De ce și cum poate fi curbat lemnul masiv. Ce specii pot fi curbate cel mai ușor

Lemnul a fost utilizat de oameni de milenii pentru multe scopuri, de la construcția de case la fabricarea mobilierului și obiectelor de artă. O proprietate care a atras în egală măsură interesul inginerilor, designerilor și artiștilor este capacitatea lui de a fi modelat sub forme care pentru unii par imposibile sau imagini create de inteligența artificială. Este vorba despre plasticitatea lemnului care se traduce prin capacitatea lemnului de a-și păstra forma căpătată în urma unei deformări, fără apariția crăpăturilor sau ruperilor de fibră. Datorită acestei proprietăți se obțin elemente curbate din lemn folosite la fabricarea mobilei, instrumentelor muzicale, obiectelor decorative sau lucrărilor artistice. De ce și cum poate fi curbat lemnul masiv și speciile care suportă cel mai bine tratamentele de curbare, în cele ce urmează.

Curbarea lemnului este cunoscută încă din antichitate

Dovezi ale curbării lemnului se duc mult înapoi în istorie, vechii egipteni, amerindienii și vikingii ”disputând” primul loc în obținerea diferitelor obiecte din lemn curbat. Unii spun că egiptenii ar fi primii care au folosit elemente curbate pentru a face care de luptă și ambarcațiuni. Alții susțin că amerindienii foloseau lemn curbat pentru a face rachete de mers pe zăpadă sau de cărat greutăți. Despre vikingi se crede că au fost primii care au curbat lemnul pentru a face vestitele lor corăbii cu care se crede că au descoperit America cu mult înaintea lui Columb. Indiferent cine a fost primul, cu toții sunt de acord că lemnul putea fi modelat după ce era udat în mod repetat cu apă fiartă sau era chiar fiert în apă, dacă dimensiunile permiteau.

Cel care a revoluționat însă procesul de curbare a lemnului a fost Michael Thonet. În 1836 el a brevetat metoda prin care elemente din lemn masiv sunt ținute în containere speciale în abur timp de 5 ore, după care, în timp foarte scurt sunt modelate în matrițe și lăsate să se răcească. Așa au fost fabricate primele scaune din elemente rotunde curbate din lemn masiv. Tot Thonet a fost primul care a introdus conceptul de asamblare demontabilă a mobilierului, concept care a dus la scăderea prețului pentru transport. Drept urmare, prețul mobilei a scăzut devenind mult mai accesibilă. De altfel, cea mai vândută piesă de mobilier din toate timpurile este un scaun Thonet – Chair no.14 – apărut în 1930, despre care se spune că s-au vândut până în prezent peste 50 milioane de exemplare.

Elasticitate sau plasticitate?

Suntem tentați să credem că elasticitatea este proprietatea care face ca lemnul masiv să poată fi curbat. Doar un lemn elastic poate căpăta acele forme rotunde fără să crape sau să se rupă. Dar elasticitatea este capacitatea lemnului de a reveni la forma inițială după ce forța care acționează asupra lui încetează. Ori lemnul curbat rămâne așa după ce tratamentul la care a fost supus încetează.

Proprietatea care-i permite lemnului să rămână curbat este plasticitatea și se referă la capacitatea acestuia de a suferi deformări permanente fără să se rupă sau să-și piardă rezistența. Plasticitatea este proprietatea materialelor de a-și menține forma și dimensiunile obținute în urma acțiunii unor forțe exterioare și după ce acestea au încetat. Deci este inversul elasticității. În mod normal, plasticitatea naturală a lemnului este redusă și scade și mai mult cu cât arborele este mai bătrân. Supus însă unor tratamente speciale, lemnului îi poate crește foarte mult plasticitatea. Cum lemnul nu este un material uniform, nici plasticitatea nu este și nu variază la fel. Ea depinde de specie, vârsta arborelui, defectele de creștere, partea copacului de unde provine lemnul, modul de tăiere, etc.

Obținerea lemnului masiv curbat este de fapt o combinație între elasticitatea și plasticitatea lui. Nu pare foarte posibil având în vedere că plasticitatea este inversul elasticității. În acest caz însă proprietățile nu se anulează ci se completează. Elasticitatea este cea care permite deformări cât mai îndrăznețe fără repercusiuni asupra integrității și rezistenței elementului, iar plasticitatea face ca lemnul să-și păstreze noua formă. Nu este însă un fenomen natural ci un întreg proces tehnologic. Acesta implică un tratament care să ducă la creșterea elasticității lemnului și o matriță care să-l țină imobilizat de la încetarea tratamentului până la revenirea în parametri obișnuiți ai temperaturii și umidității.

Metode de curbare a lemnului

Cea mai veche metodă prin care lemnul a putut fi curbat a fost tratarea repetată cu apă fiartă. Acesta era modul prin care se construiau în trecut corăbiile. Dacă elementele folosite erau mai mici se fierbeau direct în apă până deveneau ușor de îndoit. După ce căpătau elasticitatea, elementele erau puse într-o matriță sau curbate după o formă dorită (în cazul grinzilor mari folosite la corăbii) și imobilizate până la răcirea completă.

