Строение древесины и ее свойства

Часто качество древесины и породу дерева можно определить по внешним признакам - годичным кольцам, цвету, запаху и т. д.

На поперечном разрезе спиленного дерева (рис. 12) видны расходящиеся от центра концентрические кольца, называемые годичными слоями. Каждый год с внешней стороны дерева прибавляется по одному кольцу, поэтому по их количеству можно определить возраст дерева. В редких случаях (из-за засухи) образуется два кольца в год. Во многих породах часть годичного слоя, отложившаяся весной, бывает более светлого оттенка, и она менее прочна, чем более темная часть, появившаяся осенью. В твердых породах деревьев эта разница менее заметна.

Рис. 12. Строение дерева

Прочность древесины находится в некоторой зависимости от относительной ширины и характера годичных слоев. Заготовки с узкими годичными слоями обычно бывают прочнее, чем из древесины с широкими слоями. Кроме годичных слоев, на поперечном разрезе видны расходящиеся от центра узкие полоски - сердцевинные лучи 7, которые часто путают с трещинами.

От того, как разрублено или распилено дерево вдоль ствола - по центру или вне центра, зависит внешний вид доски, - тот своеобразный рисунок или, как говорят, текстура древесины, которая придает красивый вид изделиям.

Более молодая внешняя часть ствола называется заболонью 6. У многих пород деревьев она отличается по цвету от внутренней части - ядра 5. Породы деревьев, у которых граница ядра явно выражена (дуб, сосна, ли ственница), принято называть ядровыми в отличие от заболонных, типичными представителями которых можно считать березу, осину, липу, ель и ряд других.

Самая рыхлая и непрочная часть ствола находится в его центре и называется сердцевиной 4. Она образуется из молодого побега в первый год жизни дерева. Для изготовления высококачественных изделий заготовки с сердцевиной не годятся.

Мастер-любитель должен учитывать физико-механические свойства древесины, ее внешний вид, склонность к изменению формы и размеров под влиянием внешних условий, прочность. Качество изделий из древесины во многом зависит от присущих ей свойств.

Только что срубленное дерево содержит много влаги (иногда она составляет более половины веса всего дерева). По мере высыхания древесины ее объем уменьшается. При изготовлении изделий это явление необходимо учитывать.

От равномерности сушки во многом зависит качество древесины, идущей на поделки. При слишком быстром высыхании древесина коробится, на ней образуются трещины.

Изменение размеров при сушке происходит неравномерно по разным направлениям - в основном по ширине и незначительно по длине. Вот почему вновь настланные полы обычно не прибивают к лагам и не красят. Щели между досками, образовавшиеся в результате усушки, устраняют путем сплачивания.

В воде и во влажном воздухе сухая древесина, наоборот, набухает, причем заготовка увеличивается также неравномерно по разным направлениям. Все знают, например, что рассохшиеся кадки помещают на некоторое время в воду.

При сушке доски коробятся, образуя выпуклость со стороны сердцевины. Чем дальше от центра ствола вырезана доска, тем она сильнее коробится (рис. 13). Это нужно учитывать при соединении досок в щиты.

Рис. 13. Распиловка бревна, искривление при сушке

Определить влажность древесины практически можно и без специальных приборов следующим образом.

На расстоянии 2,5-3 см от конца доски отпиливают брусок поперек волокон, который обрезают с боков до 15 см (рис. 14). Брусок тщательно взвешивают, а затем сушат в печи или духовке при температуре приблизительно 100°С в течение 4-5 часов или на радиаторе центрального отопления в течение 48 часов. Высушенный брусок снова взвешивают. Полученную разницу в весе делят на вес древесины в сухом состоянии и умножают на 100 и в результате получается процентное содержание влажности. Например, брусок сначала весил 200 г, после сушки - 150 г, разница , в весе - 50 г. Поделив 50 на 150 и умножив результат на 100, получаем: 50 : 150 = 0,33; 0,33 X 100 = 33% влажности. Рис. 14. Определение влажности

Чтобы изделие не коробилось, влажность древесины, из которой оно сделано, должна соответствовать влажности окружающей атмосферы. Поэтому для внутренних поделок, в частности мебели, рекомендуется брать древесину с влажностью от 6 до 12%, для дверей и оконных переплетов - в пределах 15-18%, а для внешних работ даже до 25%.

Пригодность имеющейся древесины для тех или иных изделий можно определить и таким способом. Вырезанный, как указано выше, образец после высушивания измеряют линейкой и узнают, как велика усушка. Для высококачественных внутренних поделок годится древесина, усушка которой не превышает 2-3 мм на 15 см длины бруска. Древесина, которая идет на внешние работы (обшивочные доски, бруски каркаса, материал для садовой мебели), пригодна при усушке до 10 мм. Древесные породы

Трудно найти древесную породу, которая по своим техническим свойствам была бы универсальной. Одни породы легки и хорошо обрабатываются, но не прочны, другие прочны, но лишены красивой текстуры и т. д.

