Пластические и декоративные свойства древесины

Пластические свойства древесины связаны с породой дерева, особенностями его строения.

Древесина, ксилема (от греч. xylon - дерево) - сложная ткань древесных и травянистых растений, имеющая слоисто-волокнистую структуру. Это хорошо видно на трех главных разрезах ствола (рис. 24):
поперечном (торцевом) - в плоскости, перпендикулярной оси ствола, радиальном - в плоскости, проходящей вдоль оси ствола через сердцевину, и тангенциальном (тангентальном) - в плоскости, проходящей вдоль ствола на том или ином расстоянии от сердцевины.


Рис. 24. Главные разрезы ствола дерева: а - радиальный; б - тангенциальный; в - поперечный;
1 - годичные слои; 2 - кора; 3 - заболонь; 4 - сердцевина; 5 - сердцевинные лучи; 6 - ядро.

На поперечном разрезе ствола ясно различимы три части: примерно в центре находится сердцевина в виде небольшого темного пятнышка; средняя, главная по массе, часть занята древесиной, которая снаружи одета корой.

Сердцевина окружена концентрическими слоями, которые ежегодно образуются при росте дерева и поэтому называются годичными. По их количеству можно определить возраст той части ствола, где сделан разрез.

На радиальном разрезе годичные слои имеют вид продольных параллельных полос, а на тангенциальном - извилистых линий. У таких пород, как граб, тисе, можжевельник, на поперечном разрезе наблюдается волнистость годичных слоев.

Наиболее узкие годичные слои, до 1 мм, образуются у медленно растущих деревьев (самшит), наиболее широкие, 1 см и большие, характерны для быстро растущих (тополь, ива).

Годичный слой состоит из внутренней и наружной частей. Внутренняя, обращенная к сердцевине, более светлая и мягкая часть называется ранней древесиной, а наружная, обращенная к коре, более темная и твердая часть - поздней. Различие между ними сильнее выражено у хвойных пород (особенно у лиственницы) и слабее - у большинства лиственных. Поздняя древесина плотнее, тяжелее и тверже ранней, именно от ее количества зависят физико-механические качества данной древесной породы.

Обычно древесина окрашена в светлые тона. Но у одних пород нет разницы в окраске всей ее массы, а у других центральная часть древесины темнее периферической. Эта темно-окрашенная часть называется ядром, а периферическая, более светлая часть - заболонью. Такие породы - лиственница, сосна, кедр, тисе, можжевельник, дуб, ясень, вяз, акация, платан, тополь, ива, черемуха, яблоня, рябина - относятся к ядровым. Если же между центральной и периферической частями нет разницы по цвету - это заболонные породы. К ним относятся береза, ольха, липа, граб, клен, самшит, орешник, груша.

Светлые, блестящие линии, расходящиеся от сердцевины к коре по радиусам, - это сердцевинные лучи. У всех хвойных пород и некоторых лиственных (ясень, береза, осина, тополь, ива, груша, рябина) они очень узкие, у дуба, бука, платана - широкие, у граба, ольхи, лещины - ложноширокие (пучок узких лучей). На радиальном разрезе сердцевинные лучи имеют вид поперечных блестящих темных или светлых полос, часто прерывающихся. На тангенциальном разрезе они заметны в форме веретена или чечевицы. Сердцевинные лучи ухудшают некоторые физико-механические свойства древесины (вызывают неравномерную усушку, повышают растрескивание и т.д.), но часто образуют на ее поверхности красивый рисунок.

На поперечном разрезе древесины некоторых лиственных пород, например дуба, грецкого ореха, можно заметить мелкие отверстия - это поперечные разрезы сосудов. Сосуды имеют форму трубок разной величины, проходят вдоль ствола и являются характерным элементом строения древесины лиственных пород (у хвойных пород сосудов нет).

По расположению сосудов различают колъцесосудистые лиственные породы - с кольцом крупных сосудов в ранней древесине - и рассеяннососудистые, у которых сосуды распределены по годичному слою более или менее равномерно.

Характерным элементом древесины некоторых хвойных пород являются смоляные ходы. Они представляют собой тонкие, наполненные смолой каналы и имеются в древесине сосны, кедра, лиственницы и ели; в древесине пихты, тисса, можжевельника смоляных ходов нет.

