гнутье древесины (wood bending)

Постараюсь изложить простым языком основы гнутья (гибки) древесины. Звучит коряво, но технические термины вводят не для красоты. Это сухой остаток после изучения вопроса.

Прежде всего, надо понять, что мы собираемся гнуть и почему оно должно гнуться.

Древесина – упрощенно это волокна целлюлозы соединенные лигнином.

Гнутье – это процесс придания древесине изогнутой формы. В процессе гнутья прилагаются физические усилия к заготовке. И чтобы древесина гнулась с меньшими физическими усилиями и не треснула на сгибе надо ее подготовить.

Подготовка к гнутью древесины – это процесс размягчения или частичного разрушения лигнина. Это можно сделать с помощью:

- воды;

- температуры;

- воды + температуры;

- воды + шоковых физических деформаций;

- нагрев в микроволновой печи;

- химических веществ.

Вода – это универсальный растворитель и древнее средство подготовки древесины к гимнастике, например для подготовки лозы к плетению корзин. Выдерживать в воде, в зависимости от характера заготовки, от часа до нескольких дней.

По идее оптимальным для гнутья содержанием влаги в древесине является 25-35%, т.е. природное количество воды в свежей древесине. Избыток влаги в клетках при гнутье может разрушать стенки клеток. А недостаток влаги уменьшает пластичность.

Температура – древнее средство узнать новости, которыми не хотят делиться, а также хороший размягчитель древесины. В древности это делали на открытом огне, а мы можем использовать термопрессы или, на худой конец, утюг. Выдерживать и гнуть одновременно, так чтобы заготовка осталась целой… и не обуглилась, например.

Соединение двух первых древнейших методов – это самый первый современный способ гнутья древесины. Сочетаний море:

- горячая вода, кипяток (отмачивать меньше – от минуты до нескольких часов);

- пар (подвергать воздействию от минуты до нескольких часов);

- отмоченная по первому методу древесина + горячая труба или другой горячий инструмент (например, железные формы или пресс)

Фиксация гнутой формы будет происходить у вас в руках и с их же помощью, или же в форме, за время, проведенное по мере испарения избыточной влаги. Недостатком метода является более долгое, по сравнению с паровой обработкой, время высыхания древесины.

Обрабатывать паром можно при обычных условиях и с давлением в несколько атмосфер. С давлением обработка пройдет намного быстрее. При нормальном давлении на каждый сантиметр толщины заготовки надо 20-25 минут обработки паром.

Шоковые физические деформации древесины позволяют частично разрушить связи между волокнами и сами волокна деформировать, поэтому древесина становится очень пластичной на некоторое время, даже в холодном состоянии. Шоковая деформация – это сжатие вдоль волокон процентов на 10. Потом она отпускается до 5%, т.е. подготовленную заготовку длиной 1000 мм надо ужать до 900 мм, а потом отпустить до 950 мм. Упрощенно деформированные волокна можно сравнить с пружиной, которую сделали из прямого куска проволоки. Сделать это кустарными методами довольно проблематично. Усилия необходимые для такого сжатия, думаю, далеко за несколько десятков тонн. И подготовка древесины, думаю, занимает много времени.

Размягчить древесину для гнутья можно и в микроволновой печи (СВЧ), но этот метод подходит только для тех заготовок, которые туда влезут. А учитывая то, что микроволны проникают в структуру неравномерно, т.е. нагрев и соответственно температура больше на внешней поверхности заготовки, заготовка должна быть сравнительно тонкой или просто маленькой.

Косвенная информация говорит что есть промышленные СВЧ установки. Их можно было бы использовать для гнутья. Но бегло просмотрев интернет таких не нашел.

Есть еще установки ТВЧ. Эффективность их для целей гнутья древесины ниже чем СВЧ. Эффект нагрева (max 60 градусов) заготовки для гнутья как я понимаю возникает за счет токопроводимости начальной влажности (25-35%) в древесине.

Химическое гнутье древесины.

Один из самых современных способов размягчить древесину – использование химических веществ. ОСТОРОЖНО, это обычно вредно для здоровья. Надо защищать кожу, дыхательные пути и глаза от раствора и его паров.

В основном фигурируют аммиак (например, 25% водный раствор аммиака), щелочь (например, каустическая сода / едкий натр), этиловый спирт, нашатырный спирт, глицерин (сохраняет и держит влагу в древесине), перекись водорода, кислоты (например, серная), мочевина (водный раствор карбамида).

Толстые заготовки для гнутья имеет смысл вынимать из растворов после нескольких часов и оставлять на некоторое время для более равномерного распределения раствора внутри самой заготовки, так как внешние слои заготовки насыщаются и частично утрачивают способность впитывать.

Помним что температура, как правило, ускоряет химические реакции.

Рецепты:

- Щелочной раствор 10-15%. Недостатком использования щелочи является изменение цвета древесины. Например, вот как изменился цвет ясеня от 5% раствора:

Нижняя дуга обработана щелочью, планка под ней - это исходная ясеневая заготовка около 2 мм толщиной. Чтобы частично нивелировать этот недостаток можно после щелочного раствора выкупать заготовку в перекиси водорода, а потом промыть водой.

- Уксус (бытовой) тоже размягчает, но ужасно вонюч (на фото - верхняя дуга).

- Теплый раствор нашатыря.

