Шелк, кожа, кость и рог столетиями используются людьми. По сути, все они являются композитами, состоящими из тонкого вол и смолообразного связующего. В отличие от искусственных природные композиты имеют значительно более тонкую и сложную структуру.
По многим характеристикам натуральные материалы превосходят свои искусственные аналоги. Интересное исследование было проведено в Центре биомиметики при университете британского города Рединг. Долговременное исследование природных материалов имело целью детальное изучение их микроструктуры, что позволило бы значительно улучшить качество искусственных композитов в случае, если будет найдена возможность воспроизвести строение натуральных материалов. В течение 20 лет в лабораториях Редингского университета проводились исследования механических характеристик древесины и других лигнинсодержащих растений.
Древесина есть натуральный композит, в структуре которого можно выделить четыре уровня организации: молекулярный, фибриллярный, клеточный и макроскопический. Основным химическим компонентом древесины является целлюлоза, молекула которой в свою очередь состоит из множества соединенных цепочкой молекул сахара. Эти молекулы сгруппированы в микрофибриллы, содержащие различное количество молекул на основе сахара, таких как гемицеллюлоза.
Связующим для этих вол является фенольный полимер лигнин. Целлюлозные фибриллы образуют стенки клеток дерева, трубчатые структуры диаметром 0,1 миллиметра и длиной в несколько миллиметров. Сложная трубчатая структура клеток дерева придает древесине высокую прочность.
В строении клеток дерева наблюдается четко различимая спиральная структура. Прочность на разрыв как мягких, так и твердых сортов древесины примерно в 10 раз выше, чем рассчитанная исходя из предположения, что при растяжении происходит вытягивание вол целлюлозы из смолистого связующего. В действительности при растяжении образца древесины вдоль вол трубчатые структуры эластично растягиваются, в стенках клеток образуются зазоры между витками спирали, но сами молекулы целлюлозы остаются целыми и выдерживают нагрузку.
Изобразить этот процесс можно, растягивая свитую спиралью полоску бумаги или соломинку. Клетки дерева способны растягиваться на величину до 20 процентов. Это и придает дереву прочность. А так как это повышение прочности определяется не химическим составом, а структурными параметрами, оно может быть воспроизведено для других материалов.
Первоначально при попытках воспроизведения строения древесины использовались цилиндрические трубки, изготовленные из спирально навитого стекловол , пропитанного термоотверждающейся смолой. Максимальная прочность на разрыв достигалась тогда, когда угол навивки вол составлял 15 градусов к продольной оси древесной клетки.
Более легкой и дешевой оказалась другая технология, позаимствованная из производства рифленого картона. Из пропитанных смолой листов стекловол с параллельно расположенными вол ми формовали рифленые поверхности так, чтобы вол располагались под углом 15 градусов к ребрам рифления. Затем отформованные листы складывались стопкой один на один, таким образом имитировались длинные пустотелые клетки древесины со спирально расположенными молекулами целлюлозы.
Механические испытания показали, что искусственная древесина при нагрузках ведет себя подобно настоящей и сочетает высокую ударопрочность, прочность на разрыв и малый вес. Искусственное дерево, как показали измерения, является самым прочным из известных искусственных материалов.
Результаты данного исследования дают возможность создать материалы, обладающие заданными прочностными характеристиками, такими, как устойчивость к удару массивного тела, движущегося с малой скоростью, удару ножа, а также пуленепробиваемостью. Рифленые композитные панели могут быть изготовлены на основе вол углерода, кевлара, стекловол или их смеси, пропитанных эпоксидной смолой.
В эксперименте исследовались панели с витой и параллельной структурой волокон. Ориентация вол в определенном направлении, приводящая к различным прочностным показателям по разным осям образцов, нейтрализовалась склеиванием панелей между собой подобно фанере.
