Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Тихоокеанский государственный университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Курс лекций 7 и 8 семестр.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.04.2025

Размер:

13.81 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 3940 / 4040

Декорирование керамики: Люстры

Люстры составляют особую группу красителей, придающих поверхности изделий красивый металлический блеск, переливающей радужными цветами вследствие интерференции падающих и отраженных световых лучей. Отлив бывает различным в зависимости от применяемых оксидов металлов. До нанесения на черепок люстры представляют собой растворы металлов или оксидов металлов в эфирных маслах. После обжига они приобретают свой блеск без дальнейшей обработки. Вледствие этого металлические люстры очень близки глянц-металлам. Но при обжиге глянц-металлов происходит восстановление металлов, а в люстрах пленка состоит из оксидов металлов. Закрепление люстрового слоя на глазурной поверхности с обжигом при низкой температуре достигается незначительной прибавкой В'120з. Для приготовления раствора люстра готовят металлические резинаты (смолянокислые соли). Их получают сухим путем (сплавлением металлических солей (NO:) со смолой- канифолью) или же мокрым путем- смешиванием растворимых в воде смоляных мыл с металлическими растворами. В последнем случае получаются нерастворивые в воде металлические резинаты, которые потом высушивают и растворяют в эфирных маслах (скипидаре или нитробензоле). Вспомогательными средствами для нанесение краски служат лавандовое или розмариновое масло. Люстры бывают бесцветные (висмутовые, глиноземные свинцовые и цинковые), окрашенные (урановые, железные, хромовые, кобальтовые, никелевые, медные, кадмиевые), смешанные и металлические (составленные с серебром, золотом и платиной). Нанесение золота. Препараты жидкого золота применяются для различных видов художественного оформления изделий - отводки, пестрения, живописных работ, шпампа и др. Препараты жидкого золота должны содержать от 10-12 до 15% металлического золота, не растекаться при нанесении на изделия, кистью и пером и высыхать на изделиях через 12-15 минут при комнатной температуре. При росписи изделий препаратом жидкого золота необходимо перед употреблением взбалтывать не менее 20 минут. Нельзя наносить жидкое золото на холодные, запыленные/ влажные изделия. Нельзя допускать нанесения препарата золота толстым и неравномерным слоем. Изделия с золотом обжигаются при температуре не выше 760-810°С, иначе препарат выгорает. Присутствие паров воды и сернистых газов в печах при обжиге изделий приводит к разрушению препарата. От помарок золотом изделия нужно промывать плавиковой кислотой под вытяжкой или зачищать эти помарки пемзой. Отводку жидким золотом производят готовым препаратом 10%-ного жидкого золота, которое заводы получают от завода изготовителя в стандартной засургученной емкости. В случае загустевания препарата, его разбавляют свежим препаратом. Матовое (порошковое) 52%-ное золото для нанесения его на изделия приготавливают так же, как и краску для отводок на изделиях. Жидкое и матовое золото нельзя смешивать с керамическими красками. Сине-фиолетовый оттенок, не соответствующий цвету золота после обжига бывает при условии нанесения слишком тонкого слоя золота и слабого закрепления его обжигом. Препараты серебра Применяют для декорирования фарфоровых и фаянсовых изделий. 1.Серебряная паста. а)Изготовление Аl2NО3 . Предварительно измельченные 34,4г. мет. серебра высыпают в фарфоровую посуду, заливают 47,6г. НNО4 разбавленной до 20-30% водой. Кислоту приливают до полного растворения серебра. Раствор выпаривают до полной кристаллизации. Выход - около 80г. б)Приготовление Аl2СОз. В 0/875 литра подогретой дистиллированой воды растворяют 115г. кальционированной соды. В 0,5 л. воды растворяют 80 г. AgNO, . Растворы желательно профильтровать. Далее сливают растворы, отстаивают и промывают осадок Аg2СО3 , сушат при температуре 120-130°С. Выход около 82г. в).Приготовление бората свинца. Насыщенный и профильтрованный р-р 10-ти водной буры приливают к раствору 100г. азотнокислого свинца в 0,4 л. воды до полного осаждения Осадок промывают холодной водой и сушат. Приготовление канифольного раствора: 30г. светлой канифоли расплавляют в эмалевой посуде при 120-150' С.В какнифоль приливают 70г. скипидара и размешивают стеклянной палочкой. Раствор отстаивают и фильтруют через шелковое сито. д)Размол пасты: Смесь, состоящую из 62% углекислого серебра, 33% канифольного раствора, 1% борнокислого свинца и 4% оксида Bi высыпают в фарфоровый барабанчик с металлическими шарами и размалывают 72 часа. Жидкое 20% серебро приготавливают тем же способом, что и жидкое золото (АдМОз + сернистый бальзам + люстры). Это серебро очень неустойчиво к перепадам обжига, поэтому в него добавляют 65%-ое порошковое серебро. Препараты порошкового серебра. Порошковое серебро с содержанием 50% металлического серебра применяют для живописных работ. Водный раствор АgNОз обрабатывают раствором железное купороса.Сернокислое серебро промывают и высушивают. Полученный порошок сернокислого серебра смешивают с красным оксидом ртути азотнокислым висмутом в следующем соотношении: Ag2SO4 50 в.ч. красный оксид ртути 46,4 в.ч. Bi азотнокислый осн. 3/6 в.ч. Указанную смесь смачивают водой и тщательно растирают курантом на стекле до мельчайшего порошка. Смесь сушат и просеивают. Качество препарата проверяется обжигом в муфельной печи при температуре 835-850°С. Перед нанесением препарат приготовляется также, как и порошковоые надглазурные краски. Для изготовления препарата 65% порошкового серебра смесь, состоящую из 83,7 в.ч. 77,65%-ного углекислого, серебра и 16,3 в.ч. азотнокислого висмута смачивают водой и растирают курантом до полной однородности, затем сушат и просеивают. Препараты золота. Препараты "Жидкого золота". Препараты "жидкого" золота представляют собой раствор органического соединения золота, так называемого "харца", в смеси со скипидаром, нитробензолом и хлороформом с содержанием 10-12% золота,0,02-0,03% Rh; 0.35-0,08% Сг2О3 и 0,4-0,5% Вi2О3. Технологический процесс производства препарата включает в себя приготовление сернистого бальзама, хлорно-аммонийной золотой соли, получение органического соединения золота, приготовление хромового и висмутового резинатов, резината родия, "эфира" и наконец препарата жидкого золота необходимой консистенции. Препарат жидкого золота применяется для раскраски фарфорово-фаянсовых изделий и стекла. После обжига на изделиях получается зеркально-блестящая пленка. Оттенки зависят от концентрации препарата и от добавок незначительного количества других соединений металлов (родия, серебра, хрома). Разбавленный препарат (6-8%) не выдерживает температуры выше 600°С.Некоторые специально приготовленные препараты дают матовость после обжига. Снижение содержания золота до 9% и менее ведет к заметному ослаблению золотого тона пленки и к худшему ее закреплению. Содержание родия не должно превышать 0,3%, иначе золотая пленка приобретает стальной оттенок, увеличение хрома более 3% придает бронзовый тон. Препараты "жидкого" золота должны отвечать следующим требованиям: 1 .Содержание Аи в 10% препарата не менее 9,98%; 2.контуры, выполняемые пером, не должны растекаться; 3.препарат на изделии должен высыхать за 10-20 минут, составляя блестящую коричневую пленку; 4. должен выдерживать температуру обжига в пределах 750-810°С без выгорания; 5.пленка после обжига должна быть прочной и не сниматься пальцем; 6.поверхность после обжига должна быть блестящей, без матовых налетов и пятен. Следует помнить: 1 .Золото на фарфоровых изделиях обжигается при температуре 790-830°С с выдержкой 20 минут, иначе пленка будет непрочна. При температуре выше 830°С золото "выгорает", т.е. происходит собирание его частиц в агрегаты. 2.Золото необходимо обжигать отдельно от красок, т.к. на золотую пленку вредно действуют пары органических связующих. Особенно вредно действует соленистый ангидрид селеновых красок, который разрушает флюс золотой пленки. 3.Обжиг фаянса, декорированного золотом, проводится при температуре 760-790°С. 4.На сортовой стеклянной посуде золото обжигается при температуре 540-600°С, а на хрустале при температуре около 450°С. Толщина золотой пленки на изделиях составляет около 0/1мк. Порошковое золото. Для изготовления препарата необходимо в %: Измельченного металлического золота 7,14 Царской водки 57,14 Железного купороса 35,7 Порошкообразное золото получают из раствора хлорного золота путем осаждения железным купоросом. Золото растворяют при подогреве в царской водке. Раствор золота выпаривают до сиропообразного состояния/охлаждают, разбавляют теплой водой, затем приливают раствор железного купороса. Золото восстанавливается в виде мелкого порошка и осаждается на дне и стенках сосуда. Жидкость отстаивают 5-6 часов, осторожно сливают раствор, а затем золотой осадок промывают соляной кислотой и теплой водой. Порошок сушат, просеивают через шелковое сито и упаковывают в банки. Порошкообразное золото выпускают с содержанием 52,63 и 72% металла. Применяется для золочения керамики в смеси с соединениеми висмута, а иногда ртути. После обжига золото получается матовым и полируется агатом.

Изготовление изделий и способы декорирования фарфора

Первоначально основным видом керамических изделий были толстостенные сосуды с пористым черепком, круглым или коническим дном (придававшим устойчивость при установке в землю). Лепились они от руки путем наращивания отдельных жгутов глины (способом налепа). В глину, чтобы она не трескалась при обжиге, добавлялись толченые раковины и измельченный гранит.

По многочисленным отпечаткам пальцев было установлено, что древнейшие керамические сосуды изготовлялись женщинами.

В период позднего неолита и энеолита (медного века)—4...2 тыс. до н. э. — формы сосудов (кувшинов, мисок, чаш) становятся более разнообразными; появляются небольшие, условно решенные скульптуры людей и животных. Большая часть сосудов имеет уже плоское дно, что указывает на распространение плоского стола и плоского печного пода, т. е. на преобладание оседлого образа жизни.

Тогда же керамические изделия начинают украшать орнаментом. Можно проследить развитие орнамента от простейших, выдавленных штампиком и острием узоров так называемого ямочно-гребенчатого типа, покрывавших в различных комбинациях всю наружную поверхность сосудов, до гораздо более разнообразных и художественно выразительных росписей, состоявших из ритмически чередовавшихся спиралевидных завитков, концентрических кругов, волнообразных линий, сетчатых и шахматных рисунков и т. д. Узоры часто были многоцветными, использовались сочетания красных, белых, черных и других красок.

Иногда наряду с геометрическими формами давались очень условные изображения людей и животных.

Археологические и этнографические исследования показывают, что первобытные орнаменты наделялись магическим значением; в основе их лежала условно-схематическая передача явлений природы (так, например, зигзагообразные линии и серповидные знаки на древних китайских сосудах культуры Яншао обозначали молнии и луну, были знаки солнца, воды и т. д.). Постепенно, по мере ослабления магических представлений, первоначальный смысл орнаментальных форм забывался и они все больше превращались в декоративные мотивы.

Подобные расписные изделия (так называемая крашеная керамика) были найдены на обширной территории, включающей ряд Балканских земель и юго-западные районы нашей страны (трипольская культура), Средиземноморье, Ближний Восток, Среднюю Азию, Китай.

Важно отметить, что начальная стадия развития орнамента в мировом искусстве связана в первую очередь именно с керамикой. В узорах, покрывавших керамические сосуды нового каменного и медного веков, прослеживалось построение гармонической, ритмически упорядоченной композиции и вместе с тем возникала особая область художественной деятельности— прикладное искусство.

Следующий этап развития керамического производства относится к периоду сложения рабовладельческих государств на Древнем Востоке.

Важнейшим фактором совершенствования керамического мастерства явилось изобретение гончарного круга (IV тыс. до н. э.), применение которого резко повысило производительность труда и улучшило качество изделий. Гончарным делом стали заниматься мужчины. Посуда, сделанная на гончарном круге, появляется в различных местах в разное время, но только там, где уже выделились ремесленники.

Выдающимся достижением керамистов Древнего Востока было также изобретение цветных глазурей. Описание способа приготовления фриттованных глазурей содержится на глиняных табличках с клинописным текстом, обнаруженных в библиотеке ассирийского царя Ассурбанипала в Ниневии (VII в. до н. э.).

Широко известна в первую очередь архитектурная поливная керамика Ассирии, Вавилона, Древнего Ирана. Особенного совершенства достигли иранские глазурованные панно с рельефными многоцветными изображения" и, украшавшие стены дворцов и храмов. Самым прославленным является фриз из дворца в Сузах с фигурами «бессмертных» царской гвардии — торжественно шествующих воинов в роскошных узорных одеяниях, которые должны были по представлению древних персов охранять царя в случае измены живой охраны. Очень выразительными были и глазурованные изображения львов и фантастических животных, занимавшие почетное место в украшении дворцовых покоев. Наиболее прославилась своими на редкость гармоничными и благородными пропорциями стройная амфора— ваза с двумя высокими ручками, предназначавшаяся для хранения масла и вина.

Изделия изготавливаются гладкими или с рельефом, с ровным или фигурным краем, декорируются подглазурными и надглазурными керамическими красками, деколью, люстрами, препаратами драгоценных металлов и др. Изготавливаются фарфоровые изделия в основном двумя способами: литьем и формованием с помощью шаблона в гипсовых формах. Изделия из костяного и фриттового фарфора, ввиду отсутствия или малого количества пластичных материалов в составе, изготавливаются только литьем, иногда с клеящими добавками.

Фарфоровые массы в отдельных случаях можно окрашивать керамическими пигментами на основе кобальта, хрома, никеля и др. в зависимости от максимальной температуры обжига. Готовые фарфоровые массы можно использовать в качестве материала для изготовления декоративных изделий с кристаллическими и матовыми глазурями, обжигая их при температуре 1100-1200Т. Более тонкие сорта имеют глазурь из полевого шпата, без извести, благодаря чему получают молочно-матовый тон; более простые сорта имеют совершенно прозрачную известковую глазурь.

Фарфор сегодня расписывается несколькими способами:

-подглазурной росписью с высокотемпературным обжигом. краски наносятся прямо на бисквитный фарфор. Затем фарфоровое изделие покрывается прозрачной глазурью и обжигается при высокой температуре до 1350 градусов в тоннельной печи.

- надглазурной росписью при низкотемпературном обжиге фарфора.

Надглазурная роспись фарфора с высокотемпературным и низкотемпературным обжигом подразумевает нанесение красок на уже обожжённую глазурованную поверхность фарфорового изделия. Надглазурная роспись богаче палитрой красок и наносится уже по глазурованному белью (профессиональный термин нерасписанного белого фарфора) и после обжигается в муфельной печи при температуре от 780-850 градусов. Обжиг высокотемпературных надглазурных фарфоровых красок (или внутриглазурных красок,) проходит при 820 - 870 С. При этой температуре краска въедается в глазурь и в дальнейшем лучше противостоит механическому и химическому воздействию кислых пищевых продуктов и алкоголя.

Среди красок для росписи фарфора особо выделяется группа красок, приготовленных с использованием благородных металлов. Наиболее распространены краски с использованием золота, реже используются серебряная и платиновая краска. Чаще всего используются надглазурные золотые краски для низкотемпературного обжига фарфора, хотя существуют и внутриглазурные золотые краски.

Фарфор расписывают матовой или блестящей позолотой. В обоих случаях это вязкая чёрная или коричневая жидкость, содержащая 12 - 32 % золота для блестящей позолоты фарфора или 52 % мелкой золотой пыли и химически растворённого золота для матовой позолоты фарфора.

Золотые, серебрянные люстры, полирголь полировочный и порошковое золото и серебро 50 -90 процентное обжигаются при более 760 град вместе с красками.

Блестящая позолота Во время обжига фарфора начинает сверкать и в дальнейшем не требует дополнительной обработки.

Матовая позолота после обжига фарфора остаётся матовой и полируется стекловолокном из пластика или морского песка, агатовым «карандашом». Порошковое золото после обжига имеет матовый вид и цируется агатовым карандашом (наносится узор примерно как простым карандашом по бумаге, только в нашем случае с растушёвкой узора ошибиться нельзя, т.к. это потом исправить нельзя никак. Мастер в этом случае должен быть очень высокой квалификации.)

Толщина матовой позолоты фарфора в 6 раз больше, чем толщина блестящей позолоты фарфора, и, таким образом, матовая позолота фарфора более декоративна и устойчива. Кроме золота, матовая золотая краска содержит и другие благородные металлы, которые добавляют оттенок краске.

Сочетание матового и блестящего после цировки создаёт дополнительный очень красивый декоративный эффект на фарфоре.

Золотые краски с более низким процентом содержания золота (10-12%) обжигаются при температуре от 720 до 760 градусов (костяной фарфор обжигается на низкой планке температуры, а фарфор на более высокой планке температуры). Эти краски более декоративные, и после декорирования ими нельзя участки, покрытые глянцем (золотом) подвергать механическому воздействию (мыть абразивными средствами и в посудомоечной машине.)

Люстры и порошковые золотые краски более устойчивы на фарфоре, чем 10-12% глянц. Но за всю историю создания фарфора и его технологий ничего лучше и дешевле декорирования фарфора глянцем пока так и не придумали.

Профессиональная надглазурная роспись осуществляется на живичном скипидаре и скипидарном масле.

Краски предварительно замачиваются на палитре на сутки и более. После для работы тщательно растираются с добавлением скипидарного масла. Скипидар в баночках должен быть сухой, слегка жирный и жирный (скипидар постепенно переходит из одного состояния в другое).

Масло тоже должно быть более текучее и более густое. Для работы берётся кусочек замоченной краски, добавляется масло, скипидар (здесь важно краску чувствовать) и разводится до консистенции густой сметаны.

Для мазковой росписи кистью разводится краску чуть погуще, для перьевой росписи -чуть пожиже. ВАЖНО, чтобы краска не растекалась из под пера или кисти.

Древесина, строение и состав древесины.

Древесина - ценнейшее сырье для промышленной и художественной обработки. Большая потребность в древесине во многих областях техники объясняется ее свойствами, которые делают древесину важным конструкционным материалом для строительства, горнодобывающей промышленности, железнодорожного транспорта, энергетики и т. д. Благодаря таким технологическим свойствам, как легкость обработки резанием и окончательной доводки поверхности изделия, а также натуральным декоративным достоинствам древесина - незаменимый материал особенно в мебельной промышленности и столярном деле. Химический состав древесины обусловливает ее применение в качестве сырья для целлюлозно-бумажной промышленности и производства древесных пластиков.

Издавна применялась художественная резьба по дереву. Трудно установить время изготовления первых культовых символов - идолов, стилизованных изображений зверей, небесных светил. Многие такие изделия служили своего рода талисманами, в них верили, им поклонялись.

СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДРЕВЕСИНЫ

В процессе роста дерева по периметру ствола ежегодно возникают слои клеток, образующих годовые слои, причем слой, нарастающий раньше (весенний), более мягкий и более светлый, чем последующие слои, нарастающие летом и осенью, - более твердые и темные. С течением времени внутренние слои утолщаются и твердеют, образуя ядро - наиболее ценную часть дерева. Наружные годовые слои остаются большей частью мягкими, образуя заболонь. В центре разреза ствола находится сердцевина диаметром 2-5 мм, состоящая из рыхлой ткани. Процесс роста ствола происходит главным образом в находящемся непосредственно за корой тонком слое, называемом мезгой. Кора образует наружный, защитный слой дерева. Остальная часть ствола исполняет главные механические функции, а именно удерживает дерево в вертикальном положении, а также противодействует естественным нагрузкам (ветер, снег).

Главный элемент структуры древесины - клетки. Длина клеток составляет обычно 2-4 мм, а размер в поперечнике 20—40 мкм. Стенки клеток являются композитом со сложной структурой. Микроволокна композита, характеризующиеся высокой прочностью, построены из кристаллической целлюлозы и составляют примерно 45 % от массы стенок клетки. Целлюлоза является полимером [С₆Н₁₀О₅]_п со степенью полимеризации около 10⁴.

Очень существенным компонентом древесины является вода. Различают связанную и свободную воду. Около 25-30 % влаги содержится в древесине в связанном виде и очень трудно поддается удалению. Остальная влага, заполняющая межклеточное пространство, легко выпаривается во время сушки.

Дерево, насыщенное водой, легко отдает ее воздуху, пересушенное дерево, наоборот, поглощает влагу из воздуха. Высыхание и увлажнение особенно интенсивно происходят в основных сечениях древесины. Растущее дерево очень быстро впитывает воду, причем количество ее зависит не только от вида дерева, но и от времени года. Например, оптимальное содержание воды в растущей сосне или ели составляет 80 %, в березе 70 %. При транспортировке по воде (сплав) влажность дерева повышается еще больше. Такую древесину называют мокрой.

