木材學復習資料

第一章緒論1木材及木材學的概念；木材是來源于森林的主產(chǎn)品-----樹木的一種各向異性的多孔性的毛細管膠體。木材科學是研究木質(zhì)資源材料的解剖，材性及其相互關系，木質(zhì)資源材料的加工利用，以及木質(zhì)資源材料與環(huán)境的關系等的科學。由3大局部組成：生物木材科學，工業(yè)木材科學，環(huán)境木材科學。2學習木材學的重要意義。〔1〕木材作為一種資源所具備的優(yōu)點：可更新性、可選育性、無污染性缺乏：投資周期長，占地面積大；產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量受環(huán)境條件影響較大，認為很難控制?！?〕木材作為一種材料或原料所具備的優(yōu)勢：強重比高、熱導性能低、回彈性好、聲學效果好、絕緣性能良、觸覺效果佳。缺乏：親濕性、耐侯性、抗蟲性、木材缺陷及各向異性等第二章木材的宏觀構(gòu)造1樹木由哪幾局部組成的，各局部擔負的功能及其在加工利用上的主要用途。樹干的組成情況如何？〔1〕樹木的組成局部：樹根、樹冠、樹干①樹根(root)：樹木的地下局部，占5~25%體積。功能：吸收水分和礦物質(zhì)，將樹木固定于土壤。加工利用：林副產(chǎn)品的加工剩余物②樹冠(tree-crown)：樹木的最上局部，由樹枝、樹葉組成。5~25%體積。功能；將樹根吸收的水分和礦物質(zhì)等養(yǎng)分和葉吸收的二氧化碳，通過光合作用制成碳水化合物。加工利用：加工利用的主體③樹干(trunk)：樹木地面以上的主莖局部，是樹木的主體，占樹木體積的50~90%。功能：它一方面將樹根吸收的養(yǎng)分由邊材運送到樹葉，另一方面把葉子制造的養(yǎng)料沿韌皮部輸送到樹木的各個局部，并與樹根共同支撐整個樹木。加工利用：木材識別；裝飾材料；盆景及根雕；加工剩余物〔2〕樹干的組成：樹皮、形成層、髓、木質(zhì)部2何謂木材的三個切面，描述或用圖表示生長輪與木射線在其上的表現(xiàn)形式；橫切面：與樹干長軸或木紋相垂直的斷面，亦即樹干的端面徑切面：沿樹干長軸方向，與樹干半徑方向一致或通過髓心的縱切面弦切面：沿樹干長軸方向，與樹干半徑方向相垂直或與以髓為圓心的同心圓相切的縱切面3簡述心材與邊材在加工利用上的異同點。心邊材在解剖構(gòu)造上變化有限，在含水率相同時，心材由于浸滲物質(zhì)較多，有時比邊材材色深、重量略高〔5%以上〕、心材略硬、重、質(zhì)脆，由于邊材含有適于菌蟲生長的養(yǎng)料故而招致腐朽、蟲蛀。心材浸滲物對菌蟲有毒，故鍵全心材較邊材耐久。心材物質(zhì)沉積在胞腔對氣體和液體的滲透有不良影響，防腐改性等影響藥液的滲透，心邊材顏色的差異是細木工鑲嵌工藝的很好材料。但對膠合板制造因材色不一，會影響板面外觀，對造紙纖維工業(yè)來說，需增加漂白工藝，否那么會影響產(chǎn)品表觀質(zhì)量。什么叫胞間道和樹脂(膠)道；具有正常樹脂道的針葉樹有哪些？胞間道——指由分泌細胞圍繞而成的管狀細胞間隙。樹脂道——貯藏樹脂的胞間道。存在于局部針葉樹材中。樹膠道——貯藏樹膠的胞間道。存在于局部闊葉樹材中。具有正常樹脂道的針葉樹材主要有松屬、落葉松屬、云杉屬、黃杉屬、銀杉屬及油杉屬。