家具材料之——木材细胞.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,家具材料之木材细胞,*,PPT,文档演模板,Office,PPT,家具材料之木材细胞,2026/11/9,家具材料之木材细胞,3.1 木材细胞的生成,3.2 木材细胞结构,3.3 细胞壁上的结构特征,目录,家具材料之木材细胞,简单介绍木材细胞的生成，详细讲解木材细胞壁上的纹孔、螺纹加厚、瘤层等特征及木材细胞壁的结构（超微结构与分层结构）。,木材是由细胞组成的，木材细胞在生长发育过程中历,经分生、扩大和胞壁加厚,等阶段而达到成熟。,要了解木材，就必须了解木材细胞，更重要地是应该了解木材细胞壁的超微构造和壁层结构，因为木材各种物理力学性质在宏观表现的各向异性都与之有关；同时，了解细胞壁上的结构特征也很重要，它们不仅是,木材树种识别,的构造特征依据，同时对,木材加工,过程也有着重要的影响。,家具材料之木材细胞,3.1 木材细胞的生成,（细胞的分裂、形体扩大、胞壁增厚）,3.1.1 形成层原始细胞的,分裂,树木的生长包括,高生长,和,直径生长,。树木中木质部的绝大部分是由,直径生长,形成，它是,形成层原始细胞分生,的结果。,家具材料之木材细胞,形成层有,两种,原始细胞：,纺锤形原始细胞和射线原始细胞,。纺锤形原始细胞的长轴沿树高方向，两端尖削，呈纺锤形，为木质部中,纵行,排列细胞的来源（图3-1）；射线原始细胞形小、聚集成射线状，为木质部中,横行,细胞的来源。,图3-1 纺锤形原始细胞和射线原始细胞,A-非叠生形成层,B-叠生形成层,家具材料之木材细胞,非叠生形成层:,多数树种的形成层原始细胞排列不整齐，即它们的排列上下互相交错，不在同一水平面上（图3-1 A）,叠生形成层:,有些,阔叶树,种形成层原始细胞排列整齐，从垂直于形成层的方向观察，它呈显明的层次（图3-1 B）。,图3-1 纺锤形原始细胞和射线原始细胞,A-非叠生形成层,B-叠生形成层,家具材料之木材细胞,形成层原始细胞的,分裂,有两种类型：,在弦向纵面的,平周分裂,，即原细胞一分为二，所形成的两个子细胞和原细胞等长，其中的一个仍留在形成层内生长成纺锤形原始细胞，另一个向外则生成为韧皮部细胞，向内则生成为木质部细胞。平周分裂使,树干的直径增加；,垂周分裂,在径向两侧产生新的形成层原始细胞，以适应树干直径加大中,形成层周长增加,的需要。,图3-2 形成层原始细胞的分裂方向,垂周分裂,平周分裂,韧皮部,木质部,家具材料之木材细胞,形成层,原始细胞层,仅一层，它在树木生活年代始终保持分生能力，但形成区域由68层细胞组成。在生长季节中，,形成层向木质部方面的分裂次数要比向韧皮部方面多710倍左右,，故木质部比韧皮部的增长快得多。,图3-2 形成层原始细胞的分裂方向,垂周分裂,平周分裂,韧皮部,木质部,家具材料之木材细胞,3.1.2 木材细胞的,形成和胞壁增厚,3.1.2.1 木质部子细胞的,形体扩大,阶段,木质部子细胞经由形成层原始细胞分生出后，即进入细胞形体的扩大阶段。,细胞形体的扩大主要表现为,细胞尺寸,增大，一般为,直径增加和长度伸长,。直径增加在一些种类细胞中特别明显，而另一些种类细胞的直径增大较小。,细胞尺寸的纵向增长，主要是细胞延伸的结果。,家具材料之木材细胞,3.1.2.2 木质部子细胞的胞壁增厚阶段,形成层分生的木质部新细胞的胞壁很薄，新细胞在完成或接近完成形体增大后，还需要进入胞壁增厚的阶段。