При длительном хранении на складе насыщение древесины водой стабилизируется, достигая определенного содержания в условиях окружающего воздуха. В зависимости от климата и времени года влажность древесины, находящейся на воздухе, составляет 15-20%. Высушенная древесина носит название воздушно-сухой.

Свойства древесины.

Свойства древесины, проявляющиеся при взаимодействии ее с внешней средой, но не связанные с изменением химического состава древесинного вещества, принято называть физическим. Из этого обширного ряда свойств несколько условно выделяются свойства древесины, обнаруживающиеся под действием механических усилий. Ниже рассматриваются физические свойства, показатели которых определяются методами, регламентированными действующими стандартами. Кроме того, освещается ряд пока мало распространенных, но перспективных методов физических исследований древесины. Физические свойства древесины объединены в восемь следующих групп: свойства, характеризующие внешний вид и макроструктуру древесины; влажность и свойства, связанные с ее изменением; плотность; проницаемость древесины жидкостями и газами; тепловые свойства; электрические свойства; действие излучений на древесину; звуковые свойства древесины.

Главным показателем механических свойств древесины является ее прочность, способность противостоять расщеплению при воздействии внешних сил. Для определения технологичности очень важным показателем будет твердость, т.е. сопротивляемость обработке различным инструментом. Пластичность является также важным показателем технологичности, т.к. это свойство древесины изменять свою форму без признаков разрушения в процессе гнутья. Пластичность предполагает сохранение древесиной приданной гнутьем формы после снятия нагрузки. Упругость же, наоборот, предполагает восстановление первоначальной формы после снятия внешней нагрузки. Большое значение имеют плотность древесины, влажность, показатели усушки, разбухания, теплопроводности. Рассмотрим их подробнее:

Плотность. При условии влажности не более 12% по показателям плотности (кг/м) древесину можно разделить на следующие группы:

высокой плотности ... 750 и выше

средней плотности ... 550 - 740

малой плотности ... 540 и ниже

Плотность основных пород приведена в таблице 1.

Таблица 1

Физические свойства древесины (среднее значение)

Порода древесины Плотность, кг/м3 Коэффициенты усушки (числитель) и разбухания (знаменатель), %

при 12%-ной влажности в абсолютно сухом состоянии условная объемных радиальных тангенциальных

березы 630 600 500 0,54/0,64 0,26/0,28 0,31/0,34

бук 670 640 530 0,47/0,55 0,17/0,18 0,32/0,35

дуб черешчатый 690 650 550 0,43/0,50 0,18/0,19 0,27/0,29

ель 445 420 360 0,43/0,50 0,16/0,17 0,28/0,31

липа 495 470 400 0,49/0,58 0,22/0,23 0,30/0,33

лиственница 660 630 520 0,52/0,61 0,19/0,20 0,35/0,39

ольха 520 490 420 0,43/0,49 0,16/0,17 0,28/0,30

осина 495 470 400 0,41/0,47 0,14/0,15 0,28/0,30

пихта кавказская 435 410 350 0,46/0,54 0,17/0,18 0,31/0,34

пихта сибирская 375 350 300 0,39/0,44 0,11/0,11 0,28/0,31

сосна кедровая 435 410 350 0,37/0,42 0,12/0,12 0,26/0,28

сосна обыкновенная 500 470 400 0,44/0,51 0,17/0,18 0,28/0,31

Влажность - свойство древесины, характеризующее количество содержащейся в ней влаги. Структура древесных волокон такова, что влага лучше всего проникает через торцевые поверхности. Влага, находящаяся в полостях клеток и межклеточном пространстве, называется свободной, а в клеточных стенках - связанной или гигроскопической. Под относительной влажностью подразумевается соотношение массы заключенной в ней влаги к массе сухой древесины.

По степени влажности древесина может быть абсолютно сухой (влажность равна 0%), комнатно-сухой (влажность от 8 до 15%), воздушно-сухой (влажность от 16 до 20%), полусухой (влажность от 21 до 23%), сырой (влаги более 23%), свежесрубленной (влажность от 40 до 75%) и мокрой (влажность более 75%). Б таблице 2 приведены показатели средней влажности древесины в свежесрубленном состоянии.

Показатели средней влажности древесины в свежесрубленном состоянии

Породы древесины Влажность в свежесрубленном состоянии (%)

Хвойные породы (в среднем): 90

ель 91

лиственница 82

пихта 101

сосны кедровые сибирские и корейские 92

сосна обыкновенная 88

Лиственные породы мягкие (в среднем): 80

ива 85

липа мелколистная 60

осина 82

ольха 84

тополь 93

твердые (в среднем): 65

березы бородавчатая и пушистая 78

береза ребристая 68

бук 64

вяз 78

граб 60

дуб 50

ясень маньчжурский 78

ясень обыкновенный 36

Теплопроводность - способность древесины проводить тепло от одной поверхности к другой. Теплопроводность зависит от ее влажности и объемного веса. Влажная древесина имеет более низкий коэффициент теплопроводности. Вес древесины зависит от породы: хвойные имеют меньшую плотность, а следовательно, и меньшую теплопроводность. Превосходство по теплопроводности дерева над кирпичом очевидно, поскольку кирпичные стенки толщиной 510 мм (в два кирпича) обладают такими же термоизоляционными свойствами, как и стена из деревянного бруса толщиной 100 мм, а по стоимости эти материалы не сравнимы. К тому же, деревянные стены "накапливают" тепло и распределяют его по всему помещению. В таком доме будет тепло даже в самый лютый мороз.

Звукопроводность - свойство дерева проводить звук. Звук в различных направлениях распространяется с неодинаковой интенсивностью. Звукопроводность древесины вдоль волокон в 4-5 раз выше, чем поперек волокон.

Усушка - уменьшение общего объема древесины из-за испарения из нее влаги. Усушка прямо пропорциональна степени уменьшения влажности древесины. В различных направлениях древесина усыхает неодинаково. При уменьшении влажности от 30 до 0% усушка составляет следующие величины: вдоль волокон - 0,1%, по радиальному направлению - от 4 до 8%, по тангенциальному - от 8 до 12%.

Разбухание - процесс, обратный усушке. Высокая гигроскопичность является причиной того, что древесина хорошо впитывает влагу, при этом она разбухает, увеличивается в объеме, в результате чего небольшие трещины исчезают. Избыток влаги в древесине ухудшает ее физико-механические свойства. При сушке влага испаряется очень медленно. Повышенная влажность готового изделия приводит к изменению его геометрических размеров, короблению, что резко снижает ее качество.

Для количественной характеристики содержания воды в древесине используют показатель - влажность. Под влажностью древесины понимают выраженное в процентах отношение массы воды к массе сухой древесины: W = (m - m0) / m0 * 100, где m - начальная масса образца древесины, г, а m0 - масса образца абсолютно сухой древесины, г.

Измерение влажности осуществляется прямыми или косвенными методами. Прямые методы основаны на выделении тем или иным способом воды из древесины, например высушиванием. Эти методы простые, надёжные и точные, но имеют недостаток - довольно продолжительную процедуру. Этого недостатка лишены косвенные методы, основанные на измерении показателей других физических свойств, которые зависят от содержания воды в древесине. Наибольшее распространение получили кондуктометрические электровлагомеры, измеряющие электропроводность древесины. Однако и эти способы имеют свои недостатки: дают надёжные показания в диапазоне от 7 до 30% и лишь только в месте введения игольчатых контактов.

Различают две формы воды, содержащейся в древесине: связанную и свободную. Связанная вода находиться в клеточных стенках, а свободная содержится в полостях клеток и межклеточных пространствах. Связанная вода удерживается в основном физико-химическими связями, изменение её содержания существенно отражается на большинстве свойств древесины. Свободная вода, удерживаемая только механическим связями, удаляется легче, чем связанная вода, и оказывает меньшее влияние на свойства древесины.

При испытаниях с целью определения показателей физико-механических свойств древесины её кондиционируют, приводя к нормализованной влажности. Если нет особых примечаний, то показатель равен 12%.

На практике по степени влажности различают древесину:

1. мокрую, W > 100%, длительное время находившуюся в воде;

2. свежесрубленную, W = 50-100%, сохранившую влажность растущего дерева;

3. воздушно-сухую, W = 15-20%, выдержанную на открытом воздухе;

4. комнатно-сухую, W = 8-12%, долгое время находившуюся в отапливаемом помещении;

5. абсолютно-сухую, W = 0, высушенную при температуре t=103±2°C.

Усушка древесины

Уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении из неё связанной воды называется усушкой. Удаление свободной воды не вызывает усушки. Чем больше клеточных стенок в единице объёма древесины, тем больше в ней связанной воды и выше усушка. Усушка древесины не одинакова в разных направлениях: в тангенциальном направлении в 1,5 - 2 раза больше, чем в радиальном.

Под полной усушкой, или максимальной усушкой Bmax понимают уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении всего количества связанной воды. Формула для вычисления полной усушки, %, имеет вид:

Bmax = (amax - amin) / amax * 100

где amax и amin - размер (объём) образца соответственно при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок и в абсолютно-сухом состоянии, мм (мм3).

Полная линейная усушка древесины наиболее распространённых отечественных пород в тангенциальном направлении составляет 8-10 %, в радиальном 3-7 %, а вдоль волокон 0,1-0,3 %. Полная объёмная усушка находится в пределах 11-17 %. Усушка древесины учитывается при распиловке брёвен на доски (припуски на усадку), при сушке пиломатериалов и т.д.

Внутренние напряжения возникают в древесине без участия внешних нагрузок. Они образуются в результате неодинаковых изменений объёма тела при сушке - сушильные напряжения, пропитке и в процессе роста дерева. Полные сушильные напряжения удобно как совокупность двух составляющих - влажностных и остаточных напряжений.

Влажностные напряжения вызваны неоднородной усушкой материала. В поверхностных зонах доски, где влажность ниже, чем в центре, из-за стеснения свободной усушки возникают растягивающие напряжения, а внутри доски - сжимающие. Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций. Остаточные напряжения в отличие от влажностных не исчезают при выравнивании влажности в доске и наблюдаются как во время сушки, так и после её полного завершения.

Если растягивающие напряжения достигают предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон, появляются трещины. Так появляются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние в конце сушки.

Коробление древесины

Изменение формы пиломатериалов и заготовок при сушке, а также выпиловке и неправильном хранении называется короблением. Чаще всего коробление происходит из-за различая усушки по разным структурным направлениям. Различают поперечную и продольную покоробленность. Продольная покоробленность бывает: бывает по кромке, по пласти и крыловатость.

На рисунки ниже изображены виды покоробленности: А - поперечная: а - желобчатая, б - трапециевидная, в - ромбовидная, г - овальная; Б - продольная: д - по кромке, е - по пласти, ж - крыловатость.

Коробление может возникать при механической обработке сухих пиломатериалов: при несимметричном строгании, ребровом делении из-за нарушения равновесия остаточных напряжений.

Влагопоглощение

Способность древесины вследствие её гигроскопичности поглощать влагу (пары воды) из окружающего воздуха называется влагопоглощением. Влагопоглощение практически не зависит от породы. Способность к поглощению влаги является отрицательным свойством древесины. Сухая древесина, помещённая в очень влажную среду, сильно увлажняется, что ухудшает её физико-механические характеристики, снижает биостойкость и т.д. Чтобы защитить древесину от влияния влажного воздуха, поверхность деревянных деталей и изделий покрывают различными лакокрасочными и плёночными материалами.

Разбухание древесины

Увеличение линейных размеров и объёма древесины при повышении в ней содержания связанной воды называется разбуханием. Разбухание происходит при выдерживании древесины во влажном воздухе или воде. Это - свойство, обратное усушке, и подчиняется, в основном, тем же закономерностям. Полное разбухание, %, вычисляют по формуле:amax = (amax - amin) / amin * 100, где amax и amin - размер (объём) образца соответственно при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок, и в абсолютно сухом состоянии, мм (мм3). Так же, как и усушка, наибольшее разбухание древесины наблюдается в тангенциальном направлении поперёк волокон, а наименьшее - вдоль волокон.

Разбухание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединений (в бочках, чанах, судах и т.д.).

Водопоглощение

Способность древесины увеличивать свою влажность при непосредственном контакте с капельножидкой водой называется водопоглощением. Максимальная влажность, которой достигает погруженная в воду древесина, складывается из предельного количества связанной воды и наибольшего количества свободной воды. Очевидно, что количество свободной воды зависит от объёма полостей в древесине, поэтому, чем больше плотность древесины. Тем меньше её влажность, характеризующая максимальное водопоглощение.

Способность древесины поглощать воду, а также другие жидкости имеет значение в процессах варки древесины для получения целлюлозы, при пропитке её растворами антисептиков и антипиринов, при сплаве лесоматериалов и в других случаях.

Плотность древесины

Это свойство характеризуется массой единицы объёма материала, и имеет размерность в кг/м3 или г/см3.

1. Плотность древесинного вещества pд.в., г/см, т.е. плотность материала клеточных стенок, равна: pд.в. = mд.в. / vд.в., где mд.в. и vд.в. - соответственно масса, г, и объем, см3, древесинного вещества. Этот показатель равен для всех пород 1,53 г/см3, поскольку одинаков химический состав клеточных стенок древесины.

2. Плотность абсолютно сухой древесины p0 равна: p0 = m0 / v0, где m0, v0 - соответственно масса и объём древесины при W=0%.

Плотность древесины меньше плотности древесинного вещества, так как она включает пустоты (полости клеток и межклеточные пространства, заполненнве воздухом). Относительный объём полостей, заполненных воздухом, характеризует пористость древесины П: П = (v0 - vд.в.) / v0 * 100, где v0 и vд.в. - соответственно объём образца и содержащегося в нём древесинного вещества при W=0%. Пористость древесины колеблется в пределах от 40 до 80%.

3. Плотность влажной древесины: pw = mw / vw, где mw и vw - соответственно масса и объём древесины при влажности W. Плотность древесины зависит от её влажности. При влажности W < Wпн плотность изменяется незначительно, а при увеличении влажности выше Wпн наблюдается значительный рост плотности древесины.

4. Парциальная влажность древесины p`w характеризует содержание (массу) сухой древесины в единице объёма влажной древесины: p`w = m0 / vw, где m0 - масса абсолютно сухой древесины, г или кг; vw - объем, см3 или м3, древесины при данной влажности W.

5. Базисная плотность древесины выражается отношением массы абсолютно сухого образца m0 к его объёму при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок Vmax:pБ = m0 / vmax. Этот основной показатель плотности, который не зависит от влажности, широко используется для оценки качества сырья в деревообработке, целлюлозно-бумажной промышленности и в других случаях.

Величина плотности древесины изменяется в очень широких пределах. Среди пород России и ближнего зарубежья древесину с очень малой плотностью имеет пихта сибирская (345), ива белая (415), а наиболее плотную - самшит (1040), ядро фисташка (1100). Диапазон изменения плотности древесины иноземных пород шире: от 100-130 (бальза) до 1300 (бакаут). Значения плотности здесь и ниже даны в килограммах на метр кубический (кг/м3).

По плотности древесины при 12% влажности породы делят на 3 группы: с малой (Р12 < 540), средней (550 < P12 < 740) и высокой (P12 > 740) плотностью древесины.

Проницаемость характеризует способность древесины пропускать жидкости или газы под давлением.

Водопроницаемость древесины вдоль волокон значительно больше, чем поперёк волокон, при этом у древесины лиственных пород она в несколько раз больше, чем у хвойных.

Тепловые свойства

К тепловым свойствам относятся теплоёмкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение.

Теплоёмкость - способность древесины аккумулировать тепло является удельная теплоёмкость С, представляющая собой количество теплоты, необходимое для того чтобы нагреть 1 кг массы древесины на 1 (0) С. Удельная теплоёмкость для всех пород одинакова и для абсолютно сухой древесины составляет (ФОРМУЛА). С увеличением влажности теплоёмкость увеличивается.

Теплопроводность - свойство, характеризующее интенсивность переноса тепла в материале. Коэффициент теплопроводности ( ФОРМУЛА), с увеличением температуры, влажности и плотности увеличивается. Вдоль волокон (СИМВОЛ) в 2 раза больше, чем поперёк.

Температуропроводность характеризует способность древесины выравнивать температуру по объёму.

Тепловое расширение - способность древесины увеличивать линейные размеры и объём при нагревании. Коэффициент теплового расширения древесины в 3-10 раз меньше, чем у металла, бетона, стекла.

Электрические свойства

Электропроводность - способность древесины проводить электрический ток, которая находится в обратной зависимости от электрического сопротивления.

Сухая древесина относится к диэлектрикам

С повышением влажности древесины сопротивление уменьшается. Особенно резкое снижение ( в десятки миллионов раз) сопротивления наблюдается при увеличении содержания связанной воды. Дальнейшее увеличение влажности вызывает падение сопротивления лишь в десятки или сотни раз. Этим объясняется снижение точности определения влажности электровлагомерами в области, выше Wпн.

Электрическая прочность - способность древесины противостоять пробою, т.е. снижению сопротивления при больших напряжениях.

Диэлектрические свойства характеризуют поведение древесины в переменном электрическом поле. Показатели: диэлектрическая проницаемость и тангенс угла потерь.

Диэлектрическая проницаемость равна отношению ёмкости конденсатора с прокладкой из древесины к ёмкости конденсатора с воздушным зазором между электродами. Этот показатель для сухой древесины равен 2-3.

Тангенс угла диэлектрических потерь характеризует долю подведённой мощности тока, которая поглощается древесиной и превращается в тепло.

Пьезоэлектрические свойства проявляются в том, что под действием механических усилий на поверхности древесины возникают электрические заряды.

Звуковые свойства древесина

Одно из этих свойств - звукопроводность, показателем которой являются скорость звука. Скорость звука С, м/с, в древесине можно определить по формуле: C = (E / p)½, где Е - динамический модуль упругости, Н/м2; р - плотность древесины, кг/м3.

Другой важный показатель, характеризующий способность древесины отражать и проводить звук, - акустическое сопротивление, Па*с/м: R = p * C.

Свойства древесины, проявляющиеся под воздействием электромагнитных излучений

Поверхностные зоны древесины могут эффективно прогреваться с помощью невидимых инфракрасных лучей. Значительно глубже - до 10-15 см - проникают в древесину лучи видимого света. По характеру отражения световых лучей можно оценивать наличие видимых пороков древесины. Световое лазерное излучение прожигает древесину и в последнее время успешно используется для выжигания деталей сложной конфигурации.

Ультрафиолетовые лучи проникают гораздо хуже в древесину, но вызывают свечение - люминесценцию, которое может быть использовано для определения качества древесины.

Рентгеновские лучи используются для определения особенностей тонкого строения древесины, выявления скрытых пороков и в других случаях.

Из ядерных излучений можно отметить бета-излучения, которые используются при денсиметрии растущего дерева. Гораздо шире могут применятся гамма-излучения, которые глубже проникают в древесину и используются при определении её плотности, обнаружении гнилей в рудничной стойке, конструкциях и т.д.

Химические свойства древесины

Древесина состоит преимущественно из органических веществ (99% общей массы). Элементный химический состав древесины разных пород практически одинаков. Абсолютно сухая древесина в среднем содержит 49% углерода, 44% кислорода, 6% водорода, 0,1-0,3% азота. При сжигании древесины остаётся её неорганическая часть - зола. В состав золы входят кальций, калий, натрий, магний и другие элементы.

Перечисленные химические элементы образуют основные органические вещества: целлюлозу, лигнин и гемицеллюлозы.

Целлюлоза - природный полимер, полисахарид с длинной цепной молекулой. Формула целлюлозы (C6H10O5)n, где n - степень полимеризации, равная 6000-14000. Это очень стойкое вещество, нерастворимое в воде и обычных органических растворителях (спирте, эфире и др.), белого цвета. Пучки макромолекул целлюлозы - тончайшие волоконца называются микрофибриллами. Они образуют целлюлозный каркас стенки клетки. Микрофибриллы ориентированны преимущественно вдоль длинной оси клетки, между ними находится лигнин, гемоцеллюлозы, а также вода.

Лигнин - полимер ароматической природы (полифенол) сложного строения; содержит больше углерода и меньше кислорода, чем целлюлоза. Именно с этим веществом связан процесс одревеснения молодой клеточной стенки. Лигнин химически нестоек, легко окисляется, взаимодействует с хлором, растворяется при нагревании в щелочах, водных растворах сернистой кислоты и её кислых солей.

