Все, что вы хотели знать о древесине, но не знали, как спросить.
Древесина - капризный материал, как ни крути. Она красива, распространена и относительно легка в работе. Килограмм на килограмм древесина прочнее стали. При правильной отделке и последующем уходе древесина прослужит бесконечно долго. Но вышеперечисленное не компенсирует тот факт, что дерево сложный и часто вызывающий недоумение строительный материал.
В отличие от металлов и пластмасс, свойства которых относительно постоянны, древесина совершенно непоследовательна. Она расширяется и сжимается во всех направлениях, но не с одинаковой скоростью. Сильнее в одном направлении, и слабее в другом. Внешний вид меняется не только от породы к породе, но и от бревна к бревну, от доски к доске, и даже на противоположной стороне одной доски. Но если все так, то как можно использовать этот материал, чтобы сделать прекрасный предмет мебели?
Или прекрасный скворечник, если уж на то пошло? Чтобы обрабатывать дерево — и заставить его работать на вас — вы должны понимать три его уникальных свойства:
- Древесина имеет волокнистость;
- Древесина движется больше поперек волокон, чем вдоль;
- Древесина обладает большей прочностью вдоль волокон, чем поперек.
Звучит банально, я знаю. Это “всем известный” факт. Но здесь больше материала для мысли и для работы, чем может показаться на первый взгляд.
1. Древесина имеет волокнистость
По мере роста дерева большинство древесных клеток выравнивается по
оси ствола, ветви или корня. Клетки состоят из длинных тонких пучков — волокон (отношение длины к ширине достигает 100). Кроме того, дерево растет концентрическими слоями, образуя годичные кольца. Вы должны обратить пристальное внимание на две характеристики — направление волокон и годовые кольца. Если эти характеристики игнорировать, они принесут большие проблемы.
Лесопильщики обычно используют два метода для распиливания бревен на доски, каждый из которых раскрывает свой тип волокон.
Тангенциальный распил осуществляется по касательной к годичным кольцам. Пильщик пилит бревно, поворачивая его для каждой серии распилов так, чтобы на лицевых сторонах досок были видны в основном плоские волокна.
Радиальный распил осуществляется по радиусу годовых колец. Пильщик пилит бревна на четверти, а затем распиливает каждую четверть так, чтобы
а торцах досок были видны радиальные волокна.
Пиломатериалы не всегда имеют один тип волокнистости на своей поверхности. Доски могут иметь и смешанную волокнистость — плоскую в одной области и радиальную в другой.
Каждый тип распила имеет свой особый рисунок, в зависимости от породы древесины.
Вы можете использовать эти узоры для улучшения дизайна вашей мебели или других изделий.
Что еще более важно, если вы знаете, как “читать” узоры, вы можете предсказать, в какую сторону будет двигаться древесина и насколько сильно.
2. Древесина движется больше поперек волокон
Из-за своей уникальной структуры древесина постоянно расширяется и сжимается. И вы должны справляться с этим движением во всем, что бы вы не мастерили. Древесина движется по мере изменения содержания влаги в ней. После того, как дерево срублено и сок испарился, древесные волокна продолжают впитывать и испарять воду как промокашка. Сколько воды они удерживают, зависит от относительной влажности окружающей среды. Чем воздух влажнее, тем больше влаги впитывают волокна. Содержание влаги представляет собой объемное соотношение воды к древесине. В чрезвычайно влажных условиях, до 28 % от общего веса доски может составлять вода — 28 частей воды, 72 части древесины. Эмпирическое правило заключается в том, что содержание влаги в древесине изменяется на 1 процент при каждом изменении относительной влажности воздуха на 4-5 процентов.
Чем больше влаги поглощает или выделяет доска, тем больше она расширяется или сжимается. Однако поверхность доски перемещается по-разному в зависимости от направления и типа волокон. Движение древесины вдоль волокон практически незаметно. При содержании влаги от 0 % до 28 % типичная доска расширяется и сжимается только на 0,01 процента своей длины.
Однако расширение составит примерно 4 % по тангенциальным волокнам и 8 % процента по радиальным волокнам. Вот почему столяры считают пиломатериалы радиального распила более устойчивыми. Именно по этой причине доски смешанного распила, и разной степенью расширения, имеют тенденцию к изгибанию. Итак, как вы предскажете, насколько сильно будет двигаться доска и в каком направлении? Пишите в комментариях.
