木材作为一种被广泛使用的材料，具备着优良的属性，也有一定的不良特性，要想合理利用现有的多种木材材料，就要详细了解、掌握这种材料的复杂特性。

首先，从森林到最终产品，木材是如何通过砍伐、加工、制作等一系列流程然后变成最终产品的呢？我们通过瑞典实木制造讲述原木故事。

瑞典森林工业的第一步，也是最重要的一个环节就是瑞典林业，瑞士林业企业几乎百分之百通过了FSC（森林管理委员会）或PEFC(森林认证体系认可计划)认证。长期以来瑞典木材在瑞典创造了工作和财富，占瑞典出口的主要部分。

在瑞典的各地，分散着许多小型和大型锯木厂，每天在源源不断地收获森林、提供木材。

在瑞士，真正做到了伐一棵树，种三颗苗，收割木材后必须创造新的森林。在过去100年时间内，每年瑞士收获8000万立方米的森林，但是森林资源年增长量达到了一亿二千万立方米，这意味着每年增加了4000万立方米的森林， 这类相当于约80万辆木材卡车的体量。

硬木的数量也在不断增加，与其他的自然资源相比，正确管理下木材有着很大的可持续潜力，这也是后代的可再生资源。

粗壮的底端原木，没有结巴的优质材料，可用于木制品和地板等；在中端的原木我们会发现存在结巴和死结，将用于建筑和包装等领域；在顶端的原中找到很多新鲜的生命结，这种类型的木材将用于胶合板等人造材料的制作。

底端原木

中端的原木

顶端的原木

考虑不同原木类型的木材属性不同，多数时候会采取在冬季进行收割。冬季时，地面被冻结，会尽量减少砍伐木材时对地面造成的破坏。

砍伐树木在一定程度上也为了开放森林，为其他树木的成长提供空间和养分，树龄在80到120年左右的树木将会被砍伐，收割机是一台非常先进的机器，配备先进电脑和各种电子设备。

货运公司通过抓手将木材收集，然后运出森林，由于这种运输机器属于大型设备，使用不当会对地面造成很大破坏，所以要通过工人们模拟器培训很久才能上岗。

运输卡车将木材从森林运送到纸浆厂、锯木厂、板材厂以及燃料厂等地方。

当木材到达锯木厂时，将通过测量来给原木由进行分级。将原木按照直径、长度和质量有关的数据进行排序。

但是有时候光看表面是没有办法发现原木内部的缺陷，例如结皮腐烂或其他损伤，因此现在很多磨机都配备x射线扫描仪，来检查原木的内部特性。

通过检查和分类，不同品质的原木被分拣到相应的位置，等待输送到相应的加工企业。

在锯切之前，将再次测量原木形状，以获得精确的三维图形来优化锯切的方式，100年前种植的树木将在几秒钟内被锯切成材。

切割主要是不同轮廓线上完成的，该技术基于切割机和切割锯，其在不同的步骤中形成不同的锯片外部轮廓，然后将其划分为板。

工厂通过应用数学优化模型计算有价值原料的经济产量，木板和板材通过诸如x射线、声学激光和相机的技术进行扫描，以便检测和分类不同结构和强度的成品材料。

在这一木材制作领域，新技术在迅速发展，木材利用率正在不断提高。在木板和板材生产过程中，干燥是非常重要的步骤。要想得到有效干燥的板材，需要堆叠的十分恰当，良好的通风干燥是一个非常重要的条件。通过适当的干燥，材料出现裂纹等缺陷的情况会减少。

干燥后，板材再次检查和分类。最后，锯材将被包装输送到世界各地。

上面从宏观角度讲述了木材如何从森林变为优质木材，下面就木材微观来聊一聊这种熟悉又陌生的材料。

树木的结构复杂程度会完全超乎你的想象，一个树桩或横切面的树干显示为三部分，分别是髓、木材、树皮。木材和树皮之间是形成层，但这层薄薄的组织是难以用肉眼观察到的。髓通常较小，位于横截面的中心。木材是由同心层以环状呈现的。

