Ochrana dřeva kvalitní impregnací
Dřevo vzhledem ke své struktuře může být při nevhodném použití poškozováno biotickými a abiotickými činiteli. Vlivem poškození může měnit vzhled a své fyzikální a chemické vlastnosti.
- nízká i vysoká teplota (mráz i záření),
- voda (déšť, sníh a led),
- sluneční záření (zvýšení teploty povrchu dřeva),
- UV záření (barevné změny dřeva – šednutí).
Přírodní vlivy jako vítr, voda a sluneční záření se složkou UV záření působí současně a s různou intenzitou podle ročního období a dřevo postupně narušují. Poškozené dřevo je náchylnější k napadení biotickými činiteli, jako jsou dřevokazné houby, plísně, hmyz a rostliny.
Před použitím dřeva (zejména v exteriéru) musíme vyřešit několik základních otázek, a to:
- jaká je přirozená odolnost dřeva, které chceme použít (odpověď najdeme v ČSN EN 350-2),
- jak náročné je agresivní prostředí, ve kterém se dřevo bude nacházet (zda bude uloženo v zemi či bude v kontaktu se zemí nebo chráněno střechou),
- jaké počasí na něj bude mít vliv (zda bude převládat teplo nebo zima),
- bude-li jeho konstrukční ochrana dostatečná,
- zda chceme použít chemické ochranné prostředky,
- zda je vůbec použití dřeva vhodné.
Při hledání odpovědí můžeme použít platné evropské a české normy: ČSN EN 335-1 a ČSN 490600-1 definují třídy použití, ČSN EN 350-2 definuje přirozenou odolnost dřevin (tab. 1).
–>–>
Tab. 1: Přirozená odolnost nejvíce používaných dřevin – ČSN EN 350-2
Přirozená odolnost dřevin
Z ČSN 350-2 můžeme zjistit, že odolnost našich dřevin proti dřevokazným houbám není velká, pouze dub je klasifikovaný jako trvanlivý, ostatní dřeviny jsou středně nebo slabě trvanlivé. Trvanlivost se týká pouze jádrového dřeva, bělové dřevo se většinou považuje za netrvanlivé. Proto je potřebné dřevo před dřevokaznými houbami chránit; zejména vytvořením vhodných klimatických podmínek – úpravou vlhkosti a teploty. V případě, že podmínky vhodné pro uchování dřeva nemůžeme zabezpečit, je lepší dřevo nepoužívat nebo dřevo chránit dlouhodobým máčením či tlakovou impregnací. Ani tlaková impregnace nám však nezajistí dokonalou ochranu v celém průřezu (obr. 1).
Impregnace máčením
Nejznámější způsob impregnace je patrně máčení v máčecích vanách. Dřevo získá máčením barevný odstín – zelený, hnědý nebo žlutý. Signální barvy užívané v přípravcích na ochranu dřeva mají signalizovat: Pozor, tady se impregnovalo! Podnikavého našince to občas svádí ke zjednodušení, že co je zelené, to musí být přece kvalitně naimpregnované, a tak mnozí stavebníci vyžadují pouze takto zabarvené dřevo.
Ovšem stejně kvalitně se dá impregnovat i s čirou variantou impregnačního přípravku. Podstatné je, aby na povrch dřeva či do jeho struktury přednostně pronikly účinné chemické látky obsažené v přípravku. To, že je dřevo zelené, hnědé nebo žluté barvy rozhodně neznamená, že dřevokazným houbám, hmyzu a plísním nebude chutnat.
Aby se do krovu nepustil s chutí tesařík, zajistí účinná chemická látka obsažená v impregnaci a její nános v dostatečném množství. Potřebné množství účinných chemických látek pro konkrétní použití (například proti napadení hmyzem) je odzkoušeno biologickými zkouškami a na jejich základě je například určeno, zda se má krov nebo jiná součást stavby natřít, namočit či nastříkat a v jakém poměru se má přípravek naředit.
Tak jako výrobci ochranných prostředků na dřevo kontrolují v každé výrobní šarži množství účinných látek, stejně tak je přednostně kontrolováno, zda byla impregnace správně provedena. Kontroluje se při posouzení shody u konstrukčního dřeva obdélníkového průřezu prováděného VVÚD Praha, s. p., při soudněznaleckých posudcích nebo při standardních kontrolách kvality provedené impregnace. Z velkého množství firem, které provádějí impregnaci, jen některé provádějí impregnaci správně. Jejich seznam můžete najít na
www.vvud.cz a všechny tyto firmy mohou uvádět i impregnaci vyhovující označení CE
(obr. 2 a 3).
