Materiały naturalne są coraz wyżej cenione, toteż warto wiedzieć, jak skutecznie zabezpieczać wyroby z drewna.
Materiały naturalne są coraz wyżej cenione, toteż warto wiedzieć, jak skutecznie zabezpieczać wyroby z drewna.
W wyrobach stolarki budowlanej otworowej stosuje się różne systemy materiałowe. Obok tradycyjnego materiału, jakim jest drewno, używa się PCV, aluminium, kompozyty drewno-aluminium. Każde z tych rozwiązań materiałowych ma swoje wady i zalety. Minęły już okresy bezkrytycznego podejścia do stosowania tworzyw sztucznych i aluminium z traktowaniem drewna
Fot. T. Zagórski
jako materiału mniej wartościowego. Większość gatunków drewna powszechnie stosowanych w wyrobach stolarki otworowej jest, w porównaniu z niespienionymi tworzywami sztucznymi, lżejsza, ma większe ciepło właściwe, mniejsze przewodnictwo cieplne w stanie powietrzno-suchym. Nie wszystkie z tych różnic przenoszą się jednak wprost na profile wyrobów. W wielu zastosowaniach, w zależności od charakteru budowli, usytuowania, względów architektonicznych, inwestorzy stosują drewno w produktach stolarki otworowej i wyroby te zdobywają nagrody na targach budownictwa oraz cieszą się dużym zainteresowaniem nabywców. Oczywiście producenci i użytkownicy dokładają starań, by uniknąć stwarzania sytuacji narażenia drewna na rozkład oraz niszczenie. Wskazane jest zwiększenie naturalnej trwałości drewna, odporności na starzenie, wodoodporności z zastosowaniem profilaktycznych rozwiązań natury konstrukcyjno-architektonicznych, jak i chemicznego zabezpieczenia z zastosowaniem wgłębnej impregnacji oraz powierzchniowego zabezpieczenia właściwymi środkami malarsko-lakierniczymi. W ekspozycjach zewnętrznych nie sposób bowiem uniknąć zagrożeń, jakie stwarzają czynniki atmosferyczne i biologiczne.
Atmosferyczne i biologiczne czynniki niszczące
Drewno i materiały drewnopochodne narażone są w toku użytkowania na działanie szeregu czynników niszczących. Ważniejsze czynniki fizyczno- chemiczne to: zmienna wilgotność środowiska wpływająca na zawartość wilgoci w drewnie, zmienne warunki termiczne, promieniowanie (świetlne – światło widzialne, UV, IR; jonizujące), ciepło (ogień). Zmiany wilgotności drewna (zwłaszcza gwałtowne, duże i częste) i towarzyszące im zmiany cieplne (gwałtowne suszenie, oziębianie, zamrażanie) powodują w rezultacie pęcznienia i kurczenia takie zmiany wymiarów drewna, że towarzyszące im naprężenia powodują jego pękanie na różną głębokość. Otwierają się w ten sposób drogi do wgłębnego zaatakowania drewna przez mikroorganizmy oraz coraz głębszego i łatwiejszego wnikania wody. Jej obecność w drewnie wpływa także na możliwość zabezpieczenia drewna chemicznymi środkami ciekłymi. Działanie promieniowania świetlnego powoduje zmiany barwy drewna, a także – w dłuższych okresach i przy większej intensywności – zwiększenie chropowatości. Czynniki biotyczne, powodujące pogorszenie właściwości drewna, w przypadku stolarki budowlanej to przede wszystkim: grzyby, owady, bakterie, ale także glony, śluzowce, porosty, roztocza, nicienie. Grzyby powodują zmiany barwy, składu chemicznego drewna, gęstości, wytrzymałości i innych właściwości drewna, m.in. fizyczno -mechanicznych. Największe zmiany strukturalne i wytrzymałościowe powodują grzyby podstawczaki, wywołujące brunatny i biały rozkład drewna, oraz grzyby wywołujące rozkład szary. Mniej szkodliwe pod tym względem, ale również powodujące znaczne szkody, są grzyby wywołujące tzw. pleśnienie drewna (mogą być bardzo szkodliwe dla ludzi przebywających w pomieszczeniach z zapleśniałymi elementami) oraz powierzchniowe i wewnętrzne przebarwienia drewna, jak np. sinizna, przebarwienia kawowo-brunatne.{mospagebreak}
Sinizna, jak ostatnio wykazano, powoduje nie tylko zmiany estetyczne drewna, ale obniża wytrzymałość drewna bielu gatunków iglastych, zwłaszcza sosny, oraz powoduje podwyższenie stanu równowagi higroskopijnej i wzrost nasiąkliwości. Drewno jest atrakcyjnym źródłem pożywienia także dla niektórych owadów – technicznych szkodników drewna. Inne wykorzystują drewno jako miejsce schronienia.
