《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第三篇 包装材料及容器

第二章　包装用木材及容器

第一节　木材的构造及性能

（二）木材的物理性质

木材的使用质量，主要决定于它的物理、力学、化学和工艺等性质。这些性质中起主要作用的是物理性质，尤其是它的吸湿性。几乎木材的所有性能，都受到木材含水量的影响。

木材的主要物理性质有外观、吸湿性、变形、含水量、重量等。

（一）外观

各种树木的木质都具有一定的颜色、纹理、声音和气味。如受到年龄、生长环境、虫害、外伤等的影响，虽会改变木材的原有特征，但仍可由木材的外观粗略地鉴别木材的树种和品质。

1．颜色。

一种树木具有一定的颜色，由它的颜色可以识别木材的树种和品种。一般木材的颜色，心材比边材深，夏材比春材深。所以木材的颜色在一定程度上可以反映木材的密度性、强度和耐久性。

木材颜色不正常时，标志着木材行将变质或已经变质。如含水量多的木材比干燥的木材颜色深；受菌类感染的木材常变颜色，以致出现红、褐、蓝等暗色的班点或条纹，其感染过久者则已霉烂、腐朽且有恶臭气味，久受大气作用的木材呈暗灰色，受过高温作用的木材多变成黑色。

2．纹理。

针叶木材具有均匀而简单的纹理，阔叶树木材则随着树种而具特有的纹理，所以纹理是选用木材的条件和作为识别木材树种的方法之一。松、杉、水曲柳、麻栎等树种的弦切面和槭、山毛榉等树种的径切面，都有美观的纹理，最适于做精制的包装木箱。

3．声音。

木材传声性很强，干燥的木材和沿木材的顺纹方向传声性更好。敲击木材时，如声音清晰、响亮的多是干燥而坚实的木材。木材含水量增加或木材密度减小，其声音都要减弱。腐朽的木材只能发出暗哑的声音。

4．气味。

木材是由天然有机化合物组成的，其中某些化合物，如树脂、油脂、丹宁等挥发性的化合物，都能发出特有气味。各树种所含的化合物并非相同，因而从木材的气味可以区别其树种。新伐木材的气味最大，随木材干燥和储存时间长而减弱。当木材丧失改变了固有的气味时，即说明木材已经变质，如发出霉腐气味，则木材早已腐朽。

（二）吸湿性和含水量

木材自空气中吸收水分的能力，称为木材的吸湿性。它随环境的温度、空气的相对温度而改变，当环境温度越低或温度越大时，木材吸水能力也越强。如环境温度升高或空气的相对湿度降低时，则木材能向空气中散发水分，这种性质称为木材的还水性。木材的吸湿和还水过程是木材内部水分与空气水分的平衡过程。当木材所含水分与周围空气的相对湿度达到平衡时，此时木材既不吸水也不散失水分。

木材中的水分，以化学结合水、自由水和吸附水三种状态存在的。化学结合水含量很少，一般不超过1％～2％。自由水存在木材细胞间隙和细胞腔中，是由细胞的毛细胞管作用吸入的。吸附水是由细胞的吸附作用而进入细胞壁的水分。木料的吸湿性，以木材中自由水和吸附水的总和来衡量。

水分进入木材后，首先被细胞吸人细胞壁，其余的水分才积存在细胞腔和细胞间隙中。木材干燥时，首先失去自由水，然后才失去吸附水。新伐和潮湿的木材含有以上三种状态的水分，完全干燥的木材仅含化学结合水。

木材中的水分含量根据不同情况用不同含水率表示。

1．相对含水率和绝对含水率。

相对含水率是指木材中的含水重量与当时湿木重量的百分比。绝对含水率是指木材中的含水重量与木材绝对干燥后重量的百分比。木材的绝对干燥重量，是指木材置于温度为100℃～105℃的环境中，烘干至恒重时的重量。相对含水率和绝对含水率是衡量木材湿度的一般指标。通常前者多用于实际工作中，后者用于木材技术指标的研究、检验和测试。

木材含水率是影响木材性质最主要的因素。为了准确地比较木材各项技术指标，规定以含水率为15％的木材技术指标为标准，该含水率称为标准含水率。一般新伐和水运、水储的木材，含水率常在35％以上，空气风干的木材含水率多为15％～20％，室内干燥的木材含水率常为8％－15％。

