Universitatea Transilvania din Brasov Facultatea de Industria Lemnului Ingineria Prelucrarii Lemnului IPL Invatamant cu Frecventa Redusa IFR Anul II PROTECTIA LEMNULUI Titular curs: Prof.dr.chim. Maria Cristina Timar
CUPRINSUL CURSULUI
!"#$%$&% (& )"*ăţ %+& %+& ,- " .+/$&0 ţ #% #% 1&2"313#4 0/"0&5$6 "&0&7#$%$&6 +/16 01%7#8#0%+& ######################## $
%#&#& '()*+,-./*/ ################################################### ########################################################################################################### ##################################################################### ############# $ %#� 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ##################################################### ######################################################################################### #################################### $ %# 9/:(-5 " :7)/*375 .+:;+<3) (7)-*75 .- ;*+;*3/)ăţ3 =;/.3>3./ ############################################ ? %##&# @3+,/A*7,72353)7)/7 5/:(-5-3 ################################################# #################################################################################### ################################### ? %##0# B+:2-=)32353)7)/7 5/:(-5-3####################################################################################### C %##8# D/(=32353)7)/7 5/:(-5-3 57 7.ţ3-(/7 >7.)+*35+* ,/ :/,3-############################################ C %#&#$ EA/(ţ3 (7)-*753 ,3=)*-.)343 ş3 >/(+:/(/ ,/ ,/A*7,7*/ ####################################################### C %#&#? F*+)/.ţ37 5/:(-5-3 ##################################################### ############################################################################################################# ######################################################## G %#&#?#&# H/>3(3*/ ##################################################################################################################### G %#&#?#0# B57=3>3.7*/7 :/)+,/5+* ,/ ;*+)/.ţ3/ 7 5/:(-5-3######################################################### G %#&#?#8# I>/.)/ ş3 ./*3(ţ/JJJJJJJ################################### JJJJJJJJJJ##K !"#$%$&% (& )"*ăţ %+& %+& 9- :;&" ţ # ş# 8&"/2&"& (& <#/(&;+%(%+& % 1&2"313# #################################### ,, %#0#& '()*+,-./*/ ################################################### ########################################################################################################### ################################################################### ########### && %#0#0 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ##################################################### ####################################################################################### ################################## &0 %#0#8 L725+-5 7A/(ţ35+* ,/ 23+,/A*7,7*/ 7 5/:(-5-3 ################################################################ &0 %#0#$ B3-;/*.3 MN-(A33O############################################################################################################# &0 %#0#$#&# B7*7.)/*3=)3.3 A/(/*75/############################################################################################# &0 %#0#$#0# B+(,3ţ33 >3<3+5+A3./ ,/ ,/<4+5)7*/########################################################################### &$ %#0#$#8# B57=3>3.7*/7 .3-;/*.35+* 53A(3.+5/ 53A(3.+5/ =7;*+>3)/ ################################################ ############################################################# ############# &$ %#0#$#$# B3-;/*.3 ,/ :-./A73 ş3 752ă=)*/75ă ########################################################################## &? %#0#$#?# B3-;/*.3 ,/ ;-)*/A73 MP35+>7A/O ###################################################### ############################################################################### ######################### &C %#0#? '(=/.)/ P35+>7A/ ##################################################### ########################################################################################################### ########################################################## #### &G %#0#?#&# B+5/+;)/*/ ,/ 5/:( -=.7) MAQ(,7.3 .+:-(3O########################################################### &G !-9-=-9- '=+;)/*/ ML/*:3)/ =-2)/*7(/O R M >%2 ?&$#031#$&+2&7O############################################# 0S %#0#C @3+,ă-(ă)+*3 :7*3(3 ####################################################################################################### 0S %#0#C#&# T+5-ş)/ " @&+&(/ "%*%1#7 MD>*/,/53)+*-5 .+* ă 2335+*O################################################ 2335+*O ################################################ 0S !-9-A-9- B*-=)7.// " >%2- BC/5/(&4 >%2- BC/5/(&4 D#2"/+#% ##################################################################### 0& !"#$%$&% (& )"*ăţ %+& %+& E- F3+%<#1#$%$&% "%$3+%1 ă % 1&2"313# ########################################################## 99 %#8#& '()*+,-./*/ ################################################### ########################################################################################################### ################################################################### ########### 00 %#8#0 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ##################################################### ####################################################################################### ################################## 00 %#8#8 H/>3(3*/7 ,-*72353)ăţ33 (7)-*75/######################################################################################## 08 %#8#$ H-*72353)7)/7 (7)-*75ă >7ţă ,/ .3-;/*.3 53A(3.+5/ 53A(3.+5/ ############################################################# 08 %#8#? H-*72353)7)/7 (7)-*75ă >7ţă ,/ 57*4/ ,/ .+5/+;)/*/ M3(=/.)/ P35+>7A/O ,/ 5/:( -=.7)####### 0?
%#8#C H-*72353)7)/7 (7)-*75ă >7ţă ,/ )/*:3)/############################################################################## 0? %#8#U H-*72353)7)/7 (7)-*75ă >7ţă ,/ ,ă-(ă)+*3 :7*3(3############################################################### 0C %#8#G H-*72353)7)/7 (7)-*75ă ş3 3:;*/A(72353)7)/7 ,3>/*3)/5+* =;/.33 5/:(+7=/########################## 0U %#8#K LIDLI HI E%L1IVE9%EWI##################################################################################### 88 !"#$%$&% (& )"*ăţ %+& %+& G- H1%7& (& +#70 <#/1/;#0 IH1%7& (& ( & 3$#1#C%+&J############################################## EG %#$#& '()*+,-./*/ ################################################### ########################################################################################################### ################################################################### ########### 8$ %#$#0 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ##################################################### ####################################################################################### ################################## 8$ %#$#8 H/>3(3*/7 .57=/5+* ,/ *3=. 23+5+A3. ################################################################################## 8? !-G-G B(&"$#8#0%+&% 01%7&# (& +#70 <#/1/;#0 K 3" 5%7 #25/+$%"$ )" 5+/$&0 ţ #% #% 1&2"313# ############## 8C %#$#? B+(.5-<33 ##################################################### ############################################################################################################# #################################################################### ############ 8U %#$#C LITI HI E%L1IVE9%EWI###################################################################################### 8U !"#$%$&% (& )"*ăţ %+& %+& =- H/+&1% ţ ## ## )"$+& (3+%<#1#$%$&% "%$3+%1 ă % 1&2"313#6 01%7% (& +#70 <#/1/;#0 ş# "&0&7#$%$&% 5+/$&0 ţ #&# #&# ########################################################### 8G
'()*+,-./*/ ##################################################### ############################################################################################################# ########################################################################### ################### 8G 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ###################################################### ################################################################################################# ########################################### 8G %#?#& B+*/57ţ37 ,-*72353)7)/ (7)-*75ă R .57=ă ,/ *3=. 23+5+A3. .+(>+*: DW IX $CS ################# 8K %#?#0 B-: =/ ;+7)/ -)353<7 7./=) AY3,Z##################################################################################### $& %#?#8 B7<-5 &[ D/5/.)7*/ =;/.3/ 5/:(+7=ă -)353<7235ă > ă* ă ;*+)/.ţ3/ ######################################### $& %#?#$ B7<-5 0[ D)72353*/7 *7ţ3+(75ă 7 (/./=3)ăţ35+* ,/ 23+;*+)/.ţ3/############################################ $& %#?#? LITE HI 9%BW% \ E%L1IVE9%EWI !"#$%$&% (& )"*ăţ %+& %+& A- L&$/(& (& 0/2<%$&+& % (&;+%( ă+## <#/1/;#0& % 1&2"313# ####################### G= '()*+,-./*/ ##################################################### ############################################################################################################# ########################################################################### ################### $? 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ###################################################### ################################################################################################# ########################################### $? %#C#& B57=3>3.7*/7 :/)+,/5+* ,/ 23+;*+)/.ţ3/ ########################################################################### $? %#C#0 @3+;*+)/.ţ37 .Y3:3.ă 7 5/:(-5-3 ############################################################################## ####################################### ############################################## ####### $? %#C#0#&# T/.7(3=:-5 ,/ 7.ţ3-(/ 7 =-2=)7(ţ/5+* .Y3:3./ )+P3./ 7=-;*7 23+,ă-(ă)+*35+* 5/:(-5-3 ################################################################################################################################ $? %#C#0#0# B/*3(ţ/ =;/.3>3./ 3:;-=/ =-2=)7(ţ/5+* .Y3:3./ )+P3./ ############################################ $G %#C#0#8# '(,3.3 ;/()*- 7;*/.3/*/7 )+P3.3)ăţ33 =-2=)7(ţ/5+* .Y3:3./ ,/ ;*+)/.ţ3/##################### $K %#C#0#$# B57=3>3.7*/7 =-2=)7(ţ/5+* .Y3:3./ ,/ 23+;*+)/.ţ3/ 7 5/:(-5-3################################# ?8 %#C#0#?# D-2=)7(ţ/ ş3 ;*+,-=/ */;*/-Aă ##################################################################################################################################### US %#U#8#&# 9/:(-5 .7 :7)/*375 .+:2-=)3235############################################################################## US %#U#8#0# T/.7(3=:-5 .+:2-=)32353)7)33 5/:(-5-3 ################################################################## U0 %#U#8#8# F*+)/.)37 3A(3>-A7 R ,/>3(3*/ =3 ;*3(.3;33 ################################################################# U8 %#U#$ H+:/(33 6( .7*/ =/ 3:;-(/ ;*+)/.ţ37 3A(3>-Aă 7 5/:(-5-3 ############################################## U$ %#U#? T/)+,/ =3 ;*+,-=/ ,/ ;*+)/.ţ3/ 3A(3>-Aă 7 5/:(-5-3####################################################### U?
%#8#C H-*72353)7)/7 (7)-*75ă >7ţă ,/ )/*:3)/############################################################################## 0? %#8#U H-*72353)7)/7 (7)-*75ă >7ţă ,/ ,ă-(ă)+*3 :7*3(3############################################################### 0C %#8#G H-*72353)7)/7 (7)-*75ă ş3 3:;*/A(72353)7)/7 ,3>/*3)/5+* =;/.33 5/:(+7=/########################## 0U %#8#K LIDLI HI E%L1IVE9%EWI##################################################################################### 88 !"#$%$&% (& )"*ăţ %+& %+& G- H1%7& (& +#70 <#/1/;#0 IH1%7& (& ( & 3$#1#C%+&J############################################## EG %#$#& '()*+,-./*/ ################################################### ########################################################################################################### ################################################################### ########### 8$ %#$#0 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ##################################################### ####################################################################################### ################################## 8$ %#$#8 H/>3(3*/7 .57=/5+* ,/ *3=. 23+5+A3. ################################################################################## 8? !-G-G B(&"$#8#0%+&% 01%7&# (& +#70 <#/1/;#0 K 3" 5%7 #25/+$%"$ )" 5+/$&0 ţ #% #% 1&2"313# ############## 8C %#$#? B+(.5-<33 ##################################################### ############################################################################################################# #################################################################### ############ 8U %#$#C LITI HI E%L1IVE9%EWI###################################################################################### 8U !"#$%$&% (& )"*ăţ %+& %+& =- H/+&1% ţ ## ## )"$+& (3+%<#1#$%$&% "%$3+%1 ă % 1&2"313#6 01%7% (& +#70 <#/1/;#0 ş# "&0&7#$%$&% 5+/$&0 ţ #&# #&# ########################################################### 8G
'()*+,-./*/ ##################################################### ############################################################################################################# ########################################################################### ################### 8G 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ###################################################### ################################################################################################# ########################################### 8G %#?#& B+*/57ţ37 ,-*72353)7)/ (7)-*75ă R .57=ă ,/ *3=. 23+5+A3. .+(>+*: DW IX $CS ################# 8K %#?#0 B-: =/ ;+7)/ -)353<7 7./=) AY3,Z##################################################################################### $& %#?#8 B7<-5 &[ D/5/.)7*/ =;/.3/ 5/:(+7=ă -)353<7235ă > ă* ă ;*+)/.ţ3/ ######################################### $& %#?#$ B7<-5 0[ D)72353*/7 *7ţ3+(75ă 7 (/./=3)ăţ35+* ,/ 23+;*+)/.ţ3/############################################ $& %#?#? LITE HI 9%BW% \ E%L1IVE9%EWI !"#$%$&% (& )"*ăţ %+& %+& A- L&$/(& (& 0/2<%$&+& % (&;+%( ă+## <#/1/;#0& % 1&2"313# ####################### G= '()*+,-./*/ ##################################################### ############################################################################################################# ########################################################################### ################### $? 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ###################################################### ################################################################################################# ########################################### $? %#C#& B57=3>3.7*/7 :/)+,/5+* ,/ 23+;*+)/.ţ3/ ########################################################################### $? %#C#0 @3+;*+)/.ţ37 .Y3:3.ă 7 5/:(-5-3 ############################################################################## ####################################### ############################################## ####### $? %#C#0#&# T/.7(3=:-5 ,/ 7.ţ3-(/ 7 =-2=)7(ţ/5+* .Y3:3./ )+P3./ 7=-;*7 23+,ă-(ă)+*35+* 5/:(-5-3 ################################################################################################################################ $? %#C#0#0# B/*3(ţ/ =;/.3>3./ 3:;-=/ =-2=)7(ţ/5+* .Y3:3./ )+P3./ ############################################ $G %#C#0#8# '(,3.3 ;/()*- 7;*/.3/*/7 )+P3.3)ăţ33 =-2=)7(ţ/5+* .Y3:3./ ,/ ;*+)/.ţ3/##################### $K %#C#0#$# B57=3>3.7*/7 =-2=)7(ţ/5+* .Y3:3./ ,/ 23+;*+)/.ţ3/ 7 5/:(-5-3################################# ?8 %#C#0#?# D-2=)7(ţ/ ş3 ;*+,-=/ */;*/-Aă ##################################################################################################################################### US %#U#8#&# 9/:(-5 .7 :7)/*375 .+:2-=)3235############################################################################## US %#U#8#0# T/.7(3=:-5 .+:2-=)32353)7)33 5/:(-5-3 ################################################################## U0 %#U#8#8# F*+)/.)37 3A(3>-A7 R ,/>3(3*/ =3 ;*3(.3;33 ################################################################# U8 %#U#$ H+:/(33 6( .7*/ =/ 3:;-(/ ;*+)/.ţ37 3A(3>-Aă 7 5/:(-5-3 ############################################## U$ %#U#? T/)+,/ =3 ;*+,-=/ ,/ ;*+)/.ţ3/ 3A(3>-Aă 7 5/:(-5-3####################################################### U?