Прочностные характеристики получаемого композита зависят от угла расположения волокон, размера рифления и толщины листа по отношению к величине отверстий. При ударе происходят распределение энергии на большой площади и ее поглощение. Прочность материала после удара существенно не снижается, возможно его многократное использование.
Игорь ПРИВАЛОВ
Строительство и недвижимость
|
Лучшие статьи
|
Последние статьи
|
Статьи по теме
|
Древесина является красивым материалом, из которого изготавливают разнообразные элементы интерьера. Ее можно декорировать разными способами. Одной из популярных методик является старение древесины. Это достаточно непростой процесс, требующий от мастера определенных знаний.
Советы специалистов помогут разобраться, как выполнить эту обработку своими руками. Старение древесины может осуществляться несколькими способами. Рассмотрев все техники, можно будет подобрать оптимальный вариант.
Зачем нужно старить древесину?
Старение древесины проводится по разным причинам. Эта технология позволяет придать материалу требуемых декоративных качеств. При помощи такой отделки можно оформить определенные стили интерьера. Чтобы сэкономить средства на приобретение антикварных, изысканных и очень дорогих элементов декора, применяется технология искусственного старения натурального материала.
Выбор подобной отделки может также быть вызван индивидуальными предпочтениями хозяев дома. Если они хотят оформить интерьер своего жилища именно такими изделиями, искусственное старение древесины предоставит широкое поле для творчества. Придать материалу необходимый внешний вид будет несложно при помощи представленных далее методов.
Существует несколько подходов, которые помогают придать древесине необходимых декоративных качеств. Для них применяют определенные материалы, инструменты. Также мастеру потребуется достаточное количество свободного времени. Спешка в этом случае может привести к получению неудовлетворительного результата.
Механическое старение древесины
Существуют различные методы старения древесины. Они позволяют придать массиву определенный внешний вид. Одним из самых популярных подходов является механическое старение. Его еще называют брашированием или текстурированием. Деревянную поверхность обрабатывают при помощи специальной щетки. Это позволяет стилизировать материал, придавая ему антикварный внешний вид.
Браширование дерева предполагает удаление из структуры «мякоти». Это придает рельефность заготовке. Именно этот процесс происходит с древесным массивом в течение длительного времени. Она усыхает под воздействием различных факторов окружающей среды.
Опытные мастера утверждают, что это один из самых простых способов обработки древесины. Однако не всегда возможно применить этот подход на практике. Это зависит от особенностей породы древесины. Также при способом удается получить рельефную поверхность. В некоторых случаях интерьер лучше оформлять иными разновидностями обработанной древесины.
Особенности механического старения
Браширование дерева может применяться не для всех пород натурального материала. Этот способ пригоден для обработки практически всех хвойных разновидностей, особенно сосны. Также браширование применяется для лиственницы, ореха, ясеня и дуба. Это наиболее популярные породы древесины, которые сегодня применяются при строительстве и отделке помещений.
Механическое старение не проводится для фруктовых разновидностей натурального материала. Также эту технологию не применяют для обработки бука, клена, тика, ряда экзотических видов древесины. Их достаточно редко используют при отделочных работах. Поэтому механический способ является столь популярным.
Для проведения обработки потребуется приготовить специальную щетку. Она имеет металлический «ворс». Процедура требует достаточного количества свободного времени. Спешить нельзя. В противном случае можно испортить внешний вид массива. Этим способом можно состарить небольшие заготовки. Для обширного объема работ необходимо применять болгарку, дрель или специальный станок.
Ручное браширование
Старение древесины своими руками требует от мастера определенной концентрации. Материал должен быть сухим. В противном случае не получится обеспечить требуемую декоративность поверхности. Будут появляться задиры. По сухой древесине по ходу следования волокон проводят щеткой. Чтобы сделать ворс жестче, ее можно подрезать.
В результате таких манипуляций удается убрать самые мягкие волокна из внешней структуры массива. После этого проводится процесс шлифования. Для этого применяют щетку с более мелкой щетиной или наждачную бумагу с крупной зернистостью.
