DREWNO.PL - Portal branży drzewnej - ogłoszenia
TARCICA.PL - internetowy sklep drzewny
 

Korozja biologiczna drewna

Drewno.pl

Autor: Katarzyna Jabłońska
Źródło: Drewno.pl
Data: 2009-07-01


Drewno używane przez człowieka w formie konstrukcji budowlanych, mebli, tarasów, architektury ogrodowej itp. odgrywa nadal ważną rolę w rozwoju wielu grup organizmów. Dostarcza im związków odżywczych, stanowi podłoże lub miejsce schronienia. Oddziaływanie czynników przyrody nieożywionej, obecność różnego rodzaju organizmów takich jak: grzyby, owady, gryzonie prowadzi do zmian zachodzących w drewnie nazywanych niszczeniem, biokorozją, biodegradacją lub biodeterioracją.

Rozkładajace się ściany drewnianego budynku. Na zdjęciu widać zarówno efekty działania grzybów, jak i znajdujące się na powierzchni glony i porosty.Rozkładajace się ściany drewnianego budynku. Na zdjęciu widać zarówno efekty działania grzybów, jak i znajdujące się na powierzchni glony i porosty.Fot. Drewno.pl

W sprzyjających warunkach już w ciągu kilku lat drewno może ulec całkowitemu rozkładowi. To ważna cecha tego surowca, dzięki której uznajemy je za najbardziej przyjazny środowisku naturalnemu surowiec wykorzystywany w budownictwie. Paradoksalnie jest to również największa jego wada - każdy z nas chciałby, aby drewniana konstrukcja domu, altany czy tarasu była jak najbardziej trwała i wytrzymała próbę czasu.

Rzetelna wiedza o rzeczywistych rozmiarach szkód powodowanych przez poszczególne grupy czynników i organizmów powodujących biodegradację drewna. Znajomość ich biologii i umiejętność ich rozpoznawania umożliwia skuteczną ochronę drewna zarówno poprzez profilaktykę, jak i aktywne zwalczanie organizmów odpowiedzialnych za rozkład drewna.

Ochrona drewna przed czynnikami biodegradacji zaczyna się już w lesie i ma charakter zapobiegawczy. Należą do niej zabiegi takie jak: dbanie o odpowiedni skład gatunkowy i wiekowy drzewostanów, utrzymanie należytej higieny lasu i składowisk leśnych oraz właściwa pora ścinki drzew i wywozu drewna. Odpowiednie postępowanie z drewnem dostarczonym do tartaków i innych zakładów drzewnych, polegające na właściwym składowaniu drewna przed i po przerobieniu (utrzymaniu odpowiedniej temperatury i wilgotności drewna, zapobiegającej rozwojowi grzybów i owadów niszczących drewno) oraz na szybkim jego przerabianiu jest jednym z głównych elementów profilaktyki. Eliminowanie biologicznych czynników niszczących drewno już na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji budynków pozwala w dużej mierze zabezpieczyć ich drewniane elementy. 

Drewno jest materiałem pochodzenia organicznego przez co narażone jest  na niszczące działanie różnych grup mikroorganizmów. Aby zrozumieć jak wpływają one na drewno należy wiedzieć, że dla wielu gatunków jest ono źródłem pożywienia.

Drewno składa się w około 74% z polimerów cukrów: celulozy (ok. 51%),  czyli nierozgałęzionych polimerów cukrów prostych, które są  podstawowym składnikiem ścian komórkowych - "szkieletem" drewna oraz hemiceluloz (ok. 23%) będących niejednorodną grupą polimerów cukrów prostych tworzących rozgałęzione łańcuchy. Pod względem budowy chemicznej i strukturalnej hemicelulozy są zbliżone do celulozy, jednak ich stopień polimeryzacji jest od niej znacznie niższy. Hemicelulozy są jednym z głównych składników ściany komórkowej drewna. W zależności od składu chemicznego, mogą stanowić materiał wypełniający ścianę komórkową lub spełniać rolę materiałów zapasowych występujących w tych ścianach.

Trzecim głównym składnikiem drewna jest lignina. Stanowi ok. 22% masy drewna i jest polimerem związków aromatycznych spełniającym rolę substancji lepiszczowej. Lignina powoduje zwartość struktury komórek drewna dzięki czemu nadaje drewnu wytrzymałość i utrzymuje jego sztywność. Eliminacja ligniny z drewna prowadzi do jego zmiękczenia.
Pozostałe 4% masy drewna stanowią inne związki organiczne takie jak woski, tłuszcze, taniny, żywice oraz śladowe ilości związków nieorganicznych.

