Impregnacja drewna próżniowo-ciśnieniowa

Coraz częściej nie tylko architekturę ogrodową, lecz także drewno do budowy domów impregnuje się w Polsce metodami ciśnieniowymi, czyli z użyciem specjalnych urządzeń, które siłą podwyższonego ciśnienia wtłaczają impregnat do komórek drewna. Jest to tak zwana impregnacja wgłębna.
 
Nazwa wzięła się stąd, że impregnat drewna aplikowany tymi metodami wnika na dość znaczną głębokość; większą, niż w przypadku metod powierzchniowych: kąpieli, natrysku i smarowania. Niektórzy podają wręcz, że przenika on materiał na wskroś. W rzeczywistości przenika w całości tylko elementy o niewielkich przekrojach i niektórych (nie zawierających tak zwanej twardzieli) gatunków drzew.
W przypadku sosny i świerku nasycona zostaje bielasta, czyli zewnętrzna warstwa drewna. Część twardzielowa (wewnętrzna) nie poddaje się impregnacji. Mimo tego impregnacja drewna wgłębna zabezpiecza dostatecznie zarówno drewno na konstrukcje budowlane (np. więźbę), jak i stosowane na zewnątrz, także mające kontakt z gruntem (np. architekturę ogrodową).

Autoklaw

Impregnacją drewna wgłębną zajmują się zakłady wyposażone w urządzenia potocznie nazywane autoklawami. Tymczasem autoklaw, czyli cylindryczny szczelnie zamykany, zbiornik o dł. kilkunastu metrów i średnicy od 1,4 do blisko 3 metrów, to wprawdzie zasadnicza, ale nie jedyna część urządzenia do impregnacji ciśnieniowej. Jest połączony z pompami próżniową (wytwarza podciśnienie rzędu 0,08 MPa) i ciśnieniową (nadciśnienie rzędu 0,9 MPa). Dodatkowe elementy to zbiornik na impregnat, jednostka sterująca, mierniki ciśnienia i zawory.

Metoda próżniowo-ciśnieniowa
Najczęściej stosowaną w Polsce metodą impregnacji drewna wgłębnej jest metoda próżniowo-ciśnieniowa, zwana też metodą Bethella lub pełnokomorową. Polega ona na odessaniu powietrza z komórek drewna i wtłoczeniu w jego miejsce środka impregnującego.

Fazy impregnacji drewna próżniowo-ciśnieniowej to:

• próżnia początkowa (30-60 minut). W tej fazie pompa próżniowa wytwarza podciśnienie (co najmniej 0,075 MPa), które powoduje odessanie powietrza z komórek drewna.

• napełnienie autoklawu impregnatem (kilka minut)

• faza podwyższonego ciśnienia (1,5-3 godzin). W głąb komórek drewna opróżnionych z powietrza jest wtłaczany wodny roztwór impregnatu. Pompa ciśnieniowa wyłącza się automatycznie, gdy roztwór osiągnie ciśnienie 0,9 MPa, włącza, gdy spadnie do 0,6. Potem znowu włącza, wyłącza itd.

• opróżnianie autoklawu (kilka minut)

• próżnia końcowa (15-20 minut). Po to, by został odessany nadmiar środka impregnującego ponownie wytwarzane jest podciśnienie. Chodzi nie tylko o oszczędność, lecz także o to, by pozostałości impregnatu nie zanieczyściły środowiska naturalnego.

Wilgotność drewna
Impregnacja drewna próżniowo-ciśnieniowa jest skuteczna jedynie wtedy, gdy drewno ma wilgotność poniżej punktu nasycenia włókien (w przypadku drewna sosnowego 28-29%). W praktyce zakłada się, że drewno powinno mieć najwyżej 25% wilgotności. Jeżeli jest zbyt mokre, mija się z celem pierwsza faza impregnacji próżniowo-ciśnieniowej: próżnia początkowa. Jej celem jest „opróżnienie” komórek drewna z powietrza. Gdy są pełne wody, odessanie ich zawartości jest utrudnione, trudno też wtłoczyć w nie dostatecznie dużą ilość impregnatu. Tu pojawia się ważna różnica między próżniowo-ciśnieniowym nasycaniem drewna, a metodą zanurzeniową (kąpielami). W metodzie zanurzeniowej duża wilgotność (powyżej punktu nasycenia włókien) sprzyja nasycaniu, ponieważ wnikanie środka biobójczego odbywa się tu na zasadzie dyfuzji, czyli przez wyrównywanie stężeń roztworów. Im dłużej drewno znajduje się w roztworze, tym wyższy poziom nasycenia włókien impregnatem.

Metoda oscylacyjna
Wyjątkiem od zasady, że drewno poddawane impregnacji ciśnieniowej powinno być wysuszone do wilgotności poniżej poziomu nasycenia włókien jest metoda oscylacyjna. Opracowano ją w Niemczech dla trudno nasycalnego drewna świerkowego, a w Polsce zaadaptowano dla wilgotnego drewna sosnowego. W tej metodzie nie stosuje się próżni początkowej, nie następuje więc odsysanie powietrza z komórek drewna. Impregnat jest wtłaczany w następujących po sobie cyklach ciśnienia atmosferycznego i podwyższonego ciśnienia. Cykle trwają bardzo krótko (ok. 10 minut) i jest ich tak wiele, aż zużycie środka osiągnie wymagany, zalecany przez producenta poziom (w metodach wgłębnych skuteczność impregnacji mierzy się zużyciem środka w kg/m³). W praktyce impregnacja metoda oscylacyjną trwa 4-6 godzin.

