Metody zabezpieczania drewna

Wstęp

Drewno jest materiałem naturalnym, który od wieków znajduje szerokie zastosowanie w budownictwie, meblarstwie oraz wielu innych gałęziach przemysłu. Jego popularność wynika z dobrych właściwości mechanicznych, estetyki oraz stosunkowo łatwej obróbki. Jednocześnie jest to surowiec podatny na działanie czynników biologicznych i atmosferycznych, takich jak grzyby, owady, wilgoć czy promieniowanie słoneczne. Aby zwiększyć trwałość drewna i ograniczyć ryzyko jego degradacji, stosuje się różnego rodzaju metody zabezpieczania, z których jedną z najważniejszych jest impregnacja.

Impregnacja polega na wprowadzeniu do struktury drewna specjalnych środków chemicznych, których zadaniem jest ochrona materiału przed czynnikami niszczącymi. Skuteczność tego procesu zależy jednak od wielu czynników, takich jak gatunek drewna, wilgotność materiału, rodzaj zastosowanego środka czy metoda impregnacji. Z tego względu w praktyce stosuje się różne techniki i preparaty, które dobiera się w zależności od warunków eksploatacji oraz właściwości samego drewna.

Nasycalność drewna – znaczenie gatunku

Jednym z podstawowych czynników wpływających na skuteczność impregnacji jest stopień nasycalności drewna, czyli zdolność do przyjmowania i zatrzymywania w swojej strukturze środków impregnujących. Różne gatunki drewna charakteryzują się odmienną budową anatomiczną, co bezpośrednio przekłada się na łatwość wnikania impregnatów.

Ze względu na zdolność do nasycania drewno dzieli się na cztery podstawowe grupy: drewno łatwe do nasycenia, średnio łatwe do nasycenia, trudne do nasycenia oraz bardzo trudne do nasycenia. Gatunki zaliczane do pierwszej grupy umożliwiają stosunkowo szybkie i skuteczne wprowadzenie środków ochronnych nawet przy zastosowaniu prostych metod impregnacji. Z kolei drewno trudne lub bardzo trudne do nasycenia wymaga stosowania bardziej zaawansowanych technik, aby uzyskać odpowiedni poziom zabezpieczenia.

Szczególnym przypadkiem z naszych rodzimych gatunków jest drewno świerkowe, które po wyschnięciu staje się bardzo trudne do zaimpregnowania. W trakcie procesu suszenia w drewnie zamykają się bowiem tzw. Wcistki, w efekcie czego impregnaty mogą wnikać jedynie w bardzo płytkie warstwy drewna.

Środki zabezpieczające a środki zwalczające

W procesie ochrony drewna należy odróżnić środki zabezpieczające od środków zwalczających. Środki zabezpieczające stosuje się profilaktycznie, zanim materiał zostanie zaatakowany przez organizmy niszczące drewno. Ich zadaniem jest stworzenie warstwy ochronnej lub nasycenie struktury drewna substancjami, które utrudniają rozwój grzybów oraz żerowanie owadów. Z kolei środki zwalczające stosuje się w sytuacji, gdy proces degradacji drewna już się rozpoczął. Preparaty tego typu mają na celu eliminację istniejących zagrożeń biologicznych, takich jak grzyby powodujące rozkład drewna czy owady niszczące strukturę materiału. Warto również zaznaczyć, że niektóre środki działają przede wszystkim przeciwko grzybom, natomiast inne są ukierunkowane głównie na zwalczanie owadów. W praktyce często stosuje się preparaty o szerokim spektrum działania.

Rodzaje środków stosowanych do impregnacji drewna

Do zabezpieczania drewna stosuje się różne grupy środków impregnujących, które różnią się zarówno składem chemicznym, jak i właściwościami użytkowymi. Najczęściej wyróżnia się trzy podstawowe grupy: środki oleiste, środki rozpuszczalnikowe oraz środki wodorozcieńczalne.

Środki oleiste

Środki oleiste należą do najstarszych i jednocześnie bardzo skutecznych preparatów stosowanych w impregnacji drewna. Do ich głównych zalet zalicza się przede wszystkim hydrofobizację drewna, czyli ograniczenie wnikania wody w jego strukturę. Dzięki temu impregnaty oleiste nie są wymywane przez wodę i zachowują swoje właściwości przez długi czas. Dodatkową zaletą jest fakt, że preparaty te są zazwyczaj gotowe do użycia i nie wymagają rozcieńczania. Co istotne, nie powodują również korozji stali, co ma znaczenie w przypadku metalowych elementów łączących konstrukcje drewniane oraz nie wpływają negatywnie na wytrzymałość drewna. Do wad tej grupy preparatów należy jednak zaliczyć stosunkowo silny i trwały zapach, zmianę barwy drewna oraz trwałe zwiększenie jego palności.