После такой обработки можно окрасить массив. Для этого чаще всего применяется морилка. Это позволяет создать необходимый оттенок. Можно применять иные красители. От правильности выполнения этого этапа будет зависеть внешний вид отделки. После этого проводится полирование и покрытие лаком. Это позволяет защитить натуральный материал от гниения. Лаком поверхность покрывают несколько раз.
Машинная обработка
Чтобы обработать большой объем материала, необходимо применять специальное оборудование. Это может быть болгарка или электрическая дрель. На УШМ надевают специальную проволочную насадку. Работу нужно проводить аккуратно, чтобы не повредить материал.
Также может применяться станок для старения древесины. Такое оборудование чаще всего используется на предприятиях. При его применении удается достичь высокой скорости и качества старения древесных массивов. Черновая обработка проводится всего за несколько минут. В это время удаляются мелкие мягкие волокна.
Станки для обработки древесины приобретают только в том случае, если необходимо обрабатывать большие объемы материалов. Самыми популярными разновидностями является агрегат Festool Rustofix RAS 180. Также применяется для самостоятельной обработки древесины шлифмашинка «Макита 974», в комплект поставки которой входит абразивная щетка.
Химическое старение
Искусственное старение древесины может быть выполнено при помощи иной технологии. В процессе обработки массив зачищают крупной наждачной бумагой. Затем приступают к химическому ее старению. Если требуется обработать лиственные породы древесины, можно применять аммиачный раствор. Можно также использовать и нашатырный спирт. Он способствует потемнению массива.
Можно просто зачистить незначительно поверхность для более четкого выделения годичных колец. После этого используется морилка и лак. Существует и другой метод. Еще одним возможным вариантом химического старения является применение морилки на водной основе. Когда будет получен нужный оттенок, состав смывается при помощи губки с водой. Это подчеркивает контуры колец, делает края более темными.
Еще одним вариантом является патирование. Это наиболее сложная и высоко декоративная обработка. В этом случае она открывает поры на фоне более ровной поверхности. Для этого применяются специальные химические составы. Их можно приобрести в специализированных магазинах.
Термическая обработка
Термическая технология старения древесины является еще одним способом, позволяющим придать массиву антикварный внешний вид. Процедура проводится в несколько этапов. Сначала по всей поверхности материала осуществляется обжиг. Можно также выполнить обработку только на отдельных участках. Это также придает декоративности отделке. Лучше всего применять для этих целей газовую горелку. Перед началом работы нужно потренироваться на ненужном куске древесины.
Обжиг позволит удалить все мягкие волокна. После этого сучки, годичные кольца древесины проявляются четче. Далее производится механическая обработка. Нагар нужно удалить при помощи щетки с металлическим «ворсом». Это также позволит повысить рельефность рисунка.
Метод сухой кисти
Еще одним относительно несложным подходом является старение древесины методом сухой кисти. Для его проведения потребуется применить фантазию. Сначала на материале создают царапины, выбоины, сколы. Можно этот этап пропустить, так как эта обработка необратима.
Сначала на поверхность наносится один слой краски, а затем - второй. Дальше они должны хорошо просохнуть. Далее при помощи мелкой наждачной бумаги стирается верхний слой краски. Это нужно сделать неравномерно. В некоторых местах потертости должны доходить до первого слоя краски, а в других - до древесины. Особое внимание нужно уделить выступающим частям и кромке.
Далее при помощи сухой кисти наносят краску. Нужно подобрать плоскую жесткую кисть. Краска должна быть контрастной. Если база светлая, верхний слой должен быть темным. Краска должна выглядеть как след от щетинок. Мазки нельзя пересекать. Далее тканевой салфеткой смазывают свежие мазки. Потом применяют прозрачный лак. Его наносят в 2 слоя.
