Резьба по дереву

Изготовление художественных изделий из дерева

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

§ 1. СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

Технические и декоративные свойства, качество древесины как поделочного материала обусловлены ее строением.

В растущем дереве различают: верхнюю ветвистую часть дерева — крону, ствол и корни. Для изготовления изделий главное значение имеет древесина ствола, в котором заключена ее основная масса (от 65 до 90%). Крону частично используют в качестве сырья для получения древесноволокнистых плит, картона и других материалов. Ветви некоторых пород деревьев и кустарников, например ивы, являются прекрасным материалом для изготовления плетеных изделий (мебели, корзин и др.). В месте перехода ствола в корни (комлевая часть дерева, или комель) древесина обычно имеет неправильное строение, обусловливающее у таких пород, как береза, карагач, орех, платан, красивый рисунок и переливчатый блеск на разрезах. Такая древесина высоко ценится в производстве художественных изделий. На корнях некоторых деревьев, например березы, иногда образуются утолщения или наплывы шарообразной формы — капо-корень. В разрезе древесина капо-корня имеет причудливый неповторимый рисунок. Ее используют для изготовления декоративных сувенирных изделий.

Древесина имеет волокнистое строение, причем волокна, как правило, направлены вдоль ствола. Ежегодно под слоем коры происходит нарастание нового слоя древесины (годичное кольцо), который в молодом возрасте дерева формируется по длине ствола в виде конуса. У взрослых деревьев вследствие этого для ствола является характерным уменьшение диаметра от комля к вершине — сбег.

В зависимости от строения древесины и внешнего вида все древесные породы делят на две основные группы: хвойные и лиственные. К хвойным породам, имеющим игольчатую чешуйчатую хвою, большей частью вечнозеленую, среди наших лесных пород относятся: сосна, ель, пихта, кедр, лиственница, тис и можжевельник.

Древесина хвойных пород отличается сравнительной простотой и правильностью строения, высокими техническими свойствами и долговечностью.

Лиственные породы имеют у нас значительно меньшее распространение, чем хвойные, но отличаются многочисленностью видов, разнообразием свойств и широкой областью применения.

Строение древесины, видимое невооруженным глазом (макростроение), изучают на трех главных разрезах ствола (1): по-

перечном, или торцовом, (П) — плоскость разреза проходит перпендикулярно оси ствола; радиальном (Р) — плоскость проходит вдоль оси ствола через центр; тангенциальном (Т) — плоскость проходит вдоль оси ствола на некотором расстоянии от центра.

На поперечном разрезе в центре видна сердцевина / — темное пятнышко звездчатой или округлой формы диаметром 2—5 мм. Она состоит из рыхлой ткани, поэтому при использовании древесины ее обычно вырезают.

Сердцевина окружена концентрическими кольцами — годичными слоями 2, которые у большинства пород состоят из двух колец, одно из которых темнее другого. Более светлое, обращенное к сердцевине, представляет собой раннюю, весеннюю древесину. Она рыхлая и мягкая, так как в ней расположено множество сосудов, по которым весной поступают питательные вещества и влага от корней к кроне. Более темное, обращенное к коре, кольцо — поздняя или летняя древесина, отличается повышенной плотностью, прочностью и выполняет преимущественно механическую функцию. Различие в цвете и твердости между ранней и поздней древесиной сильнее выражено у хвойных пород (особенно у лиственницы), чем у лиственных.

У части древесных пород на поперечном разрезе можно видеть более темную центральную часть — ядро 3 и светлую периферическую зону — заболонь 4. Ядро, отличающееся большей плотностью и твердостью, меньшим содержанием влаги, является наиболее старой по возрасту древесиной и состоит из омертвевших клеток, не принимающих участие в жизни дерева. В раннем возрасте древесина всех пород состоит только из заболони, которая является проводником влаги и питательных веществ, и лишь с течением времени (через 10—30 лет) у некоторых пород образуется ядро. У других пород центральная часть ствола, не отличаясь по цвету от периферической, содержит (в растущем дереве) значительно меньше влаги

и называется спелой древесиной. Породы, имеющие ядро, называются ядровыми, породы со спелой древесиной — спелодревесными; если между древесиной центральной и периферической частей ствола нет разницы ни в цвете, ни в содержании влаги, породы называются заболонными.

На границе между заболонью и корой находится тонкий слой камбия, состоящего из живых клеток, которые, развиваясь, образуют ежегодно новый слой древесины. Затем идет кора, в которой заметны два слоя: более светлый, прилегающий к древесине, — луб и наружный, темного цвета — корка.

Особенностью строения лиственных пород являются сосуды, имеющие форму трубок. Сосуды могут быть крупные и мелкие. Крупные сосуды чаще сосредоточены в одной ранней зоне годичных слоев, образуя на поперечном разрезе пористое кольцо (например, у дуба), реже они распределены по годичному слою равномерно, как, например, у ореха грецкого. По этому признаку лиственные породы разделяют на кольцесосудистые и рассеяннососудистые. К первым относятся дуб, ясень, каштан, вяз, ильм, карагач, бархатное дерево, фисташка, белая акация; ко вторым — большинство лиственных пород. Среди них с крупными сосудами: грецкий орех и хурма, а с мелкими — береза, осина, ольха, липа, бук, клен, платан, тополь, ива, рябина, груша, лещина и др.

У многих лиственных пород на поперечном разрезе хорошо заметны узкие линии, направленные от сердцевины к коре, называемые сердцевинными лучами 5. В растущем дереве сердцевинные лучи служат для запаса питательных веществ и проведения их в горизонтальном направлении. На радиальном- разрезе сердцевинные лучи видны в виде блестящих поперечных полос или пятен, а на тангенциальном разрезе они имеют веретенообразную или чечеви-цеобразную форму. Среди наших пород ярко выраженные сердцевинные лучи имеют дуб, бук, платан, граб, ольха, лещина.

Для хвойных пород характерны смоляные ходы, которые представляют собой тонкие, наполненные смолой каналы. Вертикальные, более крупные, смоляные ходы можно наблюдать на поперечном разрезе в виде беловатых точек у сосны, кедра, лиственницы и ели.

Описанные элементы анатомического строения древесины служат основными признаками для определения породы. Дополнительными признаками являются физико-механические свойства древесины, такие, как цвет, блеск, текстура, плотность, твердость и др.

§ 2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

К физическим свойствам древесины относятся свойства, определяющие внешний вид древесины, — текстура, цвет, блеск; влажность древесины и свойства, связанные с ее изменением, — усушка и разбухание; плотность древесины.

Текстурадревесины — это рисунок, образующийся на ее поверхности вследствие перерезания анатомических элементов стро-

ения. Чем сложнее строение древесины и разнообразнее сочетания элементов, тем богаче текстура. На характер текстуры влияют: направление разреза (радиальное, тангенциальное, тангенциально-торцовое) ; какая часть дерева попала в разрез (стволовая, комлевая, у развилин крупных ветвей, наплыв или кап). Древесина хвойных пород имеет чаще всего однообразную, хотя и четко выраженную текстуру в виде параллельных (на радиальном разрезе), образующих конус (на тангенциальном разрезе) чередующихся светлых и темных полос. У лиственных пород, имеющих более сложное строение, текстура весьма разнообразна и во многих случаях очень красива.

Богатой текстурой (2) обладает древесина грецкого ореха, платана, клена «птичий глаз», карельской березы и многих иноземных пород (красного, фиалкового, розового, сатинового дерева, палисандра и др.). Выразительную текстуру имеет древесина дуба, ясеня, карагача и др. Слабовыраженная текстура у древесины березы, ольхи, груши. К бестекстурным породам относят липу, граб, осину.

Цвет — важная характеристика породы древесины и ее качества. Ту или иную окраску и степень ее интенсивности определяют содержащиеся в древесине красящие и дубильные вещества, смолы и продукты их окисления.

Для большинства пород характерны желтовато-бурые и красновато-коричневые тона с различными оттенками. Но встречаются породы с почти белым (береза, осина, граб, пихта) и черным (эбеновое дерево) цветом. Некоторые породы, например грецкий орех, отличаются широким диапазоном цветовых оттенков. Каждой породе присущ свой, неповторимый колорит, однако он не всегда постоянен. С возрастом дерева интенсивность окраски усиливается. Изменяется она и под действием внешних факторов — света, воды, воздуха.

От прямых солнечных лучей цвет древесины утрачивает яркость, темнеет и сереет. Изменяется он и при поражении древесины плесенью и грибами, становится необычным, не свойственным данной породе. Для сохранения естественного цвета поверхность древесины покрывают прозрачными отделочными материалами.

