竹集成材家具已經成為了我國流行和時尚的家具品類,對竹集成材釘類連接件握釘力性能的研究和把握,是竹家具開發設計和生產加工的須具備知識和基礎要求。竹集成材的物理性質(如含水率、纖維構造、握螺釘力、抗拉強度)和原竹的物理性質相差不大。竹集成材保持了竹材物理力學性能良好、收縮率低的特性,具有幅面大、變形小、尺寸穩定、強度大、耐磨性好等優點。竹集成材可進行鋸截、刨削、鏤鏡、開榫、鉆孔、砂光、表面涂飾等加工。由于竹集成材生產過程中經過水熱處理,可以有效地防止蟲蛀和霉變;此外,竹集成材還保留了竹材特別的材質結構,讓人有回歸自然的感覺。
竹材在外觀形態和微觀結構都與木材有很大差異。在竹材內部,維管束自上而下,走向平行而整齊,紋理一致,沒有橫向聯系,這就使竹材在縱向具有很高的抗拉強度;而在橫向上,由于維營束之間基本上沒有什么聯系,使得竹材的橫向抗拉強度很小,容易產生劈裂。一般木材縱橫兩個方向的強度比約為20:1,而竹材一般能達到30:1。
竹集成材的連接方法,現代化家具生產主要采用連接件的結構方式。用竹集成材制作家具,由于竹材的材質同實木或人造板存在著差異,其連接方式能否沿用實木和人造板家具的連接方式,還有待于研究。
釘類連接件在實木或人造板家具上是使用普遍的連接件。釘類又分為直釘和螺釘兩大類。螺釘又有木螺釘和自攻螺釘兩類。一般螺釘連接時須預鉆導入孔。中硬木材,導入孔的孔徑取螺釘直徑的85%-90%之間,較軟木材在70%-75%之間,MDF在90%-95%之間。而竹集成材導入孔徑應在什么范圍內取值,才能獲得較佳的力學性能,是需要研究的問題。
由于竹材的順紋剪切強度、橫紋抗拉強度很低,造成竹材非常容易開裂,尤其在徑向上。因此,竹集成材家具不適合用圓釘連接。
自攻螺釘在竹材的徑向、弦向、端向上的握釘力,與同密度的木材(如橡木)十分相近,大于軟木材,遠遠大于MDF。自攻螺釘在竹集成材家具中應用與實木家具、中密度板為基材的家具構造節點類似,其承受抗拔力是相同的。
螺釘與竹材結合時,結合的失效歸根到底是竹材的破壞。竹材的橫紋抗拉強度、順紋的劈開強度很低,所以應盡量避免使用橫截面積小的構件承受剪切力,否則容易造成竹材順紋或橫紋的開裂。在設計節點時,應該對竹材的三個方向做出選擇,避開力學性能差的方向,這樣在一定程度上可以有效提高節點的力學性能。
在相同條件下,自攻螺釘的握釘力遠大于木螺釘的握釘力,即窄螺紋、小螺距的螺釘在竹集成材中使用可以獲得較好的力學性能。在竹集成材的三個方向上,木螺釘的握釘力相差不大,而自攻螺釘則有明顯的差距。
木螺釘的導入孔直徑取螺釘外徑的73%-77%,自攻螺釘取導人孔直徑取螺釘外徑的80%-92%。