Как гнуть дерево для мебели?

Чтобы дерево стало как пластилин — гнутье древесины

Доброго времени суток уважаемые читатели и подписчики Блога Андрея Ноака! Сегодня мы поговорим про гнутье древесины, которое можно сделать даже самому в домашних условиях.

Пропарка древесины является эффективным методом смягчения и пластификации древесины, именно после пропаривания она может подвергаться гнутью и использоваться мастерами для изготовления гнутых изделий.

При изготовлении гнутых изделий каждый специалист использует свои нюансы в технологии, в зависимости от вида текстуры древесины и количества материала.

Сегодня мы рассмотрим особенности гнутья в зависимости от породы и влажности древесины, но сначала узнаем где наиболее востребованы гнутые изделия.

Некоторые особенности работы с деревом

Гнутье древесины сопровождается ее деформацией, а также сжатием внутренних слоев и растяжением внешних. Бывает так, что силы растяжения приводят к разрыву внешних волокон. Предупредить это можно при проведении предварительной гидротермической обработки.

Итак, согнуть можно заготовки бруса, сделанного из массива и клееной древесины. Кроме того, для гнутья применяют строганный и лущеный шпон. Самыми пластичными являются лиственные породы. В их числе бук, ясень, береза, граб, клен, дуб, тополь, липа и ольха. Гнутые клееные заготовки лучше всего делать из шпона березы. Стоит отметить, что в общем объеме гнуто-клееных заготовок березовый шпон занимает примерно 60%.

Изгиб

При пропаривании заготовки способность к сжатию значительно увеличивается, а именно на треть, в то время как способность к растяжению повышается всего на несколько процентов. А, значит, думать о том, можно ли гнуть дерево толще 2 см, не стоит априори.

Сгибание древесины

Тут противоположный эффект. Торцевые срезы волокон не будут выходить на кромки обрезного пиломатериала. Древесина, после ее обработки и самого изгибания становится только прочнее. Доводить гнутую заготовку можно применяя все стандартные методы.

Есть три основных способа подготовки древесины для последующего сгибания:

• Провариванием
• Пропариванием
• Химической обработкой

Сферы применения гнутых элементов из дерева в строительстве

Данный материал применяется не только в жилом строительстве, но и при возведении хозяйственных и промышленных сооружений.

Гнутый брус расширяет горизонты в сфере проектировки и воплощения конструкций, позволяя решать следующие задачи:

• Гнутый брус позволяет реализовать перекрытие больших расстояний между стенами, так как из него изготавливают балки, фермы и другие разновидности конструкций для монтажа кровли. Это позволяет возводить склады, здания для содержания животных в крупных фермерских хозяйствах и иные сооружения, которым требуется большая площадь;
• Дерево устойчиво к различным факторам воздействия, поэтому конструкции из гнутоклееной древесины применяют для строительства складов;

Важно! Поскольку дерево, пропитанное специальными составами, не гниет и совершенно не подвергается коррозии, оно становится даже более надежным, чем металл.

• Данный материал используют при возведении теплиц и парников, так как с его помощью можно создавать прочные и устойчивые конструкции удобной формы и большой площади;
• Самый распространенный способ применения: гнутый клееный брус – материал для кровель необычной формы и куполов;

Стропильная система полукруглой формы

• Гнутый клееный брус дает возможность строить и малые архитектурные сооружения: изящные беседки из бруса с купольной крышей станут отличным украшением для участка, они смотрятся оригинально и необычно.

Гнутоклееный купол для беседки

Купольное строение кровли не только необычно и красиво с эстетической стороны, оно выгодно и по другим причинам. На такой крыше не будет скапливаться снег, она очень слабо нагревается от солнца и не создает большой нагрузки на стены. Неслучайно именно такой тип кровли применяется с древнейших времен.

Технологии гибки древесины

Природа не любит прямые линии и нужно потратить немало времени и усилий, чтобы сделать деревянные изделия прямыми. Однако гибка древесины – это также довольно трудоемкий процесс. Гнутые деревянные элементы часто используются в скандинавской мебели в виде красивых, легких и прочных изделий с единством структуры и формы. В этой статье мы рассмотрим несколько способов гибки древесины: простое силовое сгибание, сгибание с использованием пропилов, сгибание на пару и сгибание слоями.