Блеск древесины проявляется главным образом на радиальном разрезе, когда свет отражается от гладких и блестящих внутренних стенок сосудов и сердцевинных лучей. Характер блеска у разных пород различен: полуматовым (сатиновым) блеском обладает древесина граба, тополя, груши; шелковистым — платана, кедра, клена, сосны; муаровым — березы, серого клена, лавровишни и т. д.

Блеск и цвет древесины зависят не только от природных свойств, но и от условий освещения поверхности, что называют светоотра-жением древесины. Оно проявляется в том, что при поворачивании поверхности древесины по отношению к источнику света, при котором меняется угол падения светового луча по отношению к направлению волокон, наблюдаются своеобразные светопереливы: матовые места становятся блестящими, темные — светлыми, и наоборот, а цвет древесины меняет оттенок, приобретая то золотистый, то серебристый отлив. Это ценное декоративное качество древесины используют в мозаичных работах и художественном паркете.

Влажность оказывает большое влияние на свойства древесины как поделочного материала. Изделие, изготовленное из сырого материала, легко поражается плесенью и загнивает, при сушке изменяет размеры и форму, коробится и растрескивается.

Древесина как растительный материал всегда содержит определенное количество влаги, которое соответствует влажности окружающей среды, поэтому говорят, что древесина обладает равновесной влажностью. Попадая в условия повышенной влажности, например в воду, древесина впитывает в себя влагу, а попадая в сухое помещение — отдает влагу до тех пор, пока между внутренним и внешним значениями влажности не установится равновесие.

Для количественной оценки влажности древесины введено понятие «абсолютная влажность древесины».

Для практического определения значения влажности испытуемый образец древесины взвешивают на рычажных весах с погрешностью до 0,001 г, затем образец высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы (т. е. до полного испарения воды), проверяя ее путем повторных взвешиваний. Результат определяют по формуле.

Этот метод дает достаточно точные результаты, но требует длительного времени — 8—10 ч. В производственных условиях при

массовом определении влажности пользуются более быстрым электрическим методом, основанном на измерении электропроводности древесины, которая, в свою очередь, зависит от содержания в древесине воды. Для этой цели применяют специальные приборы — электровлагомеры.

По степени влажности различают следующие состояния древесины: мокрая, долгое время находившаяся в воде (W > 100%); свежесрубленная (50—100%); воздушно-сухая, долгое время пролежавшая на воздухе (15—20%), в зависимости от климатических условий и времени года; комнатно-сухая (6—10%) и абсолютно сухая (около 0%).

При изготовлении изделий для внутреннего убранства помещений влажность древесины должна быть (8 ± 2) %, для экстерьера — 15-20%.

Установить точное значение влажности весовым или электрическим методом не всегда представляется возможным (только на предприятии, где есть лаборатория). Однако опытные мастера по обработке дерева достаточно точно определяют степень влажности древесины по стружке. Если скомкать в руке стружку средней толщины, снятую с прямослойного участка, и она при этом раскрошится, значит, древесина пересушена; если стружка остается цельной, но легко ломается — древесина достаточно сухая; если же стружка не ломается, а мнется, как мочало, — древесина сырая.

С изменением влажности древесины связаны такие ее свойства, как усушка и разбухание. Усушкой называют уменьшение линейных размеров и объема древесины при сушке. Общее количество влаги в сырой древесине складывается из свободной влаги, находящейся- в полостях сосудов и клеток, и связанной влаги, находящейся в толще клеточных оболочек. Для всех пород количество связанной влаги одинаково и составляет примерно 30%. Состояние древесины, при котором в клеточных оболочках содер-. жится максимальное количество связанной влаги, а свободной влаги нет, называют пределом гигроскопичности.

В процессе сушки испарение свободной влаги, т. е. снижение влажности от свежесрубленного или мокрого состояния до предела гигроскопичности, происходит сравнительно быстро и легко и не вызывает усушки. Удаление связанной влаги требует значительных затрат энергии и времени, приводит к уменьшению размеров клеток, а следовательно, и общих размеров древесины, т. е. к усушке.

Уменьшение размеров древесины при высыхании не одинаково по различным направлениям, что приводит к деформации поперечного сечения сортиментов, выпиленных из сырого бревна (3). Максимальная усушка — поперек волокон в тангенциальном направлении (по окружности годичных колец) — 6—10% (6—10 см на 1м); в два раза меньше — поперек волокон в радиальном направлении — 3—5%; практически незаметна — вдоль волокон — 0,1% (1 мм на 1 м). Объемная усушка в среднем составляет 12-15%.

Величина усушки зависит также от породы дерева и места его произрастания. К малоусыхающим относятся ели, пихта, кедр, можжевельник, тис, ива, хурма кавказская, черешня лесная; к средне-усыхающим — сосна, дуб, ясень, вяз, груша, орех грецкий, липа, рябина, ольха черная, осина, тополь; к сильноусыхающим — лиственница, бук, граб, клен, береза, белая акация.

Усушку поперек волокон необходимо учитывать при распиловке бревен на доски; бревна распиливают обычно вр влажном состоянии и если не дать припуска на усушку, полученные пиломатериалы после высыхания не будут иметь требуемых размеров поперечного сечения.

Разбухание — явление, обратное усушке, и подчиняется тем же закономерностям: наибольшее разбухание наблюдается в тангенциальном направлении поперек волокон, а наименьшее — вдоль волокон. Разбухание — отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединений (в бочарной таре под жидкие товары, в деревянных трубах, судах и т. д.). Для предотвращения разбухания древесины ее покрывают лаками и красками, но это не всегда эффективно. Лучшие результаты дает пропитка синтетическими смолами.

Плотность древесины характеризуется отношением массы образца к его объему при влажности древесины 12% Для определения плотности используют образцы в виде прямоугольной призмы. Массу образца устанавливают взвешиванием на рычажных весах, а объем — по трем линейным измерениям (длина, ширина толщина).

Величина плотности древесины различных пород изменяется в очень широких пределах. Наши породы можно разделить на три группы:

породы малой плотности (540 кг/м и менее): хвойные — сосна, ель, пихта, кедр, можжевельник; лиственные — тополь, липа, ива, осина, ольха, каштан, бархат амурский;

породы средней плотности (550—740 кг/м ): хвойные — лиственница, тис; лиственные — береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, лещина, орех грецкий, платан, рябина, хурма, яблоня, ясень;

породы высокой плотности (выше 750 кг/м ): белая акация, граб, кизил, саксаул, самшит, фисташка, хмелеграб.

Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних механических усилий. Применительно к художественным изделиям наиболее важными механическими свойствами являются прочность и твердость древесины.

Прочность — способность сопротивляться разрушению от механических усилий. Внешние механические силы могут действовать на тело по-разному. Основными видами действия сил являются: растяжение, сжатие, сдвиг, поперечный и продольный изгиб, кручение. В применении к древесине почти каждый из этих видов подразделяется на несколько разновидностей в зависимости от направления силы по отношению к направлению волокон древесины и годичных слоев. Так, растяжение и сжатие могут быть вдоль и поперек волокон, в последнем случае — в радиальном и тангенциальном направлениях; поперечный изгиб может быть радиальным (действующая сила направлена по сердцевинным лучам) и тангенциальным (сила направлена по касательной к годичным слоям) и т. д.

Прочность характеризуется пределом прочности, представляющим собой то предельное напряжение, которое испытывает материал перед разрушением под действием внешней нагрузки.

Прочность древесины имеет большое значение для конструкций, испытывающих внешние нагрузки, например мебели. Мебельные детали чаще всего испытывают сжимающие (опоры), изгибающие (полки) и скалывающие (шиповые соединения) нагрузки. При этом учитывают, что древесина хорошо сопротивляется действию сил, растягивающих деталь вдоль волокон, и изгибающих сил, направленных поперек волокон; значительно ниже сопротивление древесины сжатию поперек и скалыванию вдоль и поперек волокон.

Проявляется прочность и при обработке древесины. Так, способность древесины расщепляться даже при небольших нагрузках необходимо учитывать на всех этапах обработки, начиная с заготовки, которую надо хорошо проверить на отсутствие трещин, и кончая сборкой, когда одна деталь может расколоться при чрезмерно плотном ее соединении с другой.

Плотная, тяжелая древесина обычно обладает большей прочно

стью. Прочность резко уменьшается с увеличением влажности дре

весины; значительно снижается прочность при наличии в древесине

пороков (особенно сучков).

Т в е р д ость древесины имеет большое значение при обработке ее режущим инструментом (пилении, строгании, резьбе), а также в тех случаях, когда она подвергается истиранию (полы).