Podstawowymi czynnikami odpowiedzialnymi za rozkład drewna są: wpływ warunków atmosferycznych, żerowanie owadów oraz rozkład powodowany przez grzyby. Mimo, że wymienione na końcu, to właśnie grzyby są największym wrogiem drewna w naszych warunkach klimatycznych.

Rozkład drewna powodowany przez grzyby podzielić można na następujące rodzaje:
Pleśnienie drewna
To zjawisko, które powstaje w wyniku działania grzybów pleśniowych należacych przede wszystkim do workowców (Ascomycetes) i grzybów niedoskonałych (Deuteromycetes). Podczas pleśnienia grzybnia rozwija się na powierzchni drewna powodując wyraźne pogorszenie wyglądu (grzybnia widoczna jest  na powierzchni zarażonego elementu), jednak w zasadzie nie wpływa na jego właściwości techniczne. Pleśnienie jest objawem zbyt dużej wilgotności przy jednoczesnym ograniczeniu przepływu powietrza. 

Zjawisko pleśnienia jest często spotykane podczas poczatkowego etapu suszenia drewna w komorach suszarniczych, magazynowania wilgotnego drewna w zamkniętych magazynach czy nawet przy składowaniu świeżo przetartego drewna na otwartej powierzchni przy nieprawidłowym ułożeniu tarcicy na sztaplu - niezapewniającego odpowiednio swobodnego przepływu powietrza. 

Wystąpienie efektu pleśnienia jest sygnałem do podjęcia natychmiastowych działań mających na celu obniżenie wilgotności zarażonego drewna, oraz poprawy wentylacji wokół porażonych elementów, w przeciwnym razie wkrótce mogą się rozpocząć inne, groźniejsze procesy jego  rozkładu.

Wysuszenie drewna do wilgotności poniżej 18% zatrzymuje dalszy  rozwój pleśni, a oczyszczenie mechaniczne powierzchni drewna pozwala przywrócić jego pierwotny wygląd.

Barwice drewna (np. sinizna)
Powierzchniowe lub wgłębne zabarwienia drewna powstające w wyniku działania grzybów jest najczęściej spotykanym zjawiskiem w pierwiastkowym przerobie drewna. Siniznę wywołują  niektóre gatunki grzybów należących do workowców (Ascomycetes) i do grzybów niedoskonałych (Deuteromycetes). Za niewielką część barwic odpowiadają grzyby zaliczane do sprzęznaików (Zygomycetes).

Grzyby powodujące siniznę rozwijają się w drewnie o wilgotności bezwzględnej pomiędzy 25-90%. Uszkodzenia drewna odnoszą się niemal wyłącznie do sfery estetycznej.

Problem sinizny i sposoby jej zwalczania zostały szerzej opisane w artykule "Sinizna drewna".

Szary rozkład drewna (nazywany inaczej rozkładem pleśniowym).
Ten rodzaj rozkładu powodowany jest  przez niektóre gatunki grzybów należących do workowców i do grzybów niedoskonałych. Występuje wyłącznie przy bardzo wysokiej, lecz wahającej się w czasie, wilgotności drewna. W okresie dużej wilgotności rozwijające się grzyby niszczą zazwyczaj powierzchniową warstwę drewna (2-4 mm). Enzymy wydzielane przez grzybnię niszczą wszystkie składniki drewna. Zaatakowane drewno przyjmuje brunatny kolor, który po przesuszeniu przybiera wyraźny szary, a nawet srebrzysty odcień. W okresie suszy zniszczone drewno łuszczy się, udostępniając grzybni głębsze warstwy drewna podczas kolejnego zawilgocenia.

Grzybnia powodująca szary rozkład drewna rozwija się przy wilgotności bezwzględnej drewna rzędu 40-220%, przy czym optimum procesu rozkładu następuje przy wilgotności w zakresie 90-140%.

Szary rozkład drewna najczęściej obserwujemy na drewnianych elementach narażonych na przemienne zawilgocenie i suszenie czyli np. na ogrodzeniach, elewacjach budynków, tarasach i innych elementach drewnianej architektury spotykanej w ogrodach.