Простое силовое сгибание

Это самый простой метод, который состоит в ручном сгибании древесины и прикрепление ее к форме для фиксации изгиба. Чем меньше толщина древесины – тем легче ее гнуть. Из этого следует, чем больше изгиб, тем тоньше должна быть древесина. Шпон может приобретать практически любые изгибы, в то время как дубовую заготовку толщиной 2 см практически невозможно согнуть. Также следует учитывать, что разные породы древесины имеют разную степень гибкости. Так соотношение толщины заготовки и минимального радиуса изгиба по некоторым породам будет составлять: бук — 1/2,5; дуб — 1/4; береза — 1/5,7; ольха – 1/8; ель — 1/10; сосна — 1/11. То есть при толщине буковой заготовки в 10 мм, минимальный радиус изгиба будет составлять 25 мм.

Как правило, заготовка фиксируется с помощью клея, поскольку использование гвоздей или шурупов в местах изгиба может привести к образованию трещин и разломов. Есть негласное правило – то, что можно зафиксировать вручную, можно также зафиксировать с помощью клея. При склеивании для уменьшения зазоров нужно двигаться от центра к краям, или от одного края к другому.

Сгибание с использованием пропилов

Этот метод гибки древесины наименее прочный, поскольку древесина пропиливается почти по всей толщине и в ней остается совсем немного прочности. Поэтому этот способ гибки древесины используется только там, где нет большой нагрузки, например закругленные уголки и т.п.

Основным материалом для изготовления гнуто-пропиленных деталей является фанера. Для достижения наилучших результатов пропилы лучше производить на круглопильном станке с использованием ограничительного стопора. Пропилы нужно делать поперек волокон на расстоянии около 5-10 мм. друг от друга. Глубина пропила должна быть около 1/5 толщины заготовки.

Чтобы зафиксировать изгиб, можно использовать клей или древесный порозаполнитель. Склеивая и фиксируя две изогнутые рейки пропилами внутрь, можно создавать интересные элементы в некоторых конструкциях, хотя и с ограниченной прочностью.

Сгибание слоями

По своим физическим свойствам такая древесина близка к древесине гнутой гидротермическим способом, а по некоторым показателям динамических нагрузок, она обладает даже лучшими механическими свойствами, нежели цельный древесный массив.

Первым шагом является подготовка ламелей. Толщина ламелей во многом определяется величиной изгиба. Чем больше изгиб, тем тоньше должны быть ламели и наоборот. Как правило, толщина ламелей не должна превышать 3,2мм.

Затем нарезанные слои древесины намазывают клеем и сжимают в шаблоне с помощью захватов. Для соединения ламелей нельзя использовать обычный столярный клей. Для этих целей лучше всего подходит клеи на основе карбамидоформальдегидных или эпоксидных смол.

Прежде чем вынуть деталь из шаблона, клей должен схватиться в течение суток. Нужно также учитывать, что после разжатия формы заготовка может немного распрямиться. Минимизировать этот эффект можно путем уменьшения толщины ламелей или создания формы с небольшим перегибом.

Сгибание при помощи пара

Гидротермическая гибка древесины дает наиболее качественный результат, однако требует больших трудозатрат и технического оснащения.

Пред началом процесса гибки следует уделить должное внимание выбору древесины. Практически любую породу древесины можно согнуть, но наилучшей гибкостью обладают твердые породы, такие как дуб, бук, вяз, береза, вишня, клен, орех, ясень. Не рекомендуется использовать хвойные и мягкие породы, такие как ель, сосна, кедр, ольха. Также важно, чтобы древесина была без трещин и сучков в месте предполагаемого изгиба.

Каждая клетка волокон древесины покрыта лигнином – клееподобным химическим веществом, которое при обычной температуре прочно связывает волокна. Передающееся паром тепло размягчает лигнин, позволяя волокнам сжиматься и растягиваться. Охлаждаясь, лигнин затвердевает и снова прочно связывает волокна вместе.

Лучше всего для гибки подходит свежесрубленная древесина. Оптимальным вариантом также является древесина атмосферной сушки, так как при камерной сушке лигнин заметно упрочняется, затрудняя изгиб. Перед пропаркой древесину камерной сушки можно замочить на ночь в воде. Для обработки древесины атмосферной сушки и предварительно замоченной древесины камерной сушки требуется одинаковое время.

Наилучшие пластические свойства древесина приобретает при влажности 25-30% и при температуре около 100°С. Время пропаривания зависит от толщины древесина. Так, например, для пропаривания заготовки с начальной влажностью 30% и толщиной 25 мм с достижением температуры в центре заготовки до 100°С необходим 1 час, а толщиной 35 мм – около 2 часов.

Перед изъятием заготовки проверьте, чтобы все инструменты были под рукой, так как древесина остывает и затвердевает очень быстро. Обязательно наденьте плотные перчатки, чтобы не обжечься паром. Извлеките деталь и сразу зафиксируйте ее захватами.