Восстановление древесины
Еще одной разновидностью старение древесины является ее восстановление. Это необходимо сделать, если утрачен внешний вид декора. Сначала нужно зачистить поверхность. Далее древесина покрывается акриловой краской в 2 слоя. Затем выступающие поверхности натирают парафином. Их окрашивают в требуемый оттенок. Далее после высыхания места, обработанные парафином, счищаются. Финишная отделка проводится при помощи лака.
Рассмотрев особенности проведения старение древесины, можно самостоятельно создать необходимый декор.
Многие дизайнерские стили (французский, тосканский, винтаж, шебби-шик и другие) характеризуются наличием среди своих элементов антикварных изделий из дерева. Потертость краски, текстура старого дерева придают особый шарм интерьерам. В своем творчестве дизайнеры активно используют старинную мебель, стеновые панели, полы, лестницы, балки, колоны и прочий мелкий декор. Однако антиквариат стоит недешево, что сильно завышает стоимость проектов, а деревянные элементы из прошлого не отличаются прочностью и долговечностью. Для решения этих проблем появилось искусственное старение дерева, и осуществлять его можно даже своими руками.
Методы старения
Состарить деревянную поверхность можно несколькими способами. На выбор нужного метода старения влияет порода древесины, особенности дизайнерского стиля, наличие необходимых инструментов и материалов, профессиональные навыки и опыт. Наиболее распространены следующие виды искусственного старения натуральной древесины:
- химический способ;
- термическая обработка;
- старение древесины методом сухой кисти.
Химический метод
Для того, чтобы обрабатывать деревянные изделия таким методом необходимо иметь специальные химические реактивы, профессиональный инструмент, определенную квалификацию и знания. На поверхность деталей наносятся едкие вещества (кислоты, щелочи или медный купорос), после чего древесина меняет цвет, а мягкие волокна разрушаются. Сам процесс сопряжен с опасностью для здоровья и требует повышенных мер безопасности. Реализовать такое искусственное старение своими руками и в домашних условиях практически невозможно.
Метод термической обработки
Суть этого технологического процесса заключается в выжигании посредством открытого огня менее плотных слоев древесины. Состоит он из нескольких стадий:
- отжиг мягких волокон до получения нужной фактуры древесины;
- зачистка поверхности абразивными материалами;
- нанесение лака.
Для осуществления этого метода своими руками можно использовать вполне доступный инструмент – обычную паяльную лампу.
Браширование
Название этой техники произошло от английского слова «браш», что означает щетка. Основывается браширование на особенностях строения древесины, состоящей из твердых и мягких волокон, а сам процесс заключается в вычесывании из древесины мягких волокон при помощи металлической щетки и придании поверхности текстуры старого дерева. Браширование своими руками можно разбить на ряд последовательных этапов:
- механическая обработка древесины вдоль волокон;
- зачистка от стружек и ворса;
- глянцевание;
- нанесение морилки или патинирование;
- покрытие лаком.
Несмотря на то что инструмент для браширования кажется предельно простым, сам процесс является достаточно трудоемким. При использовании данного способа нанесения на деревянные изделия налета древности следует помнить, что брашированию не поддаются твердолиственные породы, а также сосна, тис и лиственница.
Искусственное старение древесины методом сухой кисти
Этот процесс тоже несложно выполнять своими руками, он применим к шкафам, столам, этажеркам, креслам и другим видам домашней мебели. Состоит он из нескольких стадий, причем не все из них обязательны.
- Создание эффекта многолетней эксплуатации.
На этом этапе на поверхность мебели наносятся царапины, выбоины, сколы и вмятины. Для этого понадобится столярный инструмент и немного фантазии. Поскольку наносимые повреждения имеют невозвратимый характер, эту стадию старения дерева можно пропустить.
- Окрашивание.
Для этого используется два варианта краски схожих оттенков. Вначале наносится один, а после высыхания – второй.
- Обработка поверхности абразивными материалами или ошкуривание.