,在这一阶段，木材的各种细胞均仍具生命机能，,只是原生质逐渐转化成为胞壁物质并添加在细胞壁上,。当木材中厚壁细胞的原生质全部转化成为细胞壁时，,胞壁增厚阶段即告结束，同时也意味着单个细胞的生命活动停止。,家具材料之木材细胞,3.2 木材细胞壁结构,木材中的厚壁细胞在胞壁加厚以后变成围绕空腔的外壳，木材主要是由这类细胞构成，这是木材构成上的一个重要性状。,木材细胞壁的结构，往往决定了木材及其制品的性质和品质。因此，对木材在细胞水平上的研究，也可以说主要是对细胞壁的研究。,超微构造、壁层结构、细胞壁各层的微纤丝排列、细胞壁的各级构造。,家具材料之木材细胞,3.2.1 木材细胞壁的超微构造,木材的细胞壁主要是由,纤维素,、,半纤维素,和,木质素,三种成分构成的，它们对细胞壁的物理作用分工有所区别。,纤维素,是以分子链聚集成排列有序的微纤丝束状态存在于细胞壁中，赋予木材抗拉强度，起着骨架作用，故被称为细胞壁的,骨架物质,；,半纤维素,以无定形状态渗透在骨架物质之中，借以增加细胞壁的刚性，故被称为,基体物质,；,木质素,是在细胞分化的最后阶段才形成的，它渗透在细胞壁的骨架物质之中，可使细胞壁坚硬，所以被称为,结壳物质,或,硬固物质,。,因此，根据木材细胞壁这三种成分的物理作用特征，人们形象地将木材的细胞壁称为钢筋-混凝土建筑,。,家具材料之木材细胞,3.2.1.1 基本纤丝、微纤丝和纤丝,木材细胞壁的组织结构，是以,纤维素,作为“骨架”的。它的基本组成单位是一些长短不等的链状纤维素分子，这些纤维素分子链平行排列，有规则地聚集在一起称为,基本纤丝,（又称微团）。,在电子显微镜下观察时，认为,组成细胞壁的最小单位是基本纤丝,。基本纤丝宽约3.55.0nm，断面大约包括40（或3742）根纤维素分子链，在基本纤丝内纤维素分子链排列成结晶结构。,家具材料之木材细胞,微纤丝,由基本纤丝组成一种丝状的微系统称为,微纤丝。,微纤丝角（）(microfibrillar angle)：细胞壁中微纤丝排列方向与细胞轴所成的角度。,（落叶松）,家具材料之木材细胞,微纤丝大约宽10,30nm，微纤丝之间存在着约l0nm的空隙，木素及半纤维素等物质聚集于此空隙中。,由微纤丝的集合可以组成,纤丝,；,纤丝再聚集形成,粗纤丝,（宽0.4,1.0m）；,粗纤丝相互接合形成,薄层,；最后许多薄层聚集形成了,细胞壁层,。,图3-3 微纤丝,A.微纤丝 B.结晶区 C.非结晶区,家具材料之木材细胞,3.2.1.2 结晶区和非结晶区,结晶区,沿基本纤丝的长度方向，纤维素大分子链的排列状态并不都相同。在大分子链排列最致密的地方，分子链规则平行排列，定向良好，反映出一些晶体的特征，所以被称为纤维素的结晶区。,在纤维素结晶区内，纤维素分子链平行排列，在x射线衍射图反映是高度结晶的，分子链与分子链间的结合力随着分子链间距离的缩小而增大。,家具材料之木材细胞,非结晶区,当纤维素分子链排列的致密程度减小、分子链间形成较大的间隙时，分子链与分子链彼此之间的结合力下降，纤维素分子链间排列的平行度下降，此类纤维素大分子链排列特征被称为纤维素非结晶区（有时也称作无定形区）。,结晶区与非结晶区之间无明显的绝对界限，而是在纤维素分子链长度方向上呈连续的排列结构。,因此，一个纤维素分子链，其一部分可能位于纤维素的结晶区，而另部分可能位于非结晶区，并延伸进入另一结晶区。也就是说，在一个基本纤丝的长度方向上可能包括几个结晶区和非结晶区。,家具材料之木材细胞,图3-4 细胞壁的壁层结构,A.细胞腔；P.初生壁；S.次生壁；ML.