弦切面

弦切面是指顺着树干主轴或木材纹理方向，不通过髓心与年轮平行或与木射线成垂直的纵切面。根据弦切面的不同纹路可以作为鉴别木材的依据之一。

概念弦切面是指不通过髓心与树干纵长方向平行所锯成的切面。木板材大部分都为弦切板。适用于家具制造等。在该切面上，能显露纵向细胞的长度和宽度。

木材的三个切面由于木材的构造在不同的方向上表现出不同的特征，通常从木材的三个切面（图1）来观察木材的主要特征及内在联系。

横切面：与树干主轴成垂直的切面为横切面，在这个切面上清楚地反映出木材的一些基本特征，它是识别木材特征最重要的一个切面。

径切面：通过髓心与树干纵长方向平行所锯成的切面。由于这个切面收缩小，不易翘曲，沿此切面所锯板材，适用于地板、木尺、乐器的共鸣板等。

弦切面：不通过髓心与树干纵长方向平行所锯成的切面称弦切面。木板材大部分都为弦切板，适用于家具制造等。

径切面和弦切面统称为纵切面。树木由于生长的条件和环境不同而存在差异和变异性，各树种的内部结构不相同，但每一树种都有一定的构造特征，根据这些构造和特征及其共同规律来识别木材，研究材性、用途等都极为重要。1

不同刨削深度毛竹材弦切面的润湿性能我国是竹材资源最为丰富的国家，竹种多样，竹林面积最大，素有“竹子王国”之称。我国各类竹材加工企业已有几千家，竹材加工产品达数十种，主要产品有竹编胶合板、竹材层压板、竹地板、重组竹、竹家具等各种竹制工艺品。多数竹材加工产品通过毛竹截断、剖分、粗刨、蒸煮(或炭化)、干燥、精刨、涂胶、胶合、成品刨削加工、涂饰等工序完成。竹材产品在坯料胶合过程中，胶粘剂对竹材坯料的润湿性如何，直接影响涂胶的质量和产品物理力学性能，是一项重要的参数。润湿性是材料的一种重要界面特征，它可以表征当某些液体与固体表面接触时，在其表面润湿、铺展、渗透和粘附的能量与速度。研究通过测定水、酚醛树脂胶粘剂(PF)、脲醛树脂胶粘剂(UF)和改性大豆蛋白胶(MSA)在不同刨削深度的毛竹材弦切面上的接触角随时间变化过程，研究不同刨削深度的毛竹竹材弦切面上胶粘剂动态润湿性能，对比分析PF、UF常用胶粘剂在不同刨削深度的毛竹材弦切面上的润湿性能的差异，同时也探讨了改性大豆蛋白胶在毛竹材弦切面的润湿性能，为进一步探索改善胶粘剂在竹材表面润湿性能的方法，提高和改善竹材产品的胶合质量提供参考。

试验方法将30mm长的竹筒剖分成竹黄侧弦长为5mm以上的竹块，自竹青起分别将竹块刨削2、5、8或11mm(图2中的h)制备毛竹材试样。从3株毛竹材的相同刨削深度的试样中选取6片以上用于不同液体的润湿性测试。将所有样本干燥后，用标号相同的砂纸砂光被测表面后，置于20℃、相对湿度65%条件下调温调湿48h，密封备用。1.2.2接触角测试试验中所用的接触角仪是JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪，其测试方法是外形图像分析法。采用该仪器连续存储各种润湿液体在毛竹材弦切面上润湿状态，测量不同时间的接触角，并按以下模型拟合得θ(t)曲线。θ=θ0+Ae(－t/T)，式中：θ为接触角(°)；θ0为平衡接触角(°)；A为润湿缓冲系数；T为润湿时间常数；t为时间(s)。

结果与分析（1）水在毛竹材弦切面的动态润湿性

由图3(a)可知，水在毛竹材2mm弦切面的润湿速度相对较缓慢，平衡接触角也较大。这是由于毛竹竹壁中竹青侧竹纤维等厚壁细胞丰富、组织结构致密、实质密度大。在5mm和8mm弦切面上的润湿速度相近，但比2mm弦切面快，且自外向内随着刨削深度的增加，平衡接触角逐渐减小。这主要是由于自外而内竹壁组织中维管系统密度减小，竹纤维等厚壁细胞数量减少，薄壁细胞相对增多，而且细胞腔增大、壁腔比减小、实质密度降低、组织结构疏松，毛细管直径增大，有利于水的渗透与吸附，因而水对毛竹材弦切面的润湿速度逐渐增大、平衡接触角减小。但11mm弦切面上平衡接触角相对8mm弦切面稍大些，在润湿开始阶段(3s以内)润湿速度较快，而随时间的延长，润湿速度比5mm和8mm弦切面缓慢。