Твердость определяют путем вдавливания в поверхность древесины стального шарика и получения отпечатка, площадь которого равна 1 см . Нагрузка, которая необходима для получения отпечатка, выраженная в килограммах, и характеризует твердость.

В зависимости от поверхности, на которой определяют твердость древесины, различают твердость торцовую, радиальную и тангенциальную. Торцовая твердость значительно превышает боковую у всех пород. Радиальная и тангенциальная твердость у большинства пород примерно одинаковы. В зависимости от твердости породы древесины принято делить на три группы:

I           — мягкие: сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь,

липа, ива, осина, ольха, каштан;

II         — твердые: лиственница, береза, бук, вяз, ильм,  карагач,

груша, дуб, клен, лещина, орех грецкий, платан, рябина, яблоня,

ясень;

III        — очень твердые: тис, акация белая, граб, железное дерево,

кизил, самшит, фисташка, хмелеграб.

Твердость древесины в разных частях дерева неодинакова. Выше она в прикомлевой части ствола, в сучках и наростах. Ранняя и поздняя древесина годичных слоев некоторых пород (например, лиственницы) резко различаются по твердости. Это вызывает затруднения при обработке ручным инструментом, например резьбе.

Жесткость — способность сопротивляться изменению размеров и формы проявляется при гнутье древесины. Менее жесткая древесина легче поддается гнутью (изгибу), особенно с повышением влажности (до предела гигроскопичности) и температуры. Такими породами являются бук, дуб, береза, сосна, ель.

Практическим ценным свойством древесины при изготовлении столярных изделий является ее способность удерживать металлические крепления (гвозди, шурупы, скобы и др.). Сопротивление выдергиванию шурупов и гвоздей зависит от их длины и диаметра, породы древесины, ее влажности и разреза (радиальный, тангенциальный, торцовый). Выше .оно у сухой плотной и твердой древесины (ясень, дуб, бук) и при выдергивании шурупов и гвоздей, завинченных или забитых в тангенциальном направлении.

§ 3. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ

Пороками древесины называют изменения ее внешнего вида, отклонения от нормального строения, различные повреждения и другие недостатки, которые снижают ее качество и ограничивают возможность использования в изделиях.

Влияние пороков на пригодность древесины как поделочного материала зависит от вида порока, размеров поражения им древесины, а также характера изготовляемого изделия и условий его

эксплуатации. В некоторых случаях пороки делают древесину совсем непригодной для использования. Вместе с тем некоторые отклонения от нормального строения, например волнистость, свилеватость, ненормальные окраски и др., повышают декоративные качества материала и его ценность при изготовлении художественных изделий.

Все пороки подразделяются на следующие группы (ГОСТ 2140— 81): сучки; трещины; пороки формы ствола; пороки строения древесины; химические окраски; грибные поражения; биологические повреждения; инородные включения, механические повреждения и пороки обработки; покоробленное™.

С у ч к и — основания ветвей, заключенные в древесине ствола. Степень их влияния на качество материала зависит от количества, размеров, формы и расположения сучков, состояния древесины сучка и ее связи с древесиной ствола.

По форме сучки в пиломатериалах делятся на круглые, овальные, продолговатые, по расположению в сортименте — пластевые, кромочные, ребровые, торцовые и сшивные. По степени срастания с окружающей древесиной сучки подразделяются на сросшиеся, частично сросшиеся, несросшиеся и выпадающие. По состоянию древесины самого сучка различают здоровые, светлые и темные здоровые, загнившие и гнилые сучки.

Здоровый сросшийся сучок не имеет признаков гнили, несколько темнее окружающей древесины, его годичные слои прочно связаны со слоями древесины ствола, поэтому он при обработке не выпадает. Темный здоровый сучок отличается повышенной твердостью, затрудняет обработку и может вызвать повреждение инструмента. Загнившие и гнилые сучки отличаются по цвету и твердости от здоровых. Если древесина сучка полностью сгнила и превратилась в бурую, легко растирающуюся в порошок массу, по виду напоминающую нюхательный тсбак, такой сучок называют табачным.

Сучки являются основным сортоопределяющим пороком почти во всех сортиментах и деталях из древесины. Они нарушают одно-' родность древесины, вызывают искривление волокон и годичных слоев, что ухудшает ее механические свойства. Обработка сучковатых мест требует дополнительных усилий, так как твердость ;   сучков в 2—3 раза выше твердости окружающей их древесины.

Трещины являются весьма существенным пороком древесины. Они возникают по разным причинам: часть их образуется во время роста дерева в результате резких изменений температурно-влажностных условий (метиковые, отлупные, морозные), другие появляются в результате неравномерной усушки древесины, а также от ударов и иных механических нагрузок на доски и бруски.

Метиковые трещины (4, а) направлены от сердцевины к коре; отлупные (4, б) — по годичному слою; морозные (4, в) — наружные продольные разрывы стволов. Трещины, возникающие под действием внутренних напряжений при сушке, могут быть торцовыми, боковыми и кромочными (5).

Трещины нарушают целостность древесины, снижают ее механические свойства  и,  кроме  того,  способствуют  проникновению

влаги и спор грибов в глубь материала. При выборе материала для художественных изделий следует стремиться не допускать этот порок. Если трещина возникла в процессе работы, ее необходимо заделать.

Пороки формы ствола образуются в результате изменений условий роста дерева, механических повреждений или заболеваний. Чаще всего встречаются: сбежистость — резкое уменьшение диаметра ствола от комля к вершине, что вызывает наклон волокон; закомелистость — резкое увеличение диаметра в нижней части ствола; кривизна — искривление ствола по длине; наросты на стволе. Они затрудняют распиловку бревен, снижают полезный выход пиломатериалов, вызывают наклон волокон в них.

Наибольшее значение для художественных изделий имеют наросты — местные утолщения ствола. Они делятся на две группы: с гладкой поверхностью и сравнительно правильным строением древесины и с неровной поверхностью и свилеватым строением древесины (капы). Наросты типа капов чаще образуются на стволах полевого клена, явора, черной ольхи, ясеня, ильма, бука, платана, но особенно часто — на стволах березы и грецкого ореха. Причины их образования пока окончательно не выяснены.

Наросты рассматриваются как условный порок: для применения в качестве конструкционного материала они мало пригодны; в то же время наросты со свилеватым строением древесины высоко ценятся и используются для производства отделочных материалов (строганого шпона) и мелких художественных и бытовых изделий.

К порокам строения древесины относятся: наклон волокон, свилеватость, завиток, крень, двойная сердцевина, внутренняя заболонь, ложное ядро и др.

Наклон волокон выражается в том, что волокна древесины идут по стволу винтообразно.. Такая древесина обрабатывается труднее прямослойной, часто образуются задиры и сколы, поэтому ее не применяют для резных или токарных работ.

Кроме свилеватости с беспорядочным расположением волокон, истречающейся главным образом в капах, у некоторых лиственных пород, например граба, ясеня, березы, вяза, клена, бука, наблюдается волнистая свилеватость в комлевой части ствола. Она возникает в результате сильного давления от веса выше расположенных частей дерева и образует характерную струйчатую текстуру.

Механическая обработка такой древесины затруднена, но она очень ценна как декоративный материал.

Завиток — местное искривление годичных слоев, обычно у сучка, несколько снижает прочность древесины и затрудняет ее обработку. Относится к несущественным порокам.

Крень — порок, выражающийся в неравномерном увеличении ширины годичных слоев. Креневая древесина (у хвойных пород) отличается темным цветом, повышенной плотностью и твердостью. Вызывает сильное коробление и растрескивание пиломатериалов при сушке, поэтому снижает качество древесины и допускается с определенными ограничениями.

Двойная сердцевина, внутренняя заболонь и ложное ядро нарушают однородность древесины, что приводит к ее растрескиванию и короблению при сушке, затрудняет обработку. Древесину с такими пороками не рекомендуется применять для высококачественных изделий.

Химические окраски и грибные поражения появляются в древесине главным образом в результате развития в ней грибов и бактерий. Иногда цвет меняется под влиянием физико-химических процессов без участия грибов (так, окраска мореного дуба, извлекаемого из водоемов, возникает в результате химической реакции между дубильными веществами древесины и растворенными в воде солями железа и меди).

Грибы делятся на деревоокрашивающие и дереворазрушающие. В начале развития все грибы изменяют цвет древесины. Пораженные места становятся бурыми, коричневыми, красноватыми, серыми, синеватыми и др. В дальнейшем деревоокрашивающие грибы почти не изменяют свойств древесины,, а дереворазрушающие — постепенно полностью ее разрушают, образуя гниль. После сушки древесины грибы погибают, а вызванная ими окраска остается.

