Одной из снов иконы служит дерево обработанное и склеенное в щит. В России для изготовления досок использовались породы дерева: липа, сосна, клен, кипарис, ель. В Пскове и Ярославле в основном сосновые доски, в Новгороде и на севере России: еловые, в восточной Сибири: сосновые со шпонками из лиственницы. Московские иконописцы использовали привозные кипарисовые доски.
Идеальным материалом является кипарисовое дерево, оно устойчиво к атмосферным воздействиям и содержит эфирные масла предохраняющие от древоядных насекомых. Используя это качество кипариса русские мастера прикрепляли к доскам из других пород дерева кипарисовый шпон. Единственным недостатком является появление на поверхности доски микротрещин вдоль структуры.
Липовая доска имеет белый цвет с розовым оттенком, сердцевинные лучи узкие, годичные слои различаются плохо. Древесина легкая, мягкая имеет однородное строение, мало трескается и не коробится, при высыхании дает большую усадку по ширине и толщине доски. Легко режется и строгается во всех направлениях, хорошо склеивается. Растет липа в средней и южной полосе европейской части: Крым, Кавказ, Западная Сибирь.
Физико-механические свойства дерева различных пород
В растущем дереве различают: верхнюю ветвистую часть – крону, среднюю – ствол и нижнюю – корни. В месте перехода ствола в корни (комлевая часть) древесина обычно имеет неправильное строение особенно у пород: береза, карагач, орех, платан. Комель этих деревьев на срезе имеет красивый как мрамор рисунок и переливчатый блеск.
Древесина имеет волокнистое строение. Волокна, как правило, направлены вдоль ствола. Ежегодно под слоем коры нарастает одно кольцо. Уменьшение ствола к верху называется сбег. Все древесные породы делятся на две основные группы: хвойные и лиственные. Породы бывают трех видов: 1 ядровые (центральная часть ствола темного цвета): сосна, лиственница, кедр, тис, дуб, ясень, ильм, тополь, белая акация. 2 Безъядровые (заболонные, то есть однородной структуры): береза, клен, граб, самшит, ольха, липа. (некоторые безъядровые имеют темную центральную зону – ложное ядро. 3 Спелодревесные (в центральной части ствола меньше содержания влаги, чем в периферической, а по цвету части не отличаются): ель, пихта, бук, осина.
Строение древесины изучают по трем срезам: поперечному, радиальному и тангенциальному. Сердцевина состоит из рыхлой ткани. Ядро отличается большей плотностью и твердостью, имеет меньшее содержание влаги, оно состоит из омертвевших клеток. В раннем возрасте древесина большинства пород состоит только из заболони, которая является проводником влаги и питательных веществ и лишь с течением времени от 3-х, до 30-ти лет у некоторых пород образуется ядро. Между заболонью и корой находится тонкий слой «камбия», состоящий из живых клеток, которые формируют новое кольцо. Кора имеет два слоя внутренний светлый и внешний темный. Особенностью строения лиственных пород являются сосуды имеющие форму трубок. Особенно они видны на срезе дуба. Хвойные породы имеют в структуре смоляные ходы, это тонкие каналы наполненные смолой.
Породу древесины определяют по свойствам: цвет, блеск, текстура, плотность, твердость. Текстура – это рисунок древесины, чем сложнее строение, тем богаче текстура по красоте. В различных частях дерева разная структура. У хвойных пород текстура однообразна. Безтекстурными породами являются: липа, осина, граб. Каждая порода дерева имеет свой колорит. Блеск древесины рассматривается на радиальном срезе. Полуматовый блеск имеют породы: граб, тополь, груша; шелковистый: платан, кедр, клен, сосна. Муаровый блеск у березы, серого клена, лавровишни.
Влажность
Древесина, попадая в условия повышенной влажности, впитывает в себя влагу, а в условиях сухого воздуха отдает влагу до тех пор, пока не сравняется по влажности с окружающей средой. Это явление называется «равновестностью влажности». Для количественной оценки введено понятие «Абсолютная влажность», под этим понятием понимают процентное отношение содержащейся влаги в данном объеме древесины к массе сухой древесины.
W= m1 – m2 х 100%
m2
W – абсолютная влажность древесины в %;
m1 – масса образца влажной древесины в граммах;
m2 – масса образца абсолютно сухой древесины в граммах.
В производственных условиях используется прибор влагомер, который определяет электропроводность древесины и показывает процент влажности.
