速生桉木材性及对家具设计和制造的影响
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摘 要：本文在总结速生桉木基本材性和材料应用的基础上，阐述了速生桉木材性对家具制造及设计的影响。桉木皱缩问题严重影响着家具的制造，木材色差、小径木、受力点等是家具设计时应该注意的问题。
关键词：速生桉木;材性;家具设计;家具制造
我国人口众多，森林资源贫乏。随着经济的迅速发展和人民生活水平的提高，我国对木材的需求量也在逐年攀升。据估计，到2020年，我国木材消耗将达到4.57亿～4.77亿立方米，而木材供应缺口将估计约为1亿～1.5亿立方米。[1]近年来，我国和世界上其他国家对环境的保护越来越重视，许多国家限制木材，尤其是原始林木材的出口。因此，合理的开发和利用人工速生林是解决我国木材供需矛盾的关键。速生人工林桉木、杨木及马尾松等是我国主要的营林树种，其中桉木生长速度快，蓄积量大，具有进一步开发的巨大潜力。
1 速生桉木资源现状及木材特性
桉木又称尤加利木，为桃金娘科桉属植物的统称。桉树为高大常绿乔木，木纹紧密且不规则，边材较厚，为白至淡粉色，心材为浅棕红色。桉木原产于澳大利亚，是世界三大速生树种之一。我国人工林速生桉木林主要分布于广东、广西及云贵地区。速生桉木的主伐期一般为6～8年，且一次种植可三次采伐，经济效益极高。
桉木具有高强度、高刚度、高密度、优良木质、美观纹理等优点，是制作家具和木制品的良好材料。但是速生桉木在实木加工利用上有以下主要问题：一是生长应力大，常含脆心，原木容易爆裂;二是大多数桉木为小直径材料，幼龄材占很大比例，边材较厚、大部分不耐腐蚀;三是桉树的尺寸的稳定性差，容易出现变形及开裂;四是桉木在干燥过程中变形大 、容易发生内部开裂和皱缩的问题。[2，3]
2 速生桉木的应用情况
桉木最早于19世纪90年代引进中国，那时桉木主要种植于贫瘠的土壤上，用于改善生态环境。解放初期雷州半岛植被稀少、干旱、水土流失、环境恶劣，1954年引种桉树以来，当地的生态环境得到很大改善，雨水增加，水土流失减小，台风危害减弱，促进了当地的农业发展。20世纪60至70年代，桉木因其质地坚硬、强度高，主要用于矿井或者建筑等领域的支柱材料。20世纪80年代以后， 五年生优质速生丰产桉木出现，[4]广西桉木的年产量屡创新高，当地开始陆续生产并出口木片，主要用于造纸行业。此外，利用桉木次小薪材以及三剩物为原料制浆造纸，[5]大大提高桉木木材的资源利用率。后来，因为桉木结构均匀，质地硬及力学性能良好，被运用于胶合板、纤维板和刨花板的生产，但是，其工业化利用发展较为缓慢，产品的附加值相对较低。
近些年来为了提高速生桉木的产品附加值，学者和企业已经开始尝试利用速生桉木作为家具、地板及实木制品的加工用材，期待解决我国木材资源需求和供应之间的矛盾。桉木先后被用于生产集成材、细木工板、三层或多层实木复合地板，但桉木自身的缺陷导致其加工困难，工业化发展缓慢。国内外学者对桉木的深加工利用进行了细致的研究，期待解决桉木利用的关键问题。孙静[6]研究速生桉单板层积材物理化学性能，结合多种设计元素提出新的设计方法与开发途径。为了满足家具曲线造型要求和使用功能，吴智慧与黄琼涛[7]利用多层速生桉木单板经过涂胶组坯、加热模压、弯曲胶合等工艺制造家具弯曲零部件。最近，许多复合材料由桉木与塑料、水泥、竹材等材料制备而成。制备的材料具有较好尺寸稳定性，力学、阻燃、抗菌、防腐等性能提高，使速生桉木的应用范围得到了一定程度的拓宽。