%#U#?#&# D-2=)7()/ 3A(3>-A/ "T/.7(3=: ,/ 7.)3-(/ ############################################################## U? %#U#?#0# B57=3>3.7*/7 ;*+,-=/5+* )/Y(3./ ;/()*- 3A(3>-A7*/7 5/:(-5-3 ################################# UC %#U#?#0#& F*+,-=/5/ ,/ 3A(3>-A7*/ ;*3( 3:;*/A(7*/############################################### 3:;*/A(7*/################################################### UC %#U#?#0#0 F*+,-=/5/ ;/()*- 3A(3>-A7*/7 =-;/*>3.375ă ############################################### UU %#U#?#0#8 F*+,-=/ )/Y(3./ ,/ 3A(3>-A7*/############################################ 3A(3>-A7*/################################################################## ###################### UG %#U#C T/)+,/ ,/ ,/)/*:3(7*/ 7 />3.7.3)ăţ33 ;*+./=/5+* ,/ 3A(3>-A7*/ 7 5/:(-5-3 ş3 :7)/*375/5+* ;/ 27<ă ,/ 5/:( #################################################################################################### G8 %#U#C#&# F*+27 ,/ 7*,/*/######################################################################################################## G8 %#U#C#0# T/)+,7 ,/ ,/)/*:3(7*/ 7 ;*+;7Aă*33 >5ă.ă*33########################################################### G$ %#U#C#8# ](=-ş3*3 =;/.3>3./ =;/.3>3./ 75/ 5/:(-5-3 5/:(-5-3 3A(3>-A7) ################################################################# ######################################### ######################## GC %#U#U LITE HI E%L1IVE9%EWI ################################################################################# GG !"#$%$&% (& )"*ăţ %+& %+& N- .+/$&0$#% 1&2"313# #25/$+#*% %0$#3"## 8%0$/+#1/+ (& 2&(#3 ##################### NO %#G#& '()*+,-./*/ ################################################### ########################################################################################################### ################################################################### ########### GK %#G#0 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ##################################################### ####################################################################################### ################################## GK %#G#8 N7.)+*3 =3 >/(+:/(/ ,/ ,/A*7,7*/ ################################################################################### GK %#G#$ T/.7(3=:-5 ,/A*7,ă*33 5/:(-5-3 =-2 7.ţ3-(/7 >7.)+*35+* ,/ :/,3-################################ K& %#G#$#&# T/.7(3=:-5 ,/ >+)+",/A*7,7*/ 7 5/:(-5-3############################################################## K& %#G#$#0# W+5-5 7;/3 6( ,/A*7,7*/7 5/:(-5-3 6( .+(,3ţ33 ,/ /P)/*3+*####################################### K$ %#G#? T/)+,/ ,/ ;*+)/.ţ3/ 7 5/:(-5-3 6:;+)*347 ,/A*7,ă*33 =-2 7.ţ3-(/7 >7.)+*35+* ,/ :/,3-######################################################################################################################################### K$ %#G#?#&# F*3(.3;33 ,/ ;*+)/.)3/ ;*+)/.)3/ ################################################## ############################################################################################### ############################################# K$ %#G#?#0# T/)+,/ ,/ 7.+;/*3*/ 7 =-;*7>/ţ/3 .- :7)/*375/ ;/53.-5+A/(/ .- />/.) ;*+)/.)+* %V ############################################################################################## ########################### K? G#?#0#& I^ITF9I HI LI_X191`'' B1T@'XELI HI FW1LIBL'I D' N'X'DEWI M.57=7 ,/ *3=. 23+5+A3. 8O #################################################### ################################################################################ ############################ KU %#G#?#8# '()/A*7*/7 :7=-*35+* ,/ ;*+)/.)3/ 7 5/:(-5-3 /P;-= 7.)3-(33 >7.)+*35+* ,/ :/,3-##################################################################################################################################### KG %#G#C LITE HI E%L1IVE9%EWI ############################################################################### &SS %(3)7)/7 ,/ 6(4ăţ7*/ K# F*+./,// )/Y(3./ ,/ )*7)7*/ 7 5/:(-5-3 ################################################## &S& %#K#& '()*+,-./*/ ################################################### ########################################################################################################### ################################################################# ######### &S& %#K#0 123/.)34/5/ -(3)ăţ33 ,/ 6(4ăţ7*/ ##################################################### ##################################################################################### ################################ &S0 %#K#8 L3;-*3 ,/ ;*+./,// ,/ )*7)7*/ ş3 ,+:/(33 ,+:/(33 ,/ 7;53.72353) 7;53.72353)7)/ 7)/ ############# #################### ############# ############# ############## ########### #### &S0 %#K#$ L*7)7:/()/ > ă* ă ;*/=3-(/######################################################################## ;*/=3-(/##################### ########################################################################## ####################### &S? %#K#$#&# F/(=-57*/7 ş3 ;-54/*3<7*/7 ###################################################### ##################################################################################### ############################### &S? %#K#$#0# ':/*=37######################################### ':/*=37################################################################################################# ########################################################################## ################## &SC %#K#$#8# ':;*/A(7*/7 ;*3( 2ă3 =3:;5/ #################################################### ################################################################################# ############################# &SU %#K#$#$# ':;*/A(7*/7 ;*3( 2ă3 ,-25/ .75,/ " */.3 ################################################################ &SK %#K#? L*7)7:/()/ .- ;*/=3-(/ ################################################## ################################################################################################# ############################################### &&& %#K#?#&# F*+./,/-5 .- ./5-5/ ;53(/ ################################################### ###################################################################################### ################################### &&0 %#K#?#0# F*+./,/-5 .- ./5-5/ A+75/############################################################# A+75/######### ############################################################################# ######################### &&U %#K#C I>3.7.3)7)/7 .+:;7*7)347 .+:;7*7)347 7 ;*+./,//5+* ;*+./,//5+* ,/ 3:;*/A(7*/ 3:;*/A(7*/ ################################################ &&G %#K#U LIDL HI E%L1IVE9%EWI ############################################################ ##################################################################################### ######################### &&K
Bibliografie
&# L3:7* T# B#[ !"#$%&'('#( $#"*+$+% 6 I,3)-*7 %(34/*=3)ăţ33 aL*7(=3547(37b ,3( @*7ş+4c 0SS8 0# T3Y73 H#c L3:7* T#B#&KKK[ ,#-*&$&.%( ("#$%&' ă'%%/ 0*1$#%#'%% ş% 2%*%3ă'%% $#"*+$+% - V+5# '# !"#$%&'('#( $#"*+$+% # %(34/*=3)7)/7 aL*7(=3547(37b ,3( @*7ş+4# 8# T3Y73 H#[ 4(5#'%($# 5#-*&$&.%1# 6#*5'+ %*7+35'%( $#"*+$+% c I,3)-*7 L/Y(3.ăc @-.-*/ş)3c &KG8# $# T3Y73 H#[ 4(5#'%($# 5#-*&$&.%1# 6#*5'+ %*7+35'%( $#"*+$+% - V+5# 'c %(34/*=3)7)/7 ,3( @*7ş+4c &KUC ?# L3:7* T#B#[ 8+1'('% 6'(15%1# 7# 6'&5#15%( $#"*+$+% R :7)/*375 (/;-253.7) ;/()*572+*7)+*
Introducere Lemnul reprezinta o resursa naturala, regenerabila !i ecologica de o deosebita importanta economica, cu o utilizare larga si foarte diversa. Prin natura si compozitia sa lemnul este insa un material sensibil la variatiile de umiditate, susceptibil la atacul agentilor biologici, afectat de factorii de mediu si un material combustibil. Din acest motiv utilizarea ra "ionala a resurselor lemnoase in anumite aplicatii impune protectia lemnului fata de actiunea factorilor de degradare. Acest curs î #i propune s $ ofere studentului cuno!tin"ele de baz# în domeniul factorilor
biotici !i abiotici de degradare a lemnului, a mecanismelor de degradare !i a metodelor de tratare preventiv# a lemnului, în succesiunea logic # cauz#-efect-ac"iune. Cursul cuprinde bioprotec"ia lemnului, ignifugarea lenmnului !i protec"ia împotriva factorilor de mediu. Conceptele de baz# ale protec"iei lemnului, durabilitatea natural#, clasele de risc biologic !i corela"ia dintre acestea sunt prezentate în concordan"# cu normele !i Directivele CE. Acest curs î #i propune s $ abordeze metode de solu %ionare a problemelor practice de protectia lemnului, în sensul oferirii cuno !tin"elor fundamentale !i a unui instrument metodologic util in evaluarea corecta a necesitatilor de protectie !i stabilirea substantelor si tehnologiilor adecvate de tratare a lemnului
Obiectivele cursului La sfâr#itul acestui curs studentul va fi capabil sa: •
inteleaga modul de actiune al agen %ilor naturali biotici si abiotici de degradare a lemnului
•
recunoasca practic a efectele de degradare produse de agentii naturali distructivi de natura biotica si abiotica
•
inteleaga si utilizeze notiunile de durabilitate naturala, clasa de risc
•
se documenteze #i sa utilizeze practic datele din Normele Europene privind durabilitatea natural $ a diverselor specii lemnoase în corela%ie cu aplica% ia concret$ a lemnului pentru a evalua corect necesit $%ile de protec%ie
•
aleaga corect substan%ele / produsele de protec %ie a lemnului pentru diverse aplica %ii practice
•
stabileasca procedeele adecvate de tratare pentru o aplicatie concreta data
•
calculeze m$rimile specifice ce caracterizeaz$ eficien%a trat$rii.
1
Cerin"e preliminare Disciplina are la baz $ no%iuni elementare de chimie, fizica, biologie dobândite în preg $tirea preuniversitar $. Pentru o percep %ie cât mai clara a disciplinei este recomandata parcurgerea #i promovarea disciplinelor de „Bazele productiei lemnului” „Anatomia lemnului” , „Fizica !i mecanica lemnului ”, „Chimia Lemnului” !i „Materiale tehnologice”, (existente în curricula specializarii).
Mijloace de lucru Parcurgerea p $r%ii teoretice din materialul de curs #i efectuarea lucrarilor practice de laborator, rezolvarea temei aplicative necesit $ utilizarea normelor EN specifice, documentarea privind sortimentatia de produse, interpretarea datelor si luarea deciziei.
Structura cursului Cursul este structurat pe 9 unit$%i de înv$%are, fiecare unitate de înv$%are con%inând atât partea teoretic $ cât #i exemple practice, teste, teme de control #i teste de autoevaluare. Testele întâlnite în cadrul materialului de curs (fie sub form $ de TO DO, fie sub form $ de TEST, TEMA) vor fi rezolvate de c $tre student acas $ # i
vor alc$tui un Dosar de Teste ce va fi predat cadrului didactic înainte cu.2 s$pt$mâni de data examenului. Acest dosar va fi evaluat de c $tre cadrul didactic #i va avea o pondere de 10% din nota final $.
Durata medie de studiu individual In general fiecare unitate de înv$%are este astfel structurat $ încât, parcurgerea p $r%ii teoretice, rezolvarea aplicatiilor sa poata fi realizat $ în circa 3-4 ore. Exista insa si unele unitati mai lungi ce cumuleaza materialul pentru 2- 3 unitati, timpul necesar fiind proportional mai lung.
Evalu#ri pe parcurs !i evaluarea final# Evaluarea pe parcurs este reflectata prin aprecierea activitatii practice la laborator (notare caiet 10%), testul de laborator (test grila 10%),
evaluare Dosar teste (10 %) si aplicatia practica a cunostintelor teoretice prin 2
tema de cas! (30%). Evaluarea final$ const$ în examen scris cu 2 subiecte teoretice si o aplicatie practica. Evaluarea final $ este sa va face numai dup $ încheierea activit$%ilor aplicative, în perioada de sesiune, ponderea acesteia în nota final$ fiind de 40%.
Discipline deservite Disciplina „Protectia lemnului” este util $ pentru o mai bun $ în%elegere !i corect$ utilizare practic $ a lemnului, cuno !tin"ele !i competen"ele dobândite deservind in acest sens discipline de specialitate precum „Structuri din lemn”, „Produse finite din lemn”, „Constructii din lemn”, precum si activitatea de p roiectare a produselor din lemn. Cu toate acestea disciplinele men %ionate nu au condi %ie apriori, promovarea acestei discipline.
A#adar, spor la treab $, #i nu pierde %i ocazia de a savura satisfac %ia muncii finalizate cu succes prin rezolvarea aplicatiilor practice ale acestei discipline in cadrul activitatilor impuse, dar mai ales prin aplicarea lor in activitatea dumneavostra practica prezenta si viitoare in domeniul prelucrarii lemnului!
3
Unitatea de înv#"are 1. - Protec"ia lemnului: concept, necesitate, rol, clasificare Cuprins Unitatea de înv!" are 1. - Protec " ia lemnului: concept, necesitate, rol, clasificare ............................4 U.1.1 Introducere....................................................................................................................4 U.1.2 Obiectivele unit $%ii de înv$%are......................................................................................4 U.1.3 Lemnul - material compozit natural cu propriet $"i specifice...........................................5 U.1.3.1. Biodegradabilitatea lemnului .................................................................................5 U.1.3.2. Combustibilitatea lemnului....................................................................................6 U.1.3.3. Sensibilitatea lemnului la ac "iunea factorilor de mediu ..........................................6 U.1.4 Agen" i naturali distructivi !i fenomene de degradare .....................................................6 U.1.5 Protec"ia lemnului .........................................................................................................8 U.1.5.1. Definire .................................................................................................................8 U.1.5.2. Clasificarea metodelor de protec "ie a lemnului....................................................... 8 U.1.5.3. Efecte !i cerin"e .....................................................................................................9
Introducere Prima unitate de înv$%are este dedicat $ elementelor introductive în domeniul protectiei lemnului. Se urmareste intelegerea conceptului si a necesitatii protectiei lemnului pornind de la compozitia si structura lemnului ca elemente definitorii ale proprietatilor lemnului, ce includ biodegradabilitatea, sensibilitatea la factorii de mediu si combustibilitatea. Intelegerea relatiei de cauzalitate structura proprietati- consecinte, permite abordarea logica a protectiei lemnului si constientizarea rolului economic si ecologic al acesteia.
Obiectivele unit#"ii de înv#"are Dup$ parcurgerea acestei unit $%i de înv $%are studentul va fi capabil s $: •
inteleaga relatia de cauzalitate structura - proprietati in determinarea biodegradabilitatii, combustibilitatii si sensibilitatii la factori de mediu a lemnului
•
enumere si sa descrie agentii naturali distructivi ai lemnului
•
inteleaga necesitatea si rolul protectiei lemnului
•
defineasca protectia lemnului
•
clasifice metodele de protectia lemnului
4
•
Durata medie de parcurgere a primei unit $%i de înv$%are este de 3 ore.
U.1.1 Lemnul - material compozit natural cu propriet #$i specifice Lemnul este un material natural compozit cu structur! complex! la nivel macroscopic, microscopic si al compozitiei chimice. Propriet!" ile lemnului sunt determinate de structura sa la cele trei nivele de organizare: compozi "ia !i structura chimic $, structura peretelui celular, structura anatomic $. Din punct de vedere chimic, lemnul este un material compozit multipolimeric natural, constituit din compu !ii chimici principali (celuloza, hemiceluloze !i lignin$) !i compu!i chimici secundari (substan "e extractibile de natur $ diferit$, în cantitate redus$, dar cu influen"$ notabil$ asupra unor propriet $"i ale lemnului, inclusiv durabilitatea sa natural$). Proprieta"ile lemnului determinate de structura sa includ atât “ calit!# ile“ ce justifica utilizarea larg$ !i divers$ a lemnului cât !i o serie de propriet $"i nedorite în anumite aplica "ii !I care limiteaz$ utilizarea lemnului, propriet $"i denumite în cadrul acestui curs !i al contextului prezentat ca !i “ defecte” .
Calit#$i ale lemnului
“Defecte” ale lemnului
•
Material regenerabil – disponibil
•
Higroscopicitate
•
Material ecologic
•
Instabilitate dimensional$
•
Rezisten%e fizico-mecanice mari
•
Anizotropie
•
Densitate mic$
•
Instabilitate a formei
•
Prelucrare facila economica energetic
•
Biodegradabilitate
•
Estetic #i cald
•
Combustibilitate
•
Rezisten"# limitat# la factorii de mediu
U.1.1.1. Biodegradabilitatea lemnului Lemnul este un material natural biologic. Compu #ii chimici ai lemnului constituie un mediu prielnic de dezvoltare sau hran $ pentru o serie de agenti biologici de degradare: bacterii, fungii, insecte – ceea ce duce la bio- degradarea lemnului. Biodegradarea lemnului în condi "ii de utilizare ce favorizeaz $ dezvoltarea acestor agen"i biologici (mediu umed) duce la sc $derea drastic$ a duratei de via"$ a lemnului pus în oper $ în astfel de situa"ii, cu consecin"e economice (costul materialului pentru inlocuire) !i ecologice importante (este necesar $ exploatarea de noi resurse lemnoase).
5
Trebuie îns $ remarcat faptul c $ biodegradabilitatea lemnului este !i o calitate în sensul c $ lemnul scos din uz poate fi compostat si reciclat in mod natural prin degradarea sa de catre microorganisme ce asigur $ reciclarea sa natural $ f $r$ efecte negative asupra mediului.
U.1.1.2. Combustibilitatea lemnului Lemnul este un material combustibil (se aprinde !i arde cu degajare de c $ldur$) datorit$ compozi%iei chimice elementale. Elementele chimice majoritare în compozi "ia chimic$ a lemnului sunt: carbonul (C), hidrogenul (H) !i oxigenul (O), dintre care primele dou $ (C,H) sunt elemente combustibile (ard) iar cel de al treilea (O) între "ine arderea. Combustibilitatea lemnului este influen "at$ de structura anatomic $ (material poros ce permite accesul oxigenului), densitatea lemnnului !i umiditatea lemnului. Combustibilitatea !i puterea calorifica reprezinta in alt context calitati ce califica lemnul ca si combustibil neutru din punct de vedere al emisiei de CO 2.
U.1.1.3. Sensibilitatea lemnului la ac$iunea factorilor de mediu Lemnul expus ac"iunii directe a factorilor de mediu (radia "ii solare, ap $ din precipita "ii, varia" ii de umiditate, varia"ii de temperatur $) î !i modific$ în timp aspectul ini "ial pl$cut, suferind modific$ri de culoare (în nuan "e de gri cenu !iu), asperizarea suprafe "ei, eroziunea !I denivelarea superficial$ cu eviden" ierea lemnului târziu, fisuri, cr $p$turi, discolor $ri (modific$ri de culoare sub form$ de pete, striuri), atac biologic, deform $ri, etc. Apari"ia acestor modific$ri este legat$ de sensibilitatea la radia "iile ultra-violete (UV) a ligninei ce se degradeaz $ pân$ la compu !I hidrosolubili, hidroliz $rii par"iale a celulozei în stratul superficial, umfl $rilor !I contragerilor repetatye sub influen "a varia"iilor de umiditate, efectului abraziv al particulelor de praf antrenate de vînt !I ploaie, instal$rii agen"ilor de biodegradare.
