Дерево. Технологические процессы обработки древесины.

 

 

1. Особенности обработки древесины

Материал. Древесина является ценным природным сырьем, которое можно обрабатывать простейшими инструментами. Она обладает значительной прочностью, упругостью, имеет небольшой удельный вес. Но древесина растрескивается, усыхает, коробится, отчего меняется форма и размеры сделанных из нее предметов. Прежде всего, непосредственно заняться художественной обработкой дерева, необходимо получить хотя бы самое общее представление о свойствах древесины, ее строении и пороках.

Ствол древесины состоит из волокон, сгруппированных в радиальные кольца вокруг сердцевины. Это хорошо видно на поперечном разрезе. При разрезе, параллельном оси ствола, видны параллельные линии волокон. Если же разрез сделан под углом к оси ствола, появляются эллипсовидные линии, очертания которых становятся причудливее с уменьшением этого угла. Рисунок на поверхности древесины, получаемый при перерезании годовых слоев, известен под названием текстуры. Она различна у разных пород древесины. У липы и ольхи она почти незаметна, а у ореха, сосны, можжевельника она четко выражена. Текстуру древесины можно выявлять при обжигании, лакировании, травлении.

Породы дерева имеют разную твердость. Клен, дуб, самшит, груша, пальма, тис, орех считаются твердыми, мягкими — липа, осина, ольха, тополь, ива, сосна, ель, кедр. Береза занимает промежуточное положение. Для резьбы применяются преимущественно лиственные породы деревьев, из хвойных чаще используются сосна, кедр, тис.

Выбирая древесину для художественных работ, следует помнить: для рельефной резьбы пригодна древесина, лишенная свилеватости, косослоя (неравномерное, запутанное или косое строение волокон); портят резьбу сучки, а также отлуп (трещины по годичным слоям), что может обнаружиться только в процессе работы. Трещины получаются от неравномерности сушки древесины, поэтому следует изготавливать широкие доски для резьбы, склеивая их из нескольких узких, чтобы в каждой было противоположное расположение волокон. В таком случае коробление досок будет минимальным. Не следует применять древесину с червоточиной, гнилью и с проростью, омертвевшими и заросшими в стволе тканями.

Предназначенная для резьбы древесина должна быть высушена до 10 — 16% влажности. Сухая древесина лучше обрабатывается. Сушат древесину воздушным способом, под навесом, либо в специальных сушильных камерах.

2.Обработка древесины

Физические и механические свойства древесины являются факторами, влияющими на качество изготовления изделия.

• цвет; важной декоративной особенностью и диагностическим признаком древесины является ее цвет. Каждая древесная порода имеет только ей присущий цвет. Цвет может меняться в зависимости от возраста, влияния воздушной среды, воздействия прозрачных отделочных материалов, угла отражения светового потока от изделия, сроков и условий эксплуатации вещи и т.д. Интенсивность цвета древесины усиливается с возрастом дерева и под влиянием прозрачных отделочных материалов. Степень декоративности древесины повышает ее блеск — способность отражать направленные световые лучи. Блеск зависит от породы древесины, степени гладкости поверхности и характера освещения.

• текстура; не менее чем цвет, она определяет декоративную ценность древесины. Текстура — естественный рисунок на радиальном и тангенциальном срезах древесины, который зависит от характера расположения годичных колец и различной окраски в них ранней и поздней зон, строения самой древесины — рассеянно - или кольцепорового, наличия мелких или крупных сердцевинных лучей, отличающихся от окружающей их древесины по цвету, структуре, размеру и форме.

• запах; почти каждой породе в той и или иной мере присущ своеобразный запах, зависящий от содержания в древесине различных смол. Дубильных веществ и пр. Сильный запах исходит от свежесрубленных деревьев хвойных пород: липы, осины, дуба и др. Слабый — от выдержанной древесины. По запаху порой можно судить о доброкачественности дерева, а в некоторых случаях он служит дополнительным признаком для определения породы дерева.

