Физические свойства древесины. Наталья Гавриловна Коршевер

Наталья Гавриловна Коршевер

Столярные и плотничные работы

Введение

Эта книга посвящена древесине. И предмет наш выбран не случайно. Именно древесина всегда и везде сопровождала человека: от самых первых его шагов до современности. Деревянная палка помогла ему встать на ноги, достать плоды с деревьев, на ней он стал делать зазубрины, отсчитывая дни и смену времен года.

С течением времени древесина позволила ему делать из нее все, что угодно. Получаемые из древесины предметы всегда отличались легкостью, прочностью, красотой. Со временем человек перебрался из каменной пещеры в деревянный дом, прекрасно сохраняющий тепло семейного очага. Чтобы украсить свой дом, он стал что-то вырезать, выпиливать, соединять между собой куски древесины. В результате развились два совершенно разных и в то же время так похожих ремесла: столярное и плотничное.

И то и другое занимается обработкой древесины. Только из-под рук столяра выходят различные украшения, предметы утвари, игрушки, мебель, которые он же и реставрирует.

Плотник же ставит деревянный дом, то есть сплачивает большие доски, брусья, бревна. Он может возвести сруб, сделать перекрытия, настелить полы, поставить крышу, установить окна. Отделкой дома занимается столяр. И плотник, и столяр при работе используют различные инструменты. Для плотника подходят более массивные, предназначенные для грубой обработки дерева. Зато в руках столяра практически невозможно увидеть пилу, топор и долото. Да и большой молоток с гвоздями редко когда можно заметить в арсенале столяра.

И то и другое мастерство обрабатывания древесины в течение многих тысячелетий совершенствовалось в России. А где еще можно найти такие леса и таких мастеров по дереву?!

Мастера всегда были в цене. Их золотые руки всегда что-то делали: строгали, пилили, резали, вытачивали. Секреты мастерства работы с деревом передавались по наследству, а изделия бережно хранились на протяжении веков. И все это не только благодаря великолепным свойствам древесины, но и умению мастера сделать вещь долговечной.

Даже в наш век механизации ручная работа ценится очень дорого, ведь самым современным станкам не под силу сделать вещь добротной, удобной и одновременно красивой. Оснащенные высокоточной электроникой станки не в состоянии увидеть неповторимую красоту обычного бруска, подчеркнуть свойства и рисунок древесины, не могут сделать того, что подвластно мастеру с верным глазом и золотыми руками.

Человек – не робот, он может сделать то, что было сделано до него и даже намного лучше. Однако это ни в коей мере не касается бесценных шедевров, которые остаются от уходящих эпох. Оглянитесь вокруг, и увидите людей, которые в свободное время вырезают, выжигают, выпиливают различные поделки. Кто-то делает это для себя или своих друзей, участвует в выставках народных умельцев, а кто-то продает свои изделия и получает дополнительный заработок.

Если эта книга попала к вам, значит, у вас появилось желание украсить свою жизнь, сделать что-то полезное и добротное. Если вы уже имели дело с древесиной, то, возможно, вы хотите пополнить свой запас знаний, умений и навыков. Не беда, когда что-то не получается с первого раза, – опыт приходит не сразу. Методом проб и ошибок можно освоить все приемы, позволяющие сделать из обычной деревяшки шедевр, приспособить ее в быту так, что после нескольких дней покажется непонятным, как вы жили без этой вещи все это время.

Для того чтобы что-то сделать из бруска древесины, необходимо только взять его в руки и… начать! И эта книга обязательно станет незаменимым помощником, который подскажет, как и что лучше сделать, поделится своими проверенными секретами и поможет избежать некоторых ошибок.

Древесина

Ни один из строительных материалов не обладает такими качествами, как древесина. Она очень удобна в обработке. Кроме того, это один из самых прочных, легких материалов, долго сохраняющих тепло и приятный запах. Из дерева можно сделать все что угодно: от простой деревянной ложки до самолета. Хотя и то и другое потребует усилий, усердия и прежде всего желания.

Для того чтобы приступить к работе с древесиной, обязательно потребуется терпение. Не нужно расстраиваться, если что-то с первого раза не будет получаться, – все приходит с опытом. Глазомер и твердая рука тоже будут вашими помощниками, которые не позволят ошибиться при резании, пилении, сверлении, долблении и вытачивании древесины.