前五屬具有軸向與徑向兩種樹脂道，而油杉屬僅有軸向樹脂道。何謂幼齡材，其對加工利用有何影響？幼齡材(juvenilewood)：在樹干的髓心周圍呈近于圓柱狀的木材，是樹木生長發(fā)育早期形成層原始細胞還沒有完全成熟時形成的木材。幼齡材對加工利用的影響〔1〕板材的穩(wěn)定性差：含水率較高，生長輪寬，木材密度低，板材枯燥時不穩(wěn)定，會給木材枯燥時帶來較多的問題，幼齡材由于比重低，細胞壁薄，所以制造出來的木纖維是不耐用的，但是廣泛用于結(jié)構(gòu)方才的生產(chǎn)熱帶的一些幼齡材都是整株切片利用，家具工業(yè)有限的利用不會出現(xiàn)不良作用，但是占據(jù)了百分之十五到百分之20.會出現(xiàn)質(zhì)量問題〔2〕力學強度低：纖維素含量低本身液體滲透性較差，生產(chǎn)出來的紙漿抗拉強度較大，撕裂強度通常也比擬好木素含量高，對化學藥品的需求和總的紙漿費用都比擬高〔3〕應力木和螺紋紋理傾向比擬大，引起木材過量收縮名詞解釋：邊材、心材，熟材；邊材：一些樹種樹干的外圍局部，水分較多，細胞仍然生活，顏色較淺的木材。心材：一些樹種的樹干中心部位，水分較少，細胞已死亡，顏色比擬深的木材。熟材：樹干中心局部與外圍局部的材色無區(qū)別，但含水量不同，中心水分較少的局部。年輪與生長輪；年輪：樹木在一年內(nèi)生長所產(chǎn)生的一個層，它出現(xiàn)在橫斷面上好似一個(或幾個)輪，圍繞著過去產(chǎn)生的同樣的一些輪。生長輪：在木材的橫切面上看到許多同心圓環(huán)，稱為生長輪。徑切板、弦切板；在木材生產(chǎn)和流通中，借助橫切面，將板厚中心線與生長輪切線之間的夾角在60°-90°的板材成為徑切板。將板厚中心線與生長輪切線之間的夾角在0°-30°的板材成為弦切板。早材、晚材、晚材率；早材：靠近髓心一側(cè)，是樹木每年生長季節(jié)早期形成的一局部木材成為早材。晚材：靠近樹皮一側(cè)，是樹木每年生長后期形成的一局部木材稱為晚材。晚材率：早晚材寬度的比例，集晚材在一個年輪中所占的比率。生長輪明顯度、早晚材轉(zhuǎn)變度；橫切面上相鄰兩個生長輪分界線的顏色質(zhì)地的差異明顯程度。早晚材轉(zhuǎn)變率：早材到晚材的轉(zhuǎn)變程度，分為急變和緩變。管孔式及其類型；管孔式：根據(jù)管孔在橫切面上的表現(xiàn)形式不同，將管孔排列分為假設干個類型，簡稱為管孔式。根據(jù)管孔式將闊葉材分為三大類型：散孔材：在一個年輪內(nèi)早晚材管孔大小區(qū)別不明顯，分布均勻或較均勻。環(huán)孔材：一個年輪內(nèi)早晚材管孔的大小區(qū)別明顯，早晚材過渡是急變的，管孔的大小界限區(qū)別明顯，分布均勻或不均勻，大多數(shù)的管孔沿年輪呈環(huán)狀排列，有一至多列。半環(huán)孔材：在一個生長輪內(nèi)，早材管孔較晚材管孔為大，但其過渡是緩變的，管孔大小的界限不明顯，分布不很均勻，介于環(huán)孔材與散孔才之間。侵填體和擬侵填體；侵填體：在某些闊葉材的心材導管中，從縱切面上觀察，常出現(xiàn)的一種泡沫狀的填充物。擬侵填體：當割脂和松脂外流時，孔道內(nèi)壓力下降，泌脂細胞就向樹脂道內(nèi)伸展，可能堵塞整個或局部樹脂道，樹脂道內(nèi)充填物稱擬侵填體。