Chemická ochrana dřeva

Cíle chemické ochrany dřeva

Chemická ochrana dřeva se používá především k dlouhodobé preventivní ochraně, a to hlavně výrobků ze dřeva umístěných v náročnějších expozicích, jako jsou pražce, telekomunikační a telegrafní sloupy, důlní dřevo, exteriérové dřevěné konstrukce (mosty, terasy, pergoly, sruby, altánky, palisády, ploty), ale i k ochraně interiérových dřevěných konstrukcí (například krovy, stropy). Uplatňuje se i při krátkodobé ochraně kulatiny, řeziva a stavebních dílů během skladování a přepravy. Důležitým úkolem chemické ochrany je i pomoc při likvidaci biologických škůdců už v infikovaném dřevu (intenzivní chemická ochrana infikovaného nebo shnilého a požerky poškozeného dřeva). Obecně platí, že chemická ochrana dřeva se stává významnou zejména v těch situacích, kdy metody fyzikální a konstrukční ochrany jsou málo efektivní nebo těžko realizovatelné.

Chemické prostředky na ochranu dřeva

Prostředky na chemickou ochranu dřeva obsahují většinou jednu nebo více směrově účinných látek a různé průvodní látky.
Směrově účinné látky jsou aktivní komponenty ochranných prostředků a podle účinku je dělíme na:

• baktericidy (účinné proti bakteriím),
• fungicidy (účinné proti dřevokazným houbám, dřevozbarvujícím houbám a plísním),
• insekticidy (zabraňují hmyzu požírat zdravé dřevo – preventivní insekticidy – nebo likvidující hmyz v infikovaném dřevu – intenzivní insekticidy),
• retardéry hoření (snižují hořlavost dřeva),
• inhibitory povětrnostní koroze (zvyšují odolnost dřeva proti atmosférickým vlivům – odpuzují vodu, nepropouštějí UV záření apod.),
• inhibitory chemické koroze (zvyšují odolnost dřeva proti agresivním chemikáliím).

Průvodními látkami jsou pomocné látky, například různá rozpouštědla, ředidla, stabilizátory, emulgátory, fixativa, pigmenty, barviva a jiné, které zajišťují požadovanou aplikovatelnost ochranných prostředků a pozitivně ovlivňují jejich stabilitu.

Fungicidy

Člověk začal provádět tzv. nepřímou chemickou ochranu dřeva proti dřevokazným houbám a plísním už asi před 7 tisíci lety; použil plamen, aby na povrchu dřeva vytvořil vrstvu dřevných dehtů s fungicidním účinkem. Před 3 až 5 tisíci lety začal používat různé rostlinné oleje, které sice nemají zjevnější fungicidní účinek, ale odpuzují vodu, a tím snižují vlhkost ve dřevě potřebnou pro život hub. První fungicidy na bázi kreozotových impregnačních olejů se použily přibližně 400 let před naším letopočtem. Cílenější chemická ochrana dřeva proti hnilobě se však začala používat až před asi 500 lety. Šlo o sloučeninu rtuti – chlorid rtuťnatý.

Později se začaly používat i sloučeniny mědi, hlavně modrá skalice, začátkem 20. století sloučeniny fluoru a později i ve dřevě fixovatelné kombinace mědi a fluoru s chromem i s arzenem. Od poloviny 20. století se používal vysoce účinný pentachlorfenol, který se však už dnes, z důvodu velmi negativního působení na životní prostředí, neaplikuje.

Z ekologicky přijatelnějších fungicidů se v současnosti používají zejména sloučeniny boru, kvartérní amoniové sloučeniny, karbamáty, sulfonamidy a různé heterocykly. Z přírodních fungicidů se dnes aplikuje především chitozan. Tyto syntetické i přírodní fungicidy se nacházejí v různých komerčních biocidních přípravcích dostupných na českém trhu, nezřídka i v kombinaci s vhodným insekticidem.

Insekticidy

Dřevo proti požerkům od dřevokazného hmyzu chránil člověk už v dávné minulosti, například pomocí chloridu rtuťnatého. V některých zemích se používaly i sloučeniny arzenu, respektive s menší efektivitou i sloučeniny fluoru. V současnosti se z anorganických insekticidů používají při ochraně dřeva už jen sloučeniny trojmocného boru, především kyselina boritá a tetraboritan sodný. Tyto insekticidy jsou z eko-toxikologických hledisek přijatelné i pro interiéry. Při povrchové aplikaci mají preventivní účinek a při hloubkové impregnaci dřeva i likvidační. K výhodám sloučenin boru patří jejich širokospektrální biocidní účinek (insekticidní i fungicidní) a současně i retardační účinek proti zapálení a hoření dřeva. Naopak jejich nevýhodou je snadná vyluhovatelnost z ošetřeného dřeva vlivem srážkové i jiné vody, což je ve většině případů předurčuje k použití pouze do interiéru.