Древесина не относится к капризным строительным материалам, но некоторые ошибки она вам просто не простит: нельзя будет надставить несколько сантиметров неровно отпиленной доски или выровнять испорченную поверхность без ущерба будущему изделию. Это не пластилин и не глина, но в пластичности им древесина не уступает.

Сырая или специально вымоченная древесина прекрасно принимает ту форму, которую вы пожелаете ей придать.

При работе можно либо исказить, либо подчеркнуть рисунок древесины. Во втором случае выполненное изделие только выиграет и прекрасно будет смотреться без покрытия слоем краски. А усилить игру тонов помогут различные древесные лаки, которые наносятся на поверхность двумя-тремя тонкими слоями.

Чтобы будущий ваш шедевр максимально подчеркивал текстурованный рисунок древесины и не противоречил ему, прежде всего потребуется внимательно рассмотреть брусок.

Нет такого бруска древесины, на котором бы не прослеживалось направление роста волокон. Наиболее полное представление о том, что получится из выбранного бруска, может возникнуть только в том случае, если распилить брусок по трем направлениям: под углом в 45°, вдоль волокон и поперек них.

Срез под углом в 45° называется тангентальным срезом, который дает текстурованный рисунок в виде конусообразных линий (рис. 1).

Рис. 1. Тангентальный срез.

Срез вдоль волокон дает радиальный срез, который показывает параллельные линии волокон (рис. 2).

Рис. 2. Радиальный срез.

Срез, проходящий поперек волокон, по сути дела представляет текстурованный рисунок из годичных колец (рис. 3). Такой срез так и будет называться – поперечный. Если правильно расположить на бруске задуманный чертеж, то внешний вид будущего изделия только выиграет. Кроме того, сложность и красота будущего рисунка напрямую зависят от разнообразия текстуры древесины.

Рис. 3. Поперечный срез.

Строение древесины

Сделав только поперечный срез, можно четко рассмотреть строение древесины. Каждый брусок необтесанного дерева имеет кору – это кожа дерева, которая не используется в работе, ее обязательно снимают. Под корой располагается зона роста дерева, которая практически неразличима невооруженным глазом.

На свежем спиле растущего дерева слой камбия представлен очень хорошо. После того как снята кора, открывается тонкая прослойка влажной ткани зеленоватого цвета – это и есть камбий. За камбием расположена собственно древесина с годичными кольцами. Древесину еще называют заболонью. В центре каждого дерева есть ядро, которое по цвету может сливаться с заболонью или иметь более темный цвет. В зависимости от этого разделяют заболонные породы древесины, где ядро не имеет ярко выраженной структуры и клетки расположены так же плотно, как и в заболони (рис. 4), и ядровые, где, соответственно, ядро хорошо различимо (рис. 5). Иногда заболонные породы дерева называют безъядровыми.

Рис. 4. Заболонные породы.

Рис. 5. Ядровые породы.

К ядровым древесным породам относятся все хвойные (сосна, кедр, ель, тис, лиственница) и некоторые лиственные породы, например дуб, ясень, тополь. Большинство лиственных пород составляет ряд заболонных, или безъядровых: береза, граб, ольха, клен, граб.

Кроме микроструктуры древесины, к ней относится плотность расположения древесных клеток, на создание композиции и возможность использования того или иного бруска в работе влияет макроструктура древесины, представленная годичными кольцами и сердцевидными сосудами.

К макроструктуре также относится наличие различных сучков, наростов и неразвившихся побегов-глазков, которые отклоняют годичные кольца и образуют различные свилеватости.

Древесина, где наиболее четко различимы годичные кольца, горизонтальные и вертикальные сосуды, представляется наиболее интересной для обработки. Практически все хвойные породы – сосна, лиственница, пихта, ель, кедр – обладают такой древесиной.

Физические свойства древесины

К физическим свойствам древесины относятся ее плотность, влажность, теплопроводность, звукопроводность, электропроводность, стойкость к коррозии (то есть способность противостоять действию агрессивной среды), а также ее декоративные качества (цвет, блеск, запах и текстура).

