速生桉木材性及對(duì)家具設(shè)計(jì)和制造的影響

陳露露 富艷春

摘 要：本文在總結(jié)速生桉木基本材性和材料應(yīng)用的基礎(chǔ)上，闡述了速生桉木材性對(duì)家具制造及設(shè)計(jì)的影響。桉木皺縮問(wèn)題嚴(yán)重影響著家具的制造，木材色差、小徑木、受力點(diǎn)等是家具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：速生桉木;材性;家具設(shè)計(jì);家具制造

我國(guó)人口眾多，森林資源貧乏。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)對(duì)木材的需求量也在逐年攀升。據(jù)估計(jì)，到2020年，我國(guó)木材消耗將達(dá)到4.57億～4.77億立方米，而木材供應(yīng)缺口將估計(jì)約為1億～1.5億立方米。[1]近年來(lái)，我國(guó)和世界上其他國(guó)家對(duì)環(huán)境的保護(hù)越來(lái)越重視，許多國(guó)家限制木材，尤其是原始林木材的出口。因此，合理的開(kāi)發(fā)和利用人工速生林是解決我國(guó)木材供需矛盾的關(guān)鍵。速生人工林桉木、楊木及馬尾松等是我國(guó)主要的營(yíng)林樹(shù)種，其中桉木生長(zhǎng)速度快，蓄積量大，具有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的巨大潛力。

1 速生桉木資源現(xiàn)狀及木材特性

桉木又稱尤加利木，為桃金娘科桉屬植物的統(tǒng)稱。桉樹(shù)為高大常綠喬木，木紋緊密且不規(guī)則，邊材較厚，為白至淡粉色，心材為淺棕紅色。桉木原產(chǎn)于澳大利亞，是世界三大速生樹(shù)種之一。我國(guó)人工林速生桉木林主要分布于廣東、廣西及云貴地區(qū)。速生桉木的主伐期一般為6～8年，且一次種植可三次采伐，經(jīng)濟(jì)效益極高。

桉木具有高強(qiáng)度、高剛度、高密度、優(yōu)良木質(zhì)、美觀紋理等優(yōu)點(diǎn)，是制作家具和木制品的良好材料。但是速生桉木在實(shí)木加工利用上有以下主要問(wèn)題：一是生長(zhǎng)應(yīng)力大，常含脆心，原木容易爆裂;二是大多數(shù)桉木為小直徑材料，幼齡材占很大比例，邊材較厚、大部分不耐腐蝕;三是桉樹(shù)的尺寸的穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)變形及開(kāi)裂;四是桉木在干燥過(guò)程中變形大 、容易發(fā)生內(nèi)部開(kāi)裂和皺縮的問(wèn)題。[2，3]

2 速生桉木的應(yīng)用情況

桉木最早于19世紀(jì)90年代引進(jìn)中國(guó)，那時(shí)桉木主要種植于貧瘠的土壤上，用于改善生態(tài)環(huán)境。解放初期雷州半島植被稀少、干旱、水土流失、環(huán)境惡劣，1954年引種桉樹(shù)以來(lái)，當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境得到很大改善，雨水增加，水土流失減小，臺(tái)風(fēng)危害減弱，促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展。20世紀(jì)60至70年代，桉木因其質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度高，主要用于礦井或者建筑等領(lǐng)域的支柱材料。20世紀(jì)80年代以后， 五年生優(yōu)質(zhì)速生豐產(chǎn)桉木出現(xiàn)，[4]廣西桉木的年產(chǎn)量屢創(chuàng)新高，當(dāng)?shù)亻_(kāi)始陸續(xù)生產(chǎn)并出口木片，主要用于造紙行業(yè)。此外，利用桉木次小薪材以及三剩物為原料制漿造紙，[5]大大提高桉木木材的資源利用率。后來(lái)，因?yàn)殍衲窘Y(jié)構(gòu)均勻，質(zhì)地硬及力學(xué)性能良好，被運(yùn)用于膠合板、纖維板和刨花板的生產(chǎn)，但是，其工業(yè)化利用發(fā)展較為緩慢，產(chǎn)品的附加值相對(duì)較低。