W dobrych warunkach użytkowania wyroby z drewna mogą spełniać swoje funkcje przez bardzo długi czas, nie wykazując pogorszenia swoich właściwości.
W warunkach niekorzystnych drewno może jednak ulegać działaniu biotycznych i abiotycznych czynników, które mogą pogarszać jego właściwości i powodować degradację.
Pomocne normy:
PN-EN 942: 2002 Drewno w stolarce budowlanej – Klasyfikacja ogólna jakości drewna,
PN-EN 335-2:1996 Trwałość drewna i materiałów drewnopochodnych – Definicja klas zagrożenia ataku biologicznego – Zastosowanie do drewna litego
PN-EN 350-2:2000 Trwałość drewna i materiałów drewnopochodnych – Naturalna trwałość drewna litego – Wytyczne dotyczące naturalnej trwałości i podatności na nasycanie wybranych gatunków drewna mających znaczenie w Europie
PN-EN 460:1997 Trwałość drewna i materiałów drewnopochodnych – Naturalna trwałość drewna litego – Wytyczne dotyczące wymagań w zakresie trwałości drewna stosowanego w klasach zagrożenia
PN-ENV 927 Farby i lakiery – Wyroby lakierowe i systemy powłokowe na drewno zastosowane na zewnątrz
prEN 14220 Timber and wood-based materials in external windows, external door leaves and external doorframes – Requirements and specifications (January 2004)
Klasy narażenia i ochrona
Drewno stosowane w stolarce budowlanej powinno odpowiadać ogólnym wymaganiom przedstawionym w normie PN-EN 942, przy czym szczegółowe zagadnienia okien czy drzwi są ujęte w odpowiednich normach wyrobu. Norma ta wyznacza pięć klas drewna (J2; J10; J30; J40; J50) z uwagi na występowanie sęków, pęknięć, pęcherzy żywicznych i zakorków, bielu przebarwionego łącznie z sinizną, odsłoniętego rdzenia, uszkodzeń spowodowanych przez drwalnika. W żadnej z klas nie dopuszcza się jednak objawów rozkładu powodowanego przez grzyby (zgnilizny) ani śladów żerowania owadów oprócz zmian (szkód) wywołanych przez drwalnika. Oblina w wyrobach gotowych może występować tylko na powierzchni niewidocznej. W wytycznych wskazano, że w przypadku braku szczegółowych norm wyrobu wilgotność drewna litego stolarki zewnętrznej powinna się mieścić w przedziale 12 – 19%, a wewnętrznej 6 – 16%, w zależności od warunków (12 – 16% – budynki nieogrzewane, 9 – 13% ogrzewane z temperaturą pomieszczeń 12 – 21°C; 6 – 10% z temperaturą pomieszczeń ponad 21°C, co wymaga odpowiedniego zabezpieczenia i magazynowania drewna). Okna i drzwi zewnętrzne na podstawie wytycznych normy PN-EN 335-2 można zaliczyć do klasy 3 zagrożenia, tj. do grupy materiałów, w których wilgotność drewna często jest większa od 20%, w związku z czym jest w dłuższych okresach podatne na działanie grzybów rozkładających drewno, a także rozwój grzybów pleśni i sinizny pogarszających wygląd drewna; występuje również narażenie na działanie owadów z częstością i intensywnością zależną od warunków lokalnych.{mospagebreak}
W przypadku powłok na drewnie można też zakładać warunki klasy 2, grupującej wyroby, w których drewno tylko sporadycznie osiąga wilgotność większą od 20%, co jednak od czasu do czasu stwarza możliwość zaatakowania drewna przez grzyby rozkładające drewno, grzyby pleśnie i grzyby sinizny, a możliwości zaatakowania drewna przez owady są podobne jak w klasie zagrożenia 3. W projekcie normy europejskiej (prEN 14220) wskazuje się, że dla elementów drewnianych narażonych na bezpośrednie działanie czynników atmosferycznych zazwyczaj wystarczające jest drewno 1 – 3 klasy trwałości, a drewno niższej klasy trwałości lub zawierające biel powinno zostać zabezpieczone odpowiednio do 3 klasy zagrożenia.