2．饱和含水率。

木材在干燥过程中，内部水分逐渐向外输送，当全部自由水业已散失，细胞壁中仍充满着吸附水时，为木材含水量的临界点，一般称为纤维饱和点。这时木材的相对含水率，称为饱和含水率。

纤维饱和点对木材许多性能都具有重要的意义。当木材含水量小于饱和含水率时，其体积随含水量大小而增减，强度则随水分增加而降低，如含水量大于饱和含水率时，水分增减并不影响木材的体积和强度。因此，木材在纤维饱和点时，其机械强度最低。

木材的饱和含水率随树种而略有差异。当环境温度20℃时，一般为25％～35％，并随温度上升而降低，通常采用30％为其平均值。

3．平衡含水率。

由于木材具有吸湿性和还水性，在周围空气的蒸汽压与木材表面的蒸气压相等的条件下，木材中水分达到吸收和散发的动态平衡时，这时的含水率称为平衡含水率。

使用中的木材平衡含水率都低于其纤维饱和点。由于木材具有吸湿性和还水性，使木质制品的体积、强度随着周围空气的温度、湿度而变化，影响了制品的使用性能，甚至将制品破坏，因此，必须将木材进行干燥，达到使用环境的长年平均平衡含水率后，才能加工以减少环境空气的影响。

此外，还必须将木材的吸湿性降至最小，降低木材吸湿性的主要措施，是在木材构件的外层涂以油漆等防水保护层，并须在一定时期中重新油漆，从而防止木材的吸湿作用。

（三）变形

水分在木材中的移动速度在不同方向上是不一致的，顺纤维方向最快，径向次之，弦向最慢。此外，水分还随着木材的致密度减少而增高。从木材的构造上看，边材中的水分常比心材中的变动得快。木材在干燥过程中，各部分干燥速度就不同，而且木材细胞的体积又随着含水量的增减而胀缩，从而木材各部分体积的变动很不一致，极易引起木材的变形，甚至由于应力的增长而开裂。

1．干缩与湿胀。

当木材的含水率低于纤维饱和点时，如水分（指吸附水）再有增减时，则细胞壁随之发生胀缩，从而引起木材体积的胀缩。一般厚壁细胞比薄壁细胞胀缩量大，坚密而重的细胞比松软而轻的细胞胀缩量大，细胞的横向比纵向胀缩量大。木材的夏材比春材胀缩量大，横纹方向比纵纹方向胀缩量大，弦向比径向胀缩量大。一般木材弦向的胀缩量约介于6％～12％，径向的胀缩量介于3％～6％，纵向胀缩量很小，仅为0．1％。

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匀收缩使制品产生缺陷。所以经常用木材的干缩率来衡量其胀缩量。

2．变形与翘曲。

由于木材在干燥过程中，各部分干燥速度不同，各方向的干缩率也不相同，因此木材在干燥过程中极易变形。当变形严重时，木材即产生内应力而发生翘曲，甚至开裂。

木材的变形和翘曲受它原来的形状、厚薄、宽窄、年轮、纹理、部位、容重、树种以及干燥速度的影响。通常木材的变形均向髓心和湿面方向突出，并向垂直木纹的方向翘曲，以致木制品的接合处松驰或凸起，甚至发生裂纹和开裂。

3．开裂。

当木材干燥不均匀时，在木材内部产生压应力，一旦超过木材横纹抗拉强度时，则引起木材的开裂。即使木材或较厚锯材的强度还能抵抗其内力时，暂时虽不致开裂，但在加工以后，由于其内应力的存在和产生的表面塑性变形，仍会引起锯材变形、翘曲或开裂。

为了避免收缩产生的开裂，必须在干燥木材时，采用适当的措施，使木材均匀地干燥。在选用木材做木制品时，应尽可能采用胶合木、胶合板等代替木材，或采用容重轻、收缩性小的木材。

（四）重量

一般树种的木材比重变动不大，约介于1．3和1．7之间，通常采用平均值1．5。干燥木材的容重平均约500kg／m3，所以木材孔隙率是很大的。

木材的容重随树种、树龄、生长条件、部位、孔隙率、含水率而改变，通常小于1000kg／m3。影响木材容重最主要的因素是含水率，通常以含水率为15％的容重作标准，作为标准容重。

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