Преобладающее место в народном хозяйстве занимает древесина хвойных пород, прежде всего сосны.

Широкое применение находят также ель, лиственница, пихта, кедр.

Древесину хвойных пород иногда можно распознать по характерному смолистому запаху.

Лиственные породы, как правило, более тверды и труднее поддаются обработке (исключение составляют липа и осина). Среди них наибольшее хозяйственное значение имеют дуб, береза, ясень, клен, липа.

Определить по внешним признакам породу растущего дерева легко. Гораздо труднее это сделать, если дерево уже распилено на бруски и доски. А ведь от правильного выбора материала в значительной степени зависит и качество изделий. На рисунке 15 дана текстура древесины наиболее распространенных пород деревьев.

Рис. 15. Текстура распространенных пород деревьев

Доски из сосны и ели различаются, например, по следующим признакам. У сосны древесина желтоватого цвета с хорошо заметными годичными слоями; сучки имеют овальную форму и выделяются на общем фоне более темным цветом. Древесина ели светлее, чем у сосны, ее сучки, как правило, круглые и по цвету мало отличаются от окружающей древесины.

Дуб, который довольно широко используется для изготовления мебели, отличается от других лиственных пород темной древесиной с коричневато-серым оттенком. Для дуба характерна неоднородность древесины, крупное строение ее волокон, отчего поверхность всегда шероховата. По этой причине дубовые изделия не полируют, а покрывают прозрачным лаком. В отличие от дуба, липа имеет совершенно белую и однородную древесину, которая хорошо обрабатывается и допускает любую отделку. Очень похожи на липу осина и тополь, но их можно отличить по характерному горькому запаху,

Пороки древесины

Качество древесины оценивается не только в зависимости от ее природных свойств, но и по тому, есть ли в ней пороки, появившиеся под действием окружающей дерево среды. Наличие любого порока может настолько снизить качество материала, что использовать его вообще нельзя.

Иногда волокна дерева растут не по прямой линии вдоль ствола, а по своеобразной спирали (рис. 16, А). Для целого бревна такой порок существенного значения не имеет, а вот доска с таким расположением волокон (косослой) плохо обрабатывается и имеет пониженную прочность.

К порокам древесины относят также свилеватость, наблюдаемую обычно в комлевой части дерева и наростах. Свилеватость проявляется в волнистом, иногда с завитками, направлении волокон. Этот порок не только не снижает ценности древесины, как поделочного материала, а, наоборот, обогащает ее текстуру, что очень важно при изготовлении высококачественной мебели и облицовочной фанеры.

Важным показателем качества древесины считается сучковатость. Высококачественные материалы вообще не должны иметь сучков, хотя наличие их не всегда определяет непригодность материала. Если сучок сидит в заготовке крепко, не имеет трещин и не прогнил, то он во многих случаях не снижает качества изделия. Другое дело, если сучок выпадает или крошится. Такие сучки вырезают или высверливают, а отверстия заделывают пробками из здоровой древесины.

Существенный и частый порок древесины - трещины. Они возникают и на растущем дереве под действием морозов и ветров, и при неправильной сушке и хранении деловой древесины (рис. 16, В).

Рис. 16. Пороки древесины: А - косослой; Б - сучок здоровый (слева) и выпадающий (справа); В - трещины и коробление в результате неравномерной усушки

Часто изменение цвета древесины свидетельствует о начале ее разрушения. Иногда на рыхлой и влажной заболони видна синева. По существу, это первая стадия загнивания, но если древесину хорошо высушить, процесс гниения приостанавливается. Если же такой материал оставить под открытым небом, то древесина будет все больше покрываться синими пятнами, затем побуреет, на ее поверхности появится плесень. В этом состоянии она уже не имеет достаточной прочности. При полном разрушении древесина превращается в коричневую, ни на что не пригодную труху.

Виды пиломатериалов

В зависимости от обработки и внешнего вида лесоматериалы делятся на деловую древесину, пиломатериалы, фанеру, полуфабрикаты, дрова.

К деловой древесине относится круглый лес диаметром более 3 см. Если диаметр бревна превышает 11 см, то такой лес называют строительным или пиловочным, а диаметром меньше 11 см - тонким кругляком. Отходы деловой древесины используют на дрова.

Мастеру-любителю наиболее часто приходится иметь дело с пиломатериалами, которые получаются при продольной распиловке круглого леса: досками, брусками и брусьями (рис. 17). Доски и бруски имеют толщину до 100 мм, причем ширина досок должна быть в 2 и более раз больше толщины, тогда как для брусков ширина не должна превышать толщину более чем в 2 раза. Тонкими считаются доски толщиной до 35 мм, толстыми - более 35 мм.

Рис. 17. Название пиломатериалов и их элементы

Тонкие доски обычно называют тесом. Пиломатериалы толще 100 мм принято называть брусьями.

Необрезанные кромки досок и брусков называют обзолом. В зависимости от чистоты обработки кромок пиломатериалы бывают обрезными и необрезными.