• влажность; от нее во многом зависят свойства древесины. В древесине различают влагу связанную, находящуюся в стенках древесных клеток в виде тончайших прослоек, и свободную, заполняющую полости клеток и межклеточные пространства. Количество свободной влаги зависит главным образом от пористости древесины и ее наполненности, насыщенности водой. Чем древесина плотнее и тяжелее, тем меньше пор, и наоборот — чем легче и рыхлее, тем пор больше. Максимальная влажность древесины твердых пород колеблется от 80 до 120, а мягких — от 200 до 250 процентов.

• гигроскопичность; гигроскопичностью древесины называется ее свойство поглощать влагу из окружающего воздуха. Гигроскопичность зависит от породы дерева меньше, чем от температуры и влажности воздуха. С повышением температуры влагопоглощение понижается. А повышением влажности воздуха увеличивается. Влагопоглощение вызывает изменение формы, размеров и прочности древесины, и именно от этого зависит прочность изделий. Гигроскопичность уменьшается при отделке продукции водоотталкивающими составами.

• усушка и разбухание; усушка вызывает уменьшение в древесине содержания связанной влаги. Полное удаление такой влаги приводит к сокращению линейных и объемных размеров, и, наоборот — при увлажнении сухой древесины свыше точки насыщения волокон, то есть более 30 процентов влажности, она разбухает и увеличивается в размерах. Усушка вызывает такое нехорошее свойство как хрупкость и ломкость древесины.

• твердость и прочность обычно представляют большой интерес для резчика. Твердость древесины – способность сопротивляться проникновению в данный материал постороннего тела, в данном случае — резца. Большие колебания в прочности вызывает неоднородность строения древесины в пределах одной породы и даже одного дерева. Большое влияние на твердость и прочность древесины оказывает влажность. Влажная древесина — мягче, лучше обрабатывается.

• упругость и пластичность; упругость — способность возвращаться к первоначальному состоянию и размерам после прекращения воздействия на нее внешних сил. Упругость зависит от влажности и некоторых других факторов. Пластичность — способность материала сохранять ту или иную приданную ему форму, зависит от породы, возраста, влажности древесины

3. Способы обработки древесины

Обработку древесины можно разделить на несколько этапов:

— выбор заготовки

— предварительная разметка

— черновая обработка

— чистовая обработка

— разметка деталей изделия

— подгонка деталей

— соединение деталей в изделие

Способы обработки:

1. пиление — обычно первая операция по обработке древесины ручным способом. Даже при хорошем инструменте от правильности пиления зависят и степень физических усилий, и производительность, и качество. Различают продольное и поперечное пиление. При пилении учитывают припуски не менее 3 мм;

2. строгание — резание древесины закрепленным в корпусе или незакрепленным резцом;

3. долбление — выполняется долотом (стамеской);

4. резание — используются стамески самой различной конфигурации для зачистки, подгонки соединений и при подгонке криволинейных поверхностей;

5. сверление — применяется для получения круглых отверстий под шканты, нагели и т.п., для черновой выборки фона — в резьбе;

6. сплачивание и склеивание — соединение между собой кромками узких элементов;

7. фрезерование — используются фрезы различных видов для выборки и черновой обработки поверхностей заготовок;

8. шлифование — чистовая операция;

9. полирование — очень часто — заключительная операция;

10. нанесение покрытий — отделка поверхности изделия для придания соответствующего вида изделию.

Столярные изделия отделывают лакокрасочными и пленочными материалами, предохраняющими их от воздействия окружающей среды. Отделанные изделия имеют хороший внешний вид, их легче содержать в чистоте. Все виды отделки могут быть разделены на следующие основные группы: прозрачная, непрозрачная, имитационная и специальная.

При прозрачной отделке поверхность древесины покрывают бесцветными отделочными материалами, сохраняющими или еще более проявляющими текстуру древесины. Применяют ее для отделки мебели и высококачественных строительных изделий: окон, дверей, панелей, изготовленных из древесины ценных пород.

Прозрачную отделку получают лакированием, полированием, воскованием и покрытием прозрачными пленками. При отделке лакированием используют лаки, имеющие в своем составе пленкообразующие вещества в органических растворителях, растворители и др.