Внешними отличительными признаками древесины являются текстура, цвет, блеск, запах.

Естественный рисунок тангенциального и радиального разрезов древесины, определяющий ее декоративную ценность, называют текстурой. Она отражает направление волокон, характер годичных слоев, расположение сосудов, сердцевинных лучей, смоляных ходов. В комплексе с цветом служит для распознавания породы древесины. Чем ярче и сложнее текстура, тем она выразительнее. К наиболее выразительным по текстуре древесины относятся орех, карельская береза, чинара, карагач.

Цвет - весьма важный признак не только для различия древесных пород, но и для определения их качества. Равномерная окраска свидетельствует о доброкачественности древесины; темные и цветные полосы указывают на ее повреждение (гниль, плесень).

Цвет древесины бывает настолько разнообразным и сложным, что ее можно лишь условно назвать белой, желтой, розовой, красной, серой, черной и т.д. В естественной цветовой гамме древесины присутствуют практически все основные теплые и даже холодноватые оттенки.

Цвет древесины не постоянен. Он зависит от возраста дерева, места и условий его произрастания, режима хранения древесины и других факторов.

Древесина молодых деревьев обычно светлее, чем старых. Светлее также древесина сосны, произрастающей на севере; чем южнее, тем насыщеннее и богаче становится ее окраска.

На изменение цвета влияют и атмосферные условия. Так, древесина свежесрубленной ольхи под воздействием кислорода воздуха краснеет. Древесина сосны при длительном хранении в помещении становится бурой, на открытом воздухе - серой.

У некоторых пород изменяется окраска от длительного пребывания в воде. Древесина дуба, находившегося долгое время под водой, интенсивно пропитывается солями железа и в результате соединения их с дубильными веществами приобретает темно-серый или черный цвет (мореный дуб). Древесина березы в таких условиях становится серой, тисса - фиолетовой.

Сказывается на цвете древесины и срок ее хранения: одни породы, например дуб и красное дерево, со временем темнеют, другие - светлеют.

Блеск обогащает текстуру древесины, углубляет ее тон. У одних пород он матовый, у других - с различными переливами: муаровый, шелковистый, серебристый или с золотистым оттенком.

Матовый блеск присущ древесине березы, дуба, липы, осины, граба, рябины, каштана, тополя, можжевельника, груши, яблони. Мерцающим, шелковистым блеском обладает древесина ясеня, клена, ивы, вяза, платана, черемухи. Серебристый - у ореха, сибирского кедра. Золотистый оттенок имеет древесина черешни, бархатного дерева, березового капокорня.

Блеск с муаровыми переливами встречается у древесины березы, лавровишни.

Физико-механические свойства древесины во многом определяются также степенью ее плотности и твердости.

По плотности древесные породы условно подразделяются на три группы: малой плотности - сосна, ель, пихта, кедр, можжевельник, тополь, липа, ива, осина, ольха; средней плотности - лиственница, тисе, береза, бук, вяз, груша, дуб, клен, карагач, грецкий орех, платан, рябина, яблоня, ясень; высокой плотности - акация, граб, кизил, саксаул, самшит, фисташка. Древесина высокой плотности легко обрабатывается, хорошо лакируется и полируется. Пористая древесина труднее поддается обработке.

От плотности зависит степень твердости древесины.

Все древесные породы делятся на мягкие, твердые и очень твердые. К мягким относятся ель, сосна, кедр, липа, осина, ольха, тополь, можжевельник. К твердым - лиственница, береза обыкновенная, бук, дуб, вяз, клен, ясень, рябина, грецкий орех, яблоня. К очень твердым - акация белая, карельская береза, граб, кизил, самшит, тисе.

Степень твердости обязательно учитывается при выборе материала для поделки. Небольшие предметы, так называемую мелкую пластику, лучше вырезать из мягких пород - липы, ольхи. Мягкое дерево легче поддается резанию. Из более твердого дерева с красивой текстурой получаются изящные точеные изделия с гладкой поверхностью, не нуждающиеся ни в какой дополнительной отделке.

Существенно отражается на качестве деревянных изделий степень влажности использованного материала. Предметы из древесины, имеющей либо повышенную влажность либо пересушенной, с течением времени могут деформироваться.