Klasyczny rozkład drewna
Rozkład ten powodują wyłącznie grzyby z klasy podstawczaków (Basidiomycetes). Charakteryzuje się on silną i głęboką zmianą struktury drewna. Ze względu na fakt, iż poszczególne gatunki grzybów wytwarzają różne zestawy enzymów rozkładające inne składniki drewna, widoczne dla obserwatora efekty rozkładu różnią się między sobą. Jeśli niszczona jest głównie celuloza drewno ulega rozkładowi brunatnemu. Enzymy wydzielane przez strzępki grzybni powodują rozkład białej celulozy poprzez przerywanie jej długich łańcuchów. Po utracie celulozowego szkieletu, czego następstwem jest utrata wytrzymałości oraz spoistości drewna, pozostaje nierozłożona, brunatna, bezpostaciowa lignina o brunatnym kolorze. Drewno pęka na pryzmatyczne kostki, a w ostatnim stadium rozkładu rozsypuje się w proszek. Ten rodzaj rozkładu jest najczęściej występującym w budownictwie i stanowi największe zagrożenie dla drewna konstrukcyjnego.

Aktywny rozkład następuje w przedziale wilgotności bezwzględnej drewna 20-85%, a optimum procesu rozkładu występuje w przedziale wilgotności 36-55%.

Wśród grzybów klasycznego rozkładu drewna najgroźniejszą grupę stanowią grzyby niszczące drewno w budynkach mieszkalnych, określane mianem grzybów domowych.

Biały rozkład drewna jest rzadziej spotykany w budynkach, a jego występowanie obserwujemy głównie w drewnie drzew stojących oraz w pozyskanym surowcu drzewnym przelegującym na składowiskach. Należy jednak zauważyć, że grzyby powodujące rozkład biały mogą kontynuować swój rozwój również po przerobie drewna okrągłego i jego zastosowaniu np. jako elementów konstrukcyjnych. Grzyby powodujące ten typ rozkładu wydzielają do drewna enzymy rozkładające równomiernie zarówno ligninę jak i celulozę. Ze względu na ponad dwukrotnie większy udział celulozy w drewnie, jej ilość wraz z ubytkiem ligniny pozornie wzrasta.. W ostatnim stadium rozkładu dochodzi do sytuacji, że cała lignina jest rozłożona, a pozostaje jeszcze spora ilość białej celulozy. Drewno, zachowując swe wymiary przybiera biały kolor i daje się łatwo rozwłókniać na podłużne nitki czystej celulozy.

Inne czynniki powodujące korozję drewna
W procesie korozji drewna oprócz szeroko omówionych w tym artykule grzybów, w dużym stopniu biorą udział czynniki fizyczne związane z wpływem warunków atmosferycznych. Pęcznienie i skurcz, wynikające ze zmian wilgotności drewna, mogą powodować odkształcanie się, a nawet pękanie drewna wzdłuż włókien. Pęknięcia takie mogą odgrywać niekiedy ważną rolę przy opanowaniu drewna przez czynniki biologiczne, na przykład niektóre gatunki owadów, stanowią też otwartą drogę do wnikania wgłąb drewna zarodników grzybni.

W warunkach wysokiej wilgotności drewna, zwłaszcza w żywych drzewach, na uwagę zasługują uszkodzenia mrozowe. Mogą one uruchamiać cały łańcuch zjawisk, skutkujących silnymi zniszczeniami surowca.

Bardzo duży wpływ na drewno ma promieniowanie ultrafioletowe, którego naturalnym źródłem w wolnej przyrodzie jest słońce. Promieniowanie to katalizuje zjawiska utleniania, redukcji i depolimeryzacji składników chemicznych drewna, co po dłuższym działaniu powoduje zmiany na powierzchni drewna. Poza względami estetycznymi nie wpływają one istotnie na techniczne właściwości drewna, jednak  są furtką do łatwiejszego zasiedlenia drewna przez grzyby czy pogłębienia procesów związanych ze spękaniem drewna pod wpływem zmieniającego się klimatu.

Odporność drewna na omawiane czynniki zależy m. in. od właściwości drewna przynależnych odpowiedniemu gatunkowi drewna.

Aby zapobiec lub opóźnić zmiany powodowane przez wpływ czynników atmosferycznych (skurcz i pęcznienie drewna, promieniowanie ultrafioletowe) stosować można preparatów ochronno-dekoracyjne, w składzie których znajdują się substancje mające je opóźnić.