По степени влажности различают следующие состояния древесины:
1. Мокрая (долгое время лежавшая в воде) W = 100%
2. Свежесрубленная W = 50 – 70 %
3. Воздушно-сухая (долгое время лежавшая на воздухе) W = 15 – 20%
4. Комнатно-сухая W = 6 – 10%
5. Абсолютно сухая W = 0%
Влажность древесины можно определить по стружке. Если скомкать в руке стружку, снятую с прямослойного участка, и она при этом раскрошиться, значит, древесина пересушена. Если стружка остается целой, но легко ломается, значит, древесина достаточно сухая. Если стружка не ломается, а мнется, то древесина сырая.
С изменением влажности древесины связаны такие её свойства, как усушка и разбухание. Усушка – уменьшение линейных размеров и объема древесины.
Классификация пород по усушке:
Дуб, клен, граб, каштан, бук, липа, черешня, береза, ольха, вяз – сильное усыхание: 5-11%.
Сосна обыкновенная, ясень, клен обыкновенный, груша, осина, самшит, ива, белая акация, тополь – умеренное усыхание: 3-5%.
Сосна веймутова, лиственница, ель, пихта, кедр, можжевельник, тис – слабое усыхание 2-3%.
При усушке древесина коробиться и трескается. Характер изменения разных фрагментов ствола древесины при усушке особый. См. изо.
Разбухание древесины – явление обратное усушке. Для его предотвращения древесину покрывают водонепроницаемой краской, олифой, лаком, воском.
Плотность древесины
Плотность определяется по формуле: P = m/v, при W = 12%.
Диапазон плотности древесины очень широк, Российские породы древесины можно разделить на три группы:
80 Малая плотность (540 кг/м3 и менее):
хвойные – сосна, ель, пихта, кедр, можжевельник; лиственные – тополь, липа, ива, осина, ольха, каштан.
2. Средняя плотность (550 – 740 кг/м3): хвойные – лиственница, тис; лиственные – береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, лещина, орех грецкий, платан, рябина, яблоня, ясень.
3. Высокая плотность ( выше 750 кг/м3): белая акация, граб, кизил, саксаул, самшит, фисташка.
Прочность древесины
Прочность – способность сопротивляться разрушению от механических усилий. Плотная и тяжелая древесина более прочная. Прочность уменьшается с увеличением влажности и при наличии дефектов и сучков. Твердость имеет большое значение при обработке. Торцевая твердость значительно превышает боковую у всех пород дерева. Твердость древесины зависит от возраста дерева.
Жесткость
Жесткость – способность сопротивляться изменению размеров и формы, проявляется при сгибании древесины.
Пороки древесины
Качество древесины снижается при наличии: сучков, трещин, неровностей ствола, неравномерности структуры, окислений, грибных поражений, биологических повреждений, инородных включений, механических повреждений, покоробленности.
Сушка и защитная обработка древесины
Свежесрубленная древесина обычно имеет влажность 50 – 70%, а пиломатериалы после распиловки бревен: 60 – 75%. Влажная древесина легко рубится, колется и гнется, она тяжелая, ее трудно пилить и строгать. При отсутствии вентиляции в помещении быстро загнивает. Изделия из сырой древесины по мере высыхания изменяются в размерах, швы склейки лопаются.
Сушка древесины повышает механическую прочность. В процессе сушки влага испаряется прежде всего с внешней поверхности, возникает разница влажности между слоями. Влага внутренних слоев движется к наружным. Скорость испарения и продвижения влаги зависит от породы древесины, размеров материала и условий сушки. Когда влажность наружных слоев становится ниже 30%, начинается их сушка. В тоже время внутренние слои имеют степень влажности более 30%. В следствии чего в наружных слоях возникают растягивающие усилия, а во внутренних – сжимающие. Если растягивающие усилия больше силы сцепления между волокнами, то появляются трещины. Поэтому для каждой породы древесины создаются такие условия сушки, при которых влага будет равномерно продвигаться внутри материала и испаряться наружу. Эти условия регулируются температурой и влажностью воздуха.
Существует два вида сушки: естественная (атмосферная) и искусственная (камерная). При атмосферной сушке пиломатериалы укладываются в штабеля под навесом. Между рядами досок прокладывают бруски. Торцы досок покрывают меловым или известковым составом. Кора с торцов тщательно очищается. Штабеля размещают на бетонных или деревянных фундаментах. При атмосферной сушке можно достичь степени влажности только равной влажности воздуха (15 – 20%), но этого не достаточно для изготовления изделий, поэтому древесину досушивают в камерах с помощью обогревателей до 6-10% влажности.
Старые мастера перед сушкой древесины вываривали ее в воде несколько суток для выведения внутренней влаги. После этой процедуры материал высыхал значительно быстрее и не трескался.
Текст составил: Виктор Юрьевич Трускалов 2005 г.