Гемицеллюлозы - группа полисахаридов, в которую входят пентозаны (C5H8O4)n и гексозаны (C6H10O5)n. Формула гексозанов на первый взгляд идентична формуле целлюлозы. Однако степень полимеризации у всех гемицеллюлоз гораздо меньше и составляет 60-200. Это свидетельствует о более коротких цепочках молекул и меньшей стойкости этих веществ по сравнению с целлюлозой.

Кроме основных органических веществ, в древесине содержится сравнительно небольшое количество экстрактивных веществ (таннидов, смол, камедей, пектинов, жиров и др.), растворимых в воде, спирте или эфире.

В качестве сырья древесину потребляют три отрасли химической промышленности: целлюлозно-бумажная, гидролизная и лесохимическая.

Целлюлозно-бумажная промышленность вырабатывает целлюлозу для изготовления бумаги, картона и целого ряда целлюлозных материалов (производных целлюлозы), а также древесноволокнистых плит.

Основываясь на высокой химической стойкости целлюлозы, путём воздействия различных агентов на древесину переводят в раствор сопровождающие её менее стойкие вещества. Различают три группы способов промышленного получения целлюлозы: кислотные, щёлочные и нейтральные. Выбор того или иного способа зависит в основном от породного состава перерабатываемого древесного сырья.

К группе кислотных способов относятся сульфитный и бисульфитный. При сульфитном способе в качестве сырья используется древесина малосмолистых хвойных (ели, пихты) и ряда лиственных пород. Бисульфитный способ позволяет использовать для получения целлюлозы древесину практически любых пород.

К группе щёлочных способов относятся сульфатный и нейтральный. Наибольшее распространение получил сульфатный метод. Варка щепы ведется в растворе едкого натра и сернистого натрия. Сульфатный способ позволяет получать более прочные волокна. К достоинствам этого способа относится меньшая продолжительность варки, а также возможность осуществлять процесс по замкнутой схеме (путем регенерации щелока), что уменьшает опасность загрязнения водоемов. Этим способом получают более половины производимой в мире целлюлозы, так как он позволяет использовать древесину любых пород.

Нейтральный - способ получения целлюлозы из древесины лиственных пород, при котором варочный раствор содержит вещества (моносульфиты), имеющие реакцию, близкую к нейтральной.

Широкое применение находят производные целлюлозы. При взаимодействии целлюлозы с растворами едкого натра, азотной и серной кислот или уксусным ангидридом можно получить искусственные ткани (штапель, вискозный и ацетатный шёлк), кордонное волокно для изготовления автомобильных и авиационных шин, целлофан, целлулоид, кино- и фотоплёнки, нитролаки, нитроклеи и другие продукты.

При взаимодействии водных растворов кислот с древесиной происходит гидролиз целлюлозы и гемицеллюлоз, которые превращаются в простые сахара (глюкозу, ксилозу и др.) Эти сахара можно подвергать химической переработке, получая ксилит, сорбит и другие продукты. Однако гидролизная промышленность в основном ориентируется на последующую биохимическую переработку сахаров.

Реакция гидролиза происходит при довольно высокой температуре (150-190°С). При охлаждении гидролизата (водного раствора простых сахаров) образуются пары, из конденсата которых получают фурфурол. Он применяется в производстве пластмасс, синтетических волокон (нейлона), смол, изготовления медицинских препаратов (фурацилина и др.), красителей и других продуктов.

При дальнейшей переработке гидролизата получают кормовые дрожжи, этиловый спирт (этанол), углекислый газ. Этанол получают только из хвойной древесины, используют как растворитель и, всё больше, как топливо.

При нагревании древесины без доступа воздуха происходит пиролиз. В результате пиролиза образуется уголь, жижка и газы.

Древесный уголь, отличающийся высокой сорбционной способностью, применяют для очистки промышленных растворов, сточных вод, в производстве сахара, при выплавке цветных металлов, при изготовлении медицинских препаратов, полупроводников, электродов и для многих других целей.

Жижка - раствор продуктов разложения, используется в производстве антисептиков, фенолов, уксусной кислоты, метилового спирта, ацетона. Газы, образующиеся при пиролизе древесины, используют в качестве топлива.

Сырьём для лесохимической промышленности помимо низкокачественной древесины являются экстрактивные вещества. Добыча смолы (живицы) из хвойных пород достигается путём подсочки. Для этого на поверхности стволов сосны или кедра осенью наносят специальную рану (карру), из которой живица вытекает в конический приёмник. Переработка живицы осуществляется на лесохимических предприятиях, где происходит отгонка с водяным паром летучей части - скипидара и уваривание канифоли.

Скипидар широко применяется как растворитель в лакокрасочной промышленности для производства синтетической камфары. Камфара используется в производстве целлюлозы, лаков и киноплёнки. Канифоль применяют в производстве каучука, бумаги, нитролаков, электроизоляционных материалов и др.

Дубильные вещества (танниды), используемые при выделке кож получают из коры ивы, ели, лиственницы, пихты, а также из древесины дуба и каштана.

Физические свойства древесины

Свойства древесины, обнаруживаемые при испытаниях, не приводящих к изменению химического состава, называются физическими.

1. Внешний вид древесины

2. Влажность древесины и свойства, связанные с её изменением

3. Тепловые свойства

4. Электрические свойства

5. Звуковые свойства

6. Свойства древесины, проявляющиеся под воздействием электромагнитных излучений

Внешний вид древесины

Он характеризуется следующими свойствами: цветом, блеском, текстурой и макроструктурой.

Под цветом древесины понимают определённое зрительное ощущение, которое зависит, в основном, от спектрального состава отражённого ею светового потока. Цвет - одна из важнейших характеристик внешнего вида древесины. Его учитывают при выборе пород для внутренней отделки помещений, изготовлении мебели, музыкальных инструментов, художественных поделок и т.д.

Окраска древесины зависит от породы, возраста дерева, климата района произрастания. Древесина может изменять цвет при выдержке под влиянием воздуха и света, при поражении грибами, а так же при длительном нахождении под водой. Тем не менее, цвет многих пород настолько характерен, что может служить одним из признаков при их распознавании.

Блеск - это способность древесины направленно отражать световой поток. Наибольшим блеском из отечественных пород отличается древесина дуба, бука, белой акации, бархатного дерева; из иноземных - древесина атласного дерева и махагони (красного дерева).

Текстурой называется рисунок, образующийся на поверхности древесины вследствие перерезания анатомических элементов (годичных слоёв, сердцевинных лучей, сосудов).

Для оценки качества древесины по внешнему виду используют такие характеристики, как ширина годичных слоёв и содержание поздней древесины.

Ширина годичных слоёв - число слоёв, приходящихся на 1 см отрезка, отмеренного по радиальному направлению на торцевой поверхности образца.

Содержание поздней древесины определяется соотношением (в процентах) между суммарной шириной зон поздней древесины и общей протяжённостью (в радиальном направлении) участка измерения, включающего целое число слоёв.

2. Влажность древесины и свойства, связанные с её изменением

На практике по степени влажности различают древесину:

мокрую, W > 100%, длительное время находившуюся в воде;

свежесрубленную, W = 50-100%, сохранившую влажность растущего дерева;

воздушно-сухую, W = 15-20%, выдержанную на открытом воздухе;

комнатно-сухую, W = 8-12%, долгое время находившуюся в отапливаемом помещении;

абсолютно-сухую, W = 0, высушенную при температуре t=103±2°C.

Усушка. Уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении из неё связанной воды называется усушкой. Удаление свободной воды не вызывает усушки. Чем больше клеточных стенок в единице объёма древесины, тем больше в ней связанной воды и выше усушка.

Усушка древесины не одинакова в разных направлениях: в тангенциальном направлении в 1,5 - 2 раза больше, чем в радиальном.

Под полной усушкой, или максимальной усушкой Bmax понимают уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении всего количества связанной воды.

Формула для вычисления полной усушки, %, имеет вид:

Bmax = (amax - amin) / amax * 100,

Усушка древесины учитывается при распиловке брёвен на доски (припуски на усадку), при сушке пиломатериалов и т.д.

Полные сушильные напряжения удобно как совокупность двух составляющих - влажностных и остаточных напряжений.

Коробление. Изменение формы пиломатериалов и заготовок при сушке, а также выпиловке и неправильном хранении называется короблением. Чаще всего коробление происходит из-за различая усушки по разным структурным направлениям. Различают поперечную и продольную покоробленность. Продольная покоробленность бывает: бывает по кромке, по пласти и крыловатость.

Влагопоглощение. Способность древесины вследствие её гигроскопичности поглощать влагу (пары воды) из окружающего воздуха называется влагопоглощением. Влагопоглощение практически не зависит от породы. Способность к поглощению влаги является отрицательным свойством древесины. Сухая древесина, помещённая в очень влажную среду, сильно увлажняется, что ухудшает её физико-механические характеристики, снижает биостойкость и т.д. Чтобы защитить древесину от влияния влажного воздуха, поверхность деревянных деталей и изделий покрывают различными лакокрасочными и плёночными материалами.

Разбухание. Увеличение линейных размеров и объёма древесины при повышении в ней содержания связанной воды называется разбуханием. Разбухание происходит при выдерживании древесины во влажном воздухе или воде. Это - свойство, обратное усушке, и подчиняется, в основном, тем же закономерностям. Полное разбухание, %, вычисляют по формуле: amax = (amax - amin) / amin * 100, где amax и amin - размер (объём) образца соответственно при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок, и в абсолютно сухом состоянии, мм (мм3). Так же, как и усушка, наибольшее разбухание древесины наблюдается в тангенциальном направлении поперёк волокон, а наименьшее - вдоль волокон.

Водопоглощение. Способность древесины увеличивать свою влажность при непосредственном контакте с капельножидкой водой называется водопоглощением. Максимальная влажность, которой достигает погруженная в воду древесина, складывается из предельного количества связанной воды и наибольшего количества свободной воды. Очевидно, что количество свободной воды зависит от объёма полостей в древесине, поэтому, чем больше плотность древесины. Тем меньше её влажность, характеризующая максимальное водопоглощение.

Плотность. Это свойство характеризуется массой единицы объёма материала, и имеет размерность в кг/м3 или г/см3.

а) Плотность древесинного вещества pд.в., г/см, т.е. плотность материала клеточных стенок, равна: pд.в. = mд.в. / vд.в., где mд.в. и vд.в. - соответственно масса, г, и объем, см3, древесинного вещества.

Этот показатель равен для всех пород 1,53 г/см3, поскольку одинаков химический состав клеточных стенок древесины.

б) Плотность абсолютно сухой древесины p0 равна: p0 = m0 / v0, где m0, v0 - соответственно масса и объём древесины при W=0%.

Плотность древесины меньше плотности древесинного вещества, так как она включает пустоты (полости клеток и межклеточные пространства, заполненнве воздухом).

Относительный объём полостей, заполненных воздухом, характеризует пористость древесины П: П = (v0 - vд.в.) / v0 * 100, где v0 и vд.в. - соответственно объём образца и содержащегося в нём древесинного вещества при W=0%. Пористость древесины колеблется в пределах от 40 до 80%.

в) Плотность влажной древесины: pw = mw / vw, где mw и vw - соответственно масса и объём древесины при влажности W. Плотность древесины зависит от её влажности. При влажности W < Wпн плотность изменяется незначительно, а при увеличении влажности выше Wпннаблюдается значительный рост плотности древесины.

г) Парциальная влажность древесины p`w характеризует содержание (массу) сухой древесины в единице объёма влажной древесины:p`w = m0 / vw, где m0 - масса абсолютно сухой древесины, г или кг; vw - объем, см3 или м3, древесины при данной влажности W.

д) Базисная плотность древесины выражается отношением массы абсолютно сухого образца m0 к его объёму при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок Vmax: pБ = m0 / vmax. Этот основной показатель плотности, который не зависит от влажности, широко используется для оценки качества сырья в деревообработке, целлюлозно-бумажной промышленности и в других случаях.

По плотности древесины при 12% влажности породы делят на 3 группы: с малой (Р12 < 540), средней (550 < P12 < 740) и высокой(P12 > 740) плотностью древесины.

Проницаемость характеризует способность древесины пропускать жидкости или газы под давлением.

Тепловые свойства

Теплоёмкость. Показателем способности древесины аккумулировать тепло является удельная теплоёмкость С, представляющая собой количество теплоты, необходимое для того чтобы нагреть 1 кг массы древесины на 1 (0) С. Удельная теплоёмкость для всех пород одинакова и для абсолютно сухой древесины составляет (ФОРМУЛА). С увеличением влажности теплоёмкость увеличивается.

Температуропроводность характеризует способность древесины выравнивать температуру по объёму.

Электрические свойства

Электропроводность - способность древесины проводить электрический ток, которая находится в обратной зависимости отэлектрического сопротивления.

Сухая древесина относится к диэлектрикам. С повышением влажности древесины сопротивление уменьшается. Особенно резкое снижение ( в десятки миллионов раз) сопротивления наблюдается при увеличении содержания связанной воды. Дальнейшее увеличение влажности вызывает падение сопротивления лишь в десятки или сотни раз. Этим объясняется снижение точности определения влажности электровлагомерами в области, выше Wпн.

Звуковые свойства

Свойства древесины, проявляющиеся под воздействием электромагнитных излучений

Механические свойства древесины

Применение древесины в качестве конструкционного материала обусловлено способностью сопротивляться действию усилий, т.е. механическими свойствами.

Различают следующие свойства древесины, проявляющиеся под воздействием механических нагрузок: прочность - способность сопротивляться разрушению, деформативность - способность сопротивляться изменению размеров и формы, технологические иэксплуатационные свойства.

Показатели механических свойств древесины определяют обычно при следующих видах испытаний: растяжении, сжатии, изгибе и сдвиге. Поскольку древесина - анизотропный материал, т.е. материал с различными свойствами в разных направлениях, указывают направление действия нагрузок: вдоль или поперек волокон (в радиальном или тангенциальном направлении).

Из-за сопротивления древесины внешним нагрузкам в ней возникают внутренние силы. Эти силы, отнесённые к единице площади сечения (1 см2) называются напряжениями. Максимальное напряжение, предшествующее разрушению тела, называют пределом прочности.

Предел прочности определяют на малых, чистых и не имеющих пороках образцах в лабораториях на испытательных машинах. Эти образцы имеют базисное сечение с размерами 20 * 20 мм и должны включать не менее 4-5 годичных слоёв. Некоторые виды испытаний производят на образцах, сечение которых отличается от указанного.

Прочность при сжатии определяется на образцах призматической формы. Схема испытания на прочность при сжатии вдоль волокон и размер образца показаны на рисунке:

Образец постепенно нагружают до разрушения. Затем по силоизмерителю испытательной машины отсчитывают максимальную нагрузку Рмах, Н. Предел прочности б, МПа, вычисляют по формуле: бw = Pmax / (a * b), где (a * b) - площадь сечения образца, мм2.

В среднем для всех отечественных пород при влажности древесины 12% предел прочности на сжатие вдоль волокон составляет около 50 МПа.

Прочность при сжатии поперёк волокон определяется по схеме на рисунке. Здесь указана равнодействующая сил, которые либо равномерно распределены по всей поверхности образца, либо по всей ширине, но на части длины его (местное сжатие). И в том, и в другом случаях определяют условный предел прочности. В качестве этого показателя используют предел пропорциональности, т.е. величину напряжений, до которых наблюдают линейную зависимость между напряжениями и деформациями. В среднем для всех пород он составляет 1/10 предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Испытания на прочность при растяжении проводятся на образцах другого вида:

Такая форма образцов обусловлена стремлением обеспечить разрушение в тонкой рабочей части, а не в месте закрепления, под воздействием именно растягивающих напряжений.

В среднем для всех пород предел прочности при растяжении вдоль волокон равен 130 МПа, а предел прочности при растяжении поперёк волокон в 20 раз ниже. Поэтому при конструировании изделий из древесины избегают растягивающих нагрузок, направленных поперёк волокон.

Для испытания древесины на статический изгиб применяют образцы в форме бруска размерами 20 * 20 * 300 мм:

Предел прочности при статическом изгибе, МПа, вычисляют по формуле: бw = (3/2) * ((Pmax*l) / (b * h2)), где Pmax - максимальная нагрузка, Н; l - пролет, т.е. расстояние между центрами опор, равный 240 мм; b и h - ширина (в радиальном) и высота (в тангенциальном) направлениях, мм.

В среднем предел прочности при статическом изгибе составляет 100 МПа.

При испытаниях к образцу прикладывают две равные и противоположно направленные силы, вызывающие разрушение в параллельной им плоскости, происходит сдвиг. Различают три вида испытаний на сдвиг: скалывание вдоль волокон, скалывание поперёк волокон и перерезание древесины поперёк волокон. Схемы действия сил при этих испытаниях показаны на рисунке:

Для испытания на скалывание вдоль волокон применяют образец, форма и размеры которого показаны на рисунке:

Предел прочности при скалывании вдоль волокон определяют по формуле: Tw = Pmax / (b * l), где (b * l) - площадка скалывания, мм2.

Величина предела прочности - касательных максимальных напряжений при скалывании вдоль волокон в среднем для всех пород составляет примерно 1/5 от предела прочности при сжатии вдоль волокон. Предел прочности при скалывании поперёк волокон в 2 раза меньше, а предел прочности при перерезании поперёк волокон в 4 раза больше, чем предел прочности при скалывании вдоль волокон.

Деформативность. При кратковременных нагрузках в древесине возникают преимущественно упругие деформации, которые после нагрузки исчезают. До определённого предела зависимость между напряжениями и деформациями близка к линейной (закон Гука). Основным показателем деформативности служит коэффициент пропорциональности - модуль упругости.

Модуль упругости вдоль волокон Е = 12-16 ГПа, что в 20 раз больше, чем поперёк волокон. Чем больше модуль упругости, тем более жесткая древесина.

С увеличением содержания связанной воды и температуры древесины, жесткость её снижается. В нагруженной древесине при высыхании или охлаждении часть упругих деформаций преобразуется в "замороженные" остаточные деформации. Они исчезают при нагревании или увлажнении.

Поскольку древесина состоит в основном из полимеров с длинными гибкими цепными молекулами, её деформативность зависит от продолжительности воздействия нагрузок. Механические свойства древесины, как и других полимеров, изучаются на базе общей науки реологии. Эта наука рассматривает общие законы деформирования материалов под воздействием нагрузки с учётом фактора времени.

Эксплуатационные и технологические свойства. Прочность древесины при длительных постоянных нагрузках важно знать в связи с применением её в строительных конструкциях. Показателем этого свойства является предел длительного сопротивления бд.с., который в среднем для всех видов нагрузки составляет примерно 0,5 - 0,6 величины предела прочности при кратковременных статических испытаниях.

Показателем прочности при переменных нагрузках является предел выносливости, средняя величина которого составляет примерно 0,2 от статического предела прочности.

При проектировании деревянных конструкций в расчётах используют не пределы прочности малых образцов древесины, а в несколько раз меньшие показатели - расчётные сопротивления. Они учитывают большие размеры элементов конструкций, наличие пороков древесины, длительность действия нагрузки, влажность, температуру и другие факторы.

Удельная вязкость характеризует способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения и определяется при испытаниях на изгиб. Ударная вязкость у древесины лиственных пород в среднем в 2 раза больше, чем у древесины хвойных пород.

Твёрдость характеризует способность древесины сопротивляться вдавливанию более твёрдого тела. Испытания на статическую твёрдость проводят по схеме, показанной на рисунке:

Для испытания на твёрдость используют приспособление, которое имеет пуансон с полусферическим наконечником. Его вдавливают на глубину радиуса. После испытания в древесине остаётся отпечаток, площадь проекции которого при указанном радиусе полусферы составляет 100 мм2. Показателем статической твёрдости образца, Н/мм2, является усилие, отнесенное к этой площади. Статическая твёрдость торцевой поверхности выше, чем боковых поверхностей.

Все отечественные породы по твёрдости торцевой поверхности при влажности 12% делят на 3 группы: мягкие (твёрдость 40 Н/мм2 и менее), твёрдые (41-80) и очень твёрдые (более 80 Н/мм2).

Ударную твёрдость определяют, сбрасывая стальной шарик диаметром 25 мм с высоты 0,5 м на поверхность образца, величена которого тем больше, чем меньше твёрдость древесины.

Износостойкость - способность древесины сопротивляться износу, т.е. постепенному разрушению её поверхностных зон при трении. Испытания на износостойкость древесины показали, что износ с боковых поверхностей значительно больше, чем с поверхности торцевого разреза. С повышением плотности и твёрдости древесины износ уменьшился. У влажной древесины износ больше, чем у сухой.