U.1.2 Agen$i naturali distructivi %i fenomene de degradare Functie de conditiile de utilizare, calitatile estetice, proprietatile fizico-mecanice, integritatea structurala si biologica a lemnului pot fi afectate negativ de catre o serie de agenti naturali distructivi Agen"i (factori) naturali distructivi -factorii naturali de natur $ biologic$, fizic$ sau chimic$ care pot afecta negativ calit $"ile estetice !i/sau propriet $"ile fizico-mecanice, integritatea structural$ !i/sau biologic $ a materialului lemnos. Agen"ii naturali distructivi pentru lemn pot fi clasifica "i dup$ cum urmeaz $: • Agen # i biotici (de
natura biologica)
– Bacterii – Ciuperci lignicole (Fungii)
6
– Insecte xilofage – Biodaunatori marini • Agen # i abiotici (de alta natura decat
biologica)
– Focul – Factorii climatici (de mediu) •Lumina solara - Radiatiile UV •Apa •Variatiile de umiditate •Variatiile de
atmosferica
temperatura: inghet-dezghet
Ac"iunea agen"ilor naturali distructivi asupra lemnului conduce la apari "ia fenomenelor de degradare specifice (vezi !i U2). Fenomene de degradare – fenomene fizice, chimice, biologice si combinate care conduc la alterarea aspectului si /sau scaderea rezistentelor fizico-mecanice ale lemnului in anumite conditii de utilizare. Degradarea lemnului - alterarea caracteristicilor fizico-chimice, mecanice si/sau biochimice ale lemnului sub actiunea agentilor agresivi fizici, chimici si biologici . Agen"ii naturali distructivi afecteaza atât lemnul nefinisat, cît !i lemnul finisat (acoperit cu materiale peliculogene).
EXEMPLE de degradare a lemnului $i peliculelor de finisare
Exfoliere pelicula finisare, efect UV, fisuri, Dezvoltare de fungii sub pelicula de finisare, cr$p$turi, discolor $ri exfoliere pelicul$, cr $p $tur$ în lemn
Degradarea lemnului si peliculei de finisare pentru o fereastr $: exfoliere pelicul$, putregai, discolorare (observa "i inlocuirea ferestrei din lemn cu o fereastra cu rama din PVC) 7
– Alc$tui"i o colec # ie de fotografii în care s$ ilustra"i degradarea lemnului sub ac"iunea agen"ilor naturali distructivi. Încerca "i s$ explica"i pentru fiecare caz în parte cauzele !i efectele de degradare Consecin # e: Apari"ia fenomenelor de degradare a lemnului pus în oper ! (inclus într-o anumit $ structur $, construc"ie, aplica"ie) duce la: •
reducerea duratei de utilizare a lemnului (func "ie de specie, tratamente !i condi"iile de utilizare) – necesitatea opera "iilor repetate de între "inere/remediere !i în final necesitatea înlocuirii elementelor;
•
limitarea domeniilor de utilizare sau a propor %iei de utilizare în anumite domenii (ex. ferestre !i u!i);
•
competitivitate limitat$ cu alte materiale cum ar fi plasticele #i metalele u #oare. În aceste context se impune ca o necesitate protec "ia lemnului, respectiv tratarea adecvat$
a acestuia pentru a reduce /contracara ac "iunera agen"ilor naturali distructivi !i a prelungi durata de utilizare (via "$) a lemnului pus în oper $.
U.1.3 Protec$ia lemnului U.1.3.1. Definire Protec"ia lemnului reprezint $ ansamblul de m $suri #i tratamente pentru conservarea lemnului pe toata durata de pastrare sau utilizare in anumite conditii date
Conservarea lemnului – pastrarea nealterata a calitatilor estetice, integritatii structurale si biologice si a proprietatilor fizico-mecanice ale lemnului
Protec"ia lemnului reprezint$ ansamblul de m#suri #i tratamente menite s$ îmbun$t$%easc$ rezisten%a lemnului la ac% iunea factorilor de degradare de natur $ biotic$ #i abiotic$ în vederea ob %inerii unor performan"e superioare în utilizare #i prelungirii duratei de
via"# în oper $ (in conditiile de utilizare date). U.1.3.2. Clasificarea metodelor de protec$ie a lemnului Protec"ia lemnului reprezint $ în fapt un complex de tratamente pentru a m $ri rezisten"a lemnului la ac"iunea agen"ilor distructivi. Metodele !i tratamentele de protec "ie sunt foarte diverse !i pot fi clasificate dup $ mai multe criterii prezentate în cele ce urmeaz $. 1. Natura agentului de degradare: !
(Wood Preservation) Protec " ie împotriva biodegrad !rii – BIOPROTEC # IE
!
IGNIFUG $ (Fire protection) Protec " ie împotriva focului- PROTEC # IE
8
!
Protec " ie împotriva ac " iunii factorilor de mediu (Weathering protection Îmb $trânire
natural$) 2. Starea materialului lemnos – momentul trat! rii: !
Protec " ie preventiv! – aplicata lemnului sanatos, în general înaintea punerii în oper $, în
vederea prevenirii apari "iei fenomenelor de degradare. !
Protec " ie curativ! – aplicata lemnului deja atacat, în general dup $ punerea în oper $, în
vederea stop $rii fenomenelor de degradare. 3. Principiul de ac " iune: !
Protec " ie fizic! - se bazez$ pe principii fizice de ac "iune (radia "ii, ultrasunete,
temperatur$ ridicat $, temperaturi sc $zute). !
Protec " ie chimic! - se bazeaz$ pe utilizarea unor principii chimice de ac "iune (utilizarea
unor substan"e chimice). !
Protec " ie biologic! – se bazeaz$ pe principii biologice de ac "iune (specii antagoniste,
feromoni, biocide de natur $ biologic$) !
Metode combinate de protec " ie
4. Remanen " a efectelor – Tipul de material tratat: !
Protec " ie temporar ! – aplicat$ lemnului verde, material brut, pentru a preveni degradarea
lemnului pana la uscarea materialului, sau prelucrarea, uscarea !i aplicarea unor tratamente remanente (ex. protec "ia bu!tenilor pana la prelucrare cu paste de protectie, protec"ia cherestelei ude pana la uscare prin tratamente de imersie) !
Protec " ie remanent ! – aplicat$ lemnului uscat la umiditatea de echilibru pentru o anumit $
utilizare, prelucrat la form $ #i dimensiuni !io care trebuie s $ asigure prelungirea duratei de via"$ în oper$. !
Protec " ie/tratamente de între " inere – tratare periodic $ (ex. aplicare/revigorare pelicule de
finisare).
U.1.3.3. Efecte %i cerin$e Efecte economice: De!i protec"ia lemnului implica costuri semnificative (produse de protectie, instalatii, costuri tehnologice), aceasta are efecte economice pozitive prin prelungirea duratei de viata a lemnului pus in opera (durata de utilizare) !i promovarea pentru utilizare in conditii de risc de degradare a unor specii lemnoase nedurabile, mai putin valoroase. Efectele ecomice pozitive sunt condi"ionate de un raport just calitate / pre % al produselor de protec "ie !i eficacitatea tratamentelor aplicate. Efecte ecologice: 9
!
Economia de resurse lemnoase
!
Utilizarea speciilor repede-crescatoare
!
Utilizarea de produse si tehnologii acceptate de restrictiile ecologice actuale Cerin # e impuse tratamentelor de protec # ie:
! !
Eficien "!: momentan$ #i în timp Impact ecologic minim (f $r$ efecte negative asupra mediului) în toate fazele: tratare –
utilizare – reciclare (tratarea materialului, utilizarea acestuia pe durata de via "$, reciclarea prin compostare dup $ scoaterea din uz) !
Costuri acceptabile
U.1.3.4. Protectia lemnului si legisla$ia Europeana %i na$ional# Directiva pentru Construc %ii a Comunit$%ii Europene impune o serie de 6 cerin "e esen"iale (Essential Requirements ER) tuturor materialelor utilizate în construc "ii. Utilizarea lemnului în construc"ii implic$ automat respectarea acestei directive, ceea ce implicit sau explicit impune protec "ia lemnului (p $strarea rezisten"elor mecanice !i siguran"a construc"iilor în timp, siguran "a la incendii) !i utilizarea unor produse ecologice !i sigure în acest scop ( sanatate si mediu). Cerin " e esen " iale – Essential Requirements
ER 1 – Rezisten "! mecanic! $i stabilitate ER 2 – Siguran "! în caz de incendii ER 3 – Igien! , s! n! tate $i mediu ER 4 – Siguran "! în utilizare ER 5 – Protec %ie împotriva zgomotului ER 6 – Economie de energie #i re%inerea c$ldurii Protectia lemnului si legislatia din Romania !
Legea 10/1995 – Calitatea in constructii
!
Ordin 1731/ 2006 - Specificatie tehnica privind protectiile elementelor de constructii din lemn impotriva agentilor agresivi - cerinte si criterii de performanta - ST 049-06
!
NP 005-03: Normativ privind proiectarea construc %iilor din lemn (revizuire NP 005-96).
10
Unitatea de înv#"are 2. Agen # i %i fenomene de biodegradare a lemnului Cuprins Unitatea de înv $%are 2. Agen % i &i fenomene de biodegradare a lemnului .........................................11 U.2.1 Introducere.................................................................................................................. 11 U.2.2 Obiectivele unit $%ii de înv$%are.................................................................................... 12 U.2.3 Tabloul agen"ilor de biodegradare a lemnului..............................................................12 U.2.4 Ciuperci (Fungii)......................................................................................................... 12 U.2.4.1. Caracteristici generale ......................................................................................... 12 U.2.4.2. Condi "ii fiziologice de dezvoltare ........................................................................ 14 U.2.4.3. Clasificarea ciupercilor lignicole saprofite........................................................... 14 U.2.4.4. Ciuperci de mucegai !i alb $streal$ ....................................................................... 15 U.2.4.5. Ciuperci de putregai (xilofage) ............................................................................16 U.2.5 Insecte xilofage ...........................................................................................................18 U.2.5.1. Coleoptere de lemn uscat (gândaci comuni)......................................................... 18 U.2.5.2. Isoptere (Termite subterane) – ( Fam Reticulitermes) ...........................................20 U.2.6 Biod $un$tori marini ................................................................................................... 20 U.2.6.1. Molu !te - Teredo navalis (Sfredelitorul cor $biilor) .............................................. 20 U.2.6.2. Crustacee - Fam. Izopode: Limnoria ...................................................................21
Introducere Biodegradarea lemnului reprezint $ cel mai grav fenomen de degradare a lemnului cu consecin"e economice negative importante datorit $ reducerii duratei de via"$ a lemnului pus în oper $ în condi"ii de exterior !i alte aplica" ii în mediu umed sau în contact cu solul. Din acest motiv bioprotec "ia lemnului (dezvoltat $ în acest curs în unit$"ile de înv$"are 2-x) constituie cea mai important $ parte a protec"iei lemnului. Abordarea ra"ional$ a bioprotec"iei lemnului impune cunoa !terea agen"ilor biologici de degradare a lemnului !i a mecanismelor de degradare induse de ace !tia. Prezenta unitate de înv $"are (U2) vizeaz $ tocmai acest aspect, prin prezentarea agen "ilor de biodegradare a lemnului !i a principalelor caracteristici fiziologice !i de dezvoltare a acestora, precum !i a efectelor caracteristice de biodegradare produse prin mecanisme specifice.
11
Obiectivele unit #"ii de înv#"are Dup$ parcurgerea acestei unit $%i de înv $%are studentul va fi capabil s $: •
identifice fenomele de biodegradare a lemnului !i s$ în"eleag$ mecanismele implicate în biodegradarea lermnului;
•
în"eleag$ condi"iile de dezvoltare a biod $un$torilor pentru identificarea riscului de biodegradare a lemnului în anumite condi "ii de utilizare a lemnului !i formularea unor principii de bioprotec "ie !i conservare.
•
Durata medie de parcurgere a acestei unit $%i de înv$%are este de circa 3 ore.
U.2.1 Tabloul agen$ilor de biodegradare a lemnului Agen"ii de biodegradare a lemnului (ce se înscriu în regnul vegetal !i animal) pot fi clasifica"i dup$ cum urmeaz $: I. Fungii lignicole – Ciuperci de mucegai !i alb$streal$ – Ciuperci de putregai (ciuperci xilofage) II. Insecte xilofage – Coleoptere (de lemn uscat) – gandaci – Isoptere - Termite III. Biod !un! tori marini – Molu!te – Crustacee IV. Bacterii
U.2.2 Ciuperci (Fungii) U.2.2.1. Caracteristici generale Ciupercile sau fungiile reprezint $ organisme vegetale (unicelulare sau pluricelulare) f $r$ clorofil$ care nu pot sintetiza materie organic $ necesar$ dezvolt$rii. Ca urmare, fungiile se instaleaz$ !i dezvolt$ pe medii organice (organisme vii sau moarte) pe care le degradeaz $ pentru a se hr$ni. Increngatura ciupercilor cuprinde peste 100.000 de specii. Func "ie de complexitatea morfologic$, ciupercile pot fi inferioare sau superioare. Fungii (Ciuperci) lignicole – clas$ de fungii ce colonizeaz $ !i degradeaz$ materiale lignocelulozice, deci !i lemnul. 12
Fungiile lignicole, func "ie de tip, pot folosi drept surs$ de hran$ doar compu !ii chimici mic-moleculari u !or asimilabili (zaharuri, amidon) sau pot chiar compu !ii chimici principali ai lemnului pe care îi scindeaz$ în compu !i asimilabili cu ajutorul unui sistem enzimatic propriu. Fungiile lignicole pot fi de dou $ categorii, func "ie de tipul de material atacat: !
Fungii lignicole parazite – atac$ arborii pe picior (organisme vii)
!
Fungii lignicole saprofite – atac$ lemnul ca material (brut, prelucrat) sau lemnul scos din uz producând descompunerea (reciclarea) acestuia.
În contextul acestui curs !i al protec"iei lemnului, sunt importante fungiile saprofite ce se pot instala în condi " ii favorabile de umiditate !i temperatur$ pe lemnul pus în oper $ conducând la fenomene de degradare superficiale sau în profunzime. Fungiile se înmul"esc prin spori (forma "iuni microscopice granulare) care se r $spândesc u !or prin aer purtate de vânt (la zeci !i sute de km in câteva minute) infestând mediul înconjur$tor. Sporii germineaz $ pe substraturile organice (ex. lemn) în condi "ii adecvate de umiditate !i temperatur $ formând hife (forma "iuni filiforme delicate cu pere "i sub"iri ce con"in protoplasm$) ce cresc !i se ramific$ rapid (în/pe substratul atacat) formând miceliul. Prin dezvoltarea miceliului ciupercilor superioare se formeaz $ la suprafa"a substratului atacat corpul fructifer al ciupercii (partea vizibil $ format$ din picior !i p$l$rie numit $ carpofor) cu organe produc $toare de spori. La maturizare ace !tia sunt expulza "i !i se r$spândesc rapid r $spândind astfel !i atacul.
Figura 2-1. Aspecte caracteristice anatomiei fungiilor: hife, miceliu, corp fructifer cu organe producatoare de spori.
13
De remarcat faptul c $ degradarea lemnului are loc datorit $ miceliulului dezvoltat în lemn, care are rolul unei r $d$cini ce extrage !i transport$ substan"ele nutritive, miceliu nevizibil pe suprafa"$ (în cele mai multe cazuri), astfel c $ acest atac poate fi uneori greu de detectat. Lemnul poate fi degradat pân $ la putregai (pierderea total $ a rezisten"elor mecanice) f $r$ a se forma un corp fructifer!!!
U.2.2.2. Condi$ii fiziologice de dezvoltare Dezvoltarea fungiilor este legat $ de o serie de condi"ii fiziologice de dezvoltare !i anume: -
substrat organic / nutrien "i
-
ap$ în cantitate suficient $
-
oxigen f $r$ aerisire excesiv$
-
temoperatur $ corespunz$toare.