胞间层；,S1.次生壁外层；S2.次生壁中层；S3.次生壁内层,3.2.2 木材细胞壁的,壁层结构,在光学显微镜下，通常可将细胞壁分为,初生壁,（P）、,次生壁,（S）、以及两细胞间存在的,胞间层,（ML）。,3.2.2.1 胞间层,胞间层,是细胞分裂以后，最早形成的分隔部分，后来就在此层的两侧沉积形成初生壁。胞间层主要由一种无定形、胶体状的果胶物质所组成，在偏光显微镜下呈各向同性。,通常将相邻细胞间的胞间层和其两侧的初生壁合在一起称为,复合胞间层,。例如，在松杉类木材的管胞或被子植物的纤维和导管上，一般只能看到复合胞间层。,ML,家具材料之木材细胞,图3-4 细胞壁的壁层结构,A.细胞腔；P.初生壁；S.次生壁；ML.胞间层；,S1.次生壁外层；S2.次生壁中层；S3.次生壁内层,初生壁的形成初期主要由纤维素组成，随着细胞增大速度的减慢，可以逐渐沉积其它物质，所以木质化后的细胞，初生壁木质素的浓度就特别高。初生壁一般较薄，通常只有细胞壁厚度的1%或略多一点。其实，初生壁也是会出现分层现象的，这是由于壁层生长时沉积了不同物质的结果。,3.2.2.2 初生壁,初生壁,是细胞分裂后，在胞间层两侧最早沉积、并随细胞继续增大时所形成的壁层。,P,家具材料之木材细胞,3.2.2.3 次生壁,次生壁,是细胞停止增大以后，在初生壁上继续形成的壁层。,在细胞壁中，次生壁最厚，占细胞壁厚度的95%以上，次生壁的主要成分是纤维素和半纤维素的混合物，后期也常含有大量木质素和其它物质，但因次生壁厚，所以木质素浓度比初生壁低。次生壁的成熟细胞种类很多，而且形态上有多种多样的变化，因此次生壁的结构变化也较复杂。,图3-4 细胞壁的壁层结构,A.细胞腔；P.初生壁；S.次生壁；ML.胞间层；,S1.次生壁外层；S2.次生壁中层；S3.次生壁内层,S,家具材料之木材细胞,3.2.3 木材细胞壁各层的微纤丝排列,3.2.3.1 初生壁的微纤丝排列,初生壁基本上由纤维素微纤丝组成，当细胞生长时，微纤丝不断沉积在伸展的细胞壁内壁，随着细胞壁的伸展而改变其排列方向。初生壁整个壁层上的微纤丝排列都很松散，这种结构和微纤丝的排列状态，有利于细胞的长大。,家具材料之木材细胞,3.2.3.2 次生壁的微纤丝排列,在次生壁上，由于纤维素分子链组成的微纤丝排列方向不同，可将次生壁明显地分为三层，即：,次生壁外层（S,1,）、,次生壁中层（S,2,）、次生壁内层（S,3,）。,家具材料之木材细胞,S,1,层的微纤丝呈平行排列，与细胞轴呈5070角，以S型或Z型缠绕；,S,2,层微纤丝与细胞轴呈1030角排列，近乎平行于细胞轴，微纤丝排列的平行度最好；,S,3,层的微纤丝与细胞轴呈6090角，微纤丝排列的平行度不甚好，呈不规则的环状排列。,次生壁各层的微纤丝都,形成螺旋取向,，但斜度不同。,家具材料之木材细胞,次生壁各层的,厚度,:,S,1,的厚度为细胞壁厚度的921；,S,3,的厚度为细胞壁厚度的08；,S,2,层最厚，在管胞、木纤维等主要木材细胞中可占细胞壁厚度的7090。,细胞壁的厚或薄主要S,2,层的厚薄决定。,家具材料之木材细胞,图 3-6 木材管胞细胞壁微细结构,3.2.4 木材细胞壁的各级构造,吡喃型D-葡萄糖基,以14,甙键联结形成,线型分子链,（纤维素大分子链）；,纤维素分子链,聚集成束，构成基本纤丝，基本纤丝再组成丝状的微团系统,微纤丝,；,微纤丝,组成,纤丝,；,纤丝,组成粗纤丝，粗纤丝组成薄层，薄层又形成了细胞壁的,初生壁、次生壁S,1,、S,2,和S,3,层；,形成了木材的,管胞、导管和木纤维,等重要组成分子。