家具的用材及屬性

1、家具的用材及屬性家具的用材及屬性（上）現(xiàn)代家具工業(yè)使用的基材和輔助材料品種繁多，其中木材和人造板的用量最大，使用頻率最高。本文就其主要性能和技術(shù)要求進(jìn)行重點分析，以供家具制造業(yè)的讀者參考。 一、天然木材 全部由天然木材制造的家具，即所謂實木家具。木材屬于生物材料，是可以再生的資源，只要應(yīng)用適度就可以達(dá)到生長量與消費量的平衡，并不斷更新營造，既可保護(hù)生態(tài)環(huán)境，又可以長期滿足社會需求。 大眾化家具可以采用生長快速的樹種，這些 速生材經(jīng)過精心處理，就能成為價廉物美且受歡迎的家具。而名貴的實木家具則需要珍奇樹種，但其資源稀少、價格昂貴，屬高檔銷費。對于這種家具的造型設(shè)計與 加工工藝，應(yīng)特別重視科學(xué)和藝

2、術(shù)，既要適應(yīng)時代潮流，又要有創(chuàng)新且具有民族特色，才能占領(lǐng)市場，否則就是浪費。以下介紹一些木材的主要性質(zhì)： 1）所有的天然木材都是各向異性的非勻質(zhì)材料。樹種和紋理方向不同其物理力學(xué)性能差別很大。 2）板材幅面受原木徑級限制，大幅面板材需要拼接。 3）對水分十分敏感，隨大氣溫度的變化會產(chǎn)生膨脹或收縮，嚴(yán)重時出現(xiàn)翹曲與開裂，成為“失敗”的制品。因此，對天然木材的干燥是重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而使家具零部件尺寸相對穩(wěn)定是產(chǎn)品追求的目標(biāo)。 4）木材的變形與含水率有關(guān)。有些木材的含水率>30%后尺寸而不發(fā)生變化，這種濕材沒有實用意義，如干木材長期與液態(tài)水接觸，其含水率可能超過30%，但家具很少浸在水中使用。

3、 木材的收縮與膨脹變形，一般只在含水率030%的范圍內(nèi)出現(xiàn)變化，而大氣中的水蒸氣含量變化就能促使木材變形。當(dāng)木材在干燥空氣中存放時會蒸發(fā)水分，反之遇到潮濕空氣則吸收水蒸汽。所以木材的變形與大氣溫度和相對濕度有關(guān)，不過無論蒸發(fā)與吸收，其過程都比較緩慢，這是木材的特性，其最大的弧向變形量可超過10%。例如氣溫為30，相對濕度95%，只要有足夠的時間，干木材吸收空氣中的水蒸氣其最高含水率可達(dá)24%。如果大氣條件穩(wěn)定，此時木材既不蒸發(fā)也不吸收，稱為“平衡含水率”，這時木材干燥處理程度有重要的意義。然而，我們必須了解大氣相對濕度與木材含水率不是統(tǒng)一概念，即相對濕度80%并不等于木材含水率可達(dá)到80%。當(dāng)

4、干燥后木材含水率為14%，在氣溫30，相對濕度85%的環(huán)境下，木材平衡含水率可達(dá)17%。如寬度100mm馬尾松弦向板將膨脹1 mm左右；在同樣的溫度條件下，相對濕度58%，則木材平衡含水率降至9%，收縮1.5mm，此時拼板出現(xiàn)離縫。樹種的不同，收縮與膨脹量差別也較大，在自然狀態(tài)下濕材中的水分蒸發(fā)不容易，同樣使水分注入干木材也同樣困難，所以木材浸注防腐劑或防火劑要用特殊工藝。 5）濕材干燥可以有自然干燥和人工干燥兩種。自然干燥時間太長，要占用大量流動資金，且大氣溫度變化不定，木材最終含水率很難控制，所以為保證家具質(zhì)量應(yīng)采用人工干燥。這樣，既縮短干燥時間，減少流動資金積壓，最終含水率又可人為控制，

