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Woodworking Technology

家具木料 (二)

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接着聊家具的木料。

从上个世纪的30年代开始,合成木料(engineering wood)开始进入家具市场。这包括我们常常看到的三合板 (plywood),还有MDF (medium density board) 和OSB (Oriented strand board). OSB主要用于盖房子,家具常用plywood和MDF.

engineering wood有几个特点:价格相对便宜,木性均匀(各向同性),尺寸标准化,易于加工。但是也有几个缺点: 材料强度不如硬木;三合板木纹比较单调; 对水非常敏感,一泡就烂。

三合板常常用在cabinet上, 如果厨房橱柜的两个面。 MDF常常用于做桌面, 因为MDF的强度和防水都不够好,桌面的中间层用MDF,然后上下再胶粘一层hardwood, 这样既好看,有省钱。

现在全部用硬木的家具是越来越贵,而且越来越少。以致于高端的家具店把全硬木的家具作为一个广告的卖点,比如:

我自己做的家具完全不用MDF; plywood用的也非常少, 唯一用到Plywood的地方就是柜子的后背,或者抽屉的底面这种不承受太多重量的地方。

下次有时间再聊聊hardwood的木性 – 这是硬木家具的技术精华!

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家具木料 (一)

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聊一聊木工家具用的木料。木料分为硬木和软木,软木包括fir, pine等; 硬木包括maple, oak, walnut, cherry, mahogany 等等。硬木适合做家具。

选择合适的木料是做家具最关键的一步。木料的颜色,木纹,硬度, 可加工性,上色性对做家具加工的每一步都有至关重要的影响; 如果从一开始, 木料的选择出现了偏差,后面就非常难以纠正。

北美的木料,最被推崇的是walnut,这也是我最喜欢用的木料。黑咖啡色,硬度适中,非常好上色,比较容易加工;特别是walnut有一种天然的香味,非常难忘!cherry是另外一种好木料,唯一不足是上色比较容易blotch. birch, oak 和maple 都属于中档的木料,颜色和硬度各有不同的特点。

外国进口木料最好的当属mahogany, 也就是我们中国人说的红木。红木具备家具木料所需要的所有优点, 颜色也很大方。而且红木不会被虫蛀,所以以前的大门很多都是用红木。因为红木太适合做家具和盖房子,被砍伐的非常厉害; 亚马逊原始森林的减少被认为和红木的需求有很大的关系;红木在2000年左右被联合国定为珍惜物种,对买卖交易进行限制;现在红木价格非常昂贵。红木的质量跟产地也有关系;最好的当属古巴红木,被古巴定为国宝,禁止出口,市场上是有价无市,买不到。次一级的红木是洪都拉斯红木;然后是东南亚红木。市场上有一种非洲红木,其实不是红木,只是颜色和质地上和红木非常相似,大家都叫它非洲红木。

 

 

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油漆 (II)

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接着聊家具的油漆。

油漆的选择对家具的外观有着决定性的影响。但是油漆产品非常多,市场竞争激烈;为了促销,厂家常常给产品起非常让人疑惑的名字,混淆了油漆的种类,造成了使用者的困惑。

如果我们对比百年前的家具(都有用类似的榫卯结构为架构), 现代家具的主要技术进步包括:(1)现代合成油漆技术;(2)人造合成木板材(三合板,纤维板);(3)router和数控机床加工。人造合成木板材极大的降低了原材料成本(例如IKEA);router 和数控机床提高了木材加工效率,使曲面加工成为一道相对简单的工序;油漆技术是随着现代合成化工技术的进步而有了显著的提高。

现在,人造合成木板材技术以及数控加工技术已经相对成熟。然而油漆产品到现在依然推陈出新,基本每年在市场上都有新产品,而且产品愈来愈好。

百年前的家具,很多都是不上漆;法国家具上虫漆(从虫子身上提炼出来的);中国古代上桐油,或者上lacquer (真漆, 一种从树上提炼出来的漆)。 这些漆都是挥发性的,对木头的保护其实不强,而且每隔一段时间还要再涂一次。现代的varnish是涂上之后和氧气发生化学反应 (curing),然后固化,对家具形成很好的保护。