Уникальным свойством древесины является способность удерживать крепления: гвозди, шурупы, скобы, костыли и др. При забивании гвоздя в древесину возникают упругие деформации, которые обеспечивают достаточную силу трения, препятствующую выдёргиванию гвоздя. Усилие, необходимое для выдёргивания гвоздя, забитого в торец образца, меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперёк волокон. С повышением плотности сопротивление древесины выдергиванию гвоздя или шурупа увеличивается. Усилия, необходимые для выдёргивания шурупов (при прочих равных условиях), больше, чем для выдёргивания гвоздей, так как в этом случае к трению присоединяется сопротивление волокон перерезанию и разрыву.

Технологическая операция гнутья древесины основана на её способности сравнительно легко деформироваться при действии избегающих усилий. Способность гнуться выше у кольцесосудистых пород - дуба, ясеня и др., а из рассеянно-сосудистых - бука; хвойные породы обладают меньшей способностью к загибу. Гнутью подвергают древесину, находящуюся в нагретом и влажном состоянии. Это увеличивает податливость древесины и позволяет вследствие образования замороженных деформаций при последующем охлаждении и сушке под нагрузкой зафиксировать новую форму детали.

Для сравнительной оценки качества древесины используют так называемые удельные характеристики механических свойств, т.е. показатели ее механических свойств, отнесенные к единице плотности.

Удельная прочность при сжатии и статическом изгибе у хвойных пород выше, чем у лиственных. Значительно выше у хвойных пород и удельная жесткость. По остальным свойствам удельные характеристики у древесины лиственных пород выше, чем у хвойных.

Удельные характеристики древесины имеют особое значение, когда от изделия или конструкции требуется высокая прочность при малом весе. Это важно для транспортного машиностроения, авиастроения, судостроения и в других случаях.

Блеск древесины.

Блеск древесины проявляется в ее способности направленно отражать световой поток. Как известно, строго направленное отражение и, следовательно, наибольший блеск, наблюдаются при освещении идеально гладких, зеркальных поверхностей. В отличие от них матовые поверхности, имеющие однородные неровности, рассеивают отраженный световой поток не направленно, а риффузно, равномерно во все стороны. Поверхности даже самым тщательным образом обработанной древесины очень далеки от зеркальных.

Если на продольных разрезах древесины встречаются участки со сравнительно небольшими структурными неровностями, появляются блики, отсветы. Такой способностью в значительной мере зеркально отражать свет обладают сердцевинные лучи на радиальных разрезах древесины произрастающих у нас пород: клена, платана, бука, ильма, дуба, кизила, белой акации и айланта. Шелковистый блеск свойственен древесине бархатного дерева. Из иноземных пород особенно заметным блеском отличается древесина сатинового дерева и махагони (красного дерева). Зрительное восприятие блеска древесины сильно зависит от характера освещения, состояния поверхности древесины и других факторов. Полную количественную характеристику блеска древесины, адекватную зрительным ощущениям, дать очень трудно. Однако для технических целей (например, дефектоскопии) очень важна хотя бы не полная, но объективная оценка блеска древесины по какому-либо физическому параметру.

Измерить блеск древесины можно специальными приборами, определяющими долю зеркально отраженного света в общем световом блеске. На этом принципе основан, в частности, фотоэлектрический блескомер ФБ-2. Основные части прибора — фотометрическая головка, показывающий измерительный прибор (микроамперметр М-95) и блок питания с шунтирующими потенциометрами. Пучок параллельных лучей света из осветителя головки под углом 45° падает на исследуемую поверхность. Зеркально отраженные лучи через систему линз и диафрагму попадают на селеновый фотоэлемент, находящийся в приемном тубусе, также наклоненном под углом 45° к поверхности. В цепи фотоэлемента возникает фототок тем больший, чем выше степень блеска, которая измеряется в условных единицах (процентах). Наибольшая степень блеска была установлена у древесины осины, наименьшая — у фисташки (ядро). Данные о блеске древесины некоторых из исследованных пород представлены в табл. 13. В ней же приведены относительные показатели блеска (за единицу принят блеск радиальной поверхности осины).

.Данные о блеске древесины.

Порода	Степень блеска, поверхности, %		Относительный показатель блеска (по отношению к радиальной поверхности)
Порода	радиальной	тангенциальной	радиальной	тангенциальной
Осина	16,27	14,0	1,0	0.9
Рябина (заболонь)	14,00	—	0,86	—
Ива (заболонь)	13,80	—	0,85	-
Сосна (заболонь)	13,75	12,70	0,82	0,78
Липа	11,87	10,35	0,73	0,64
Явор	11,70	12,10	0,72	0,74
Пихта	11,70	10,50	0,72	0,65
Ель	11,63	11,36	0,7	0,70
Береза	11.20	11,60	0,69	0,71
Клен	11,10	8,20	0,68	0,50
Ольха	10,62	8,62	0,65	0,53
Бук	8,28	7,56	0,51	0,47
Ясень (ядро)	7,78	7,24	0,48	0,44
Ильм (ядро)	7,80	7.55	0,48	0,47
Дуб	6,79	5,90	0,42	0,36
Бархатное дерево	6,40	6,10	0,39	0,37

Данные, свидетельствуют о том, что при использованном способе измерения блеска показатели существенно зависят от колориметрических характеристик древесины. Чем светлее древесина, т. е. чем больше р, тем больше степень блеска. Блеск увеличивается с уменьшением длины волны и чистоты цвета Р. Эти зависимости довольно четко проявляются у хвойных пород. В то же время обычно отмечаемая роль сердцевинных лучей в придании блеска древесины сильно преувеличена. Например, у такой породы, как дуб, несмотря на развитые многочисленные сердцевинные лучи, на радиальной поверхности блеск оказался очень малым. Очевидно, доля света, более или менее направленно отраженного сердцевинными лучами, оказалась небольшой по сравнению с частью светового потока, диффузно рассеянного остальной поверхностью, имеющей значительные структурные неровности.

Цвет древесины.

Под цветом древесины следует понимать определенное зрительное ощущение, зависящее от спектрального состава отраженного ею светового потока. Древесина обладает избирательной способностью, поглощать световые излучения, и отраженный от нее световой поток имеет иной спектральный состав, чем падающий. В древеспноведческой литературе, так жe как и в быту, для характеристики цвета древесины обычно используются понятия, в основе которых лежат определенные зрительные образы. Между тем любой цветовой оттенок из того многообразия зрительных ощущений, которое доставляет внешний вид древесины различных пород, может быть точно охарактеризован при помощи методов, которыми располагает колориметрия — наука о цветовых измерениях.

Для характеристики цвета необходимо установить численные значения трех показателей: цветового тона λ, чистоты Р и свет лоты p. Цветовой тон определяется длиной волны λ чистого спектрального цвета. Если спектральный цвет смешивается с белым цветом, степень чистоты или насыщенность его уменьшается. Таким образом показатель Р, изменяющийся от 100% до 0, характеризует степень разбавления спектрального цвета белым. Обычно цвета окружающих нас предметов не имеют максимальной насыщенности, т. е. отличаются от чистых спектральных. Кроме этих двух показателей, характеризующих цветность, для полной оценки освещенного извне объекта необходимо знать светлоту цвета. Светлота определяется коэффициентом отражения р. Для белых поверхностей, отражающих максимальное количество световой энергии, коэффициент отражения близок к единице, для черных — приближается к нулю. Характеристики цвета древесины можно установить при помощи атласа цветов, представляющего собой альбом с большим количеством накрасок. На отдельных страницах альбома размещены накраски одного цветового тона, но разной чистоты и светлоты. К исследуемой поверхности подбирают наиболее близкую по цвету накраску атласа. Каждой накраске соответствует определенный номер, по которому в таблице справочника, приложенного к атласу, находят значения λ, Р и р.

Выдержанная в течение 5—20 лет древесина большинства отечественных пород очень мало отличается по цветовому тону. Длина волны λ колеблется в пределе 578— 585 нм, что соответствует желтому участку спектра. Вместе с тем наблюдается большое разнообразие значений чистоты цвета, которые изменяются от 30 до 60%. Светлота р изменяется в еще больших пределах (20—70%). Данные, характеризующие цвет некоторых из исследованных пород, приведены в табл. 12. Кроме атласа цветов, для количественных измерений можно использовать визуальные и фотоэлектрические колориметры. Цвет древесины зависит от климатических условий. Обычно породы умеренного пояса окрашены бледно, породы тропического пояса имеют очень яркую окраску. Влияние климатических факторов сказывается также в пределах одного климатического пояса (умеренного); так, наиболее интенсивно окрашены породы, произрастающие в более теплых зонах нашей страны — дуб, орех, тисс, фисташка, шелковица, белая акация; наиболее распространенные породы — (сосна, ель, осина, береза) окрашены бледно. Интенсивность окраски увеличивается с возрастом дерева; это особенно заметно у ядровых пород; в оптимальных условиях роста для данной породы окраска бывает более яркой. Древесина многих пород изменяет цвет под влиянием воздуха и света. Изменение цвета часто свидетельствует о том, что начинается процесс загнивания древесины, пораженной грибами. Цвет древесины один из важных показателей ее декоративных свойств. Под водой древесина дуба сильно темнеет в результате соединения дубильных веществ с солями железа. Этой же причиной объясняется появление черных полос и пятен на поверхности дубовых пиломатериалов при распиловке сырой древесины. Заболонь сосны после сплава иногда приобретает желтую окраску, а древесина березы — оранжевую. Различия в цвете древесины используются при диагностике пород.

Ценные породы древесины.

Характеристики основных пород деревьев для художественного применения – ценные породы древесины.

Дуб. Древесина дуба твердая, прочная и стойкая против гниения. Преимущество дуба - долговечность и стойкость к влаге. Дуб имеет красивую текстуру и цвет. Преимущественный цвет - зеленовато-коричневый, с мощным грубым рисунком волокон. Дуб легко поддается механической обработке, хорошо отделывается и гнется. Наибольшую ценность представляет мореный дуб, который незаменим для инкрустации: маркетри и интарсии. Мореный дуб имеет темно-серый цвет и получается путем долгого выдерживания дубовых стволов в речной воде. Дуб используется для изготовления скульптурных и резных изделий, а также в мебельном производстве.

Орех имеет твердую умеренно тяжелую древесину, которая легко режется, не крошится, обладает большой гибкостью и легко поддается механической обработке. После отделки древесина ореха приобретает приятный густо-коричневый цвет. Наиболее распространенными породами являются грецкий (кавказский) и маньчжурский орех.

Орех хорошо зарекомендовал себя в мелкой, тонкой и высокохудожественной резьбе.

Липа - один из самых лучших материалов для резьбы. Древесина липы легкая, мягкая, легко режется острым ножом (тупой нож мнет некоторые рыхлые места в древесине), мало подвержена растрескиванию и короблению, не усыхает и отличается чистотой и однородностью. Древесина липы имеет белый цвет. При распаривании липа становится очень мягкой, но после высыхания она приобретает высокую прочность. Из распаренной древесины легко вырезается всевозможная резная посуда. Наиболее ценное свойство липы - вязкость, благодаря чему из нее изготавливаются вспомогательные приспособления (чертежные доски, доски для резки кожи и бересты и т. д.), которые не оставляют на себе вмятин.

Липа хороша для геометрической, домовой резьбы и для изготовления сувениров.

Ясень - ядровая порода. Древесина ясеня прочная, вязкая, имеет красивую текстуру, легко обрабатывается и отделывается, а при сушке практически не трескается.

Ясень отличается хорошей гибкостью и имеет сероватый оттенок с яркими, четкими и грубыми волокнами (по цвету и строению ясень напоминает дуб). Заболонь ясеня имеет розоватый или желтый оттенок, а ядро - светло-бурый.

Ясень используется в тех же целях, что и древесина дуба. Особенно ценится ясень в мебельном производстве.

Кипарис представлен несколькими видами: кипарис обыкновенный, кипарис болотный и кипарис Левзона. Древесина кипариса имеет желтовато-розовый оттенок, она плотная, прочная, однородная, без смоляных ходов, хорошо режется, полируется и обрабатывается.

Кипарис используется для изготовления высококачественной мебели и всевозможных токарных и резных изделий.

Яблоня - ядровая порода. Древесина яблони твердая, прочная, плотная, вязкая. Заболонь яблони имеет светло-розовый цвет, а ядро - красно-бурый. Яблоня хорошо режется, обрабатывается, отделывается и точится.

Яблоня используется для изготовления дорогой мебели, токарных изделий и для очень тонкой резьбы.

Кедр. Наиболее распространенными являются корейский, европейский и сибирский кедры. Кедр - ядровая порода, древесина которого мягкая, легкая, красивая по цвету и текстуре, легко режется и обрабатывается, стойкая против гниения. Заболонь кедра имеет бело-розовый цвет, а ядро - буровато-розовый.

Кедр используется в мебельном производстве.

Красное дерево (махагони) - ядровая порода. Древесина красного дерева имеет среднюю твердость и плотность, практически не трескается и не коробится, хорошо режется, обрабатывается и отделывается. Заболонь махагони имеет светло-серый или зеленоватый цвет, а ядро - от буровато-красного до красно-коричневого. У древесины ярко выражена ленточная текстура, которая определяется полосами темно-коричневых и светлых блестящих полос с красным оттенком.

Обычно резное изделие, выполненное из красного дерева, со временем темнеет и приобретает глубокий темно-красный тон. Махагони используется для изготовления высококачественной мебели.

Лиственница - ядровая порода. Древесина лиственницы отличается крепостью и упругостью, практически не гниет. Плотность и прочность древесины почти на 30 % выше, чем у сосны, но она сильно пропитана смолистыми веществами и поэтому по массе становится тяжелее сосны и ели. Лиственница тонет в воде. Заболонь лиственницы имеет желтовато-белый цвет, а ядро - желто-красный или красный. Древесина лиственницы обладает красивой текстурой и поэтому ценится в мебельном производстве и при изготовлении скульптур.

Тис - ядровая порода. Это единственное хвойное дерево, которое не содержит смолы. Древесина тиса твердая, плотная, но в то же время хрупкая. Тис долговечен и обладает слабым блеском. Текстура тиса очень выразительна и декоративна. Заболонь имеет желтовато-белый цвет, а ядро - красновато-бурый. Под действием воды тис изменяет свой цвет на фиолетово-пунцовый.

Тис используется в мебельном производстве, для отделки помещений, для резных, токарных и мелких художественных изделий.

Черное дерево (эбеновое дерево) - ядровая порода, древесина которого отличается высокой прочностью и однородностью строения. Черное дерево хорошо режется и обрабатывается. Заболонь его имеет белый цвет, а ядро - черный.

Черное дерево используется для инкрустации и для выполнения разнообразных резных изделий.

Самшит - редкая и ценная порода древесины. Это заболонная порода, которая отличается необычайной твердостью, плотностью и моноструктурностью. Древесина самшита имеет охри сто-желтый цвет.

Используется для изготовления различных резных и художественных изделий.

Секвойя - самое крупное дерево на земле. Это хвойная ядровая порода. Древесина секвойи очень похожа на ель: она твердая, стойкая к гниению, хорошо обрабатывается. Заболонь секвойи имеет белый цвет, а ядро - от светло-красного -до красновато-коричневого.

Секвойя широко используется в мебельном производстве.

Сандаловое дерево - одно из самых ценных пород деревьев. Древесина его твердая, тяжелая и имеет красноватый или красно-бурый цвет.

Сандаловое дерево используется для изготовления изящных резных изделий.

Капы - болезненные наросты на деревьях. Они могут появиться на любом дереве. В разрезе они напоминают мрамор. Разрастаются капы сильно, и иногда масса их может достигать 1 тонны. Рисунок волокон капа очень красив, особенно у тех пород деревьев, которые имеют полосатую текстуру.

Капы используют для отделки деревянных изделий и деталей интерьера.

Шпонирование — процесс прессования тонких слоев древесины высокого качества (шпона) к древесной панели (ДСП, МДФ, фанера) с использованием связующих материалов (одно и двухкомпонентных клеев).

Перед облицовкой шпоном, плита тщательно шлифуется, различные сколы и впадинки шпаклюются специальными растворами. Затем на лицевую часть панели МДФ наклеивается шпон из натурального дерева. Иногда используется шпоны из нескольких пород - эта технология называется интарсия.

Есть три способа шпонирования МДФ :

холодный - приклеивание шпона к панели специальными составами;

горячий - припрессовка шпона к фрезерованным деталям под воздействием высокой температуры и давления;

мембранный - соединении шпона с поверхностью плиты при помощи вакуума.

Шпон — это тонкие листы древесины, которые изготавливаются различными методами: строганием, пилением или лущением. Для этого используются, соответственно, шпонострогальные станки, фанеропильные станки (или лесопильные горизонтальные рамы) и лущильные станки. Сырьем служат бруски древесины или короткие бревна (в случае лущения).

Строганый шпон имеет толщину от 0,2 до 5 мм и производится из древесины ценных пород дерева, имющей красивую текстуру. Это дуб, бук, акация, орех, красное дерево, карельская береза, ясень, вяз, тис и другие. Для разных пород дерева выбирается разное направление строгания, в зависимости от эффектности природного древесного узора. В результате получают тангентальный, радиально-тангентальный, тангентально-торцовый и радиальный шпон. Для того, чтобы листы шпона можно было легко подобрать впоследствии по узору, последовательно состроганные с одного бруска листы упаковывают по порядку. Заметим, что спрос на натуральный строганый шпон, как и на любые изделия из ценных пород древесины, неуклонно растет. Поэтому весьма перспективным является производство ультратонкого шпона толщиной от 0,08 до 0,15 мм, а также развитие специальной обработки обычной древесины для придания ей лучших декоративных качеств.

Пиленый шпон, имеющий толщину от 1 до 10 мм, изготавливается из древесины хвойных пород: пихты, кедра, ели. Такой шпон имеет особенно высокое качество и может применяться, в частности, для производства дек скрипок и других струнных музыкальных инструментов. Однако при изготовлении пиленого шпона большое количество древесины уходит на опилки.

Лущеный шпон (толщина 0,1 – 10 мм) — это самый распространенный вид шпона. Производится он из таких пород древесины, как ольха, береза, сосна, осина, бук, дуб и др. Лущеный шпон используется при изготовлении фанерных плит и фанеры, слоистой клееной древесины, а также в спичечном производстве.

Если говорить о применении шпонированных изделий в дизайне интерьеров, то следует заметить, что они выгодно отличаются от цельнодеревянных. Например, для основы шпонированных офисных перегородок, как правило, применяются плиты МДФ, которые гораздо более практичны, чем деревянные. Такие плиты не боятся перепадов температур, имеют гораздо более долгий срок службы, и, что немаловажно, обходятся потребителю гораздо дешевле. А шпонирование позволяет придать интерьеру великолепный вид, используя все преимущества натуральной древесины.

Натуральная древесина, использующаяся для отделки различных помещений, преображает и украшает. Однако этот материал обладает не только достоинствами, но и недостатками. Он стоит дорого, гниет под воздействием влаги, а с течением времени может рассыхаться, изменяя внешний вид, в частности и форму, и размеры.

Сегодня для изготовления мебели и для отделки помещений применяются современные материалы, которые обладают высокими эксплуатационными свойствами, но по внешнему виду прекрасно имитируют натуральную древесину. К таким материалам относятся шпонированые панели из фанеры, а также из ДСП и МДФ.

Под шпонированием понимается метод декоративной отделки, благодаря которому увеличивается срок службы изделия. Шпонирование – это метод приклеивания шпона к другим материалам. Сегодня, когда при помощи этого метода отделки изготавливаются декоративные панели или авторская мебель, применяются 3 вида технологии:

- мембранная (вакуумное соединение, которое применяется даже при обработке c 3D поверхностями);

- холодная (припрессовка шпона под действием высоких температур);

- горячая (приклеивание, которое осуществляется с использованием специальных составов).

Для того чтобы изготовить декоративные панели поверхность материала выравнивается, в частности обрабатывается шпаклевками по дереву. Затем наносится клей и прикрепляется выбранным методом шпон.

В результате применения технологии шпонирования можно получить материал, который внешне практически не отличается от натурального дерева. При этом он прочен, надежен и достаточно долговечен.

Применяемый сегодня шпон подразделяется на три основных вида: на строганный, на пиленый и на лущеный.

1. Строганный шпон

Строганный шпон производится из древесины ценных пород, в частности из красного дерева, ясеня, карельской березы и ореха. Этот материал получается за свет строгания брусьев посредством применения специально оборудования. Он актуален при производстве практически любой мебели, т. к. отличается очень красивой текстурой. Несмотря на то, что толщина строганного шпона варьируется от 0,2 до 5 мм, гарнитуры, и отдельные предметы интерьера, изготовленные с использованием этой технологии шпонирования, украшают.

