木材是人類使用古老的材料之一,自吏前就作為居住、工具和燃料使用的材料,也是當(dāng)今四大材料(鋼材、水泥、木材和塑料)中惟一可再生的、又可以多次使用和循環(huán)使用的生物資源。其消耗量非常巨大,據(jù)統(tǒng)計(jì),1993年世界木材消耗總量為39億m3。
人類從森林里走出來,就開始了木材的使用。從遠(yuǎn)古時(shí)期到工業(yè)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天,木材與人們的需要密切相關(guān)。史前時(shí)期,原始人使用棍棒防御和獵捕野獸,有巢氏“架木為巢”,燧人氏“鉆木取火”;后來初步了解了木材性能,就有了獨(dú)木舟和木車;再后來木材的應(yīng)用就更加廣泛。有森林就有木材,木材永遠(yuǎn)和人類共存。
在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,人類利用自己的智慧創(chuàng)造了許多令人眼花繚亂的合成高分子材料,但至今木材在人類的日常生活中仍起著極大的作用,是人們珍愛的建筑、家具和室內(nèi)裝修材料。這是因?yàn)?,和鋼材、塑料、水泥等材料相比,木材具有?dú)特的色、香,質(zhì)、紋等特性,并且木材表面所具有的天然視覺美學(xué)特性風(fēng)格獨(dú)特,具有異強(qiáng)烈的材質(zhì)感,為此木材成為人們喜愛的家具和室內(nèi)裝修材料,而且木質(zhì)環(huán)境能為人類生活創(chuàng)造美好環(huán)境,人們?cè)谟心静?或木質(zhì)材料)存在的空間里學(xué)習(xí)、生活會(huì)感到舒適,從而也可以提高人們的工作效率和學(xué)習(xí)興趣,提高人類的生活質(zhì)量。
一、木材的基本特點(diǎn)
1.木材是多孔性材料。組成木材的管胞、導(dǎo)管、木纖維等細(xì)胞都有細(xì)胞腔,因此木材具有多孔性材料特點(diǎn)。木材的多孔性對(duì)其性質(zhì)與利用有很大影響:導(dǎo)熱性低,如水松樹根、輕木可作暖瓶塞;力學(xué)上具彈性,木材受重載荷沖擊時(shí)能吸收相當(dāng)部分的能量;容易鋸解和刨切,具一定的浮力;孔隙度高,貯存空氣量多,容易滋生腐朽菌;適宜防腐、干燥和木材改性與化學(xué)加工處理。
2.木材是向異性材料。和鋼材、玻璃等不同,木材是各向異性材料。木材構(gòu)造和性質(zhì)在三個(gè)方向卜具有明顯不同的特點(diǎn),就是木材的各向異性。如木材的縱向?qū)щ妼?dǎo)熱系數(shù)為橫向的2倍;縱向濕脹干縮為弦向的十分之幾至百分之幾,弦向?yàn)閺较虻?倍;順紋抗拉強(qiáng)度為橫紋的40倍;順紋抗壓強(qiáng)度為橫紋的5~10倍。
3.木材具有很大的變異性。木材的變異性是由于樹種不同,樹株和樹干軸向與徑向的部位不同,立地條件、森林培育措施不同,樹木木材在不同代之間與同代不同個(gè)體之間在木材構(gòu)造、木材組成與木材性質(zhì)方面均有差異的現(xiàn)象;木材的變異性使木材材性具有相當(dāng)大的不均勻性和不確定性,使木材用途廣泛,材質(zhì)遺傳改良潛力巨大,但也給加工利用帶來許多困難。
4.木材具有重量輕、強(qiáng)度高、吸音、絕緣、紋理優(yōu)美及色調(diào)柔和等一系列優(yōu)異性能,是建筑、室內(nèi)裝修和家具制造的材料。
5.木材加工容易,是加工能耗的材料。采伐后的木材可以直接加工使用,也可僅用簡(jiǎn)單的工具與較低的技術(shù)進(jìn)行加工。
6.木材不會(huì)生銹,不易被腐蝕,可盛裝化學(xué)藥劑;木材超負(fù)荷斷裂時(shí)不發(fā)脆,在破壞前有警告聲,宜做坑木;缺陷容易看出,便于選擇使用。
7.木材容易解離,是重要的纖維原料。