3 速生桉木家具制造及设计问题
速生桉木强度高、刚度大、密度大、木质细腻、纹理美观，并具有制作家具的某些优良性能。但是因其材料速生，也存在着一些制约其家具制造和设计的问题。其中干燥过程中的皱缩是其作为家具制造的主要问题。因此，在桉木干燥过程要采用先进的干燥技术和方法来有效地减少或避免皱缩。[8]目前，常规干燥是最常用的干燥方式，[9]真空条件下通过高频加热也可以快速高品质的干燥木材。[10，11，12，13]通过这些干燥方法和技术使干燥后的桉木应力小、变形小、尺寸稳定性好、力学强度保持完好，可以在家具制造中广泛应用。
此外，家具设计时除了要考虑材料的物理力学及加工性能外，还要在设计上注意一些问题。一是色差问题。木材是天然生物材料，其材色影响因素较多，桉木心边材色差大，因此在实木拼板设计及制造时应在工艺上考虑减小色差的措施。二是小径木问题。桉木速生林多为胸径较小的木材，制材后板材的宽度有限，因此对于桌面、几面、案面及柜类的嵌板等较宽的零部件，设计时需要注意拼板时材料的弦径向的搭配，避免拼板后产生弯曲。三是受力点问题。桉木速生林的力学强度较好，但其与其他成熟材相比还有欠缺。因此在座椅等零部件受力点处，应该适当加大零件的尺寸，或在连接榫卯设计时也应该考虑适度加大尺寸。
参考文献：
[1] 任从容，李雪菲，韦文榜，张双保.人工林速生材桉木研究现状与发展趋势[J].木材加工机械，2017：33.
[2] 杨琳，毛恒之，刘洪海，等.预冻及压缩预处理对尾巨桉干燥特性的影响[J].林业工程学报，2018，3（04）：30-34.
[3] 张婵娟，张月婷，徐守楠，等.基于扫描图像法的尾巨桉自由干缩率测定[J].家具，2018，39（06）：31-34.
[4] 黄国勤，赵其国.广西桉树种植的历史、现状、生态问题及应对策略[J].生态学报，2014，34（18）：5142-5152.
[5] 王恒，胡纯利.以桉木次小薪材及三剩物为原料生产造纸木片技术探讨[J].轻工科技，2016，32（02）：89-91.
[6] 孙静.速生桉单板层积材家具的造（下转第页）（上接第页）型设计和结构研究[D].南京林业大学，2012.
[7] 吴智慧，黄琼涛.利用速生桉木多层单板生产家具弯曲木零部件的技术[J].家具，2015，36（05）：6-11.
[8] 杨琳，马青原，刘洪海，等.尾巨桉木材冷冻干燥特性[J].森林与环境学报，2018，38（03）：277-283.
[9] 周珊，姜文静，刘洪海，等.风车木常规干燥工艺研究[J].家具，2018，39（06）：35-39.
[10] 劉洪海，张鑫，杨琳，等.重齿铁线子木材高频真空干燥工艺研究[J].林业工程学报，2018，3（01）：10-15.
[11] 杨琳，周珊，韩天淇，等.白蜡木方材高频真空干燥技术的研究[J].家具，2018，39（04）：26-29+37.
[12] 刘洪海，张婵娟，苏舒，等.巴里黄檀和阔叶黄檀大断面木材高频真空干燥研究[J].家具，2018，39（04）：10-13.
[13] 刘洪海，杨琳，吴智慧，蔡英春，李兴畅.大果紫檀等3种红木薄板的高频真空干燥[J].林业工程学报，2017，2（01）：15-19.
作者简介：陈露露（1996—），男，安徽六安人，南京林业大学家居与工业设计学院本科生，研究方向：家具设计。
富艳春，女，南京林业大学家居与工业设计学院讲师。
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