Окраски разделяются на внутренние (ядровые), наружные (за-болонные) и смешанные (заболонно-ядровые). Наиболее часто встречаются: грибные ядровые пятна в виде пятен и полос бурого, красноватого, коричневого, реже черного и серо-фиолетового цветов в центральной части ствола хвойных и ядровых лиственных пород; синева и цветные забоданные пятна оранжевого, желтого, розового и коричневого цветов, наблюдающиеся на древесине хвойных и многих лиственных пород; побурение — в виде внутренних пятен

и полос или сплошного поражения заболони у таких пород, как бук, береза, ольха и реже у граба, дуба, липы, осины.

Ненормальные окраски ввиду их неравномерности ухудшают внешний вид древесины, поэтому в материалах, предназначенных для изготовления мебели, стенных панелей и др., не допускаются. В то же время художники декоративно-прикладного искусства часто используют необычно окрашенную древесину, например в мозаичных работах.

Гниль — конечная стадия поражения древесины дереворазруша-ющими грибами. Пораженная гнилью древесина становится рыхлой, теряет упругость и твердость. От ударов она не раскалывается, а разламывается на куски. У некоторых пород (например, у ясеня) гниль долгое время остается почти незаметной. У других пород при загнивании древесина теряет яркость окраски, блеск или приобретает другую окраску. Поверхность при обработке остается матовой и шероховатой. Стружка рассыпается в крошки и имеет характерный запах. Пораженная гнилью древесина непригодна к употреблению.

К биологическим повреждениям относятся червоточина, повреждение древесины паразитными растениями и птицами в виде отверстий и полостей различных размеров. Червоточина — повреждения древесины в виде поверхностных бороздок, внутренних ходов и отверстий, проделанных насекомыми, чаще всего их личинками. Повреждениям подвержена главным образом свежесрубленная древесина и слабые сухостойные деревья на корню. Кроме того, существует группа домовых насекомых-вредителей, поражающих сухую древесину мебели, деревянных частей зданий и др.

Различают червоточину поверхностную, неглубокую, глубокую и сквозную. Поверхностная червоточина, проникающая на глубину не более 3 мм, не влияет на механические свойства древесины; неглубокая (до 5 мм) и глубокая (более 5 мм) нарушают целостность древесины и при большом количестве снижают ее механические свойства, а проникающие через ходы насекомых споры грибов могут вызвать появление окрасок и гнили в непросушенных пиломатериалах. Сквозная червоточина, выходящая на две противоположные стороны, — чаще всего результат жизнедеятельности мебельного точильщика, поражающего сухую древесину строительных конструкций и изделий. Личинки жука оставляют в древесине многочисленные ходы диаметром до 2 мм, в результате чего она превращается в труху. Такая древесина не только непригодна, но и опасна с точки зрения заражения окружающих древесных материалов и изделий.

Дефекты обработки древесины — особая группа пороков, возникающая при ее распиловке и лущении. К этим порокам относятся: риски — глубокие следы зубьев пил; волнистость — непрямолинейный пропил; ворсистость — наличие на поверхности частично отделенных волокон, придающих древесине шероховатость; обзол — неопиленная боковая поверхность бревен на кромках пиломатериалов; ожог — потемнение и обугливание поверхности при повышенном трении режущих инструментов о древесину; рябь шпона и др.

Указанные пороки не ухудшают физико-механических свойств древесины, но являются показателями качества пиломатериалов и шпона, снижают их сортность и соответственно цену.

Покоробленности — деформации, которые возникают в древесине при распиловке или после сушки (6), затрудняют, а иногда и полностью исключают применение материала в художественных изделиях.

§ 4. СУШКА И ЗАЩИТНАЯ ОБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ

Свежесрубленная древесина обычно имеет влажность 50—70%, а пиломатериалы после распиловки бревен — 60—75%. Влажная древесина легко рубится, колется, гнется. В то же время она тяжелая, слабо удерживает металлические крепления; ее трудно пилить, строгать, сверлить. Она не поддается склеиванию и отделке; при отсутствии хорошей вентиляции быстро загнивает. Изделия, изготовленные из сырой древесины, по мере высыхания изменяют размеры и форму, шиповые соединения рассыхаются и ослабляются.

Сушка древесины повышает ее механическую прочность; прочность склеивания узлов и деталей; возможность отделки; прекращает жизнедеятельность грибов и исключает возможность их появления; уменьшает массу изделий.

В процессе сушки влага испаряется прежде всего с поверхностей, соприкасающихся с воздухом, возникает разница (перепад) во влажности наружных и внутренних слоев и влага движется от внутренних слоев к наружным. Прежде всего испаряется и продвигается изнутри к поверхности свободная влага, затем (значительно более медленно) — связанная. Скорость испарения и продвижения влаги зависит от породы древесины, размеров просушиваемого материала, условий сушки.

Если влажная древесина попадает в помещение с сухим и теплым воздухом и при этом сушится относящаяся к числу медленно сох-

нущих порода в виде толстых досок или брусков, то влага из поверхностных слоев древесины будет испаряться значительно быстрее, чем поступать из внутренних слоев к наружным.

Когда влажность наружных слоев становится ниже 30%, начинается их усушка. В то же время внутренние слои с влажностью выше 30% сохраняют свой объем. Вследствие этого в наружных слоях возникают растягивающие усилия, а во внутренних — сжимающие. Если растягивающие усилия больше силы сцепления между волокнами, появляются разрывы в виде наружных трещин.

В следующей стадии сушки, когда влажность внутренних слоев становится меньше 30%, под влиянием усушки уменьшаются их размеры и объем.

Ввиду того что в первой стадии сушки наружные слои сохли относительно быстро и при этом находились в растянутом состоянии, величина их усушки будет меньше, чем у более медленно сохнущих и при этом находящихся в сжатом состоянии внутренних слоев. Вследствие этого в наружных слоях возникнут сжимающие напряжения, а во внутренних — растягивающие. Последние вызовут появление внутренних трещин. Сжатие наружных слоев называется затвердением наружной поверхности древесины и также является серьезным дефектом сушки.

Чтобы избежать указанных дефектов при сушке, необходимо создать такие условия, чтобы скорости испарения и движения влаги внутри материала были одинаковы. При повышении температуры воздуха ускоряется продвижение влаги в древесине, а при увеличении влажности воздуха уменьшается скорость испарения влаги поверхностными слоями материала. Таким образом, можно выбрать такие сочетания температуры и влажности воздуха, при которых появление вредных напряжений в материале будет исключено.

Различные породы древесины сохнут по-разному. Одни из них больше подвержены короблению и растрескиванию, другие — меньше. Доски и бруски крупных сечений требуют более длительного времени сушки, чем более мелкие. В связи с этим в каждом конкретном случае устанавливают определенный режим сушки в зависимости от породы древесины, толщины материала, а также от его назначения, требований к качеству.

Существуют два основных способа сушки древесины: сушка на открытом воздухе (естественная, или атмосферная) и в специальных сушильных камерах, или сушилках (искусственная, или камерная сушка).

При атмосферной сушке пиломатериалы укладывают в штабеля (7) рядами, между которыми должны помещаться прокладки. Доски в каждом ряду кладут с промежутками, равными четверти или половине ширины доски. Штабеля размещают на бетонных или деревянных фундаментах. Верх штабеля покрывают односкатной или двускатной крышей. Для предохранения от растрескивания торцы пиломатериалов обмазывают известковым или меловым составом, напускают доски каждого вышележащего ряда так, чтобы они создавали тень для торцов досок нижележащего ряда. Площадка

для склада должна быть достаточных размеров для размещения на ней штабелей с необходимым числом проходов и проездов между ними; быть открытой и доступной для господствующих в данной местности ветров, достаточно высокой, чистой и сухой.

Сушка на воздухе — наиболее простой, но вместе с тем очень длительный процесс. Продолжительность сушки зависит от породы древесины, толщины пиломатериалов, времени года и климатических условий данного района. В среднем для центральных областей РСФСР, Украины и Белоруссии срок сушки хвойных досок толщиной 35—50 мм может составить от 20 до 60 сут. Способ требует больших площадей для размещения склада. Но самым существенным недостатком атмосферной сушки является то, что влажность древесины не может быть меньше влажности, равновесной окружающей среде, т. е. 15—20% (воздушно-сухое состояние).

Эти недостатки полностью устраняются при камерной сушке. В камерах можно сушить древесину в любое время года и довольно быстро (в течение 3—8 сут). При этом древесина обезвреживается, так как при высоких температурах (60—80°С и выше) погибают споры и грибницы дереворазрушзющих грибов, а также насекомые — вредители древесины. Камерная сушка позволяет высушивать материал до влажности 12—8% и йиже, что особенно важно для столярных работ.

