木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料

1、木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 第一章第一章 木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料n木制包裝指以木材制品和人造木材板材（如膠合板、纖維板）制成的包裝的統(tǒng)稱。n木制容器主要有：木箱、木桶、木匣、木夾板、纖維板箱、膠合板箱以及木制托盤等。n木制包裝一般適用于大型的或較笨重的機械、五金交電、自行車，以及怕壓、怕甩的儀器、儀表等商品的外包裝。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 膠合板膠合板箱木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 刨花板托盤木匣木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 OSB板箱木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 包裝木材天然木材人造木材針葉木材：紅松、落葉松、白松、馬尾松等闊葉木材：楊木、樺木等纖維板：纖維板、木絲板、刨花板等膠合板：三夾板

2、、五夾板等木材的優(yōu)點：質(zhì)輕，強度高，有一定的彈性，能承受沖擊和震動作用， 容易加工，具有很高的耐久性且價格低廉木材的缺點：各向異性，易受環(huán)境溫度、濕度的影響而變形、開裂、翹 曲和降低強度，易于腐朽、易燃、易被白蟻蛀蝕等。 不過這些缺點，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砜梢韵驕p輕。n包裝木材的分類n木材包裝的優(yōu)缺點木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 第一節(jié)木材的構(gòu)造及性能第一節(jié)木材的構(gòu)造及性能 n一、木材的構(gòu)造橫切面：橫切面：垂直于樹軸的剖面。 在橫切面上可以看到樹皮、形成層、木質(zhì)部、年輪、導(dǎo)管、脂道、髓心、髓線、心材、邊材等?？v縱切面：切面：與樹軸平行的剖面。徑切面：徑切面：通過樹軸的縱切面。弦切面：弦切面：不通過樹軸

3、的縱切面。 圖圖321木材的宏觀構(gòu)造木材的宏觀構(gòu)造1橫切面；2徑切面；3弦切面；4樹皮；5木質(zhì)部；6年輪；7髓線；8髓心木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 木材的構(gòu)造n樹皮：樹皮：樹干最外的一層，由外皮軟木組織（或稱栓皮）和內(nèi)皮組成n新生層：新生層：位于樹皮內(nèi)皮和木質(zhì)的交界之間，形成一層極薄的粘膜。在n木質(zhì)部木質(zhì)部 ：新生層多年生長積累的結(jié)果。一年中樹木生長快慢是不均勻的，春季樹木生長最旺盛，多生成薄壁寬腔的導(dǎo)水細胞，因而木質(zhì)松軟、顏色淺淡，稱為春材，又名早材。隨著季節(jié)的變遷，樹木生成逐漸減慢，細胞逐漸增生厚壁窄腔的支撐細胞，其木質(zhì)堅硬、顏色較深，稱為夏材，又名晚材。由于冬季樹木停止生長，因此在樹干橫切面

4、上，可以看出各年生長的木質(zhì)分界線，稱為年輪。年輪在徑切面上與樹軸成有角度的帶形條紋，在弦切面邊緣上，條紋與徑切面上近似，中間部分呈現(xiàn)近于橢圓的套環(huán)形狀。年輪中完材越多，木質(zhì)越堅硬。常用橫切面上沿半徑向一定長度中，所含夏材寬度的總和，占一定長度的百分率即夏材率，來衡量木材質(zhì)量。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 木材的構(gòu)造n髓心和髓線髓心和髓線髓心：在木質(zhì)的中心，是最初生成的木質(zhì)。各種樹木髓心的大小一般差異較小，其直徑約在35mm之間。由髓心長出，成輻射狀并與樹軸垂直，輸送和儲存養(yǎng)分，并穿過各層的徑向管道，稱為髓線或木射線。韌皮部分的髓線稱為韌皮射線。各種樹木的髓線寬細不同，針葉樹的非常細小，目力不易辨別，

5、闊葉樹的髓線較多，其中某些樹種如麻櫟、青罔櫟等的髓線則寬大易見。髓心和髓線大多是薄壁細胞組成，是木質(zhì)的弱點。其質(zhì)松軟，強度低而脆弱，不耐腐蝕，在干燥和使用過程中最易沿此開裂。n心材和邊材心材和邊材靠近髓心的木質(zhì)是由年老或已死的細胞組成的，已無活力，材質(zhì)變硬，原有孔隙也多為樹脂和單寧填充，從而色深、耐腐且有較高的強度，稱為心材。木質(zhì)的邊緣部分由年輕或新生的細胞組成，具有旺盛的活力，含有較多的水分、淀粉和油類等物質(zhì)，色淺易腐，強度也低，稱為邊材。心材質(zhì)量雖佳，由于靠近髓心，木節(jié)較多，不便于彎曲。邊材質(zhì)軟，節(jié)少，便于彎曲。 木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 二、木材的物理性質(zhì) n木材的使用質(zhì)量，主要決定于它的

