Strona główna / Usługi / Impregnacja ciśnieniowa

Impregnacja ciśnieniowa

Obecnie drewno impregnowane ciśnieniowo znajduje coraz szersze zastosowanie. Wykorzystuje się je w budownictwie przede wszystkim jako elementy spoczywające na fundamentach oraz jako elementy konstrukcyjne więźby dachowej. Ostatnio coraz częściej impregnowane drewno jest wykorzystywane w konstrukcjach na przestrzeni otwartej, w kontakcie z gruntem, a nawet z wodą. Przykładem szerokiego wykorzystania drewna impregnowanego metodami przemysłowymi jest drewno stosowane w ramach tzw. programu ogrodowego. Duże zagrożenie ze strony czynników biologicznych (grzyby, owady – szkodniki techniczne drewna, bakterie) tłumaczy konieczność impregnowania drewnianych elementów użytkowanych na przestrzeni otwartej, narażonych na zawilgocenie. Należy również pamiętać, iż w wielu przypadkach drewno wymaga ochrony przed odrębnym czynnikiem jego degradacji, jakim jest ogniem. W każdym przypadku jakość zabiegu impregnacyjnego, dobór odpowiedniej metody impregnacji oraz środka ochrony szczególnie wpływa na skuteczność zabezpieczenia drewna. W związku z coraz szerszym wykorzystaniem drewna impregnowanego, szczególną uwagę zwraca się na jakość impregnacji, jej metodę, a także skutki wynikające z użytkowania takiego drewna.

Nasza firma dokonuje impregnacji dwoma środkami:

• Dekolitem
• Środkami ogniochronnymi

Technologia nasycenia

Proces impregnacji próżniowo-ciśnieniowej opatentowany przez J. Bethell’a w 1838 roku, do dzisiaj stanowi najczęściej stosowaną metodę impregnacji drewna na skalę przemysłową. Urządzenia dzięki którym dokonuje się zabiegu nasycania drewna składają się z cylindrycznego, szczelnie zamykanego autoklawu, zbiornika magazynowego, mieszalnika oraz pompy próżniowej i ciśnieniowej. Średnice autoklawów zawierają się w przedziale od 1,5 do 3 m. Przeciętna długość cylindra impregnacyjnego wynosi kilkanaście metrów Pełnokomórkowa metoda impregnacji drewna obejmuje następujące fazy:

• Próżnia początkowa – zadaniem jej jest usunięcie z drewna powietrza. Wysokość podciśnienia powinna wynosić ok.800 hPa. Czas trwania od 30 do 60 min;
• Napełnianie – wprowadzenie cieczy impregnacyjnej do autoklawu;
• Faza ciśnienia – wtłaczanie roztworu impregnacyjnego do drewna podnosząc ciśnienie do poziomu ok. 1MPa. Czas trwania fazy ciśnienia wynosi od 90 do 180 min w zależności od gatunku nasycanego drewna oraz żądanego stopnia wchłonięcia;
• Opróżnianie – odprowadzenie cieczy impregnacyjnej do zbiornika magazynowego;
• Próżnia końcowa – zwana próżnią osuszającą stosowana w celu usunięcia nadmiaru impregnatu z powierzchni drewna. Czas trwania ok. 30 min;
• Opróżnienie cylindra impregnacyjnego z drewna.

Środki stosowane w impregnacji ciśnieniowej

Ze względu na zaostrzone wymagania sanitarne i ekologiczne, stawiane obecnie impregnatom do drewna, preparaty rozpuszczalne w wodzie mają coraz szersze zastosowanie. Chociaż nie zawierają w swoim składzie toksycznych rozpuszczalników, ich wpływ na środowisko naturalne nie zawsze jest obojętny. Przyczyną tego jest łatwość wymywania niektórych składników takich impregnatów z drewna w okresie jego użytkowania, co w efekcie przyczynia się przede wszystkim do zmniejszenia trwałości drewna, a także negatywnie oddziałuje na środowisko naturalne. W zakresie środków ochrony drewna szeroko stosowanych na świecie w przemysłowej impregnacji znaczną rolę nadal odgrywają preparaty typu CCA (chromowo-miedziowo-arsenowe), nie są stosowane w Polsce. Z pośród wielu stosowanych środków wyróżniają się również preparaty typu CCB (chromowo-miedziowo-borowe). W wielu krajach rozpoczęto eliminowanie tych związków ze składu środków ochrony drewna ze względu na ich toksyczność. Obecnie w Polsce wykorzystuje się bezchromowe impregnaty skutecznie zabezpieczające drewno. Alternatywnym rozwiązaniem w stosunku do wcześniej tu wymienionych preparatów są środki typu CB, oparte na związkach miedzi, boru i pochodnych triazolu, środki typu ACQ zawierające amoniakalne roztwory miedzi i związków alkiloamoniowych, preparaty zawierające kompleksy miedzi typu Cu-HDO, bądź inne nowoczesne preparaty na bazie czwartorzędowych soli amoniowych, odpowiednich biocydów, nie zawierające metali ciężkich, przeznaczone szczególnie do impregnacji drewna budowlanego. Odrębną grupę środków stanowią środki ogniochronne zawierające w swoim składzie przede wszystkim związki nieorganiczne o charakterze antypirenów.

