木材纤维原料的生物结构及细胞形态.pptx
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1、Chapter 1 The Composition and Structure of Wood1 Tianjin University of Science&Technology第三节第三节 木材纤维原料的生物结构及细胞形态木材纤维原料的生物结构及细胞形态一、树木的粗视结构一、树木的粗视结构(The macroscopic structure of woodThe macroscopic structure of wood)Chapter 1 The Composition and Structure of Wood2 Tianjin University of Science&Technol
2、ogyChapter 1 The Composition and Structure of Wood3 Tianjin University of Science&Technology一、木材解剖用术语一、木材解剖用术语树心树心形成层形成层木质部木质部树皮树皮横、径、弦切面横、径、弦切面Chapter 1 The Composition and Structure of Wood4 Tianjin University of Science&Technology1 1木材解剖的三个切面木材解剖的三个切面A A 横切面横切面:与树干的轴垂直的切面;:与树干的轴垂直的切面;B B 径径切切面面:通
3、通过过树树干干髓髓心心与与横横切切面面垂垂直直的的切切面面,又又称称辐辐射射切面切面;C C 弦切面弦切面:垂直横切面与年轮相切的切面,又称切线切面。:垂直横切面与年轮相切的切面,又称切线切面。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood5 Tianjin University of Science&Technologyw横切面:横切面:纤维细胞、导管细胞、纵向树纤维细胞、导管细胞、纵向树脂道等的横切面,木射线的纵切面脂道等的横切面,木射线的纵切面。w径切面径切面 :纤维、导管、树脂道的径向切纤维、导管、树脂道的径向切面、木射线、纹孔面、木射线
4、、纹孔。w弦弦切切面面:纤纤维维、导导管管的的纵纵切切面面;横横向向树树脂道、大量木射线横向切面。脂道、大量木射线横向切面。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood6 Tianjin University of Science&Technology针针叶叶木木三三个个切切面面Chapter 1 The Composition and Structure of Wood7 Tianjin University of Science&TechnologyFigure 3.Different planes of a cut tree stem r
5、evealing transverse(cross-sectional),radial,and tangential facesChapter 1 The Composition and Structure of Wood8 Tianjin University of Science&TechnologyMain structure of the woody stem of trees外皮外皮形成层形成层韧皮部(内皮)韧皮部(内皮)Chapter 1 The Composition and Structure of Wood9 Tianjin University of Science&Tec
6、hnology2 2树树 心心树树心心,也也称称髓髓心心(pithpith),一一般般位位于于树树干干中中心心,也也有有偏偏离离中中心心的的,称称为为偏偏心心材材。髓髓心心由由薄薄壁壁细细胞胞组组成成,所占容积一般较小,对制浆没有什么意义。所占容积一般较小,对制浆没有什么意义。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood10 Tianjin University of Science&TechnologyFigure 4.Cross-section of an 85 year old Larix sibirica stem(西伯利亚落叶松西伯利
7、亚落叶松 )Figure 20.Severe compression wood on a cross-section surface of a leaning softwood stem in Pinus sylvestris(Photo by Hannu Kalaja)(长柏松长柏松)Chapter 1 The Composition and Structure of Wood11 Tianjin University of Science&Technology 树树皮皮是是树树干干的的最最外外层层,是是树树干干的的保保护护层层,尤尤其其是是保保护护树树木木的的形形成成层层。树树皮皮分分外外
8、皮皮(Out Out BarkBark)和和内内皮(皮(Inner BarkInner Bark)。)。3 3树树 皮(皮(BarkBark)Chapter 1 The Composition and Structure of Wood12 Tianjin University of Science&Technology外外皮皮:是是由由已已死死亡亡的的木木栓栓细细胞胞(含含有有木木栓栓质质的的细细胞胞)组组成成。其其作作用用是是对对木木材材组组织织起起着着抵抵制制外外来来机机械伤害以及防止外界温度和湿度变化的作用。械伤害以及防止外界温度和湿度变化的作用。内内皮皮:是是由由有有生生命命的的活活