2. Пиленый шпон

Толщина пиленого шпона составляет от 1 до 10 мм. Этот материал производится из древесины некоторых хвойных пород. При его производстве остается большое количество отходов. Однако использование пиленого шпона при отделке помещений позволяет наслаждаться уникальной структурой натуральной древесины. Благодаря этому материалу изготавливаются декоративные панели, а также производится авторская мебель.

3. Лущеный шпон

Лущеный шпон изготовляется из ольхи, дуба, некоторых хвойных пород древесины и т. д. Лущение осуществляется за счет срезания тонкого слоя древесины с вращающегося чурбака. Считается, что качество этого материала несколько уступает аналогичному пиленому материалу. Из лущеного шпона производятся декоративные панели. Также и авторская мебель изготовляется с применением этого материала.

Классифицируется шпон и по виду его текстуры. Так, на поверхности шпона сегодня можно добиться четкого рисунка: различных полос, уникальных замкнутых линий и конусов. При этом любые шпонированые панели TRENDY отличаются высокой прочностью, легко выдерживают перепады температур, да и устанавливаться они могут в помещениях различного предназначения.

Как получить материал, который по внешнему виду не будет отличаться от натуральной древесины, но при этом будет более прочным и долговечным?

Конечно же, вспомнить о технологии шпонирования.

Шпонированые панели украшают помещение, при этом служат довольно долго. Такая мебель и панели идеально подходят и для преображения жилых помещений, и для отделки офисных. Они наполняют комнаты природными оттенками и животворной энергетикой натурального дерева, а также создают уют.

Стоимость шпонированных изделий гораздо ниже, чем цена на аналогичные предметы интерьера, при производстве которых применялась натуральная древесина. Поэтому и мебель, и декоративные панели, изготовленные с использованием этой технологии, доступны широкому кругу российских потребителей.

Пороки древесины.

Порооки древесины — это особенности и недостатки древесины, как всего ствола дерева, так и отдельных его участков, ухудшающие её свойства и ограничивающие возможности её использования.

Естественные пороки (в отличие от дефектов обработки) образуются в процессе роста дерева, из-за неблагоприятных климатических условий и места произрастания, случайных механических повреждений, естественного старения, деятельности микроорганизмов, насекомых-вредителей и птиц. Влияние порока на качество древесины определяется его видом, размерами, расположением и назначением пиломатериала. Поэтому пороки, нежелательные в одних видах лесоматериалов, могут не приниматься во внимание в других и быть желательными в третьих. Только пороки, значительно снижающие прочность древесины, как, например, гнили, считаются безусловными. Многие пороки древесины используются в декоративных целях, в изготовлении мебели и других изделий.

Дефе́ктами обрабо́тки называют пороки древесины механического происхождения, возникающие при обработке древесины человеком: заготовке, транспортировке, пилении и т. д. Это самая многочисленная группа пороков.

Из естественных пороков древесины самыми многочисленными являются сучки. Всего согласно ГОСТ 2140-81[1] пороков и дефектов древесины насчитывается 181.

Для выявления и измерения пороков древесины были разработаны методы гамма-дефектоскопии, а также фотоэлектрические, люминисцентные, магнитные, рентгеноскопические, акустические методы. Несмотря на существующие способы автоматической дефектоскопии древесины, основным методом определения качества древесины остаётся визуальный, а самым надёжным инструментом — человеческий глаз.

Пороки древесины

Виды коробления пиломатериалов: а, в — изменение формы поперечного сечения брусков с различным расположением слоев на торце; б — то же, досок (серцевинной и боковой); г — продольная покоробленность; д — крыловатость.

Изменения внешнего вида, нарушения правильности строения, целостности тканей и другие недостатки, снижающие качество древесины и ограничивающие возможности её практического использования, называются пороками древесины.

Согласно ГОСТ 2140-81 все пороки разделены на девять групп:

1 — сучки;

2 — трещины;

3 — пороки формы ствола;

4 — пороки строения древесины;

5 — химические окраски;

6 — грибные поражения;

7 — биологические повреждения;

8 — инородные включения, механические повреждения и пороки обработки;

9 — покоробленности.

В каждую группу входят несколько видов пороков, для некоторых пороков указаны их разновидности. Часть пороков характерна только для круглых лесоматериалов (брёвен и др.), другие пороки свойственны только пилопродукции (доскам, брусьям, заготовкам) или шпону. Есть пороки, которые встречаются у двух или всех трёх классов сортиментов.

Сучки

Наиболее распространённый порок — сучки. Они представляют собой части (основания) ветвей, заключённые в древесине сортимента. По степени зарастания сучки различают только в круглых лесоматериалах, выделяя два вида: открытые, т.е. выходящие на боковую поверхность сортимента, и заросшие, обнаруживаемые по вздутиям и другим следам зарастания на боковой поверхности.

Разновидности сучков: а — круглый; б — овальный; в — продолговатый; г — пластевой; д — кромочный; е — ребровый; ж — сшивной; з — групповые; и — разветвленные.

Измерение сучков в пилопродукции и строганом шпоне

Типы трещин в древесине: I — пластевые; II — кромочные; III — торцевые; а — метиковые; б — морозные; в — трещины-усушки; г — отлупные

По форме разреза сучки (в пилопродукции и шпоне) делятся на круглые, овальные и продолговатые. Круглый сучок образуется в том случае, если основание ветви разрезают под большим углом к продольной оси так, что отношение большего диаметра сучка к меньшему не превышает 2. Круглый сучок может быть обнаружен на тангенциальной поверхности сортимента. Овальный сучок образуется, когда основание ветви разрезают под углом к её продольной оси так, что отношение большего диаметра сучка к меньшему равно 2 — 4. Продолговатый сучок образуется при разрезании основания ветви вдоль или под малым утлом к её оси, если отношение большего диаметра к меньшему превышает 4. Продолговатый сучок в виде суживающейся к сердцевине полосы или сильно вытянутого овала может быть обнаружен на радиальном или близком к нему разрезе.

По положению в пиленом сортименте различают пластевые, кромочные, ребровые, торцовые и сшивные сучки. Пластевые сучки выходят на широкую сторону (пласть), кромочные — на узкую сторону (кромку), ребровые — одновременно на смежные пласть и кромку, торцовые — на короткую сторону (торец) сортимента. Если сучок пронизывает всю пласть или кромку и выходит на два ребра, его называют сшивным.

Кроме того, в пилопродукции выделяют сучки: односторонние, выходящие на одну или две смежные стороны сортимента, и сквозные, выходящие на две противоположные стороны сортимента.

По взаимному расположению в пиленом сортименте различают разбросанные, групповые и разветвлённые сучки. Разбросанными называются любые одиночные сучки, отстоящие друг от друга по длине сортимента на большее расстояние, чем его ширина. У широких сортиментов (шириной более 150 мм) расстояние между сучками должно быть не менее 150 мм. Групповыми называются два или более круглых, овальных или ребровых сучка, расположенных на отрезке длины сортимента, равном его ширине. У широких сортиментов этот отрезок должен быть равен 150 мм. При мутовчатом расположении ветвей, особенно характерном для сосны и лиственницы, образуются разветвлённые (старое название — лапчатые) сучки. Они обнаруживаются на радиальных или близких к ним разрезах и включают два продолговатых сучка одной мутовки или один продолговатый в сочетании с овальным или ребровым сучком одной мутовки (между ними может быть и третий — круглый или овальный сучок).

По степени срастания с окружающей древесиной в пилопродукции и шпоне различают сросшиеся, частично сросшиеся и несросшиеся сучки, у которых годичные слои не срослись с окружающей древесиной на протяжении соответственно менее 1/4; более 1/4, но менее 3/4; более 3/4 периметра разреза сучка. Среди несросшихся сучков выделяют выпадающие.

По состоянию древесины сучки во всех видах лесоматериалов делятся на здоровые, загнившие, гнилые и табачные. Здоровыми называются сучки, у которых древесина не имеет признаков гнили. Среди этой разновидности сучков в пилопродукции и шпоне выделяют сучки: светлые, окрашенные слегка темнее окружающей древесины; тёмные, древесина которых пропитана смолой, дубильными и ядровыми веществами и поэтому значительно темнее окружающей древесины; здоровые с трещинами. Загнившими и гнилыми называются сучки, у которых зона гнили занимает соответственно менее или более 1/3 площади разреза. Табачными называют сучки, древесина которых полностью или частично сгнила и превратилась в рыхлую массу ржаво-бурого (табачного) или белёсого цвета, легко растирающуюся в порошок.

Характеристика сортиментов по сучковатости включает указание разновидностей, размера и количества сучков. В круглых лесоматериалах при установлении разновидностей открытых сучков по состоянию древесины иногда трудно отличить табачные сучки от других поражённых гнилью сучков. В этом случае применяют зондирование щупом. Если зона разрушения распространяется на глубину не более 3 см, то такие сучки в зависимости от площади поражения относят к загнившим или гнилым, если же зона разрушения распространяется на большую глубину (часто до сердцевины), то это табачные сучки.

Открытые сучки измеряют по их наименьшему диаметру, при этом присучковый наплыв в размер сучка не включают. Заросшие сучки оценивают по высоте прикрывающих их вздутий над боковой поверхностью сортиментов. У лиственных лесоматериалов диаметр заросшего сучка можно определить по размеру раневого пятна или усам бровки. Хорошо заметная на гладкой коре некоторых пород (берёза, бук, граб, осина) бровка в виде двух направленных под углом тёмных полосок — усов — возникает от давления разрастающейся ветви на древесину ствола. После отмирания и опадения ветви на месте заросшего сучка возникает раневое пятно, чаще всего правильной эллипсовидной формы.

Размер наиболее толстой части заросшего сучка в сортиментах из берёзы, бука, липы, ольхи и ясеня равен 0,9, а из осины — 0,6 максимального диаметра раневого пятна. В некоторых круглых сортиментах, например в фанерных кряжах, важно знать глубину залегания заросших сучков. Это позволяет установить величину бессучковой зоны, из которой может быть получен шпон высокого качества. Глубина залегания сучков в сортиментах из указанных пород может быть определена по соотношению между высотой и шириной раневого пятна и диаметру сортимента в месте зарастания сучка.

С уменьшением указанного соотношения при данном диаметре сортимента глубина залегания вершины заросшего сучка увеличивается. При одинаковом соотношении размеров раневого пятна залегание сучка тем глубже, чем больше диаметр сортимента.

В сортиментах из берёзы глубину залегания сучка можно определить также по величине угла между усами бровки. Чем больше угол между усами, тем глубже расположен заросший сучок (при постоянном диаметре сортимента). При одной и той же величине угла между усами глубина залегания больше у сортиментов большего диаметра. По длине уса можно ориентировочно судить о размере заросшего сучка. Длина уса, измеренная в сантиметрах, примерно соответствует размеру сучка в миллиметрах.

В пилопродукции и строганом шпоне размеры сучков определяют одним из двух способов:

по расстоянию между двумя касательными к контуру сучка, проведёнными параллельно продольной оси сортимента;

по наименьшему диаметру сечения сучка.

Круглые, овальные и продолговатые (или разветвлённые), не выходящие на ребро сучки измеряют, как показано на рис. 5, первым (размеры а1 а2 и т.д.) или вторым (размеры b1 и b2 и т.д.) способом. Размер разветвлённых сучков допускается определять как сумму размеров составляющих сучков. Таким же образом определяют и размеры групповых сучков. В лущёном шпоне все сучки измеряют по наибольшему диаметру их сечения. Размеры сучков выражают в миллиметрах или в долях размера сортимента и подсчитывают их количество в круглых лесоматериалах и пилопродукции на 1 м или на всю длину сортимента, в шпоне — на 1 м или на всю площадь листа.

Количество, размеры и расположение сучков зависят от породы дерева, условий его роста и зоны ствола. Стволы теневыносливой породы — ели имеют больше сучков, чем стволы сосны; деревья, выросшие в сомкнутых древостоях, очищаются от сучков раньше и выше, чем дерево, выросшее на свободе; комлевая часть ствола имеет меньшую сучковатость, чем вершинная. Размеры одних и тех же сучков и состояние их древесины изменяются по радиусу ствола. По мере продвижения от коры вглубь ствола к сердцевине размеры сучков уменьшаются, несросшиеся сучки переходят в сросшиеся, уменьшается количество загнивших и гнилых сучков.

При использовании древесины сучки в большинстве случаев оказывают отрицательное влияние — часто ухудшают внешний вид древесины, нарушают её однородность и вызывают искривление волокон и годичных слоев, что приводит к снижению показателей многих механических свойств древесины. Вследствие большей твёрдости по сравнению с окружающей древесиной здоровые и особенно тёмные (роговые) сучки затрудняют обработку древесины режущими инструментами. Табачные сучки в круглых сортиментах сопровождаются скрытой ядровой гнилью.

Степень влияния сучка на механические свойства зависит от его относительных размеров, разновидности и характера напряжённого состояния нагруженной детали изделия или конструкции. Наименьшее отрицательное влияние оказывают здоровые, круглые, вполне сросшиеся сучки, а наибольшее — сшивные и групповые. Наиболее сильно снижается прочность древесины при растяжении вдоль волокон, меньше всего — при сжатии вдоль волокон. При изгибе степень влияния существенно зависит от положения сучка по длине и высоте детали. Наибольшее отрицательное влияние оказывают сучки, расположенные в растянутой зоне опасного сечения изгибаемой детали, особенно если сучок выходит на кромку.

По данным для заготовок из древесины сосны наблюдается близкая к пропорциональной зависимость между относительным размером сучка (в долях ширины или толщины заготовки) и прочностью при статическом изгибе и сжатии вдоль волокон (в процентах от прочности чистой древесины). Следовательно, при размере сучка 0,3 и 0,5 прочность снизится соответственно на 30 и 50%. Аналогичная зависимость была обнаружена при изгибе древесины берёзы и бука. У древесины дуба влияние размера сучков на прочность выражено слабее.

Прочность увеличивается из-за наличия сучков при сжатии и растяжении древесины в радиальном направлении поперёк волокон, когда ось сучка совпадает с направлением усилия. Сучки повышают прочность и при скалывании вдоль волокон в тангенциальном направлении, когда они расположены перпендикулярно плоскости скалывания.

В отверстия, остающиеся после выпавших сучков, при необходимости вставляют деревянные пробки (на клею или без него). Иногда специально высверливают сучки и заделывают отверстия пробками. Прочность древесины при этом не повышается, так как искривления волокон вокруг пробок по-прежнему остаются.

С увеличением размера сучков модули упругости при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе снижаются, а при растяжении и сжатии поперёк волокон в радиальном и тангенциальном направлениях сильно возрастают в связи с большей жёсткостью древесины самих сучков.

Было исследовано влияние сучков на механические свойства круглых лесоматериалов из древесины сосны. И снижение предела прочности при сжатии вдоль волокон образцов диаметром от 8,5 до 12 см с увеличением отношения размера наиболее крупного сучка в мутовке к диаметру образца от 0,18 до 0,61 составило от 4 до 18 % по сравнению с чистой древесиной. Примерно такое же снижение прочности было установлено при испытании образцов на статический изгиб, если крупный сучок находился в растянутой зоне. У образцов диаметром 16 см и более не обнаружено существенного влияния сучков на прочность при сжатии вдоль волокон. Таким образом, в пиломатериалах сучки оказывают большее влияние на прочность, чем в круглых лесоматериалах. В круглых лесоматериалах, так же как и в пиломатериалах, сучки меньше влияют на модуль упругости, чем на прочность.

Трещины

Трещины — это продольные разрывы древесины, которые образуются под действием внутренних напряжений, достигающих предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон.

Трещины в круглых лесоматериалах и пилопродукции делятся по типу на метиковые, отлупные и морозные, появляющиеся в растущем дереве, и трещины усушки, возникающие в срубленной древесине.

Метиковые трещины представляют собой внутренние радиальные трещины в стволах деревьев. Встречаются они у всех пород, особенно часто у сосны, лиственницы, бука преимущественно в перестойных древостоях. Протяженность трещины по стволу достигает 10 м и более, иногда трещина от комля доходит до живой кроны. В круглых лесоматериалах метиковые трещины заметны только на торцах (лучше на комлевых), так как, начинаясь от сердцевины, они до коры не доходят и на боковой поверхности не видны. В пиломатериалах эти трещины обнаруживаются как на торцах, так и на боковых поверхностях. Простой называется метиковая трещина (или две трещины, направленные по одному диаметру торца), расположенная в одной плоскости по длине сортимента. Сложными называются две или несколько трещин, направленных на торце под углом друг к другу, а также одна или две трещины, направленные по одному диаметру, но из-за спирального расположения волокон находящиеся не в одной плоскости. Метиковые трещины возникают в процессе роста дерева. Существует мнение, что трещины образуются и при валке дерева от ударов о землю. При высыхании древесины размеры трещины увеличиваются. Метиковые трещины представляют собой не сплошные, а прерывистые разрывы по длине сортимента.

Отлупные трещины — это отслоения (по годичному слою) древесины внутри ядра или спелой древесины стволов растущих деревьев; встречаются у всех пород. Отлуп можно обнаружить в круглых лесоматериалах только на торцах в виде дугообразных (не заполненных смолой) или кольцевых трещин, в пиломатериалах — на торцах в виде трещин-луночек, а на боковых поверхностях в виде продольных трещин или желобчатых углублений. До сих пор причина появления отлупных трещин точно не установлена. Отлупные трещины образуются в местах резкого перехода мелкослойной древесины в крупнослойную. Возникновение отлупа может быть связано с образованием внутренней гнили, а у сосны и у лиственных пород — водослоя.

Морозные трещины представляют собой наружные продольные разрывы древесины стволов растущих деревьев лиственных (реже хвойных) пород; распространяются вглубь ствола по радиальным направлениям. Они образуются при резком снижении температуры зимой. На них похожи старые трещины, возникшие от удара молнии. На поверхности ствола этот порок имеет вид длинной открытой трещины, часто с валиками разросшейся древесины и коры по краям. Морозные трещины располагаются в комлевой части ствола. В круглых лесоматериалах морозные трещины хорошо заметны на боковой поверхности и торцах; снаружи они имеют наибольшую ширину, уходят вглубь древесины (часто до сердцевины), постепенно суживаясь. В пиломатериалах они обнаруживаются в виде длинных радиальных трещин с уширенными около них годичными слоями.

Трещины усушки возникают в лесоматериалах под действием внутренних сушильных напряжений. Трещины распространяются от боковой поверхности вглубь сортимента по радиальным направлениям. От метиковых и морозных трещин они отличаются меньшим протяжением по длине сортимента (обычно не более 1 м) и меньшей глубиной. Эти трещины могут появляться на торцовых поверхностях круглых сортиментов и пиломатериалов из-за неравномерности просыхания их по длине. В конечной стадии сушки пиломатериалов крупного сечения (чаще лиственных пород) иногда появляются внутренние трещины (свищи), которые обнаруживаются при раскрое сортиментов.

По расположению в сортименте различают торцовые трещины, находящиеся на торцах и не выходящие на боковые стороны сортимента, и боковые трещины, которые расположены на боковых сторонах сортимента и могут выходить на торцы. Среди боковых трещин в пиленых сортиментах различают пластевые и кромочные.

Если трещины распространяются на глубину менее 1/10 толщины сортимента (но не более 7 см для круглых лесоматериалов и 5 мм для пилопродукции), они называются неглубокими, если на большую глубину (но не имеют второго выхода на боковую поверхность) — глубокими. Сквозными называются трещины, выходящие на две боковые стороны или на два торца сортимента, а также отлупные трещины, выходящие в двух местах на одну сторону сортимента (могут образовать желобок). В шпоне трещины шириной менее 0,2 мм называются сомкнутыми, а более широкие — разошедшимися.

Боковые трещины измеряют по глубине сортимента в миллиметрах, а по длине — в сантиметрах или соответственно в долях толщины и длины сортимента. Для измерения глубины пользуются тонким стальным щупом. Торцовые метиковые, отлупные и морозные трещины в круглых лесоматериалах измеряют по наименьшей толщине сердцевинной доски или диаметру окружности, в которую они могут быть вписаны, или по наименьшей ширине неповрежденной периферической зоны торца. Торцовые трещины усушки в круглых лесоматериалах измеряют по глубине. В пилопродукции торцовые трещины измеряют по протяжённости на торце в миллиметрах или в долях той стороны сортимента, на которой их проекция больше. Отлупные торцовые трещины в пилопродукции измеряют по хорде, а если трещина занимает более половины окружности годичного слоя — по диаметру. В шпоне трещины измеряют по длине, а разошедшиеся трещины — и по ширине; учитывают количество трещин на 1 м ширины листа.