În acest context se prezint $ sintetic în tabelul urm $tor condi "iile pentru dezvoltarea ciupercilor lignicole pe lemn, respectiv condi "iile în care poate ap $rea atacul fungic asupra lemnului. Tabelul 2-1 Condi$ii pentru dezvoltarea ciupercilor lignicole saprofite (atacul fungic al lemnului)
Cerin"# Valori fiziologic# W optim 35-50 % - ap$ liber$ #i suficient oxigen Ap# Con%inut de W minim 20 % ( ϕ ≥ 70 %) – pragul critic pentru atacul fungic al lemnului umiditate în lemn Oxigen
Temperatur#
Nutrien"i
pH
Necesar pentru respira"ie – nu se dezvolt $ în lipsa total$ a oxigenului CO2 inhib $ dezvoltarea; aerisirea regulat$ favorizeaz$ uscarea lemnului #i încetine #te dezvoltarea ciupercilor Necesarul de O 2 corelat cu umiditatea lemnului T optim 25-30°C Dezvoltare posibil$ în intervalul +1-2°C pân $ la + 40 (maxim 45)°C Majoritatea fungiilor rezist $ la înghe % – reactivare în sezonul biologic activ (martie-noiembrie) Compu!i de natur# organic#, de complexitate diferit $ (monozaharide, dizaharide, polizaharide) func %ie de sistemul enzimatic Prezen"a N (organic, anorganic) este necesar $ pentru dezvoltare. Optim 4,5-5,5 u#or acid – normal pentru lemn Degradarea lemnului de c $tre fungii duce la sc $derea pH-ului
U.2.2.3. Clasificarea ciupercilor lignicole saprofite Dup$ nivelul de atac (corelat cu morfologia fungiilor !i complexitatea sistemului enzimatic), ciupercile lignicole saprofite se împart în dou $ categorii:
14
1. Fungii de mucegai %i alb! streal ! – ce produc discolor#ri (pete, colora "ii) superficiale sau penetrante f $r$ afectarea rezisten"elor fizico-mecanice; atac concentrat în zona de alburn pentru material cu umiditate mare. 2. Fungii de putregai (ciuperci xilofage) – ce conduc la putrezirea lemnului.
Putrezirea lemnului: descompunere a lemnului
sub ac %iunea ciupercilor sau a altor
microorganisme rezultând o înmuiere, pierdere de mas $ #i de rezisten%$ progresiv$ #i adesea o schimbare de textur $ #i culoare - lemnul devine friabil, sf $râmicios !i cedeaz$ la solicit $ri minime. Încindere: Primul stadiu al putrezirii, caracterizat prin vine sau colora %ii în lemn, textura general$ #i propriet$%ile mecanice r$mânând mai mult sau mai pu %in neschimbate. Survine înainte de doborâre sau în timpul stoc $rii.
U.2.2.4. Ciuperci de mucegai %i alb#streal# !
Produc pete superficiale de diverse culori – DISCOLOR $ RI
!
NU afecteaz$ compu!ii chimici principali ai lemnului
!
Rezisten"ele fizico-mecanice NU sunt afectate
!
Afecteaz$ negativ aspectul - Reduc valoarea economic $ a materialului lemnos
!
Poate fi modificat $ (crescut$) permeabilitatea lemnului
Mucegai – dezvoltare fungic $ pufoas$ sau pr$foas$ pe suprafa"a lemnului cu umiditate mare – p$strat în condi"ii de umidiate ridicat $
Figura 2-2 Lemn atacat de ciuperci de mucegai
Alb! streal ! – colora "ie fungic$ albastru-gri pân $ la negru • Alb! streal ! superficial ! – poate fi îndep $rtat$ prin rindeluire pe o grosime de max 2 mm. • Alb! streal ! penetrant! – colora"ie în profunzime ce nu poate fi îndep $rtat$ prin rindeluire superficial$ (Apare pe cheresteaua debitat $ din bu !teni deja ataca"i de ciupercile de alb $streal$) •
Exemple ciuperci de alb $streal$: Ophiostoma, Sclerophoma, Aureobasidium 15
•
Alb$streala apare frevcvent pe alburnul lemnului de r $!inoase !i pe cheresteaua de fag ud$ (în combina "ie cu mucegai)
•
Se impune tratarea provizorie a bu !tenilor / cherestelei umede cu produse speciale ANTIBLUE (anti albastreala)
U.2.2.5. Ciuperci de putregai (xilofage) !
Degradeaz$ lemnul în profunzime – putregai
!
Afecteaz$ compu !ii chimici principali (celuloz $, hemiceluloze, lignin $) pe care îi scindeaz$ în compu !i mic-moleculari asimilabili cu ajutorul sistemului enzimatic p ropriu
!
Reduc drastic rezisten"ele fizico-mecanice
!
În faze incipiente pot ap $rea discolor $ri pe suprafa "a lemnului
!
În alte cazuri atacul nu poate fi sesizat pe suprafa "$
Clasificare: •
Ciuperci de putregai brun (cubic) - Basidiomycetes
•
Ciuperci de putregai alb (fibros) - Basidiomycetes
•
Ciuperci de putregai moale - Ascomycetes
A. Ciuperci de putregai brun (cubic) – clasa Basidiomycetes !
Lemnul atacat de ciuperci de putregai brun – culoare brun$, cu multiple fisuri !i cr$p$turi interne in direc "ia fibrelor !i perpendicular pe acestea ce duc la dezagregarea in fragmente cubice
!
Ciupercile de putregai brun degradeaz $ în mod selectiv celuloza si hemicelulozele lasând un reziduu bogat in lignin $ (de culoare brun închis).
!
Atac$ preponderent r $!inoasele
!
Exemple: Serpula lacrymans (Merulius
Figura 2-3 Asp#ectul lemnului atacat de ciuperci de putregai brun
16
B. Ciuperci de putregai alb (fibros) !
Lemnul atacat de ciuperci de putregai alb – culoare deschis$, albicioas$, tendin"$ de defibrare, rupere cu smulgere de fibre
!
Ciupercile de putregai alb posed $ un sistem enzimnatic complex ce permite degradarea tuturor compu !ilor chimici principali (celuloza, hemicelulozele !i lignina)
!
Afectarea ligninei din stratul de lipire conduce la albire !i tendin"a de separare reciproc $ a elementelor anatomice – defibrare
!
Atac$ preponderent foioasele
!
Exemple: Coriolus versicolor
Figura 2-4 Asopectul lemnului atacat de ciuperci de putregai alb
C. Ciuperci de putregai moale ! Ciupercile de putregai moale produc o închidere de culoare !i înmuiere progresiv $ a lemnului de la suprafa "$ spre interior !
Produc degradare selectiv $ a celulozei !i hemicelulozelor
!
Putregai caracteristic pentru lemnul aflat în contact cu solul !i/sau ap $ dulce
Figura 2-5 Aspectul lemnului atacat de ciuperci de putregai moale
De remarcat faptul c $ în aplica" ii concrete, func "ie de condi"iile de utilizare, la degradarea lemnului pot contribui 2 sau toate cele 3 tipuri de ciuperci de putregai, producându-se astfel o degradare avansat $.
17
U.2.3 Insecte xilofage Insectele ce g$sesc în lemn ad $post !i hran$ se impart in: !
insecte de scoar "$ – cambiale (atac limitat la nivelul regiunii cambiale sub scoar "$)
!
insecte xilofage (atac $ lemnul in profunzime)
Insectele xilofage degradeaz $ lemnul prin s $parea unor galerii ce afecteaz $ integritatea structural$ !i rezisten"ele fizico-mecanice. Diverse specii de insecte xilofage pot ataca: !
Arborii pe picior (p $dure)– pot produce uscarea
!
Bu!tenii proasp $t doborâ"i, lemn verde, bogat în sev $
!
Lemnul uscat la Ue specific $ diverselor utiliz $ri (8-10 % interior, 12-15% exterior),
neprelucrat/prelucrat, depozitat sau pus în oper $ Protec"ia lemnului se refer $ la aceast$ categorie – insecte de lemn uscat. Aceste insecte se încadreaz$ în 2 ordine, fiecare cu mai multe familii: ordinul coleoptere !i ordinul isoptere.
U.2.3.1. Coleoptere de lemn uscat (gândaci comuni)
!
Ciclul biologic de dezvoltare al acestor insecte cuprinde urm $toarele stadii de dezvoltare: Ou – Larv# - Nimf # – Adult Degradarea lemnului este realizat $ de c$tre larve ce sap$ galerii în lemn
!
Lemnul: ad $post !i surs$ de hran$
!
Ciclul biologic ou-adult poate varia de la 6 luni - 12 luni la 2-10 (17) ani
!
NU necesit$ un anumit nivel minim de umiditate în lemn
!
Temperaturi +2 la + 35(40)°C
!
Umiditatea !i temperatura favorizeaz$ dezvoltarea larvelor
!
Figura 2-6 Insecte coleoptere in diverse stadii de dezvoltare %i aspectul lemnului degradat
18
Atacul insectelor se eviden"iaz$ prin galeriile de zbor ce apar pe suprafa "$ când adultul p $r$se!te lemnul (dup $ ce degradarea a avut loc). Formarea de rumegu & în jurul galeriilor de zbor indic$ un atac activ. În interiorul lemnului se formeaz $ un sistem de galerii în profunzime ce afecteaz$ rezisten"ele fizico-mecanice. Lemnul puternic degradatare un aspect buretos, se sfarm$ u!or. În cadrul acestui ordin se încadreaz $ mai multe familii de insecte xilofage, dintre care cele mai importante în degradarea lemnului sunt 3 clase ce sunt considerate !i în definirea durabilit$"ii naturale a lemnului: ! ! !
Anobium Hylotrupes Lyctus
A. Anobium – Anobium punctatum -Carii (Fam anobidae) •
Atac# lemnul de r#%inoase (R) %i foioase (F)
•
Atac preponderent pe zona de alburn, dar este posibil !i atacul duramenului pentru anumite specii lemnoase
•
Degradeaz$ !i asimileaz$ celuloza din lemn
•
Se dezvolt$ bine în condi"ii de interior – atac foarte frecvent pe obiectele vechi de mobilier (circa 80 % din total obiecte)
•
Dezvoltarea larvelor este favorizat $ de umiditatea ridicat $ a aerului !i temperatura moderat $ – pivni"e, subsoluri, biserici, depozite muzee
•
Tendin"a de a reveni pe lemnul atacat – distrugeri puternice
•
Ciclul de via "$ 12 luni – 2-3 ani
•
Adult: 3-9 mm, cafeniu
•
Larve: 3-4 mm
•
Galerii albe cu diametru mic (aprox 1-2 mm) umplute cu rumegu !
B. Hylotrupes – Hylotrupes bajulus -(Fam. Cerambycidae) Croitori •
Atac# exclusiv lemnul de r #%inoase (R) Atacul se rezum $ în general la zona de alburn
•
Degradeaz$ !i asimileaz$ celuloza din lemn.
•
Au nevoie de albumina
•
Este posibil !i atacul duramenului pentru anumite specii lemnoase
•
Ciclul de via "$ cel mai lung 2 – 4 - 10 (– 17) ani – apari "ia târzie a semnelor de atac
•
Galerii albe, pline cu rumegu !, dese, cu diametru mare (aprox 3-5 mm), longitudinale;
•
g$uri de zbor 5-7 mm. •
Larve 10 - 20 -35 mm 19
•
Adul"i : 10 -20 mm, culoare neagr $, antene lungi
•
Atac frecvent pentru lemnul din structura acoperi %ului – în special lemn ce nu a fost uscat corespunz$tor !i are resturi de coaj $; atac la case (vechi) 20-60 ani
•
Condi"ii optime dezvoltare larve: 28-30ºC, Usf.
•
1 femel$ – 200 ou $
C. Lyctus – Lyctus bruneus (Fam. Lycticidae) •
Atac# exclusiv lemnul de foioase (F)
•
Specii cu pori cu diametru mai mare de 90 µm
•
Atacul se rezum $ la zona de alburn, deoarece aceste insecte nu pot asimila decât compu!i chimici simpli de tipul zaharurilor, amidonului pe care îi g $sesc în aceast$ zon$
•
Umiditate optim$ material lemnos 10-28 %; nu se dezvolt $ la umiditate mai mic$ de 8 % sau mai mare de 40%
•
Ciclul de via "$ este de 6-12 luni
•
Galerii brune – aureol $ brun$ în jurul galeriilor de zbor !i al canalelor s $pate în lemn
•
Adult: brun- castaniu, 2-7 mm lungime
U.2.3.2. Isoptere (Termite subterane) – ( Fam Reticulitermes) •
Termite – furnici albe cu corp moale Atac$ în general lemnul în contact cu solul dar atacul se raspândeste apoi in tot elementul/ constructia afectata
•
Atacul este realizat de insectele adulte lucr $toare
•
Atacul începe în interiorul lemnului, în direc "ia fibrelor fiind adesea nesesizabil pe suprafa "$
•
Degradare foarte avansat $ prin distrugerea celulozei
•
Termitele tr$iesc în zone climatice calde !i umede
•
Zone limitate în Europa -«Termite de import» aduse cu bustenii, cheresteaua importata din zonele calde !i umede
U.2.4 Biod#un#tori marini U.2.4.1. Molu%te - Teredo navalis (Sfredelitorul cor $biilor) • Sap$ galerii în lemn pentru ad $post !i hran$, are capacitatea de a degrada celuloza. • Surs$ suplimentar $ de hran$ - plancton 20
• Nu p$r$se!te lemnul atacat astfel c $ poate atinge lungimi considerabile de la 0,3 m la 1 m. • Semne exterioare de atac - galerii de intrare cu diametrul 0.30 cm. • R$spândit cu prec $dere în m $ri din zone tropicale !i temperate cu salinitate sc$zut$.
U.2.4.2. Crustacee - Fam. Izopode: Limnoria •
Lungime 0.3-0.6 cm
•
Atac paralel cu suprafa"$, penetrare
•
Tunele de 2.5 cm
•
Degradeaz$ celuloza
•
Se r$spândesc în zona de atac de la lemn infestat la lemn s $n$tos
•
Raspandire pe areal mai mare
•
Probleme notabile - Marea Britanie, Tarile Nordice (Scandinavia)
1 cm
21
Unitatea de înv#"are 3. Durabilitatea natural# a lemnului Cuprins Unitatea de înv $%are 3. Durabilitatea natural $ a lemnului ...............................................................22 U.3.1 Introducere.................................................................................................................. 22 U.3.2 Obiectivele unit $%ii de înv$%are.................................................................................... 22 U.3.3 Definirea durabilit $"ii naturale..................................................................................... 23 U.3.4 Durabilitatea natural $ fa%$ de ciuperci lignicole...........................................................23 U.3.5 Durabilitatea natural $ fa%$ de larve de coleoptere (insecte xilofage) de lemn uscat....... 25 U.3.6 Durabilitatea natural $ fa%$ de termite........................................................................... 25 U.3.7 Durabilitatea natural $ fa%$ de d $un$tori marini ............................................................26 U.3.8 Durabilitatea natural $ #i impregnabilitatea diferitelor specii lemnoase......................... 27 U.3.9 TESTE DE AUTOEVALUARE..................................................................................33
Introducere Dup$ cum s-a ar $tat anterior lemnul este un material biodegradabil, susceptibil la atacul diver !ilor agen"i biotici activi în diverse medii de utilizare a lemnului. Este important de !tiut îns$ c$ speciile lemnoase difer $ între ele din punct de vedere al susceptibilit $"ii la atacul biologic, adic $ au durabilit $"i naturale diferite. Cunoa!terea durabilit$"ii naturale a diferitelor specii lemnoase este extrem de important $ pentru o utilizare ra "ional$ a lemnului pentru selectarea unei specii care s$ asigure o durat $ de via"$ cât mai lung$ f $r$ un tratament de protec "ie pentru o anumit $ aplica"ie, sau evaluarea corect $ a necesit$"ilor de protec "ie pentru o anumit $ specie lemnoas $ într-o utilizare dat $.
Obiectivele unit #"ii de înv#"are Dup$ parcurgerea acestei unit $%i de înv $%are studentul va fi capabil s $: •
în"eleag$ !i utilizeze conceptul de durabilitate natural $ a lemnului
•
în"eleag$ modul de determinare !i modul de codificare a durabilit $"ii naturale
•
stabileasc$ !i exprime codificat !i explicit durabilitatea natural $ a diferitelor specii lemnoase
•
s$ compare dpdv al durabilit $"ii naturale !i impregnabilit$"ii speciile lemnoase
22
•
Durata medie de parcurgere a acestei unit $%i de înv $%are este de circa 3 ore.
U.3.1 Definirea durabilit #$ii naturale Durabilitatea natural$ a lemnului este însu #irea speciilor de lemn, în stare natural $, de a rezista la ac%iunea de degradare din partea agen % ilor biologici distructivi. Durablitatea lemnului #i a materialelor derivate din lemn se determin $ #i se clasific$ în conformitate cu SR EN 350-1, adoptat$ în România în 1997. Conform acestei norme durabilitatea natural ! a lemnului este rezisten " a intrinsec! a lemnului la atacurile unor organisme distructive. În vederea determin $rii acesteia, esen%a (specia) de încercat se compar $ cu esen%e de referin%$, în teste de laborator sau în teren (încerc $ri de câmp – field tests) efectuate conform metodelor reglementate prin standarde specifice. Ca esen %e de referin%$ se folosesc: alburn de pin (Pinus sylsestris), la încercarea speciilor de r $#inoase #i fag ( Fagus sylvatica ) la încercarea speciilor de foioase. Norma amintit $ ofer$ indica%ii asupra metodelor de determinare a durabilit$%ii naturale a lemnului masiv, netratat, fa %$ de: •
ciuperci lignicole,
•
insecte (coleoptere #i termite),
•
d$un$tori marini,
#i principiile de clasificare a speciilor de lemn bazate pe rezultatele acestor metode de încercare.
