木材的加工手法無論是什么都很常見,但是最近出來的木材焊接技術,讓不少學者和業內人士大開眼界,木材怎么能焊接,其實在人造板例如免漆板,生態板之類的板材上,都是可以應用到焊接技術的,只不過目前行業應用還比較少見。
由于木材是天然的聚合物基質,是地球上最豐富的再生材料,然而由于形狀和直徑,其尺寸相對有限,為了能夠構建更復雜的結構,木材之間需要有效連接起來,定制更大的尺寸和形狀。在傳統上,常見的連接方式有螺釘,粘合劑膠合,這些都是成本比較低,但是工藝稍微復雜一些。
而如今,開發出一兩種不使用粘合劑,可以焊接木材的方法:振動焊接和高速旋轉焊接。將兩個平坦免漆板表面相互振動焊接,木榫高速旋轉焊接到木質基材上,木材與木材之間的兩種焊接系統都是基于木材結構中,無定形細胞互連聚合物的熔化和流動,主要成分是木質素,還有半纖維素。由于接口處的高溫,木細胞,木纖維脫膠,在熔融材料基質中形成纖維纏結網絡,然后固化達到粘合效果。
為了通過保持木材的物理和生態特性,克服木材的幾何限制,無粘合劑摩擦焊接粘接是膠合連接的有前途的替代方案,摩擦焊接技術已經普遍用于熱塑性材料和金屬。
目前為了實現一些人造木材的粘合,通過快速短暫的擺動摩擦運動與熱壓相結合。熱能引入,讓木材細胞材料中聚合物的熱分解,降解過程的化學產物形成粘稠的熱軟化材料層,當摩擦運動停止,表面接觸層冷卻就會硬化,所以才有這種技術,理論上任何種類的木材都可以焊接。
用于免漆板的摩擦焊接部件的結構設計,需要測試好強度,要估算接頭的承載能力。雖然這種加工手法很潮流,在免漆板的人造板材上作用很大,但是也有缺陷,粘接質量和接頭強度出現不均勻,尤其是焊接較大的實木板時不均勻,需要焊接過程中使用蒸汽從焊接表面蒸發,顯著減少這些不均勻,這種輔助手段也叫氧化皮效應。實際上木材的焊接技術,集中在大塊木板的制造和應用上,在小規模樣品應用還不是很廣泛,但是很有前景。因為傳統粘合劑對木材水分很敏感,壽命有限,材的膨脹和收縮都會導致脫膠的情況,氣候變化也會產生一些裂縫,而采用焊接木材的工藝,穩定性會更高。