木材横切面.docx
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木材横切面
木材横切面、径切面、弦切面
来源:
广西大学林学院2009-08-1018:
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1木材的三切面
从不同的方向锯切木材,可以得到不同的切面。
利用各切面上细胞及组织所表现出来的特征,可识别木材和研究木材的性质、用途。
要全面、正确地了解木材的细胞或组织所形成的各种构造特征,就必须通过木材的三个切面来观察。
树干的三个标准切面是:
横切面、径切面和弦切面(图1-11)。
图1-11针阔叶树木材的三个切面
1.1横切面(端面)
与树干主轴或木材纹理成垂直的切面,即树干的端面或横端面。
在这个切面上,木材中的各种纵向细胞或组织,如管胞、导管、木纤维和轴向薄壁组织的横断面形态及分布规律都能反映出来;横向细胞或组织,如木射线的宽度、长度等的特征,亦能清楚地反映出来。
横切面较全面地反映了细胞间的相互联系,是识别木材最重要的切面。
在原木特征中所谓的树干断面,实际上就是木质部(木材)的横切面。
1.2径切面(径面)
a.径切板b.弦切板
图1-12 径切板和弦切板
与树干主轴或木材纹理方向(通过髓心)相平行的切面。
在该切面上,能显露纵向细胞(导管)的长度和宽度及横向组织(木射线)的长度和高度。
1.4.1.3弦切面(弦面)
与树干主轴或木材纹理方向(不通过髓心)平行并与木射线成垂直的切面。
在该切面上,能显露纵向细胞(导管)的长度和宽度及横向细胞或组织(木射线)的高度和宽度。
径切面和弦切面由于都是沿纹理方向的切面,所以这两个切面被笼统地称为纵切面。
在三个切面中,就肉眼观察来讲,以横切面为重要。
在木材加工中通常所说的径切板和弦切板,与上述的径切面和弦切面是有区别的。
在木材生产和流通中,借助横切面,将板宽面与生长轮之间的夹角在45°~90°的板材称为径切板;将板宽面与生长轮之间的夹角在0°~45°的板材称为弦切板(图1-12)。
木材的使用范围极其广泛,但不是任何一种木材都适合于所有用途,不同用材对材质的要求也不同。
所以选用木材时,应结合木材的纹理结构、物理力学性质及加工特性,分析它们所能达到的最大经济效益。
各用材部门应将等级高的木材优先用于较重要部分,或用于本部门较重要的用途方面,务必做到适材适用,材尽其用,合理利用。
一个树种的某些性质不完全适应要求时,可以经过适当处理,改进其性能,使之符合用材要求。
现将各种用材对木材的要求和适宜的树种分述如下。
1 农业机械及农具用材
⑴农业机械及农具构件
要求的条件:
因为农业机械及农具构件是在不同的气候条件、承受一定的冲击载荷条件下使用。
因此选择的木材应具有中等以上的强度、硬度,耐磨损,胀缩性小,冲击韧性高,重量应适中,加工容易,并且耐腐朽和抗虫蛀。
适宜树种:
云杉、杉木、铁杉、麻栎、红椎、青冈、坤甸铁樟、铁线子、翼红铁木等。
⑵犁、耙、农具把柄
要求的条件:
材质坚韧,抗弯弹性模量及冲击韧性高,横纹抗压的比例极限及硬度稍大,切削面光洁。
适宜树种:
柞木、水曲柳、白蜡树、桑树、榉树、枣树、黄连木、榔榆、槐树、麻栎、红锥、青冈、坡垒、柠檬桉、坤甸铁樟、铁线子、翼红铁木等。
2 建筑用材
要求的条件:
木材纹理通直,胀缩性小,不翘曲、开裂。
抗弯强度、弹性模量和硬度等性质适中,耐腐朽和虫蛀,耐磨损,握钉力较强,油漆性能良好。
适宜树种:
杉木、落叶松、红松、铁杉、云杉、北美黄杉、坤甸铁樟、娑罗双、翼红铁木、水曲柳、柞木、水青冈、桦木、二翅豆、木荚豆、铁线子、印茄、龙脑香等。
3 采矿用材
要求的条件:
冲击韧性好、顺压及抗弯强度高,变形小,耐磨损,耐腐朽,纹理通直,易于防腐处理,产量大。
适宜树种:
云杉属、落叶松属、冷杉属、松属、桉树属等。
4 车辆用材
⑴车厢支架
要求的条件:
冲击韧性好、顺压及抗弯强度高,握钉力强,胀缩性小,不翘裂,耐磨损和耐腐朽。
适宜树种:
落叶松、铁杉、水曲柳、槭木、榉木、柞木、坤甸铁樟、娑罗双、翼红铁木、坡垒、非洲楝等。
⑵内部装修
要求的条件:
要求材色、花纹美观,油漆性能良好。
适宜树种:
红松、落叶松、铁杉、柏木、陆均松、鸡毛松、水曲柳、槭木、榉木等。
5 造船用材
⑴骨架、船壳、舵、橹、桅杆、首尾柱
要求的条件:
冲击韧性、抗弯强度及抗弯弹性模量高,硬度大、劈裂强度及顺纹抗压强度中等以上,胀缩性要小,耐腐朽,耐虫蛀,油漆性能良好。
适宜树种:
落叶松、红松、杉木、柏木、红桧、铁杉、麻栎、红青冈、红椆木、水曲柳、香樟、子京、坤甸铁木、娑罗双、翼红铁木、坡垒、铁线子等。
⑵甲板,隔舱板,舱盖板,舱底板及舱内装修
要求的条件:
抗弯强度及抗弯弹性模量高,冲击韧性好,硬度大,抗劈力大,胀缩性小,耐磨损,耐腐,耐酸碱。
适宜树种:
杉木、柏木、落叶松、北美黄杉、柚木、香樟、子京、红椿、梓树、柞木、水曲柳、坤甸铁木、娑罗双、翼红铁木、非洲楝等。
6 桥梁、枕木、桩木用材
要求的条件:
纹理直,抗弯强度高,硬度大,材质坚韧,有较高的横纹抗压的比例极限、抗弯弹性模量,握钉力强,耐腐朽,耐虫蛀,易于防腐处理,供应量大。
适宜树种:
落叶松、樟子松、铁杉、杉木、马尾松、云南松、白榆、刺槐、桉树、麻栎、青冈、稠木、娑罗双、翼红铁木、非洲楝等。
7 纤维用材(包括造纸、粘胶纤维、纤维板)
要求的条件:
材色浅,易漂白,纤维长,纤维长宽比大、壁腔比小。
造纸要求纸浆得率高,化纤要求纤维素含量高,而灰分含量低。
对树脂含量都要求少,无腐朽,少节,资源丰富。
适宜树种:
冷杉属、云杉属、松属、杨属、臭椿、桦木、枫杨、桉树等。
8 军工用材
⑴枪托
要求的条件:
重量、硬度适中,抗弯弹性模量、冲击韧性高。
吸收冲击力大,劈裂强度稍大,才能抵抗连续的震动,避免木材破裂;其次是结构均匀,纹理直,胀缩性小,不翘曲变形,无腐朽,耐磨损,油漆性能良好,花纹材色美观。
木材在刨光后使枪托容易紧握,以免滑动。
适宜树种:
核桃、核桃楸、野核桃、山核桃、黑胡桃、香桦、光皮桦、黄杞、桢楠、樱桃、槭木、黄波罗等。
⑵手榴弹柄
要求的条件:
重量中等,结构均匀,韧性中等,胀缩性小,不翘曲变形;其次是易渗蜡,不腐蚀钢铁,车旋后光洁,油漆性能良好。
适宜树种:
桦木属、桤木、黄杞、核桃、核桃楸、黑胡桃、灰木属、槭树属、拟赤杨、鸡毛松、广东松等。