,家具材料之木材细胞,3.3 细胞壁上的结构特征,细胞壁上的特征包括：纹孔、眉条、螺纹加厚、锯齿状加厚、瘤层等。,3.3.1 纹孔,纹孔,指木材细胞壁加厚产生次生壁时，初生壁上未被增厚的部分，即次生壁上的凹陷。在立木中，纹孔是相邻细胞间的水分和养分的通道；在木材被伐倒加工时，纹孔又对木材干燥、胶粘剂渗透和化学处理剂浸注等有较大的影响。在木材识别中，纹孔是木材细胞壁的重要特征，在木材显微识别上有重要作用。,(,白皮松、马褂木,),家具材料之木材细胞,3.3.1.1 纹孔的组成部分,纹孔主要由,纹孔膜,、,纹孔环,、,纹孔缘,、,纹孔腔,、,纹孔室,、,纹孔道,以及,纹孔口,组成，见图3-7。,图3-7 纹孔的各组成部分,1.胞间层;2.次生壁;3.纹孔室;4.纹孔外口;5.纹孔内口;6.纹孔道;7.纹孔环,家具材料之木材细胞,纹孔膜,分隔相邻细胞壁上纹孔的隔膜，实际上是两个相邻细胞的初生壁和胞间层组成的复合胞间层；,纹孔环,在纹孔膜周围的加厚部分；,纹孔缘,在纹孔膜上方，纹孔的开口周围形成的拱形突起称纹孔缘；,纹孔腔,由纹孔膜到细胞腔的全部空隙，称纹孔腔；,图3-7 纹孔的各组成部分,1.胞间层;2.次生壁;3.纹孔室;4.纹孔外口;5.纹孔内口;6.纹孔道;7.纹孔环,家具材料之木材细胞,纹孔室,由纹孔膜与拱形环绕纹孔缘之间的空隙部分称纹孔室。,纹孔道,由纹孔腔通向纹孔室的通道。,纹孔口,纹口室通向细胞腔的开口，称纹孔口。,纹孔口：,纹孔内口,纹孔外口,。,纹孔内口,由纹孔道通向细胞腔的开口。,纹孔外口,由纹孔道通向纹孔室的开口。,图3-7 纹孔的各组成部分,1.胞间层;2.次生壁;3.纹孔室;4.纹孔外口;5.纹孔内口;6.纹孔道;7.纹孔环,家具材料之木材细胞,图3-8 单纹孔,A.正面图;B.剖视;C.轴侧投影(半剖立体图),I纹孔口 纹孔膜 纹孔腔,3.3.1.2 纹孔的类型,单纹孔,当细胞次生壁加厚时，所形成的纹孔腔在朝着细胞腔的一面变宽或逐渐变窄。,单纹孔的,特点,是，纹孔腔宽度无变化；纹孔膜一般没有加厚现象，其纹孔只有一个纹孔口，纹孔口多呈圆形。单纹孔是薄壁细胞上存在的纹孔类型。,薄壁细胞间,的纹孔为单纹孔对,家具材料之木材细胞,具缘纹孔,具缘纹孔是指次生壁在纹孔膜上方形成拱形纹孔缘的纹孔，它是厚壁细胞上存在的纹孔类型。,具缘纹孔的特点是，纹孔腔宽度有变化。具缘纹孔的构造比单纹孔的构造较为复杂。在不同细胞的细胞壁上，具缘纹孔的形状和结构有所不同。,家具材料之木材细胞,具缘纹孔的组成（针叶材管胞上的）,纹孔塞纹孔膜中央的加厚部分。,塞缘纹孔塞的外围部分。,纹孔环胞间质沿纹孔边界的加厚部分。,纹孔缘纹孔的开口周围形成的拱形突起。,纹孔腔由纹孔膜到细胞腔的全部空隙。,纹孔室纹孔膜与拱形环绕纹孔缘之间的空隙部分。,纹孔口纹孔室通向细胞腔的开口。,家具材料之木材细胞,针叶材管胞上的具缘纹孔、阔叶材木纤维上的具缘纹孔的差异,针叶材管胞上的具缘纹孔：,针叶材管胞上的具缘纹孔正面呈三圆形。,其中，,纹孔塞,的剖面多呈圆形或椭圆形，由无定向排列的微纤丝构成，并为非结晶物质所填充，,不具渗透性。,塞缘由许多呈辐射线状的微纤丝束构成，其上有许多间隙，尺寸在0.11m之间，小于这个尺寸的分子可以通过塞缘而渗透，如水分子等。,家具材料之木材细胞,阔叶材木纤维上的具缘纹孔：,与针叶材构造的差异：,纹孔道纹孔室与细胞腔间较窄的通道。,纹孔内口纹孔道通向细胞腔的开口。