（2）PF在毛竹材弦切面的动态润湿性

由图3(b)可看出，PF在毛竹材各弦切面的平衡接触角的变化规律与水的变化规律相似，但其平衡接触角相对于水的较大，润湿速度也较为缓慢。主要是因为PF的粘度大、分子量高，表面张力比较大、内聚能较高，在毛竹材表面不易流展，也不易通过毛竹材的毛细管和微毛细管向毛竹材内部渗透。比较图3(a)与图3(b)可知，水只需约8s时间即完成在竹材表面的润湿，其接触角接近平衡接触角;而酚醛树脂胶粘剂在竹材表面的润湿，约需80～100s才能接近平衡接触角。此外，酚醛树脂胶粘剂在竹材表面的润湿从2mm到5mm弦切面，其润湿过程变化不大，平衡接触角略减小；但到8mm弦切面处PF的润湿速度较快，且平衡接触角也较小，约60s接近平衡接触角，基本完成润湿过程。这主要是由于从2mm到5mm弦切面竹壁组织结构变化较小，毛细管直径小，PF分子量大，渗透能力较差；而在8mm弦切面上，竹肉组织结构疏松，毛细管直径较大，PF的渗透相对较快，平衡接触角最小。在最靠近竹黄的刨削深度11mm的弦切面上，润湿速度与2mm、5mm弦切面相近，仅平衡接触角相对较小些。

（3）UF在毛竹材弦切面的动态润湿性

由图3(c)可知，UF在不同刨削深度的毛竹材弦切面的平衡接触角变化规律以及平衡接触角的大小都与水的接近；与PF比较，UF在毛竹材各弦切面上的平衡接触角较小。其结果表明，UF在毛竹材各弦切面上的润湿性能较好，润湿速度较快；但比水在毛竹材各弦切面上的润湿性能差些。UF在毛竹材各弦切面上约需30s左右基本完成润湿，其接触角接近于平衡接触角；而且在刨削深度5mm以上的弦切面上，脲醛树脂胶粘剂的平衡接触角仍有15°以上。这主要是由于UF的粘度、分子量、表面张力均比PF小，但粘度和分子量比水的大。此外，UF在不同刨削深度的各弦切面上的润湿过程均在前20s内快速润湿，而后趋于平缓，且刨削深度5mm、8mm的弦切面上的接触角衰减速度相对较快。

（4）MSA在毛竹材弦切面的动态润湿性

由图3(d)可知，MSA在毛竹材各弦切面的动态润湿过程与水、PF、UF相似；但是润湿速度比PF、UF都快，接近于水的润湿速度，仅10s内几乎完成润湿过程，10s后润湿速度变得非常缓慢，但平衡接触角比水和UF的大，比PF的小；而且自竹青向竹黄的各弦切面上的润湿规律非常相近，润湿速度和平衡接触角的变化均不大。这是因为虽然MSA的表征粘度大，但实际上MSA中存在大量的极性基团，极短时间的静置MSA的极性基团间就会形成氢键，使其流动性下降。另外，因MSA的固含量较低，含有大量的水分，因此当MSA滴在毛竹材表面时，胶液中的水分快速渗透，加速了胶液中的极性分子间的氢键形成；但随着水分在毛竹材表面渗透、铺展、胶液分子的吸附，胶液中的极性基团间形成氢键，使胶液的表征粘度增大，从而降低了胶液的流展能力；另外，也可能由于大豆蛋白颗粒较大，随着水的渗透与铺展，大豆蛋白颗粒堵塞竹材表面的毛细管和微毛细管，而阻碍胶液的渗透通道，降低大豆蛋白胶的润湿性能。

（5）胶液性能对毛竹材弦切面润湿性能的影响

综合分析图3(b)、(c)、(d)中相同刨削深度的润湿曲线，及表1中润湿液体的基本性能可知，MSA的表面张力最小、固含量最低，MSA在毛竹材弦切面的润湿速度最快，然而MSA胶液中极性基团间极易形成氢键，且大豆蛋白颗粒较大，使其平衡接触角较大；UF在毛竹材弦切面的润湿性能与PF对比，润湿速度快、平衡接触角小，因其表面张力较小、粘度较低。3种胶粘剂的润湿性能比水的润湿性能差，虽然水的表面张力最大，但水的粘度非常低，分子量也非常小，因而在竹材刨削表面易于铺展、渗透与吸附。

研究结论PF、UF和MSA在毛竹材刨削表面均可润湿，在2mm刨削深度弦切面上的润湿性较差，润湿较缓慢；在刨削深度5mm、8mm弦切面的润湿性较好，润湿速度较快；在接近于竹黄的11mm弦切面上，各种胶粘剂的润湿性能相对于竹壁中部差，但比竹青侧有较好的润湿性能。总体上，竹青侧弦切面的润湿性能较差，竹壁中部的弦切面润湿性能最好。对比3种胶粘剂在毛竹材弦切面的润湿性能，UF在毛竹材弦切面上的润湿性最好；PF最差；MSA在毛竹材弦切面的接触角介于UF与PF之间，润湿速度非常快，与水的润湿速度相近。另外，胶液在毛竹材弦切面的润湿性能除与毛竹材材质有关外，还受胶液的表面张力、粘度、固含量、分子量等因素的影响。2

本词条内容贡献者为:

杨晓红 - 副教授 - 西南大学