При помощи мелкой наждачной бумаги или песка стирается верхний слой краски. Делается это неравномерно, местами всего лишь до первого слоя, а местами до древесины. Важно достичь эффекта естественной потертости, поэтому особое внимание следует уделить кромкам и выступающим частям. После ошкуривания при помощи пылесоса убираются стружки и древесная пыль.
- Нанесение краски сухой кистью.
На данной стадии важно подобрать правильный инструмент для нанесения краски. Лучше всего подойдет жесткая плоская кисть. К выбору краски также следует подойти ответственно. Она должна быть контрастной по отношению к ранее использованным оттенкам. Для светлой базы оптимальным вариантом будут темные оттенки коричневой или бардовой краски. Технология нанесения краски на поверхность в этом способе старения древесины самая сложная. Краска наносится своими руками практически сухой кистью, мазки должны выглядеть так, словно след от многочисленных щетинок. Пересечение мазков не допускается.
- Затирание верхнего слоя.
Для этого используется салфетка из ткани, которой смазываются только что нанесенные мазки.
- Покрытие поверхности лаком.
Лучше всего использовать прозрачный лак, который следует наносить в один или два слоя.
Существует еще несколько способов принудительного старения древесины своими руками, однако они не так эффективны и не всегда достигают желаемой цели.
Сен - 28
2015
Древесина-популярный строительный материал
Красивый вид древесины -это за всегда популярный строительный материал или декор акцент.
Функции, такие как рустик потолочные балки, теперь возвращается в стиль после долгого перерыва. Однако, естественная твердая древесина , очаровательна, но не всегда самый практичный или доступный вариант.
Взять хороший долгий взгляд на новый искусственный лес – он является лучшим выбором для вашего пола, полы, декоративные балки или панели проекта.
Вот интересный научный факт искусственной древесины: что большинство людей думают,что качества «фальшивки» содержит высокий процент натурального дерева, обычно в виде вторичного пре-потребительских отходов. Это может быть удивительно но она является экологичным типом альтернативы.
Настил
Наиболее распространенный вид искусственного дерева используется в качестве напольного покрытия одним из них является ламинат. Он состоит из нескольких слоев, в том числе защиту от влаги на нижней поверхности, слоем из переработанного деревянного волокна, шпон твердой древесины и меламиновой отделкой сверху.
Ламинат имеет довольно много преимуществ. Стоит он существенно меньше, чем древесина лиственных пород, что делает его экономичным для Вашего бюджета.
Палубы и перила
Искусственная древесина на открытом воздухе жилых помещений, таких как палубы, балконы и перила, дешевле и проще в установке, чем обычные дерево. Тяжелее-носить и дольше, стоит выдерживает тепла и холода, а также дождя и других форм осадков. И, конечно, это не аппетитно для термитов как натуральное дерево. 🙂
Декоративные потолочные балки
Потолочные балки возвращаются в моду из далекого прошлого. Эти декоративные штрихи, вместе с камином. каминные доски, сайдинг и наружные стены или потолка, опалубка, позволяют придать вашему дому вид бревенчатой хижины или Шекспира фахверковые дома эпохи Тюдоров.
Искусственным деревом, можно имитировать различные высококлассные виды пиломатериалов.
Искусственные деревянные балки и панели недорогие, легко поднимать и устанавливать. Они могут быть разрезаны с помощью простой ножовки; также могут быть окрашены на любой вкус.
Недостатком этого типа имитации дерева является то, что они, как правило, сделаны из винила или полиуретана. Они были плохо зарекамендованы в прошлом, за их склонность к отходящему газу, ставя под угрозу качество воздуха в помещении и вызывая проблемы со здоровьем, такие как затруднение дыхания и т.д.
Устанавливая раму новой пристройки, настилая покрытие пола или создавая новую мебель, люди склонны использовать дерево как самый ходовой материал. Пиломатериалы, фанера и другие изделия, изготовленные из рационально заготовленной древесины, широко доступны и относительно дешевы. Тем не менее, во всех обычных изделиях из дерева существуют экологические издержки и конструкционные изъяны. И потому представляем ряд доступных и изобретательных альтернатив дереву, несущих в себе преимущества для окружающей среды, для проектов домашнего строительства и модернизации. (На фото слева двери и покрытие пола из бамбука.)
Пенька
Пенька – это быстрорастущая и экологически чистая сельскохозяйственная культура, которая создает больше пригодных для строительства древесных волокон на гектар, чем большинство деревьев и других культур. Она может использоваться вместо пиломатериалов и большого количества других изделий. К примеру, исследователи Вашингтонского государственного университета изобрели древесноволокнистую плиту средней плотности на основе пеньки, которая в два раза прочнее дерева.
Бамбук
Бамбук часто считается деревом, но эта трава является в действительности альтернативой дереву. Бамбук был назван самым полезным растением в мире (хотя сторонники пеньки могут поспорить с этим утверждением). Это быстрорастущее растение не менее прочно, чем некоторые медленнорастущие виды деревьев. Бамбук является ультрамодным (и в какой-то степени спорным) вариантом для покрытия пола. Он также используется для производства мебели и большого количества других строительных материалов.
Древесные композиты
По названию становится понятно, что композитные материалы включают в себя переработанный пластик и другие компоненты. По сравнению с пиломатериалами композиты являются более экологически чистым способом использования деревьев. Например, древесные плиты из композитных материалов могут изготавливаться из отходов древесины, оставшихся после обрабатывания твердой древесины. Композитные плиты и другие изделия имеют ряд других преимуществ перед твердой древесиной. Они фактически не нуждаются в отделке, покраске или обслуживании, и, кроме того, они очень долговечные.
Деревопласт
Еще одним увеличивающимся сегментом на рынке плит является по сути пластик – переработанный или нет – из композитов без использования древесных волокон. Как и покрытие из композитных плит, деревопласт не нуждается в обслуживании. Конечно, сложно придать пластику точно такой же вид, как у дерева, потому с эстетической точки зрения это не идеальная замена. Однако во многих случаях композиты и деревопласт становятся неплохой альтернативой твердому дереву.
Соя
Нет, вам не удастся построить стены из тофу, но соя культурная – это необычайно полезное растение, используемое для производства изоляционных материалов, основы ковров, растворителей и т.д. В то время как соевые волокна не станут заменителем древесины, они могут сделать обычные изделия из дерева безопаснее. Химические вещества на основе сои могут заменять потенциально опасный формальдегид, клеи и растворители.
Корковая пробка
Корковая пробка делается из коры, а не из сердцевины дерева. Кора восстанавливается достаточно быстро, и это означает, что корковая пробка более экологически рациональный продукт, чем многие обычные изделия из дерева. Это популярный материал для пола, активно распространяющийся и в других сферах строительства и модернизации.
Картон
Изделия из картона – это развлечение не только для детей. Некоторые альтернативы пиломатериалам делаются, в основном, из переработанного картона.
Газеты
Аналогично переработанные газеты используются для изготовления древесноволокнистых изделий для покрытия крыши и т.д. Например, компания Homasote из Нью-Джерси, США, заявляет о готовности перерабатывать до 250 тонн газет в день для производства строительных материалов.
Ореховая скорлупа
Maderon – это перерабатываемый испанский материал для изготовления мебели, сделанный, в основном, из перемолотой скорлупы миндаля, фундука и грецкого ореха. Скорлупа перемалывается до однородной массы и смешивается со смолой, из полученного материала отливаются стулья и другие предметы мебели.
Солома
Посмотрите внимательно на пиломатериалы. Волокна очень похожи на солому, а потому не очень сложно представить древесностружечные плиты из разных видов соломы, включая стебли пшеницы, овса и льна. Это вполне доступные и полезные альтернативы традиционным изделиям из прессованных древесных волокон.