,纹孔外口通向纹孔室的开口。,纹孔内口有内含和外延之分：,内含纹孔口纹孔内口的长轴尺寸不大于纹孔环。,外延纹孔口纹孔内口的长轴尺寸大于纹孔环。,阔叶材木纤维上的具缘纹孔在纹孔膜中央部分一般,不具纹孔塞。,相邻纤维细胞壁上的纹孔对在正面观察时，由于纹孔内口的走向相反，故常呈交叉状。,家具材料之木材细胞,阔叶材木纤维上的具缘纹孔：,在阔叶树材的某些科树种中，存在一种,附物纹孔。,附物纹孔:,阔叶树材的种具缘纹孔，在纹孔缘及纹孔膜上存在一些突起物，称为附物。（见图3-11）。,附物纹孔一般常见于,导管壁上,的具缘纹孔，也见于,纤维状管胞,壁上的具缘纹孔。,附物纹孔是鉴别阔叶树材树种所依据的特征之一，尤以豆科（紫荆属除外）最为显著。,图3-11 附物纹孔,a.珊瑚状（导管的具缘纹孔）；b.分枝或网状（导管间具缘纹孔，着生于纹孔室的拱壁和导管壁的表面）；c.珊瑚状（半具缘纹孔对）;d.乳头状凸起（相领接的纤维状管胞）,家具材料之木材细胞,3.3.1.3 纹孔对,单纹孔对,，是单纹孔之间构成的纹孔对，存在于薄壁细胞之间、某些特殊的厚壁细胞之间。,单纹孔对,具缘纹孔对,，是两个具缘纹孔所构成的纹,孔对，存在于管胞、纤维状管胞、导管分,子和射线管胞等含有具缘纹孔的细胞之间。,典型的纹孔对有三种：,半具缘纹孔对,半具缘纹孔对,，是具缘纹孔与单纹孔相构成的纹孔对,。,具缘纹孔对,家具材料之木材细胞,3.3.2 眉条,眉条,针叶材管胞上,的具缘纹孔对的上下边缘，由胞间层和初生壁形成线条状或半月状的加厚部分，形似眼眉。,功能,：加固初生纹孔场的刚性。,家具材料之木材细胞,3.3.3 螺纹加厚,螺纹加厚,：在细胞次生壁内表面上，由微纤丝局部聚集而形成的屋脊状凸起，呈螺 旋状环绕着细胞内壁。,螺纹的倾角通常与细胞的大小有关。若壁厚，细胞腔窄，那么螺纹的倾斜度就陡峭；反之，则较平缓。(紫杉),家具材料之木材细胞,3.3.4 锯齿状加厚,锯齿状加厚,射线管胞内壁的次生加厚为锯齿状突起。,锯齿状加厚只存在于针叶树材松科木材中，是识别它的重要特征。,锯齿状加厚的高度可分为四级：,内壁平滑,锯齿高达2.5m,锯齿高超过2.5m,网状加厚,（1）内壁平滑；,（2）内锯为锯齿状，齿纤细至,中等，高达2.5,m；,（3）齿高超过2.5,m，至细胞,腔中部；,（4）网状式舱室。,家具材料之木材细胞,3.3.5 瘤层,瘤层,细胞壁内表面的微细突起物和包括覆盖它的附加层或结壳层，此层般认为是无定形的，存在于细胞腔和纹孔腔内壁。,瘤状物一般大小在0.01,1.00m，平均直径在0.10,0.25m，高0.5,1.0m；形状多为圆锥形。,瘤层的产生,：瘤状层是在次生壁的分化和木质化将完成时发育形成的，它在原生质消失时出现。,在次生壁S,3,层形成后，原生质膜向胞腔方向发生许多凹陷，而后留存在细胞质中的所谓瘤状物质沉积在S,3,层上的凹陷处；瘤层常首先在细胞角隅处和具缘纹孔内表面发育，而后扩散至细胞壁的其它部分，最后形成为覆盖在次生壁S,3,层内表面上的、有规则突起的一种非纤维素膜。,家具材料之木材细胞,瘤层常出现在许多针、阔叶树材，竹材及草本植物的厚壁细胞中，它是区别针叶树材中一些科属及亚属的重要标志。,软松类：,瘤状层少见（除白皮松组外）,硬松类：,瘤状层则普遍。,图3-16 臭松管胞内壁的瘤层,1.瘤层;2.S3层的微纤丝,1,2,家具材料之木材细胞,演讲完毕，谢谢听讲,!,再见，see you again,3rew,2026/11/9,家具材料之木材细胞,