波痕；指由于射線或軸向分子或兩者的迭生排列，在某些木材的弦向縱面上所見的水平波紋。7試就以下常見商品材編制對分檢索表：馬尾松大別山五針松杉木柏木刺槐栓皮櫟楊木香樟核桃水曲柳黃檀1.有管孔……………………21.無管孔……………………52.有樹脂道…………………32.無樹脂道…………………43.早晚材急變…………馬尾松3.早晚材緩變…………………大別山五針松4.有杉木香………………杉木4.無杉木香有柏木香……………………柏木5.是環(huán)孔材…………………65.是半環(huán)孔材或散孔材……………………86.侵填體豐富……………刺槐6.侵填體少…………………77.有櫟木型射線………………………栓皮櫟7.無櫟木型射線………………………水曲柳8.半環(huán)孔材…………………98.散孔材……………………109.有樟腦味………………香樟9.無特殊氣味……………核桃10.木材材色為姜黃色……………………黃檀10.木材材色為黃白色……………………楊木第三章木材微觀構(gòu)造與鑒定形成層與形成層帶形成層：位于樹皮和木質(zhì)部之間，是包裹著整個樹干、樹枝和樹根的一個連續(xù)的鞘狀層形成層帶：由形成層原始細胞及其衍生的未分化且具有分生能力的子細胞所構(gòu)成的細胞群試以管胞為例簡述木材細胞形成的三個過程；第一階段：紡錘狀原始細胞產(chǎn)生子細胞〔包括新的原始細胞、韌皮部母細胞和木質(zhì)部母細胞？哪一個不太清楚〕第二階段：細胞直徑增加，長度伸長第三階段：原生質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為胞壁物質(zhì)細胞死亡3組成木材的根本單位是什么；組成木材細胞壁的根本單位是什么；木材細胞壁結(jié)構(gòu)可分多少層；木材細胞壁由哪些物質(zhì)組成；為什么次生壁中層對木材性質(zhì)有決定性的影響？答：組成木材的根本單位是細胞(p42)組成木材細胞壁的根本單位是：根本纖絲木材細胞壁結(jié)構(gòu)分為三層〔胞間層ML、出生壁P、次生壁S〕木材細胞壁由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素組成因為次生壁中層〔S2層〕是次生壁中最厚的一層，一般為細胞壁厚度的70%~90%,纖絲角為10~30度，甚至更小。而木材的順壓強度、抗彎強度、硬度都與木材細胞壁的纖絲角成反比關系，纖絲角越小木材的強度越大。紋孔及其類型，穿孔及其類型；紋孔：木材細胞壁增厚產(chǎn)生次生壁過程中，初生壁上局部沒有增厚而留下的孔陷紋孔類型：單紋孔，聚緣紋孔穿孔：兩個導管分子之間底壁想通的空隙穿孔類型：單穿孔復穿孔螺紋加厚與節(jié)狀加厚螺紋加厚：在次生壁內(nèi)外表上，由微纖絲聚集覆蓋在S3上面而形成的屋脊狀突起，呈螺線狀繞著細胞內(nèi)壁的加厚組織。節(jié)狀加厚：單紋孔對在垂直壁上的形式加厚什么叫交叉場紋孔，分為哪幾種類型，如何區(qū)分？交叉長紋孔：支在徑切面上，射線薄壁細胞和軸向管胞相交區(qū)域內(nèi)觀察的紋孔式類型：窗格型，云杉型，柏木型，杉木型，松木型見P56纖維與木纖維纖維：一切狹長的、壁厚的、兩端尖而不具有穿孔的細胞，包括針葉樹的管胞和闊葉樹材的木纖維統(tǒng)稱為纖維。