Aby obraz czynników wywołujących korozje drewna był pełny należy wspomnieć również o glonach, mchach i porostach.

Glony (algi) występują w miejscach ocienionych, zwykle na zewnątrz budynków, rzadziej wewnątrz, na podłożach drewnianych i mineralnych. Często spotkać je można na drewnianych płotach i architekturze ogrodowej. Glony rozwijają się tylko na zawilgoconym materiale drzewnym, wrastając w podłoże na głębokość około 2 mm. Obok trudnych do usunięcia plam zielonych powodują powierzchniową korozję, działając na podłoże wydzielanymi kwasami i innymi substancjami przemiany materii.

Mchy często przytwierdzone do drewnianych elementów wchłaniają wodę atmosferyczną (opadową) i dość długo ją magazynują, podtrzymując przez dłuższy czas zwiększoną wilgotność podłoża, co jak wiadomo jest zjawiskiem niekorzystnym. W pewnym stopniu współdziałają z czynnikami atmosferycznymi w doprowadzaniu do powolnej korozji elementów budynków i dlatego należy je usuwać mechanicznie i chemicznie.

Porosty są to organizmy symbiotyczne, składające się z dwóch komponentów, glonu i grzyba. Grzyb pobiera od glonu węglowodany produkowane w procesie fotosyntezy, glon natomiast, odizolowany od otoczenia, bierze od grzyba wodę z solami mineralnymi. Porosty powodują wyraźną korozję niektórych materiałów budowlanych również drewnianych (szalówki, gontów).
   
Chemiczna ochrona drewna
W ochronie drewna, zwłaszcza przerobionego już materiału, dominują metody chemiczne. Zmieniająca się sytuacja na rynku środków ochrony drewna, objawia się wycofywaniem z użycia preparatów starszej generacji i zastępowaniem ich przez środki bardziej nowoczesne.

Wymagania stawiane aktualnie  środkom chemicznej ochrony drewna skupiają się na następujących obszarach:

1. Zastosowania środka ochrony drewna musi być trwałe i skuteczne w zależności od planowanego przeznaczenia drewna.
2. Wymagania techniczne i ekonomiczne m. in. w zakresie zdolności wnikania w drewno, wpływu na wytrzymałość i zapalność drewna, działania korodującego na łączniki metalowe, niski koszt składników itp.
3. Wymagania ekotoksykologiczne i toksykologiczne m. in. w zakresie badań: działania mutagennego, działania drażniącego na skórę, określania wartości toksycznej LD50 (w stosunku do organizmów stałocieplnych).

Wysokie tempo zmian wśród biocydów spowodowało, że szereg norm państwowych i międzynarodowych określających podstawowe wymagania i badania środków ochrony drewna podlega nowelizacji.

Zgodnie z ustawą z dnia 13 września 2002 r. o produktach biobójczych (DzU z 2007 r., nr 39, poz. 252) do obrotu i stosowania na polskim rynku dopuszczone są wyłącznie środki biobójcze dopuszczone przez Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych.

Dotychczasowy podział środków ochrony drewna na solne, rozpuszczalnikowe i oleiste uległ pewnej przemianie. Pojawiła się szeroka grupa preparatów produkowanych w formie koncentratów płynnych past, przeznaczonych do rozcieńczania wodą. Opracowane tutaj zostały np. takie preparaty jak; grupa środków ACQ (ang. Ammoniated Copper Quats), kompozycje z udziałem czwartorzędowych związków amoniowych QAC (ang. - Quaternary Ammonium Compounds, potocznie - Quats), kompleksy organiczne miedzi, glinu lub potasu- (Cu-HDO, Al.-HDO, K-HDO).

Preparaty te charakteryzują się wysoką skutecznością i precyzją działania, zabezpieczają drewno przed rozkładem biologicznym. Dzięki mniejszej wymywalności (np. środki QAC trwale wiążą się ze strukturami drewna) środki te na dłużej zabezpieczają drewno i są mniej szkodliwe dla środowiska.