9、细细胞胞组组成成,又又称称韧韧皮皮部部(PhloemPhloem),其其作作用用负负担担着着把把树树叶叶光光合合作作用用产生的养分向下输送。产生的养分向下输送。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood13 Tianjin University of Science&Technology4 4形形 成成 层(层(CambiumCambium)形形成成层层位位于于韧韧皮皮部部与与木木质质部部之之间间,它它是是由由具具有有分分裂裂机机能能的的分分生生细细胞胞组组成成的的一一个个薄薄层层。这这一一薄薄层层是是由由6 68 8层层细细胞胞组组成成。C
10、hapter 1 The Composition and Structure of Wood14 Tianjin University of Science&Technology位于位于韧皮部韧皮部和和木质部木质部之间的细胞之间的细胞纺锤状纺锤状原始细胞:产生原始细胞:产生管胞、导管、筛管管胞、导管、筛管等等 作用:使次生木质部不断增生加粗长高;作用:使次生木质部不断增生加粗长高;射线射线原始细胞:原始细胞:产生维管射线;产生维管射线;木射线(木射线(woodraywoodray);韧皮射线韧皮射线;作用:树木的横向运输与储藏组织。作用:树木的横向运输与储藏组织。树皮树皮 外外 形成层形成层
11、内内 木质部木质部Chapter 1 The Composition and Structure of Wood15 Tianjin University of Science&Technology5 5木木 质质 部(部(XylemXylem)木木质质部部是是树树干干的的主主要要部部分分,位位于于形形成成层层与与髓髓心心之之间间,是是造造纸纸原原料料的的最最主主要要部部分分。木木质质部部是是植植物物主主要要的的输输导导组组织织和和机机械械支支持持组织。组织。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood16 Tianjin University
12、 of Science&Technology6 6年年 轮、早轮、早 材材 和和 晚晚 材材在在树树木木茎茎的的横横切切面面上上,木木质质部部上上具具有有许许多多同同心心圆圆环环,即即为为生生长长轮轮。生生长长轮轮是是由由于于形形成成层层在在一一个个生生长长周周期期中的周期性活动形成的。中的周期性活动形成的。一年中只长出一个生长轮,故称年轮。一年中只长出一个生长轮,故称年轮。每每个个年年轮轮一一般般由由两两层层构构成成,内内层层是是在在每每年年的的春春季季与与夏夏季季之之间间形形成成的的,称称之之为为早早材材(或或春春材材);外外层层是是夏末及秋天形成的,称为晚材(秋材或夏材)。夏末及秋天形成
13、的,称为晚材(秋材或夏材)。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood17 Tianjin University of Science&TechnologyChapter 1 The Composition and Structure of Wood18 Tianjin University of Science&TechnologyChapter 1 The Composition and Structure of Wood19 Tianjin University of Science&Technology 早材(春材)、晚材(夏材、秋材
14、)早材(春材)、晚材(夏材、秋材)(spring or early-wood、autumn or late-wood)早材:春、夏季,细胞分裂快,生长迅速,早材:春、夏季,细胞分裂快,生长迅速,形成的细胞壁薄,腔大,色浅,木质疏松。形成的细胞壁薄,腔大,色浅,木质疏松。晚材:秋季,细胞分裂慢,生长慢,所形晚材:秋季,细胞分裂慢,生长慢,所形成的细胞较细长,壁厚,腔小,色深,木成的细胞较细长,壁厚,腔小,色深,木质紧密。质紧密。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood20 Tianjin University of Science&Techn
15、ologyFigure 4.Cross-section of a spruce(Picea Abies)sample showing an annual growth ring boundary.Chapter 1 The Composition and Structure of Wood21 Tianjin University of Science&Technology红红豆豆杉杉横横切切面面Chapter 1 The Composition and Structure of Wood22 Tianjin University of Science&Technology落落叶叶松松横横切切
16、面面Chapter 1 The Composition and Structure of Wood23 Tianjin University of Science&Technology落落叶叶松松横横切切面面Chapter 1 The Composition and Structure of Wood24 Tianjin University of Science&Technology春材和秋材的特点比较春材和秋材的特点比较纤维纤维 腔壁腔壁长度长度树树 脂脂含量含量颜颜色色材材质质强强度度纤纤维维硬硬度度春春材材早材早材腔大腔大壁薄壁薄较短较短 较低较低色色浅浅疏疏松松较较差差柔柔软软秋秋材
17、材晚材晚材腔小腔小壁厚壁厚较长较长 较高较高色色深深紧紧密密较较高高挺挺硬硬Chapter 1 The Composition and Structure of Wood25 Tianjin University of Science&Technology晚晚 材材 率率 年轮中晚材宽度年轮中晚材宽度 晚材率晚材率 =-=-100%100%年轮总宽度年轮总宽度Chapter 1 The Composition and Structure of Wood26 Tianjin University of Science&Technology对制浆造纸的影响:对制浆造纸的影响:晚晚材材率率低低:易易