Все зависит от направления волокон, распила и времени года. Необходимо учитывать, что при экстремальном изменении влажности, смещение составит 8 мм на 100 мм длины по радиальным волокнам и 4 мм на 100 мм
длины по тангенциальным волокнам. Если вы работаете летом, то с приближением зимы древесина усыхает. При работе зимой рассчитывайте на то, что древесина расширится с приходом лета.
Правила склеивания:
Хотите увидеть практическое применение полученной информации? С помощью того, что вы теперь знаете о волокнах и движении древесины, вы можете решить постоянную проблему склеивания - крошечные изменения уровня поверхности от одной доски к другой в местах клеевых соединений — ступеньки. Они особенно заметны на больших площадях, например в столешницах, где доски соединены встык.
Довольно распространено заблуждение, что они вызваны неправильной
техникой склеивания, или выделением газов из клея. Несмотря на это, причиной появления ступенек являются неравномерное расширение древесины. Иногда столяру не удается высушить пиломатериалы в мастерской — когда соединяются детали с разным содержанием влаги, более влажная часть усыхает больше, чем более сухая. Или мастер приклеивает радиальные доски к тангенциальным — соединение двух поверхностей, которые перемещаются с разной скоростью, даже при одинаковом содержании влаги. В обоих случаях получаются ступеньки.
Чтобы избежать ступенек, высушите пиломатериалы в мастерской хотя бы в течение недели перед использованием, чтобы содержание влаги в древесине достигло равновесия с относительной влажностью в вашей мастерской. При склеивании досок встык всегда приклеивайте радиальный распил к радиальному, а тангенциальный к тангенциальному (причем чередуя направление центра ствола дерева то вверх то вниз, чтобы компенсировать общий изгиб готовой столешницы).
3. Древесина прочнее вдоль волокон
Древесные клетки сделаны из длинных, жестких клетчатых волокон, связанных между собой клееподобным веществом - лигнином. Целлюлоза
намного прочнее лигнина. Следовательно, гораздо легче расколоть доску вдоль волокон (отделяя лигнин), чем ломать ее поперек волокон (разрывая целлюлозу). Эта ботаническая мелочь играет огромную роль в дизайне изделий из древесины. Можете ли вы себе представить, что могло бы произойти, если бы вы сделали шиповое соединение, в котором волокна проходили через шипы? Они бы сломались, если бы вы просто посмотрели на них сбоку. Все же шипы вырезанные параллельно волокнам на порядки прочнее, и намного переживут столяров их вырезавших.
Но подождите, это еще не все — когда прочность имеет первостепенное значение, направление волокон может быть не единственной вашей вводной. Некоторые породы древесины от природы прочнее других.
Для производства долговечных стульев, например, целесообразней использовать твердые породы клена и березы для изготовления ножек, перекладин. Поскольку эти части довольно тонкие, более слабые породы дерева не подойдут для долговременной эксплуатации.
Хорошим показателем прочности древесины является ее плотность — вес данного объема вещества. Плотность древесины измеряется путем расчета ее удельного веса — вес объема древесины по сравнению с тем же объемом воды, поскольку вода имеет прямое постоянное соотношение объема и веса (1 литр воды занимает 1 кубический дециметр объема и имеет вес 1 кг). Как правило, чем выше это соотношение, тем плотнее и
прочнее древесина. Удельный вес, к сожалению, не предсказывает, когда деревянная доска сломается, прогнется или получит вмятину. Для этого существуют измерения прочности.
Прочность на сжатие показывает, какую нагрузку древесина выдержит параллельно волокнам. Если тучный родственник сядет в кресло, подогнутся ли у него ножки?
Прочность на изгиб показывает, насколько сильно древесина будет прогибаться при нагрузке перпендикулярно волокнам. Насколько прогнутся полки, когда вы выставите на них свою коллекцию пушечных ядер?
Твердость показывает, насколько поверхность устойчива к злоупотреблениям. Насколько сильно вы можете колотить, вымещая свое разочарование на верстаке?
Если материал был для вас полезен, палец вверх и подписка. Расскажите про свой опыт работы с древесиной в комментариях.
