指接工艺指的是通过端部相结合的加工方法来连接短尺寸以及低等级的木材,从而将其打造为高品质的终端产品。该工艺能够改善木材产品的强度以及外观。指接使木材废料获得了新生命,如今,由于木材资源的日益减少,以及考虑到指接工艺给锯材加工带来的高产量和高收益,促使这种技术已成为必然的加工方法之一。取决于原材料的品质,指接能使60%的木材废料重新获得利用。
将短尺寸的木材通过指接工艺连接起来已经成为致力于减少木材浪费以及在原材料成本节节攀升的市场形势下实现利润最大化的一种流行手段。实践证明,多年来,指接材无论在结构用途或非结构用途领域都得到了成功的应用。
核心价值
总体来说,指接工艺在木工制造领域的优势可以被概况为以下几点:
- 将低等级的木材加工为上等材
- 提高废料的利用率,改善木材纤维的使用效率
- 增加可使用的木材长料的产量
- 笔直度
- 尺寸稳定性
指接设计通常是基于实现材料的高强度而考量。因此,上述提到的这几个因素结合起来便能够在不损害木质接头自身的强度的情况下打造出性能良好的指接点。同时,木材树种的类型以及木材自身的强度在指接工艺中也是重要的考虑因素
然而,指接木材产品两个主要的优点还是体现在其尺寸稳定性和平直度方面。与倾向于发生变形或翘曲问题的大尺寸单件木材工件相比,指接木材具有增强的尺寸稳定性。同时,平直度的优势主要是因为在制造过程中,短规格的木材元件所展现出来的稳定性能所促成。
采用指接工艺后,一块木材的长度便不会受到树尺寸的限制。实际上,指接工艺能够帮助生产出长度介于6.4米到18米(甚至更长)的托梁和椽条制品。指接工艺的另一个优势是能够从森林资源中获取更大的价值,因为这些短规格的木材可以开采和切割自低等级的木材。
核心的生产步骤
一般来说,指接木材产品是通过选用优质的窑干木材制造出来的,同时,在指接工艺开始之前,需要剔除低等级木材原料中的各种缺陷。木材的指接流程能够大幅度降低原材料的瑕疵,增强木材的强度,从而赋予最终产品更高的工程性能。
然后,短尺寸木材的连接工艺是采用端部相结合的加工方法,即将加工成相同齿距和断面的斜锥状指形榫涂胶后相结合。这个工艺流程中需要使用到合适的结构粘合剂以及必要的加工设备和工具。为了创建出一个牢固的指接点并且使机械连接达到一定的强度,加工精度、木材的含水率和涂胶量等参数必须得到很好地控制。对制造商来说木材干燥也是一个主要的考虑因素,所以干燥窑的投资是很重要的。木材的平均目标含水率应控制在10%。
通常情况下,指接加工的基本流程包括以下步骤:
木材被干燥到10-14%的含水率水平
消除木节或其它木材缺陷
使用指接设备完成如下流程:
a) 对板材的两端做刨方处理
b) 在端纹位置对指接型面进行切割
c) 在指接接头上涂覆粘合剂
d) 在特定的压力条件下对指接接头进行压合处理
板件被放置在特定的温度条件下,以此固化粘合剂
对指接板材进行刨削加工,以此获得了所需要的形状或打造出更平滑的表面效果
粘合剂的考虑
从技术角度来说,任何适用于粘接木材的粘合剂都可以被用来粘合指接接头。然而,某些因素会限制粘合剂的选择范围。因此,需要考虑的重要因素包括最终产品的预期用途,粘合剂的机械和物理性能,粘合剂的固化速度和固化手段,成本,甚至在某些情况下,还需要考虑粘合剂的颜色。
同时,制造商在选择一款合适的粘合剂产品之前还应该关注其他元素,例如产品预期的服务环境,生产工艺和流程以及设备因素等方面的考量。
所使用的胶粘剂,必须经过严格的户外曝露和强度试验,并能快速固化。用于结构材的胶粘剂通常是间苯二酚、苯酚和三聚氰胺胶粘剂。用于室内、非结构材的胶粘剂通常是三聚氰胺—脲醛、脲醛胶和PVA。
结构用途
结构性的指接材可被应用于胶合层积梁,以保持一块木材在整个长度范围内所需展现的强度。
在结构木制品中,指接接头需要被设计为具有很高的抗拉强度。这些粘接接头采用端对端的首尾相连方式与木梁进行连接,从而能够传送适当的荷载力。取决于特定的应用需求,结构性指接接头的长度可介于12mm至29mm。指接接头的胶线承受的是剪切应力而不是拉伸应力。
壁骨用途
指接材最常见的一种用途是外部剪力墙以及承重墙(例如壁骨)。对于壁骨来说,最为重要的因素是其平直度。指接型的壁骨在承受高温或高湿的环境下,其笔直度要超过实木锯切型壁骨。这一性能将为建筑商和房主提供显著的优势,其中包括打造出卓越的建筑,消除干墙中的有机污染物以及其它相关的墙体问题。
用于立式壁骨的指接木材只能使用得到认证机构指定的商业型树种或树种组合进行生产。最常用于打造指接材的树种组合是云杉 - 松木 - 冷杉(SPF).
工字梁用途
指接材也被广泛用于生产木质工字梁所需的法兰材料。该应用要求木质纤维和胶合接头在使用时能够长时间地抵抗拉伸负荷。出于这个原因,用于制造工字梁的指接材必须符合特定的标准要求。通常情况下,木制工字梁的制造商在生产过程中会开展额外的质量评估程序。
交叉层积材 (CLT) 用途
同样,考虑到使用CLT板材,必须确保CTL的外层(外观层)不带有任何瑕疵。指接工艺流程允许选择高品质的指接木材作为板材的外侧层,品质较低的指接木材则被用作中间层。
非结构用途
另一方面,指接木材也可以被应用在许多对外观需求很高的产品领域。使用透明粘合剂能够生产出无瑕疵,并且具有高价值的终端用途的指接木材产品。外观级的指接产品包括装饰线条,仪表板,扶手,栏杆,门窗组件以及护墙板等。
质量控制
在指接工艺过程中,质量控制也是至关重要的,它在这方面的两个基本目的是检测出不合格的产品,以及找出问题发生的根本原因并寻找合适的解决方案。通常情况下,指接接头的测试主要被分为两大类:破坏性测试和非破坏性测试。
在破坏性试验中,弯曲试验和拉伸试验是用来评估指接接头强度的两种主要测试模式。经测试后,不合格的指接接头采用目视检测法来确定木材的破坏比例。
取决于所生产的指接材的类型,需要对每张木材工件执行边缘和平面位置的弯曲试验和拉伸试验,以确保指接接头能够满足木材的设计价值以及设计要求。
相比较而言,指接接头的非破坏性测试手段似乎是更具吸引力的解决方案,因为这种测试方法能够对生产的所有指接接头进行评估,而不仅仅只是测试一小部分的接头。
随着技术的不断发展,工艺和加工技术领域的新突破和新进展将进一步提高指接材的生产效率并且改善指接接头的性能。