Zarówno podczas impregnacji metodą próżniowo-ciśnieniową, jak i oscylacyjną drewno chłonie duże ilości wody, dlatego po zabiegu należy je sezonować, czyli poddać naturalnemu suszeniu.

Impregnacja więźby
Metody wgłębne stosuje się przede wszystkim do impregnacji drewna w III, IV i V klasie zagrożenia (drewno użytkowane na zewnątrz bez kontaktu z gruntem; drewno użytkowane na zewnątrz mające kontakt z gruntem i/lub wodą oraz drewno mające kontakt z wodą morską). Aż nadto nadają się do impregnacji więźby dachowej, która jest w pierwszej i - przejściowo, podczas budowy - w drugiej klasie zabezpieczenia (drewno użytkowane pod dachem i użytkowane pod dachem, ale narażone na zawilgocenie). Metody ciśnieniowe mogą tu być stosowane na równi z metodą zanurzeniową.

Impregnacja drewna z zastosowaniem preparatów chemicznych

    Opis stanowiska pracy/ procesu

    Metody nasycania powierzchniowego:

    Metoda kąpieli to powszechnie stosowany sposób powierzchniowego impregnowania drewna. Polega ona na nasycaniu drewna przez całkowite zanurzenie w określonym środku impregnacyjnym. Czas pozostawania drewna w preparacie zależy przede wszystkim od jego zdolności penetracji w drewno i wynosi od kilku do kilkudziesięciu minut. Temperatura podczas impregnacji powinna być dodatnia, przy czym zależy ona od użytego preparatu. Najczęściej nasycanie metodą kąpieli prowadzi się w temperaturze pokojowej (w zbyt niskiej temperaturze substancje biologicznie aktywne ulegają strąceniu i zabieg impregnacyjny staje się bezcelowy z punktu widzenia bioochrony). Drewno impregnuje się zwykle w specjalnych wannach wykonanych z materiałów odpornych na działanie chemikaliów, a jego załadowanie i wyładowanie powinno się odbywać w sposób zmechanizowany.

    Metoda smarowania (malowania) polega na kilkakrotnym posmarowaniu całej powierzchni materiału cieczą impregnacyjną. Smarowanie powierzchni drewna wykonuje się za pomocą pędzla lub szczotki o przedłużonej rękojeści.

    Metoda polewania to kolejny sposób powierzchniowego impregnowania drewna. Polega ona na nanoszeniu preparatu za pomocą urządzenia natryskowego na całą powierzchnię zabezpieczanego materiału w sposób całkowicie zmechanizowany. Czas polewania i jego częstotliwość zależą od rodzaju drewna oraz zastosowanego środka. Jednym z wysoko zaawansowanych technicznie wariantów tej metody jest realizowany w układzie zamkniętym natrysk elektrostatyczny, innym - wielostrumieniowe polewanie. Ten ostatni sposób stosuje się na przykład do preparatów wodorozcieńczalnych.

    Metody wgłębnego nasycania drewna

    Metody próżniowo-ciśnieniowe - Zasada metod ciśnieniowego nasycania polega na tym, że na drewno znajdujące się w hermetycznie zamkniętym zbiorniku wywiera się wstępnie podciśnienie, następnie wprowadza ciecz impregnacyjną, tak aby drewno było całkowicie przykryte, potem wytwarza się nadciśnienie w celu zwiększenia wnikania cieczy w głąb drewna. Po wypompowaniu cieczy ze zbiornika ciśnieniowego ponownie wywiera się podciśnienie, ale już na drewno nasycone impregnatem.

   Lista substancji i preparatów stosowanych w procesie impregnacji drewna

      Wyniki badań identyfikacyjnych substancji chemicznych w powietrzu na stanowiskach impregnacji drewna

    Substancje emitowane z Imprexu SKP: oktan, nonan, węglowodór alifatyczny pochodzący z benzyny lakowej, 2-metylononan, dekan, propan-1-ol, toluen, undekan, etylobenzen, 1-metoksypropan-2-ol, o, m, p-ksylen, n-propylobenzen, 3-etylotoluen, 4-etylotoluen, 1,3,5-trimetylobenzen, 2-etylotoluen, 1,2,4-trimetylobenzen, 1-metylo-3-propylobenzen, 1,2,3-trimetylobenzen;

   Substancje emitowane z Imprexu EN: nonan, dekan, propan-1-ol,  toluen, 1-metoksypropan-2-ol, butan-1-ol, o-ksylen, n-propylobenzen, 1,2,4-trimetylobenzen, 1,2,3-trimetylobenzen;

   Substancje emitowane z Drewnochronu P: nonan, dekan, izobutanol, etylobenzen, p- i m-ksylen, o-ksylen, 3-etylotoluen, 4-etylotoluen, 1,2,4-trimetylobenzen;

---