8,木材具有的缺點(diǎn)為;容易干縮濕脹和變形開裂;易受木腐菌、昆蟲或海生鉆木動(dòng)物的危害而變色、腐朽或蛀蝕;易燃;具有天然缺陷,如節(jié)、油眼、斜紋理、應(yīng)壓木、應(yīng)拉木等;于燥緩慢,并易發(fā)生開裂、翹曲、表面硬化、潰爛等缺陷;不能像金屬那樣按人們意愿容易制成寬大的板材。木材的這些缺點(diǎn)可以通過合理的干燥、加工、防腐、滯火處理,以及必要的營(yíng)林培育措施,避免或?qū)⑵錅p低至小限度,也可以通過加工制成膠合板、纖維板、刨花板、層積木、塑料貼面板等進(jìn)行改善。
二、木材具有良好的視覺特性
木材的視覺特性主要是指木材的顏色、反射、吸收、花紋等對(duì)人類生理與心理舒適性的影響。木材顏色是以橙色類為中心,且有一定的分布范圍。紫檀、花梨木紅味較強(qiáng)的木材及染色后的同種色調(diào)的木材,使人產(chǎn)生豪華、深沉的感覺,而明度高的木材給人以明亮、整潔、美麗的印象。如用著色劑處理使明度下降,就會(huì)有穩(wěn)重、深沉、雅致的印象。彩度低的木材有素雅、厚重、沉靜的感覺;彩度高則有華麗、刺激、豪華的感覺。
木材能吸收紫外線,反射紅外線,可減輕紫外線對(duì)人體的輻射危害,同時(shí)反射紅外線,給人帶來溫暖感。
木材具漫反射特性和雅致光澤,木材的光澤是指光線反射到木材上的光亮度。光澤的強(qiáng)弱與樹種、木材構(gòu)造特征、抽提物和沉積物光線射到板面上的角度、木材的切面等因素有關(guān)。一般來說,具有侵填體的木材如檫木等常具有較強(qiáng)的光澤,木材徑切面對(duì)光線的反射較弦切面為強(qiáng)。光澤比較強(qiáng)的樹種如山棗、櫟木、槭木、椴木、樺木、香椿等,其劈開面或刨光面的光澤強(qiáng),顯得材色更加艷麗。木材表面是由無數(shù)個(gè)微小的細(xì)胞構(gòu)成,細(xì)胞切斷后就是無數(shù)個(gè)微小的凹面鏡,凹面鏡反射的光澤有著絲綢表面的視覺效果,這一點(diǎn)是仿制品很難模擬的。研究表明,木材的光澤與木材的反射特性有直接聯(lián)系,當(dāng)入射光與木纖維方向平行時(shí),反射量大;而當(dāng)相互垂直時(shí),則相反。因此從不同方向所呈現(xiàn)的木材顏色也不一樣。家具表面粘貼不同紋理方向的薄木后呈現(xiàn)出不同的顏色就是這個(gè)道理。當(dāng)用木紋紙貼面時(shí)表面就不存在這種方向性。 因而木材仿制品仍然很難代替真實(shí)木材的表面效果。同時(shí)木材漫反射,能減輕直射光線對(duì)人眼的刺激。當(dāng)強(qiáng)烈的太陽光照射到貼有白瓷磚的建筑物上時(shí),強(qiáng)烈光線會(huì)使人睜不開眼,這是因?yàn)榘状纱u片對(duì)光線的反射率達(dá)70%~80%,而人眼感到舒服的反射率為50%~60%,木材表面細(xì)胞切斷后形成的凹面鏡反射,可減弱與吸收光線,能使令人暈眩的光線感到柔和。
木材花紋是天然形成的多種自然美麗的圖案,給人以動(dòng)感,并且人類對(duì)其有一種自然的親切感。原因主要有兩點(diǎn):第—,木材的生長(zhǎng)輪無論如何切削,在徑切面和橫切面上都是彼此不交叉的近于平行或成同心圓的圖案,這樣的圖案與以任意角度交叉的圖案相比,會(huì)給人以整潔、穩(wěn)重、美麗、流暢、井然、輕松,雅致的印象。第二,木材圖案由于受立地條件、生態(tài)環(huán)境因子和培育措施等的影響,在不同部位有不同的變化圖案給人以多變、起伏、運(yùn)動(dòng)、生命的感覺。木材的早晚材、生長(zhǎng)輪之間的間隔分布呈現(xiàn)一種波動(dòng)現(xiàn)象(1/f譜),而入的跳動(dòng)漲落亦呈1/f譜分布形式,這使得人們?cè)诳吹侥炯y圖案時(shí)就會(huì)得到一種親切、祥和、安靜的舒適感??梢哉f木紋圖案是自然界對(duì)人類的恩賜,用于室內(nèi)裝飾,經(jīng)久不衰,百看不厭,其原因就在于此。