Aburirea este cea mai cunoscută și cea mai folosită metodă de curbare a lemnului. Constă în încălzirea lemnului cu ajutorul aburului astfel încât să devină ușor de modelat. Procesul se desfășoară într-o incintă construită special pentru a păstra lemnul într-un mediu cu temperatură ridicată, abur și umiditate. Asta pentru că, începând cu 99°C, lignina (componentă a celulei lemnoase alături de celuloză și hemiceluloze și responsabilă de rigiditatea lemnului) își pierde rigiditatea și permite curbarea lemnului fără a opune o rezistență semnificativă. În această incintă lemnul stă un anumit timp care depinde de grosimea piesei și specie. Unele surse spun că este nevoie de o oră pentru fiecare 25 mm grosime a elementului. După scoaterea din incinta cu abur, piesa din lemn trebuie pusă imediat într-o matriță și prinsă cu cleme. După răcirea și uscarea lemnului piesa va rămâne în forma dată de șablon.
Metoda poate fi folosită atât industrial, cât și în proiecte mici sau de bricolaj. Diferența este făcută de tipul incintei, matrițele folosite și ușurința de lucru. Cei care își propun un proiect care implică elemente curbate, găsesc aici un mod simplu de a le curba la abur.

Presarea la cald este o altă metodă de curbare care implică încălzirea lemnului la temperaturi ridicate și modelarea sub presiune. În timpul procesului, lemnul este expus la căldură și presiune, ceea ce îi permite să-și schimbe forma într-o matrice sau formă specifică. Metoda este flexibilă și eficientă, presarea fiind realizată în timp relativ scurt.

Curbarea în curenții de înaltă frecvență (CIF) este tot o presare la cald, creșterea temperaturii realizându-se prin expunerea lemnului la un câmp electromagnetic de înaltă frecvență care încălzește rapid și uniform lemnul. Presarea la cald în CIF are avantajul timpului foarte scurt de curbare (până la 2 minute) și a transmiterii uniforme a căldurii în interiorul piesei. Ambele metode de presare la cald sunt folosite în special pentru obținerea industrială a placajului mulat.

Lemnul poate fi curbat și prin metode care implică diferite intervenții asupra lui. Obținerea grinzilor laminate (glulam) prin suprapunerea paralelă și lipirea mai multor straturi de lemn este una dintre ele. O alta este tăierea parțială a lemnului cu îndepărtarea unor părți din el și apoi lipirea segmentelor rămase astfel încât fața obiectului modelat să aibă fibra continuă. Acestea sunt însă metode care nu mai țin de elasticitatea și plasticitatea lemnului și pot fi aplicate oricărei specii.

Specii de lemn care se curbează bine cu ajutorul temperaturii și umidității

Nu toate speciile de lemn au aceeași capacitate de deformare plastică. Unele specii sunt cunoscute pentru flexibilitatea și plasticitatea lor superioară. Iată câteva dintre ele:

Fagul este poate specia cea mai cunoscută pentru capacitatea lemnului de a fi curbat. Thonet a pus în practică metoda sa de curbare pe un astfel de lemn. Scaunele din lemn curbat care se făceau în trecut în România în combinatul de la Comănești sau cel de lângă Arad erau din fag. Dezavantajul lui este rezistența foarte scăzută la umiditate și factorii de mediu de aceea nu poate fi folosit pentru proiecte de exterior.

Poate fi folosit însă stejarul, o altă specie care se curbează bine și care este rezistentă la exterior. Față de fag poate fi puțin mai dificil de curbat, rata de crăpare fiind mai mare. Nodurile și fibra neregulată contribuie la riscul de crăpare.

Frasinul este cunoscut pentru flexibilitatea sa și pentru ușurința cu care se poate curba. De aceea este utilizat pentru fabricarea instrumentelor muzicale și articolelor sportive (rachete de tenis, de exemplu). Și ulmul este elastic și se curbează ușor la abur.

Sunt surse care spun că și lemnul de tec se curbează ușor, în trecut fiind folosit la obținerea corăbiilor. Este un lemn durabil și plastic, fiind adesea utilizat și la construcția mobilierului de exterior.

În general, lemnul de foioase se curbează mult mai bine ca cel de rășinoase, lemnul mai tânăr mai bine ca cel mai bătrân, curbarea pe direcție longitudinală infinit mai bună decât pe direcție radială sau tangențială, lemnul cu fibra dreaptă mai bine ca cel cu fibra răsucită sau neregulată, lemnul fără noduri și defecte mai bine decât cel cu defecte de creștere.

Sper să considerați utile informațiile de mai sus. Ca de obicei, completările sunt binevenite. Iar dacă aveți întrebări sau neclarități, lăsați-le mai jos, în spațiul dedicat. Sigur voi răspunde.