Referitor la durabilitatea natural $ a lemnului, vom analiza aspectele specifice ale clasific $rii, codific$rii !i determin$rii acesteia în func %ie de natura biod $un$torilor.
U.3.2 Durabilitatea natural# fa"# de ciuperci lignicole Aprecierea durabilit $%ii lemnului fa "$ de ciuperci se face dup $ încerc$ri în teren sau de laborator. Datele din încerc $ri în teren au prioritate fa %$ de cele de laborator, pentru climatul temperat, în cazul existen%ei datelor respective. Dac $ nu exist$ date din încerc $rile de câmp, este posibil$, #i o clasificare provizorie, pe baz $ de date din încerc$ri de laborator. Determin$rile se fac pe epruvete debitate din duramen, alburnul tuturor speciilor fiind considerat nedurabil. De remarcat c $ în spriritul acestei norme termenul de duramen se folose #te pentru toate speciile inclusiv cele f $r$ duramen diferen%iat #i reprezint $ partea interioar $ a trunchiului. Încerc! rile de câmp (în teren): se fac în conformitate cu SR EN 252:1995 (Încercarea în poligon pentru determinarea eficacit $%ii de protec %ie a unui produs de protec %ie în contact cu 23
solul) pentru esen " a de lemn pentru încercare în compara %ie cu esen " a de referin "! care a fost prezentat$ mai sus. Probele sunt sub form $ de %$ru#i, iar încerc$rile încep prim $vara iar examinarea lor se face de dou $ ori pe an, în septembrie/octombrie #i martie/aprilie. Durata vie %ii %$ru #ilor afla%i în încercare, este exprimat $ în func %ie de cea a %$ru#ilor de referin %$, stabilindu-se
5 clase de durabilitate natural#, cum se indic$ în Tabelul 3-1. Tabelul 3-1 Clase de durabilitate natural# a lemnului fa"# de ciuperci lignicole, definite de EN 350-1, conform rezultatelor încerc#rilor de câmp (în teren), dup# EN 252
Clasa de durabilitate 1 2 3 4 5 X=
Rezultatele încerc#rilor de câmp exprimate în valori ale lui x
Descriere Foarte durabil Durabil Durabilitate medie Durabilitate redus$ Nedurabil
x > 5,0 3,0 < x ≤ 5 2,0 < x ≤ 3 1,2 < x ≤ 2 x ≤1,2 Via%a medie a %$ru#ilor de încercare Via%a medie a celei mai durabile serii de %$ru#i de referin %$
Încerc! rile de laborator: se bazeaz$ pe SR EN 113:1995. Ciupercile de încercare (su #e conform EN 113) recomandate pentru a fi utilizate func %ie de specia lemnoas$ de încercat, sunt prezentate în Tabelul 3-2. Tabelul 3-2 Ciuperci lignicole (Basidiomycete) recomandate pentru încerc#rile micologice de laborator conform EN 113
Încerc#ri pe lemn de ra!inoase
Încerc#ri pe lemn de foioase
Gloeophyllum trabeum Serpula lacrymans Poria placenta
Gloeophyllum trabeum Serpula lacrymans Coriolus versicolor
În cadrul încerc $rii epruvetele din specia de încercat #i specia de referin%$ se supun atacului biologic al fungiilor xilofage men %ionate în culturi pure timp de 16 s $pt$mâni. Dup $ acest interval se determin$ pierderea de mas $. Valorile pierdererilor de mas $, în urma atacului biologic, PM [%], se calculeaz $ pentru fiecare epruvet $ în parte conform ecua %iei(3-1), dup $ care se face media pe tip de epruvete, de referin %$ #i de încercat, utilizându-se minim cinci epruvete pentru fiecare caz în parte. În Tabelul 3-3 se prezint $ încadrarea speciilor lemnoase în cele cinci clase de durabilitate natural $ conform acestor încerc $ri. (3-1)
PM = 100 × (m0 – m1) / m0, [%]
24
în care: m0 este masa epruvetei, în stare uscat $, înainte de încercare, în g m1 – masa epruvetei, în stare uscat $, dup $ încercare, în g Tabelul 3-3 Clase de durabilitate natural# a lemnului fa"# de ciuperci lignicole, definite de EN 350-1, conform rezultatelor încerc#rilor de laborator, dup# EN 113
Clasa de durabilitate
x=
Descrierea
Foarte durabil 1 Durabil 2 Durabilitate medie 3 Durabilitate redus$ 4 Nedurabil 5 Pierdere de mas $ medie a epruvetelor de încercare Pierdere de mas $ medie a epruvetelor de referin%$
Rezultatele încerc#rilor de laborator exprimate în valori ale lui x x < 0,15 0,15 < x ≤ 0,30 0,30 < x ≤ 0,60 0,60 < x ≤ 0,90 x > 0,90
U.3.3 Durabilitatea natural# fa"# de larve de coleoptere (insecte xilofage) de lemn uscat Încercarea se face cu larve de insecte din cele trei clase prezentate în U2: Anobium (A), Hylotrupes (Hy) !i Lyctus (L). O esen%$ lemnoas$ este clasificat$ ca “sensibil#”- S la insecta
coleoptera de încercat dac $ ea este atacat$ în cursul încerc $rii. Dac$ nu este atacat $ #i dac$ în aceea#i încercare esen%a lemnoas$ de referin%$ este atacat$, esen%a este clasificat$ ca “ durabil#”-
D. Încercarea se face prin metode stabilite prin norme europene pentru fiecare tip de insect $ în parte. Testele se execut $ pe epruvete din alburn, duramenul tuturor speciilor fiind în general rezistent la atacul acestor insecte. În cazul unor specii cu duramen sensibil se va folosi nota %ia
SH (hearwood sensible).
U.3.4 Durabilitatea natural# fa"# de termite Este indicat s$ se evalueze rezisten %a lemnului la atacul termitelor utilizând procedurile derivate din EN 118. Procedurile de încercare descrise în EN 118 permit ob %inerea unei sc$ri de atac de la 0 la 4 . Încercarea poate fi considerat $ valid$, dac$ este ob%inut un atac de cota %ia 4, al esen%ei de referin%$. Încercarea se efectueaz $ pe epruvete debitate din duramen, alburnul tuturor speciilor fiind sensibil la atacul termitelor. Clasificarea durabilit $%ii naturale a esen%elor lemnoase fa%$ de atacul termitelor se face în acord cu datele din Tabelul 3-4. Tabelul 3-4 Clase de durabilitate natural# a lemnului fa"# de termite, definite de EN 350-1, conform încerc#rilor dup# EN 118
Clasa de durabilitate D M S
Descriere Durabil Durabilitate medie Sensibil 25
Cota"ie medie 0–1 2 3-4
U.3.5 Durabilitatea natural# fa"# de d#un#tori marini Evaluarea rezisten%ei lemnului la atacul d $un$torilor marini, se face în conformitate cu EN 275 prin expunerea epruvetelor de referin "$ !i de încercat în mediu marin (scufundate în mare). Epruvetele de referin %$ se fac din alburn de pin. Epruvetele din specia de încercat se confec% ioneaz$ din duramen, alburnul fiind considerat nerezistent pentru toate speciile. Prin încercarea experimental$, se determin$ timpului necesar de a #teptare pân$ când se produce ruperea natural$ a epruvetelor de încercat, iar evaluarea durabilit $%ii naturale fa %$ de d$un$tori marini se face conform Tabelul 3-5. Tabelul 3-5 Clase de durabilitate natural# a lemnului fa"# de d#un#tori marini, definite de EN 350-1, conform încerc#rilor dup# EN 275
Clasa de durabilitate D M S
x=
Descriere
Rezultatele încerc#rilor în teren, exprimate în valori ale lui x x > 3,0 1,2 < x ≤ 3,0 x ≤ 1,2
Durabil Durabilitate medie Sensibil
Via%a medie a epruvetelor de încercare Via%a medie a celei mai durabile serii de epruvete de referin %$ Din cele prezentate rezult $ faptul c$ durabilitatea natural$ a lemnului este o no %iune
complex$. Astfel ea se determin $ #i noteaz$ în mod specific pentru fiecare clas $ /tip de agent biologic de degradare. În Tabelul 3-6 se prezint $ o sintez$ a claselor de durabilitate natural $ a lemnului func %ie de natura agentului biologic de încercare. Tabelul 3-6 Sinteza claselor de durabilitate natural# a lemnului definite de SR EN 350 func "ie de natura agentului de biodegradare
Agen"i biologici de încercare
Ciuperci , încercare în câmp-teren (field) Ciuperci , încercare de laborator* IC Hylotrupes bajulus – (R). Anobium punctatum – (R,F) Lyctus brunneus –(F) Termite D#un#tori marini
Foarte durabil
Durabil
1F
2F
1B
2B
Durabilitate natural# Durabilitate Durabilitate medie redus#
Nedurabil
3F
4F
5F
3B
4B
5B
DHy
S Hy /SHHy
DA
SA /SHA
DL
SL
DT DMa
MT MMa
ST SMa
* Nu se aplic$ uzual, clasificarea în EN 350 s-a f $cut pe baza încerc$rilor în teren/ experien%a practic$
Este de asemenea important de subliniat c $ durabilitatea unei anumite specii lemnoase poate fi diferit $ func%ie de natura agentului de încercare, spre exemplu poate fi rezistent $ la fungii dar sensibil$ la insecte coleptere, termite sau biod $un$tori marini. 26
U.3.6 Durabilitatea natural# !i impregnabilitatea diferitelor specii lemnoase Durabilitatea natural$ a lemnului depinde, în special, de structura anatomic $ #i compozi%ia chimic$, deci de specia lemnoas $, fiind o caracteristic $ foarte variabil$ a lemnului speciilor autohtone #i exotice. Durabilitatea natural $ fa%$ de ciuperci, insecte #i biod$un$tori marini a celor mai importante specii lemnoase, precum #i impregnabilitatea lor, ce constituie un factor important în protec %ia lemnului, sunt prezentate sub forma unui ghid în SR EN 350-2. Din acesta s-au extras pentru exemplificare datele din Tabelul 3-8. Impregnabilitatea lemnului se define #te ca u #urin%a cu care lemnul este penetrat de o substan%$ de tratare în stare lichid $. Aceasta este în fapt determinat $ de permeabilitatea lemnului ca însu #ire fundamental $ a sa. Clasificarea impregnabilit $%ii lemnului conform SR EN 350-2 se face dup$ cum se prezint $ în Tabelul 3-7. Tabelul 3-7 Clasificarea impregnabilit#"ii lemnului conform SR EN 350-2
Clase de impregnabilitate
Descriere
Explica"ie
Impregnabil (Permeabil) Impregnabilitate medie (Permeabilitate medie)
U $ or de tratat, lemnul debitat poate fi penetrat cu un tratament sub presiune f $r$ dificult$%i Destul de u$ or de tratat: în mod obi#nuit o 2 penetra%ie total$ nu este posibil $, dar dup $ 2-3 h de tratament sub presiune, poate fi atins $ o penetrare transversal$ de peste 6 mm la r $#inoase, iar în cazul foioaselor o propor %ie important$ de vase pot fi penetrate Pu"in impregnabil Dificil de tratat, un tratament sub presiune de 3-4 3 (Pu%in permeabil) h poate realiza o penetrare transversal $ de maximum 3-6 mm Neimpregnabil Virtual imposibil de tratat: foarte pu %in produs de 4 (Impermeabil) tratare este absorbit; dup $ 3-4 h de tratare sub presine; penetr $ri longitudinale #i transversale minime Not#: Clasele de impregnabilitate nu pot fi exact definite #i diferen%iate (în special 2 #i 3). Esen%ele de lemn din aceste clase prezint$ adesea penetra %ii foarte neregulate - Impregnabilitatea duramenului #i alburnului sunt foarte diferite. - Pentru tratarea unui reper din lemn cu duramen nediferen %iat se consider $ impregnabilitatea duramenului #i durabilitatea alburnului.
1
27
Tabelul 3-8 Durabilitatea natural# !i impregnabilitatea unor specii lemnoase cu importan"# economic# în Europa, conform EN 350-2
Nr Denumirea 'tiin"ific#
Denumiri Comune
Provenien"# Domeniul Durabilitate natural# Impregnabilitate L#"ide densitate Fungii Insecte xilofage Duramen Alburn mea alburla U= 12% 3 [kg/m ] Hylotru- Anobium Termite Heartwood Sapwood nului pes
A. Durabilitatea natural# a principalelor specii de r#!inoase 440-460-480 1. Abies alba Mill. Ro: brad Europa Excelsior Franco E: fir America de A. procera Nord F: sapin D: Tanne 470-600-650 2. Larix decidua Mill. Ro: larice Europa L. x eurolepsis A. Henr. E: larch Japonia L. occidentalis F: mélèze D: Lärche 440-460-470 3. Picea abies (L) Karst Ro: molid Europa E: Norway spruce F: epicéa 7. Pinus sylvestris L.
8. Taxus baccala L.
D: Fichte Ro: pin-silvestru E: Scots pine; redwood F: pin sylvestre D: Kiefer F'hre Ro: tis# E: yew F: if D: Eibe
4
SH
SH
S
2-3
2v
x
3-4
S
S
S
4
2v
s
4
SH
SH
S
3-4
3v
x
Europa
500-520-540
3-4
S
S
S
3-4
1
s-m
Europa
650-690-800
2
S
S
n/a
3
2
vs
330-370-390
2
S
S
S
3-4
3
s
610-640-680
5
S
S
1
1
x
500-540-590
5
SH
S
1
1
x
500-530-550
5
S
S
1
1
x
640-660-670
5
S
S
1-2
1-2
x
28
9. Thuia plicata D.Don
Ro: tuie gigantic#, America de Nord cedru E, F, D: western UK cultivat red cedar
B. Durabilitatea natural# a principalelor specii de foioase 1. Acer pseudoplatanus L. Ro: paltin de câmp; Europa Acer platanoides L. paltin de munte E: sycamore maple; Norway maple F: erable sycamore D: Ahorn 2 Aesculus hippocastanum Ro: castan porcesc Europa L. E: European horsechestnut F: maronnier d´Inde D: Rosskastanie 3. Alnus glutinosa (L.) Ro: aninul negru; Europa Gaertn. aninul alb A. incana (L.) Moench E: alder F: aulne D: Erle 4. Betula pubescens Ehrh. Ro: mesteac$n Europa
9. Thuia plicata D.Don
Ro: tuie gigantic#, America de Nord cedru E, F, D: western UK cultivat red cedar
B. Durabilitatea natural# a principalelor specii de foioase 1. Acer pseudoplatanus L. Ro: paltin de câmp; Europa Acer platanoides L. paltin de munte E: sycamore maple; Norway maple F: erable sycamore D: Ahorn 2 Aesculus hippocastanum Ro: castan porcesc Europa L. E: European horsechestnut F: maronnier d´Inde D: Rosskastanie 3. Alnus glutinosa (L.) Ro: aninul negru; Europa Gaertn. aninul alb A. incana (L.) Moench E: alder F: aulne D: Erle 4. Betula pubescens Ehrh. Ro: mesteac$n Europa B. pendula Roth E: European birch F: bouleau D: Gemeine Birke 5. Eucalyptus diversicolor Ro: Karri Australia Eucalyptus marginata Ro: Jarah –mahon Australia 6. Carpinus betulus L. Ro: carpen Europa E: hornbean F: charme D: Hainbuch
330-370-390
2
610-640-680
S
S
S
3-4
3
s
5
S
S
1
1
x
500-540-590
5
SH
S
1
1
x
500-530-550
5
S
S
1
1
x
640-660-670
5
S
S
1-2
1-2
x
800-880-900 790-830-900 750-800-850
2 1 5
N/a N/a N/a
n/a M S
4 4 1
1 1 1
s s x
29
7. Carya glabra 8. Castanea sativa Mill.
9. Fagus sylvatica
10. Fraxinus excelsior
11. Juglans regia L.
12. Khaya ivorensis K. anthotheca
13. Populus
Ro: hicory E, F, D: hickory h ickory Ro: castan E: sweet chestnut F: chataigne D: Edelkastan Ro: fag E: European beech F: hêtre D: Buche Ro: frasin E: European ash F: frêne D: Esche Ro: nuc E: European walnut F: noyer D: Nussbaum Ro: mahon, Acaju de Africa E: Mahagony F: Acajou d´Afrique Ro: plop
America de Nord Europa
790-800-830
4
n/a
S
2
1
x
540-590-650
2
S
M
4
2
s
Europa
690-710-750
5
S
S
1 (4 inim $ ro #ie)
1
x
Europa
680-700-750
5
S
S
2
2
(x)