- Для размягчения шпона (тонкий срез двевесины обычно от 0.8 мм до 3 мм) понятно что подойдет и для обычных заготовок:

3 части воды;

2 части столярного клея типа Titebond;

1 часть глицерина;

1 часть спирта;

Или

4 части воды;

2 части глицерина;

1 часть спирта;

Или

3 части 10% раствора аммиака;

1 часть глицерина;

1 часть спирта;

Или состав фирменного GF-20: diethylene glycol monoethyl ether - эфир моноэтила диэтиленгликоля.

Или есть еще интересный продукт Super-Soft 2™ который как пишут не пахнет, не изменяет цвет шпона, и не содержит глицерина, но делает чудеса со шпоном (фото справа). Состав, к сожалению не знаю.

Можете сами поэкспериментировать с процентным содержанием ингредиентов. Чем больше глицерина, тем дольше сохраняется пластичность. В этих рецептах относительная пластичность сохраняется около суток. Чем больше спирта, или другого активного вещества, тем быстрее проходит размягчение.

Наносить раствор на шпон или распрыскивателем или валиком или маканием или другим удобным для вас способом.

Понятно, что для подготовки шпона главная задача – его выровнять или придать хрупкому шпону немного пластичности. Т.е. влажный шпон клеить сразу нельзя. Сушат шпон зажимая его между бумажными салфетками или бумагой (их надо будет менять) и ровными плоскостями. Давление можно обеспечить с помощью струбцин или груза.

Главное чтобы шпон высох. Если вы чувствуете что шпон еще влажный, лучше подождать еще. Сушить в зависимости от рецепта и характеристик шпона от нескольких часов до суток.

При изгибании заготовки на внешней поверхности изгиба образуются силы, действующие на разрыв волокон (предел растяжения всего 1-2%), а с обратной стороны – на сжатие волокон (предел около 15-25%). Чем толще заготовка - тем сильнее эти силы. Как видно древесина намного лучше воспринимает сжатие , поэтому одним из способов повышающих успешность процедуры гибки, является фиксация размера внешней стороны заготовки. При этом вся нагрузка уйдет на сжатие внутренних слоев и внутренней стороны заготовки.

Помним, что гнутую древесину надо зафиксировать в таком положении на время, достаточное для стабилизации структуры древесины. Время зависит от характера заготовки и способа обработки.

Также если важна точность, то экспериментальным путем нужно выяснить, на сколько процентов гнутая заготовка распрямится при окончательной стабилизации. Это может быть и 3%, и чтобы сделать точную деталь надо сделать 100/103*100=97,087% от первоначального размера шаблона, т.е. уменьшить его.

Также надо учитывать, что разные виды дерева по разному относятся к тому, что их пытаются гнуть. Твердые породы древесины с мелкой и плотной структурой (дуб, ясень, бук...) хорошо воспринимают. А вот хвойные породы – обычно не подходят для гнутья. Влияет также толщина заготовки под гнутье. Чем тоньше – тем легче гнуть.

Соотношение толщины заготовки и минимального радиуса (с подпрессовкой) по некоторым породам:

бук - 1/2,5 (т.е. если заготовка толщиной в 10 мм, то минимальный радиус будет 25 мм)

дуб - 1/4

береза - 1/5,7

ель - 1/10

сосна - 1/11

Реальные значения могут отличаться от расчетных, в зависимости от конкретных характеристик древесины и технологии.

Также для гнутья древесины следует выбирать качественные заготовки с однородной структурой, без сучков и других дефектов. В идеале заготовку делают раскалывая древесину вдоль волокон.

Позже дополню подробностями с рисунками и фото приспособлений.

ручки из веревки (как с <<<предыдущая<<< в начало >>>слeдующая>>> сверление

[комментарии/обсуждение]

Тамаз (13:47 21.03.2013)
Лет этак с двадцать тому назад примерно видел в передаче по ТВ,установку-японцы загрузили брёвнышко в ТВ установку и через примерно 15 мин.втроём вытащили её: втроём потому что бревно стало как горячая макаронина-провисала при перемещении-короче бревно стало как пластелин:помню тогда я загорелся-вот думаю какую классную мебель можно делать...

Andrew (19:39 21.03.2012)
Вспомнилась реклама: "Сынок, это фантастика"
Вопрос в статью о ЛКМ или стабилизированной древесине.
На выставке видел двухкомпонентные полиуретановые лаки для похожих целей... но плотно вопрос не изучал... по моему, практичнее внешний слой делать из прозрачного пластика

Max (21:24 18.03.2012)
Не могли бы вы написать поподробнее о ванной и раковине из дерева? Мне очень интересно как и чем нужно покрывать дерево чтобы оно не намокало, было устойчиво к химическому и механическому воздействию и при этом не вредило человеку.

Andrew (22:39 30.11.2011)
В основном в мебели и криволинейных элементах дизайна помещения, например, скругления углов проемов и переходы между полом, потолком и стенами. Сфера применения обширна и ограничена только фантазией. Можно раковину или ванну сделать, светильники итд.

matros (13:42 30.11.2011)
А где применяется гнутая древесина при оформлении квартиры?

[похожие статьи]

Хвойные породы древесины (сосна, ель, лиственница)
о хвойных породах древесины (сосна, ель, лиственница), преимущества и недостатки, области применения

старение древесины
виды техник и технологий искусственного старения древесины: имитация механических и цветовых изменений

стабилизация древесины
обзорная статья по "консервации" или стабилизации древесной структуры... виды, способы и некоторые материалы

браширование древесины
браширование древесины, использование браширования в технологиях искусственного старения древесины, инструменты для браширования