Наиболее часто для отделки древесины применяют полиэфирные, нитроцеллюлозные и мочевиноформальдегидные лаки, реже — масляные и спиртовые лаки. Нитроцеллюлозные лаки хорошо сохнут, дают прочную, эластичную, прозрачную и достаточно атмосферостойкую пленку, которая хорошо шлифуется. Лаки на основе мочевиноформальдегидных смол образуют пленку с блестящей поверхностью, достаточно прозрачную. Пленка, образуемая масляными лаками, эластична, прочна, атмосферостойкая, но недостаточно декоративна; спиртовые лаки дают пленку с недостаточной прочностью, атмосферостойкостью, слабым блеском. По степени блеска различают покрытия глянцевые, полу глянцевые и матовые.

Прозрачная отделка получается также при полировании. В качестве основного материала применяют спиртовую политуру, представляющую собой раствор смолы шеллака в этиловом спирте. На поверхность древесины политуру наносят многократно тонким слоем.

При восковании, т. е. нанесении на поверхность древесины смеси воска с летучими растворителями (уайт-спиритом, скипидаром), также получается прозрачная пленка, образуемая тонким слоем воска (летучие растворители испаряются в процессе сушки). Восковое покрытие наносят обычно на пористую древесину (дуб, ясень). Пленка из воска мягка, поэтому ее покрывают дополнительно слоем спиртового лака. Восковое покрытие имеет матовую поверхность.

При непрозрачной отделке на поверхности создается пленка, закрывающая цвет и текстуру древесины. Непрозрачную отделку применяют при изготовлении школьной, кухонной, медицинской и детской мебели, дверей, окон и др. Для получения непрозрачного покрытия используют масляные, нитроцеллюлозные, алкидные, перхлорвиниловые, водоэмульсионные краски и эмали.

При окраске эмалями с большим содержанием пленкообразующих веществ получаются глянцевые покрытия, с меньшим количеством — полу глянцевые, а при окраске масляными красками — матовые.

Имитационной отделкой улучшают внешний вид изделий, изготовленных из древесины, текстура которых не отличается красивым рисунком. Основными методами имитационной отделки являются глубокое крашение, на прессовка текстурной бумаги с нанесенным на нее рисунком древесины ценных пород, отделка пленками, листовым пластиком.

Специальная отделка заключается в нанесении на поверхность древесины отделочного слоя из расплавленного и порошкообразного металла (металлизация), расплавленных смол и других материалов, а также в выполнении различных декоративных работ на древесине (резьба, инкрустация, выжигание). 'Эксплуатационные качества лакокрасочных покрытий должны обладать рядом физико-механических свойств, а именно: адгезией с древесиной, твердостью, тепло, свето- и водостойкостью. Эти свойства имеют существенное значение в условиях эксплуатации изделий. Они определяются качеством лакокрасочных материалов, условиями нанесения их, сушкой покрытий.

Под адгезией понимают прочность сцепления лакокрасочного покрытия с поверхностью древесины, причем этот фактор зависит от состава лакокрасочных материалов, толщины слоя красок и т. п.

Более высокой адгезией обладают однородные составы, а именно: нитролак и нитро грунт, масляный грунт и масляный лак. В тоже время неоднородные составы имеют слабое сцепление: воск и масло, масляная краска и клеевая грунтовка, как правило, быстро отслаиваются. Это следует учитывать при подборе составов лакокрасочных покрытий.

Под твердостью понимают сопротивление лакокрасочного покрытия проникновению в него другого твердого тела (недеформируемого), т. е. способностью покрытия сопротивляться воздействию постороннего предмета.

Водостойкость — способность покрытия противостоять воздействию воды на поверхность изделия. Она играет очень существенную роль при эксплуатации столярных изделий (оконных блоков, наружных дверей) в условиях переменной влажности.

Лакокрасочные покрытия должны быть теплостойкими, т. е. не разрушаться при нагревании солнечными лучами или другими источниками тепла. Кроме этого, они должны быть эластичными, так как при изменении атмосферных условий лакокрасочные покрытия усыхают или набухают, вследствие чего образуются трещины, покрытия сморщиваются или отслаиваются.