Вбитый шуруп держится лучше вкрученного гвоздя?

Вбитый шуруп держится лучше вкрученного гвоздя?

Если коротко — не всегда. Механика забивания шурупа основана на том, что его потом охватят волокна древесины. Гвоздь держится на основании того же: упругие волокна стараются распрямиться и удержать его. 

Как это ни странно, бывают винтовые гвозди, которые забиваются как раз, чтобы раздвигать волокна, а не разрывать их. Они, по сути, и есть специальные шурупы для забивания. 

А теперь давайте возьмём деревянные гвозди.

Есть ещё более интересный эффект. Дело в том, что дерево — это отчасти полимер. В нём лигнин. А как и любой полимер, он отлично плавится! Точнее, переходит в вязкотекучее состояние, как любой нормальный аморфный полимер, до самого плавления не доходит.

Первое, что можно сделать — стрелять гвоздём в дерево со всей дури. Молотком такого усилия не добиться, а вот нейлером можно получить очень высокий нагрев гвоздя. Он вплавится в дерево. Расплавленный лигнин обволакивает гвоздь, а потом застывает, создавая подобие клеевого шва. Фактически, гвоздь оказывается впаянным в структуру дерева. Гвозди можно докрутить, делая полимерное покрытие. Оно ещё работает как смазка на первом участке. 

Эту технологию ещё больше докрутили и сделали гвозди LignoLoc из прессованого бука, которые забиваются пневматическим нейлером. Деревянный гвоздь буквально вваривается в деталь.

Теперь в целом про сварку дерева трением. Мы привыкли, что дерево горит, но не плавится. Так-то мы соединяем деревянные детали клеем, гвоздями или винтами. Но примерно 25 лет назад научились сваривать лигнином. 

Древесина состоит в основном из 3 компонентов:
— Целлюлоза — длинные прочные волокна. Это структура.
— Гемицеллюлоза — полимер, который помогает связывать волокна целлюлозы. Это арматура. 
— Лигнин — cложный полимер, который заполняет пространство между волокнами целлюлозы и гемицеллюлозы. Лигнин придаёт дереву жёсткость, прочность и защищает его от биологического разрушения. Это наполнитель. 

Типичная история — заготовки сжимаются, одну крутят около 1500 оборотов в минуту, догревают шов до 180-250 градусов, лигнин и гемицеллюлоза достигают своей температуры стеклования. Они размягчаются и превращаются в вязкую массу. Она проникает в поры и смешивается с волокнами целлюлозы обеих заготовок. Вращение резко прекращается, а давление сохраняется ещё немного. Размягчённый лигнин быстро остывает и затвердевает, образуя прочный монолитный композитный слой. Фактически, волокна целлюлозы из двух разных кусков дерева оказываются "впаяны" в общую матрицу из застывшего лигнина. Процесс занимает от 5 до 15 секунд.

Сваривают не только вкручиванием, но и вибрацией. 

Вот первая работа про метод и оценку прочности соединения. 

Вот химический анализ. Самоконденсация лигнина — образует новые поперечные связи (Ar–Ar, Ar–CH2–Ar), создавая прочную сетчатую структуру. Тут тщательнее изучается трение и разные породы дерева. Тут про сравнение с горячим прессованием. Точный подсчёт прочности и модель расчёта. Больше про породы. 

Так что можно быстро-быстро вкрутить гвоздь, и всё будет отлично! Он будет держаться прочнее правильно вкрученного самореза по дереву, примерно как вклеенный хорошим клеем шкант, прочнее шурупа и точно прочнее обычного гвоздя минимум на порядок. Но хрен вы его вытащите, образуется монолитный слой. То есть если вы так собрали шкаф, разобрать и перевезти уже не выйдет (точнее, разобрать и перевезти выйдет, а вот нормально собрать назад уже нет).

Вопрос для субботы, дня упоротых вопросов, задали @DGNLTD и Александр Клейменов.

-- 
Вступайте в ряды Фурье! 
— Пациент, вынуть гвоздь из вашей головы стоит 10 тысяч рублей.
— Но у меня же ОМС!
— По ОМС можем только загнуть!