春夏季气温、水分等环境条件较好，植物生长快，形成的木质部较稀疏，颜色较浅；反之，秋冬季环境条件较恶劣，木质部较密，颜色较深，随四季交替形成了一圈一圈深浅交替的年轮。所以可以通过年轮大致测算树木的年龄。

针叶树种，晚材是较深的颜色和密度也较大。阔叶树种木材中，毛孔是生长环的特征宏观特征。

针叶树材白松的横切面

根据孔隙的相对大小和分布，阔叶树种的木材进一步分为环形多孔类和扩散多孔类。在环孔材中，如橡树，早材比晚材孔大。扩散多孔材，如椴木，所有的毛孔几乎大小一样且分布均匀。

红橡木横剖面

椴木横断面

硬木和软木的细胞类型图

活树木材的含水率大约在30%到300%之间，这取决于树种以及木材在树上的位置和一年中的季节。当新鲜木材暴露在大气中时，其含水率逐渐降低。细胞腔中的水分首先丢失。随着时间的推移，含水量下降到6%~25%不等（平均为12%~15%）。空气温度和相对湿度等当地条件决定最终的湿度水平。木材的种类和尺寸对最终水分水平没有实际影响。

木材含水率变化木材尺寸会发生变化，失水导致收缩,吸水导致膨胀。木材具尺寸变化在轴向、径向和横向各不相同，平均收缩值分别为0.4%、4%和8%。材积的收缩率平均为12%,但品种间表现出较大的差异。这些值是指从原木到干燥状态的变化,表示为原木尺寸的百分比。

一般来说,影响木材收缩和膨胀的因素是含水量、密度、抽提物含量、机械应力和木材结构的异常。发生的收缩或膨胀量与水分含量的变化大致成正比。木材密度越高，其收缩和膨胀越大，因为密度越大，木材的细胞壁中含有的水分便越多。

由收缩和膨胀引起的木材尺寸变化可以导致接缝变化、横截面形状、翘曲、形成裂缝、硬化、蜂窝和塌陷(细胞变形,导致木材表面的波纹外观)。因此,木材收缩和膨胀是其利用的巨大障碍。

采用几种方法可以提高木材的尺寸稳定性：

1.机械改性(改造为胶合板、刨花板和纤维板等产品)；

2.施用防水涂料(油漆或清漆)；

3.填充处理(通过使用盐、糖、聚乙二醇、合成树脂、或其他物质维持木材在膨胀的条件下)；

4.热或化学处理等。

涂层不能减少木材内容纳的水分,但它们减缓了木材和大气之间的水分交换,因此减少了木材使用时的尺寸变化幅度。相反，大多数尺寸问题是由于木材的水分含量过高引起的。

控制木材含水率是我们想要控制木材的重要途径，很多人都在孜孜不倦的研究新的产品来帮助木材“定型”，为了让制作的产品能够稳定，我也是跑遍了大江南北，最近有一款定型水的木材性能控制产品进入了我的视线。

定型水产品图

据我了解，其基本原理就是采用涂层手段来控制木材含水量，是将两组溶剂按照比例混合后，将其涂刷在木材表面，由于粘度较低，定型水可以较好的渗透到木材表面的导管和毛孔中去，渗透进去的树脂同固化剂反应后形成网状结构的高聚物，进而将导管和毛孔堵住，从而关闭木材内外水分流通的通道。

经过定型水处理过后的木质产品性能更加稳定，减少了存储、运输、加工等过程中的诸多问题，同时大大降低了产品售后费用。

使用定型水的木板竖立测试

使用定型水的成品含水率测试

不过据我了解 ，定型水的使用还需要配合好的木材干燥工艺，在将含水率稳定到理想值的基础上使用定型水，才能真正发挥作用。如今国内几个大的家居产品企业都在使用定型水，解决了家具开裂、变形的问题。

木材被相对控制了，才能做出品质好且持久耐用的家具，人类在认识木材、解读木材、驾驭木材的道路上还会不断前行，会有更多更好的技术出现。

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文章来源：四五零科技二零二五

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