Влажность древесины - количество содержащейся в ней влаги - определяется отношением массы этой влаги к массе сухой древесины и выражается в процентах. Так, влажность мокрой, долго пролежавшей в воде древесины составляет 100%, свежесрубленной - от 50 до 100%, длительное время находившейся на воздухе, воздушно сухой - 15-20%, комнатно сухой - 8-12%, абсолютно сухой - около 0%. При удалении влага из древесины, т.е. при изменении влажности от 30 до 0%, древесина уменьшается в размерах (объеме) - усыхает; с увеличением влажности до 30% - разбухает.

Усушка древесины происходит в различных направлениях неравномерно. Вдоль волокон она достигает в среднем 0,1-0,3%, в радиальном направлении - 3 - 5%, в тангенциальном - 6-10%. Полная объемная усушка составляет 12-15%. По степени объемной усушки различают древесину малоусыхающую (ель, пихта, платан, тисе, ива, черешня), среднеусыхающую (бук, вяз, груша, дуб, липа, ольха, рябина, осина, тополь, ясень) и сильноусыхающую (акация, береза, граб, клен, яблоня, лиственница).

В процессе высыхания или при увлажнении древесины в ней возникают внутренние напряжения, которые могут вызвать растрескивание или коробление - изменение формы материала вследствие несоразмерности величины усушки или разбухания в различных направлениях. Основная причина поперечного коробления древесины - разница усушки (разбухания) в радиальном и тангенциальном направлениях, продольного - неоднородная усушка вдоль волокон некоторых частей древесины (заболонь и ядро). При наличии тангенциального наклона волокон наблюдается винтовое коробление.

Чтобы предотвратить подобные деформации древесных материалов, их нужно перед обработкой хорошо просушить. Об этом рассказывается в главе "Заготовка древесины". Нормальной влажностью поделочной древесины считают 15%.

Пороки древесины - нарушения нормального строения, природные недостатки, различные повреждения - ухудшают качество и ограничивают ее использование. Такая древесина не годится для конструктивных целей, но часто может представлять ценность как декоративный материал. Из причудливо переплетенных корней и сучьев, из наростов и мутовок получаются оригинальные скульптуры, вазы, рамки, украшения. Остановимся на характеристиках тех пороков древесины, в которых заключены определенные пластические и декоративные возможности.

Капы (наросты, наплывы) - местные утолщения, образующиеся на стволах, ветвях, корнях лиственных деревьев. Древесина капа плотная, твердая и прочная, трудна в обработке, но хорошо полируется. На срезе имеет красивый волнистый, похожий на мрамор, рисунок как бы с перламутровым отливом. Высоко ценится кап (особенно грецкого ореха, березы, липы, ольхи, вяза) как материал для мелких столярных, резных и токарных изделий (см. Обработка капа). Ольховый кап отличается очень красивым извитым рисунком с красноватым отливом, но встречается, к сожалению, редко. Широко применяется при изготовлении мебели ореховый кап.

Неправильное расположение волокон в древесине вызывает такие пороки, как косослой, свилеватость, завиток и др.

Косослой представляет собой спиральное направление волокон в стволе - на радиальном и тангенциальном разрезах годичные слои расположены под углом к сердцевине. Косослой может быть причиной винтового коробления древесины, снижает ее способность к изгибу. На сопротивляемость сжатию и скалыванию вдоль волокон не влияет.

Свилеватость - волнистое (струйчатое) или путаное расположение волокон в древесине; чаще встречается у лиственных пород. Свилеватость понижает способность древесины к изгибу, сжатию и растяжению, затрудняет механическую обработку. Но повышает ценность древесины, придавая ей красивую текстуру.

Сучковатость - распространенный природный недостаток древесины. Сучки и глазки нарушают однородность ее строения, вызывают искривление волокон и годичных слоев, вследствие чего снижаются механические свойства древесины и затрудняется ее обработка режущим инструментом. На срезе древесины сучки заметны в виде темноватых круглых, овальных или продолговатых участков с самостоятельной системой годичных слоев. По степени связанности с окружающей древесиной различают сучки вполне сросшиеся, частично сросшиеся и несросшиеся (выпадающие).

По состоянию собственной древесины они бывают здоровыми, роговыми (темными), просмоленными, загнившими или гнилыми. Здоровые сучки увеличивают прочность древесины при скалывании вдоль волокон и при сжатии и растяжении поперек волокон. Повышенной твердостью отличается древесина рогового сучка.