Obr. 2: Příklad možného označení impregnovaného konstrukčního řeziva v přiložené dokumentaci
V současné době se impregnace máčením provádí zejména přípravky na bázi kyseliny borité a kvartérních amoniových solí, popřípadě i dalších účinných látek (IPBC, fenoxycarb). Použijeme-li správnou aplikaci dlouhodobým máčením například u výrobků obsahujících kyselinu boritou a kvartérní amonné sloučeniny, musíme nanést nejen deklarované množství, ale musíme si také uvědomit, že kyselina boritá se ze dřeva vyplaví. To znamená, že ochrana bude spolehlivá pouze proti dřevokazným houbám s nánosem do třídy ohrožení 3 (většinou je dvojnásobek příjmu třídy ohrožení 2), ale proti dřevokaznému hmyzu bude ochrana nedostatečná, pokud dřevo nebude uloženo pod střechou po celou dobu montáže. Tento požadavek je velmi těžké splnit; přestože je dřevo dodáno správně naimpregnované, po prvním dešti se ve většině případů prokáže příjem impregnační látky jako nedostatečný. V maloprodeji se v příštím roce (2011) patrně už s těmito výrobky nesetkáme: je navržena změna klasifikace impregnačních přípravků s kyselinou boritou přesahující množství 5,4 %. Na tuto skutečnost již většina výrobců zareagovala a vyvinula nové přípravky bez přídavku kyseliny borité (tab. 2).
Tab. 2: Nové přípravky bez přídavku kyseliny borité
* dřevo není odolné v třídě použití 3 bez krycího nátěru proti dřevokaznému hmyzu, fenoxycarb je ze dřeva vyluhovatelný
** funguje i po vyluhování kyseliny borité – je použit i jiný insekticid
Nevyluhovatelnými přípravky jsou například Bochemit Optimal, Lignofix Stabil Extra, Lignofix E-Profi a Lignofix Standard. U výrobků, které obsahují jen fenoxycarb jako účinnou látku proti hmyzu, například Dřevosan Extra a řada Deron (Profi, Plus), může dojít k vyluhování účinné látky na ochranu proti dřevokaznému hmyzu, proto je nutné použít vrchní krycí nátěr nebo dřevo chránit do doby zabudování do stavby.
Pokud bude dřevo před impregnací a po zabudování do stavby vlhké, můžeme se setkat s výskytem plísní, i když je přípravek odzkoušen na preventivní účinnost proti plísním.
Dalším kritériem výběru je příjem přípravku. Nižší příjem je samozřejmě výhodnější, protože ho dosáhneme za kratší čas. Příjmu se dá dosáhnout i při vyšší vlhkosti dřeva. Vzhledem k obsaženým účinným látkám bude cena za nové přípravky bez obsahu kyseliny borité patrně vyšší. Musíme porovnávat cenu v poměru k ošetřené ploše, nikoli cenu za jeden kilogram přípravku.
Nejčastěji se impregnace máčením dřeva na stavební konstrukce v praktických podmínkách provádí na pilách většinou při vyšších vlhkostech, než je bod nasycení vláken (BNV – 30 %), což ve většině případů neumožňuje kvalitní impregnaci. Dřevo o vlhkosti nad 30 % BNV není možné kvalitně naimpregnovat povrchovými způsoby. I kdyby se nám podařilo dosáhnout požadovaného příjmu a průniku, tak při vysychání pod BNV nám vzniknou výsušné trhliny o šířce a hloubce i několik centimetrů a délce i desítek centimetrů (obr. 4), kterými může být dřevo napadeno jak dřevokaznými houbami, tak i hmyzem. Problematické může být i zateplení mokrého dřeva; vlhkost ze dřeva uniká, což se může projevit růstem plísní. Samozřejmě můžeme trhliny na stavbě znovu naimpregnovat, ale pozor na parozábrany, které mohou při kontaktu se slabými kyselinami vykazovat opačný efekt, tj. propouštět vlhkost dovnitř a ne ven. U zaschlé impregnační látky na povrchu dřeva tento problém většinou nehrozí.
Vlhkost dřeva
Problém s vlhkostí by nebyl, pokud by se dodržovaly dané normy. Bohužel realita je taková, že dřevo je pokáceno v lese, ještě čerstvé dovezeno na pilu a rychle naimpregnováno. Tento postup je špatný. Pokud se nesníží povrchová vlhkost dřeva, nemůže se dřevo dobře naimpregnovat. Následně, vlivem vysoké vlhkosti, může být po zabudování do stavby napadnuto plísněmi a dřevokaznými houbami. A to zejména v případě rychlého obložení izolační vatou nebo sádrokartonem.
Požadavek na vlhkost dřeva (podle ČSN EN 1995-1-1 čl. 2.3.1.3, ČSN 731702 čl. 6.2, 7) podle účelu použití:
- třída použití 1 (interiér) – maximálně 12 %,
- třída použití 2 (nevytápěná střecha) – maximálně 20 %,
- třída použití 3 (venku nezakryté bez kontaktu se zemí) – maximálně 25 % pro zamezení trhlin.
Dřevo lze ve výjimečných případech zabudovat i vlhké, ale s vlhkostí je nutné uvažovat již ve statickém výpočtu a po ukončení stavby vyměnit prvky s velkými výsušnými trhlinami. Dřevo potom musí vyschnout. Tento způsob by se neměl používat v případě impregnovaného dřeva (neimpregnované výsušné trhliny) a také pokud je ihned po zabudování do stavby dřevo „obaleno“ dalšími materiály – technickými fóliemi, izolačními a deskovými materiály. Nezanedbatelným faktem při výrobě krovů klasickým způsobem přímo na stavbě je, že dřevo s vyšší vlhkostí se lépe opracovává a není deformované vlivem ztráty vlhkosti.
Otázkou tedy zůstává, jak zajistit kvalitu máčení, které platí zákazník. Měla by být kontrolována při vydávání certifikátů na dřevo obdélníkového průřezu nebo konstrukčních prvků z masivního dřeva. Většina firem však získává certifikát, aniž by byla kontrolována kvalita impregnace. To znamená, že kvalita máčení zůstává v kompetenci jednotlivých pil a firem, které impregnační prostředky vyrábějí.
V současné době je u většiny impregnačních prostředků řešen příjem v závislosti na čase, vlhkosti dřeva a koncentrace ve formě počáteční zkoušky typu podle ČSN EN 15228 čl. 5.2.
Teoretické řešení příjmu impregnačního prostředku v závislosti na čase, vlhkosti dřeva a koncentraci není jednoduché a je nutné provést praktické zkoušky.
Při vlhkosti dřeva w < BNV (přibližně 30 %) působí tlakové síly, při vlhkosti w > BNV působí výrazněji difuzní síly. Transport impregnační látky je také ovlivňován stavbou dřeva. Intenzita transportu impregnační látky je největší v podélném (axiálním) směru, přibližně 10- až 20krát vyšší než ve směru kolmém, transport zajišťují tracheidy. Při vlhkosti pod mezí hygroskopicity, v případě uzavření dvojteček v jarních tracheidách, dochází k lepšímu přenosu v letních tracheidách, které zůstávají otevřené i při úniku volné vody, tj. v tangenciálním směru. Rovněž v mokrém dřevě je přenos lepší v tangenciálním směru. Je vytvořen souvislý systém z jarních tracheid. V radiálním směru je přenos horší, protože do něj vstupují střídavě i letní tracheidy s menším počtem dvojteček.
Obr. 4: Impregnace při vlhkosti dřeva > 30 %
a) dřevo bez trhlin před impregnací, b) dřevo s trhlinami po vysušení – výsušné trhliny bez impregnace
Teoretické řešení problému
Teoretické řešení tohoto problému není jednoduché, neboť zde hraje roli několik proměnných: vlhkost dřeva, struktura dřeva, fyzikálně-chemické vlastnosti ochranného prostředku, čas impregnace a rozměry prvku. Výslednou veličinou je příjem impregnačního prostředku, který by měl být dosažený shodně nezávisle na jakékoliv proměnné. Problémem je také to, že se bude pohybovat i nad BNV a dostaneme se do oblasti nestacionární difuze, kde jako základní rovnice platí druhý Fickův zákon.
Vliv vlhkosti dřeva na impregnaci dřeva pro stavební konstrukce máčením je problém, který se vyskytuje na každé pile zabývající se máčením. Nepředpokládáme, že by se na jednotlivých pilách zabývali tímto problémem teoreticky. Výstupem je tabulka, kde můžeme najít dobu máčení pro příslušnou vlhkost dřeva, koncentraci a příjem.