6、物理、力學(xué)、化學(xué)和工藝等性質(zhì)。這些性質(zhì)中起主要作用的是物理性質(zhì)，尤其是它的吸濕性。幾乎木材的所有性能，都受到木材含水量的影響。n木材的主要物理性質(zhì)有外觀吸濕性和含水量變形重量 木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 外觀外觀n顏色顏色由顏色可以識別木材的樹種和品種。一般木材的顏色，心材比邊材深，夏材比春材深。所以木材的顏色在一定程度上可以反映木材的密度性、強度和耐久性。木材顏色不正常時，標(biāo)志木材行將變質(zhì)或已經(jīng)變質(zhì)。如含水量多的木材比干燥的木材顏色深；受菌類感染的木材常變顏色，以致出現(xiàn)紅、褐、藍等暗色的班點或條紋，其感染過久者則已霉?fàn)€、腐朽且有惡臭氣味，久受大氣作用的木材呈暗灰色，受過高溫作用的木材多變成黑色。

7、 n紋理紋理針葉木材具有均勻而簡單的紋理，闊葉樹木材則隨著樹種而具特有的紋理，所以紋理是選用木材的條件和作為識別木材樹種的方法之一。松、杉、水曲柳、麻櫟等樹種的弦切面和槭、山毛櫸等樹種的徑切面，都有美觀的紋理，最適于做精制的包裝木箱。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 n聲音聲音木材傳聲性很強，干燥的木材和沿木材的順紋方向傳聲性更好。敲擊木材時，如聲音清晰、響亮的多是干燥而堅實的木材。木材含水量增加或木材密度減小，其聲音都要減弱。腐朽的木材只能發(fā)出暗啞的聲音。n氣味氣味各樹種所含化合物并非相同，從木材的氣味可以區(qū)別其樹種。新伐木材的氣味最大，隨木材干燥和儲存時間長而減弱。當(dāng)木材喪失改變了固有的氣味時，即說

8、明木材已經(jīng)變質(zhì)，如發(fā)出霉腐氣味，則木材早已腐朽。 木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 吸濕性和含水量吸濕性和含水量 n吸濕性：吸濕性：木材自空氣中吸收水分的能力。它隨環(huán)境的溫度、空氣的相對溫度而改變，當(dāng)環(huán)境溫度越低或溫度越大，木材吸水能力越強。n還水性：還水性：當(dāng)環(huán)境溫度升高或空氣的相對濕度降低時，則木材能向空氣中散發(fā)水分，這種性質(zhì)稱為木材的還水性。n木材的吸濕和還水過程是木材內(nèi)部水分與空氣水分的平衡過程。當(dāng)木材所含水分與周圍空氣的相對濕度達到平衡時木材既不吸水也不散失水分。n木材中水分以化學(xué)結(jié)合水、自由水和吸附水三種狀態(tài)存在化學(xué)結(jié)合水含量很少，一般不超過12。自由水存在木材細胞間隙和細胞腔中，是由細胞的

9、毛細胞管作用吸入的。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 吸附水是由細胞的吸附作用而進入細胞壁的水分。木料的吸濕性，以木材中自由水和吸附水的總和來衡量。水分進入木材后，首先被細胞吸人細胞壁，其余的水分才積存在細胞腔和細胞間隙中。木材干燥時，首先失去自由水，然后才失去吸附水。新伐和潮濕的木材含有以上三種狀態(tài)的水分，完全干燥的木材僅含化學(xué)結(jié)合水。n木材中的水分含量根據(jù)不同情況用不同含水率表示相對含水率和絕對含水率相對含水率和絕對含水率：木材中的含水重量與當(dāng)時濕木重量的百分比。絕對含水率絕對含水率：木材中的含水重量與木材絕對干燥后重量的百分比。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 飽和含水率飽和含水率：木材處于纖維飽和點時的相

