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木工膠:開放時間、夾壓與含水率

良好接縫除了膠,也取決於時間、壓力與木材含水率。了解 Wood Handbook 的說明,以及產品標示該看哪些資料。

產品標示的各種時間

Wood Handbook 定義了四種時間。混合使用時間(pot life)是調好的一批膠仍可使用的時間。開放時間從塗膠到合攏零件;閉合時間從合攏到加壓;夾壓時間則是組件維持受壓的時間。解除夾壓後,可能還需數小時或數週才能達到完全強度。

溫度升高會縮短以上所有時間。接合面尚未合攏時,水性膠會向空氣與木材失去水分,可能乾到無法膠合。聚醋酸乙烯酯(PVA)、環氧樹脂、聚氨酯、間苯二酚及許多異氰酸酯膠黏劑可在室溫固化;酚醛、三聚氰胺甲醛與尿素甲醛膠則需要熱壓。時間隨產品而異,請依所用膠的技術資料表操作。

木材含水率

木材膠黏劑通常針對含水率 6% 至 14% 的木材設計,12% 是常見規格。低於約 6% 時,木材吸收水性膠水分的速度太快,即使高壓也會影響膠的流動與滲透。另一方面,異氰酸酯與聚氨酯需要少量水分才能固化。

膠合零件的含水率應相近:手冊建議,低密度樹種的差異應小於約 5 個百分點,高密度樹種應小於約 2 個百分點。若木材含水率保持在約 15% 以下,溫度處於人體舒適範圍,膠合接縫可長期維持強度;有些膠黏劑長時間暴露於 38 °C 以上時會失去強度。

壓力與密度

夾壓使接合面緊密貼合,並將膠推入木材。壓力過大會擠出膠,造成缺膠接縫。低密度木材常有滲透過深的問題,高密度木材則容易過度溢膠;依木材密度施加適度偏高的壓力,可得到最強的接縫。

接縫強度會隨木材密度增加,直到含水率 12% 時約 700–800 kg/m³。超過這個範圍後,要穩定得到高強度、破壞多發生於木材本身的接縫較難,因此非常緻密的樹種,必須更注意接合面處理與膠黏劑製造商的指示。資料庫中下列樹種超過 750 kg/m³:

含水率 12% 時密度達 750 kg/m³ 以上的樹種
樹種含水率 12% 時的密度
庫馬魯木(Cumaru)1,070 kg/m³
伊貝木(Ipê)1,040 kg/m³
南美櫻桃木(Jatobá)940 kg/m³
加拉帕木(Garapa)790 kg/m³
美國白橡木761.6 kg/m³

接合面與接縫

剛刨平或鋸切的表面,膠合效果最好。手冊顯示,新 36 號砂紙會壓壞數層表面細胞,撥水表面也會使膠黏劑與塗料難以附著。順紋邊緣膠合接縫的強度可與木材相當;企口等成形接縫主要有助對位,而非增加強度。

還原範例

以南美櫻桃木(Jatobá,940 kg/m³)拼接桌面:用水分計檢查兩片木板,含水率相差應在約 2 個百分點內;膠合前才刨平板邊,並依室溫遵守膠製造商的開放時間與夾壓時間。

資料來源與參考