Podstawowym zabiegiem jest dobór drewna o odpowiedniej trwałości naturalnej. Pomocna jest w tym norma PN-EN 350-2 określająca klasy trwałości dla poszczególnych gatunków drewna, stopniując je: od 1 – gatunki bardzo trwałe do 5 – gatunki nietrwałe wobec grzybów rozkładających drewno, oraz podająca dalszą klasyfikację trwałości drewna wobec podstawowych owadów technicznych – szkodników drewna i oddzielnie wobec termitów (także wobec świdraków morskich) ze wskazaniem klas nasycalności drewna oraz relacji biel – twardziel. W wyrobach stolarki budowlanej najczęściej, biorąc pod uwagę zastosowanie zabezpieczenia, także powierzchni i okres użytkowania, można stosować zasadniczo bez zagrożenia zagrzybieniem drewno zaliczane do naturalnej klasy trwałości 1 do 3. Stosowane powszechnie drewno sosny zwyczajnej zaliczane jest, podobnie jak drewno modrzewia europejskiego, do klasy 3 – 4 trwałości wobec grzybów rozkładających drewno, drewno dębu szypułkowego – klasa 2, dąb czerwony pochodzenia Ameryki Płn. – klasa 4, meranti – klasa 2 – 5 (w zależności od pochodzenia i gatunku meranti: białe – 5, żółte – 4, różowe – 3 – 4, czerwone – 2 – 4 – zwiększone prawdopodobieństwo klasy 3 przy gęstości min. 670 kg/mł przy wilgotności 12 – 17% [m/m]), rzadziej stosowane w niektórych regionach drewno jodły pospolitej czy świerka pospolitego – klasa 4.
Podstawowym zabiegiem ochronnym po wyborze drewna jest zastosowanie odpowiednich rozwiązań, m.in. tam, gdzie to możliwe, okapów i zasłon (rolet, żaluzji itp.) jako barier, właściwej konstrukcji zabezpieczającej przed gromadzeniem i utrzymywaniem wilgoci. Ukształtowanie profili wyrobu powinno zapewniać nie tylko szczelność, izolację termiczną, stabilność wymiarową, ale także – i to ma duże znaczenie – szybkie, skuteczne odprowadzanie wody umożliwiające szybkie przesychanie elementu. Odpływy powinny być ukierunkowane (nachylone) pod kątem przynajmniej 15°.
Między skrzydłem i ramą powinna występować szczelina ok. 1 mm. Ważne dla uniknięcia utrzymywania się wilgoci w drewnie jest szczelne połączenie ram okiennych tak, żeby utrudnić lub uniemożliwić wnikanie wody w przekroje poprzeczne drewna, najłatwiejsze dla penetracji wody. Konieczne jest tu najczęściej stosowanie elastycznych mas uszczelniających, wytrzymujących zmiany wywoływane pęcznieniem i kurczeniem się drewna, m.in. między ramiakami poziomymi i pionowymi. Ochrona drewna to dalej stosowanie odpowiednich środków chemicznych najpierw na poziomie przemysłowym w toku wytwarzania wyrobów drewnianych, a później w realizacjach indywidualnych w toku pielęgnacji i konserwacji bieżącej.
Wytyczne dotyczące potrzeby stosowania zabezpieczeń chemicznych (stosowania środków ochrony drewna) w zależności od klasy zagrożenia i klasy trwałości podaje norma PN -EN 460, a PN-EN 351-1 systematyzuje wymagania dotyczące wnikania i retencji środków ochrony drewna. W rozpatrywanych klasach zagrożenia 1 – 3 potrzeba taka pod względem zabezpieczenia przed grzybami niszczącymi drewno pojawia się w tych wskazaniach w przypadku drewna należącego do klasy 4 trwałości naturalnej (mało trwałe) odnośnie do grzybów; pamiętać należy, że drewno bielu wszystkich gatunków zaliczane jest do najniższej 5. klasy trwałości (nietrwałe), uzależniając zastosowanie zabezpieczeń środkami ochrony od warunków użytkowania wyrobu, nasiąkliwości drewna i czynników specjalnych, jak np. stopnia obciążenia elementu (czy dotyczy elementu nośnego), dostępności i możliwości ewentualnej wymiany lub naprawy, konieczności dłuższego okresu użytkowania, możliwości odprowadzania wody z powierzchni, stopnia lokalnego ryzyka zaatakowania przez określone organizmy (np. termity), wyjątkowej ekspozycji na czynniki atmosferyczne (np. stałe opady z określonego kierunku itp.). {mospagebreak}
Współczesna chemia oferuje cały szereg preparatów mających charakter bezbarwnych impregnatów rozpuszczalnikowych, rozpuszczalnych w rozpuszczalnikach organicznych i wodorozcieńczalnych, barwnych podkładów z ochroną przed czynnikami biologicznymi, powłoki kryjące (białe i barwne), tzw. lazury (preparaty transparentne, niekryjące rysunku drewna). Wprowadzenie preparatów metodami próżniowo-ciśnieniowymi najskuteczniej zabezpiecza drewno przed czynnikami biologicznymi, umożliwiając głębokie wprowadzenie impregnatu do drewna. Ważny jest też dobór odpowiednich biocydów, np. w strefach klimatycznych narażenia na termity konieczny jest dobór odpowiednich do tego celu insektycydów. Konieczny jest oczywiście dobór odpowiednich zestawów środków ochronnych i zabezpieczających, preparatów o sprawdzonej względem siebie zgodności chemicznej, niezwiększających nadmiernie grubości powłoki, zapewniających estetyczny wygląd itp.