Изъятие изделия из формы обычно сопровождается небольшим разгибом. Поэтому форма должна иметь изгиб немного больше, нежели требуется, чтобы сохранить искомую кривизну изделия. Чтобы минимизировать разгиб, оставьте деталь закрепленной в форме, по крайней мере, на несколько дней.

Изготовление гнутой фанеры

Фанерный лист — это соединенные с помощью специального клеящего состава два и более листа древесины. В качестве дерева обычно используют березу, ольху, сосну либо бук.

У данных материалов есть следующие преимущества:

• Повышенный уровень влагостойкости. Данный плюс дает возможность применять влагостойкую фанеру в зданиях с повышенным уровнем влаги либо при декорировании фасадов сооружений.
• Коробление отсутствует полностью, и фанера не подвергается гниению.
• Красивый и эстетичный внешний вид.
• Простота в самостоятельном использовании. Работа с таким материалом очень легка.
• Фанерные листы устойчивы к солнечным лучам.
• Низкая стоимость. Технические показатели гораздо лучше, чем у натурального дерева.
• Легкий уход. Фанерные листы можно обрабатывать различными чистящими средствами.
• Экологичность. Фанера выполнена из экологически чистых пород дерева, и безопасна для здоровья человека. Поэтому гнутая фанера отлично подойдут для любой комнаты в доме, даже в детской.
• Высокая износостойкость. При соприкосновениях с разной мебелью не изнашивается.
• Долговечность. Благодаря своим качествам обладает увеличенным сроком эксплуатации.
• Есть возможность сделать гнутую фанеру с разнообразием плавности форм. Это качество отлично подойдет для создания оригинальных конструкций.

Зачастую, при изготовлении конструктивных элементов из древесины необходимо получить криволинейные детали, и не всегда можно выполнить подобный элемент простым выпиливанием или фрезерованием. Для этой цели используется гнутье древесины. Такая технология позволяет экономнее расходовать древесину, чем технология ее механической обработки, что особенно актуально для районов с дефицитом лесоматериалов.

Собственно, гнутье древесины – старинный способ получения криволинейных заготовок, основанный на свойстве древесины менять форму под действием влаги, температуры и внешней нагрузки, а также ее способности сохранять обретенную форму и после снятия нагрузок. Внешние нагрузки в данном случае – это изгибающие силы в сочетании с пластичностью древесины, позволяющие гнуть деревянные заготовки.
Теоретически сущность этих процессов состоит в возникновении в материале нормальных (перпендикулярно направленных по отношению к поперечному сечению) напряжений, растягивающих материал по выпуклой и сжимающих его по вогнутой сторонам. Этот процесс связан со сдвигом слоев материала вдоль волокон. Поэтому спил должен проходить как раз вдоль волокон, а сучки недопустимы.

Величины возникающих напряжений зависят от толщины бруска, причем они значительно различаются на участках растяжения и сжатия: допустимое растяжение древесины не превышает 1-2 %, а вот предел сжатия достигает 15-20 %. Вот почему при свободном изгибе детали из древесины разрушаются вследствие разрыва внешних слоев, на которые действуют силы растяжения.
Во избежание таких разрывов следует воспользоваться провариванием или пропариванием древесины – гнутье древесины в этом случае произойдет без ее разрушения. Метод пропаривания предпочтительнее, поскольку в этом случае волокна древесины пропитываются влагой более равномерно, однако в кустарных условиях этот метод технически не всегда возможен. Поэтому вместо него лучше использовать проваривание, особенно, если необходимо согнуть небольшой участок детали.

Гнутье древесины советы

Проварку следует производить в воде, нагретой до 90-95 оС, доводить воду до кипения не следует. Длительность проварки определяется видом древесины, ее исходной влажностью и толщиной бруска. Например, брусок толщиной 40 мм из бука с первоначальной влажностью 15 % необходимо проваривать 1 час 30 минут. Затем деталь необходимо закрепить в струбцине шаблона и, понемногу повышая нагрузку, придать ей требуемую форму.

Древесина лиственных пород (береза, бук, ясень, граб, клен, липа и др.) является наиболее пластичной, поэтому чаще используются для получения гнутых древесных заготовок.

Как согнуть фанеру своими руками

Для получения гнутых клееных деталей чаще применяют березовый шпон – древесные волокна хвойных пород менее пластичны, поэтому они реже используются.
Как согнуть фанеру, чтобы получить заготовку с малым радиусом кривизны из клееной фанеры? В этом случае ее можно также подвергнуть провариванию или пропариванию.