木纖維：兩端鋒利，呈紡錘形，腔小壁厚的細胞8針、闊葉材微觀構(gòu)造分子的差異①針、闊葉樹材的組織構(gòu)造有明顯的差異，前者構(gòu)成細胞種類少，后者種類多且分化程度高。主要表現(xiàn)于〔1〕針葉樹材主要組成分子管胞，既有輸導功能又有對樹體的支持作用，而闊葉樹材做了分工導管專司輸導，木纖維專司支持機能?！?〕針葉樹材軸向細胞徑向排列，而闊葉樹材那么程度不同難以區(qū)分②闊葉樹材比針葉樹材木射線寬，射線和薄壁組織類型豐富③闊葉樹材與針葉樹材最大區(qū)別針葉樹材不具有導管9為何說針葉材更適合于造紙？①針葉樹材組成比擬單一多為軸向管胞②針葉樹材纖維長度長③針葉樹材內(nèi)含物還有結(jié)晶體少，對造紙影響小第四章木材化學性質(zhì)1什么叫纖維素的兩相結(jié)構(gòu)？答：結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)2纖維素的結(jié)晶區(qū)與結(jié)晶度、可及度〔或到達度〕答：當纖維素分子鏈滿足形成氫鍵的條件時，纖維素分子鏈聚集成束，如果彼此間相互平行、排列整齊，就具有了晶體的根本特征，這一區(qū)段稱為結(jié)晶區(qū)。纖維素的結(jié)晶度是指纖維素的結(jié)晶區(qū)占纖維素整體的百分數(shù)?？杉岸仁侵阜错懺噭┑竭_纖維內(nèi)部和纖維素羥基附近的難易程度。3半纖維素對木材加工利用的影響答：〔1〕在木材高溫處理中的變化①首先表現(xiàn)為抗沖擊彎曲強度的下降，木材變脆。②其次是木材抗拉伸強度的削弱。③但能降低木材的吸濕性，使木材的體積穩(wěn)定性得到改善。〔2〕在水熱處理中的變化使木材的強度降低，常引起處理室墻壁和金屬設備的腐蝕〔3〕纖維素和纖維板生產(chǎn)工藝的關系①在對木材進行軟化處理時，半纖維水解生成的酸成為水解過程的催化劑②軟化溫度與含水率負相關，對熱磨法別離纖維有益漿料的半纖維含量高，易于形成氫鍵結(jié)合，故交織性良好，但濾水困難③半纖維素的強吸濕性是引起纖維板吸水膨脹和翹曲變形的主要原因之一。其水解酸性增高影響到防水劑的施加④板面產(chǎn)生焦糖塊⑤易形成大量污染的⑥含半纖維素的紙漿漂白后易返黃4木素的主要結(jié)構(gòu)單元有哪些？答：3種類苯丙烷〔Ⅰ—Ⅲ〕5木質(zhì)素的玻璃化轉(zhuǎn)變特性及其對人造板生產(chǎn)的重要意義。答：隨溫度的升高，聚合物從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的特征意義：成板時在很大程度上依賴于木質(zhì)素的熱塑性和膠合性質(zhì)纖維板生產(chǎn)中木質(zhì)素的加熱軟化能促進木材纖維別離其根本結(jié)構(gòu)單位是苯基丙烷，彼此間以醚鍵和碳碳鍵聯(lián)合蒸汽預處理木材可減少精磨漿消耗能量，同時人造板的強度大6什么是抽提物；答：木材抽提物除組成細胞壁的‘三大素’以外，從木材中抽提或蒸餾出來的物質(zhì)稱為‘抽提物’7抽提物對木材加工利用的影響如何？