18、打打浆浆,抗抗张张、耐耐破破强强度度高高,纸纸质质匀匀细细,因因早早材材壁壁薄薄、弹弹性性好好、柔柔软软,故纤维结合力高。故纤维结合力高。晚晚材材率率高高:除除撕撕裂裂度度高高外外,透透气气度度大大,其其它它物物理理强强度度指指标标均均不不及及早早材材。纸纸质质挺挺硬,结合强度差。硬,结合强度差。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood27 Tianjin University of Science&Technology 早晚材的比例是造纸用材着重考虑的重早晚材的比例是造纸用材着重考虑的重要指标之一,特别是针叶木,常见的几要指标之一,特别是
19、针叶木,常见的几个树种的晚材率约为:个树种的晚材率约为:红松:红松:2020 鱼鳞云杉:鱼鳞云杉:2020 落叶松:落叶松:25254040 马尾松:马尾松:25253030 云南松:云南松:20204040Chapter 1 The Composition and Structure of Wood28 Tianjin University of Science&Technology7 7边边 材材 与与 心心 材材颜颜色色深深的的部部分分(木木材材的的中中心心)称称为为心心材材(heart heart wood wood or or Inner Inner wood wood),颜颜色色浅
20、浅的的靠靠近近树树皮皮的的部部分分称为边材(称为边材(Outer wood or Sapwood Outer wood or Sapwood)。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood29 Tianjin University of Science&Technology心材心材Chapter 1 The Composition and Structure of Wood30 Tianjin University of Science&TechnologyChapter 1 The Composition and Structure of W
21、ood31 Tianjin University of Science&Technology心材心材(heart wood)(heart wood):木质部中靠树心部分,被树脂、单宁等物质填充而木质部中靠树心部分,被树脂、单宁等物质填充而失去生理活性,变成死细胞。失去生理活性,变成死细胞。作用:作用:支撑作用支撑作用特特点点:颜颜色色深深、树树脂脂含含量量高高,抗抗腐腐能能力力强强、耐耐久久性性好、浸透性差,适用于制家具及建筑装修等行业。好、浸透性差,适用于制家具及建筑装修等行业。对制浆造纸的影响:对制浆造纸的影响:制制浆浆时时,药药液液浸浸透透较较困困难难,将将会会影影响响蒸蒸煮煮的的均均匀
22、匀性性,降降低低浆浆的的质质量量;酸酸法法制制浆浆时时极极易易产产生生树树脂脂障障碍碍及及由由于浸透不均匀而产生于浸透不均匀而产生“黑片黑片”等问题。等问题。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood32 Tianjin University of Science&Technology边材边材(sap wood)(sap wood):木质部中靠边缘的,颜色较浅的部分。木质部中靠边缘的,颜色较浅的部分。材质较软,孔道通畅,抗腐蚀性能较差,用材质较软,孔道通畅,抗腐蚀性能较差,用于制浆时易于浸透、易成浆,泡沫也较少;于制浆时易于浸透、易成浆,泡沫
23、也较少;纤维长度较大,是制浆造纸的好原料。纤维长度较大,是制浆造纸的好原料。边材是由活细胞组成的,细胞中贮存的营养边材是由活细胞组成的,细胞中贮存的营养分较多,故易被细菌、害虫所侵害。分较多,故易被细菌、害虫所侵害。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood33 Tianjin University of Science&Technology 环孔材、散孔材环孔材、散孔材绝绝大大多多数数阔阔叶叶材材都都具具有有导导管管,称称为为有有孔孔材材(而而针针叶叶木一般不具导管,无孔材)。木一般不具导管,无孔材)。阔叶材可分为环孔材、半孔材和散孔材三大
24、类型。阔叶材可分为环孔材、半孔材和散孔材三大类型。环孔材环孔材指指木木材材中中的的早早材材导导管管比比晚晚材材导导管管大大,而而且且形形成成一一环环明显的带或轮。明显的带或轮。散孔材散孔材指指在在木木材材的的整整个个年年轮轮中中内内,导导管管的的大大小小和和分分布布比比较较均匀或逐渐变化的。均匀或逐渐变化的。半孔材半孔材 年轮中导管的分布介于环孔材和散孔材之间。年轮中导管的分布介于环孔材和散孔材之间。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood34 Tianjin University of Science&Technology 1.环孔材环孔
25、材 2.半孔材半孔材 3.散孔材散孔材Chapter 1 The Composition and Structure of Wood35 Tianjin University of Science&Technology8 8木木 射射 线(线(Wood RaysWood Rays)木木射射线线是是由由木木射射线线薄薄壁壁细细胞胞组组成成,它它贮贮藏藏营营养养物物质质,还还有有横横向向运运输输的的功功能能,木木质质部部的的营营养养物物质质就就是是经经木射线从韧皮部输送来的。木射线从韧皮部输送来的。Chapter 1 The Composition and Structure of Wood36
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