家具厂的主要用漆是lacquer(这个和古代的lacquer很不一样), 主要的优点包括容易喷涂,容易加色,短时间固化(提高效率)。缺点就是易燃,易爆,需要非常昂贵的喷漆车间。

木工爱好者主要用漆包括varnish和polyurethane. 尤其是polyurethane, 经常用做地板漆,非常耐磨损。值得注意的是,因为油漆市场很大,各个厂家为了推销自己的产品,常常给产品起一个非常市场化的名字, 比如Watco Danish Oil, 根本就不是丹麦油,而是一种polyurethane varnish; 这也直接造成了大家选择油漆时的困惑。

现代油漆是基于是油性的,也就是主要的溶剂是以油为主。进入2000年之后,随着环保意识的提高和环保立法的确立,以水做溶剂的油漆开始出现并且进入主流市场,以前质量比不上油性漆,但是最近几年愈来愈好,基本跟油性漆旗鼓相当,现在所有主流油漆制造商都有水溶性油漆产品。

我喜欢用的漆包括水溶性的EM 6000(Target Coatings); 我也喜欢用varnish,包括general finishes的arm-r-seal.

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木工油漆

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常听到朋友问起,你做家具用什么油漆,或者是上几层油漆? 这其实是一个非常难回答的问题,因为这取决于木料, 以及家具使用环境要求。

严格的讲,家具最外表面的涂层 (英文叫finish),不能笼统的叫油漆 (paint), 因为油漆是不透光的。而我们木工爱好者常用到的清漆(无色透明的油漆),包括varnish (家具工厂喜欢上lacquer). varnish是一种由人工树脂, 油脂,和溶剂合成的粘性液体, 清漆里面的油脂遇到氧气,就会开始固化,在家具的外表面形成一种很硬的保护膜. 一般而言,清漆是家具涂层最外面的一层,所以要求耐磨损,有一定的抗化学试剂的能力(比如不小心酒精泼上去);而且要阻挡水分进入木料(关于这一点,以后会详细的介绍)。而且一般清漆要涂上3-5层,这是为了保证清漆的足够的厚度。

清漆没有颜色,那我们家里的家具为啥都有颜色?这是因为在涂上清漆之前,家具会先上色 (stain)。两种化学上色的化工原料: 色素(dye)和顏料(pigment), 对于我们木工业余爱好者而言,二者主要区别是分子的大小。色素比颜料小很多,因此色素进入木头比较深。但是色素没有颜料抵抗紫外光能力强,时间久了,色素容易褪色。

我们常看到很多家具有非常绚丽的木纹,其实这也是通过化学试剂强化的。常用到的化学油脂包括水压亚麻籽油 (boiled linseed oil)或者桐油(tung oil);木纹细胞对油的吸收以及反应跟普通的木头细胞非常不同;在光的反射下,木纹会显得特别的炫丽。

以上是最基本的涂层要求,而实际比这些要复杂太多;比如,因为家具用的木料不同,常常要选择不同的化学试剂,这些化学试剂形成的涂层之间常常不能粘合的很好,这又要求有底漆 (washcoat)来帮助它们粘合,比如用虫漆 (shellac). 再比如专业的家具厂,为了家具好看,不止涂一道颜色,这样能够增加色彩的深度。最终的结果是非常复杂的上涂料的工艺过程,6-7道涂层很常见,十几道涂层的也都有可能。

Bob Flexner的书中(Wood Finishing – How to Select and Apply the Right Finish)对木工油漆涂层有非常好的示意图:

对于家具的使用环境,油漆要求也不同,户外油漆和室内地板油漆成分有很大的不同。当我们选择油漆时,首先的就是看户外用漆,还是室内用漆。