Některé z organických fungicidů, například kreozotový olej, chlorované naftaleny nebo kvartérní amoniové sloučeniny, mají současně i insekticidní účinek. Čistě insekticidní účinek mají kromě dnes už zakázaných chlorovaných uhlovodíků (DDT, HCH) i další látky. Jsou to zejména organofosfáty, karbamáty, pyretroidy a některé heterocykly. V poslední době se proti hmyzu začínají uplatňovat i organosilikony a hormonální insekticidy (fenoxycarb, flufenoxuron i jiné), ale i feromony, případně v menším rozsahu i repelenty a atraktanty (hmyz vábící sloučeniny). Komerční organické insekticidy i směsové organické biocidy (fungicid + insekticid) se aplikují ve vhodných organických rozpouštědlech nebo ve vodních emulzích.

Retardéry hoření

Jde o látky, které zpomalují termický rozklad a hoření dřeva několika fyzikálními a chemickými způsoby. Tyto látky dokážou různým způsobem narušit trojúhelník hoření dřevo – vnější zdroj tepla – kyslík:

• zabraňují přístupu kyslíku k vnějšímu i vnitřnímu povrchu dřeva (například pro kyslík nepropustná tavenina na vnějším povrchu dřeva se tvoří z vodního skla, respektive uvnitř buněk dřeva z boritanů),
• tepelně izolují dřevo od požáru vytvářením pevné izolační vrstvy (například tuhá zuhelnatělá pěna vzniká z pěnotvorných intumescentních nátěrů, respektive dřevné uhlí se rychleji tvoří za podpory síranů, fosforečnanů nebo chloridů),
• ředí hořlavé plyny, které během hoření unikají ze dřeva, různými nehořlavými plyny (například z amonných solí se při vyšších teplotách uvolňuje nehořlavý amoniak),
• snižují koncentraci kyslíku v blízkosti dřeva i přímo ve dřevě (například chloridy dokážou chemicky na sebe vázat kyslík),
• podporují dehydrataci celulózy a jiných složek dřeva (například fosforečnany usměrňují rozklad dřeva více na vodu a méně na hořlavé plyny),
• brání rozžhavení dřevného uhlí, které je potenciálním zdrojem opětovných zapálení dřeva a pokračování požárů.

Dnes se na ochranu dřeva používají hlavně intumescentní nátěry a amonné soli jako chlorid amonný, síran amonný a hydrogenfosforečnan amonný.

Protipovětrnostní nátěry

Dřevo se proti účinkům UV záření, vlhkosti, kyslíku a jiných povětrnostních vlivů chrání filmotvornými a lazurovacími nátěry nebo penetračními systémy schopnými vnikat hlouběji do dřeva.

Z filmotvorných a lazurovacích nátěrů se při ochraně dřeva v současnosti nejvíce prosazují nátěry na bázi alkydů modifikovaných vysýchavými oleji a přírodními živicemi, polyakryláty a akrylátovo-polyuretanové kompozice, ale i kombinace alkydů a akrylátů. Uvedené nátěry obsahují kromě polymeru i jiné látky, které brzdí proces stárnutí, zejména UV filtry, antioxidanty, pigmenty různých odstínů a přísady chránící dřevo proti vodě a vlhkosti. Dnes se při ochraně dřevěných konstrukcí (kromě oken a venkovních dveří) začínají používat i vysokokvalitní tenkovrstvé akrylátové i jiné kombinované systémy o tloušťce ochranné vrstvy pouze 20 až 30 µm. Tyto systémy dobře propouštějí vlhkost a jsou vysoce elastické, takže se snadno přizpůsobují změnám tvaru dřeva způsobených změnami jeho vlhkosti. Při aplikaci nátěrem, navalováním nebo postřikem dokážou částečně vniknout i do povrchových vrstev dřeva podobně jako fermež. Na rozdíl od fermeže však lépe odolávají plísním.

Olejové laky jsou tvrdé, lesklé, odolné proti vodě, ale i křehké a časem praskají. Specialisté je preferují při obnově historických oken a dveří. Při ochraně novějších dřevěných objektů se už příliš neuplatňují. Obecně platí poznatek, že při špatné aplikaci nátěru nebo při vyšší vlhkosti dřeva se všechny typy nátěrů mohou rychle poškodit a ztratit ochrannou funkci, to znamená, že je zapotřebí je používat správně, podle pokynů výrobce. Mechanicky poškozené nebo časem zvětralé nátěry je žádoucí okamžitě opravit nebo obnovit, protože přes poškozenou vrstvu snadno vniká do dřeva vlhkost a dřevo se v těchto místech i výrazněji barevně mění (postupně až do šeda) a jeho povrch se erozně odbourává asi 0,1 mm za 1 rok.

