风车木材性特征对家具设计的影响
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摘 要：目前，红木家具受到消费者的青睐，但红木资源受限，制约了其持续良性发展。深色名贵硬木风車木具有红木的各方面性能，具有替代红木木材的巨大潜力。本文在分析了风车木材性特征、木材预处理及各种干燥技术的前提下，探讨了风车木在家具设计、制造中应注意的问题和改善措施。
关键词：深色名贵硬木;风车木;干燥工艺;预处理
随着我国经济的发展以及人们的生活水平的提高，红木等深色名贵硬木家具的市场需求量越来越大。由于相关组织及国家采取了限制或禁止红木资源贸易等一系列措施[1]来加强对红木资源的保护，对红木家具用材料供给形成了制约，导致了我国进口红木原材料的渠道日益狭窄。因此合理使用木材、提高木材的利用率、减少资源浪费，[2]以及寻找代替红木的其他材性优良的木材等措施势在必行。风车木虽然不是红木，但却是代替红木资源的良好材料，因此风车木具有巨大的家具及木制品的开发和利用潜力。本文的目的在于探索风车木的合理的预处理方法以及干燥工艺，以提高干燥速率和干燥质量，同时提高企业生产效率，节约能源和资金，拓展风车木在家具行业的应用。研究风车木的材性特征对其在家具设计和制造上的合理应用具有重要意义。
1 风车木基本材性
风车木生长缓慢，具深浅间的细条纹，木材颜色呈暗褐色或者咖啡色略带紫，其心材耐磨、耐腐蚀，是一种有实用价值木材，主要用于做高级家具及装饰木地板。但是由于其心材结构致密、硬度大、韧性不强，材性不稳定，所以干燥时容易出现崩损开裂等情况，出材率比较低，因而影响使用。风车木的密度比较大，气干密度通常为0.91～1.10g/cm3。因其密度大，硬度大，所以钉连接时需要先钻孔才能避免钉弯和开裂。[3]风车木细胞腔内含有较多的侵填体，造成其内部水分移动缓慢，需要进行特殊的干燥和加工处理。
2 国内外木材干燥工艺现状
目前，国内外的木材干燥技术仍然是常规蒸汽干燥[4]处于主导地位，除湿干燥、真空高频干燥[5，6，7，8]或微波、冷冻干燥[9，10，11]等干燥方式呈多样化发展。联合干燥技术是集中了各种干燥技术的优点，避免其缺陷的新兴技术，也是今后木材干燥行业发展的重点。联合干燥虽然增加了干燥工序，但是在集中干燥时可以降低成本，节约运输费用。同时还可以缩短干燥时间，降低风速，减少能耗。
3 国内外木材干燥预处理研究现状
木材干燥周期及干燥质量不仅仅是取决于干燥设备和干燥基准，干燥前进行适当的预处理也会改善木材的干燥效果。因此，在木材进行干燥之前往往根据树种、材性、用途及干燥质量要求对其进行适当的预处理，可以加快干燥速度、缩短干燥周期、缓解干燥应力、提高干燥质量，实现高效优质的干燥目的。[12]另外，适当的预处理可有效提高木材尺寸的稳定性。
3.1 汽蒸预处理
通过过热蒸汽预处理杨木锯材后进行常规干燥，可以使杨木锯材的含水率降低至接近木材的纤维饱和点，降低后期常规干燥的初含水率，提高干燥速率，缩短干燥周期。[13]木材尺寸稳定性和干燥过程中水分的排除都与渗透性密切相关。汽蒸预处理使木材内部水分迅速升温至沸点汽化，产生蒸汽压力，破坏木材纹孔膜等较脆弱的细胞组织，[14]形成水分迁移通道。汽蒸处理后木材的尺寸稳定性得到明显改善，而且温度越高，处理时间越长，尺寸稳定性越好。
3.2 冷冻预处理
前人的研究发现预冻处理能够导致细胞壁上纹孔膜开裂，减小水分移动的阻力，同时细胞壁密度增大，抗压能力增强，从而减少木材的皱缩，减少干燥过程中的应力。还有研究发现预冻处理可减少初期开裂、内裂和截面变形的产生，干燥质量比未经处理材的干燥质量好。[15]
3.3 超声波预处理
超声波预处理能减少木材内部的抽提物含量，打通木材内部的水分迁移通道，使得木材中的水分更容易脱离，从而提高干燥速率。姚幸之等人的实验结果表明，桉木试材的干燥速率和水分扩散系数均随超声波频率的提高、预处理时间增长而增大。[16]
4 风车木材性与家具设计
家具设计包括造型、结构和工艺设计。只有掌握材料的具体特性才能正确、合理、规范的应用材料。风车木密度大、硬度大、脆性大，这些都影响着其具体的应用。例如，实木家具的桌面的设计时应该尽量避免四周的铣型加工，这样可以避免桌面边缘崩茬、缺料等问题。在实木椅子设计时椅腿受力部分设计是尽量避免弯曲处受力，这样才能避免在使用的过程中由于木材的脆性大，受力时弯曲处产生断裂。在结构设计时，考虑风车木的具体特性，在连接接合处尽量采用其他脆性弱的材料的插入榫，避免钉和五金件等接合。在工艺设计时同样要减少或避免车床及复杂铣刀设备的加工。
另外，针对风车木的材性特征，在家具制造加工之前可以采用改性处理，通过汽蒸处理、冷冻处理、超声波处理等。还可以通过特种干燥方法来改善其脆性，进而提高风车木的设计与加工的应用场合和范围。
参考文献：
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作者简介：吕玲（1996—），女，本科生，主要从事家具干燥方面的研究。
富艳春（1987—），女，内蒙古人，博士，讲师，主要从事木家具结构设计。
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