〔木材強度、木材滲透性、木材干縮性、木材膠合劑固化、木制品油漆、木材加工切削刀具、木材耐久性〕見P1188木材酸堿性質(zhì)對加工利用的影響。答：①木材的病腐性②木材對金屬的腐蝕：內(nèi)含物質(zhì)呈酸性，在高溫下半纖維素、分解成酸性③對木材膠合的影響第五章木材物理性質(zhì)1.水分存在的狀態(tài)；木材含水率及其類型；纖維飽和點，木材的吸濕性。①自由水，吸著水，化合水②木材中水分的質(zhì)量和木材自身質(zhì)量之百分比成為木材的含水率，木材含水率分為絕對含水率和相對含水率。以全干木材的質(zhì)量為基準計算含水率稱為絕對含水率，以濕木材的質(zhì)量為基準計算的含水率稱為絕對含水率〔公式見P121〕。③纖維飽和點指木材胞壁含水率處于飽和狀態(tài)而胞腔無自由水時的含水率。④木材的吸濕性是指木材從空氣中吸收水分或向空氣中蒸發(fā)水分的性質(zhì)。2.平衡含水率；吸濕滯后現(xiàn)象及其原因、生產(chǎn)上的重要意義。①木材在空氣中吸收水分〔吸濕〕和散失水分〔解吸〕的速度相等，到達動態(tài)平衡、相對穩(wěn)定，此時含水率稱為木材平衡含水率。②枯燥木材的吸濕過程所能到達的最大含水率總是低于潮濕木材解吸過程所能到達的最小含水率，這種解吸穩(wěn)定含水率大于吸濕穩(wěn)定含水率的現(xiàn)象叫做木材吸濕滯后現(xiàn)象。〔1〕吸濕的木材必定是經(jīng)過枯燥，而在這一過程中，木材的微毛細管系統(tǒng)內(nèi)的空隙已有一局部被透進來的空氣所占鋸，這就阻礙了木材對水分的吸收；〔2〕木材解吸枯燥后，用以吸取水分的羥基借氫鍵直接相連，使大局部羥基相互飽和而減少了對水分的吸著(-OH數(shù)量↓)；〔3〕木材的塑性利用木材吸濕滯后現(xiàn)象人工枯燥木材，使用時木材尺寸穩(wěn)定，不會從空氣中吸收很多的水分而發(fā)生體積變化，引起翹曲變形。3.木材的干縮與濕脹概念、差異及產(chǎn)生的原因分析；穩(wěn)定木材尺寸的途徑。①濕材因枯燥而縮減其尺寸與體積的現(xiàn)象稱之為干縮，干材因吸收水分而增加其尺寸與體積的現(xiàn)象稱之為濕脹。木材干縮與木材濕脹是發(fā)生在兩個完全相反的方向上，二者均會引起木材尺寸與體積的變化。對于小尺寸而無束縛應力的木材，理論上說其干縮與濕脹是可逆的；對于大尺寸實木試件，由于干縮應力及吸濕滯后現(xiàn)象的存在，干縮與濕脹是不完全可逆的?？v向干縮與橫向干縮差異的原因：木材縱向干縮濕脹﹤﹤橫向干縮濕脹是由木材的構(gòu)造特點造成的，絕大多數(shù)細胞都是縱向排列;而細胞主要取決于次生壁中層(S2)微纖絲的排列方向。因此原因有二：一、細胞壁微纖絲是由平行排列的大分子鏈所組成的，大分子鏈長度方向可移動的距離是大分子鏈橫向之間的0.2%～0.05%，纖絲間距離的變化主要表現(xiàn)在橫向。二、S2微纖絲的排列與細胞主軸成10?-30?幾乎相平行，干縮濕脹時表現(xiàn)在縱向的量：asinα；表現(xiàn)在橫向的量：acosα。sinα﹤﹤cosα徑向與弦向干縮差異的原因〔木材徑向干縮是弦向干縮的一半〕：早材與晚材的影響；徑向木射線的抑制作用；細胞徑向壁與弦向壁中木質(zhì)素含量的差異的影響；木材各種細胞枯燥過程本身不均勻收縮；徑壁、弦壁紋孔數(shù)量及周圍纖絲角度變大的影響②高溫枯燥、降低木材吸濕性；利用徑切板；利用木芯板；機械抑制；外表涂飾油漆；乙?