5、同時人工干燥是在較高溫度下強制蒸發(fā),木材化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生某些變化，膨脹及收縮性會有一定的改變，對家具尺寸穩(wěn)定有利。 經(jīng)過人工干燥的木材，從空氣中吸收或蒸發(fā)水分的波動范圍有限，一般木材含水率在520%以內(nèi)變化，所以木材干燥的最終含水率在此范圍內(nèi)選擇。木材吸收或蒸發(fā)水分是從表層開始逐漸向內(nèi)部過渡，有了這個含水率梯度就形成了一定的收縮或膨脹應(yīng)力.。如最終含水率選擇不當(dāng)，其應(yīng)力超過木材承受強度，就足以使其翹曲或開裂。所以制造家具時最終含水率的確定，最好按照用戶所在地氣候條件定向銷售。一般干燥地區(qū)采用8-10%，潮濕地區(qū)12-14%，盡量減少空氣相對濕度變化所引起的含水率波動，使產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，不要使用“以不

6、變應(yīng)萬變”的單一含水率，這樣對提高家具質(zhì)量不利。 二、人造板 可供家具工業(yè)選用的人造板品種主要有膠合板、單板層積材、細(xì)木工板、指接材、普通刨花板,、定向刨花板、中纖板、 超硬質(zhì)板和竹拼板等。人造板最大的優(yōu)越性為幅面不受木材徑級限制，對大氣濕度變化敏感性小，形態(tài)比較穩(wěn)定。缺點是多數(shù)人造板的水性差，長期浸在水中會解體(少數(shù)高防水板材例外)，現(xiàn)就其特點扼要分述如下，以供選用。 1）膠合板 只要嚴(yán)格按照工藝要求生產(chǎn)，其尺寸和性能都是最穩(wěn)定的基材，這是因為膠合板是將紋理縱橫交錯的單板膠和而成，對木材是一種改性，縮小木材縱橫方向的強度差異。天然木材順紋抗拉強度是橫紋的2040倍， 膠合板的單板之間受膠層粘

7、合強度的限制，單板順紋方向變形極小，膠層使橫紋方向無法收縮和膨脹，故不會開裂也不會變形。一般正規(guī)產(chǎn)品是如此，而非正規(guī)產(chǎn)品 情況就大不一樣。例如某些生產(chǎn)厚合板廠家為提高出材率，又不采用先進(jìn)工藝，生產(chǎn)中采取隨意性，違反膠合板組坯的對稱原則，芯板尺寸不足又不拼接，而是胡亂 拼排，甚至紋理方向配置混亂，造成“金玉其外、敗絮其中”。有時產(chǎn)品一出壓機就扭曲變形或使用一定時間必然變形，這是劣質(zhì)產(chǎn)品。 薄板的典型產(chǎn)品是三層板，標(biāo)準(zhǔn)厚度3.0±0.2mm，表板最小厚度為0.8mm。目前市場將厚度減至2.5mm，甚至到2.0mm，以價格的低廉參與市場競爭，這種合板作家具的基材不可能是合格產(chǎn)品。因為表板太

8、薄，厚度上只有0.30.5mm，已不能砂光，否則被砂穿，這樣無法調(diào)整板面光潔度，影響涂飾效果。太薄的合板強度低，稍大外力會破裂又不耐磨，制成家具是對用戶不負(fù)責(zé)任。 上下表板厚度之和遠(yuǎn)小于芯板，不稱其為膠合板，不符合膠合板構(gòu)成原則，不能算薄板貼面板，所以不能只考慮價格因素，應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)合板。由于一些家具廠片面追求效益，大量采用低劣合板，給膠合板工業(yè)造成了錯誤市場導(dǎo)向，而標(biāo)準(zhǔn)板價格高反而沒有市場。 2）單板層積材 全部以順紋單板膠合而成的特厚板，由于組 合單元是單板以及膠粘劑的作用改變了木材原有材性，故物理力學(xué)性能高于天然木材，可作為家具的方材使用。表板用珍貴樹種，芯板為普通樹種，可降低成本，這 樣

