Сушка древесины. Объясняем музыкантам.

" - А не поведет эту  Вашу деревянную дверь?               

- Может.                                                                               

- А не рассохнется она?                                                    

- Может.                                                                              

- А что же делать?                                                            

- Правильно сушить и хорошо красить. "                        

Из разговора столяра с заказчиком.                  

            На наш взгляд дерево - лучший материал для изготовления столярных изделий и мебели. Материал этот уникальный, но к сожалению, при всех его достоинствах он обладает и некоторыми недостатками. Недостатки эти вполне преодолимы и знать о них нужно. Один из этих недостатков - поглощение водянных паров из окружающего воздуха, даже не столько сама способность поглощать пары воды, сколько - изменение размеров древесины при поглощении паров воды.

Пары воды в окружающем воздухе.

 В окружающем нас воздухе всегда есть пары воды. Иногда их много, например летом у моря, и тогда мы говорим "влажный воздух", а иногда их мало, например зимой в квартире когда работает отопление, и мы говорим "сухой воздух". Первым признаком "влажного воздуха"  является медленная скорость высыхания чего-то влажного, а при "сухом воздухе" все сохнет быстрее. Для количественного выражения степени влажности или сухости придумали много разных величин, но чаще всего мы слышим об "относительной влажности воздуха", но в этой статье мы не будем этого касаться, постараемся обойтись без цифр. Просто отметим, что воздух бывает сухим и влажным и эти изменения окружающего воздуха происходят постоянно. В течении года эти изменения циклические - летом влажно, зимой в отапливаемом помещении - сухо.

Что же происходит с древесиной когда влажность окружающего воздуха меняется? Она либо сохнет когда воздух сухой, либо поглощает пары воды, увлажняется, когда воздух влажный. Для того чтобы посмотреть что при этом происходит, воспользуемся листами обыкновенной писчей бумаги.

Почему мы можем заменить древесину листом бумаги? Те самые годовые кольца на срезе ветки или ствола - это грубая аналогия слоев бумаги, мы возьмем один такой слой и заменим его листом бумаги.

Процессы происходящие при увлажнении и сушке будут аналогичны. Клетки древесины вытянуты вдоль длины ствола, в этом тоже есть аналогия с листом бумаги. Когда изготовляют бумагу, то длинные волокна вытянуты в одном из направлении, это легко определить на листе по тому, как он рвется: легко и ровно вдоль волокон и труднее и неровно - поперек.

Возьмем лист и измерим его ширину, обычно стандартный лист 210мм. Лучше измерять жесткой линейкой, а не рулеткой. Волокна идут вертикально, дальше я помечу это на фото параллельными линиями..

Чтобы ускорить процесс намокания бумаги и сделать его сильнее, мы опустим лист в воду. Можно было подержать его над кипящим чайником, или повесить в душе, эффект был бы тем же самым.

Подержали листок в воде минутку, достаем и снова измеряем ширину.

Размер увеличился на 6 мм, до 216 мм. Видны даже складки появившиеся на листе. Теперь высушим наш лист

и снова измерим этот размер:

Размер снова стал 210 мм, (даже чуть меньше - 209мм, но эта другая история). Мы видим, что при увлажнении размер листа увеличивается, а при высыхании уменьшается. При медленном изменении влажности листа и размер изменяется медленно, но до тех же величин.

Теперь отрежем на этом листе 210 мм, но по длине волокон и опустим воду половину листа, но с боковой стороны и измерим увеличение листа:

А увеличения размера нет! Получается, что поперек волокон лист (и древесина) сильно расширяется, а повдоль волокон - нет. У листа есть еще третий размер - его толщина, продемонстрировать так же наглядно изменение толщины трудно, поэтому поверьте на слово, - она тоже увеличивается, но не так сильно как поперек волокон, приблизительно меньше в 2 раза, т.е. вместо 6мм по ширине, толщина увеличилась бы на 3мм если бы толщина листа была 210мм.

К чему же приводит изменение размеров листа (и древесины) при увлажнении и высыхании? Для наглядности склеим два листа бумаги сохраняя одинаковое направление волокон (четыре линии на листе), так же как в стволе годовые кольца ведь соединены между собой. Пара листов плоская и ровная:

Возьмем пульверизатор (или влажную губку) и намочим один из склеинных листов:

Буквально у нас на глазах листы выгнуться их "поведет" как выражаются столяра:

Почему же листы выгнуло и всегда выпуклой стороной к влажному листу? Конечно, потому что влажный лист увеличился в размере, а второй лист нет. Если намочить и второй лист, то изгиб пропадет (хотя из-за малой жесткости листов это не очень ярко выражается). Мы сделаем по другому, мы высушим выгнутую пару листов:

Листы снова стали плоскими, так как влажный лист вернулся к своему первоначальному размеру. Но листы стали не ровными, - это сохранились деформации (но это тоже другая история).