Tlaková impregnace
Dřeviny lze impregnovat úspěšně pouze v bělové zóně. Jádro lze impregnovat jen povrchově v řádech milimetrů. Nejlepší pro tento typ ochrany jsou prvky s kruhovým průřezem. Impregnace trámů čtvercového průřezu do třídy použití 4 (do země) nemusí být z hlediska trvanlivosti výhodná. Tlaková impregnace je určena hlavně do třídy použití 4. Je prováděna výhradně přípravky na bázi mědi, dřevo je po impregnaci vždy zelené až zelenošedé, což je způsobeno fixací mědi na dřevní hmotu. Při použití barviva je možné dřevo zabarvit dohněda, ale toto obarvení není trvalé, protože hnědé barvivo není fixováno na dřevní hmotu a vyluhuje se vodou (obr. 5).
Tlakově impregnovat je možné i čirými přípravky. Existuje celá řada přípravků, které jsou pro tento způsob schválené, ale vzhledem k tomu, že je nelze použít do třídy použití 4, nejsou používány při tlakové impregnaci. Toto platí také o palisádách nebo půlených palisádách, které se používají v zahradách. Je-li z palisády ostrouhána bělová část (u půlených palisád ve středové části vůbec bělová část není), nemůžeme očekávat dlouhodobou trvanlivost. Pokud impregnovanou půlenou palisádu rozřízneme, na příčném řezu uvidíme zelenošedou vrstvu impregnace jen v tloušťce několika milimetrů. Životnost takového dřeva nám může prodloužit pouze uložení v drenáži například z kamení a zamezení kontaktu s půdou.
Kontrola impregnace
V případě, že si nejsme jisti, zda je impregnace vůbec provedena, můžeme provést u některých přípravků důkaz přítomnosti účinné látky.
Základní důkaz, zda byl ochranný prostředek použit, lze provést i na stavbě. Můžeme se tedy přesvědčit, zda je krov pouze zelený, nebo zda je použit deklarovaný ochranný prostředek.
Při chemickém důkazu obsahu boru, se dřevo, které bylo naimpregnováno, zbarví červeně. Tento důkaz je možné provést u výrobků obsahujících bor, tedy Balpen Ex, Baufan, Bochemit Basic, Bochemit QB,
Bochemit QB Hobby, Dřevosan, Dřevosan Profi, Lignofix E-Profi, Lignofix Umí To, Lignofix P atd. U ostatních výrobků je nutno použít důkaz podle dané účinné látky, například pro Bochemit Plus, Bochemit
Optimal, Lignofix Stabil, Lignofix Standard, Lignofix Super atd. můžeme použít důkaz pro kvartérní sloučeniny. Tento kvalitativní důkaz nám řekne, zda byla ochrana vůbec provedena, ale zda byla provedena dostatečně, se už nedozvíme. Pro odpověď na tuto otázku se musíme vydat do laboratoře.
Nejdříve musíme ze dřeva vyextrahovat účinné látky obsažené v použitém přípravku. Je to provedeno buď extrakcí v soxletu nebo za pomoci ultrazvukové lázně a potřebných chemikálií. Potom, co se nám účinné látky podaří vyextrahovat ze dřeva, stanovíme jejich množství a provedeme přepočet na použitý ochranný prostředek. Poté už jen stačí porovnat výsledek s potřebným množstvím stanoveným ve stavebním technickém osvědčení a množstvím, které by měla deklarovat firma provádějící ochranu v atestu podle ČSN 490600-1, ČSN EN 351-1 a ČSN EN 15228. Vzor atestu je možné najít na www.vvud.cz.
Ing. Petr Ptáček, PhD.
FOTO: archiv autora
Autor pracuje jako auditor Výzkumného a vývojového ústavu dřevařského, Praha, s. p.
Literatura
1. Ptáček, P.: Vliv vlhkosti na impregnaci dřeva pro stavební konstrukce. Bystrá, 2002.
2. Ptáček. P: Chemická ochrana dřeva. ČVUT, 2003.
3. Ptáček, P.: Chemická ochrana dřeva – označení CE. Volyně, 2007.
4. Ptáček, P: Ochrana dřeva. Grada, 2009.
5. Ptáček, P: Ochrana dřeva. ProLignum, 2010.
6. Reinprecht, L.: Ochrana dreva. TU Zvolen, 2008.
Článek byl uveřejněn v časopisu Realizace staveb.
