1.1.3.1 结构用材与木材材性指标的关系
结构用材最重要的指标是力学强度,而木材的力学强度主要是由木材的密度和微纤丝角决定的。国外大量的实验研究与报道表明:木材的力学强度与木材密度呈明显的正相关关系,木材密度越大,则其力学强度越高。木材的次生壁微纤丝角与木材的抗拉伸强度呈负相关,微纤丝角越小,其抗拉伸强度越大。另外,微纤丝角越小,木材的尺寸稳定性越好。
密度是木材物理性质中最重要的一项内容,一般木材作为承重构件时,它的品质主要取决于密度。众多学者的研究表明,木材的力学性质与密度密切相关,木材强度和刚度随密度的增加而增加。因此,木材单位体积燃烧热和热传导性也随密度的增加而增加,许多学者认为可利用密度来估算强度值。
1.1.3.2 纸浆、纸张性能对木材的要求
(1)纤维长度。撕裂强度与纤维长度的3/2次方成正比;抗张强度与纤维长度成正比;耐破强度与纤维长度的1/2次方成正比。国际上有时用(耐破强度×撕裂强度)指标来比较纸的强度。这个指标也与纤维长度呈线性相关。近年的研究结果和大量的生长实践表明,纤维长度不仅与纸张撕裂强度呈线性相关,而且纤维较长能提高纸张的抗张强度(裂断长)、耐破度及耐折度。因此,纤维长度是衡量植物纤维原料优劣的重要指标之一。
(2)纤维的长宽比。过去,造纸工作者常用纤维长宽比来衡量原料的优劣,认为长宽比越大,撕裂强度越高。但根据试验结果看,理由尚不充分。许多学者认为这个指标有待于进一步研究验证。但对于同一种木材来讲,这个规律基本成立,而且长宽比小于35的纤维制得纸张的强度较低。纤维板对纤维原料的要求也是长度大,长宽比较大。
(3)木材纤维细胞壁厚度、胞腔直径及壁腔比。纤维细胞壁的绝对厚度与纸张性能的关系不大,而纤维细胞壁厚度与胞腔直径之比(壁腔比)对纸张I生能影响极大。一般认为细胞壁薄而腔大的纤维制成的纸强度大,这是由于壁薄腔大的纤维有柔软性,纤维交织得好。而壁厚腔小的纤维比较僵硬,彼此结合差,制成纸张强度较低,纸张较疏松,吸水性好。曾经有人对木材纤维原料进行研究并指出,壁腔比小于1是好原料,等于1是中等原料,大于1是劣原料。
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