Europa
630-670-680
3
S
S
3
1
s
Africa
490-520-530 650-720-800
3
n/a
S
4
2
s
Europa
420-440-480
5
S
S
3v
1v
7. Carya glabra 8. Castanea sativa Mill.
9. Fagus sylvatica
10. Fraxinus excelsior
11. Juglans regia L.
12. Khaya ivorensis K. anthotheca
13. Populus spp.: P. nigra L. P. alba L. P. hybrid . 14. Pterocarpus soyauxii 15 Quercus robur L.
Ro: hicory E, F, D: hickory h ickory Ro: castan E: sweet chestnut F: chataigne D: Edelkastan Ro: fag E: European beech F: hêtre D: Buche Ro: frasin E: European ash F: frêne D: Esche Ro: nuc E: European walnut F: noyer D: Nussbaum Ro: mahon, Acaju de Africa E: Mahagony F: Acajou d´Afrique Ro: plop E: poplar F: peuplie p euplierr D: Pappel Ro: Padouk Padouk african african Ro: Stejar E: European oakj F: Chene rouvre D: Eiche
America de Nord Europa
790-800-830
4
n/a
S
2
1
x
540-590-650
2
S
M
4
2
s
Europa
690-710-750
5
S
S
1 (4 inim $ ro #ie)
1
x
Europa
680-700-750
5
S
S
2
2
(x)
Europa
630-670-680
3
S
S
3
1
s
Africa
490-520-530 650-720-800
3
n/a
S
4
2
s
Europa
420-440-480
5
S
S
3v
1v
x
V. Africa Africa Europa
720-740-820 670-410-760
1 2
n/a S
D M
2 4
n/a 1
m f
30
Sa ne amintim: •
Codificarea de la 1 la 5 a durabilit $"ii naturale fa "$ de ciuperci lignicole reprezint$ ordinea descresc$toare a acestei propriet $"i
•
Codificarea de la 1 la 4 a impregnabilit $"ii lemnului reprezint$ ordinea descresc$toare a acestei propriet $"i
Exemple de notare codificat $ a durabilit $%ii naturale a lemnului unor specii lemnoase, conform datelor din norma SR EN 350 sunt urm $toarele:
Specia Pinus sylvestris L. (Pin)
Durabilitate natural# Codificare 3-4F, SHy, SA, ST, (DL);
Durabilitate natural# Semnifica$ie (explicit) Durabilitate medie c$tre sc$zut$ la fungii (încerc$ri în teren); Sensibil la atacul insectelor Hylotrupes (alburn) Sensibil la atacul insectelor Anobium
Sa ne amintim: •
Codificarea de la 1 la 5 a durabilit $"ii naturale fa "$ de ciuperci lignicole reprezint$ ordinea descresc$toare a acestei propriet $"i
•
Codificarea de la 1 la 4 a impregnabilit $"ii lemnului reprezint$ ordinea descresc$toare a acestei propriet $"i
Exemple de notare codificat $ a durabilit $%ii naturale a lemnului unor specii lemnoase, conform datelor din norma SR EN 350 sunt urm $toarele:
Specia
Durabilitate natural# Codificare 3-4F, SHy, SA, ST, (DL);
Durabilitate natural# Semnifica$ie (explicit) Pinus sylvestris L. Durabilitate medie c$tre sc$zut$ la fungii (Pin) (încerc$ri în teren); Sensibil la atacul insectelor Hylotrupes (alburn) Sensibil la atacul insectelor Anobium Sensibil la termite Durabil la atacul insectelor Lyctus (implicit)* Picea abies Karst 4F, SHHy, SHA, ST, Durabilitate sc$zut$ la fungii (încerc $ri în (Molid) (DL); teren); Sensibil la atacul insectelor Hylotrupesinclusiv duramenul Sensibil$ la atacul insectelor Anobiuminclusiv duramenul Sensibil la termite Durabil la atacul insectelor Lyctus (implicit)* Quercus robur L. 2F, SA, M T, (DHy). Durabil la fungii (încerc $ri în teren); (Stejar) Sensibil la atacul insectelor Anobium Durabilitate medie la termite Durabil la atacul insectelor Hylotrupes (implicit)** Obs:*Durabilitatea implicit ! la Lyctus rezult ! din faptul c! aceste insecte atac! exclusiv foioase ** Durabilitatea implicit $ la Hylotrupes rezult$ din faptul c $ aceste insecte atac $ exclusiv r$!inoase Durabilitatea lemnului este influen %at$ în cea mai mare m $sur$ de compozi %ia chimic$ a lemnului. Dintre componen %ii chimici ai lemnului hot $râtori, în a conferi rezisten %$ la atacul biod$un$torilor, sunt componen%ii chimici secundari, printre care amintim r $#inile #i taninurile. Astfel, un con %inut de 2% tanin în lemn, opre #te dezvolterea ciupercilor de cas $ [80]. Influen%a compozi%iei chimice asupra biodurabilit $%ii naturale a lemnului explic $ de ce, în cele mai severe condi%ii de p$strare ale lemnului, în aer liber #i în contact cu solul ( de ex. cazul traverselor de cale ferat $), durabilitatea lemnului se prezint $ astfel: traversele din lemn de stejar rezist$ 14-16 ani, cele din lemn de larice 9-10 ani iar cele din lemn de fag 2-3 ani [80]. 32
În cadrul aceleia #i specii, durabilitatea lemnului este determinat $, de condi%iile în care este p$strat materialul lemnos. Astfel, în Tabelul 3-8 se prezint $, valori ale durabilit $%ii, pentru unele specii lemnoase p $strate în condi%ii de mediu variabile, dup $ Vanin [80]. Tabelul 3-8 Durabilitatea, în ani, a unor specii de lemn în func"ie de condi"iile de p#strare, dup# Vanin [80].
Nr.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Specia lemnoas#
STEJAR LARICE ULM CARPEN AR(AR PIN MOLID BRAD FRASIN FAG MISTEAC)N SALCIE PLOP TREMUR)TOR ARIN
În aer liber
În înc#peri închise
În înc#peri uscate
(total imersat0
120 90 100 10 80 50 45 20 10 5 5 3
200 150 180 30 5 120 25 20 3 5 3 4 1
1800 1800 1500 1000 1000 1000 900 900 500 800 500 600 500
700 600 1000 750 10 500 70 60 10 10 10 20 10
5
2
400
800
(deasupra solului)
(neaerisite, umiditate)
În ap#
U.3.7 TESTE DE AUTOEVALUARE •
Aplica"i !i fixa"i cuno !tin"ele dobândite la acest capitol: 1. Prezenta"i codificat !i explicit durabilitatea natural $ a lemnului pentru urm $toarele specii: brad, pin, molid, larice. Aranja "i aceste specii în ordinea cresc $toare a durabilit$"ii fa"$ de ciuperci (fungii). 2. Prezenta"i codificat !i explicit durabilitatea natural $ a lemnului pentru urm $toarele specii: plop, fag, nuc, stejar. Aranja "i aceste specii în ordinea cresc $toare a durabilit $"ii fa"$ de ciuperci (fungii). 3. Prezenta"i codificat !i explicit durabilitatea natural $ a lemnului pentru urm $toarele specii: fag, frasin, castan comestibil, salcâm. Aranja "i aceste specii în ordinea cresc $toare a durabilit$"ii fa"$ de ciuperci (fungii). 4. Prezenta"i codificat !i explicit durabilitatea natural $ a salcâmului !i stejarului. Compara "i !i comenta"i datele. 5. Se consider$ urm$toarele specii lemnoase: 1. Salcâm; 2. Brad; 3. Larice; 4. Fag. Ordinea cresc$toare a durabilit $%ii lor naturale fa %$ de fungii este: a) Fag, Brad, Larice, Salcâm; b) Fag, Larice, Brad, Salcâm; c) Brad, Fag, Salcâm, Larice. Justifica%i prin date conform SR EN 350.
33
Unitatea de înv#"are 4. Clase de risc biologic (Clase de utilizare) Cuprins Unitatea de înv $%are 4. Clase de risc biologic (Clase de utilizare) .................................................. 34 U.4.1 Introducere ..................................................................................................................34 U.4.2 Obiectivele unit $%ii de înv$%are.....................................................................................34 U.4.3 Definirea claselor de risc biologic................................................................................35 U.4.4 Identificarea clasei de risc biologic – un pas important în protec % ia lemnului ..............36 U.4.5 Concluzii.....................................................................................................................37 U.4.6 TEME DE AUTOEVALUARE ...................................................................................37
Introducere Durata de via"$ a lemnului pus în oper $ depinde nu numai de durabilitatea natural$ a speciei utilizate ci !i de condi"iile concrete de utilizare, respectiv condi"iile de umiditate atmosferic $, expunerea în interior sau exterior, contactul cu apa sau solul, etc. Cu cât condi "iile de utilizare sunt mai favorabile dezvolt $rii biod$un$torilor lemnului, cu atât degradarea va fi mai grav $ !i mai rapid $. De aceea condi"iile de utilizare s-au definit !i clasificat ca !i clase de risc pentru atacul biologic al lemnului. Aceast $ unitate de înv $"are vizeaz$ cunoa"terea acestor clase, ca o condi"ie obligatorie pentru evaluarea riscului de degradare a lemnului !i conceperea unor tehnologii adecvate de protec "ie.
U.4.1 Obiectivele unit #"ii de înv#"are Dup$ parcurgerea acestei unit $%i de înv $%are studentul va fi capabil s $: •
identifice !i descrie cele 5 clase de risc biologic al lemnului
•
specifice tipurile de agen"i de biodegradare activi în aceste clase de risc
•
identifice într-o anumit $ aplica"ie clasele de risc corespunz $toare diferitelor elemente constitutive
•
în"eleag$ !i s$ aplice în practic $ principii de proiectare care s $ minimizeze riscul de atac biologic al lemnului #i utilizeze principalele tipuri de date utilizate în programare. •
Durata medie de parcurgere a acestei unit $%i de înv$%are este
de 2 – 3 ore.
34
U.4.2 Definirea claselor de risc biologic Condi%iile în care poate fi folosit lemnul sunt clasificate ca fiind clase de risc referitor la posibilitatea de a fi atacat de biod $un$tori. Clasificarea în clase de risc se face în acord cu SR EN 335-: ”Durabilitatea lemnului #i a materialelor derivate din lemn. Definirea claselor de risc privind atacul biologic ”.
Clasele de risc privind atacul biologic, pentru lemn masiv #i pentru materiale derivate din lemn, sunt în num $r de 5 fiind simbolizate cu cifre arabe astfel:
Clasa 1 - mediu uscat, interior sau acoperit, deasupra solului, situa %ie în care umiditatea lemnului este normal sub 12 % #i întotdeauna sub 15 %;
Clasa 2 - mediu cu risc de umezire, interior, sau deasupra solului, acoperit, situa %ie în care umiditatea lemnului poate ajunge ocazional #i pentru scurt timp peste 20 %;
Clasa 3 - exterior, deasupra solului, neacoperit, situa %ie în care umiditatea lemnului este frecvent peste 20 %;
Clasa 4 - în exterior, în contact cu solul sau ap $ dulce, situa%ie în care umiditatea lemnului este în permanen%$ peste 20 %;
Clasa 5 - în contact cu ap $ s$rat$, situa%ie în care umiditatea lemnului este în permanen %$ peste 20 %. Inciden%a agen% ilor de degradare biologic $ în aceste clase de risc cuprizând atât tipul acestora cât #i arealul de r $spândire în Europa sunt prezentate în Tabelul 4-1. Tabelul 4-1 Sinteza claselor de risc biologic !i a agen"ilor biotici activi în aceste clase, conform SR EN 350-2
Clas$ de Situare general$ în oper $ Apari"ia agen"ilor biologici risc Ciuperci xilofage Ciuperci de Insecte Sfredeli2) discolorare tori Basiodio- Putregai Alb$streal$ Coleop- Termite marini mycete moale tere1) Deasupra solului la U L 1 ad$post (mediu uscat) Deasupra solului la U U U L 2 ad$post (risc de umezire / mediu umed) 3 Deasupra solului U U U L nead $postit (mediu exterior) În contact cu solul sau U U U U L 4 ap$ dulce În contact cu ap $ salin$ U U U U L U 5 U: Pretutindeni prezent în Europa. L: Local prezent în Europa. 1 : Riscul de atac poate fi neînsemnat în anumite situa %ii în oper $. 2 : Mucegaiuri. Poate fi luat $ în considerare protec %ia împotriva mucegaiului. 35
U.4.3 Identificarea clasei de risc biologic – un pas important în protec # ia lemnului !
Diferite elemente ale acelea!i
construc"ii sunt supuse unui risc diferit de atac biologic situându-se în clase diferite de risc biologic !
M$surile de protec"ie necesare vor fi diferite
!
Agen" ii biotici activi sunt diferi"i
Figura 4-1 Utilizarea lemnului în diferite aplica$ii / clase de risc biologic diferit
Exemple de utilizare a lemnului în diverse clase de risc Clasa de risc 1: mobilier de interior, elemente de construc "ie !i design interior Clasa de risc 1 %i/sau 2: elemente structur $ acoperi! (grinzi, c$priori, astereal$) sub învelitoare Clasa de risc 3 : ferestre, u !i de exterior, elemente placare exterioar $ case, balustrade, terase f $r$ contact cu solul, stâlpi f $r$ contact cu solul ( "n funda"ii, cu elemente de prindere metalice), !indril$
Clasa de risc 4: - stâlpi garduri, locuri de joac $ pentru copii, pergole gr $din$, stâlpi agricultur $, etc fixa"i în sol - stâlpi, alte elemente pentru poduri, pontoane, baraje în contact cu apa dulce / sol
Clasa de risc biologic 5: stâlpi poduri, pontoane, alte elemente în contact cu ap $ de mare 36
U.4.4 Concluzii •
Risc minim clasele 1 %i 2
•
Risc maxim clasa 4 – evitare pe cât posibil
•
Solu$ii constructive de trecere din clasa 4 în clasa 3 de risc biologic – Funda $ii pentru stâlpi – încastrare în beton - hidroizola $ie, sisteme de drenare – Sisteme alternative de prindere, deasupra solulului – zona critic# 200 mm – Sisteme constructive mixte metal-lemn
•
Importan$# practic# deosebit# clasa 3 – Influen$a pozi$ion#rii vertical, orizontal, înclinat, umbr#, soare – Solu$ii pentru reducerea absorb$iei de ap# prin sec$iunile transversale – Importan$a hidrofug#rii, solu$ii pentru evitarea stagn#rii apei – Solu$ii constructive care s# evite cr# parea excesiv#
Sa ne amintim Protec$ia lemnului trebuie s# înceap# în faza de proiectare a construc$iilor / produselor din lemn !!! Putem creste durabilitatea constructiei, aplicatiei prin reducerea riscului de atac biologic
U.4.5 TEME DE AUTOEVALUARE 1. Analiza "i cu aten"ie imaginea din Figura 4-1 !i identifica"i minim 5 elemente de construc "ie pentru fiecare din clasele de risc biologic 1, 2, 3, 4 2. Realiza"i o colec"ie proprie de imagini (fotografii) cu elemente din lemn în cele 5 clase de risc biologic. 3. Corobora "i informa"iile din unit $"ile 1, 2,(3), 4 . Analiza "i colec"ia proprie de imagini cu lemn degradat realizat $ la U1 !i preciza"i clasa de risc (U4) !i tipul biod $un$torilor (U2) ce au putut contribui la degradarea lemnului. În cazul în care cunoa !te"i speciiile lemnoase specifica "i durabilitatea acestora !i comenta"i observa "iile f $cute. 4. Alc$tui"i o colec"ie de fotografii proprii prin care s $ ilustra"i biodegradarea lemnului în cele 5 clase de risc biologic.
37
Unitatea de înv#"are 5. Corela"ii între durabilitatea natural# a lemnului, clasa de risc biologic !i necesitatea protec"iei Cuprins Unitatea de înv $%are 5. Corela %ii între durabilitatea natural $ a lemnului, clasa de risc biologic #i necesitatea protec%iei.................................................................. 38 Introducere................................................................................................................................ 38 Obiectivele unit $%ii de înv$%are .................................................................................................. 38 U.5.1 Corela"ia durabilitate natural $ – clas$ de risc biologic conform SR EN 460 ..................... 39 U.5.2 Cum se poate utiliza acest ghid? ...................................................................................... 41 U.5.3 Cazul 1: Selectare specie lemnoas $ utilizabil$ f $r$ protec"ie ............................................41 U.5.4 Cazul 2: Stabilirea ra "ional$ a necesit$"ilor de bioprotec "ie............................................... 41 U.5.5. TEMA DE LUCRU/AUTOEVALUARE ..........................................................................44
Introducere Alegerea corect$ a unei specii lemnose recomandat $ pentru o aplica %ie concret $ se face în acord condi %iile în care este folosit lemnul, respectiv clasa de risc biologic. Invers, evaluarea necesit $%ii #i naturii tratamentelor de protec %ie pentru o specie lemnoas$ cu o anumit $ durabilitate natural $ destinat$ pentru o anumit $ utilizare se apreciaz$ de asemenea %inând seama de corela %ia dintre clasa de risc #i durabilitatea natural$. Baza logistic $ a acestei corela %ii, deosebit de important $ din punct de vedere practic, este norma SR EN 460 la care se refera aceasta unitate de inv $"are.