Penetrační systémy obsahují obvykle vodoodpudivé vosky, stabilizátory povětrnostní povrchové degradace dřeva, pigmenty, fungicidy, menší podíl živic (maximálně do 10 až 20 %) a rozpouštědla. Na hladký nebo na drsný povrch dřeva se mohou aplikovat nátěrem, postřikem, ale i podtlakovo-přetlakovými impregnačními technologiemi.

Legislativa chemické ochrany dřeva

Chemické prostředky na ochranu dřeva musejí mít legislativně schválené typové označení. Typovým označením se definuje jejich použitelnost pro jednotlivé třídy ohrožení dřeva, to znamená směrová účinnost proti různým škůdcům dřeva a současně i možnost použití do interiéru nebo exteriéru. V technických listech se definuje jejich složení, fyzikální a chemické vlastnosti, způsoby aplikace, aplikační koncentrace i podmínky jejich skladování, bezpečnostní opatření při práci, toxikologické a eko-toxikologické údaje či zdravotní stupeň nezávadnosti chráněného dřeva.

Ve světě i u nás se na ochranu dřeva používá značný počet chemických ochranných prostředků. Označují se obchodním názvem od výrobce nebo distributora. V dokumentaci i na etiketě musí být spolu s obchodním názvem uvedeno i jejich chemické složení, legislativně schválené typové označení (směrová účinnost, vyluhovatelnost), zdravotní nezávadnost, eko-toxikologické parametry, povolená nebo doporučená technologie aplikace, způsob ředění a požadavky na průnik a příjem do dřeva. Výrobce obvykle uvádí i výrobky ze dřeva nebo polotovary, pro které se ochranný prostředek povoluje nebo doporučuje použít, a to z hlediska dostatečné účinnosti a ekologické i zdravotní nezávadnosti. Z pohledu vykonavatele chemické ochrany i spotřebitele je důležitá i dostupnost a cena ochranného prostředku. Vzájemná kombinace ochranných prostředků, například prvotní použití fungicidu a následné použití protipovětrnostního nátěru, se musí ověřit aplikačními i účinnostními zkouškami. Proto je vhodné, aby se v praxi kombinovaly pouze vzájemně prozkoušené typy ochranných prostředků (například od jednoho výrobce a podle jeho doporučení), čímž se zaručí požadovaná kvalita komplexní ochrany dřeva.

Technologie chemické ochrany dřeva

Ochrana dřeva chemickými ochrannými prostředky se provádí pomocí různých beztlakových a podtlakovo-přetlakových technologií. K nejznámějším a nejjednodušším patří nátěr, nános, navalování, ponor, dlouhodobé máčení, injektování nebo bandážování. V případě požadavku na větší hloubku průniku ochranného prostředku do vnitřních částí dřevařského výrobku (pražec, palisáda, sloup apod.), což je důležité zejména při jeho umístění v náročných podmínkách, například v kontaktu s terénem, je třeba použít vhodné podtlakovo-přetlakové technologie. K nejjednodušším patří vakuová impregnace, kterou lze provést i v hermeticky uzavíratelných plastových obalech nebo nádržích. Tlakovo-přetlakové technologie impregnace vzduchosuchého dřeva (například vakuum – tlak – vakuum nebo tlak – vakuum) se dají realizovat pouze v tlakových nádobách – impregnačních kotlech.

Výsledná kvalita chemické ochrany dřeva závisí ve velké míře na použité technologii. V praxi se hodnotí pomocí příjmů a průniků ochranného prostředku do dřeva. Toto uložení účinné složky (respektive několika účinných složek) ochranného prostředku ve dřevě závisí na:

• struktuře dřeva (listnaté/jehličnaté; běl/jádro; rozměry apod.),
• vlhkostním stavu dřeva (suché/mokré → uplatnění tlakových nebo difuzních sil transportu),
• aplikačních vlastnostech ochranného prostředku (hustota, viskozita, povrchové napětí, molekulová hmotnost, difuzní koeficient apod.),
• typu a intenzitě hybných sil transportu (tlakové a difuzní síly).

U ochranných prostředků používaných v exteriéru je velmi důležitá jejich dostatečná fixace ve dřevě, aby se nevyplavovaly ze dřeva vodou, odolávaly UV záření a při ohřátí dřeva neprchaly.