近些年來(lái)為了提高速生桉木的產(chǎn)品附加值，學(xué)者和企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始嘗試?yán)盟偕衲咀鳛榧揖摺⒌匕寮皩?shí)木制品的加工用材，期待解決我國(guó)木材資源需求和供應(yīng)之間的矛盾。桉木先后被用于生產(chǎn)集成材、細(xì)木工板、三層或多層實(shí)木復(fù)合地板，但桉木自身的缺陷導(dǎo)致其加工困難，工業(yè)化發(fā)展緩慢。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)桉木的深加工利用進(jìn)行了細(xì)致的研究，期待解決桉木利用的關(guān)鍵問(wèn)題。孫靜[6]研究速生桉單板層積材物理化學(xué)性能，結(jié)合多種設(shè)計(jì)元素提出新的設(shè)計(jì)方法與開(kāi)發(fā)途徑。為了滿足家具曲線造型要求和使用功能，吳智慧與黃瓊濤[7]利用多層速生桉木單板經(jīng)過(guò)涂膠組坯、加熱模壓、彎曲膠合等工藝制造家具彎曲零部件。最近，許多復(fù)合材料由桉木與塑料、水泥、竹材等材料制備而成。制備的材料具有較好尺寸穩(wěn)定性，力學(xué)、阻燃、抗菌、防腐等性能提高，使速生桉木的應(yīng)用范圍得到了一定程度的拓寬。

3 速生桉木家具制造及設(shè)計(jì)問(wèn)題

速生桉木強(qiáng)度高、剛度大、密度大、木質(zhì)細(xì)膩、紋理美觀，并具有制作家具的某些優(yōu)良性能。但是因其材料速生，也存在著一些制約其家具制造和設(shè)計(jì)的問(wèn)題。其中干燥過(guò)程中的皺縮是其作為家具制造的主要問(wèn)題。因此，在桉木干燥過(guò)程要采用先進(jìn)的干燥技術(shù)和方法來(lái)有效地減少或避免皺縮。[8]目前，常規(guī)干燥是最常用的干燥方式，[9]真空條件下通過(guò)高頻加熱也可以快速高品質(zhì)的干燥木材。[10，11，12，13]通過(guò)這些干燥方法和技術(shù)使干燥后的桉木應(yīng)力小、變形小、尺寸穩(wěn)定性好、力學(xué)強(qiáng)度保持完好，可以在家具制造中廣泛應(yīng)用。

此外，家具設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮材料的物理力學(xué)及加工性能外，還要在設(shè)計(jì)上注意一些問(wèn)題。一是色差問(wèn)題。木材是天然生物材料，其材色影響因素較多，桉木心邊材色差大，因此在實(shí)木拼板設(shè)計(jì)及制造時(shí)應(yīng)在工藝上考慮減小色差的措施。二是小徑木問(wèn)題。桉木速生林多為胸徑較小的木材，制材后板材的寬度有限，因此對(duì)于桌面、幾面、案面及柜類的嵌板等較寬的零部件，設(shè)計(jì)時(shí)需要注意拼板時(shí)材料的弦徑向的搭配，避免拼板后產(chǎn)生彎曲。三是受力點(diǎn)問(wèn)題。桉木速生林的力學(xué)強(qiáng)度較好，但其與其他成熟材相比還有欠缺。因此在座椅等零部件受力點(diǎn)處，應(yīng)該適當(dāng)加大零件的尺寸，或在連接榫卯設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該考慮適度加大尺寸。

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作者簡(jiǎn)介：陳露露（1996—），男，安徽六安人，南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院本科生，研究方向：家具設(shè)計(jì)。

富艷春，女，南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院講師。