Obiectivele unit#"ii de înv#"are Dup$ parcurgerea acestei unit $%i de înv$%are studentul va fi capabil s $: •
utilizeze practic norma SR EN 460 pentru a realiza corela "ia intre durabilitatea natural$ a lemnului !i clasa de risc biologic
•
sa evalueze corect necesitatea protec "iei lemnului pentru o situa "ie dat$
•
s$ identifice speciile lemnoase ce pot fi utilizate într-o anumit $ aplica"ie f $r$ a fi necesar$ bioprotec"ia lemnului.
•
Durata medie de parcurgere a acestei unit $%i de înv$%are este de 3 ore.
38
U.5.1 Corela$ia durabilitate natural# – clas# de risc biologic conform SR EN 460 Într-o aplica "ie practic$ concret$, bioprotec % ia lemnului poate fi obligatorie, recomandat ! sau s! nu fie necesar !, func"ie de durabilitatea natural $ a speciei lemnoase !i condi"iile de utilizare în oper$ a elementului considerat, respectiv riscul de atac biologic. Varianta în care se situeaz $ un caz concret rezult $ din norma SR EN 460: Durabilitatea lemnului %i produselor pe baz! de lemn. Ghid privind cerin # ele de durabilitate pentru lemnul utilizat în diverse clase de risc biologic. Aceast$ corela"ie durabilitate natural! – risc biologic – necesitate protec % ie trebuie avut $ în vedere pentru to "i agen"ii biologici de degradare activi într-o anumit $ clas$ de risc biologic / utilizare a lemnului Corela "ia durabilitate natural$ – clas$ de risc biologic constituie astfel elementul fundamental în protec "ia lemnului. Aceasta ofer $ baza logic $ pentru o protec "ie ra"ional$ !i eficient$ sau pentru alegerea corect $ a materialului lemnos suficient de durabil în mod natural pentru o anumit $ aplica"ie. Baza logistic $ a acestei corela %ii, deosebit de important $ din punct de vedere practic, este norma SR EN 460. În conformitate cu norma european $ EN 460, intitulat $: “Durabilitatea lemnului masiv. Ghid privind cerin " ele de durabilitate pentru lemn utilizat în diferite clase de risc ”, sunt prezentate în
Tabelul 5-1, Tabelul 5-2, Tabelul 5-3 cerin %ele de durabilitate #i posibilit$%ile de utilizare a speciilor lemnoase de diferite durabilit $%i în condi%ii ce reprezint $ diferite clase de risc pentru atacul ciupercilor xilofage, al insectelor #i termitelor #i al biod$un$torilor marini. Astfel, se fac referiri la necesitatea protec%iei împotriva biodegrad $rii. Corela "ia durabilitate natural $ – clas$ de risc rezult$ prin intersectarea liniilor !i coloanelor corespunz$toare. Informa # ii codificate cu urm $toarea semnifica"ie: •
0
- durabilitatea natural# este suficient# (nu este necesar $ bioprotec"ia lemnului)
•
(0)
- durabilitatea natural$ este în mod normal suficient $, dar pentru anumite utiliz $ri se
recomand$ bioprotec"ia lemnului •
(0) – (X)
- durabilitatea natural$ poate fi suficient $, dar în func %ie de permeabilitatea
speciei #i pentru anumite utiliz $ri bioprotec "ia lemnului poate fi necesar $ •
(X)
- bioprotec "ia lemnului este în mod normal recomandat $, dar pentru anumite utiliz $ri
durabilitatea natural $ poate fi suficient $ •
X
- bioprotec$ia lemnului este obligatorie
39
Tabelul 5-1 Ghid privind cerin"ele de durabilitate !i posibilit#"ile de utilizare a speciilor lemnoase de diferite durabilit#"i în condi"ii ce reprezint# diferite clase risc pentru atacul ciupercilor xilofage
Clasa de risc Clase de durabilitate natural # a lemnului fa "# de atacul (conform EN 335ciupercilor xilofage (conform SR EN 350-1: 1997) 1:1992) 1 2 3 4 5 0 0 0 0 0 1 (deasupra solului, acoperit, mediu uscat) 0 0 0 (0) (0) 2 (deasupra solului, acoperit, risc de umezire) 0 0 (0) (0) – (X) (0) – (X) 3 (deasupra solului, neacoperit) 0 (0) (X) X X 4 (în contact cu solul sau ap$ dulce) 0 (X) (X) X X 5 (în contact cu ap $ s$rat$) Legend $: 0 - durabilitatea natural $ este suficient $ (nu este necesar $ bioprotec "ia) (0) - durabilitatea natural$ este în mod normal suficient $, dar pentru anumite utiliz $ri se recomand$ bioprotec"ia (0) – (X) - durabilitatea natural $ poate fi suficient $, dar în func %ie de permeabilitatea speciei #i pentru anumite utiliz $ri bioprotec "ia poate fi necesar $ (X) - bioprotec"ia este în mod normal recomandat $, dar pentru anumite utiliz $ri durabilitatea natural$ poate fi suficient $ X - tratarea antiseptic$ este obligatorie Not$: alburnul tuturor speciilor trebuie considerat ca nedurabil (clasa d e durabilitate 5) Tabelul 5-2 Ghid privind cerin"ele de durabilitate pentru utilizarea lemnului în condi "ii de risc pentru atacul insectelor xilofage !i a termitelor
Clasa de durabilitate natural# fa"# de atacul de insecte sau termite (conform SR EN 350-1: 1997) Specii durabile D Specii cu durabilitate medie M Specii nedurabile S
Posibilit#"i de utilizare 0 (F$r$ tratare) 0 (F$r$ tratare) X (Tratate corespunz $tor)
Tabelul 5-3 Ghid privind cerin"ele de durabilitate pentru utilizarea lemnului în condi"ii de risc pentru atacul biod#un#torilor marini
Clasa de durabilitate natural# fa"# de biod#un#tori marini (conform SR EN 350-1: 1997) Specii durabile D Specii cu durabilitate medie M Specii nedurabile S
Posibilit#"i de utilizare 0 (F$r$ tratare) 0 (F$r$ tratare) X (Tratate corespunz $tor)
40
U.5.2 Cum se poate utiliza acest ghid? Dou$ posibilit $"i – dou$ scopuri: 1. Pentru selectarea unei specii
! a necesit!# ilor de protec # ie pentru utilizarea
lemnului dintr-o specie dat ! într-o anumit $ aplica "ie practic$ concret$ ( clas! de risc biologic). 2. Pentru determinarea ra # ional ! a necesit!# ilor de protec # ie pentru utilizarea lemnului dintr-o specie dat ! într-o anumit $ aplica "ie practic$ concret$ ( clas! de risc biologic). În ambele cazuri, în luarea eciziei finale trebuiesc considera "i !i alti factori de influen #! cum ar fi: caracteristicile climatice locale, impregnabilitatea lemnului, durata de via "$ în serviciu estimat$ (dorit$), aplicarea altor tratamente cu rol de protec "ie (ex. Finisare), tipul de element (accesibil/ inaccesibil, încastrat / neîncastrat), m $suri de protec"ie constructiv$ / de concep"ie
U.5.3 Cazul 1: Selectare specie lemnoas # utilizabil# f #r# protec$ie Pa!i de urmat: •
Se realizeaz$ proiectul construc "iei/aplica"iei !i lista de repere
•
Se stabile!te clasa de risc biologic pe fiecare tip de reper !i acestea se grupeaz$ pe clase de risc
•
Pentru fiecare clas ! de risc biologic !i fiecare tip de biod !un! tor activ se stabilesc condi # iile de durabilitate natural ! impuse (cod 0 în SR EN 460 )
•
Din SR EN 350-2 se extrag speciile lemnoase ce îndeplinesc toate condi "iile de durabilitate impuse
•
Din aceast$ list$ se selecteaz$ în final o specie func "ie de impregnabilitate (minim $), disponibilitate, pre", considerente estetice.
U.5.4 Cazul 2: Stabilirea ra $ional# a necesit#$ilor de bioprotec$ie Pa!i de urmat: •
Se realizeaz$ proiectul construc "iei/aplica"iei !i lista de repere
•
Se stabile!te clasa de risc biologic pe fiecare tip de reper !i acestea se grupeaz$ pe clase de risc
•
Pentru fiecare clas ! de risc biologic !i fiecare tip de biod !un! tor activ se stabilesc condi # iile de tratare impuse de SR EN 460 – se extrag codurile de tratare corespunz $toare (0 – utilizare f $r$ tratare, X –tratare obligatorie) !i se ac"ioneaz$ în conformitate cu acestea
41
•
Pentru codurile interpretabile ((0), (X), (0-X)) pentru luarea deciziei se "ine seama de impregnabilitatea speciei, condi "iile meteo locale, posibilit $"ile de tratare ulterioar $ a elementelor, zone cu risc biologic ridicat (ex. Lemn nou în construc "ii vechi cu mediu infestat)
•
Decizia DA - stabilirea tehnologiei adecvate de protec "ie (substan"e, procedeu) Construc!ie din lemn Obiect din lemn
Proiect Elemente
Identificarea clasei de risc Elemente
SR EN 460
Corelatii durabilitate – clas" de risc
Stabilire conditii minime durabilitate natural "
SR EN 350-2
Durabilitate natural "
Im re nabilitate
Selectare SPECIE LEMNOAS # (List!)
Impregnabilitate Disponibilitate PRET Conditii estetice
Selectare SPECIE LEMNOAS # Decizie Figura 5-1 Schem# de principiu pentru cazul 1- selectarea unei specii lemnoase cu durabilitate natural# suficient #
42
Construc!ie din lemn Obiect din lemn
Proiect Elemente
Identificarea clasei de risc Elemente
Specia lemnoas" selectat " (preconizat")
SR EN 350-2
SR EN 460
Durabilitate natural ! Impregnabilitate
Corela!ii durabilitate – clas" de risc
Evaluarea necesit "!ii protec!iei lemnului
DECIZIE DA /NU
Tip de protec" ie
Impregnabilitate Condi!ii climatice locale Durata de via!" preconizat" Alte m"suri de protec!ie
DA
Stabilirea tehnologiei adecvate de protec!ie Alte tratamente
SR EN 599 Produse de protec%ie SR EN 350-2 Impregnabilitate EN 351-1 Reten%ie de produs
Figura 5-2 Schem# de principiu cazul 2- evaluarea necesit#$ii protec$iei
Sa retinem - Observa # ii importante !!! • Pentru aplica % iile/elementele ce pot fi încadrate între dou! clase de risc biologic se va considera clasa de risc biologic maxim. •
Pentru elementele ce con % in duramen &i alburn se va considera c! întregul element este din alburn.
•
Pentru elementele din specii cu duramen nediferen % iat se va considera durabilitatea natural! a alburnului &i impregnabilitatea duramenului
43
EXEMPLU Evaluarea necesitatii protectiei lemnului pentru o aplicatie data (U5.4) Aplicatia: grinzi si capriori pentru acoperisuri Specia lemnoasa : Brad Etape in rezolvare: 1. Stabilirea clasei de risc biologic : clasa 1 sau clasa 2 (mediu interior, acoperit, uscat sau cu risc de umezire) – se alege clasa de risc 2 (cea mai nefavorabila) – vezi U4.3 –U4.4 2. Stabilirea durabilitatii naturale a speciei lemnoase (SR EN 350-2; vezi U.3.8): Brad – durabilitate 4 F, SHHy, SHA, ST, (DL): - specie cu durabilitate redusa la fungii, sensibila la atacul insectelor xilofage Hylotrupes si Anobium (inclusiv zona de duramen nediferentiat), sensibila la termite, rezistenta la Lyctus - impregnabilitate 2-3 (duramen), 2 (alburn) ; x- specie fara duramen diferentiat – specie cu impregnabilitate medie 3. Evaluarea necesitatilor de protectie prin corelatia clasa de risc – durabilitate , conform SR EN 460 –vezi U. 5.1): - Fungii (tabelul 5.1): clasa risc biologic 2 si durabilitate naturala 4– rezulta cod: (0) cu semnificatia durabilitatea natural $ este în mod normal suficient$, dar pentru anumite utiliz$ri se recomand $ bioprotec"ia - Insecte (tabelul 5.2): specie susceptibila – utilizare cu tratare adecvata 4. Interpretare: - nu se impune tratare impotriva fungiilor, dar aceasta poate fi recomandata in zone cu conditii meteorologice nevavorabile (precipitatii si vanturi, umiditate ridicata) in special cand se doreste pastrarea aspectului estetic al acestor elemente (grinzi si capriori ca elemente aparente in poduri mansardate); se tine seama si de faptul ca perioada de constructie pana la acoperirea (cu tigla, tabla) a elementelor de lemn poate fi lunga si speciile cu durabilitate redusa vor fi rapid atacate de ciupercile de diuscolorare (in special albastreala la rasinoase). - se impune tratarea impotriva insectelor Concluzia: se opteaza pentru un tratament combinat cu un produs insecto-fungicid - ex.1 produsi pe baza de bor (ce au si efect ignifug – vezi U 7) - ex.2 -grund insecto-fungicid (recomandat in cazul in care se va realiza ulterior si o finisare decorativa a elementelor aparente) – vezi si U6
U.5.5 TEMA DE LUCRU / AUTOEVALUARE Evaluati rational necesitatile de bioprotectie a lemnului in urmatoarele cazuri concrete: 1. Elemente de placare exterioara case din lemn – speciile brad, larice 2. Stalpi de sustinere pentru un pavilion de gradina (fixare deasupra solului in fundatie de beton) – speciile pin, plop, stejar 3. Stalpi de sustinere pentru o pergola de gradina (fixare din sol) – speciile pin, plop, stejar 4. Balustrada si pardoseala terasa acoperita: speciile fag, brad, salcam
44
Unitatea de înv#"are 6. Metode de combatere a degrad#rii biologice a lemnului Cuprins Unitatea de înv $%are 6. Metode de combatere a degrad $rii biologice a lemnului............................. 45 Introducere................................................................................................................................ 45 Obiectivele unit $%ii de înv$%are .................................................................................................. 45 U.6.1 Clasificarea metodelor de bioprotec "ie .............................................................................46 U.6.2 Bioprotec %ia chimic$ a lemnului....................................................................................... 46 U.6.2.1. Mecanismul de ac %iune a substan%elor chimice toxice asupra biod $un$torilor lemnului .............................................................................................................................................. 46 U.6.2.2. Cerin %e specifice impuse substan %elor chimice toxice ............................................... 48 U.6.2.3. Indici pentru aprecierea toxicit $%ii substan%elor chimice de protec %ie. ....................... 49 U.6.2.4. Clasificarea substan %elor chimice de bioprotec %ie a lemnului .................................... 53 U.6.2.5. Substan%e #i produse reprezentative de protec %ie a lemnului (Produse tehnice de protectie)............................................................................................................................... 54 6.2.5.1 Substan%e chimice (simple) de protec %ie a lemnului ................................... 54 6.2.5.2 Produse complexe de protec %ie a lemnului................................................. 58 U.6.2.6. Durabilitatea lemnului tratat.....................................................................................65 U.6.3 TEMA DE AUTOEVALUARE....................................................................................... 69
Introducere Biod$un$torii care atac$ lemnul sunt specifici, în func %ie de mai mul%i factori, cum sunt: condi %iile de mediu în care este p $strat lemnul, specia lemnoas $ #i umiditatea lemnului. Unele dintre aceste aspecte au fost deja analizate anterior.
Biod$un$torii lemnului, cel mai frecvent responsabili de degradarea lemnului aflat în condi %ii foarte diferite de p $strare, sunt: ciupercile lignicole, insectele xilofage, organismele marine, bacteriile. Combaterea acestora se bazeaza pe cunoasterea caracteristicilor fiziologice de dezvoltare si poate implica mecanisme diferite: chimice, fizice, biologice. Metodele chimice, ce utilizeaza substante chimice toxice fata de biodaunatori, sunt cele mai importante si la acestea se refera cu precadere aceasta unitate de invatare. Sunt prezentate caracteristicile generale impouse, marimi specifice pentru caracterizarea acestora si exemple de produse tehnice.
Obiectivele unit#"ii de înv#"are Dup$ parcurgerea acestei unit $%i de înv$%are studentul va fi capabil s $: •
inteleag$ principiile de bioprotec "ie a lemnului
•
inteleaga notiunea de biocid !i mecanismul de protectie a lemnului 45
•
utilizeze indicii specifici pentru caracterizarea biocidelor
•
cunoasca !i utilizeze o serie de produse tehnice pentru bioprotectia lemnului
Durata medie de parcurgere a acestei unit "!i de înv"!are este de circa 6-8 ore.