В деревообрабатывающих мастерских, не имеющих сушильных камер и обрабатывающих небольшие количества древесины, пиломатериалы обычно укладывают на некоторое время на открытом

воздухе для предварительной сушки, доводя их влажность до воздушно-сухого состояния, а затем досушивают их (в виде черновых заготовок) в помещении на специально устроенных для этого стеллажах, под которыми установлены калориферы. Над стеллажами делают вытяжку для отвода отсыревшего теплого воздуха.

Особую трудность представляет сушка древесины в кряжах, используемых, например, для монументальной или станковой скульптуры. Если с кряжа снять кору, то испарение влаги будет происходить с большой поверхности, подверженной непосредственному воздействию воздуха, и значительно быстрее, чем продвижение влаги из внутренних слоев к наружным. В результате появится большой перепад влажности между внутренними и наружными слоями древесины. Вследствие этого, а также большей усушки древесины по длине годичного слоя, чем по его толщине (при сохранении размера и объема более влажной древесины центральной части кряжа), в древесине наружных слоев возникают напряжения — растяжения, которые вызывают разрывы ткани наружных слоев. Так как связь или сцепление волокон по длине годичных колец (по окружности их) ослаблена присутствием сердцевинных лучей, то указанные разрывы происходят в направлении от заболони к сердцевине (8, а).

При сушке кряжа с корой (8, б) испарение влаги происходит главным образом с поверхности торцов, древесина которых усыхает больше в центральной части, чем на периферии, защищенной корой. Вследствие этого сокращение длины годичных колец в центральной части кряжа будет происходить интенсивнее, чем сокращение колец, расположенных около коры. Это вызовет образование трещин в центральной части кряжа, расположенных, как и в первом случае, в радиальном направлении. У коры сердцевинные трещины будут тонкими, а в средней части по радиусу торца — более широкими.

Чтобы избежать указанных дефектов, необходимо создать такие условия, чтобы испарение влаги с торцовых и боковых поверхностей кряжа происходило примерно с одинаковой скоростью и как можно медленнее. Для этого необходимо прежде всего закрыть торцы кряжа — закрасить их масляной краской или замазкой из глины и олифы. Целесообразно не снимать кору, а сделать на ней топором поперечные вырубки (9, а), чтобы дать доступ воздуху к древесине. Если кряж короткий, то кору снимают в-средней его части, оставляя на концах кольца шириной 20—25 см (9, б).

Сушить кряжи нужно постепенно, сначала на улице под навесом, затем в неотапливаемом, но сухом помещении и, наконец, в комнатных условиях (для станковой скульптуры).

Защитную обработку древесины производят с целью предохранения ее от гниения, поражения насекомыми и быстрого сгорания. Для предохранения от поражения грибами древесину пропитывают или обмазывают антисептиками •— веществами, способными убить грибы и предупредить их развитие в дальнейшем. Обработка этими веществами называется антисепти-рованием.

Антисептики подразделяются на водорастворимые и маслянистые, растворимые в органических растворителях.

Водорастворимые антисептики — порошкообразные или кристаллические вещества минерального происхождения, применяемые в пиде 3—6%-ных водных растворов. Наиболее распространенными из них являются фтористый натрий и пентохлорфенолят натрия.

Из масло- и органикорастворимых антисептиков основным является пентахлорфенол — кристаллическое вещество желтовато-серого цвета. Он очень токсичен для дереворазрушающих грибов, насекомых и древоточцев, химически достаточно инертен, нелетуч, и воде практически нерастворим, но хорошо растворяется во многих органических растворителях нефтяного происхождения. Растворы пснтахлорфенола в легких летучих растворителях используют для пропитки столярных изделий. При этом древесина хорошо склей-нается, окрашивается, полируется.

Огнезащита древесины производится путем пропитки се химическими веществами, называемыми антипиренами. Эти иещества плавятся при нагревании и покрывают поверхность огнезащитной пленкой, прекращающей доступ кислорода воздуха к древесине, или разлагаются с выделением большого количества негорючих газов, оттесняющих воздух. В результате древесина тлеет, но не горит.

В качестве антипиреиов применяют соли аммония, фосфорной и борной кислот и их смеси. Пропитка древесины производится в пропиточных  цилиндрах под давлением.

Для предохранения древесины от огня ее окраши-нают огнезащитными красками. Чаще всего применяют силикатные краски на основе жидкого стекла. Их наносят кистью в два приема с промежуточной сушкой   не   менее   12   ч.

Краски обычно бывают белого цвета и полностью закрывают текстуру древесины.

К числу мероприятий, увеличивающих долговечность древесины, относится также лицевая отделка готовых изделий: окраска, лакирование, полирование и др.

§ 5. ХАРАКТЕРИСТИКА ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД

Для изготовления художественных изделий используют практически все породы древесины. Масштабы применения той или иной породы зависят прежде всего от вида и характера изделий, а также от распространенности, географического размещения, запасов деловой древесины.

Акация белая — порода, завезенная из Северной Америки, растет в южных районах (Украина, Кавказ, Крым), а также в Средней Азии. Древесина желтовато-золотистая или оливковая, крупнослойная, но очень плотная. Обладает красивой текстурой с заметными полосами; ранняя древесина годичных слоев занята кольцом крупных сосудов; мелкие сосуды в поздней древесине образуют группы в виде черточек, точек или коротких извилистых линий; узкие сердцевинные лучи создают шелковистый блеск на радиальном разрезе. Особенно интересны по цвету и рисунку корешковые наплывы акации. Древесина отличается высокой твердостью, прочностью, с трудом поддается обработке самыми острыми инструментами. Хорошо склеивается и отделывается. Применяют в виде шпона для облицовывания небольших изделий и мозаичных работ, для токарных изделий, мелкой резьбы и моделей.

Акация желтая — широко распространенная кустарниковая порода. Древесина мелкослойная, ярко-желтого цвета, с переливчатым блеском, средней плотности и твердости. Прекрасно обрабатывается, склеивается и отделывается. Применяется для изготовления мелких изделий — коробочек, футляров, женских украшений, а также для инкрустации.

Бархатное дерево, или бархат амурский, — порода, произрастающая на Дальнем Востоке и в южной части Сахалина. Порода ядровая с узкой заболонью желтого цвета, резко отграниченной от коричневато-бурого ядра. Ранняя зона годичных'слоев занята кольцом крупных сосудов; в поздней зоне мелкие сосуды образуют группы в виде коротких черточек и дугообразных линий, направленных параллельно границе слоя. По строению и внешнему виду древесина бархатного дерева похожа на древесину ясеня, но отличается от нее более ярким цветом и живописной текстурой. При сушке не трескается и не коробится. Легко обрабатывается, хорошо склеивается и отделывается. Используют в мебельном производстве в виде шпона.

Береза обыкновенная — древесина белого цвета с желтоватым оттенком. Текстура, имеющая иногда муаровый рисунок и шелковистый блеск, слабо выражена. Красивую текстуру имеют наплывы березы — капы. Древесина достаточно твердая и упругая, однородная

по строению, легко и ровно раскалывается, хорошо режется, склеивается, окрашивается и отделывается, распаренная хорошо гнется. Может имитировать красное дерево, орех, серый клен. К недостаткам относятся малая стойкость против гниения и сильное коробление при сушке. По промышленному значению занимает первое место среди лиственных пород. Широко используется для производства лущеного шпона, фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит, строительных конструкций, паркета и др. В художественной промышленности применяют для изготовления токарных и резных изделий, а в виде шпона — для мозаичных работ.

Береза карельская — древесина беловато-желтого цвета с розоватым или бурым оттенком; текстура яркая, своеобразная, с рисунком в виде небольших коричневых черточек и извилин. Древесина твердая, не растрескивается, обрабатывается с трудом, хорошо отделывается. Является прекрасным материалом для токарных изделий, используется также как облицовочный материал в виде шпона, в мозаичных работах.

Бук имеет древесину от розовато-желтого до красновато-бурого цвета с неярко выраженными годичными слоями. Красивая текстура с блестящими крапинками на радиальном разрезе обусловлена большим количеством крупных сердцевинных лучей. На тангенциальном разрезе они создают темные тонкие штрихи. Древесина твердая, прочная, чисто режется, хорошо склеивается, окрашивается и отделывается. В распаренном состоянии легко гнется, поэтому является лучшим материалом для изготовления гнутой мебели. Применяют для изготовления столярных изделий, в токарных и мелких резных работах; в художественном паркете; как облицовочный материал (в виде шпона), в мозаичных работах.