9、既節(jié)省了稀有樹種資源又達(dá)到實木家具的外觀效果。而且經(jīng)過模壓定型可制成二次以上的曲木零件不產(chǎn)生反彈變形，工藝比實木彎曲簡單，應(yīng)大力推廣這類產(chǎn)品。 另外，大量需求可由人造板廠生產(chǎn)，小量需求家具廠可自行設(shè)計模具直接加工。 3）細(xì)木工板 細(xì)木工板的芯板為一定厚度的低質(zhì)樹種木條拼接，面板使用高質(zhì)單板，紋理與芯板呈90度膠合而成的厚板。其優(yōu)點在于節(jié)約膠料和珍貴木材，成本價廉，通過封邊裝飾效果不亞于天然木材，并且變形性和尺寸穩(wěn)定性均優(yōu)于實木拼板。存在的問題是木條干燥是否科學(xué)合理，否則芯板 拼接后可能變形。木板有厚度公差，拼成芯板后未進(jìn)行定厚處理，如面板較厚，熱壓后的素板其芯板中偏厚的木條被壓縮，平整度不易察

10、覺，當(dāng)表板經(jīng)砂光涂飾或吸 濕以后，不平度就立刻反映出來。這種工序不全的粗放產(chǎn)品，不能保證家具質(zhì)量。 4）指接材 是目前流行的新產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家很多。這種產(chǎn)品指接縫成為一種裝飾，可以不經(jīng)貼面而直接使用，有特殊美感.。指接材有兩種生產(chǎn)方式：一種采用優(yōu)質(zhì)樹種，板條規(guī)格和色澤一致，并除去木材一切天然的缺陷,，指接縫處于一條直線上，而且指接尖端不留縫隙。這屬于高檔板材，出材率很低，價格很高；另一種為提高出材率，板條長度規(guī)格不一，并允許一定天然缺陷，最終的拼板指接縫“雜亂無章”，又含天然缺陷，表面狀態(tài)混亂。雖然出材率高且價格低廉，但已失去原設(shè)計的美感，需要貼面，其使用價值與細(xì)木工板相似，反而增加一道指接工序

11、，使成本上升而失去意義，這種指接材不可取。 5）普通刨花板 刨花板組成單元應(yīng)由厚度0.20.5mm的 細(xì)小薄片膠合而成，而目前國內(nèi)設(shè)備和一些進(jìn)口生產(chǎn)線很少能加工成這樣的刨花形態(tài)，絕大多數(shù)是由碎料（如桿狀、顆粒和粉塵）組合成板，只能稱為碎料板。由于 表面是粉塵，故板面是平整的，而斷面粗糙，帶來許多不利因素。如空隙過大，水蒸氣易于進(jìn)入，素板貯存容易變形和發(fā)霉；其次顆粒粗大，膠合面小,強度低；斷面分布不均，對封邊和加工都不利。碎料板的力學(xué)性能和加工性能遠(yuǎn)不如中纖板，很有改進(jìn)必要，關(guān)鍵是合格的刨花形態(tài)，才能滿足家具加工要求。 6）定向刨花板 對刨花形態(tài)要求很嚴(yán)，不僅刨花很薄，而且必須有一定長寬比才能定

12、向。刨花按纖維方向排列，高度定向的刨花板其物理力學(xué)性與天然木材相近，所以稱為“人造木材”，可以作為家具的板、方材使用，以取代天然木材。如刨花按膠合板規(guī)則分層是90度定向，則與膠合板性能近似，關(guān)鍵是如刨花形態(tài)達(dá)不到上述要求，其產(chǎn)品就不是定向刨花板，也不具天然木材相同性質(zhì)，這從刨花的排列很容易鑒別。 7）中密度纖維板 將木板或其他原料分離成粗纖維膠合而成的板材，由于纖維的巨大表面積提高了膠合性能，其質(zhì)地均勻，可加工性和尺寸穩(wěn)定性以及力學(xué)強度均高于碎料板。此板材作為家具基材應(yīng)注意以下問題：（1）由于生產(chǎn)工藝的原因，斷面密度分布不均，表層過高，芯層太低，不適合于家具制作，主要是影響開槽、開榫和鉆孔等加

13、工，應(yīng)選用斷面密度分布均勻的產(chǎn)品。（2）必須砂盡表面預(yù)固化層，否則影響表面涂飾和貼面效果。（3）絕大多數(shù)中纖板使用脲膠,其游離甲醛釋放量必須達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。 8）超硬質(zhì)板 是近代出現(xiàn)的干法制造的高密度和高強度纖維板，其強度、硬度和耐磨性非常好，可用于家具模壓制品。缺點比較是重，但一般只生產(chǎn)6mm以下薄板，重量缺陷可以忽略。 9）竹材人造板 我國有非常豐富的竹材資源，如用竹片制成 拼板，其紋理和竹節(jié)都具有良好的裝飾效果，同時強度高且耐磨。生產(chǎn)工藝特點是拼板長度不宜過大，可按家具要求定向生產(chǎn)，這是因為竹材的壁厚隨竹子生長高度 而變薄，制成等厚度的長竹片，原料利用率很低。單一竹拼板容易變形和蟲蛀，

14、要注意干燥工藝和防腐處理，最好制成薄拼板后按膠合板工藝原則生產(chǎn)，不致出現(xiàn)變 形。這種產(chǎn)品的密度與同厚度的中纖板和碎料板相近，但性能卻優(yōu)越的多，目前這種產(chǎn)品已有工業(yè)化生產(chǎn)能力，但未引起家具制造業(yè)的重視，開發(fā)這種家具很有前 途。家具的用材及屬性（下）三、基材的特殊處理 隨著時代的進(jìn)步，人們對家具材料的要求越來越高，經(jīng)物理和化學(xué)方法處理后的基材，家具能增值，使用功能更好，一些材料必須經(jīng)過處理，才有使用價值。 1）提高基材的尺寸穩(wěn)定性 木材及人造板尺寸不穩(wěn)定的主要因素，是使 用環(huán)境的氣候變化而引起收縮、膨脹而變形。如家具在相對溫度變化很大的惡劣環(huán)境中使用，要求很高的尺寸穩(wěn)定性，如僅靠人工干燥控制含水率

15、或加入少量石蠟的 簡單辦法，已不能勝任。必須采取其他更有效的手段，例如對纖維板進(jìn)行高溫?zé)崽幚?使纖維分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，降低其吸水性；其次向基材內(nèi)部注入強增水性物質(zhì)，例如酚醛樹脂、桐油、聚乙二醇和馬來酸-甘油混合液等等，破壞木材分子的親水性，能起到很好的尺寸穩(wěn)定效果，當(dāng)然工藝相對比較復(fù)雜。但在特殊要求的情況下，這是解決的有效途徑。 2）脫脂 松木類樹脂含量很高，妨礙使用，其外觀不具特色，無論生產(chǎn)膠合板還是實木家具直接使用均不能進(jìn)入高檔產(chǎn)品行列。如將松木經(jīng)脫脂處理，除去天然缺陷，采用徑向拼板，則可變成別具風(fēng)格的高檔家具，在國外有一定市場。 將原木鋸成徑向板材或木條，經(jīng)NaOH溶液浸注能使樹脂

16、中80%的樹脂酸溶解出來，但脫脂實用工藝沒有那么簡單，因為NaOH對樹脂中的松節(jié)油不起作用，這會使木材變黑，脫脂廢液易造成環(huán)境污染，故需要一系列專門技術(shù)處理。產(chǎn)值雖高，但要付出較昂貴的代價。 3）防火處理 木材和人造板均能進(jìn)行防火處理。所謂"防火"， 并非不燃燒，木質(zhì)材料在高溫下都會燃燒。而經(jīng)過防火處理的基材在高溫下只炭化，沒有火焰，不至于很快波及其他可燃物，從而達(dá)到防火的目的?，F(xiàn)代大型船舶和 高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)很危險，滅火非常困難，而木質(zhì)家具是極易燃燒的火源，故人們對減小家具材料所引起火災(zāi)的機率日益重視，進(jìn)入高層建筑的家具基材最好是 采用經(jīng)防火處理的材料。 木質(zhì)防火材料分為表面防火與整體防火處理 兩類，其差別是滯火時間的長短，關(guān)鍵是防火劑滲入材料內(nèi)部的狀況。 防火劑的配方和處理工藝多種多樣，選用時應(yīng)注意經(jīng)過防火處理的基材對其性能有一定影響。如防火劑選擇不當(dāng)，雖能耐火，但會出現(xiàn)反潮，產(chǎn)生腐蝕性以及影響涂 飾效果等。所以應(yīng)選用先進(jìn)工藝處理的防火板，一般防火板對膠粘劑有一定要求，例如脲醛樹脂的膠和性較差，要改用相應(yīng)膠種。 4）木材防變質(zhì)處理 一些生長迅速，質(zhì)地優(yōu)良的家具基材其本身極易質(zhì)變，未經(jīng)處理不能使用。典型樹種如橡膠