Из этих простых опытов, которые Вы можете повторить самостоятельно, видно что с изменением влажности древесины она изменяет свои размеры, притом в разных направлениях по разному. Так как влажность в массивной древесине невозможно изменить сразу по всему объему, то изменение отдельных слоев ведет к деформации, искривлению изделия.

Когда древесина не сохнет и не увлажняется?

Этот вопрос оказался не таким простым как казалось сначала. Для начала вспомним школьную физику и наш жизненный опыт. Если мы внесем в комнату с постоянной температурой холодную подкову (отвалилась у лошади на подъеме) с зимней улицы или вкипятим чайник, то через некоторое время температура подковы и чая сравняются с комнатной. Тут все просто, конечная температура подковы и чая зависит только от температуры в комнате и не зависит, например, от влажности в комнате.

С влажностью по другому. Если сухой, поглощающий пары воды, предмет (дрова например) занести во влажное помещение, то он увлажнится, НО! не до влажности которая в этом помещении, а до некоторой своей, особенной влажности и эта своя "особенная" влажность зависит от температуры при которой он увлажняется. Температура выше - увлажняется меньше, температура ниже - увлажняется больше (при одной и той же относительной влажности воздуха), а значит и изменяет по разному свои размеры . Но в любом случае, достигнув этой "особенной" влажности процесс увлажнения останавливается, и останавливается изменение размеров. Эта "особенная" влажность, при которой прекращается увлажнение или сушка называется устойчивой влажностью древесины.

Что же делать чтобы деревянное изделие не повело и оно не усело?

Первая задача - это правильно высушить древесину. Что значит правильно? Вот что:

1. Древесина должна быть высушена до той влажности которая будет устойчивой влажностью для тех условий (влажность воздуха и температура воздуха) при которой изделие будет находится большую часть времени (об этом подробнее в статье "Стабильность это сколько %? Нам поможет гистерезис").

2. Влажность по всему сечению изделия, - снаружи, в глубине, должна быть одинаковой.

И уже здесь мы сталкиваемся с проблемами. Температура и влажность в течении года меняется и с этим мы ничего поделать не можем, а значит и древесина будет поглощать и отдавать влагу изменяя свою ввлажность, а значит изменять свои размеры. Самый простой и эффективный способ борьбы с этим - покрытие древесины пленкой препятствующей проникновению паров воды. Пленка - это и краска и лак, и пропитки, и масло, и любое вещество поглощающее воду меньше чем древесина. Но даже самые толстые слои краски не полностью изолируют древесину, хотя замедляют процесс увлажнения настолько, что изменения влажности древесины не поспевают за изменениями влажности воздуха. Только начало дерево увлажняться летом, а тут уже зима и уже не увлажняется, а сохнуть начинает.... а тут уже весна...

Почему очень важна равномерная влажность по толщине древесины? Думаю, что это понятно. Более влажные слои со временем усыхают, а более сухие увлажняются, что ведет к короблению, как мы видели на примере склееных листов.

Что бы еще хотелось отметить. В зависимости от направления волокон, как мы видели, меняется изменение размеров. Так же от направления волокон, даже еще сильнее, зависит скорость водопоглощения. Через торцы волокон, через торцы древесины (это срез где годовые кольца круглые) скорость водопоглощения и испарения в 10 раз выше чем через другие направления. Из этого следует простой вывод: при покраске торцы нужно покрывать особенно тщательно и большим количеством слоев краски. Кстати, крася торцы вы увидите как сильно краска впитывается в древесину, значительно сильнее чем с других сторон.

Вот это и есть вторая задача - хорошо покрыть древесину защитным покрытием со всех сторон, особенно с торцевых.

В заключение

Я предельно упростил описание процессов сушки и увлажнения древесины. Эти процессы сложны и до конца еще не изучены. Многовековой опыт использования дерева доказал его уникальную способность сохранять свои свойства при абсолютной безвредности и неувядающей красоте.

Святая Урсула, Кёльнский городской музей. Дуб. Высота 71,5см, ширина 34 см, глубина 31 см. Около 1500 года, мастер Tilman.

materiatura@gmail.com             

Cologne, 14.03.2016