Środki rozpuszczalnikowe

Drugą grupę stanowią środki rozpuszczalnikowe. Ich zaletą jest przede wszystkim dobra zdolność wnikania w drewno suche oraz brak działania korozyjnego na elementy stalowe. W niektórych przypadkach impregnaty tego typu nie powodują również zmiany naturalnej barwy drewna, co może być istotne z punktu widzenia estetyki. Do ich wad należy natomiast zaliczyć fakt, że nie wnikają skutecznie w drewno mokre oraz że są stosunkowo szkodliwe zarówno dla ludzi, jak i dla środowiska.

Środki wodorozcieńczalne

Trzecią grupę stanowią środki wodorozcieńczalne. Ich główną zaletą jest niewielka szkodliwość dla człowieka oraz bardzo słaby zapach lub jego całkowity brak. Preparaty te są uznawane za bardziej przyjazne środowisku niż impregnaty rozpuszczalnikowe. Wśród wad można natomiast wymienić stosunkowo wysoką cenę, ograniczoną zdolność wnikania w drewno mokre oraz możliwość wpływu na wymiary drewna w trakcie procesu impregnacji.

Podział metod impregnacji drewna

Impregnację drewna można podzielić na dwie podstawowe grupy: impregnację powierzchniową oraz impregnację głęboką. Impregnacja powierzchniowa jest metodą stosunkowo prostą i łatwą do wykonania, jednak jej skuteczność jest ograniczona. Polega ona na naniesieniu środka impregnującego na powierzchnię drewna poprzez smarowanie, opryskiwanie lub krótkotrwałą kąpiel w zimnym bądź ciepłym impregnacie. Preparat wnika wówczas jedynie w zewnętrzne warstwy drewna, co sprawia, że ochrona ma charakter powierzchniowy. Znacznie bardziej efektywna jest impregnacja głęboka, która umożliwia wprowadzenie środków ochronnych do głębszych warstw drewna. W tej grupie wyróżnia się impregnację bezciśnieniową oraz ciśnieniową.

Metody impregnacji bezciśnieniowej

Do metod bezciśnieniowych zalicza się impregnację dyfuzyjną, kąpiel długotrwałą zimną oraz kąpiel długotrwałą gorącą. Metody te polegają na wykorzystaniu naturalnych procesów umożliwiających przenikanie substancji impregnujących w głąb drewna.

W przypadku impregnacji dyfuzyjnej wykorzystuje się zjawisko dyfuzji. Dyfuzja to proces samorzutnego przemieszczania się cząsteczek substancji z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o niższym stężeniu. Metoda ta jest szczególnie skuteczna w przypadku drewna wilgotnego, ponieważ obecność wody w strukturze drewna sprzyja przemieszczaniu się substancji impregnujących. Z tego względu w niektórych przypadkach drewno przed impregnacją dyfuzyjną jest celowo zwilżane, aby poprawić skuteczność procesu.

Metody impregnacji ciśnieniowej

Drugą grupę metod głębokiej impregnacji stanowią metody ciśnieniowe, które pozwalają na uzyskanie bardzo wysokiego stopnia nasycenia drewna środkami ochronnymi. Wśród nich wyróżnia się metodę próżniową, metody pełno-komorowe oraz metody hydrostatyczne. W metodach tych wykorzystuje się specjalne komory impregnacyjne, w których poprzez zastosowanie próżni lub nadciśnienia wymusza się wnikanie impregnatu w głąb struktury drewna. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie znacznie lepszej ochrony niż w przypadku metod powierzchniowych.

Konieczność odnawiania impregnacji

W przypadku elementów drewnianych narażonych na działanie czynników atmosferycznych, takich jak wilgoć oraz promieniowanie słoneczne, impregnacja nie jest procesem jednorazowym. Z czasem warstwa ochronna ulega stopniowej degradacji, dlatego konieczne jest jej odnawianie. Przyjmuje się, że wtórną impregnację drewna eksploatowanego na zewnątrz warto wykonywać co około 2–3 lata. W praktyce uznaje się, że maksymalny dopuszczalny okres pomiędzy kolejnymi zabiegami konserwacyjnymi nie powinien przekraczać 5 lat.

Podsumowanie

Impregnacja drewna stanowi jeden z najważniejszych sposobów zwiększania trwałości tego materiału i ochrony przed czynnikami biologicznymi oraz środowiskowymi. Skuteczność zabezpieczenia zależy jednak od wielu czynników, takich jak właściwości gatunku drewna, jego wilgotność, rodzaj zastosowanego środka impregnującego oraz wybrana metoda impregnacji. Odpowiednie dopasowanie technologii zabezpieczania pozwala znacząco wydłużyć żywotność elementów drewnianych i ograniczyć koszty związane z ich konserwacją lub wymianą. W praktyce szczególnie istotne jest także regularne odnawianie warstwy ochronnej oraz stosowanie metod zwiększających nasycalność drewna w przypadku gatunków o utrudnionej impregnacji. Dzięki temu możliwe jest zachowanie dobrych właściwości użytkowych drewna przez długi czas.