По качеству древесины и числу пороков необрезные доски твердых лиственных пород делятся на четыре сорта, а доски и бруски хвойных пород - на шесть сортов.

Понятно, что материал надо подбирать в соответствии с его назначением: нецелесообразно, например, полку в сарае делать из высокосортной доски или сколачивать небольшой ящик из полноценной доски, когда есть подходящие по размеру обрезки.

Для мелких домашних поделок с успехом можно использовать доски и брусочки от упаковочной тары. Ящики иногда делают из твердых широколиственных пород низких сортов, но между сучками и другими дефектами всегда можно найти куски здоровой древесины. Тонкие брусочки и фанера от ящиков также могут пригодиться.

Чтобы доски при разборке ящиков не кололись, ударять молотком нужно не по доске непосредственно, а по подкладке из деревянного бруска.

Нужный материал нередко можно найти среди старой, выброшенной на чердак мебели. Особенную ценность с точки зрения столяра-любителя представляют крышки дубовых столов, спинки деревянных кроватей, ножки и сиденья стульев и т. д. Если эти материалы были в свое время отделаны краской или лаком, их нужно очистить, размочив лакокрасочное покрытие составом для удаления старой краски и затем соскоблив циклей или стеклянной шкуркой.

Старая мебель иногда бывает поражена жучками-точильщиками, что можно обнаружить по небольшим отверстиям на поверхности изделий. Такой материал не следует применять, так как жучки могут попасть в древесину мебели, находящейся в доме.

Виды полуфабрикатов.

Кроме пиломатериалов и готовых изделий, деревообрабатывающие заводы выпускают еще так называемый "погонаж" - доски и бруски стандартной длины с оструганными по определенному профилю сторонами. Сюда относятся шпунтованные и фальцованные доски (рис. 18), применяемые для настилки полов, обивки наружных деревянных стен, сколачивания щитов и т. д., а также бруски с профильным фигурным поперечным сечением - для плинтусов и галтелей полов, наличников окон и дверей, поручней для лестниц.

Рис. 18. Образцы погонажных изделий

Для любителя мастерить незаменима клееная фанера. По сравнению с другими это материал универсальный, ее можно применять и для постройки беседки в саду, и для изготовления мебели, и для множества мелких поделок. Современные синтетические клеи и мощные прессы позволяют получать фанеру, превосходящую по механическим свойствам обычные древесные материалы.

В продаже можно встретить фанеру двух видов: ножевую и клееную. Ножевая представляет собой слой древесины, срезанный с кряжа в виде листа шириной от 200 до 500 мм при длине 1500-2000 мм и толщине от 0,6 до 1,5 мм. Как правило, ножевая фанера делается из древесных пород с красивой текстурой и используется главным образом для оклейки столярных изделий, изготовленных из дешевых пород дерева.

Клееная фанера состоит из нескольких тонких листов (3-7 и более), называемых шпоном. Чтобы фанерный лист не коробился и не кололся, количество слоев шпона делают нечетным, причем смежные листы склеивают так, чтобы направление волокон одного было перпендикулярно направлению волокон другого.

Согласно государственным стандартам фанера выпускается в листах длиной до 3 м, шириной до 2 м и толщиной от 2 до 15 мм. Наиболее распространенный размер листа 1,5 X 1,5 м.

Необходимо иметь в виду, что фанера подразделяется на водостойкую и средней водостойкости.

Для обшивки внутренних частей помещения и изготовления мебели (кроме кухонной) применяют фанеру средней водостойкости. Для внешних поделок, подверженных действию солнца, ветра и влаги, следует применять водостойкую фанеру. В качестве защиты от увлажнения изделия из фанеры покрывают водостойкой краской.

В зависимости от качества древесины и обработки клееная фанера делится на несколько сортов.

На поверхности фанеры могут быть трещины, отверстия от выпавших сучков и другие пороки. Имея небольшой навык в отделке древесины, мастер-любитель может сделать листы фанеры с пороками вполне пригодными для изготовления многих вещей, используемых внутри дома.

Лист прежде всего нужно осмотреть и наметить сторону для лицевой отделки. Отверстия от выпавших сучков следует осторожно подравнять кончиком перочинного ножа, поверхность нижележащего шпона зачистить и наклеить вставку, вырезанную из негодного куска фанеры.

Текстура древесины вырисовывается отчетливее, если поверхность листа почистить проволочной щеткой по направлению волокон. Внешний вид фанерного листа с небольшими дефектами можно улучшить, окрасив масляной краской. Красить следует два раза, предварительно прошпаклевав. Перед шпаклевкой поверхность надо смочить водой. После первой окраски фанеру следует зачистить стеклянной шкуркой.

При необходимости фанеру можно гнуть. Чтобы она при этом не трескалась, обе стороны листа предварительно смачивают водой и проглаживают горячим утюгом. Затем лист снова смачивают водой, начинают гнуть и в процессе изгибания проглаживают утюгом.