10、對含水率，稱為飽和含水率。n纖維飽和點：木材在干燥過程中，內(nèi)部水分逐漸向外輸送，當(dāng)全部自由水業(yè)已散失，細胞壁中仍充滿著吸附水時，為木材含水量的臨界點。n木材在纖維飽和點時，其機械強度最低。n木材的飽和含水率隨樹種而略有差異。當(dāng)環(huán)境溫度20時，一般為2535，并隨溫度上升而降低，通常采用30為其平均值。平衡含水率平衡含水率：由于木材具有吸濕性和還水性，在周圍空氣的蒸汽壓與木材表面的蒸氣壓相等的條件下，木材中水分達到吸收和散發(fā)的動態(tài)平衡時，的含水率稱為平衡含水率。使用中的木材平衡含水率都低于其纖維飽和點。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 變形變形n干縮與濕脹干縮與濕脹當(dāng)木材的含水率低于纖維飽和點時，如水分（

11、指吸附水）再有增減時，則細胞壁隨之發(fā)生脹縮，從而引起木材體積的脹縮。一般厚壁細胞比薄壁細胞脹縮量大，堅密而重的細胞比松軟而輕的細胞脹縮量大，細胞的橫向比縱向脹縮量大。木材的夏材比春材脹縮量大，橫紋方向比縱紋方向脹縮量大，弦向比徑向脹縮量大。一般木材弦向的脹縮量約介于612，徑向的脹縮量介于36，縱向脹縮量很小，僅為01。由于木制品在使用中，主要散失所含的水分，以致引起制品的不均勻收縮使制品產(chǎn)生缺陷。所以經(jīng)常用木材的干縮率來衡量其脹縮量。2n變形與翹曲變形與翹曲由于木材在干燥過程中，各部分干燥速度不同，各方向的干縮率也不相同，因此木材在干燥過程中極易變形。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 當(dāng)變形嚴重時，木

12、材即產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而發(fā)生翹曲，甚至開裂。木材的變形和翹曲受它原來的形狀、厚薄、寬窄、年輪、紋理、部位、容重、樹種以及干燥速度的影響。通常木材的變形均向髓心和濕面方向突出，并向垂直木紋的方向翹曲，以致木制品的接合處松馳或凸起，甚至發(fā)生裂紋和開裂。n開裂開裂當(dāng)木材干燥不均勻時，在木材內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，一旦超過木材橫紋抗拉強度時，則引起木材的開裂。即使木材或較厚鋸材的強度還能抵抗其內(nèi)力時，暫時雖不致開裂，但在加工以后，由于其內(nèi)應(yīng)力的存在和產(chǎn)生的表面塑性變形，仍會引起鋸材變形、翹曲或開裂。為了避免收縮產(chǎn)生的開裂，必須在干燥木材時，采用適當(dāng)?shù)拇胧鼓静木鶆虻馗稍?。在選用木材做木制品時，應(yīng)盡可能采用膠合木、膠

13、合板等代替木材，或采用容重輕、收縮性小的木材。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 重量重量n一般樹種的木材比重變動不大，約介于13和17之間，通常采用平均值15。n干燥木材的容重平均約500kgm3，所以木材孔隙率是很大的。n木材的容重隨樹種、樹齡、生長條件、部位、孔隙率、含水率而改變，通常小于1000kgm3。影響木材容重最主要的因素是含水率，通常以含水率為15的容重作標(biāo)準(zhǔn)，作為標(biāo)準(zhǔn)容重。 木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 三、木材的力學(xué)性質(zhì)n抗壓強度n抗拉強度n抗彎強度n抗剪強度n硬度、彈性模量木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 抗壓強度抗壓強度 n根據(jù)受力方向與木紋的關(guān)系，可將木材的抗壓強度分為順紋和橫紋抗壓強度。橫紋抗

14、壓強度又分為徑向和弦向抗壓強度。n木材順紋抗壓強度極限大且較穩(wěn)定，是木材使用的主要形式，常用木材順紋抗壓強度極限為3070MPa。針葉樹的順紋抗壓強度極限為橫紋的1015倍。闊葉樹的順紋抗壓強度極限約為橫紋的37倍。具有粗大髓線的樹種（麻爍、青岡等）徑向為弦向的15倍。其他樹種并無顯著區(qū)別。n弦向抗壓強度極限約為徑向的15倍。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 抗拉強度抗拉強度 n木材順紋抗拉強度較抗壓強度大23倍，通?？蛇_100500MPa。由于抗拉制品端部接合處受到拉力時，常先破壞于橫紋受壓或剪切，因而目前尚無法充分利用木材的順紋抗拉強度。n橫紋抗拉強度極小，約為順紋的1412。所以木材通常不用作承擔(dān)