Наименьшее снижение прочности из-за трещин наблюдается при сжатии вдоль или поперёк волокон, наибольшее — при растяжении поперёк волокон, если трещина расположена в плоскости, перпендикулярной направлению действия усилия, а также при скалывании, если трещина совпадает с плоскостью скалывания. При изгибе наибольшее отрицательное влияние оказывает трещина, перпендикулярная направлению изгибающего усилия и расположенная в нейтральной плоскости. Здесь нормальные напряжения отсутствуют, но касательные напряжения максимальные и снижение прочности пропорционально уменьшению площади, работающей на скалывание. По данным, трещины не оказывают влияния на модуль упругости при растяжении и сжатии вдоль волокон, но сильно снижают модуль упругости при статическом изгибе в том случае, когда плоскость трещины перпендикулярна направлению изгибающего усилия.

Трещины — один из главных факторов снижения прочности сортиментов, применяемых в строительстве. Ограничения в допуске трещин объясняются также и тем, что они способствуют проникновению влаги и спор грибов вглубь сортимента.

Пороки формы ствола

Сбежистость. Для всех стволов деревьев характерно постепенное уменьшение диаметра в направлении от комля к вершине (сбег). Если на каждый метр высоты ствола (длины сортимента) диаметр уменьшается более чем на 1 см, то такое явление считается пороком — сбежистостью. Сбежистость измеряют как разность между комлевым и вершинным диаметрами у круглого сортимента (в комлевых брёвнах нижний диаметр измеряют на расстоянии 1 м от комлевого торца), а у необрезных пиломатериалов — между шириной комлевого и вершинного конца. Полученную разность относят к общей длине сортимента и выражают в сантиметрах на 1 м или в процентах.

Стволы лиственных пород более сбежисты, чем хвойных. Сильно сбежистые стволы у деревьев, выросших на свободе или в редком древостое. Чем выше бонитет насаждения, тем стволы полнодревеснее, т.е. менее сбежисты. Наименьшая сбежистость характерна для сортиментов, выпиленных из средней части ствола, наибольшая — из вершинной. Сбежистость увеличивает количество отходов при распиловке сортиментов и их лущении и косвенным образом влияет на прочность, так как становится причиной появления в пиломатериалах порока — радиального наклона волокон.

Закомелистость. Это такой случай сбежистости, когда наблюдается резкое увеличение диаметра в нижней части ствола; диаметр круглых лесоматериалов или ширина необрезной пилопродукции у комлевого торца более чем в 1,2 раза превышает диаметр (ширину) сортимента на расстоянии 1 м от этого торца.

Округлой закомелистость называется в том случае, если поперечное сечение комлевой части имеет форму, близкую к окружности. Ребристая закомелистость характеризуется многолопастной формой поперечного сечения. На боковой поверхности сортимента видны продольные углубления.

Закомелистость измеряют как разность диаметров (для необрезных пиломатериалов — ширин) комлевого торца и сечения на расстоянии 1 м от него. При ребристой закомелистости допускается определять разницу между максимальным и минимальным диаметром комлевого торца.

Овальность. Так называется эллипсовидность формы торца круглых лесоматериалов, при которой наибольший диаметр не менее чем в 1,5 раза превышает меньший. Порок измеряют как разность указанных диаметров. Овальность сопровождает крень или тяговую древесину.

Наросты. Так называют местные утолщения ствола. Они могут быть с гладкой или бугристой окоренной поверхностью и спящими почками (капы). Иногда капы можно отличить от сувелей по наличию на них побегов. Наросты образуются в результате неблагоприятного воздействия грибов, бактерий, вирусов, химических агентов, радиации, механических повреждений и т.п. Особенности формирования наростов, обусловленные нарушением ростовых процессов. На продольном разрезе сувеля годичные слои изогнуты и повторяют наружные очертания нароста. Для капов характерно свилеватое строение древесины. У хвойных пород образуются преимущественно сувели, у лиственных — наросты обоих типов. Свилеватость древесины капов и наличие в ней многочисленных следов спящих почек создает очень красивую текстуру на разрезах. Особенно декоративна текстура капов грецкого ореха. Прикорневые капы часто достигают значительных размеров.

У ореха и берёзы они могут весить сотни килограмм, а иногда и больше тонны. На стволах карельской березы часто образуются шаровидные утолщения с характерной текстурой. Древесина сувелей имеет большую усушку вдоль волокон (от 0,5 до 1,0 %), низкий модуль упругости и малую прочность при сжатии вдоль волокон. Древесина капов более плотная и твёрдая, чем нормальная стволовая древесина, и имеет менее выраженную анизотропию. Наросты измеряют по длине и ширине. Они затрудняют использование круглых лесоматериалов и осложняют их переработку, однако древесина капов высоко ценится как материал для художественных поделок и сырьё для облицовочного строганого шпона.

Кривизна. Искривление ствола по длине встречается у всех древесных пород. Вследствие потери верхушечного побега и замены его боковой ветвью, из-за наклона дерева в сторону лучшего освещения, при росте на горных склонах и по другим причинам ствол дерева может оказаться искривлённым. Различают простую и сложную кривизну, характеризующуюся соответственно одним или несколькими изгибами сортимента.

Простую кривизну измеряют как величину стрелы прогиба сортимента в месте его искривления (в процентах от протяжённости искривлённого участка сортимента). При раскряжевке длинного сортимента на короткие кривизна их оказывается меньше примерно во столько раз, на сколько равных частей был разрезан длинный сортимент. Сложную кривизну характеризуют величиной наибольшего искривления, измеряемого так же, как в случае простой кривизны.

Пороки формы ствола увеличивают количество отходов при распиловке и лущении круглых сортиментов и являются причиной появления радиального наклона волокон в пиломатериалах и шпоне.

Пороки строения древесины

Неправильное расположение волокон и годичных слоёв

Наклон волокон. Отклонение волокон от продольной оси сортимента (раньше этот порок назывался косослоем) встречается у всех пород. В круглых лесоматериалах наклон обусловлен природным спиральным расположением волокон; обнаруживается на боковой поверхности по направлению бороздок коры или в окоренных сортиментах по винтовым трещинам. В пилопродукции и шпоне различают две разновидности этого порока — тангенциальный и радиальный наклон. Тангенциальный наклон волокон обнаруживается на тангенциальном разрезе по отклонению направления смоляных ходов, сосудов, сердцевинных лучей, трещин и полосок грибных поражений от продольной оси сортимента.

Если указанные признаки выражены недостаточно чётко, то следует прочертить риски тонким, но не острым инструментом или провести пробное раскалывание вдоль волокон; отклонение риски от продольной оси сортимента или неплоскостность поверхности радиального раскола укажут на наличие порока.

Наклон волокон на тангенциальной поверхности пиломатериалов может не быть связан со спиральным расположением волокон в стволе дерева, а возникнуть в результате распиловки прямо-волокнистой доски (бруса) на мелкие детали при направлении резов под углом к продольной оси исходного сортимента. У такого порока в отличие от природного тангенциального наклона волокон одинаковые углы наклона волокон на противоположных сторонах сортимента.

Радиальный наклон волокон наблюдается при перерезании годичных слоёв на радиальной или близкой к ней поверхности пиломатериала. Указанная разновидность наклона волокон (по старой терминологии — искусственный косослой) получается при распиловке сильно сбежистых, закомелистых и кривых брёвен. Если резы пилы проходят параллельно продольной оси бревна, то годичные слои и, следовательно, волокна на радиальной поверхности пиломатериала оказываются под углом к ребру сортимента. В этом случае на тангенциальной поверхности пиломатериалов, а также на лущёном шпоне видны близко расположенные границы годичных слоёв.

Наклон волокон круглых лесоматериалов измеряют в наиболее типичном месте проявления порока — на боковой поверхности — как отклонение волокон от линии, параллельной продольной оси сортимента, на протяжении 1 м и выражают в процентах или сантиметрах. В комлевых брёвнах наклон волокон измеряют, отступив 1 м от нижнего торца. Допускается измерять порок на верхнем торце по хорде h в сантиметрах или долях диаметра торца. В пилопродукции наклон волокон измеряют как отклонение h на длине l, равной не менее двойной ширины сортимента (в процентах от длины этого участка по продольной оси).

В шпоне тангенциальный наклон измеряют так же, как в пилопродукции, а радиальный наклон — по средней ширине перерезанных годичных слоёв, которые подсчитывают на отрезке длиной 100 мм в том участке тангенциальной поверхности листа, где эти слои расположены наиболее тесно.

Чем больше наклон волокон, тем сильнее снижается прочность древесины. Наибольшее снижение прочности наблюдается при растяжении вдоль волокон, заметно снижается прочность при статическом изгибе; наименьшее влияние оказывает этот порок на прочность при сжатии вдоль волокон. По данным наклон волокон, равный 12%, вызывает снижение предела прочности сосны при сжатии вдоль волокон на 3 %, при статическом изгибе на 11 %, а при растяжении вдоль волокон на 14 %. Модуль упругости также существенно снижается при увеличении наклона волокон, особенно при сжатии вдоль волокон.

Наклон волокон увеличивает усушку сортиментов в продольном направлении и служит причиной образования винтовой покоробленности (крыловатости) пиломатериалов, скручивания столбов. Кроме того, наклон волокон затрудняет механическую обработку древесины и снижает её способность к изгибу.

Свилеватость. Так называется извилистое и беспорядочное расположение волокон, которое встречается чаще всего у лиственных пород.

Волнистая свилеватость выражается в более или менее упорядоченном расположении волнообразно изогнутых волокон и образует характерную струйчатую текстуру. Такое расположение волокон наблюдается преимущественно в комлевой части ствола, особенно в местах перехода ствола в корни.

Путаная свилеватость характеризуется беспорядочным расположением волокон; встречается главным образом в древесине наростов типа капов.

Обычно свилеватость представляет собой местный порок, так как ограничивается отдельными участками древесины, но иногда может обнаружиться на большом протяжении ствола, например, в карельской березе. Согласно исследованиям, для такой древесины характерно наличие крупных ложношироких сердцевинных лучей, содержащих скопления мелких паренхимных клеток. Своеобразный коричневатый узорчатый рисунок обусловливается бурым пигментом, находящимся в клетках ложношироких лучей и участков паренхимы.

Измерив ширину и длину свилеватой части поверхности, устанавливают процент площади поверхности сортимента, занятой пороком. Свилеватость снижает прочность при растяжении, увеличивает ударную вязкость и сопротивление раскалыванию. Механическая обработка свилеватой древесины затруднена. Вместе с тем свилеватость (особенно путаная) создаёт красивую текстуру, которая высоко ценится при использовании древесины в качестве декоративного материала, поэтому свилеватость следует считать условным пороком.

Завиток. Это местное искривление годичных слоёв у сучков и проростей. На боковых поверхностях пилопродукции и в шпоне заметны скобообразные, изогнутые или замкнутые концентрические контуры искривлённых годичных слоёв. Односторонним называется завиток, выходящий на одну или две смежные стороны сортимента, сквозным — выходящий на две противоположные стороны сортимента.

На боковых поверхностях пилопродукции и в шпоне измеряют ширину и длину завитка, а также подсчитывают число завитков на 1 м или на всей длине сортимента в пиломатериалах и заготовках и на 1 м или на всей поверхности листа в шпоне. Завитки, окружающие сучки, допустимые в данном сортименте, не учитываются.

Наибольшее снижение прочности наблюдается при наличии сквозных завитков, находящихся под действием растягивающих напряжений. Завитки снижают также ударную вязкость. Особенно опасны завитки для мелких сортиментов.

Реактивная древесина. В наклонённых и изогнутых стволах и ветвях образуется особая древесина, получившая в мировой ботанической литературе название реактивной. Этот порок возникает под действием силы тяжести, вызывающей перераспределение веществ, стимулирующих или подавляющих ростовые процессы, ветровой нагрузки, напряжений роста, осмотического давления и других факторов.

Крень. Этот порок строения древесины хвойных пород выражается в кажущемся увеличении ширины поздней зоны годичных слоёв. Креневая древесина лишь по цвету напоминает позднюю. Крень образуется преимущественно в сжатой зоне изогнутых или наклонённых стволов, т.е. на нижней, обращённой к земле стороне.

Сплошная крень обнаруживается на торцах стволов, длительно подвергавшихся изгибу, в виде тёмноокрашенного участка, занимающего иногда более половины сечения, которое имеет овальную форму. Сердцевина смещена в сторону участка нормальной древесины. В креневой древесине годичные слои значительно шире, а в пределах каждого годичного слоя переход от светлой к тёмной зоне менее резкий, чем в нормальной древесине. Обычно поверхность креневой древесины более гладкая, чем у нормальной древесины. Сплошная крень чаще наблюдается в комлевой части наклонённых стволов; её можно наблюдать и в растянутой зоне искривлённых стволов, а также в нижней (сжатой) зоне ветвей.

Местная крень возникает при кратковременном изгибе ствола или действии других факторов. На торце ствола она заметна в виде дугообразных участков, захватывающих один или несколько годичных слоев.

На боковых поверхностях пилопродукции и шпона сплошная и местная крень имеет вид тусклых тёмных полос различной ширины. Особенно часто встречается и хорошо заметна крень у спелодревесных пород — ели и пихты; в тёмноокрашенной ядровой зоне лиственницы, сосны, кедра крень видна хуже.

Крень измеряют по ширине и длине занятой ею зоны; можно также определять долю (в процентах) площади стороны сортимента, занятой этим пороком.

Креневые трахеиды имеют округлую форму поперечного сечения; остаются крупные межклетные пространства. Толщина стенок в 2 раза больше, чем в нормальных трахеидах.

У креневой древесины примерно на 10 % снижается содержание целлюлозы и увеличивается содержание лигнина. Плотность, торцовая твёрдость, прочность при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе повышаются, а предел прочности при растяжении вдоль волокон и ударная вязкость снижаются. Модули упругости вдоль волокон уменьшаются, а модули сдвига и модули упругости при сжатии поперёк волокон возрастают.

Усушка поперёк волокон у креневой древесины примерно в 2 раза меньше, чем у нормальной, однако усушка вдоль волокон (из-за большого угла наклона микрофибрилл) значительно увеличивается (в 10 раз и более). Это вызывает продольное коробление и растрескивание пилопродукции.

Предел гигроскопичности у креневой древесины ниже; снижается проницаемость древесины для жидкости и газов, что связано с меньшими размерами полостей трахеид и окаймлённых пор; падает водопоглощение.

Присутствие крени в балансах снижает выход химически чистой целлюлозы, увеличивает расходы на её отбелку. Из-за крени ухудшается качество древесной массы, используемой в бумажном производстве, зажимаются пилы при поперечном раскрое досок.

Тяговая древесина. Этот порок строения древесины лиственных пород по происхождению родственен крени, но в отличие от крени он образуется в верхней (растянутой) зоне искривлённых или наклонённых стволов и ветвей некоторых пород (бук, тополь и др.). У бука после валки дерева тяговая древесина может быть обнаружена по более светлой окраске с серебристым или перламутровым оттенком. Под действием света, воздуха, а также в результате удаления влаги при сушке тяговая древесина окрашивается в более тёмный коричневый цвет.

На торцах лесоматериалов тяговая древесина имеет вид дугообразных участков, отличающихся цветом и структурой (пушисто-бархатистой поверхностью) от нормальной древесины. На радиальной поверхности и в шпоне из древесины с хорошо видимыми годичными слоями (дуб, ясень) она наблюдается в виде узких полосок — тяжей. В лесоматериалах со слабо выраженными годичными слоями (из берёзы, клена) распознание порока затруднено. Способы измерения тяговой древесины такие же, как и для крени.

Содержание волокон либриформа в тяговой древесине увеличивается, они имеют меньший диаметр, но большую длину и значительно утолщённые стенки. В стенках волокон либриформа имеется мощный желатинозный слой, выстилающий внутреннюю поверхность (со стороны полости). Этот слой богат целлюлозой и не одревесневает. Общее содержание целлюлозы и золы выше, а лигнина и гемицеллюлоз ниже, чем у нормальной древесины.

Плотность тяговой древесины примерно на 10-30% выше, усушка вдоль волокон примерно в 2 раза больше, чем у нормальной древесины, однако снижение усушки поперёк волокон меньше, чем у креневой древесины. Прочность при сжатии вдоль волокон меньше, а прочность при растяжении вдоль волокон и ударная вязкость больше, чем у нормальной древесины.

Тяговая древесина затрудняет механическую обработку пиломатериалов, приводя к образованию ворсистых и мшистых поверхностей. Отделяющиеся при резании волокна забивают пазухи пил, и процесс пиления замедляется.

Нерегулярные анатомические образования

Ложное ядро. Так называется тёмноокрашенная внутренняя зона древесины лиственных пород (берёзы, бука, ольхи, осины, клёна, граба, липы и др.). Граница ложного ядра обычно не совпадает с годичными кольцами. От заболони оно отделено чаще тёмной, реже светлой (например, у берёзы) каймой.

Различают округлое, звездчатое и лопастное ложные ядра, окрашенные в тёмно-бурый или красно-бурый цвет, иногда с лиловым, фиолетовым или тёмно-зелёным оттенком. Встречается тёмная кайма, которая делит ядро на секции. На продольных разрезах заметна широкая полоса одного или нескольких из указанных цветов.

Причинами образования порока могут быть возрастная дифференциация тканей, раневая реакция дерева, воздействие грибов, влияние сильных морозов.

В круглых лесоматериалах ложное ядро измеряют по наименьшему диаметру окружности, в которую оно может быть вписано; в фанерном сырье (чураках) измеряют наименьшую ширину свободной от порока периферической зоны. В пилопродукции и шпоне измеряют размеры зоны, занятой пороком.

Ложное ядро ухудшает внешний вид древесины. Эта зона имеет пониженные проницаемость, прочность при растяжении вдоль волокон, ударную вязкость. При наличии ложного ядра уменьшается способность древесины к загибу. У берёзы ложное ядро легко растрескивается. По стойкости к загниванию ложное ядро часто превосходит заболонь.

Внутренняя заболонь. В древесине у дуба, ясеня (иногда и у других лиственных пород) в зоне ядра могут образовываться несколько смежных годичных слоёв, похожих на заболонь по цвету и другим свойствам. В круглых сортиментах на торцах среди тёмноокрашенной древесины ядра бывает заметно одно или несколько разной ширины колец светлого цвета. В пиломатериалах на радиальных или близких к ним поверхностях видны ровные светлые полосы. На тангенциальных поверхностях внутренняя заболонь наблюдается в виде более или менее широкой полосы, которая при перерезании годичных слоёв выклинивается. Внутренняя заболонь образуется вследствие нарушения нормальной деятельности камбия, которое вызвано морозами.

В круглых сортиментах измеряют наружный диаметр кольца внутренней заболони, а также ширину кольца. В пилопродукции и шпоне измеряют ширину и длину или площадь зоны, занятой пороком.

Внутренняя заболонь, как и нормальная заболонь, имеет значительно меньшую стойкость против загнивания, чем ядро, легко пропускает жидкости. Усушка древесины внутренней заболони несколько меньше, чем ядровой древесины.

Внутренняя заболонь

Пятнистость. В древесине растущих деревьев лиственных пород вследствие раневой реакции, воздействия химических факторов, грибов и насекомых образуются сравнительно небольшие по размеру тёмноокрашенные участки древесины (по цвету напоминающие ядро и сердцевину).

Тангенциальная пятнистость чаще всего встречается у бука. Она заметна на торцах в виде вытянутых по годичному слою пятен шириной, примерно равной ширине годичного слоя, и длиной до 2 см, а иногда и более.

На тангенциальных разрезах видны продольные широкие полосы коричневого или серо-коричневого цвета, на радиальном разрезе — узкие полосы с резко выделяющимися на тёмном фоне сердцевинными лучами.

Радиальная пятнистость встречается у лиственных пород (чаще у берёзы), обычно ближе к центральной части ствола; на торцах сортиментов она заметна в виде небольших пятен тёмно-бурого, коричневого или тёмно-серого цвета, которые вытянуты преимущественно по радиальному направлению, т. е. вдоль сердцевинных лучей. На продольных разрезах пятнистость наблюдается в виде продольных полос, суживающихся по концам. Она возникает под воздействием грибов и насекомых, в результате повреждений коры птицами.

Прожилки, или сердцевинные повторения, постоянно встречаются в древесине берёзы, а также других лиственных пород (ольха, рябина и др.). Прожилки хорошо заметны на радиальном разрезе в виде коричневых чёрточек, расположенных у границ годичного слоя. На тангенциальном разрезе они имеют петлеобразную форму. В шпоне различают разбросанные и расположенные скученно, в виде переплетающихся полосок, групповые прожилки. Сердцевинные повторения представляют собой микроаномалии строения древесины, вызванные различными причинами.