；幚恚怀涿浥c改性；利用指接材4.干縮率與干縮系數(shù)①干縮率：木材干縮后其尺寸與體積的變化率。②干縮系數(shù)：吸著水每變化1%時木材的干縮率變化值〔公式P138〕。5.差異干縮與干縮差異①差異干縮：以弦向干縮與徑向干縮的比值來表示，是反映木材枯燥時是否易翹曲及開裂的指標。②干縮差異：不同木材干縮上的差異現(xiàn)象。包括方向上的差異、樹種上的差異、木材密度的差異、晚材率的差異、應力木的差異、生長輪寬窄的差異、樹干部位的差異。6.空隙度、木材密度、木材實質(zhì)密度；介紹一種木材根本密度的測定方法及考前須知。①木材空隙所占的體積稱為木材的空隙度，它包括細腔，細胞間陷和微纖絲之間的空隙等；單位體積內(nèi)木材的質(zhì)量稱為木材密度；木材根本密度是指全干材質(zhì)量/飽和水分時木材的體積，物理意義是單位生材體積。②排水法：利用水的密度為1，試樣入水后排出水的質(zhì)量，與試樣體積數(shù)值相等的原理設計的?！?〕測定時，將燒杯盛水至適當深度放置于托盤天平上，把金屬針浸入水下1~2cm后，在天平的另一端放置砝碼使之平衡；然后將金屬針尖插固于已稱重的試樣上并浸入水中，再加砝碼使之重新平衡，托盤前后兩次砝碼質(zhì)量之差即為試樣的體積?！?〕考前須知：一、測定氣干材或全干材體積時，需要在試樣入水前涂上石蠟薄層，防止試樣吸水而影響精度；二、操作時應注意試樣不得與燒杯壁接觸，并使金屬針在兩次平衡時的浸水深度相同。7.木材密度對材性的影響〔強度、導溫系數(shù)、導熱系數(shù)、干縮性質(zhì)〕。①木材密度與強度之間成正比，即在含水率相同的情況下，木材密度大那么木材強度高，它是判斷木材強度的最正確指標。②木材導溫系數(shù)與木材密度成反比。③木材導熱系數(shù)隨木材密度的增加而增大，二者近成線性關系。木材密度越小，空隙率越大，那么導熱系數(shù)越小，絕熱性越好。④密度大的干縮性大第六章木材力學性質(zhì)1某塊木材的順壓強度為42MPa,估計該木材彎曲強度約為〔D〕，順拉強度約為〔A〕：1204060802木材的〔〕越高，說明其剛性越好彈性模量彈性柔量彈性極限柔量比例極限應力3同一塊木材，其強度值最大的為〔A〕順壓橫壓順拉橫拉4木材變形后，能隨時間推移而回復的那局部變形是〔A〕彈性變形瞬間彈性變形彈性后效變形塑性變形5測定木材橫紋抗壓強度得到的值是〔〕破壞極限強度比例極限強度彈性模量許用應力主要力學性質(zhì)間的關系木材的各種力學性質(zhì)間存在著相關關系。據(jù)統(tǒng)計，我國250多個樹種的力學性質(zhì)的平均值范圍〔MPa〕大致如下：順壓強度40~50MPa；抗彎強度80~100MPa；順拉強度120~150MPa；順剪強度12~15MPa。因此主要強度間有以下比例關系：順壓：彎曲：順拉：順剪=1：2：3：0.30。6以下指標中，不隨含水率變化的是〔D〕：順壓順剪順拉沖擊韌性7木材順壓強度的國際單位為〔B〕NPakgf/cm2Pa/m2影響木材強度的最大因素是〔〕纖維長度纖維長寬比胞壁厚度密度9蠕變與松