15、橫紋受拉的制品。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 靜力抗彎強度靜力抗彎強度n木材具有優(yōu)良的靜力抗彎強度。一般木材的靜力抗彎強度極限的5011OMPa，約為順紋抗壓強度極限為1520倍。n當(dāng)木質(zhì)制品承受抗彎靜力時，由于其抗拉強度極限大于抗壓強度極限，制品的受壓區(qū)域首先發(fā)生皺折，然后在拉力區(qū)折裂。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 沖擊彎曲強度沖擊彎曲強度n木材是很好的抗沖擊彎曲的材料，常用于制造要求承受橫向沖擊載荷的制品。n凡是春材與夏材區(qū)別明顯的樹種，其徑向沖擊彎曲強度比弦向高。闊葉樹中的散孔材，其兩個方向的沖擊彎曲強度無甚差別。一般闊葉樹的橫向沖擊彎曲強度比針葉樹約大0520倍。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 抗剪強度抗

16、剪強度n木紋對木材的抗剪強度有極大的影響，順紋抗剪強度受年輪方向影響不大，而具有粗大髓線的樹木，則弦向的抗剪強度較徑向的約大1030。順紋抗剪強度極限一般為415MPa，約為抗壓強度極限的1525。n橫紋抗彎破壞的剪切面多與木材纖維平行，其強度極限遠較順紋為高，一般為37倍。但在實際使用中，由于制品先被橫紋受壓所破壞，所以利用價值不大。n橫紋切斷強度極限遠遠高于橫紋抗剪強度極限，但實際上很難充分利用。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 硬度、彈性模量硬度、彈性模量n木材的硬度也是隨紋而不同，如針葉樹橫切面的硬度較縱切面硬度約大35，闊葉樹約大25。一般樹種徑切面和弦切面的強度大致相同，但具有粗大髓線的樹種

17、其弦切面的硬度大510。n木材的彈性模量較金屬材料低，并與紋向有交，這是木制品容易變形的主要原因之一。n木材的抗拉、抗壓彈性橫量（E），順紋比橫紋大730倍，抗剪彈性模量（G）約為E的11013，一般樹種的彈性橫量E約介于100015000MPa之間。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 四、木材的工藝性能握釘力（持釘力和裹釘力）握釘力（持釘力和裹釘力）木材握釘力是因木材纖維為了釘子所擠壓或切斷，使木材對釘子產(chǎn)生壓力的結(jié)果。木材纖維的方向?qū)ξ蔗斄τ兄匾淖饔?，平行纖維方向的握釘力約小于垂直方面的25，弦向和徑向的握釘力則相差不大。握釘力還隨樹種、容重和容水率而變。通常闊葉樹比針葉樹的握釘力大，緊密、干燥和容

18、重較大的木材比較軟、潮濕和容重小的握釘力高。木材握釘力還受釘子尺寸、種類的影響，木材對大釘?shù)奈蔗斄Υ笥谛♂敚结敶笥趫A釘，螺絲釘大于普通釘。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 抗劈裂性抗劈裂性衡量木材的抗劈裂性，通常是以木材順紋方向單位長度能承擔(dān)的最大靜力劈裂載荷為依據(jù)。木材的抗劈裂性，對握釘力有較大的影響，還對木材砍劈加工帶來困難。一般針葉樹的抗劈裂性較闊葉樹小，針葉樹弦向的抗劈裂性比徑向小，闊葉樹則由于髓線比較發(fā)達，則徑向比弦向小，尤其是具有粗大髓線的木材這種差別更明顯。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 彎曲能力彎曲能力木材的彎曲能力是制造彎曲和弧形木質(zhì)制品的主要依據(jù)。木材彎曲能力主要決定于木材的塑性，以闊葉樹的環(huán)孔材塑性最好，如櫟、柳、榆、水曲柳、山毛櫸等樹種的彎曲能力最高；散孔材次之；針葉樹最差，如紅松、白松的彎曲能力最差。在同一樹種中，樹齡小的彎曲能力比老樹好，具有木節(jié)、斜紋、裂紋和腐朽的木材都沒有好的彎曲能力。木材及木質(zhì)復(fù)合包裝材料 第二節(jié)人造板材第二節(jié)人造板材 膠合板膠合板n由原來旋切成薄木片，經(jīng)選切、干燥、涂膠后，按木材紋理縱橫交錯重疊，通過熱壓機加壓而成。層數(shù)均系奇數(shù)，有三層、五層、七層乃至更多的層次。n膠合板各層按木紋方向相互垂直，使各層的收縮與強度可相互彌補，避免了木材的順紋和橫紋方向的差異影響，使膠合板不會發(fā)生翹曲與開裂等變化。包裝輕工、化工類商品的膠合板，多用酚醛樹