Иногда у сучков или у проросшей (участок заросшей в стволе коры) наблюдается местное искривление годичных слоев - завиток. Он снижает крепость древесины при сжатии вдоль волокон и при изгибе, но часто бывает интересен в декоративном плане.

У хвойных пород, особенно у ели, встречается неравномерное развитие годичных слоев - крень. Она выражается в одностороннем ненормальном утолщении наружной части годичных слоев (поздней древесины) с резким повышением их твердости. На поперечном разрезе крень имеет вид дугообразных и кольцевых участков, отличающихся более темной окраской. На радиальном и тангенциальном разрезах выступает продольными тусклыми полосами темного цвета. Различают крень сплошную (однобокую) и прожилковую (местную). Сплошная крень может занимать более половины плоскости сечения ствола, сместив сердцевину от центра. Прожилковая крень захватывает один или несколько годичных слоев и имеет на торце вид отдельных лунок, полуколец и колец. Древесина крени обладает повышенной плотностью, торцовой твердостью, буровато-красным цветом.

Не ухудшают декоративных свойств древесных материалов и почти не влияет на их механические качества пороки, обусловленные неправильным расположением частей ствола и древесины, - двойная сердцевина, сердцевинные повторения, внутренняя заболонь, ложное ядро, пятнистость и др.

Внутренняя заболонь на тангенциальных разрезах выделяется ровными широкими светлыми (ясень) или красными (дуб) полосами. Отличается большой водопроницаемостью.

Ложное ядро образуется у безъядровых пород (бук, береза, клен, граб, ольха, осина). Представляет собой зону округлой, звездчатой или лопастной формы темно-бурого или красно-бурого цвета, иногда с лиловым, фиолетовым или темно-зеленым оттенком; на продольных разрезах выделяется широкой полосой. Древесина ложного ядра не отличается по прочности от здоровой древесины, даже превосходит в некоторых случаях, обладает большей стойкостью к загниванию, но меньшей способностью к изгибу.

Пятнистость - темно-окрашенные участки древесины, напоминающие ядро и сердцевину, - встречается у лиственных пород. У бука, например, она бывает тангенциальной, на поперечном срезе - в виде вытянутых по годичному слою пятен, на радиальном - узкими полосами, с резко выделяющимися сердцевинными лучами, на тангенциальном - полосами коричневого или серо-коричневого цвета. У березы наблюдается радиальная пятнистость: на торцах это небольшие пятна темно-бурого, коричневого или темно-серого цвета, на продольных разрезах - продольные полосы, суживающиеся на концах.

Поражение древесины грибами и гнилью с течением времени вызывает изменение многих ее качеств. Для отдельных работ такой материал берут при условии, что свойства его почти не изменились, кроме цвета. Так, синева (синевато-серая окраска заболони) древесины сосны имеет настолько разнообразные оттенки, что ее применяют для мозаичных работ. К сведению, синева и другие заболонные пятна (оранжевые, желтые, розовые или коричневые) образуются под воздействием деревоокрашивающих грибов, не вызывающих гниения.

В начальной стадии не сильно разрушает структуру древесины белая мраморная гниль, изменяется только окраска пораженных мест в желтый или почти белый цвет, иногда с узкими извилистыми черными линиями.

На поверхности влажной древесины иногда можно обнаружить пушистые налеты серого, голубого, зеленого или розового цвета - плесень. Постепенно проникая внутрь, она вызывает глубокую окраску заболони. Обычно не оказывает влияния на прочностные свойства древесины.

Конечно, хорошо, когда в дело идет качественная, здоровая древесина. Но обнаружив на деревянной заготовке какой-либо дефект, не спешите выбрасывать ее. При желании даже из такого материала создаются ценные вещи.
Характеристики древесных пород

В дереве заключены неограниченные возможности для создания форм, рассчитанных на рельеф, силуэт, движение, пространственную композицию. Удачная реализация этих возможностей предопределяется прежде всего правильным выбором древесины в зависимости от характера поделки и вида ее декорирования. Поэтому очень важно хорошо знать свойства и характеристики различных пород дерева. Познакомимся с самыми распространенными.

