Surface finishes by mechanically induced wood surface fusion

Abstract

Mechanically induced vibration wood fusion welding techniques can also be used to obtain wood surface finishes of increased surface hardness and performance in presence of polymerizing unsaturated oils such as sunflower oil, or other polymerizing finishes. Wood surface hardness values more than double than those for the untreated control timber can be obtained by this method. This result is obtained due to two effects induced by the sharp increase in temperature induced by the mechanical welding vibration (i) the polymerization to a hardened network of the unsaturated oil and (ii) the densification proven to occur in the surface layer of the timber during mechanically-induced vibration-welding. The first of these effects predominates at shorter welding times while at slightly longer welding times both effects occur with the second one progressively becoming the bigger contributor. In the latter case the some μm thin densified surface is a surface composite formed by the networked unsaturated oil permeating the wood fibre/fused lignin composite.

Zusammenfassung

Mechanisch induzierte Vibrations-Schweiß-Techniken bei Holz können ebenso angewandt werden, um Holzdeckschichten von erhöhter Härte und Widerstandsfähigkeit in Gegenwart von polymeren ungesättigten Ölen, wie z.B. Sonnenblumenöl, oder anderen polymerisierenden Beschichtungen zu erhalten. Auf diese Weise lassen sich mehr als doppelt so hohe Härtewerte für Oberflächenschichten von Holz erreichen, als für Kontrollproben von unbehandeltem Holz. Dieses Ergebnis ist die Folge von zwei Einflüssen, welche durch den steilen Temperaturanstieg der mechanischen Schweißvibration hervorgerufen werden (i) die Einwirkung der Polymerisierung auf ein gehärtetes Netzwerk des ungesättigten Öls, und (ii) durch die Verdichtung, welche nachweislich in Deckschichten von Schnittholz während des mechanisch induzierten Vibrationsschweißvorgangs auftritt. Erster überwiegt bei kurzen Schweißzeiten, während bei etwas längeren Schweißzeiten beide Einflüsse auftreten, wobei der zweite sich nach und nach zum stärkeren Faktor entwickelt. In letzterem Fall stellt die einige μm dünne, verdichtete Oberfläche einen Oberflächenverbund dar, welcher dadurch entsteht, dass das vernetzte ungesättigte Öl die faserverschmolzene Ligninmasse durchdringt.