В круглых лесоматериалах пятнистость не учитывается. В пилопродукции и шпоне измеряют длину и ширину этого порока или процент от площади соответствующей поверхности сортимента. На механические свойства крупных сортиментов пятнистость существенного влияния не оказывает, однако в шпоне в местах крупных пятен радиальной пятнистости происходит растрескивание. Большое количество прожилок может снизить прочность шпона при растяжении.

Сердцевина. В круглых сортиментах присутствие сердцевины неизбежно, поэтому в них она пороком не считается. В пилопродукции измеряют глубину залегания сердцевины, считая от ближайшей пласти или кромки. Сердцевина и примыкающая к ней ювенильная древесина существенно снижают прочность сортиментов малого сечения. В крупных пиленых сортиментах присутствие сердцевины нежелательно из-за многочисленных заросших сучков вокруг неё. Кроме того, сортименты, выпиленные таким образом, что в них оказывается сердцевина, при сушке, как правило, растрескиваются вследствие анизотропии усушки. Сердцевина легко загнивает.

Смещенная сердцевина. Порок выражается в эксцентричном расположении сердцевины, затрудняющем использование круглых лесоматериалов; он указывает на наличие реактивной древесины.

Двойная сердцевина. В сортиментах, выпиленных из ствола вблизи его разделения на отдельные вершины, могут быть обнаружены две сердцевины, а иногда и более. Каждая сердцевина имеет свою систему годичных слоёв и по периферии ствола окружена общей системой годичных слоёв. Сечение ствола принимает овальную форму.

В пилопродукции и шпоне измеряют длину участка с двойной сердцевиной, а в круглых лесоматериалах только отмечают наличие этого порока. Пиленые сортименты с двойной сердцевиной сильнее коробятся и растрескиваются. Распиловка и лущение круглых сортиментов затруднены и сопровождаются увеличением количества отходов.

Двойная сердцевина в стволе сосны

Пасынок и глазки. В эту подгруппу включены очень крупные или, наоборот, крайне малые сучки.

Пасынок представляет собой отставшую в росте или отмершую вторую вершину ствола, которая пронизывает сортимент под острым углом к его продольной оси на значительном протяжении. В круглых лесоматериалах пасынок имеет вид сильно вытянутого овала, в пилопродукции и шпоне — полосы или овала с самостоятельной системой годичных слоёв. Порок измеряют по наименьшему диаметру его сечения. Пасынок нарушает однородность строения древесины, а в пилопродукции — и целостность, снижает прочность, особенно при изгибе и растяжении.

Пасынок

Глазки — это следы не развившихся в побег спящих почек, которые обнаруживаются в пилопродукции и шпоне. Диаметр глазков не более 5 мм. Различают глазки разбросанные и групповые (три глазка и более на расстоянии друг от друга менее 10 мм). Кроме того, в шпоне выделяют светлые, почти не отличающиеся по цвету от окружающей древесины, и тёмные глазки. При наличии разбросанных глазков определяют их число, а при наличии групповых — ширину занимаемой ими зоны. В мелких сортиментах глазки, особенно находящиеся в растянутой зоне опасного сечения, снижают прочность при статическом изгибе и ударную вязкость.

Раны

Сухобокость. Так называется наружное одностороннее омертвление ствола. Лишенный коры углубленный участок вытянут по длине сортимента, по краям имеет наплывы (рис. 1). Этот порок встречается у всех пород; образуется он вследствие обдира, ушиба, ожога или перегрева коры растущего дерева. У хвойных пород сухобокость сопровождается повышенной смолистостью. В области сухобокости часто появляется заболонная грибная окраска; ядровые окраски и гнили в этом случае смещены в наружные зоны древесины. В круглых сортиментах порок измеряют по глубине, ширине и длине. Сухобокость изменяет правильную форму круглых сортиментов, вызывает завитки и нарушает целостность древесины у мест наплывов, снижает выход пиломатериалов и шпона.

Сухобокость

Прорость. Так называется зарастающая или заросшая рана, содержащая кору и омертвелую древесину. При частичном зарастании рана легко обнаруживается на боковой поверхности ствола. При полном зарастании прорость видна только на торце как отлуповидная щель и внутренняя радиальная трещина, заполненная остатками коры.

Различают прорость открытую, выходящую только на боковую поверхность любого сортимента или на боковую поверхность и торец, и закрытую, которая обнаруживается только на торцах круглых лесоматериалов и пилопродукции. Открытая прорость имеет ширину менее 2 см, что позволяет отличать её от более широкой раны — сухобокости.

В пилопродукции и шпоне среди открытых проростей выделяют одностороннюю, выходящую на одну или две смежные боковые стороны сортимента, и сквозную, выходящую на две противоположные боковые стороны сортимента.

Кроме того, в шпоне могут быть ещё такие разновидности проростей: сросшаяся — след от закрытой прорости в виде вытянутого участка (шва) свилеватой древесины; светлая — прорость, близкая по цвету к окружающей древесине, и тёмная — прорость, содержащая включение коры или значительно отличающаяся по цвету от окружающей древесины.

В круглых лесоматериалах открытую и закрытую прорости измеряют по наименьшей толщине сердцевинной вырезки (доски), в которую она может быть вписана. В пиломатериалах прорости измеряют по глубине, ширине, длине, а также учитывают их число в штуках на 1 м длины или на всю сторону сортимента, в шпоне — измеряют по длине и учитывают число в штуках на 1 м2 или на всю площадь листа.

Прорость нарушает целостность древесины и сопровождается искривлением годичных слоёв. Степень влияния проростей на качество древесины зависит от их разновидности, размеров, местоположения, количества, а также от характера сортимента.

Разновидности прорости: а — открытая; б — закрытая

Рак. Это рана, возникающая на поверхности ствола растущего дерева в результате деятельности грибов и бактерий. Рак может быть открытым (в виде незаросшей раны с плоским или неровным дном, ступенчатыми краями и наплывами у периферии) или закрытым (в виде заросшей раны с ненормальными утолщениями тканей коры и древесины возле поражённых мест). Этот порок встречается у лиственных и хвойных пород. У хвойных пород он сопровождается сильным смолотечением и засмолением древесины. Открытый рак измеряют по ширине, длине и глубине раны, закрытый — по длине и толщине вздутия.

При этом пороке нарушается правильная форма круглых сортиментов. В связи с изменением строения и повышенной смолистостью древесины у хвойных пород затрудняется использование сортиментов по назначению.

рак сосны

Ненормальные отложения в древесине

Засмолок. Так называется обильно пропитанный смолой участок древесины, образующийся вследствие ранения стволов хвойных пород. Чаще всего засмолки встречаются у сосны. На круглых сортиментах они обнаруживаются по наличию ран и по скоплению смолы. Засмолённые участки темнее окружающей нормальной древесины и в тонких сортиментах просвечивают.

Порок измеряют по длине, ширине и глубине или площади засмолённого участка. Засмолённая древесина имеет значительно меньшую водопроницаемость, влаго- и водопоглощение, но большую плотность и пониженную ударную вязкость; теплота сгорания пропитанной смолой древесины по данным увеличивается (на 30 % при смолистости 45 %). Засмолённая древесина имеет повышенную стойкость к загниванию, но плохо отделывается и склеивается.

Кармашек. Этот порок, который назывался ранее смоляным кармашком, представляет собой полость внутри или между годичных слоёв, заполненную смолой или камедями. Такие смоловместилища встречаются у хвойных пород, содержащих смоляные ходы в древесине, особенно часто у ели. На торцах видны дугообразные трещины — луночки, плоской стороной обращённые к центру ствола, а выпуклой — к его периферии (рис. 1). На тангенциальной поверхности кармашки представляют собой углубления в виде овала, вытянутого в продольном направлении; на радиальном разрезе они имеют вид коротких щелей.

В пилопродукции различают односторонний кармашек, выходящий на одну или две смежные стороны сортимента, и сквозной, выходящий на две противоположные стороны. Размеры кармашков у ели сибирской могут колебаться от нескольких миллиметров до 10-15 см. Кармашки возникают в результате подкорового повреждения камбия при нагревании отдельных участков ствола солнечными лучами в морозный период.

Мелкие кармашки могут образовываться и от повреждения насекомыми. Для улучшения добычи живицы из ели можно создавать кармашки искусственным путем, нанося специальным инструментом крупные подкоровые повреждения камбия.

Кармашки измеряют по глубине, ширине и длине, а также учитывают их число в штуках (в пилопродукции — на 1 м длины или на всю длину сортимента, в шпоне — на 1 м2 или на всю площадь листа). Вытекающая из кармашков смола препятствует отделке и склейке деталей изделий. В мелких деталях кармашки могут существенно снизить прочность древесины.

кармашки

Водослой. Это участки ядра или спелой древесины с повышенной влажностью в свежесрубленном состоянии. Порок встречается в комлевой части ствола как у хвойных пород (у сосны, кедра и особенно часто у ели и пихты), так и у лиственных (осины, ильма, тополя и др.).

На торцах лесоматериалов при указанном пороке видны тёмные пятна различной формы, а на продольных разрезах заметны полосы. После высыхания пятна водослоя бледнеют, и на этих участках древесины появляются мелкие трещинки. Влажность сосны и ели в зоне водослоя в 3-4 раза превышает влажность здоровой древесины (ядра или спелой древесины).

В круглых лесоматериалах водослой измеряют по наименьшей толщине сердцевинной вырезки (доски), по наименьшему диаметру окружности, в которые он может быть вписан, или по площади зоны, занятой пороком. В пилопродукции измеряют ширину и длину или площадь зоны, занятой пороком.

Причины образования водослоя окончательно не установлены. Некоторые исследователи считают, что этот порок в древесине ильма, тополя, пихты и некоторых других пород вызывается деятельностью бактерий. В ряде работ возникновение водослоя связывают с проникновением дождевой воды через незаросшие сучки. Один из учёных высказывает предположение о грибной природе водослоя у осины, в которой механические свойства снижаются в среднем на 10% (особенно заметно падает ударная вязкость). Водослойная древесина отличается от здоровой повышенной усушкой и разбуханием. Замечено повышение предела гигроскопичности. Водослой затрудняет пропитку древесины антисептиками. Повышенная способность к водопоглощению может служить причиной утопа при сплаве. Согласно исследованиям, образование водослоя у ели и сосны связано с перенасыщенностью почвы влагой. Отмечается значительная хрупкость водослойной древесины указанных пород. Наличие трещин в центральной зоне водослоя у растущих деревьев и образование трещин при подсыхании срубленной древесины снижает выход высококачественных пиломатериалов.

Древесная мозаика. Красители для древесины.

Деревянная мозаика и резьба известны с давних времен и использовались для отделки и украшения не только предметов декоративно-прикладного искусства — мебели, музыкальных инструментов, оружия, но и интерьеров общественных зданий и сооружений. Являясь одним из видов монументально-декоративного искусства, мозаика и резьба по дереву отличаются относительно легкой обработкой исходного сырья, разнообразием цвета, рисунка и текстуры материала, способностью изменять природную окраску за счет протравного крашения, отбеливания, морения, обжига и пр. Все это предопределяет весьма широкое использование как различных видов деревянной мозаики, так и разнообразных способов резьбы по дереву в современной внутренней и наружной декоративной отделке как жилых, так и общественных зданий и сооружений. Закон хроматического контраста.

Виды мозаики по дереву

Мозаика (от лат. musivum — посвященное музам) — разновидность монументальной живописи, где сюжетное изображение или орнамент вьшолняются из отдельных однородных или различных по материалу очень плотно пригнанных друг к другу разноцветных частиц (камень, стекло, керамические плитки, дерево).

Наиболее известными видами мозаики по дереву, отличающимися богатством и разнообразием цветовых и декоративных возможностей, являются: инкрустация, интарсия, блочная мозаика и маркетри.

Инкрустация (от лат. incrustatio — покрываю слоем) — украшение изделия или здания (фасад, интерьер) врезанием в его поверхность вгладь изображений или орнамента из пластинок, выполненных из другого, более ценного, отличающегося по фактуре и цвету, материала — металла, слоновой кости, перламутра, керамики и др. В зависимости от размера пластинки-вставки используются два способа инкрустации. Первый применяется для вставок большого размера и несложной формы. В данном случае вырезается вставка, ее форма оконтуривается острым предметом на поверхности основы и по полученному рисунку выбирается гнездо, в которое и вкладывается вставка. Второй способ используется при сложном ажурном орнаменте. Сначала на декорируемую поверхность наносится рисунок вставки и по этому контуру делается неглубокий разрез, после чего резцом выбирается выемка с чуть скошенными ровными краями. В соответствии с выемками подгоняются вставки, на обратной стороне которых для лучшего сцепления с основой делается насечка. Вставки закрепляются в выемках клеем или мастикой с одновременным тщательным выравниванием узора.

Известен способ имитации инкрустации по дереву с использованием цветных паст, заполняющих углубления, выбранные в древесине. Такие пасты изготавливались из цветных пигментов, смешанных с клеем, и имитировали слоновую кость, черепаховый панцирь, черное дерево, а также малахит, бирюзу и другие цветные камни.

Инкрустация является весьма сложным и трудоемким способом декорирования по дереву и в настоящее время в основном используется в реставрационных работах.

Интарсия (ит. — intarsio) — вид мозаики деревом по дереву, сходный с инкрустацией, при которой в углубления деревянной основы вкладываются деревянные пластинки-вставки, отличающиеся от основы цветом и текстурой. Декоративный набор закрепляется на основе клеем или мастикой. Лицевая сторона пластинок набора, изготавливаемых из древесины кипариса, тисса, самшита, клена, железного дерева, кизила и других плотных пород, тщательно сглаживается и полируется. При необходимости применяются различные способы изменения естественной окраски (цвета) древесины вставок за счет пропитки их маслом, квасцами, кипячением в краске и др.

Поскольку инкрустационно-интарсионная техника сложна и трудоемка, то она в основном применяется для украшения уникальных изделий, изготовленных из ценных пород древесины.

Блочная мозаика является одной из разновидностей мозаики по дереву, отличающейся от других способов меньшей трудоемкостью. чем объясняется ее широкое применение в настоящее время.

Техника блочной мозаики заключается в том, что по заданному рисунку из разноцветных деревянных брусков или пластинок различного сечения склеиваются блоки ( 2.13), которые потом разрезаются поперек на множество пластинок с одинаковым рисунком. Эти пластинки могут вставляться в углубления фона или наклеиваться на декорируемую поверхность, образуя таким образом своеобразный рисунок. В блок вклеиваются бруски длиной 20 см и сечением 2x2 см из древесины экзотических пород (амаранта, палисандра, красного дерева). Узор мозаики создается торцевой поверхностью брусков, входящих в блок. После склеивания блок разрезается параллельно торцовой поверхности на тонкие пластинки, которые либо вставляются в углубления основы, либо наклеиваются на нее, образуя при этом повторяющийся рисунок на соответствующей по замыслу декоратора части поверхности. После этого поверхность шлифуется и отделывается прозрачным лаком. По рисунку мозаики, разрабатываемому художником, изготавливается определенное количество блоков с различным рисунком торцовой поверхности, из пластинок которых потом и набирается мозаичное панно.

Маркетри (франц. marquer — размечать, расчерчивать) представляет собой вид мозаики по дереву, при котором мозаичный набор выполняется из кусочков шпона из разных по окраске и текстуре пород древесины. Элементы мозаики врезаются в шпон, служащий фоном, закрепляются бумагой, смазанной клеем, и вместе с фоном наклеиваются на декорируемую поверхность.

Если мозаика представляет собой геометрический рисунок, набираемый из простых фигур (квадратов, прямоугольников, ромбов, параллелограммов), то набор получают склеиванием элементов по кромкам или наклеиванием их на расчерченную бумагу вплотную друг к другу. Подобный набор получил название паркетри.

Если фон отсутствует или незначителен по площади и рисунок заполняет всю поверхность, то элементы мозаики поочередно врезаются и вклеиваются в лист плотной бумаги по нанесенному на ней контуру рисунка мозаики. Таким образом вся бумага постепенно замещается кусочками шпона.

В том случае, когда требуется получить несколько однотипных орнаментальных наборов, фон и рисунок вырезаются одновременно. Два листа шпона, один из которых выбран для фона, а другой — для вставки, наклеиваются на бумагу и накладываются друг на друга, скрепляя их в нескольких местах клеем. На верхний лист шпона наносится контур рисунка и выпиливается лобзиком. Таким образом, после разъединения листов шпона сразу получается два гнезда и две вставки, из которых изготавливаются два набора, противоположные по цвету. Элементы фона и рисунка плотно соединяются друг с другом, чем обеспечивается высокое качество набора.

В технике маркетри можно создавать как простые орнаментальные украшения различных деревянных изделий, так и сложные композиции для отделки интерьеров жилых и общественных зданий.

При выборе породы древесины в качестве материала для мозаичных работ следует учитывать не только его природные декоративно-художественные характеристики, но и физико-механические свойства, например, склонность различных древесных пород к усушке, разбуханию и короблению при изменении влажности, которые предопределяют как трудоемкость обработки того или иного вида древесины, так и долговечность изделий из них.

Наиболее часто в различных видах декоративно-отделочных работ используются плотные, отличающиеся различной окраской, твердолиственные породы дерева. В ряде случаев приходится искусственно изменять природный цвет древесины, используя обжиг, крашение, отбеливание, морение (табл. 2.2) и, таким образом, в процессе мозаичных работ получать декоративные покрытия орнаментального или сюжетного характера, отличающиеся высокой художественной ценностью.

Кроме указанных древесных пород в мозаичной технике используются и такие, как амарант, отличающийся красно-фиолетовой окраской и крупной, выразительной текстурой, лимонное дерево с желто-золотистой окраской древесины, анатолийский орех — с резко выраженной полосчатой текстурой, палисандр — с желто-коричневой с фиолетовым оттенком окраской, эбеновое дерево — с черной окраской, падуб (остролист) с древесиной красного цвета и др.

Красители

Красящие вещества, легкорастворимые в воде, спирте, масле и во многих других жидкостях, а также в растворах смол и клеев называются - красители.

Крашение происходит вследствие проникновения его раствора на большую или меньшую глубину окрашиваемого материала. Крашение древесины придает ей заданный цвет или тон и вместе с тем делает естественную текстуру ее более четкой, сочной.

Прозрачное окрашивание древесины преследует различные цели:

закрепление естественной окраски древесины или придание ей более глубокого тона;

имитацию простых пород под цвет ценных;

придание древесине красивого вида путем окраски в любой цвет;

сокрытие дефектов, имеющихся на поверхности древесины (синева, пятна, темные полосы, плохой подбор по тону окраски и так далее).

Окрашивание осуществляется растворами различных красителей (водными или спиртовыми). При этом наносимый раствор лишь впитывается в древесину, окрашивая ее волокна, но не образуя никакой пленки. Продукция, окрашивая древесину, должен не скрывать ее текстуру, а, наоборот, несколько усиливать ее. Окрашенную поверхность древесины покрывают прозрачными светлыми лаками, образующими пленку, предохраняющую окрашенную древесину от атмосферных влияний.

До XX века основная их масса представляла собой вещества, получаемые в результате обработки (кипячения или вытяжки) различных растительных и животных продуктов. Натуральные - дают прочную и высокоустойчивую окраску, но не обладают стабильностью и сравнительно дороги. В настоящее время они почти вытеснены синтетическими высокостабильными с широкой гаммой цветов и оттенков, но сравнительно слабосветоустойчивыми.

Начало производству синтетических красителей было положено выдающимся русским химиком Н. Н. Зининым, впервые получившим в 1842 г. синтетический анилин.

Возможность широкого промышленного получения синтетических самых разнообразных цветовых оттенков, доступных по цене, обеспечила синтетическим красителям широкое распространение, почти полностью вытеснив натуральные.

Синтетические красители - это сложные химические соединения, в подавляющем большинстве относящиеся к соединениям ароматического ряда. Исходными материалами для синтеза служат ароматические и гетероциклические соединения, добываемые из каменноугольной смолы или коксовых газов.

Анилиновые красители. Из различных групп анилиновых для окраски древесины применяются следующие: прямые, основные, кислотные и сернистые.

Прямые - иначе называемые субстантивными (самостоятельными), хорошо растворяются в воде. Древесина окрашивается ими без специальной подготовки поверхности. Они просты в применении, имеют много цветов и оттенков. Недостатком их является тусклость тона окраски и их малая устойчивость к свету. Из прямых темно-зеленый входит в состав раствора для имитации березы под орех.