Плотность древесины – это отношение ее массы к объему, измеряемой в г/см³ или кг/м³. Зависит этот показатель от породы древесины, возраста, условий роста, ее влажности. Нет необходимости вдаваться в подробности изучения данного показателя; достаточно знать, что древесина, отличающаяся большей плотностью, служит гораздо дольше и менее подвержена необратимым изменениям, чем менее плотная (однако следует учесть, что для чистоты сравнительного анализа плотность древесины измеряют на образцах влажностью 15 %). Самая большая плотность у дуба, далее по убывающей следуют: ясень, клен, лиственница, бук, береза, орех, сосна, липа, осина, ель, пихта.

Влажность лесоматериалов, используемых в строительстве и при изготовлении деревянных изделий, является показателем ее качества и долговечности. На практике различают: комнатно-сухую древесину, с влажностью 8–12 %; воздушно-сухую искусственной сушки, с влажностью 12–18 % (эти два вида древесины получают путем сушки пиломатериалов в сушильных камерах); атмосферно-сухую естественной сушки, с влажностью 18–23 % (получают в результате продолжительного хранения лесоматериалов, уложенных штабелями на прокладках в сухих, проветриваемых помещениях или под навесом, без допуска воздействия прямых солнечных лучей), влажную древесину, с влажностью более 23 %.

Чем меньше показатель влажности древесины, тем меньше она подвержена гниению. Однако не следует стремиться использовать лесоматериалы наименьшей влажности. Дело в том, что структура древесины очень гигроскопична: она легко отдает переизбыток влаги при повышении температуры и уменьшении влажности окружающей среды и с такой же легкостью впитывает влагу при снижении температуры и повышении влажности окружающей среды. Это неминуемо приводит: в первом случае – к усушке древесины (уменьшению ее объемных размеров); во втором случае – к ее разбуханию (увеличению объемных размеров). И усушка, и разбухание изменяют объемные размеры деревянной детали неодинаково в различных направлениях; результат этого – коробление древесины, деформация деревянных конструкций, что в конечном счете приводит их в негодность. Самый простой способ предупреждения коробления – применение древесины, влажность которой в момент использования соответствует эксплуатационной влажности.

Теплопроводность, звукопроводность. Деревянные дома из сруба или бруса хорошо удерживают тепло. Здоровая древесина способна хорошо распространять звук вдоль волокон: если после удара по комлевой части бревна, доски или бруса слышится чистый звенящий звук, то это говорит о высоком качестве древесины; прерывистый, глухой звук свидетельствует о ее загнивании.

Коррозионная стойкость древесины очень важна для строений и изделий, из нее изготовленных, особенно тех, которые эксплуатируются в основном под открытым небом.

Следует отметить, что хвойные породы более стойки к коррозии по сравнению с лиственными, поскольку хвойная древесина пропитана природными смолистыми веществами.

Цвет, блеск, запах и текстура являются физическими свойствами древесины, позволяющими визуально определить ее породу.

Цвет способен указать на качество. Например, синеватая окраска хвойной древесины свидетельствует о начальной стадии загнивания (цвет здоровой сосны – от коричневато-желтого в зонах, насыщенных смолой, до светло-желтого; цвет ели – от светло-желтого до белого); черные и темно-коричневые пятна на буковой древесине – признак загнивания (цвет здорового бука – от желто-бежевого до розовато-бежевого).

Свидетельствовать о пороках древесины может и изменение запаха: если в помещении, где хранится древесина бука, ощущается стойкий запах прелой листвы, а запах в помещении, где хранятся сосновые лесоматериалы, затхлый, – это явный признак процессов гниения.

Текстура древесины зависит от распила, а механическая прочность тех или иных досок или брусков зависит от вида разреза (рис. 6).

Рис. 6. Составные части поперечного распила ствола и текстура древесины на трех разрезах: а – составные части поперечного распила ствола: 1 – лубяной слой коры; 2 – камбий; 3 – заболонь; 4 – ядро; 5 – сердцевина; 6 – сердцевидные лучи; б – текстура древесины сосны на трех разрезах: 1 – на поперечном; 2 – на радиальном; 3 – на тангентальном.

Но и цвет, и блеск, и текстура имеют чисто декоративное значение.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: