Древесина в столярном деле
Древесина — самый распространенный на нашей планете материал. Даже в современном индустриальном домостроении, в жилищном крупнопанельном строительстве на долю изделий из дерева приходится более 20% всех материальных затрат. И вовсе не дешевый, как принято считать. Один кубометр деловой древесины сосны (тонна) дороже тонны чугуна или стали. А дуб или другие более ценные породы дерева по стоимости не уступают таким материалам, как свинец, латунь, бронза. Ученые Института химии Академии наук Латвии, занимающиеся проблемами использования даров леса, называют древесину «материалом возвращающейся первостепенной важности, материалом завтрашнего дня».
Это один из парадоксов века электричества и химии: пластмасса, так быстро завоевавшая себе место в быту, столь же стремительно отступает перед деревом, В производстве мебели применение пластмасс сокращается, Покупатели, приобретая даже такой чисто химический продукт, как линолеум или синтетические обои, предпочитают рисунок «под паркет», «под дерево».
В последние годы резко возросло применение натуральной древесины в отделке новостроек административного и культурно-бытового назначения, хотя это и удорожает строительство. И фактор этот люди рассматривают не только как эстетический, но прежде всего как экологический и не временный, преходящий, а как постоянный, ибо уже всем ясно, что запасы большинства природных материалов не являются неисчерпаемыми. На восстановление их требуются миллионы лет, в то время как для восполнения запасов деловой древесины природе нужны всего десятки, сотни лет.
О втором парадоксе — чем хуже древесина, тем лучше, речь впереди, это касается только краснодеревщиков.
Ежегодно для нужд народного хозяйства в нашей стране вырубается около 2,5 млн. га леса, при этом более половины восстанавливается естественным путем, самой природой, остальное — дело забот и рук человека. Урожай деловой древесины — без сучьев, коры, корней— более 0,5 млрд. м3, такого изобилия не знает ни одна страна мира. На месте заготовок в лесосеках спиленные деревья освобождают от сучьев. На лесопильных заводах стволы раскраивают сначала на бревна и кряжи, затем распиливают на бруски и доски. Государственными стандартами установлены строгие размеры и требования к каждому виду пиломатериалов. Столяры-профессионалы должны хорошо знать ГОСТы. Мы же ограничимся лишь общими понятиями.
После продольной распиловки бревен деловая древесина подразделяется на бруски квадратного сечения, доски одинаковой ширины по всей длине бревна толщиной от 30 мм; тес —тонкие доски толщиной 20—25 мм. Лесопильные заводы выпускают материалы специального назначения: короткие круглые бревна лиственных пород— баланс, служащий основным сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности; лафет, предназначенный для изготовления железнодорожных шпал; паркетные дощечки — клепку и др.
В процессе разделки и распиловки леса получают также подтоварник — бревна с максимальным диаметром 120—150 мм; горбыли, используемые, например, для устройства заборов и перекрытий временных сооружений.
Дерево наиболее ценных пород не раскраивают на бруски и доски больших сечений. Это относится к таким породам, как дуб, граб, клен. А еще более ценные — орех, карельская береза, яблоня, самшит, груша — вообще почти не дают отходов в виде опилок, так как их древесину предпочитают не пилить, а резать, лущить, строгать на тонкие (до 0,5 мм) листы и пластины.
В пиломатериалах различают правую (внешнюю) и левую (внутреннюю) стороны доски. При высыхании древесины на левой стороне, более близкой к сердцевине ствола, всегда образуется выпуклость, а на другой плоскости, обращенной к коре дерева,— впадина. Эта закономерность объясняется стремлением годичных колец вытянуться —выпрямиться, развернуться. Каждый столяр, прежде чем склеивать в щит две дощечки или более, обязательно должен посмотреть на торец и определить правую и левую стороны. Никогда нельзя забывать о свойстве древесины коробиться в определенном направлении.
Поскольку мы решили для простоты отступить от строгой терминологии госстандартов, то условимся называть поделочный материал, с которым придется иметь дело домашнему столяру, так: – доска — отрезок доски длиной не более 2 м, разной ширины, толщиной от 20 до 50 мм; – дощечка — тонкая доска толщиной менее 20 мм и шириной до 120 мм; – брус — квадратный брусок любого сечения; – планка — прямоугольного сечения брусочек шириной до 50—60 мм и толщиной до 22 мм; – рейка — это планка, распиленная вдоль на две-четыре части.
Что касается длины, то она зависит от размеров столярных поделок. В домашних условиях, в небольшой мастерской, максимальной можно считать 1800—1900 мм, что обусловлено высотой жилых квартир. Материал большей длины на первых порах едва ли потребуется.
Древесина деревьев разных пород обладает различными физическими и механическими свойствами. Например, тополь хорошо проводит электричество, а сухую древесину дуба можно назвать даже диэлектриком: не так давно радиолюбители делали из нее панели простейших радиоприемников. Технические свойства даже одного дерева неодинаковы у корней (в комле) и у кроны. Плотность и прочность, например, сосны увеличивается от ядра к заболонной части (под корой) в 2 раза.
Растительные клетки в процессе естественной или искусственной сушки древесины уменьшаются по длине волокон совсем незначительно, в пределах десятых долей процента, а по толщине —в 10—100 раз. Березовая или липовая доска, усыхая, может уменьшиться по ширине на 12—15%, а доска из лиственницы, ели или красного дерева усохнет всего лишь на 2—3%. В ядре сосны воды в 3 раза меньше, чем в заболони.
Почти не изменяется в объеме при разной влажности древесина можжевельника — очень мелкослойная, тяжелая, плотная и гибкая, с волнистыми годичными кольцами. К редким физическим свойствам ее относится своеобразный пряный запах. Характерно, что изделия из можжевельника, главным образом посуда и другая бытовая утварь, пролежав в земле несколько тысяч лет, не утрачивают специфического запаха.
В свежесрубленном тополе влага составляет от 60 до 80% по весу, в готовой для столярных работ древесине она снижается почти в 10 раз.
При этом под влажностью понимают органическую внутриклеточную жидкость. Ее высыхание в естественных условиях, на воздухе происходит в течение двух и более лет. В паровых сушильных камерах мебельных фабрик влажность доводят до допустимых пределов (8— 12%) в течение двух-трех суток, а электросушка занимает всего несколько часов. Но если сухую доску оставить на длительное время под дождем, она намокнет, станет тяжелой, ее трудно будет пилить, почти невозможно, строгать. Эта привнесенная влага, не являющаяся органической частью древесины, быстро испаряется. Доска, внесенная в теплое проветриваемое помещение, высохнет без искусственного подогрева всего за несколько часов, восстановится ее естественная влажность, какой она была до дождя.
Легко ввернуть шуруп в липовую или еловую доску, а в буковую с трудом забивается даже гвоздь. Столяр сравнительно легко снимает одну за другой тонкую стружку с кромки доски из прямослойной древесины сосны, березы, клена, а древесина кавказского самшита и пальмового дерева с трудом поддается резанию, она по плотности и твердости не уступает некоторым металлам.
На металлообрабатывающих станках токарь или фрезеровщик может проработать с одним инструментом всю смену, не затачивая резцы, фрезы. На деревообрабатывающих станках ножи меняют и затачивают порой по два раза за смену. Причина кроется в неоднородности обрабатываемой древесины.
Физическими и механическими свойствами древесины различных пород обусловливается применение дерева в наземном и подводном строительстве, мебельном производстве и во многих других отраслях народного хозяйства. Дуб и лиственница широко используются в подводных сооружениях. В воде древесина не только не загнивает, но с десятилетиями набирает прочность. А березовые бревна никогда не применяют для строительства жилых домов: они на открытом воздухе, даже защищенные от дождя и снега, быстро загнивают, древесина березы — хорошая питательная среда для жуков-короедов.
Взгляните на поперечный срез дерева, ну просто на торец полена. Вы увидите концентрически расположенные по окружности ствола кольца, отличающиеся одно от другого толщиной, интенсивностью окраски, цветом. Это годичные древесные кольца, каждое — год жизни дерева. Неодинаковы кольца и по толщине, в благоприятных погодных условиях дерево растет интенсивнее, быстрее, значит, и прирост больше, кольцо толще. Наибольшая толщина годовых колец бывает у молодых деревьев, меньшая у хвойных (у хвойных пород она составляет от 0,5 до 3 мм).
Каждый из слоев неоднороден и по плотности. Весной и летом, когда много света, тепла и влаги, дерево растет интенсивнее, осенью рост замедляется, клетки становятся мельче, плотность годового кольца увеличивается.
В центре поперечного среза находится темное округлое пятно (рис. 1), это сердцевина ствола, начало возникновения жизни дерева, она и стареет раньше, с сердцевины обычно начинается загнивание древесины, образование дупла. Далее идут увеличивающиеся в диаметре годичные слои. Крайний внешний слой — это кора, далее к центру расположен слой камбия —питомник живых клеток. Весной, когда растение пробуждается от зимнего отдыха, клетки начинают делиться, формируя новое годовое кольцо. Каким оно будет, зависит во многом от характера лета —дождливого или сухого, прохладного или жаркого.
Если разрезать ствол не поперек, а вдоль, станут видны различные по ширине, цвету и плотности прожилки — сердцевинные лучи, пронизывающие годичные слои. По ним от камбия идут по всему стволу к ветвям и листьям питательные вещества, поступающие по корням из почвы. Рисунок, открывающийся на поверхности древесины после перерезания волокон годичных колец и питательных сердцевинных лучей, называют текстурой древесины. Чем разнообразнее этот рисунок по конфигурации и цветовым оттенкам, тем ценнее древесина как отделочный материал в столярном производстве,
Столяра мало интересует, в каком году, в каких климатических условиях образовалось то или иное кольцо, ему важна общая структура и текстура древесины, а не дерева.
Дереву, как и всякому живому организму, свойственны пороки, врожденные и приобретенные, оно подвержено различным заболеваниям. Названия пороков с их характеристикой даются ГОСТом для деловой древесины различных пород и разного назначения: применяемой в строительстве, мебельном производстве, в целлюлозно-бумажной и фанерной промышленности, в других отраслях народного хозяйства.
Наиболее распространенными и серьезными пороками древесины, приводящими к ее отбраковке, являются следующие: – трещины, возникающие в растущем дереве во время сильных морозов, а также в древесине в процессе искусственной ее сушки; – сучки, затрудняющие механическую обработку дерева и снижающие прочность пиломатериала. Обилие сучков понижает сортность древесины; – червоточина — повреждения, которые наносят древесине насекомые, проделывающие в ней ходы различной глубины и формы; – гниль, вызываемая вредоносной жизнедеятельностью в теле дерева или в древесине низших растений — грибков; – ненормальности формы ствола и строения древесины— порок, весьма распространенный и в то же время не поддающийся точному описанию, ибо нет двух совершенно одинаковых деревьев.
Природа щедра, ей вообще присуще разнообразие видов растений и животных. Поэтому бывает трудно определить, на что более всего при-годен данный кусок древесины.
В самом деле, с сучками просто: допустимая ГОСТом норма — на одной доске три сучка; если четыре и больше, она бракуется, считается непригодной для строительства. А как быть с так называемой косослойностью и свилеватостью, волнистым или путаным переплетением волокон? Геометрически совершенно правильных годовых колец в природе живого дерева не существует, два идущих вдоль ствола волокна, казалось бы параллельных, обязательно вильнут в сторону и пересекутся, если их линии продолжить в пространстве. Искривленный ствол сосны непригоден для мачты парусного судна, недаром корабельными называют рощи, где многометровые сосны стоят прямо, как свечи.
Но есть деревья, косослойность и свилеватость древесины которых отнюдь не являются пороком. Например, ствол карельской березы настолько неровный, изогнутый, бугорчатый, что даже короткий, в метр длиной, отрезок его не отвечает формуле госстандарта «нормальной формы ствол». А если распилить его по длине, то на срезе откроется такая путаница волокон, что трудно одним взглядом определить, где одно волокно начинается, с какими пересекается и в каком месте оканчивается. А ведь древесина карельской березы является самым ценным отделочным материалом при изготовлении мебели.
Кто не видел в лесу на стволах взрослых деревьев с южной стороны наростов неопределенной формы (на северных и восточных сторонах наростов почти не бывает). Вросшие в кору дерева и сами покрытые корой живописного рисунка, волнистые, извилистые, переплетающиеся линии волокон отчетливо выделяются на белоствольной березе. Наросты —явление болезненное только для растущего дерева, на качество древесины ствола они существенным образом не влияют, аккуратное спиливание их для растения безболезненно.
Но именно эти наросты (капы) дают столяру отделочный материал неповторимого рисунка и расцветки. Особенно ценятся ореховые капы с их причудливыми переплетениями годичных слоев разной ширины и окраски, с яркими извилистыми линиями волокон вдоль ствола. Древесина орехового дерева, особенно южного, кавказского, сама по себе ценна как отделочный материал. Особенность ее в цвете волокон: от очень светлых до темно-коричневых оттенков. А наплывы на ореховом дереве — это как бы сгусток всего самого красивого и ценного, что создано природой этого растения. Капы на взрослых деревьях достигают 200 см в диаметре, весом свыше 1,5 т (древесина капов, как и вся древесина карельской березы, оценивается по весу, а разделенная на тонкие пластинки декоративной фанеры — в квадратных метрах и дециметрах).
Красив кап ольхи с красноватым отливом волокон. Наросты встречаются на большинстве пород деревьев.
Из твердой каповой древесины изготовляют разные украшения: броши, кулоны, бусы. Они занимают место на прилавках ювелирных магазинов рядом с драгоценными камнями и изделиями из серебра.
На лесосеках деревья спиливают на уровне 20—40 см от поверхности земли. Но как раз нижняя часть ствола (комель), граничащая с главными корнями растения, и представляет наибольшую ценность в качестве сырья для отделочных материалов. При разделке древесины именно из этой части ствола, из пня получают листы фанеры с наиболее красивым рисунком. При заготовке отделочной древесины комель освобождают от слоя земли, обнажают корни и в этом месте распиливают.
В этих же целях используют развилины, образующиеся в местах разветвления ствола дерева, где волокна в процессе роста образуют переплетенные узоры, которые называют перекрутом.
Теперь о гнили. Многие породы деревьев, пораженные грибковыми заболеваниями, меняют цвет древесины, хотя механические свойства обычно сохраняются, если гниение не зашло слишком далеко. Волокна древесины сосны и осины приобретают серо-синюю окраску, в художественных панно этот природный рисунок используется для изображения спокойного моря или неба в ненастную погоду.
Наконец, о сучках. Фанерные листы, на которых есть небольшие крепкие сучки, выделяющиеся яркой и всегда более темной окраской, выглядят наряднее, красивее. Своеобразный рисунок волокон образуется вокруг каждого сучка.
Столяры-краснодеревщики, профессионалы и любители оценивают качество древесины любой породы не столько по физико-механическим свойствам, сколько по декоративным. Главными критериями являются цвет, блеск, текстура.
Среди деревьев наших лесов можно найти для художественных отделочных работ древесину всех без исключения теплых цветов с безграничным количеством оттенков. В подмосковных лесах преобладают деревья с белой, светлой древесиной, за исключением невзрачной на первый взгляд серой ольхи, древесина которой на срезе буровато-желтая. Светлая окраска характерна для березы, ели, осины, липы, клена, пихты, граба, черемухи, боярышника, карельской березы, ясеня. Бурую древесину с желтыми, коричневато-красными оттенками имеют тополь, кедр, вяз, бук, лиственница, рябина, акация. Коричневая древесина с желтыми и красными оттенками свойственна дубу, сосне, яблоне, черешне, ореху, бархатному дереву, кипарису, туе, можжевельнику. Красная древесина у тиса. Розовая — у сливы, фиолетовая —у сирени, черная —у мореного дуба (эта последняя, хотя и естественно, но приобретенная окраска).
Контрастные переходы в цвете имеют наибольшее значение для таких видов отделочных работ, как мозаика, инкрустация и интарсия.
Путем окрашивания можно имитировать древесину малоценных пород под более редкие и ценные. Имитации под орех хорошо поддаются береза и бук, под красное дерево —ольха, вяз, под черное —яблоня, слива, осина, граб. В определенной среде может меняться и естественная окраска. Древесина свежесрубленной ольхи краснеет под действием кислорода воздуха, сосна в помещении со временем становится бурой, а на открытом воздухе серебристо-серой. Пожалуй, только ель надолго сохраняет свой белый цвет.
В общем, цвет —это основное декоративное свойство древесины. Если естественный цвет можно усилить в процессе отделки, даже изменить искусственной подкраской волокон, то текстура дерева всегда остается природной. Только определенным образом раскраивая древесину, можно получить разнообразную по рисунку поверхность. Но опять-таки текстура выявляется цветовым разнообразием в окраске годовых колец и продольных волокон.
Ценное декоративное свойство древесины — это блеск, который сильнее выявляется в процессе дальнейшей ее обработки и отделки. Но и в естественном состоянии поблескивают на свету отдельные частицы древесины в зависимости от плоскости разреза. Шелковистый блеск характерен для клена, черемухи, вяза, кедра, чинары. Серебрятся под косыми лучами света манчжурский орех, сибирский кедр. Золотистый блеск присущ черешне и бархатному дереву. Поверхность неодинаково отражает свет, что можно наблюдать на паркетном полу «в елочку» или «в шашку», если смотреть с разных точек.
В старину высоко ценилась мебель из привозного (Индия, Центральная Америка) красного дерева. Отсюда название «столяр-краснодеревщик». Но, как видим, для декоративного украшения быта пригодны почти все виды деревьев отечественных пород, дело лишь в умении раскрыть всю красоту древесины, используя ее физико-механические и декоративные свойства.
Особняком стоит в лесопилении и деревообрабатывающей промышленности производство фанеры. Различают два вида фанеры: однослойную ножевую (облицовочную) и многослойную клееную. Первая, предназначенная главным образом для краснодеревных отделочных работ, изготовляется из ценных пород дерева. Область применения клееной фанеры практически безгранична.
Опять-таки ради удобства условимся называть ножевую фанеру независимо от способа ее производства декоративной, а клееную — просто фанерой.
Имеется много способов раскроя деревьев ценных пород на тонкие пластины — листы декоративной фанеры, исключающих большие потери сырья. Наиболее древние способы—-это раскалывание и лущение. В первом случае на специальных станках с прижимными устройствами отрезок бревна, очищенный от коры, раскалывают, расщепляют, как колуном дрова, на части вдоль волокон. Вплоть до конца XIX в. таким способом получали пластины, планки и рейки красного дерева и других импортных пород. К распиловке прибегали редко, так как слишком дорого обходились опилки. А вот способ лущения применяется повсеместно и в наши дни. Он заключается в том, что отрезок бревна, закрепленный в лущильном станке, вращают вокруг продольной оси, а неподвижный нож срезает пласты по годовым кольцам. Бревно предварительно распаривают. В результате получают листы декоративной фанеры заданной толщины, редко более 1,5 мм, шириной в зависимости от диаметра ствола. На срезах ближе к сердцевине ширина листа фанеры уменьшается.
Поскольку годовые кольца никогда не бывают геометрически правильными, строго концентрическими, лущеный лист обычно включает в себя части нескольких годичных колец. Однако это обстоятельство надо расценивать как положительное — текстура декоративной фанеры получается более живописной. Этим способом разделывают карельскую березу, клен, орех и некоторые другие породы дерева. Применяется способ лущения вполдерева, при котором срезы делаются параллельно оси бревна, но не по окружности, а диаметрально к ней. В этом случае на фанере получается рисунок не нескольких, а почти всех годичных слоев, количество которых уменьшается по мере удаления среза от центра. Коническое лущение дает срезы наподобие стружки в машинке для механической заточки карандашей на конус.
Интересен способ волнистой резки (строгания) декоративной фанеры. В этом случае лущильные ножи затачивают волнообразно и текстура древесины выявляется более полно.
Таким образом, из одного и того же куска дерева можно получить различные по текстуре фанерные листы (рис. 2) в зависимости от того, под каким углом к волокнам и годичным кольцам производится резание.
Декоративная фанера поступает на мебельные фабрики упакованной в пачки из листов, полученных из одного ствола дерева, одним и тем же способом резания или лущения, следовательно, с одинаковым рисунком. И в магазины, где есть отделы «Для умелых рук», мебельные фабрики сдают для продажи отходы декоративной фанеры также в пачках (такая пачка называется кно-лем), обычно по 10—15 листов в каждой. Разница состоит лишь в том, что для отделки мебели используются полномерные листы длиной до 1,5 м и шириной от 80 до 400 мм, а на долю любителей столярного дела остаются обрезки этих больших листов, впрочем, вполне достаточные по размеру и хорошие по качеству, пригодные для большинства домашних работ.
Так же как плотники различают в доске правую и левую стороны, так и столяр-краснодеревщик различает в тонком листе декоративной фанеры лицевую (правую) и нелицевую (левую) стороны. Обстоятельство столь же важное, но определить, где лицо, а где изнанка, нелегко, особенно если имеешь дело не с крупнопористой фанерой дуба, а с мелкопористой древесиной яблони или груши. В приобретенных в магазине пачках декоративной фанеры обыкновенно на торцевых краях остаются фабричные наклейки в виде полосок конденсаторной бумаги. Они бывают исключительно на лицевой стороне.
Расположите лист фанеры перед глазами так, чтобы лучи сильного источника света падали на него не отвесно, а под острым углом. На одной поверхности вы увидите бугорки древесных волокон —это лицевая сторона, на другой — мелкие впадины, это нелицевая сторона.
Во время фанерования изделий, т. е. в процессе оклейки поверхности декоративной фанерой, лист прикладывают нелицевой стороной, изнанкой вниз. Делается так по двум весьма существенным соображениям. Во-первых, сторону с бугорками легко выровнять при окончательной отделке готового изделия шлифовальной шкуркой или циклей. Сделать гладкой нелицевую поверхность со впадинами очень трудно, надо будет снять шкуркой толстый слой древесины. Во-вторых, во время наклейки бугорки лицевой стороны помешают плотному прилеганию декоративной фанеры к основанию. Наоборот, впадины заполнятся жидким клеем, прилегание будет равномерным, прочность склейки надежной.
Клееная фанера выпускается заводами в больших листах и толщиной 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 и 12 мм соответственно из трех и более слоев тонкой (не более 2 мм) ножевой фанеры — шпона. Двухслойной фанеры не бывает. На внутренние слои чаще всего употребляется более толстый шпон из малоценных и низких сортов древесины ели, осины, ольхи. Волокна шпона разных слоев располагаются перпендикулярно друг к другу. Такое расположение слоев делает клееную фанеру очень прочной. В производстве мебели она является не только отделочным, по и конструктивным материалом. Фанера, обработанная на гидропрессах, не уступает по прочности листовому металлу, ее используют при строительстве легких самолетов и катеров.
Лучшие сорта фанеры с одной или с обеих сторон облицовываются шпоном более ценных пород дерева. Но если фанерный лист склеен из шпона одной породы, чаще всего березы, то и в этом случае одна из сторон листа будет более гладкой, чистой, без выпадающих сучков, шероховатостей и других пороков. Это надо учитывать, перед тем как решить, какую сторону фанеры сделать лицевой.
Столярные работы - Древесина в столярном деле
Остались вопросы по теме - "Древесина в столярном деле", задайте их на