或，kg/m3。1、木材是一种多孔性物质，木材密度计算时，木材体积包含了其空陷的体积。木材的密度除极少数树种外，通常小于1g／cm3。2、木材的实质比重：即木材物质或胞壁物质的比重，不包括木材的胞腔等空隙。范围：1.46~1.56，平均为1.50。3、见教材

（二）木材中水分（1）化合水：存在于木材的化学成分中，与组成木材的化学成分呈牢固的化学结合，但数量甚微（<0.5%）。只在对木材进行化学加工时起作用，故可忽略不计。（2）自由水：

存在于细胞腔和细胞间隙（即大毛细管系统）中的水分。其与木材的结合方式为物理结合，结合并不紧密，故易于从木材中逸出，也容易吸入。影响到木材重量、燃烧性、渗透性和耐久性，对木材体积稳定性、力学、电学等性质无影响。（3）吸着水：

是指以吸附状态存在于细胞壁中微毛细管的水，即细胞壁微纤丝之间的水分。木材中吸着水含量在树种间差别较小，平均为30%，吸着水不易从木材中逸出，只有当自由水蒸发殆尽时方可由木材中蒸发。吸着水数量的变化对木材物理力学性质和木材加工性质的影响甚大。1、木材中水分存在的状态2、木材含水率

木材中所含水分的数量，即以水分质量占木材质量的百分率表示。根据基准的不同分为绝对含水率和相对含水率两种。

绝对含水率（简称含水率）即水分重量占木材绝干重量的百分率,一般木材工业中采用。

相对含水率是水分重量占含水试材的重量的百分率，在造纸和纸浆工业中比较常用。

G是含水试材的量(g);G0是试材的绝干质量(g)。

含水率测定方法干燥法

是将欲测含水率的木材称其初重（Gw）后放入烘箱，先在60℃低温下烘干2小时，之后将温度调至103±2℃，连续烘干8－10h后至重量（G0）不变。电测法

电测法是利用木材电学性质如电阻率、介电常数和损耗因素等与木材含水率的关系设计出一种测湿仪感应式水分测定仪测量原理:电磁波感应木材水分,不损坏木材,测量精度高,测量范围:0~50%插入式木材测湿仪测量原理:电阻式（电阻率随含水率变化）测量木材水分不同含水率的木材自由水结合水细胞壁细胞腔纤维饱和点23~33%湿材状态>100%生材状态>50%气干状态10~18%绝干状态03、纤维饱和点

（1）概念：木材内细胞腔中的自由水慢慢蒸发，当细胞腔中没有自由水，而细胞壁中结合水的量处于饱和状态，这时含水率称为纤维饱和点。

（2）意义：木材性质变化的转折点。

纤维饱和点随树种而异，一般为23%~33%，平均为30%。木材的纤维饱和点是木材物理、力学性质的转折点。

纤维饱和点以上===木材的形体尺寸电热性质等几乎不受影响

纤维饱和点以下===上述性质因含水率的增减发生显著而有规律变化（三）木材的吸湿性木材的吸湿性：木材在空气中吸收水分或蒸发水分的能力。(1)组成木材的细胞壁物质：纤维素、半纤维素等化学成分中含有许多游离羟基，它们在一定温湿度下具有很强的吸湿能力。(2)木材是微毛细管多孔体木材内的毛细管分为两大类：一类由相互连通的细胞腔及细胞间隙组成，对水分的束缚力较小甚至没有，称作大毛细管系统，内部水分为自由水；另一类由相互连通的细胞壁内微毛细管构成，对水分子有较大的束缚力，称作微毛细管系统，内部水分为吸着水。毛细管对水分的束缚力与毛细管的半径有关，半径越小，水分在毛细管的表面张力越大，毛细管对水分的束缚力越大。而且微毛细管中的吸着水与木材细胞壁成物理化学结合，因此微毛细管系统既能向空气中蒸发水分，也能从空气中吸着水分。木材的平衡含水率由于木材具有吸放湿特性，当外界的温湿度条件发生变化时，木材能相应地从外界吸收水分或向外界释放水分，从而与外界达到一个新的水分平衡体系。木材在平衡状态时的含水率称为该温湿度条件下的平衡含水率。

意义？

木材在利用前，必须将其干燥到与所在地区空气温、湿度相适应的木材平衡含水率，才可避免因使用地区温、湿度的影响而发生木材含水率的变化，也就不会引起木材尺寸或形状的变化，保证木制品质量。

温度湿度吸湿解吸＝（四）木材干缩湿胀现象木材干缩湿胀是指木材在绝干状态至纤维饱和点的含水率区域内，水分的解吸或吸着会使木材细胞壁产生干缩或湿胀的现象。木材的干缩变形：

加工前应尽量将木材干燥至当地年平均温度和湿度所对应的平衡含水率，以减少木制品在使用过程中的干湿变形。湿胀干缩

1.自由水变化：尺寸不变。吸附水变化：引起胀缩。2.各方向胀缩不同：弦向＞径向＞纵向纵向干缩是沿着木材纹理方向的干缩，其收缩率数值较小，仅为0.1—0.3%，对木材的利用影响不大。横纹干缩中，径向干缩是横切面上沿直径方向的干缩，其收缩率数值为3—6%；弦向干缩是沿着年轮切线方向的干缩，其收缩率数值为6—12%，是径向干缩的1-2倍。

生材状况下原木横切面上各部位下锯后板材断面形状的变化

板材纵向上变形

（五）木材的力学性质按受力状态，木材的强度分为抗拉、抗压、抗弯和抗剪四种强度。木材的强度检验是采用无疵病的木材制成标准试件，按《木材物理力学试验方法》(GB1927—1943—91)进行测定。(a)受拉;(b)受压;(c)受弯;(d)受剪木材受力状态顺纹和横纹方向顺纹方向横纹方向表1

木材各种强度间的关系抗压抗拉抗弯抗剪顺纹横纹顺纹