Для поделочных работ применяют и лиственные, и хвойные породы.

Лиственные породы обладают крепкой древесиной и используются для резных изделий чаще, чем хвойные. Равномерное тонкослойное строение древесины этих пород делает ее пригодной для изготовления как крупных, так и мелких предметов с рельефной и объемной резьбой. Древесина хвойных смолиста, легко раскалывается, но она хорошо поддается обработке столярным инструментом, имеет красивый природный цвет и текстуру; больше пригодна для токарных, чем для резных работ.

Сосна. Принадлежит к мягким породам, древесина прямослойная с желтоватым оттенком, плотная и прочная, среднеусыхающая. Она легко обрабатывается, если не очень смоляниста, относительно хорошо склеивается, но плохо отделывается и окрашивается. Мало пригодна для мелкорельефной резьбы. Часто используется для резных украшений домов.

Ель. Древесина мягкая, легкая, блестящая, отличается исключительно равномерным распределением волокон, хорошо колется. Она легче сосновой, не так смолиста и уступает ей в прочности. Из еловой древесины делают скрипки и другие струнные инструменты, потому что ни одно дерево не дает такого резонанса, как ель.

Лиственница. Ее древесина не имеет равных. Она очень тяжела, прочна, трудна в обработке, зато долговечна. В Германии, Польше, других странах Европы постройки из лиственничных бревен стоят более 500 лет. Ценное качество лиственницы - она не гниет от сырости. Здания города на воде - Венеции - возводились на сваях из лиственницы еще в средние века и стоят ныне. Лиственница идет и на паркет - прочный, красивый, от природы красноватый, он не нуждается в окраске.

Тисс. Ядровая порода с узкой желтовато-белой заболонью, резко отграниченной от буровато-красного ядра; годичные слои извилисты, хорошо заметны на всех разрезах. Древесина твердая, плотная, тяжелая, почти не гниет, поэтому в народе тисе называют "негной-дерево". Хорошо обрабатывается, окрашивается и полируется. Это один из лучших материалов для столярных, отделочных и токарных работ. Удивительно красива древесина тисса по цвету - розовая, красная, пунцово-фиолетовая до глубокой черноты. Благодаря цвету и волнистости годичных слоев имеет красивую текстуру на тангенциальных разрезах. Тисе входит в ту сотню древесных пород, что называют "красным деревом". На стволах тисса нередко образуются капы больших размеров, древесина которых очень ценится как отделочный материал и для изготовления мелкой пластики.

Можжевельник обыкновенный (кустарник). Ядровая порода без смоляных ходов, имеющая неширокую заболонь розовато-белого цвета и светлое желтовато-бурое ядро, нередко отграниченное от заболони. Годичные слои волнистые, заметные на всех срезах: ранняя древесина переходит в позднюю постепенно. Сердцевинные лучи не видны. Древесина тяжелая, прочная, твердая, мало усыхает, стойкая к гниению, долго сохраняет приятный запах, хорошо обрабатывается режущим инструментом, легко подкрашивается и полируется. Срезы получаются чистыми и глянцевитыми, с очень красивой текстурой. Засохший можжевельник - ствол, ветви, корни - отличный материал для резных, токарных и столярных работ. Такая древесина намного красивее на срезе, чем у живого дерева. Ее не нужно специально сушить, так как она уже выдержана годами в лесу. Древесина можжевельника с успехом применяется для очень тонкой плоскорельефной и объемной резьбы, различных художественных изделий и украшений.

Древесина кедра, пихты по своей структуре близка к древесине сосны и широко используется для резных работ.

Полосатая текстура древесины хвойных пород хорошо смотрится на гладких полированных поверхностях: панно, фоновых досках и панелях в виде косого спила, вазах, тарелках, светильниках из досок с прорезной резьбой, в других изделиях с контурной резьбой, когда решающим в форме является не рельеф, а силуэт.

Дуб. Древесина прочная, плотная и твердая, имеет выразительную текстуру, усыхает средне, мало растрескивается и коробится, практически не подвержена гниению. Выдержанный долгое время в воде дуб приобретает черный цвет и становится очень твердым. Из мореной древесины дуба в прошлом делали дорогую мебель. Дуб легко поддается крашению и тонированию в протравах, отделке мастиками. Обработка дубовой древесины требует большой силы и отлично заточенного инструмента. Дуб широко применяется для резьбы, точения, облицовывания, мозаичных работ.

