木材化學科普:紅木傢俱賣得貴,是有原因的

木材是人類最早使用的材料之一,它具有獨特的優良性質,在傢俱用材中佔有重要地位。雖然新型材料不斷出現,木材至今仍然是傢俱的主要用材。但木材是生長緩慢的天然資源,無論從環境保護,還是從緩解供需矛盾的角度,在傢俱製造中都應重視木材的節約。

因此,充分認識木材的化學和特理性質,對於合理利用有限的木材資源具有重要意義。今天,我們就從傢俱製造的角度為大家簡單科普木材的化學性質。

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木材的主要化學成分,是構成木材骨架(細胞壁和胞間層)的物質,由纖維素、半纖維素和木質素三種高分子化合物組成,一般總量佔木材的90%以上,但在熱帶木材中的含量略低。針葉材(軟材)中,纖維素和半纖維素的含量低於闊葉材(硬材),木質素含量則高於闊葉材。

纖維素具有吸溼、解溼的特性,直接影響到木材的尺寸穩定性和強度;半纖維素是木材高分子聚合物中對外界條件最敏感、最容易發生變和反應的主要成分,它的存在和損失,對木材的材性和加工利用有重要影響;木質素是非常複雜的天然聚合物,人們至今還沒有搞清它的詳細結構,在傢俱製造中,木質素的熱性質對木材的彎曲和人造板膠合密切相關。

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樹幹和樹枝的化學組成差別較大,不論是針葉材還是闊葉材,樹枝的纖維素含量較少,木質素含量較多;在針葉材中,心材的木質素和纖維素比邊材少。在闊葉材中,心材和邊材的差別較小。另外,在樹幹的不同高度處,化學組成也略有差異;樹皮由於纖維素含量太低,不適合用於造紙和傢俱製造。

木材具有天然的酸鹼性質,世界上絕大多數的木材呈弱酸性,只有極少數木材(比如青楊)呈鹼性,這是因為木材中含有天然的酸性成分。酸鹼性是木材最重要的化學性質之一,它包括木材水抽提物的pH值和緩衝容量等。木材的酸鹼性對木材的膠合性能、塗飾性能、著色性能等加工工藝有著明顯影響。

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一般認為,生長在酸性較強土壤中的木材,其pH值較低;隨著木材貯存時間的延長,木材的pH值也隨之降低,即酸性增加;生長速度緩慢的樹木,pH值較低,酸性增強,生長速度較快的木材pH值較高;木材的含水率降低時,pH值也隨之降低。可見,對於傢俱製造來說,越好的木材,它的pH值也越低。

木材中除了上面提到的三種高分子化合物之外,還含有多種少量成分,比較重要的就是木材抽提物。木材抽提物(浸出物),是指用有機溶劑和水從木材中抽提出來的物質的總稱,經鑑定,目前已有近800種化合物存在於木材抽提物中,主要有脂肪族化合物、萜烯類化合物、芳香族化合物等幾類,約佔絕幹木材的2%到5%。

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木材抽提物的成因十分複雜,有的是樹木生長正常的生理活動和新陳代謝的產物,有的是突然受到外界條件的刺激引起的。比如,在邊材轉變為心材的過程中,木材發生了複雜的生理生化反應,同時產生了大量的抽提物沉積在木材的組織細胞中,因而心材中所聚積的較豐富的木材抽提物,已成為心材的特徵之一。

在木材和傢俱加工時,木材抽提物不僅影響木材的木性,也影響著木材的加工,有的還關係到操作者的身體健康。比如,紅木心材中含有洋紅色的蘇木精色素,使紅木呈紅色;檀香木具有馥郁香氣,即來源於抽提物中的白檀精;熱帶木材的抽提物含量高,有利於其耐磨性的提高。

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但木材中過高的抽提物含量,會降低木材的膠合性能和塗飾性能,並加速木材表面的劣化。同時,木材抽提物容易使切削刀具磨損,使加工成本上升。有些木材中的抽提物含有毒性成分,使木材具有較高的耐久性,因為它們對腐菌、白蟻等危害木材的生物具有顯著的抗侵蝕能力。

連腐菌和蟲蟻都怕木材中的這種抽提物,人類更是如此!它可能給木材加工人員帶來某些疾病,在加工這類木材時應考慮採取適當的防護措施。據統計,世界上有100種左右的木材(大部分是熱帶和亞熱帶的深色名貴硬木)含有可引起人體過敏反應的木材抽提物,包括紅木、柚木、相思木和側柏等木材。看來,紅木傢俱賣得貴,這是有原因的。


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