Однако тут необходимо учитывать тип клея, применявшегося для склеивания слоев фанеры. При склеивании водоупорными клеями вполне можно применять проваривание, если при склеивании использовались белковые клеи, то возможно только пропаривание, к тому же исключительно с той стороны, где фанера будет подвергаться растяжению. Чтобы согнуть толстую фанеру (свыше 5 мм толщиной), необходимо применять дополнительные приемы в виде пропилов по внутренней стороне, если конструкция детали это позволяет.

Также криволинейные детали можно получить, совмещая гнутье с одновременным склеиванием. Такие детали не требуют дополнительной сушки, поскольку стабилизация формы происходит во время склеивания. Толщина склеиваемых слоев может быть от 3 до 12 мм. В толстых слоях делаются дополнительные пропилы, в которые вставляют смазанные клеем полоски шпона. Толщина полоски должна быть на 0,1 мм меньше ширины пропила.

С помощью химической пропитки

Чтобы разрушить связи лигнина между волокнами можно влиять на древесину химическими веществами, причем выполнить это вполне возможно в бытовых условиях. Замечательно подходит для этого нашатырный спирт. Заготовка отмачивается в 25% водном растворе нашатырного спирта. После этого она становится очень послушной и эластичной, что дает возможность согнуть, скрутить ее и вытеснить в ней под прессом рельефные формы.

Нашатырный спирт опасен! Благодаря этому во время работы с ним нужно выполнять все правила техники безопасности. Вымачивание заготовки следует проводить в глухо закрывающимся емкости, находящейся в помещении, которое прекрасно проветривается.

Водный раствор нашатырного спирта

Чем длительнее древесина располагается в аммиачном растворе, тем пластичнее она становится. После отмачивания заготовки и придания ей формы, необходимо оставить ее в подобном изогнутом виде. Это необходимо для фиксирования формы, ну и для того, чтобы нашатырный спирт выветрился. Снова же оставлять гнутое дерево следует в проветриваемом помещении. Весьма интересно, что после испарения нашатырного спирта, волокна дерева получат былую стабильность, а это даст возможность заготовке сдерживать собственную форму!

Необходимые инструменты и материалы

Чтобы согнуть фанеру, необходимо правильно подобрать материал. Список характеристик следующий:

• тип – гибкая или гнутоклееная;
• порода – предпочтение отдается древесине Сейба, но на деле чаще встречается береза;
• сорт – ВВ или СР, поскольку такую фанеру чаще отделывают шпоном;
• толщина – соответствует назначению, но учитывается, что чем толще лист, тем сложнее его выгибать.

В зависимости от типа выбранного материала подбирают инструмент. Для резки листа толщиной в 3 мм хватит канцелярского ножа. Плиту в 10 мм нужно пилить ручной пилой, а свыше 10 мм – электролобзиком.

Список обязательных инструментов включает:

• рулетка, угольник, линейка;
• маркер и карандаш для разметки;
• инструмент для резки – канцелярский нож, ножовка по дереву, электролобзик;
• струбцины для фиксации фанеры в изогнутом состоянии;
• фрезер с набором сверл и фрез;
• шлифовальная машинка или набор наждачной бумаги с разным уровнем абразивности.

Если используется нешпонированная фанера, для покрытия понадобится лак или краска, а также кисти.

Общие положения

Что представляет собой древесно-слоистая плита? Это совокупность склеенных между собой специальным составом тонких листов древесины, шпонов. При этом чаще всего используются такие породы деревьев, как берёза, ольха, бук или сосна.

Такая особенность строения наделяет данный материал следующими преимуществами:

• Повышенная влагостойкость . В сравнении с обычным деревом гидрофобность данного материала ниже примерно в два раза. Это позволяет его использование в помещениях с повышенной влажностью и даже для отделки внешних фасадов.

Совет: для применения на улице рекомендуется использовать специальную фанеру с повышенной влагостойкостью марки ФСФ.
Фенолформальдегидная смола, используемая в ней для склейки шпонов, гораздо устойчивее к сырости и перепадам температур.

Особенности сгибания больших листов

Для сгибания листа большого размера использовать метод распаривания достаточно сложно и в домашних условиях неэффективно. Поэтому рекомендуется выполнять строительные пропилы в форме конусов. Для выполнения данной работы можно использовать фрезерный станок. При этом детали рекомендуется выполнять к противоположному слою, чтобы снизить вероятность перелома материала в месте сгиба. При сгибании фанеры толщиной 4 мм, необходимо выполнить пропилы в 2 мм.

Рекомендуется выполнять как можно больше пропилов, чтобы сделать изгиб максимально плавным. После выполнения пропилов лист необходимо приложить к шаблону, после чего приклеить к нему слой шпона. Оставить как минимум на сутки, чтобы клей полностью высох.