Ясень. Древесина отличается высокой прочностью и вязкостью, малой склонностью к растрескиванию, хорошей способностью к изгибу. Легко обрабатывается, незначительно изменяется в объеме при высушивании, отлично полируется. Широкая заболонь имеет прекрасный светло-желтый цвет, красивый рисунок волокон. В сочетании с темно-бурым ядром она смотрится очень эффектно. Древесина ясеня ценится наравне с красным деревом. Ясеневой фанерой отделывают мебель, музыкальные инструменты. Наросты на ясене - капы - используют для изготовления небольших по размерам, но ценных поделок.

Вяз. Древесина его с желтовато-белой заболонью и темно-бурым ядром имеет красивую структуру, крепка, тверда, упруга, хорошо поддается изгибу, вязка и долговечна. Применяется в столярных работах. Высоко ценятся для токарных поделок наплывы на вязах - капы.

Акация белая. Ядровая порода с очень узкой заболонью желтоватого цвета, резко отграниченной от зелено-серого или желтовато-серого ядра. Зона ранней древесины занята кольцом крупных сосудов; мелкие сосуды в поздней древесине образуют группы в виде точек, черточек или коротких извилистых линий. Древесина с красивой текстурой и цветом. По физико-механическим свойствам значительно превосходит дуб и ясень. Стойка к гниению.

Шелковица. Древесина с очень узкой и желтовато-белой заболонью, резко отделяющейся от красновато-бурого ядра; на свету темнеет и становится темно-бурой. Сосуды образуют на срезе группы светлых точек, сердцевинные лучи узкие, но хорошо заметные. Древесина твердая, тяжелая, с красивой текстурой, цветом и блеском.

Яблоня. Древесина твердая, тяжелая, однородного строения, достаточно вязкая, обладает высокой прочностью и износоустойчивостью. Высушить ее непросто, так как она сильно усыхает, но зато изделие потом никогда не трескается и не коробится. Древесина хорошо окрашивается, прекрасно шлифуется, полируется и поддается лощению. Пропитанная льняным маслом или олифой, приобретает большую прочность и глубокий темно-коричневый цвет. Оригинальной текстурой отличается древесина яблонь, растущих винтообразно, комлевой части ствола и корней. Режущие инструменты оставляют на древесине гладкий глянцевый срез. Особенно хороша древесина яблони для тонкой резьбы миниатюрной скульптуры.

Рябина. Древесина красновато-бурого цвета, трудно обрабатывается, но обладает высокой прочностью, тяжелая, твердая. Свежесрубленную рябину следует сушить осторожно в щадящем режиме, так как она сильно усыхает. Изделия из рябины хорошо окрашиваются, протравливаются, шлифуются и полируются, приобретая красивый шелковистый блеск. Плотная и однородная древесина рябины - отличный материал для токарных и резных работ. Прочная, с выразительной свилеватой текстурой древесина рябины раньше широко применялась для резных и долбежных изделий (детали ткацкого станка, чаши, ложки, ковши). Корень рябины - прекрасный материал для скульптуры, ветви - достаточно гибкие для плетения.

Черемуха. Древесина тяжелая, крепкая, плотная и гибкая, боится влаги и при высыхании не коробится и не растрескивается. Хорошо протравливается, окрашивается, полируется. Молодая древесина белого цвета, старая - красно-бурого, имеет запах миндаля. Хотя древесина черемухи усыхает мало, сушить ее следует осторожно, тогда она не будет растрескиваться и коробиться. Благодаря однородности строения отлично режется во всех направлениях, при лощении приобретает стекловидный блеск. Всегда пользовалась успехом у столяров, токарей, резчиков по дереву.

Орешник. Издавна использовался для мелких токарных, столярных, резных работ. Из него вытачивали и вырезали шахматы, пеналы, карандашницы, челноки, чубуки трубок, рукоятки инструментов. Тонкие, гибкие ветви шли на плетение, обручи, удилища.

Сирень. Древесина с красивой текстурой, при окраске слабым раствором соляной кислоты приобретает пурпурный цвет.

Древесина крушины, жимолости, боярышника твердая, похожая на кость, не растрескивается, хорошо полируется.