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森源實(shí)木定制家具不變形不開裂的原理

發(fā)布時(shí)間:2019/4/26 點(diǎn)擊數(shù):1


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   木材從力學(xué)角度上看是一種彈性材料,在結(jié)構(gòu)上呈多孔狀,木材的這個(gè)特性,可以使其彎曲。但是如果要攀得較小的彎曲曲率半徑,應(yīng)在彎曲之前對木材進(jìn)行軟化,增大木材的塑性。木材經(jīng)軟化處理后,在順紋壓力的作用下,細(xì)胞壁中微纖維之間產(chǎn)生滑移,導(dǎo)致細(xì)胞壁的壁層縱向產(chǎn)生褶皺;木材在彎曲力矩的作用下,彎曲時(shí)的受壓面形成褶皺,受拉面形成展皺,便可獲得較小的彎曲曲率半徑。


1、木材彎曲的原理

木材彎曲時(shí),以中性層為分界形成凹凸兩面,在凸面產(chǎn)生拉伸應(yīng)力,使凸面木材有不同程度的伸長;凹面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力,使凹面木材有不同程度的壓縮,其應(yīng)力分布是由表面向中間逐漸減少,中間一層纖維(中性層)既不受拉伸,也不受壓縮。當(dāng)所受的拉伸和壓縮應(yīng)力超過該種材料的拉伸強(qiáng)度極限或壓縮強(qiáng)度極限時(shí),木材就遭到破壞。

木材彎曲時(shí),必須研究和了解木材順紋拉伸與壓縮應(yīng)力的變形規(guī)律。

順紋壓縮變形與樹種有關(guān),針葉、軟闊葉氣干材順紋壓縮變形為1%-2%,硬闊葉氣干材為2%-3%。這是是由于硬闊葉材各年輪層間有寬而粗的木射線組織,使其連接牢固,因此在變形時(shí)不易失去穩(wěn)定性和產(chǎn)生破壞。

軟化處理后可增加木材順紋壓縮和拉伸變形。軟化處理使順紋抗伸形變可稍有增加,一般在1%-2%。但使順紋壓縮變形卻比氣干材增加很多。經(jīng)軟化處理后硬闊葉材順紋壓縮變形可達(dá)25%-30%,針葉材順紋壓縮變形為5%-7%。

不同樹種的允許拉伸形變和壓縮形變不相同,因而它們的彎曲性能差異很大。用方材厚度(h)和能彎曲的最小曲率半徑(R)的比值(h/R)來衡量木材的彎曲性能,即同樣厚度的木材能彎曲的曲率半徑越小(h/R值越大),則說明該材的彎曲性能越好。彎曲性能主要取決于木材的允許拉伸形變和允許壓縮形變系數(shù)。木材在彎曲時(shí)凸凹兩表面產(chǎn)生的最大拉伸形變和最大壓縮形變是相等的,因此木材的彎曲性能主要受順紋拉伸允許形變的限制。為進(jìn)一步提高木材軟化后順紋壓縮的形變,可在方材拉伸面緊貼一條金屬條(0.2mm-2.5mm厚)使彎曲時(shí)中性層向拉伸面移動,由于金屬條承受了拉伸應(yīng)力,使凸面木材拉伸變形很小甚至等于 0,這樣能明顯地改善木材的彎曲性能。

2、木材順紋壓縮彎曲技術(shù)

木材順紋壓縮彎曲是先將木材進(jìn)行軟化處理,然后再進(jìn)行順紋彎曲。當(dāng)水分進(jìn)入木材細(xì)胞壁時(shí),由于水是極性分子,可以與纖維素非結(jié)晶區(qū)中的羥基和半纖維素中羥基形成新的氫鍵,加大分子鏈之間的距離,即增大了自由體積,為分子的運(yùn)動提供了空間。如果分子的振動不夠,即使提供了足夠的自由體積空間,也無法完全改變木材的軟化條件,只有能量和水作為增塑劑一起作用于木材時(shí),才能有效地使木材實(shí)現(xiàn)軟化。

木材中的主要成分是纖維素呈線形、長的大分子結(jié)構(gòu)。纖維素大分子由許許多多的葡萄糖單體構(gòu)成分子鏈,它們彼此間有的區(qū)段纖維素分子鏈彼此平行,構(gòu)成結(jié)晶區(qū),這決定了纖維素的強(qiáng)度;另一個(gè)區(qū)段內(nèi),纖維素分子鏈彼此不平行,構(gòu)成纖維素的非結(jié)晶區(qū),這些線形分子鏈不是筆直成線,而是具有一定的卷曲部分,這使纖維素具有可以伸縮的彈性性能。如果外力的作用小于木材允許的順紋抗壓強(qiáng)度,即應(yīng)力小于木材的破壞極限時(shí),木材不會產(chǎn)生破壞;如果木材在持續(xù)的外力作用下被壓縮,當(dāng)達(dá)到壓縮率后停止加壓,保壓一定時(shí)間后卸壓,在壓力解除后,木材的粘彈性特性隨即顯現(xiàn)出來,在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)其彈性變形,但是尚遺留一定量的永久變形,這些永久變形主要是纖維或分子鏈之間產(chǎn)生縱向位移,在順紋方向上細(xì)胞軸向產(chǎn)生褶皺,這些褶皺比較均勻地集中在軸向細(xì)胞的內(nèi)壁,這將使木材的彎曲性能得到大大地提高。木材在彎曲力矩的作用下,受壓面褶皺加大,受拉面的褶皺被展平,因此在允許的形變內(nèi)可以獲得較小的彎曲曲率半徑。

3、木材軟化處理的方法與機(jī)理

軟化處理可改善木材的彎曲性能,使木材具有暫時(shí)的塑性使彎曲加工得以進(jìn)行,并在變形狀態(tài)下干燥,恢復(fù)木材原有的剛性和強(qiáng)度。軟化處理方法有:水熱處理,高頻加熱處理及化學(xué)藥劑處理等。

3.1水熱處理(蒸煮法)

水熱處理(蒸煮法)軟化木材,主要是利用水對纖維素的非結(jié)晶區(qū)、半纖維素和木素進(jìn)行潤脹,為分子劇烈運(yùn)動提供自由體積空間,靠由外到里逐漸對木材進(jìn)行傳導(dǎo)加熱,使分子獲得足夠的能量。

組成木材細(xì)胞壁的主要成分為:纖維素,半纖維素和木素。木材經(jīng)水熱處理后,一部分半纖維素易分解溶解成液態(tài),纖維素?zé)o定型區(qū)分子鏈上的游離羥基吸附水分,使纖維素間隙中水膜增厚,分子間距離增大,吸引力減小,便于在外力作用下產(chǎn)生相對滑移。

木材膨脹形變是水進(jìn)入到木材的非結(jié)晶區(qū)內(nèi),使木素、半纖維素和纖維素的非結(jié)晶區(qū)體積膨脹,增大自由體積空間,提高了木材的塑性。加熱可以使非結(jié)晶區(qū)中的木素、纖維素和半纖維素分子能量加大。在水、熱的作用下,纖維素非結(jié)晶區(qū)濕脹,木素呈粘流態(tài),半纖維素失去其聯(lián)結(jié)作用,木材塑性加大。


森源實(shí)木定制家具,展現(xiàn)酒店特色


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