Груша имеет прочную, однородную по плотности древесину с приятным розовато-коричневым цветом и гладкой, слабо выраженной текстурой, при сушке не трескается и не коробится; прекрасно строгается и режется во всех направлениях; хорошо склеивается, окрашивается и отделывается, имитируя красное и черное дерево. Ценная порода для токарных, резных и других художественных работ.

Дуб — порода с резко выраженной крупной текстурой, особенно выразительной на радиальном разрезе благодаря пламевидным сердцевинным лучам. Цвет — от желтовато-белого до желтовато-коричневого с сероватым или зеленоватым оттенком. Древесина плотная, прочная; при сушке не коробится и не растрескивается; хорошо режется; склеивается и отделывается удовлетворительно; содержит дубильные вещества, вступающие в реакцию с солями металлов, щелочами, что изменяет ее окраску. Применяют для резных, токарных и мозаичных работ; изготовления мебели.

Ель — спелодревесная хвойная порода с однородной по плотности древесиной желтоватого или розовато-белого цвета, который сохраняется долгое время без изменения. Древесина легкая, мягкая, легко раскалывается, хорошо строгается и режется, однако обработке препятствуют часто встречающиеся сучки. Хорошо склеивается; окра-

шивается и отделывается удовлетворительно. Используют главным образом в домовой резьбе, для декоративных резных панно, садово-парковой скульптуры.

Карагач, или берест, — ядровая, крупнососудистая порода с хорошо заметными годичными слоями, образующими крупную, выразительную текстуру, особенно красивую на тангенциально-торцовых разрезах и в капах, которые нередко достигают больших размеров. Волнистые годичные слои и крупные сердцевинные лучи создают муаровую шелковистую поверхность. Цвет древесины — красновато-коричневый с зеленоватым или фиолетовым оттенком. Древесина плотная, прочная, хорошо обрабатывается, склеивается и отделывается. Применяют для всех видов художественных изделий.

Кедр — хвойная порода с мягкой, однородной по плотности, смолистой древесиной розовато-бурого цвета с шелковистым блеском. Легко раскалывается, прекрасно режется во всех направлениях; окрашивается и отделывается удовлетворительно. Используют в токарных, резных и мозаичных работах.

Клен — безъядровая порода с древесиной белого цвета с красноватым или буроватым оттенком. Текстура слабо выражена, лишь на радиальном разрезе благодаря сердцевинным лучам видна характерная рябоватость, поверхность имеет шелковистый блеск. Древесина плотная, твердая, обладает высокой прочностью и упругостью; при сушке почти не коробится и не растрескивается; хорошо строгается и режется во всех направлениях; хорошо склеивается, окрашивается и полируется. Древесину клена используют при изготовлении мебели, музыкальных инструментов, токарных и резных изделий. Высоко ценятся разновидности древесины клена под названиями «птичий глаз», «струйчатый клен», а также древесина капов, которую используют как облицовочный материал, в мозаичных работах.

Красное дерево — под этим названием в международной торговле обращается ряд древесных пород, дающих древесину красного цвета с различными оттенками. Наибольшее распространение за красоту текстуры и цвета получило американское махагони, произрастающее в центральной Америке. Древесина махагони обладает высокими механическими свойствами, выразительной ленточной текстурой с чередованием матовых и блестящих полос, разнообразна по цвету (от желтовато-розового до темно-красного). При сушке не коробится и почти не растрескивается, хорошо обрабатывается, склеивается и отделывается. Используют в виде строганого шпона в производстве мебели, для внутренней отделки помещений, в мозаичных работах, а также в накладной резьбе.

Липа — порода безъядровая с древесиной белого цвета с легким розоватым или желтоватым оттенком, бестекстурной, мягкой и легкой, однородного строения. При сушке почти не коробится и не растрескивается. Легко режется и строгается во всех направлениях. Хорошо склеивается; окрашивается и отделывается удовлетворительно. Применяют для изготовления изделий, украшенных резьбой, деревянной посуды, игрушек

Ольха — безъядровая порода. Древесина ольхи в свежесрублен-иом состоянии белая, на воздухе быстро краснеет, приобретая красновато-бурый или оранжево-бурый цвет. Текстура слабо выражена, на радиальном разрезе заметны светлые слегка искривленные линии — сердцевинные лучи и буроватые крапинки, пятнышки и черточки — сердцевинные повторения. Древесина ольхи мягкая, легкая, однородная по строению, слегка коробится, но мало растрескивается при сушке; хорошо режется, склеивается и полируется. Легко окрашивается под орех, красное и черное дерево. Используется для изготовления точеной посуды и изделий, шкатулок, сигарных ящиков, мелких резных украшений, в виде шпона — в мозаичных наборах.

Орех грецкий — ядровая рассеянно-сосудистая порода с крупными сосудами, видимыми невооруженным глазом. Имеет древесину, отличающуюся разнообразием цветовых оттенков, — от зеленовато-серых до красновато-коричневых. Для текстуры характерны большие извилистые полосы разных оттенков, темные точки и черточки, равномерно распределенные по годичным слоям. Особенно красива древесина капов. Древесина ореха плотная, прочная и твердая; хорошо обрабатывается и отделывается; является ценным материалом для всех видов художественных работ.

Осина — порода с мягкой и легкой древесиной белого цвета, иногда с легким зеленоватым или голубоватым оттенком; текстура слабо выражена; поверхность древесины гладкая с блеском. Очень склонна к загниванию, если не высушена сразу после рубки. Хорошо высушенная осина — прекрасный поделочный материал. Мало коробится, хорошо склеивается; строгается и отделывается с трудом. Используется для изготовления деревянной посуды (точеной), резьбы и мозаики по дереву.

Полисандр — южноамериканская порода с древесиной пурпурно-коричневого или шоколадно-бурого цвета, с черными и темно-коричневыми полосами, иногда с фиолетовым оттенком. Текстура крупная, выразительная. Древесина очень плотная, твердая и хрупкая; режется с трудом; содержит эфирные масла, препятствующие склеиванию и отделке (и иногда вызывающие аллергию); со временем темнеет. Применяют в мозаичных работах для изготовления художественного паркета и мелких декоративных изделий.

Платан (чинара) — порода с яркой крапчатой текстурой; цвет ядра — красновато-бурый, заболони —- желтовато-серый; на радиальном разрезе — блестящие пятна от сердцевинных лучей. Дре-весина плотная, твердая, не трескается и не коробится; хорошо обрабатывается и отделывается. Благодаря красивой текстуре используют в мебельном производстве в качестве облицовочного материала, а также для изготовления художественных и бытовых изделий.

Сосна — ядровая порода с широкой беловато-желтой заболонью и смолистым красновато-бурым ядром. Текстура достаточно ярко выражена благодаря разнице в цвете ранней и поздней древесины годичных слоев. Поверхность древесины гладкая, с шелковистым блеском; дре-

весина плотная, прочная, хорошо обрабатывается. Окрашивается и отделывается с трудом из-за смолистости; широко применяется в мебельном производстве, домовой и скульптурной резьбе, для изготовления крупных резных панно, в токарных работах.

Тис — хвойная порода кустарникового типа с древесиной красновато-бурого цвета; текстура яркая и красивая за счет волнистых годичных слоев и темных и светлых прожилок. Древесина плотная, твердая, не коробится и не растрескивается при сушке; поверхность гладкая, с шелковистым блеском. Хорошо обрабатывается и отделывается. Используется в мозаике, резьбе и мелких токарных работах.

Тополь — быстрорастущая порода с мягкой и рыхлой древесиной от серовато-белого до красновато-коричневого цвета. Имеет несколько разновидностей. Лучшую по качеству древесину получают из тополя серебристого и черного (осокоря). Древесина легкая, мало коробится при сушке, хорошо обрабатывается и отделывается. Используется в основном в виде шпона для облицовывания деталей мебели и других столярных изделий, в мозаичных работах.

Яблоня — порода с очень плотной и твердой древесиной желтовато-розового цвета с более темными прослойками. При сушке коробится и растрескивается. Строгается и режется с трудом, но дает гладкую и блестящую поверхность; хорошо окрашивается, отделывается, полируется. Используют в мелких токарных работах, мозаике.

Ясень — кольцесосудистая порода с крупными сосудами, имеет древесину серого цвета с розоватым или желтоватым оттенком. Текстура резко выражена, рисунок в виде полос, образованных четко разграниченными годичными слоями. По внешнему виду и физико-механическим свойствам напоминает древесину дуба. Отличается от нее цветом и отсутствием сердцевинных лучей (невооруженным глазом не видны). Древесина твердая, прочная, очень упругая; легко раскалывается, но режется с трудом. Поверхность древесины шероховатая и матовая, хорошо отделывается. Широко используется в мебельном производстве в виде массива и строганого шпона, в мозаике и токарных работах, реже — в резьбе.