Firmy zapewniają i oferują gotowe systemy zabezpieczeń stosowanych w warunkach przemysłowych. Uwzględniają one przez zastosowanie metod próżniowo- ciśnieniowych (często tzw. podwójnej próżni) głęboką penetrację drewna środkami zabezpieczającymi drewno przed czynnikami biologicznymi, zawierającymi biocydy w większych stężeniach i nawierzchniowe warstwy o mniejszej zawartości biocydów, działające bardziej w kierunku ochrony przed działaniem czynników atmosferycznych. Znanym (chociaż nie najtańszym) rozwiązaniem jest ciśnieniowe nasycanie drewna środkami zabezpieczającymi przed grzybami i owadami, a następnie jednoczesne barwienie i zabezpieczanie drewna środkami o charakterze oleistym, o działaniu hydrofobowym. Zdać tu się można na wyspecjalizowanych i doświadczonych producentów środków i farb.
Grubość warstw może mieć decydujące znaczenie pod względem trwałości zabezpieczeń. Układy typu lazur, zawierające z reguły mniejsze ilości pigmentów, najczęściej szybciej wymagają renowacji niż zabezpieczenia „grubopowłokowe”. Renowację zabezpieczeń typu lazur, właśnie z uwagi na cienką warstwę, najczęściej jest za to łatwiej przeprowadzić niż renowację grubszej powłoki. Więcej uwagi trzeba poświęcić stolarce budowlanej od strony południowej i zachodniej, która szybciej ulegać może starzeniu niż obiektom drewnianym usytuowanym od strony północnej i wschodniej, gdzie niszczenie powłok ochronnych przebiega wolniej i są one trwalsze.
Dążenia do opracowania nowych rozwiązań, uwzględniających „inteligentne” dostosowywanie barwy do warunków insolacji, pochłanianie szkodliwie działającego UV, dostosowanie porowatości powłoki i elastyczności do warunków higrotermicznych to ambitne, przyszłościowe kierunki rozwoju stwarzające szanse na zwiększenie trwałości zabezpieczeń. Na razie pamiętać należy o przynajmniej corocznych przeglądach, oględzinach obiektów i odpowiednio częstej ich konserwacji i renowacji.
Konserwacja to przynajmniej coroczne przemycie powłok ciągłych czystą wodą, z usunięciem kurzu, ze stosowaniem łagodnych detergentów. Miejsca uszkodzone należy oczyścić papierem ściernym, dobranym do stanu powierzchni, by nie zrobić głębokich rys, odkurzyć i zamalować preparatem odpowiednim do poprzednio stosowanego.
Przy renowacji również należy powierzchnie elementów przeszlifować, przetrzeć wilgotną ściereczką, a oczyszczone, odkurzone i osuszone powierzchnie pokryć preparatem odpowiednim do poprzednio stosowanego. Przy zmianie rodzaju preparatu najczęściej należy powierzchnie oczyścić aż do drewna, bez pozostawiania fragmentów starych powłok. Wskazana jest specjalistyczna konsultacja, aby wskutek szlifowania nie doprowadzić do powstawania szpar.
Przy stosowaniu środków biologicznie czynnych należy przestrzegać wskazań producentów.
doc. dr hab. ANDRZEJ FOJUTOWSKI
