Синтетическая древесина - разумная экономия. Как правильно красить древесину? Краски для дерева и правила их применения

Натуральные материалы, такие как древесина, растительные волокна, шелк, кожа, кость и рог столетиями используются людьми. Все они, по сути дела, являются композитами, состоящими из тонкого волокна (наполнителя) и смолообразного связующего.

В отличие от искусственных природные композиты имеют значительно более тонкую и сложную структуру. Например, волос толщиной 0,1 миллиметр состоит из молекул белка, сгруппированных в cубмикрофибриллы, которые в свою очередь образуют микрофибриллы более крупного размера и так далее - всего шесть уровней организации.

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 - это 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 волокон 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, изображенная на схеме, 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 волокон целлюлозы из смолистого связующего. В действительности при растяжении образца древесины вдоль волокон 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. Так как это повышение прочности определяется не химическим составом, а структурными параметрами, то оно может быть воспроизведено для других материалов.

Первоначально при попытках воспроизведения строения древесины использовались цилиндрические трубки, изготовленные из спирально навитого стекловолокна, пропитанного термоотверждающейся смолой. Максимальная прочность на разрыв достигалась тогда, когда угол навивки волокна составлял 15 градусов к продольной оси древесной клетки.

Более легкой и дешевой оказалась другая технология, позаимствованная из производства рифленого картона. Из пропитанных смолой листов стекловолокна с параллельно расположенными волокнами формовали рифленые поверхности так, чтобы волокна 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: устойчивостью к удару массивного тела, движущегося с малой скоростью (например, дубинки), удару ножа, а также пуленепробиваемостью. Рифленые композитные панели могут быть изготовлены на основе волокон углерода, кевлара, стекловолокна или их смеси, пропитанных эпоксидной смолой. В эксперименте исследовались панели с витой и параллельной структурой волокон. Ориентация волокон в определенном направлении, приводящая к различным прочностным показателям по разным осям образцов (снижение прочности в направлении, перпендикулярном направлению волокон), 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.

Перспективы применения нового материала чрезвычайно широки. Это не только пуле- и ноженепробиваемая одежда, но и многие другие предметы, требующие особых свойств. Например, это могут быть мусорные урны и грузовые контейнеры для воздушных перевозок, куда террористы могут заложить бомбу, пуленепробиваемые стойки банковских и почтовых отделений, детали для бронированных автомобилей и бронетехники. Разработчики надеются также, что новый материал найдет применение для изготовления сверхпрочных самолетных крыльев, гоночных автомобилей и военных мостов.

Галина ЛЕВИТАН

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

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.

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.

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.

1. 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.

1. Окрашивание.

Для этого используется два варианта краски схожих оттенков. Вначале наносится один, а после высыхания – второй.

1. 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.

1. 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.

1. Затирание верхнего слоя.

Для этого используется салфетка из ткани, которой смазываются только что нанесенные мазки.

1. 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.