Основные - представляют собой соли ароматических оснований. Растворяются в подкисленной воде. Отличаются яркими и чистыми цветами. Хорошо окрашивают только древесину, содержащую дубильные вещества. В остальных случаях необходима предварительная обработка поверхности танидами, жирными кислотами и так далее. Их применяют для глубокой пропитки. Окраска при крашении древесины очень ровная и текстуры не скрывает.

Основные красители имеют широкое применение в спичечном производстве. В мебельном производстве из основных красителей употребляют основной коричневый, метиленовый голубой, родамин Ж (красный с желтоватым оттенком) и родамин С (фиолетово-красный).

Кислотные красители являются по преимуществу солями натрия, реже калия и кальция. Хорошо растворимы в воде, окрашивают древесину за счет связи кислотной части молекулы красителя с лигнином. Имеют яркие и чистые цвета. Светоустойчивость выше, чем у основных красителей, к воде малоустойчивы.

Прочность окраски можно повысить предварительной обработкой поверхности древесины хромпиком (К2СГ2О7) или медным купоросом (CuS04). Для этого на поверхность древесины наносят 0,5%-ный раствор хромпика или 0,5-0,2%-ный раствор медного купороса. После высыхания наносится раствор кислотного красителя.

Сернистые красители получают путем сплавления с серой или сернистыми щелочами различных синтетических красителей, главным образом из группы ароматических соединений.

Сернистые красители нерастворимы в воде и щелочах, но могут быть переведены в растворимое состояние при нагревании с водным раствором сернистого натрия (Na2S) или гидросульфата натрия (Na2S204). Полученный раствор наносится на поверхность древесины и закрепляется при высушивании на воздухе в результате окисления, образуя прочную несмываемую окраску. Они наиболее светостойки и дешевы, но цвета тусклые, текстуру вуалируют. Их применяют для окраски хвойных пород, так как в этом случае не требуется обессмо-ливания древесины.

Синтетические - в подавляющем большинстве имеют вид мелкого порошка, отличающегося способностью хорошо растворяться в воде. Качество их улучшается с повышением дисперсности тонкости помола).

Прямые, основные и кислотные красители применяются для окрашивания древесины в виде 0,1-0,2%-ных водных растворов с добавкой для смягчения жесткой воды 0,1% соды. Для полного растворения вода нагревается до 80-90° С. Прибавление к раствору 5%-ного нашатырного спирта (20-25%-ной концентрации) увеличивает проницаемость раствора в древесину и повышает прочность окраски.

Для получения окрашивающего раствора из сернистых смешивают краситель с содой в соотношении 1:2 или 2:3 и затирают пасту с небольшим количеством воды. Затем прибавляют отдельно приготовленный раствор сернистого натрия (0,1 - 0,8%-ной концентрации) и нагревают до кипячения. Приготовленный раствор фильтруют и охлаждают до 20° С.

Прочность окраски сернистыми красителями и цвет улучшаются, если окрашенную поверхность после высыхания обработать раствором 0,5%-ного хромпика или 2%-ным раствором уксусной кислоты.

Протравные - кроме перечисленных групп синтетических, называемых анилиновыми, применяются синтетические протравные, называемые также ализариновыми.

Они не окрашивают непосредственно древесину и другие волокнистые вещества, а требуют предварительной обработки поверхности протравами - составами, содержащими алюминий, кальций, хром, железо и другие металлы, закрепляющиеся на волокнах древесины в виде окислов. При нанесении на подготовленную таким образом поверхность вступает в реакцию с протравой и образует на волокнах нерастворимую окраску.

Прочие органические красители. Следует отметить нигрозин - черный, получаемый путем сплавления смеси аниминов с нитробензолом и представляющий собой однородный порошок черного цвета. Различается по растворимости - спирто- и водорастворимый.

Спирторастворимый нигрозин применяется для окрашивания политур и лаков. Обладает хорошей светостойкостью.

Водорастворимый нигрозин применяется для окраски древесины- слабые растворы (0,5%) дают синевато-серую окраску поверхности; 5%-ный раствор дает черную окраску. Светостойкость водорастворимого нигрозина невысока.

Из большого числа органических, используемых в прошлом, в настоящее время для окраски древесины широко применяют гуминовые красители, более известные под названием бейца или ореховой морилки.

Гуминовые - получаются в результате вываривания молодых каменных углей, торфа и некоторых почв в воде при 100° С в течение 3 ч с добавлением едкого натра при постоянном перемешивании (соотношение в весовых частях: уголь-1; вода-10; едкий натр-0,15). Получается раствор 3,5-10%-ной концентрации и бурый осадок. Раствор после фильтрования имеет цвет от коричневого до бурого.

Бейцы отличаются высокой светостойкостью и служат хорошим красителем древесины «под орех». В настоящее время начинают поступать в производство бейцы, изготовленные на основе анилиновых красок, по цвету весьма близкие к гуминовым, но не отличающиеся светостойкостью.

При производстве некоторых органических синтетических красителей, вырабатываемых нашей промышленностью, применяется сырье, обладающее канцерогенными свойствами.

ПРОТРАВЫ

Растворы многих солей металлов (хромовокислый калий, двухромовокислый калий, медный, купорос, железный купорос, хлорная медь, хлорное железо, марганцевокислый калий) благодаря химическому взаимодействию между ними и содержанию в древесине дубильной кислоты могут изменять окраску древесины. Изменение окраски древесины такими растворами называется травлением, а растворы, применяемые для этого, протравами.

Древесина пород, богатых дубильными экстрактами (дуб, каштан, красное дерево, орех и другие) окрашивается протравами непосредственно. Древесина, не содержащая дубильных кислот (береза, сосна, ель и так далее) или содержащая их в значительных количествах, перед окраской протравами должна быть обработана растворами дубильных веществ (пирогалловой кислотой, танинами, пирокатехином и другими).

Путем протравы получается почти не смывающаяся окраска мягких тонов с высокой светостойкостью. При этом текстура древесины выявляется очень мягко, что особенно важно при окраске древесных пород с большой разницей в плотности ранней и поздней древесины (хвойные породы).

При крашении, в отличие от окраски красителями, четкость текстуры сохраняется, а иногда делается даже более рельефной. Для крашения применяют растворы протрав не выше 5%-ной концентрации.

Для обработки древесины, бедной танидами, пользуются растворами дубильных веществ от 1 до 5%-ной концентрации, приготовляя их в горячей воде с добавлением 3-4% декстрина.

Хромовые и медные протравы придают древесине коричневато-желтоватые тона, а железные протравы - синевато-серые и даже темные окраски. Предварительная обработка древесины пирогалловой кислотой придает при последующем нанесении протравы коричневую окраску, а пирокатехином - коричневую с зеленым оттенком.

Особенно хороший результат получается при окраске протравами под мореный дуб и под серый клен.

Для придания древесине более темной окраски или для выравнивания естественного цветового тона, а также для имитации ценных пород дерева древесину окрашивают в различные цвета.

Существует два способа крашения: протравное и прямое. При протравном крашении применяют водные растворы неорганических солей (протрав), например марганцовокислого калия, хромовокислого калия, сернокислых солей меди и железа и др. Эти соли не являются красителями, но они, реагируя с дубильными веществами, находящимися в древесине, образуют окрашенные соединения внутри волокон. Такая окраска не вуалирует текстуру древесины и отличается высокой светопрочностью. Протравы наносят в виде 0,5—5,0%-ных водных растворов только па лиственные породы древесины, кроме березы.

Для прямого крашения используют органические водорастворимые кислотные красители из класса азокрасителей (анилиновые). В отличие от протрав красителями можно окрашивать древесину лиственных и хвойных пород.

Протравы и красители наносят на поверхность древесины вручную тампоном или кистью сначала вдоль волокна, затем поперек и вытирают сухим чистым тампоном.

В настоящее время для крашения древесины отечественная промышленность выпускает специальные кислотные красители следующих марок: коричневые для дерева — светло-коричневый № 17, орехово-коричневый № 11, 13, 14, красновато-коричневый № 2, 3,4, желтовато-коричневый № 10, оранжево-коричневый № 122, темно-коричневый № 8, 9, 15, красный для дерева № 124, темно-красный для дерева, ярко-красный, алый, рубиновый, красный прочный, бордо, зеленый с зеленовато-желтым оттенком, голубой и др.

Для крашения готовят 0,5—1%-ные растворы, причем красители желательно растворять в спирте или ацетоне. На кислотных красителях промышленность выпускает спиртовые морилки для дерева трех тонов: вишневую, красновато-коричневую и коричневую. Эти морилки представляют 0,5—1%-ные растворы органических красителей в этиловом спирте.

Морилку наносят тампоном из ваты или чистой фланелевой тряпки на очищенную свежевыструганную поверхность древесины до получения равномерного окрашивания ее в требуемый оттенок. После высыхания морилки древесину покрывают прозрачным лаком или политурой.

Для окраски древесины в коричневый цвет применяют также марганцовокислый калий (10 г на 1 л воды) и железный купорос (100 г на 1 л воды).

В интенсивно желтый цвет хорошо окрашивается ель, береза, сосна путем погружения их в раствор хромовокислого калия (10 г на 1 л воды).

Для окраски древесины в серый цвет поверхность ее обрабатывают раствором галловой кислоты (40 г на 1 л воды), высушивают и покрывают раствором медного купороса (50 г на 1 л воды).

Сосна, береза, липа хорошо окрашиваются нигрозином, причем при обработке раствором, содержащим 7—10 г нигрозина на 1 л воды, — в серебристый цвет, а раствором, содержащим 30—25 г нигрозина на 1 л воды, — в черный цвет. Горячий 20%-ный раствор уксуснокислой меди окрашивает эти породы в зеленовато-травянистый цвет.

Для имитации орехового дерева поверхность древесины окрашивают одним из следующих растворов:

1. Марганцовокислый калий

масс. ч.

Сернокислый магний

Вода

100

2. Марганцовокислый калий

Сернокислый магний

Вода

100

Для приготовления растворов взвешивают требуемое количество марганцовокислого калия и сернокислого магния и растворяют в воде, взятой в количестве, которое указано в рецептуре.

В первом растворе смачивают тампон и протирают им поверхность изделия, получают прочную темную окраску глубиной до 1 мм.

Во второй раствор изделие погружают на 2—5 мин в зависимости от тона и глубины окраски, которые желательно получить.

Естественная поверхность древесины орехового дерева имеет темные прожилки и черные пятна; при имитации аналогичные прожилки наносят при помощи кисти первым раствором, а черные пятна — 2%-ным водным раствором нигрозина. Окрашенный предмет высушивают на воздухе и покрывают шеллачно-спиртовой политурой.

Для имитации под ореховое дерево наиболее подходят по своей структуре груша, клен и ольха; на березе, буке и ели имитация получается грубее.

Для имитации палисандрового дерева, имеющего темно-бурую окраску с темными прожилками красноватого оттенка, поверхность древесины обрабатывают 10%-ным водным раствором уксуснокислого железа или 5%-ным водным раствором коричневой анилиновой краски; темные прожилки наносят при помощи кисти 2%-ным водным раствором нигрозина.

Под палисандровое дерево можно имитировать любую породу дерева, но более удачной имитация получается на ореховом дереве, груше, клене и ольхе.

Древесина кипарисового дерева имеет светло-коричневую окраску с темными коричневыми жилками. Такой цвет получают, нанося кистью или тампоном на поверхность любой древесины 2%-ный раствор коричневой анилиновой краски, темные жилки наносят 5%-ным раствором того же красителя.

При обработке поверхности древесины 2%-ным раствором вишневой анилиновой краски изделие приобретает темно-красную окраску, очень похожую на естественный цвет красного дерева. Особенно хорошо такая имитация получается при окраске поверхности бука, вяза, вишни, груши и ольхи.

Для крашения древесины, кроме синтетических красителей, применяют также естественные красители, например коричневый гуминовый. Этот краситель называют «ореховой морилкой».

Для крашения древесины используют также водный настой кампешевого или сандалового дерева, кошенили и соки различных ягод.

Для приготовления красящего раствора из ягод крушины ягоды (100 г) раздавливают деревянной ложкой и заливают 8%-ной уксусной кислотой (1 л). Для более быстрого и полного извлечения красителя из ягод раствор нагревают в течение 15—20 мин на слабом огне, затем процеживают через 2—3 слоя марли и к процеженному раствору добавляют квасцы (10—20 г). Раствор тотчас же окрашивается в ярко-зеленый цвет и им можно окрашивать любую поверхность изделия из дерева.

В сине-зеленый цвет можно окрасить древесину раствором, приготовленным из ягод бузины. В воде (1 л) растворяют уксуснокислую медь (20 г), хлористый аммоний (20 г) и хлористый натрий (20 г). Раствор переливают в бутылку, засыпают в него ягоды бузины (40 г) и оставляют на 2—3 дня для настоя. Настоявшийся раствор процеживают через марлю. Водные растворы красителей используют для окраски садовых скамеек, заборов и т. п.

Способы изготовления декоративно-художественных изделий.

Взаимосвязь назначения изделий со способами изготовления.

Особые свойства древесины как материала обеспечивают оригинальность дизайна и широкое применение для изготовления художественно-промышленных изделий. Все изделия из древесины по назначению можно разделить на декоративные, утилитарные и декоративно-утилитарные, в которых сочетаются обе функции (рис. 1).

Назначение изделия

Рис. 1 Взаимосвязь назначения изделий со способами обработки.

Формообразование изделий из древесины, как правило, выполняют путем удаления излишнего материала заготовки вручную, или с использованием деревообрабатывающих станков, или по смешанной технологии, когда одна часть объема заготовки удаляется на станках, а другая - вручную. В последнем случае на станках обычно выполняют черновую обработку, а отделку изделия, оформление мелких декоративных элементов производят вручную.

Дизайн изделия и способ формообразования взаимосвязаны. С одной стороны, дизайн изделия определяет выбор способа формообразования, с другой же стороны, способ формообразования обеспечивает требуемый дизайн изделия. Выбор способа формообразования зависит и от ряда других факторов - породы древесины, серийности изделий, производственных возможностей изготовителя, требований заказчика, остроты конкуренции на рынке и др.

Изделия по назначению: декоративные, утилитарные, декоративно-утилитарные. Способы обработки изделий: станочный, ручной, смешанный. Формообразование изделий из древесины.

Защитные покрытия для изделий из дерева и консервация древесины.

Защитно-декоративные покрытия на изделиях из древесины разнообразны. В зависимости от требований к внешнему виду и защитным свойствам такие покрытия могут состоять из одного или нескольких слоев разных материалов, выполняющих разные функции. Применяют лакокрасочные покрытия, полученные нанесением жидких лакокрасочных материалов, и пленочные, образованные приклеиванием к поверхности древесины готовых защитно-декоративных пленок. В ряде случаев вместе с пленками используют лакокрасочные материалы. В зависимости от декоративных свойств различают покрытия прозрачные, оставляющие древесину видимой под прозрачной отделочной пленкой, и непрозрачные, скрывающие цвет и строение древесины.

Прозрачные покрытия применяют преимущественно для изделий из ценных древесных пород, обладающих красивым строением, и изделий, эксплуатируемых в отапливаемых помещениях (мебели, футляров радиоприемников, телевизоров, часов и т. д.).

Прозрачное лакокрасочное покрытие создают нанесением на поверхность одного или нескольких слоев прозрачного лака. Если при этом нужно изменить натуральный цвет древесины, поверхность ее предварительно обрабатывают раствором красителя.

Непрозрачные покрытия применяют преимущественно для изделий из хвойных или недорогих лиственных пород, строение древесины которых не отличается красотой рисунка, а также для изделий, к которым предъявляются высокие требования в отношении их защитных свойств (больничная и кухонная мебель, деревянные части сельскохозяйственных машин, вагонов и т. п.). Покрытия для таких изделий должны обладать хорошей сопротивляемостью механическим и атмосферным воздействиям, быть химически стойкими и т.д.

Частным случаем непрозрачного покрытия может быть покрытие из готовой непрозрачной пленки, например поливинилхлоридной, наклеенной на предварительно выровненную шпатлеванием поверхность древесины или древесностружечной плиты. Лицевая сторона таких пленок обычно отделывается тиснением и рисунком, имитирующим натуральную древесину, например дуба.

Широкое распространение получили комбинированные имитационные покрытия. Поверхность недорогой светлой древесины лиственных пород, например березы, выравнивают, окрашивают непрозрачной фоновой краской (под цвет имитируемой породы), наносят печатный рисунок текстуры и поверх него слой прозрачного лака. Такие покрытия можно наносить не только на древесину, но и на древесностружечные и древесноволокнистые ПЛИТЫ, клееную фанеру и т. д. Для создания рассмотренных структур используют различные отделочные материалы, в частности лаки и краски, грунтовки прозрачные и непрозрачные, порозаполнители, шпатлевки, клеи и отбелочные пленки. Все эти материалы в свою очередь представляют собой более или менее сложные композиции из ряда исходных веществ. Основную роль среди них играют пленкообразователи, т. е. вещества, способные при нанесении на поверхность тонким жидким слоем (в виде раствора или расплава) образовывать в определенных условиях тонкую и прочную пленку, хорошо сцепляющуюся с материалом изделия. Пленкообразователи - обязательная и основная часть всех лакокрасочных материалов.

Текстура твердых пород таких деревьев, как красное дерево, грецкий орех, палисандр, ясень, дуб и др., отличается изысканностью и красотой. В то же время текстура таких распространенных пород, как береза, ель, сосна, осина, бледна и не отличается красотой рисунка. Это обстоятельство обусловило развитие фанерования, т. е. облицовки деталей и изделий тонким слоем (шпоном) древесины, ценной в декоративном отношении.

Древесина, независимо от породы, имеет в основном высокую долговечность (интервал времени, в течение которого она сохраняет свои физические и механические свойства), если находится в сухом, проветриваемом помещении с незначительным перепадом температуры и влажности воздуха. На долговечность древесины оказывают большое влияние условия, в которых она находится (табл 1), а также следующие внешние факторы:

-биологические (паразитирующие грибки, насекомые и микроорганизмы);

-физические (перепады температуры, влажность воздуха, удары);

-химические (концентрированные растворы кислот или спиртов).

По естественной долговечности древесина делится на три основные группы.

1. Очень долговечная древесина: лиственница, вяз, дуб, тис, кипарис, кедр, белая акация, каштан, орех, эбен, эвкалипт.

2. Среднедолговечная древесина: пихта, сосна, ель, бук, ясень.

3. Недолговечная древесина: береза, явор, липа, ольха, осина, тополь, верба.

Долговечность древесины можно повысить путем сушки, насыщения противогнилостными веществами, насыщения сухой древесины пропитывающими растворами и нанесения покрытия (защитных пленок).

Таблица 1 Долговечность древесины, годы

Порода дерева	На свободном	В неизменно	В неизменно
	воздухе	сухих условиях	влажных условиях
Сосна	80	1000	500
Ель	50	900	70
Пихта	45	900	60
Лиственница	90	1800	600
Дуб	120	1800	700
Вяз	100	1500	1000
Ясень	20	500	10
Бук	10	800	10
Клен	10	1000	10
Береза	5	500	10
Ольха	5	400	800
Осина	3	500	10
Верба	5	600	20

Консерванты древесины можно разделить на:

- химические вещества, защищающие древесину от биологических вредителей (столярный дистиллированный ксиламит, парусный ксиламит, интокс S, антокс, импрекс В и W, солтекс R-12 и др.);

- химические огнезащитные и водостойкие вещества (пиролак W -1 и W-10 игносол DХ и др.).

Химические вещества, защищающие и консервирующие древесину, токсичны, а также легкогорючи. Это требует особой осторожности при их использовании и хранении.

<<< < Предыдущая 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 3940 / 4040

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
15.05.2015309.76 Кб46Куб-А.doc
#
14.11.2019857.09 Кб61Культорология автор Тарвид Л.П..doc
#
05.09.201994.72 Кб51культура 8910 22.doc
#
01.05.2025428.54 Кб3Культура речи НБ.doc
#
01.03.2025307.2 Кб9Культурология.2007.Методуказания.doc
#
01.04.202513.81 Mб6Курс лекций 7 и 8 семестр.doc
#
15.05.20152.19 Mб339Курс лекций по общей экологии.doc
#
15.05.2015606.21 Кб346Курс лекций Экономика предприятий.doc
#
15.05.20151.25 Mб63КУРС ЭКОЛОГИИ Гирусов.doc
#
15.05.20151.24 Mб77КУРС ЭКОЛОГИИ.doc
#
01.04.2025265.22 Кб7КУРСАЧ 4К.doc