Wygląd drewna po zastosowaniu impregnacji ciśnieniowej

Czynniki wpływające na skuteczność impregnacji i trwałość drewna

Skuteczność zabezpieczenia drewna na drodze jego impregnacji ciśnieniowej, determinowana jest takimi czynnikami jak skład chemiczny preparatu, stopień wchłonięcia zależny od parametrów technologicznych i wilgotności drewna oraz warunki składowania drewna świeżo impregnowanego. Podstawowe parametry technologiczne procesu nasycania ustala się uwzględniając tzw. klasy zagrożenia, czyli warunki użytkowania drewna impregnowanego. Według obowiązujących norm europejskich wyróżnia się pięć klas zagrożenia. Pierwsza i druga klasa dotyczy drewna użytkowanego pod zadaszeniem (druga klasa – drewno narażone na zawilgocenie). Trzecia klasa zagrożenia, to drewno użytkowane na przestrzeni otwartej, bez kontaktu z gruntem. Klasa czwarta dotyczy drewna na zewnątrz w kontakcie z gruntem i/lub wodą, zaś klasa piąta z wodą morską. Obowiązujące w wielu krajach wymagania dotyczące głębokości wniknięcia preparatu oraz jego zawartości w jednostce masy lub objętości drewna, tzw. wchłonięcie, wskazują na konieczność prowadzenia badań kontrolnych, zarówno w odniesieniu do preparatu, jak i impregnowanego drewna. Zakres podstawowych czynności kontrolnych obejmuje systematyczne badanie stężenia cieczy impregnacyjnej i wilgotności drewna przed procesem nasycania. Wilgotność drewna przeznaczonego do nasycania metodami próżniowo-ciśnieniowymi powinna wynosić poniżej punktu nasycenia włókien, tj. ok. 25%. Wpływ wilgotności drewna na penetrację preparatu ma w tym przypadku istotne znaczenie. W praktyce, zwłaszcza w warunkach krajowych, nasycaniu poddaje się bardzo często drewno o zbyt wysokiej wilgotności. Działanie takie jest nieuzasadnione z technologicznego punktu widzenia. Badania kontrolne o charakterze analitycznym, polegają na oznaczeniu głębokości wniknięcia impregnatu przy pomocy chemicznych reakcji barwnych oraz na ilościowej analizie składników aktywnych zarówno w roztworach impregnacyjnych, jak i w strefie przesyconej drewna. Badanie zawartości substancji aktywnej w roztworze impregnacyjnym oraz impregnowanym drewnie pozwala więc na jednoznaczną ocenę jakości procesu impregnacyjnego. O skuteczności zaś tego zabiegu można sądzić jedynie na podstawie badań biologicznych. W badaniach tego typu, choć rzadziej stosowanych ze względu na czas ich trwania, pobrane w odpowiedni sposób próbki drewna impregnowanego poddaje się działaniu grzyba testowego i określa się stopień ich odporności. Warunki prowadzenia testu muszą spełniać wymogi stawiane laboratoriom mykologicznym. Wykonanie badań zarówno analitycznych, jak i mykologicznych można zlecić w Zakładzie Ochrony i Konserwacji Drewna Akademii Rolniczej w Poznaniu.

Skutki niedoimpregnowania drewna

Negatywne skutki impregnacji drewna objawiające się jego wczesną degradacją są często wynikiem niedopełnienia szeregu podstawowych parametrów technologicznych, jak np. niskie stężenie roztworu impregnacyjnego, wysoka wilgotność drewna poddanego nasycaniu, niedostateczna wysokość ciśnienia w procesie impregnacji, skrócony czas procesu i wiele innych. Jednym ze skutków niedoimpregnowania drewna jest jego pleśnienie. Przyczyną tego zjawiska są warunki w jakich materiał ten jest przechowywany tuż po procesie impregnacyjnym. Drewno świeżo impregnowane posiada wilgotność znacznie przekraczającą punkt nasycenia włókien. Jak wynika z badań graniczna wartość grzybobójcza fungicydów jest znacznie wyższa dla grzybów pleśniowych niż dla grzybów domowych. Ponadto zbyt niskie stężenie fungicydu może spowodować zjawisko stymulacji wzrostu grzybów pleśniowych. Drewno znajdujące się w warunkach stałej lub okresowo zmiennej, wysokiej wilgotności powietrza narażone jest w wysokim stopniu na działanie grzybów z klasy Ascomycetes i Deuteromycetes, wywołujących zjawisko pleśnienia. Przyczyną częstego pleśnienia drewna impregnowanego, bądź jego nieoczekiwanie szybkiej degradacji jest również zjawisko wymycia składników impregnatu z drewna. O stopniu wymycia preparatu z drewna decyduje przede wszystkim jego skład chemiczny. Nie mniej jednak prowadzenie procesu nasycania ściśle według technologii i zaleceń producenta środka impregnacyjnego oraz sposób użytkowania drewna może w znacznym stopniu ograniczyć tak negatywne skutki. Drewno przeznaczone do użytkowania na przestrzeni otwartej, często w kontakcie z gruntem, powinno być impregnowane z uwzględnieniem klas zagrożenia, o których już wcześniej była mowa.

Podsumowując należy raz jeszcze podkreślić przewagę impregnacji wgłębnej pod względem jej skuteczności nad metodami powierzchniowymi. W wyniku nasycania ciśnieniowego można uzyskać pełne przesycenie impregnatem strefy bielastej drewna. Należy również zdawać sobie sprawę z kosztów zabezpieczenia drewna metodą ciśnieniową, które są znacznie wyższe od kosztów zabezpieczenia drewna metodą smarowania, opryskiwania, czy nawet moczenia. Jednakże mając gwarancję przestrzegania podstawowych wymogów technologicznych procesu nasycania, warto zainwestować, gdyż wtedy inwestycja będzie w pełni opłacalna.

Dr inż. Bartłomiej Mazela
Akademia Rolnicza im. A. Cieszkowskiego w Poznaniu
Instytut Chemicznej Technologii Drewna
Zakład Ochrony i Konserwacji Drewna
ul. Wojska Polskiego 38/42
60-637 Poznań
tel. 061 848 75 35
fax: 061 848 74 52
gsm: 608 69 56 06
e-mail: bartsimp@owl.au.poznan.pl