⑶教练机,滑翔机,靶机
要求的条件:
木材的强度比、刚度和韧性要高,纹理直,结构均匀,胀缩性小,不翘裂变形,耐磨损、劈裂强度大,加工性质优良,切面光滑,油漆及胶粘性质良好。
适宜树种:
云杉、红松、红桧、落叶松、银杏、桦木、水曲柳、白蜡树、核桃、槭树、红椿、香樟、楠木、轻木、泡桐、水青冈、黄波罗等。
⑷军工包装
要求的条件:
韧性和劈裂强度高,少节;其次是具有中等弯曲强度,易于钉钉和有较好的握钉力,健全材,胀缩小,不翘裂。
不具腐蚀性,不易为菌虫蛀蚀,油漆性能好。
适宜树种:
红松、红皮云杉、臭冷杉、杉木、云杉、华山松、广东松、海南五针松、云南铁杉、桦木属、槭树属、木莲属、木兰属、桤木、喜树、枫杨、梓树、筒状非洲楝等。
9 薄木及胶合板用材
要求的条件:
原木径级大,纹理直;树干圆满和开裂少的优级材。
所需材质,视其用途而定。
以建筑为主的胶合板,材质须具有适当的力学强度,胶粘性优良,不翘曲开裂,胀缩性小,加工性质良好,易刨削并不起毛刺,油漆和着色性质佳。
供装饰用的胶合板、薄木,以具有美观的花纹和材色为主。
适宜树种:
水曲柳、椴木、黄波罗、槭木、桦木属、核桃楸、花梨木、香樟、润楠、桢楠、麻楝、欧洲水青冈、悬铃木、银桦、木莲、山龙眼、榆木、榉木、柚木、黑胡桃、冰片香、缅红漆、娑罗双、铁木豆、印茄、古夷苏木、木荚豆、筒状非洲楝等。
10 机械基础垫木
要求的条件:
材质坚韧,横纹抗压弹性模量在490MPa以上,横纹抗压比例极限及硬度高;其次是抗劈裂强度大,胀缩性小,纹理直。
适宜树种:
落叶松、柞木、麻栎、青冈、红椆、子京、金丝李、蚬木、坡垒、格木、刺槐、槐树、荔枝、榔榆、榉树、高山栎、鹅耳枥、枣树、青皮、黄连木、水曲柳、白蜡树、铁线子、蚁木等。
11 纺织器材
⑴木梭
要求的条件:
木材重至甚重,耐磨损。
在镶嵌金属时木材不裂,胀缩性小,刨削后光滑,摩擦系数低,木材抗劈性、抗剪强度和冲击韧性高。
木材加工性质优良,结构均匀,纹理通直。
适宜树种:
槭木、水青冈、小叶栎、槲树、高山栎、红椆、薄叶青冈、青冈栎、石斑木、青皮、子京、铁线子、蚁木等。
⑵纱管
要求的条件:
纹理通直,结构均匀、细致,耐摩擦,耐震动,表面光洁,胀缩性小;其次是重量适中。
适宜树种:
银杏、木荷、银木荷、光皮桦,红桦、橄榄、黄杞、柿树、柯库木、娑罗双、筒状非洲楝。
12 乐器用材
⑴共鸣部件
要求的条件:
结构细,材质轻软,含树脂量少,共振性能良好,弹性模量与容重的比值高,不能用应力木;其次是干燥性能良好,胀缩性小,易胶接、油漆和着色,纹理、材色美观或洁白。
适宜树种:
云杉、泡桐、红松、银杏、槭木、香红木、核桃楸、刺楸、水青冈等。
⑵琴壳,风箱,手风琴及琴盘
要求的条件:
纹理通直,结构细致、均匀,胀缩性小,不翘裂变形;其次是纹理和材色美观,切削面光滑,油漆、着色性能良好。
适宜树种:
红松、鱼鳞云杉、华山松、核桃、核桃楸、黄杞、黄波罗、槭木、椴木、柚木、水曲柳、白蜡树、檫树、楠木等。
⑶胡琴杆,琴头及琴码等
要求的条件:
木材较重硬,有较高的力学性质,切削面光洁,胀缩性小,不翘裂变形,色泽美观,油漆及胶接性能佳。
适宜树种:
苏木、黄杨、降香黄檀、笔木、黄檀、紫檀、乌木、格木、枣木、核桃、梨木、柿木、蚬木、鸭脚木、椆木、铁力木等。
⑷打击乐器(木琴,鼓,板鼓,新疆鼓,木鱼,云板等)
要求的条件:
木材稍硬,结构均匀,胀缩性小,不翘裂变形。
适宜树种:
桑树、黄杨、枣树、紫檀、香樟、乌桕、黄檀、红豆树、榉树、蚬木、柳木、银杏、桦木等。
13 体育器械用材
⑴助跳板,跳水板,垒球棒及举重台
要求的条件:
韧性、抗弯弹性模量及硬度较大,耐摩擦,纹理直,胀缩小;其次是劈裂强度较大,少节,耐腐朽。
跳水板用材还要求耐水。
适宜树种:
水曲柳、白蜡树、柞木、山核桃、光叶榉、青冈栎、椆木、格木、槐树、黄檀、桑树、黄连木、冰片香、筒状非洲楝、翼红铁木等。
⑵标枪,气枪托及弓
要求的条件:
纹理直,重量中等,韧性稍大,弹性较好,胀缩性小,不翘裂变形。
适宜树种:
云杉、红松、落叶松、乔松、红豆杉、三尖杉、水曲柳、白蜡树、桦木、槭木、核桃、野核桃、山核桃、桑树等。
⑶单双杠,高低杠,平衡木,足球门,篮球架
要求的条件:
纹理直,韧性较大,富有弹性;其次是耐磨损,耐腐朽。
适宜树种:
铁杉、杉木、落叶松、水曲御、白蜡树、槭树、桑树、麻栎、榉木、槐树、黄檀、冰片香、筒状非洲楝、翼红铁木等。
⑷网球拍,羽毛球拍,球台
要求的条件:
木材结构细至中,纹理直,弹性佳,易弯曲;其次是材色美观,油漆及胶接性能良好。
适宜树种:
铁杉、乔松、华山松、北美黄杉、桦木属、槭树、臭椿、梓树、楸树、黄杞、香椿、柯库木、冰片香等。
14 家具用材
要求的条件:
有较大的顺纹抗压强度、抗弯强度及劈裂强度,胀缩性小,有适当的韧性和硬度,纹理直。
高级家具除上述条件外,还要求木材结构细致均匀,色泽和花纹美观,切削面光洁,胶接和油漆性能良好,无腐朽和虫蛀。
适宜树种:
建柏、柏木、红桧、台湾扁柏、核桃楸、核桃、黑胡桃、黄杞、水曲柳、黄波罗、槭木、楸树、苦楝、红椿、槐树、榉树、柚木、麻楝、酸枣、香樟、桢楠属、润楠属、檫树、黄连木、紫檀、花梨木、香枝木、黑酸枝木、红酸枝木、乌木、条纹乌木、鸡翅木、铁木豆、古夷苏木、蚁木、二翅豆、木荚豆等。
15 火柴用材
⑴火柴盒
要求的条件:
材质轻而软硬适中,少节,纹理直,容易旋刨加工。
适宜树种:
松属、云杉属、冷杉属。
⑵火柴杆
要求的条件:
刨面光滑,纹理直,材质均一,冲击韧性较大,不易折断,质松易着火,含脂少,易浸蜡,胀缩性小,不变形翘曲。
适宜树种:
椴木属、桦木属、杨木属、桤木属、拟赤杨属、鸭脚木属等。
16 铅笔杆用材
要求的条件:
纹理直,结构细致均匀,即早、晚材软硬近于一致,质软硬适中,微带脆性,易切削,车、旋时连续呈带,且刨面光滑;其次是材色美观,有香气,易着色,油漆性能良好,胀缩性小,不翘曲变形,无瑕疵,不带有应力木,不含或少含树脂。
含有树脂的木材,须经脱脂处理,否则油漆后易起皱皮。
适宜树种:
铅笔柏、桧柏、建柏、红桧、红豆杉、鸡毛松、罗汉松、椴木、连香树、拟赤杨、桤木、云杉等。
17 特种用材
⑴假肢
要求的条件:
材质轻而坚柔,容易加工,切面光滑,不开裂翘曲。
适宜树种:
旱柳、黑柳、垂柳、桦木、椴木、核桃楸。
⑵电瓶、蓄电池用隔片
要求的条件:
纹理直,结构均匀,无微节,耐酸,不含挥发油类,树脂、鞣料及色素少,有优良的渗透性,有适当的力学强度,须用径切面刨制的木片,需再经干燥,可减少翘曲和开裂。
适宜树种:
扁柏、黄杉、椴木、红松、北美黄杉等。
⑶雕刻
要求的条件:
材质致密,结构均匀,色泽一致,容易雕刻,切面光滑,不开裂变形。
适宜树种:
银杏、柏木、紫杉、榧树、黄杨木、丝棉木、笔木、黄棉木、椴木、核桃楸、李树、棠梨、枣树、枇杷、紫檀、香樟、天竺桂、楠木、黑壳楠、连香树、山茶等。
⑷鞋楦及离跟鞋鞋跟
要求的条件:
材质结构均匀,容重适中,车、旋性能良好,胀缩性小,耐磨损,不翘裂变形,握钉力强。
适宜树种:
鞋楦用柿树、枣树、石楠、阿丁枫、榉树、黄檀、李树、水青冈等。
鞋跟用槭树、桦木、鹅耳枥、水青冈等。
⑸木梳
要求的条件:
结构细致均匀,不翘曲变形,易加工,切面光滑。
适宜树种:
黄杨木、石楠、枣树、李树、丝棉木、笔木、黄棉木、金丝李、硬槭类。
木射线概念、种类及其在木材识别、利用上的影响与意义
木材横切面上可以看到一些颜色较浅或略带有光泽的线条,它们沿着半径方向呈辐射状穿过年轮,这些线条称为木射线。
木射线可从任一年轮处发生,一旦发生,它随着直径的增大而延长,直到形成层止。
木射线是木材中唯一呈射线状的横向排列的组织,它在立木中主要起横向输导和贮藏养分的作用。
横向排列的木射线与其它纵向排列的组织(如导管、管胞和木纤维等)极易区别。
木射线在木材三个不同切面上,表现出不同的形状。
横切面上木射线呈辐射条状,显示出其宽度和长度;径切面上,木射线呈短的线状或带状,显示其长度和高度;弦切面上木射线呈竖的短线或纺锤形,显示其宽度和高度。
有必要从不同角度上观察它的形状,掌握三个切面上的不同特征。
1木射线的宽度
肉眼下,按射线宽度分为三个类型,如图1-16:
1、宽木射线:
宽度在0.2㎜以上,肉眼下明晰至很显著,三个切面都能看到的射线,如栓皮栎、赤扬和青冈栎等。
2、中等木射线(窄木射线):
宽度在0.05-0.2㎜之间,肉眼下可见至明晰,能从横、径切面上观察到的射线,如榆木、椴木和槭木等。
3、细木射线(极窄木射线):
宽度在0.05㎜以下,肉眼下不见至可见,只能在准确的径切面上观察到的射线,如杨木、桦木和柳木等。
图1-16宽射线、中射线与细射线
除了上述三种射线外,还有一种伪宽木射线,又称聚合木射线,常见于一些阔叶树材中,如桤木、鹅耳枥等。
它有许多小而窄的木射线集合为一组,肉眼或低倍放大镜下象一根宽的木射线,有时,伪宽木射线中夹杂着木纤维或导管等纵向组织。
这种木射线称为聚合木射线。
针叶材绝大多树种为细木射线,少数树种有中等木射线。
针叶材木射线细小,宏观下看不清楚,因此不作为其木材识别的重要特征。
阔叶材的木射线,不同树种之间有明显的区别。
如杨木、桦木、柳木和七叶树等少数木材为细木射线,多数的阔叶材为中等宽度射线或宽木射线。
有的树种有二种木射线。
木射线的宽度、高度和数量等是识别阔叶树材的重要特征。
2木射线的数量
在木材横切面上计数每5㎜距离的射线数目,对木材识别也有一定意义。
方法是在横切面上覆盖透明胶尺(或其他工具),与木射线直角相交,沿生长轮方向计算5㎜内的木射线数量,取其平均值。
1、很少:
每5㎜内的木射线数目少于25条,如刺槐、悬铃木和鸭脚木等。
2、少:
每5㎜内有25-50条木射线,如桦木、核桃和樟木等。
3、多:
每5㎜内有50-80条木射线,如柿木、杨木、柳木和冬青等。
4、很多:
每5㎜内的木射线数目多于80条,如梨木、七叶树和杜英等。
木射线对木材利用有着重要的影响。
木射线均为薄壁细胞构成,是木材较脆弱而强度较低的地方,物理力学性质差,特别是在木射线发达的树种中,木材干燥时常沿木射线方向开裂,降低了木材的使用价值,从而影响到木材的利用,如栎类木材,常开裂。
木射线横向排列,防腐溶剂易于渗透,利于防腐,油漆。
木射线宽窄因树种而异,有助于识别木材。
某些具有宽木射线的木材,其径切面呈现出美丽的银光纹理,增加成品的美观,适于作家具及细木工。
如栎木、水青冈、大叶榉、悬铃木等
每一年轮是由两部分木材组成。
树干中靠近髓心一侧,树木每年生长季节早期形成一部分木材称为早材;而靠近树皮一侧,树木每年生长后期形成的一部分木材称为晚材。
对于温带、寒带和亚热带生长的树木来说,每年春季雨水较多,气温高,水分、养分较充足,形成层细胞分裂速度快,细胞壁薄,形体较大,材质较疏松颜色较浅,这就是早材材性的特征。
而在温带、寒带的秋季和亚热带的秋季,雨水少,树木营养物质流动缓慢,形成层细胞的活动逐渐减弱,细胞分裂速度缓慢,而后逐渐停止,形成的细胞腔小而壁厚,木材组织致密,材质硬,材色深,这就是晚材材性的特征(图1-14)。
二者在材性有着很显著的区别。
由于早、晚材结构和颜色的不同,在它们的交界处形成明显或不明显的分界线,这种界限称为年轮界限。
有些树种年轮界限清晰可见,有的不清晰,人们常把这种情况叫做年轮或生长轮的明显度。
年轮界限可分为明显(如杉木、红松等)、略明显(如银杏、女贞等)和不明显(如枫香、杨梅等)三种类型,对木材识别有一定的作用。
针叶材年轮界限明显,阔叶材环孔材早材管孔比晚材管孔大,它的年轮界限明显。
寒带、温带的散孔材界限明显,但热带的散孔材年轮界限均不明显。
年轮内早材向晚材变化有急变、缓变二种类型。
早材向晚材转变是突然变化、界线明显称为急变;如松属中马尾松、油松和樟子松等硬木松类木材。
早材至晚材转变是缓变的,没有明显的界线,这种类型称为缓变;如红松、华山松和白皮松等软木松类木材。
阔叶材中的环孔材是急变的。
散孔材年轮内材性变化小,基本上无早晚材之分,也就是其早晚材说都是缓变的。
依树种不同,早晚材宽度的比例有很大差异,常以晚材率来表示,即晚材在一个年轮中所占的比率。
其计算公式为:
P=b/a×100%
式中:
P为晚材率(%);a为一个年轮的宽度(cm);b为一个年轮内晚材的宽度(cm)。
晚材率的大小可以作为衡量木材强度大小的标志,晚材率大的树种,其木材强度也相应地较高。
了解木材年轮内早晚材变化情况,对林木选种、木材识别与合理利用是有意义的。
早晚材变化类型是识别针叶材的重要依据之一。
晚材率是判断针叶材、阔叶树环孔材强度的指标。
针叶树年轮均匀者强度高,因针叶树晚材宽度多为固定,年轮增加晚材率降低,强度下降;而阔叶树中环孔材早材宽度固定,年轮增宽增加是晚材宽度,晚材率增大,木材强度增大。
因此、材质改良中晚材率可作为林木良种选育的指标之一。