§ 6. ПИЛОМАТЕРИАЛЫ И ЗАГОТОВКИ

Пиломатериалы получают в результате продольной распиловки бревен. К пиломатериалам относятся (10): пластины, образующиеся при распиливании бревна вдоль по диаметру на две равные половины; четвертины, образующиеся при распиливании пластины вдоль по радиусу на две равные половины; брусья двухкантные и четырехбитные, получаемые при опиливании бревна с двух или четырех сторон; бруски — при размере сторон менее 100 мм; доски — при ширине более двойной толщины и толщине не более 100 мм (толстые — более 35 мм, тонкие — до 35 мм); горбыли — боковые части бревна, получаемые при распиливании его на доски или брусья; рейки — обрезки, получаемые при опиливании досок.

Для столярных, токарных и резных работ применяют главным образом бруски и доски.

По характеру обработки доски и бруски делятся на обрезные и необрезные. Кромки обрезных досок пропилены по всей длине или каждая из них пропилена более чем на половину длины доски. Кромки необрезных досок совершенно не пропилены или пропилены менее чем на половину длины доски. По обработке поверхности доски и бруски могут быть нестроганые и строганые. По виду распиловки доски могут быть радиальные (выпиленные по радиусу), тангенциальные (перпендикулярно радиусу), а также выпиленные параллельно образующей бревна; по положению в бревне — сердцевинные, центральные и боковые.

В зависимости от качества древесины, наличия тех или иных пороков и чистоты обработки пиломатериалы хвойных пород делятся на пять сортов (от отборного до 4-го), лиственных пород — на три сорта.

Наряду с досками и брусками при изготовлении деревянных изделий, в частности мебели, применяют черновые заготовки, длина, ширина и толщина, а также качество древесины которых соответствуют требованиям, предъявляемым к деталям, мебели в необработанном виде. По сравнению с размерами деталей в чистоте заготовки имеют припуски на усушку, строгание и опиливание торцов.

Для большинства художественных изделий требуется отборная, высокого качества древесина. Но так как эти изделия часто имеют небольшие размеры, то для их изготовления может быть использована древесина более низких сортов, ввиду того, что при раскрое пиломатериалов представляется возможным вырезать все дефектные места.

§ 7. ШПОН И ФАНЕРА

Для облицовывания деталей столярных изделий и изготовления мозаичных наборов в технике маркетри применяют тонкий листовой материал из древесины, называемый шпоном. Шпон бывает строганым и лущеным.

Строганый шпон (ГОСТ 2977—82) вырабатывают из древесины лиственных рассеянно-сосудистых пород — бука,  ореха,

клена, чинары, яблони, черешни, диморфан-та; кольцесосудистых пород — дуба, ясеня, ильма, каштана, бархатного дерева, карагача, белой акации, вяза, шелковицы; хвойных пород — тиса, лиственницы, сосны.

Строганый шпон получают путем строгания (11) брусьев на специальных станках. В зависимости от направления строгания по отношению к оси ствола и от расстояния от центра бревна получается различная текстура строганого шпона: радиальная, полурадиальная, тангентальная и тангентально-торцовая.

Радиальный шпон получают при строгании вдоль оси ствола в центральной его части. При этом годичные слои располагаются в виде прямых параллельных линий, а сердцевинные лучи наиболее заметны в виде поперечных волнистых линий, штрихов и пятен.

Полурадиальный шпон получают при строгании вдоль оси ствола посередине между сердцевиной и наружной его частью. Годичные слои на части листа дают рисунок в виде сходящихся линий. Сердцевинные лучи в виде блестящих коротких полос и пятен располагаются не менее чем на половине поверхности листа.

Тангентальный шпон строгают вдоль оси ствола ближе к его наружной части, отчего годичные слои приобретают вид сходящихся линий, а сердцевинные лучи — вертикальных линий и штрихов, узких и мало заметных.

Тангентально-торцовый шпон изготовляют из наплывов (капов), комлевой части ствола и других частей, имеющих свилеватое строение древесины, в результате чего годичные слои дают причудливый рисунок с вкраплениями различных по форме и цвету пятен, линий, штрихов и т. п.

У строганого шпона различают лицевую (верхнюю) и обратную стороны. Лицевая поверхность более гладкая, нижняя поверхность имеет заметные на ощупь бугорки, вырывы волокон.

Лущеный шпон (ГОСТ 99—89) получают в виде непрерывной ленты (12) при срезании (лущении) вращающегося кряжа (чурака). Для придания древесине необходимой пластичности чураки предварительно проваривают в воде, нагретой до температуры 50— 60°С. Лента шпона, получаемая в результате лущения, разрезается специальными ножницами на листы заданного формата, которые затем сушат, обрезают, сортируют и укладывают в стопы на хранение.

Лущеный шпон изготовляют из древесины березы, осины, ольхи, дуба, ясеня, бука, ильма, липы, сосны, лиственницы и кедра.

Фанера представляет собой листы, склеенные из трех — пяти или более (обычно из нечетного количества) слоев лущеного шпона лиственных (ГОСТ 3916.1—89) и хвойных (ГОСТ 3916.2—89) пород так, что направление волокон в двух смежных слоях взаимно перпендикулярно.

Для изготовления фанеры используют лущеный шпон из древесины березы, ольхи, ясеня, ильма, дуба, бука, осины, клена, ели, сосны, пихты, кедра и лиственницы. Наружные слои делают из более твердой и качественной древесины (березы, бука, клена и др.), внутренние — из мягкой и менее качественной древесины (липы, осины, ольхи и др.).

Склеивают фанеру в горячих прессах с применением синтетических или белковых клеев. Фанера марки ФСФ, склеенная фенолформзль-дегидным клеем, отличается повышенной водостойкостью и теплостойкостью. Фанера марок ФК и ФБА, склеенная карбамидными и альбу-миноказеиновыми клеями, — средней водостойкости. Последняя отличается низкой теплостойкостью.

Влажность фанеры, применяемой для изготовления мебели и других столярных изделий, должна быть 6—10%.

Размеры листов фанеры из шпона лиственных и хвойных пород могут быть длиной и шириной (мм): лиственные —-2440, 2135, 1830, 1515, 1220, 725, хвойные — 610. Номинальная толщина фанеры с наружными слоями из лиственных пород 3—-18 мм, из хвойных 5—19 мм.

Кроме обычной фанеры промышленность выпускает фанеру, облицованную строганым шпоном (ГОСТ 11519— 77) с одной или обеих сторон. В зависимости от применяемого клея фанера имеет марки ФОФ (фенолформальдегидный клей) и ФОК (карбамидный клей); может иметь радиальную, полурадиальную и тангентальную текстуру шпона и подразделяется на два сорта (1-й и 2-й) в зависимости от качества древесины и обработки поверхности. Формат фанеры 1830x1220; 1525x1525; 1525x1220 и 1525x725, толщина — от 4 до 10 мм.

Фанера находит широкое применение при изготовлении изделий столярной конструкции благодаря высокой прочности и формоустойчивости, а также потому, что ее усушка и разбухание почти одинаковы во всех направлениях и значительно меньше, чем в массивной древесине. Недостаток фанеры — расслаивание ее листов и коробление наружных слоев под влиянием влаги.

§ 8. ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫЕ, ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫЕ И СТОЛЯРНЫЕ ПЛИТЫ

Древесностружечные плиты (ДСтП) (ГОСТ 10632—89) получают методом прессования древесных частиц, смешанных со связующим веществом, По конструкции древесностружечные плиты могут быть однослойные, трехслойные и многослойные (обычно пятислойные).

Однослойные плиты изготовляют из крупных стружек одного размера. Они обладают одинаковой плотностью по толщине плиты, шероховатой и рыхлой поверхностью. Трехслойные плиты имеют средний слой из крупной стружки, а наружные слои из более мелкой стружки, что обеспечивает более плотную и гладкую поверхность. У пятислойных плит на поверхности дополнительно сформирован тонкий слой из пылевидных древесных частиц, смешанных со связующим. Эти плиты отличаются более высокой плотностью и прочностью, твердой и гладкой поверхностью.

Один из видов обработки плит — облицовывание их пленками на основе бумаг, пропитанных термореактивными меламиноформальде-гидными смолами. В результате получают так называемые ламинированные плиты с поверхностью, не требующей последующей отделки.