Chemiczne środki służące do ochrony drewna przed korozją biologiczną możemy podzielić na kilka grup w zależności od przeznaczenia i kierunku działania środka ochronnego.
Środki nie zawierające składników biobójczych, chroniące powierzchnię drewna przed wpływem warunków atmosferycznych i rozwojem na powierzchni drewna organizmów wpływających na rozkład drewna np. emulsje woskowe na bazie wosku pszczelego, naturalnej żywicy i pokostu lnianego lub innego rozpuszczalnika, bezbarwne lakiery akrylowe lub poliuretanowe, lazury na bazie wodnej, barwne lazury wodne akrylowe, farby kryjące - powstałe na bazie wodnej specjalnej farby, zapobiegające przebijaniu na powierzchnię zawartych w drewnie wodorozcieńczalnych substancji, środki bez substancji biologicznie czynnej, chroniące drewno przed wpływami atmosferycznymi, występujące w postaci rozpuszczalnikowej, impregnaty solne do rozpuszczania w wodzie.

Środki zawierające składniki biobójcze, służące do profilaktycznego zabezpieczania elementów drewnianych (np. konstrukcji budowlanych, drewna ogrodowego) i uodpornienia ich na porażenie przez grzyby i organizmy roślinne wpływające na rozkład drewna. Preparaty z reguły mają wielokierunkowe działanie np. chronią przed rozwojem: grzybów rozkładających drewno, pleśnią, sinizną, glonami, porostami, mchami.

Środki zawierające składniki biobójcze, przeznaczone do zwalczania organizmów odpowiedzialnych za rozkład biologiczny w drewnie porażonym. Są to np. fungicydy zwalczające grzyby domowe, fungicydy zwalczające grzyby pleśniowe, algicydy zwalczające glony, deksykanty zwalczające mchy, deksykanty zwalczające porosty, bakteriocydy zwalczające bakterie.

W skład środków stosowanych do ochrony drewna wchodzą nie tylko związki chemiczne toksyczne dla organizmów biotycznych (biocydy). Często zawierają również dodatkowe substancje podnoszące jakość zabezpieczenia, np. inhibitory opóźniające przebieg korozji metali, środki zmniejszające napięcie powierzchniowe, a tym samym ułatwiające sorpcję (wnikanie) preparatu do głębszych warstw drewna, substancje utrwalające impregnat w nasycanym materiale, barwniki kontrolne wykazujące obecność impregnatu w materiale (o ile zastosowany środek był pozbawiony zabarwienia). Bardzo ważną rolę spełniają rozpuszczalniki środków nierozpuszczalnych w wodzie.

Należy pamiętać, że marketingowe informacje dotyczące produktów mogą zawierać pewne nieścisłości lub przeinaczenia nie zawsze odpowiadające prawdziwym właściwościom produktu. Typowym przykładem jest podawanie dla niektórych środków solnych informacji o możliwości zabezpieczenia drewna poprzez nanoszenia za pomocą natrysku lub malowania. Aby skutecznie działać, środki tego typu muszą zostać naniesione na drewno w ilości, która przy zastosowaniu tych metod nanoszenia jest w praktyce niewykonalna.



Źródła:
Nauka o drewnie - Franciszek Krzysik
Fitopatologia leśna - Karol Mańka

Ochrona drewna surowca i materiału - Adam Krajewski, Piotr Witomski
Impregnaty dla leśnictwa - Piotr Kozarski
Wady drewna PN-66/D-01000
Materiały producentów środków chemicznych
Internet

Przeczytaj więcej na temat ochrony drewna przed sinizną Zapobiec siniźnie >>>

Przeczytaj więcej na temat Zgnilizny drewna w budynkach >>>

Przeczytaj więcej na temat Zgnilizny surowca drzewnego >>>

 

Korozja biologiczna drewna (Zdjęcia: 7)

Rozkładajace się ściany drewnianego budynku. Na zdjęciu widać zarówno efekty działania grzybów, jak i znajdujące się na powierzchni glony i porosty.Jeden z ostatnich etapów rozkładu klasycznego drewna polegający na rozpadzie drewna na pryzmatyczne kostkiWłókna drewna będące efektem rozkładu białego drewna Pleśń tarcicy powstała podczas suszenia drewnaSzarzenie występuje na samej powierzchni drewna i nie wpływa na jego właściwości.Zgnilizna drewna może tworzyć dekoracyjne przebarwienia. Na zdjęciu drewno jabłoni.

 
Komentarze Komentarze do artykułuSkomentuj Dodaj komentarz

Brak komentarzy. Twój komentarz może być pierwszy.

Powrót