Для изготовления мебели и других столярных изделий применяют плиты марок П-1 и П-2 длиной 2440, 2750, 3500, 3660 и 5500 мм, шириной 1200, 1500, 1750, 1830 и 2440, толщиной от 10 до 25 мм включительно с градацией 1 мм.

Достоинствами древесностружечных плит являются их большие размеры, постоянная толщина, достаточно высокая прочность, твердость и формоустойчивость; способность удерживать металлические крепления и склеиваться теми же клеями, что и массивная древесина. К недостаткам относятся недостаточно высокая водостойкость, трудность при обработке (быстрое затупление инструмента), токсичность плит (выделение свободного формальдегида, содержащегося в смоле).

Древесноволокнистые плиты (ДВП) (ГОСТ 4598—86) изготовляют из древесных волокон с добавлением парафиновой эмульсии, антисептиков и других специальных составов методом горячего прессования.

Древесноволокнистые плиты подразделяются на твердые и мягкие. В зависимости от прочности и вида лицевой поверхности твердые плиты выпускают марок Т, Т-С, Т-П, Т-СП, СТ; мягкие плиты в зависимости от плотности подразделяются на марки М-1, М-2, М-3. В производстве мебели применяют твердые плиты, выпускаемые в виде листов длиной 2745 и 2440 мм, шириной 1220, толщиной 3, 2, 4, 5 мм. Они обладают повышенной стойкостью к биологическим повреждениям, воздействию огня; стойкостью к поглощению влаги и набуханию. Используют плиты вместо фанеры.

Столярные плиты (ГОСТ 13715—78) представляют собой дощатый щит, набранный из реек и облицованный с двух сторон лущеным шпоном. Рейки изготовляют из древесины хвойных и мягких лиственных пород. Различают плиты следующих типов: HP — из щитов с несклеенными рейками; СР — из щитов со склеенными рейками; БР — из блочно-реечных щитов.

Плиты изготовляют необлицованными и облицованными с одной или двух сторон строганым шпоном.

Столярные плиты выпускают длиной 2500, 1830, 1525 мм, шириной 1525, 1220, толщиной 16, 19, 22, 25 и 30 мм.

Применяют их при изготовлении щитовых элементов мебели и других изделий.

§ 9. ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

Художественные изделия из древесины могут быть монолитными, т. е. изготовленными из одного куска дерева, или сборными. Если отдельные элементы изделия соединяют с помощью столярных вязок — различного вида шиповых соединений, конструкцию называют столярной. Детали изделий столярной конструкции по форме подразделяют на бруски, доски и щиты.

Бруски — заготовки, у которых ширина не более двойной толщины. Широкая часть бруска называется пластью, узкая — кромкой, линия их пересечения — ребром. Бруски могут быть прямолинейными и криволинейными, цельными и клееными, иметь различные формы поперечного сечения (13): фаску — срезанное, (обычно под 45°) острое ребро кромки детали; штап — закругление кромки; закругление ребра; галтель — полукруглую выемку на кромке детали; калевку — фигурно обработанную кромку бруска, предназначенную для декоративного оформления изделия; фальц — прямоугольную выемку; четверть — фальц с равными сторонами.

Детали в виде брусков из цельной древесины имеют обычно ограниченные размеры: длину — до 2000 мм, сечение — не более 100*50 мм. Детали больших размеров получают склеиванием, используя различные виды соединений. При наращивании деталей по длине (14) наибольшую прочность обеспечивает соединение на клиновидный зубчатый шип.

Доски, отличающиеся от брусков большей шириной, могут иметь такие же формы поперечного сечения и так же сращиваться по длине.

Щитом называют деталь, у которой ширина во много раз превышает толщину, а длина и ширина примерно равны или имеют соотношение 3:1. Щиты из массивной древесины получают путем склеивания брусков или досок по кромкам на гладкую фугу (15, а), в паз и гребень (15,6), в четверть (15, б), на продольную и поперечную рейку (15, г), на плоские или круглые вставные шипы (15, д).

Во избежание коробления щитов одноименные пласти соединяемых брусков, например заболонные, должны, быть обращены в противоположные стороны, а одноименные кромки — одна к другой.

Соединение на гладкую фугу обеспечивает высокую прочность щита при условии качественной обработки склеиваемых поверхностей, максимальное использование материала. Прочность соединения в паз и гребень несколько ниже из-за неточностей обработки сложного профиля

кромки; потери материала составляют 6—8%. Аналогичными свойствами обладает соединение в четверть. Достаточно высокую проч-. ность и рациональное использование материала обеспечивают соединения на рейку и вставные шипы.

Для уменьшения коробления щитов из массивной древесины иногда прибегают к постановке разного рода шпонок и наконечников (16). Однако эти меры, увеличивая трудоемкость изготовления деталей, не устраняют полностью их формоизменяемости, и такие щиты имеют ограниченное применение.

В производстве мебели щитовые элементы изготовляют главным образом из  столярных,  древесностружечных плит и фанеры.  На

некоторых предприятиях используют щиты, облицованные тонкой фанерой или шпоном, рамочной конструкции пустотелые (17, а), с заполнением из реек (17,6) или с сотовым заполнением (17, в).

Рамки прямоугольной, многоугольной, круглой, овальной формы, применяемые в столярных изделиях, могут быть собраны из брусков или изготовлены из плитных материалов монолитными и представлять собой сборочную единицу (часть изделия) или самостоятельное изделие.

Рамки из брусков собирают с помощью концевых шиповых соединений.

При соединении углов на прямой сквозной шип (18, а) видимыми остаются торец шипа и одна из его кромок; при соединении на сквозной шип с потемком (18,6) виден только торец шипа. Потемок предохраняет соединение от выворачивания шипа из гнезда при сборке, а также позволяет скрыть стенки гнезда. Если нежелательно иметь открытым торцовый срез шипа, делают соединение на несквозной шип с потемком (18, в). Когда сечения деталей небольшие и необходимо увеличить площадь склеивания, и следовательно, прочность соединения, пользуются шиповым соединением с полупотемком (18, г).

Указанные виды соединений применимы как при угловом, так и при серединном соединении деталей.

Соединения «на ус» (19) позволяют скрыть торцы брусков, которые плохо поддаются отделке. По сравнению с ранее рассмотренными усовые соединения обладают меньшей прочностью и более сложны в изготовлении.

При формировании коробок угловые соединения стенок выполняют с помощью ящичных шипов. Открытое соединение на прямой ящичный шип (20, а) отличается простотой изготовления и высокой прочностью. Однако выход торцов шипов с двух сторон приводит при изменении влажности древесины к их усушке или разбуханию, что может вызвать изменение их размеров, появление на поверхности неровностей, а также разрушение соединения. Для скрытия торцов коробку оклеивают толстым шпоном или фанерой.

Открытое соединение на шип «ласточкин хвост» (20, б) по прочности уступает предыдущему, так как возможны сколы шипов, но в условиях переменной влажности оно более надежно.

Соединение вполупотай на шип «ласточкин хвост» (20, в) имеет пониженную прочность из-за несколько меньшей площади склеивания. Его достоинство — ограниченная видимость торцов шипов, что для многих изделий имеет существенное значение.

Таким же достоинством обладает соединение в полный потай на шип «ласточкин хвост» (20, г), но оно уступает по прочности предыдущим видам соединений.

Соединение с помощью вставных круглых шипов (20, д) отличается простотой изготовления и достаточной прочностью, а соединение с помощью рейки (20, е) — простотой изготовления, но невысокой прочностью.

Стенки коробки со средней стенкой соединяют одним из способов, показанных на 21.

Приведенные выше шиповые соединения применяют для изделий из массивной древесины. При изготовлении изделий коробчатой конструкции массивную древесину используют лишь в том случае, когда их размеры невелики (шкатулки, полки, навесные шкафчики, ящики письменных столов). При изготовлении изделий больших размеров применяют щитовые элементы из древесностружечных плит. При этом изделия могут быть неразборной конструкции и разборными.

Основные виды угловых соединений щитовых деталей из древесностружечных плит показаны на 22. Все они выполняются на клею, однако прочность таких соединений   невелика   ввиду   рыхлости среднего слоя древесностружечной плиты. Поэтому при изготовлении мебели в    основном     применяют    разъемные соединения     щитовых     элементов     с помощью     различного     вида     винтовых стяжек.

Соединения, выполненные в фальц или внакладку, придают изделию боль-

шую прочность, поэтому являются предпочтительными, однако при этом необходимо применять шурупы, что приводит к повышенным трудозатратам. Для изготовления задних стенок и доньев ящиков используют фанеру или древесноволокнистую плиту.