•
U.6.1 Clasificarea metodelor de bioprotec $ie În mediile de p $strare a lemnului se pot instala agen %i de deteriorare sau de degradare biologic$ a acestuia care provoac $ infestarea mediului, ceea ce poate determina ulterior infectarea lemnului ca urmare a instal$rii pe lemn a biod $un$torilor. Semnalarea #i identificarea agen%ilor biologici care pot provoca degradarea lemnului, într-un anumit mediu, se nume #te depistare. Dup$ depistarea agen%ilor biologici, care pot degrada lemnul în anumite medii de utilizare, se pot aplica procedee de ameliorare a rezisten %ei lemnului la biodegradare. Metodele de bioprotec "ie a lemnului se bazeaz $ pe mijloacele specifice de combatere a biod$un$torilor lemnului. Orice organism viu poate fi omorât cu ajutorul unor substan %e chimice, cu ajutorul mijloacelor biologice sau prin proceduri fizice #i mecanice directe. Ca urmare, bioprotectia lemnului sau ameliorarea (imbunatatirea) biodurabilit $%ii naturale, relativ sc$zut$ la multe specii lemnoase, se face prin urm $toarele metode: 1. metode chimice de crestere a durabilkitatii aturale a lemnului – bioprotec " ia chimic!; 2. metode biologice de crestere a durabilit $%ii naturale a lemnului - bioprotec " ia biologic!; 3. metode fizice de crestere a biodurabilit$%ii naturale a lemnului – bioprotec " ia fizic!.
U.6.2 Bioprotec "ia chimic# a lemnului Protec%ia chimic$ a lemnului se bazeaz $ pe utilizarea unor substan %e chimice. În cazul bioprotec%iei chimice clasice prezentat $ în acest capitol substan%ele folosite sunt substan%e toxice fa%$ de biod $un$tori numite biocide. Ele fac parte din clasa mai larg $ a substan%elor chimice toxice cu ac%iune asupra biod $un$torilor numite pesticide. Acest tip de protec %ie este principial total diferit de bioprotec %ia lemnului prin modificarea sa chimic$ cu substan%e chimice ce reac %ioneaz$ cu lemnul (capitolul3).
U.6.2.1. Mecanismul de ac"iune a substan"elor chimice toxice asupra biod#un#torilor lemnului Ac%iunea toxic $ a substan%elor chimice se explic $ prin efectele produse asupra sistemelor enzimatice ale biod $un$torilor. Enzimele au structura general $ #i propriet $%ile proteinelor, 46
denaturându-se sub ac %iunea c$ldurii #i a altor factori fizici sau chimici. Inactivarea enzimelor explic$, în cea mai mare m $sur$ mecanismul de dezinfec %ie-sterilizare. Pe de alt $ parte, unii reactivi sau factori fizici determin $ suprimarea func %iei de înmul%ire a biod $un$torilor. În func %ie de gradul de înmul%ire a biod $un$torilor dup $ tratare, inactivarea enzimatic $, ca urmare a folosirii unui reactiv, poate fi letal! sau inhibitiv! [27,58]. Mul%i cercet$tori au ar$tat c$, vârsta culturii #i starea organismului ciupercii, în momentul ac%iunii substan%elor toxice, au o influen %$ hot$râtoare asupra intensit $%ii ac% iunii de distrugere [150]. Se presupune c $ ac%iunea substan%elor chimice toxice, care opresc dezvoltarea ciupercilor xilofage, începe înainte de a fi distrus $ protoplasma celular $ a biod $un$torului. Modul în care ac%ioneaz$ substan%ele chimice de protec %ie asupra biod $un$torilor care distrug lemnul poate fi sintetizat astfel [70,82.84,151]: •
inactiveaz$ vitaminele care sunt necesare activit $%ii vitale a bod $un$torilor;
•
inactiveaz$ fermen%ii degaja%i de organismul biod $un$torului sau împiedic $ formarea sau degajarea acestora;
•
împiedec$ mersul normal al proceselor de oxidare sau invers, oxideaz $ zaharurile sau alte surse de alimentare, conducând la uciderea prin foame a organismelor, sau se formeaz $ produse de oxidare cu ac %iune toxic$;
•
leag$ metalele f $cându-le inaccesibile procesului vital normal al organismului, sau tulbur $ ac%iunea componen %ilor celulari. Ac%iunea specific $ a anumitor categorii de substan %e toxice asupra enzimelor, mucegaiurilor
#i ciupercilor, se explic $ astfel [25,27]: •
detergen%ii cationici inhib $ enzimele metabolice;
•
compu #ii cuaternari de amoniu #i deriva %ii fenolici distrug enzimele care intervin în procesele energetice celulare;
•
chinonele inhib $ activitatea respiratorie;
•
acridinele împiedic $ procesele metabolice prin interferare cu coenzimele bacteriene cu care se combin$. Combaterea biodegrad $rii lemnului se face în mod preponderent cu amestecuri de substan %e
chimice toxice. Ac%iunea amestecurilor, realizate în func %ie de anumite cerin %e, este diferit$ de a substan%elor individuale din compozi %ia acestora. Ca urmare a amestec $rii substan%elor chimice se ob%in efecte de toxicitate diferit $, #i anume: a) efect aditiv, sau de însumare; b) efect intensiv sau de sinergism; 47
c) efect atenuant sau de antagonism. Efectul aditiv se ob%ine atunci când toxicit $%ile substan%elor chimice din amestec se însumeaz$. Efectele intensiv sau atenuant rezult $ în cazul în care se folosesc substan %e chimice cu rol de catalizatori pozitivi sau negativi în reac %iile chimice ce se produc între antiseptic #i protoplasm$ sau între amestec #i produsele activit $%ii biologice a celulelor [27,150]. Fenomenele pe care se bazeaz $ distrugerea cu ajutorul substan %elor chimice toxice a biod$un$torilor care atac $ lemnul, aflat în oricare din mediile uzuale de folosire, respectiv în interior, în aer liber sau cufundat în ap $, se consider $ a fi urm $toarele: •
absorb %ia substan%elor chimice prin peretele celular al biod $un$torilor;
•
penetra%ia substan%elor chimice în protoplasma celular $;
•
reac%ia chimic$ a substan%elor toxice cu unul sau mai mul %i constituen% i celulari. Capacitatea de absorb %ie #i de penetra %ie a substan%elor toxice în celulele biod $un$torului nu
depinde numai de natura acestor substan %e, ea poate fi influen %at$ #i de al%i factori din mediu care, în ultim$ instan%$, afecteaz$ tensiunea superficial$ sau alte propriet $%i fizico-chimice ale amestecului. Astfel clorura de sodiu, în solu %iile apoase de fenoli, m $re#te activitatea toxic $ a acestora. Grupele polare active prezente atât în combina %iile de substan%e toxice cât #i în con%inutul celulelor organismelor biod $un$toare explic$ gradul de absorb %ie al acestor substan%e #i urm$rile fenomenului. Prin contactul acestora, activitatea vital $ a celulelor este tulburat $, iar tulburarea este cu atât mai mare, cu cât cele dou $ grupe polare, ale celulei #i ale substan%ei chimice, au o afinitate mai mare una fa %$ de cealalt$ [27,150]. Toxicitatea unor substan %e complexe se explic $ prin prezen%a în molecula acestora a unui grup asimilabil. În acest fel, în protoplasma celulelor str $bat mai u#or acele substan%e care con%in grup$ri de func %ionale active similare celor existente în materialele folosite în mod obi #nuit de organismul respectiv ca surs $ de hran$. Ca urmare, se m $re#te toxicitatea substan %elor antiseptice prin combinarea grupelor toxice ale acestora cu grupe nutritive. Grupele nutritive, organice sau anorganice, care con %in azot sau deriva %i ai hidra%ilor de carbon, sunt folosite de ciuperci pentru nutri%ie, în timp ce celelalte grupe toxice din substan %$, puse în libertate simultan, exercit $ o ac%iune toxic$ foarte intens $ [27,150].
U.6.2.2. Cerin"e specifice impuse substan "elor chimice toxice Tratarea cu substan%e chimice toxice a lemnului în scopul amelior $rii durabilit$%ii sale naturale la ac %iunea biod $un$torilor specifici, se face pentru a preveni atacarea ulterioar $ a lemnului de c$tre biod $un$tori. Substan%ele chimice toxice de ameliorare a biodurabilit $%ii naturale a lemnului se aleg în concordan %$ cu condi%iile specifice în care va fi folosit lemnul ameliorat. Pentru
48
o eficacitate maxim $ a amelior $rii biodurabilit $%ii lemnului, este necesar ca substan %ele chimice s$ îndeplineasc$ anumite cerin%e specifice, cum sunt: •
s$ posede însu #iri toxice ridicate fa %$ de biod $un$torii lemnului;
•
s$ se men%in$ timp îndelungat pe lemn #i s$-#i p$streze eficacitatea neschimbat $;
•
s$ nu influen%eze negativ propriet $%ile fizice #i mecanice ale lemnului tratat;
•
s$ nu corodeze instala %iile de impregnare #i nici arm$turile metalice cu care vine în contact lemnul tratat în timpul utiliz$rii lui;
•
s$ nu pericliteze via %a oamenilor sau a animalelor care se afl $ în contact cu lemnul tratat;
•
s$ nu prezinte un miros nepl $cut;
•
s$ nu se spele de pe lemn;
•
s$ se fixeze bine pe lemn;
•
s$ fie remanente;
•
s$ permit$ aplicarea tehnologiilor de încleiere #i de finisare pe lemnul tratat. În aceast$ enumerare de însu #iri specifice apar unii termeni caracteristici protec %iei lemnului
pe care îi vom defini, astfel: Sp!lare este ac%iunea exercitat$ de ap$ asupra lemnului protejat chimic având ca efect
extrac%ia par%ial$ sau total$ a produsului de protec %ie. Fixare este fenomenul fizico-chimic prin care componentele active ale produsului de
protec%ie sunt re%inute în lemn. Remanen "! este proprietatea substan %elor fungicide sau insecticide de a conferi lemnului
protec%ie de lung$ durat$.
U.6.2.3. Indici pentru aprecierea toxicit#"ii substan"elor chimice de protec"ie. Toate substan%ele toxice, folosite în scop de protec %ie în %$rile din Comunitatea European $ în agricultur$, silvicultur$, în prelucrarea lemnului etc., denumite generic substan %e pesticide, sunt evaluate în ceea ce prive #te efectul nociv exercitat asupra asupra omului, animaleklor cu s\nge cald #i mediului ambiant printr-o m $rime specific $ numit$ doza letal! cincizeci #i simbolizat$ cu DL50.
Doz! letal ! (DL50) reprezint$ cantitatea minim $ de substan%$ activ$, exprimat$ în mg/kg greutate corporal$, care se administreaz $ pe cale oral$ la #obolanii albi, masculi #i femele, %inu%i în prealabil la un post de 24 ore, #i care provoac $ moartea a 50% din lotul de animale, în cursul perioadei de observa %ie de 14 zile. Încadrarea tuturor produselor de protec %ie cunoscute se face, în patru grupe de toxicitate, în func%ie de m $rimea dozei letale (DL 50), dup$ cum urmeaz$: •
produse extrem de toxice, grupa a I-a cu DL 50 pân$ la 50 mg /kg corp; 49
•
produse puternic toxice, grupa a II-a cu DL 50 cuprins$ între 50 - 200 mg /kg corp;
•
produse moderat toxice, grupa a III-a cu DL 50 cuprins$ la 200 - 1000mg/kg corp;
•
produse pu %in toxice, grupa a IV-a cu DL 50 mai mare de 1000 mg /kg corp. În cazul lemnului se determin $ valoarea specific $ de toxicitate exercitat $ de o anumit $
substan%$ chimic$ toxic$ (substan%$ pesticid $) în func %ie de tipul de biod $un$tori prin teste de laborator specifice. Toxicitatea substan%elor chimice de protec %ie a lemnului, se apreciaz $ prin urm $torii indici de toxicitate: •
toxicitate cu sinonimele valoare (putere) fungicid $ sau valoare insecticid$, simboluri Pf sau Pi;
•
doz! limit !, simbol Dl, similara cu valoarea de referinta biologica, simbol vrb ;
•
coeficient de toxicitate, simbol Kt;
•
doz$ letal$, simbol Dlt;
•
doz$ inhibitiv$, simbol Din;
•
doz$ de aplicare cu sinonimul norma de consum, simbol Nc. Toxicitatea (Pf, Pi) reprezint $ proprietatea unei substan %e chimice de protec %ie de a exercita
o ac%iune v$t$m$toare asupra agen%ilor biologici care atac $ lemnul. Cantitativ toxicitatea, sau sinonimele sale puterea (valoarea) fungicid $ sau insecticid $, reprezint$ cantitatea de lemn uscat, exprimat$ în kilograme sau în metrii cubi, care poate fi protejat $, în condi%iile încerc$rilor de laborator, de un kilogram de substan %$ sau produs de protec %ie #i se calculeaz$ cu rela%ia: Pf = 1 / Dl [kg / kg] sau [m 3 / kg]
(6-1)
În aceast$ rela%ie calcularea puterii fungicide, Pf, a unui produs de protec %ie se face pe baza dozei sale limit $, Dl, care trebuie s $ fie determinat $ anterior prin încerc $ri de laborator. Doza limit! , Dl , a unui produs sau substan %$ chimic$ de protec%ie a lemnului, reprezint$ cantitatea de substan%$ care împiedic! atacarea epruvetelor de lemn de c !tre biod !un!tor , în condi%iile date ale încerc $rii de laborator. Rela %iile de calcul pentru doza limit$ sunt: Dl = [MA / MLAU] × 100 [%]
(6-2)
Dl = MA / VLAU [kg A / m3 LAU]
(6-3)
sau :
sau : 50
Dl = MA / MLAU [kg A / kg LAU]
(6-4)
în care: în kg,
MA este masa substan%ei chimice sau a produsului de protec %ie introduse în lemn, exprimat $ MLAU – masa lemnului absolut uscat, exprimat $ în kg, VLAU – volumul lemnului absolut uscat, exprimat în m 3. Valoarea dozei limit $ corespunde cu valoarea biologic! de referin "!, v.r.b., (biological
reference value, brv) definit $ de SR EN 599. Aceasta reprezint $ cantitatea minim $ de produs de protec%ie aplicat pe lemn, exprimat $ în g/m 2 sau kg/m3, determinat$ într-o încercare pentru a asigura o protec%ie eficace împotriva agentului biologic la care se face referire. Pe baza valorilor valorilor bilogice de referin %$ pentru tipurile de biod $un$tori activi într-o anumit $ clas$ sde risc biologic se define #te un alt indice important #i anume valoarea critic $. Valoare critic$, v.c. reprezint $ cantitatea echivalent $ v.r.b. cea mai ridicat $ ob %inut$ plecând de la toate încerc$rile efectuate pentru autorizarea unui produs pentru o anumit $ clas$ de risc conform SREN 599-1. Valoarea critic!, v.c., este cantitatea minim$ de produs de protec %ie a lemnului necesar$ pentru a fi eficace pentru o anumit $ clas$ de risc biologic conform încerc $rilor. Dac$ se cunoa#te doza limit$ a unei substan%e de protec%ie atunci defini " ia cantitativ! a toxicit !" ii este: cantitatea de lemn, în stare anhidr $, ce poate fi protejat $, în condi%iile date ale
încerc$rii de laborator, cu un kilogram de substan %$ de protec%ie. Toxicitatea astfel definit $ se exprim$ în: [kg lemn uscat / kg substan %$ de protec%ie] sau [m3 lemn uscat / kg substan %$ de protec%ie]. Coeficientul de toxicitate, Kt, a fost introdus pentru a se putea compara toxicit $%ile diverselor produse de protec %ie a lemnului. Astfel s-a stabilit o substan %$ chimic $ toxic$ de protec%ie ca substan "! etalon de comparare a toxicit !" ii celorlalte substan%e toxice. Substan%a aleas$ este fluorura de sodiu (natriu), NaF, deoarece este folosit $ relativ mult, are un spectru larg de toxicitate fiind insecticid $ #i fungicid$. Mai mult, fluorura de sodiu este o substan %$ solubil$ în ap$, stabil$ chimic, prezint $ o toxicitate medie, este mai pu %in nociv$ pentru om, se poate amesteca cu multe alte substan%e de protec %ie a lemnului. Coeficientul de toxicitate se calculeaz $ ca fiind raportul celor dou$ doze limit$: a fluorurii de sodiu ca substan %$ etalon, DlNaF #i a antisepticului dat, Dl A, conform rela% iei (6-5):
Kt = DlNaF / DlA
(6-5)
Coeficientul de toxicitate exprim $ astfel de câte ori o substan%$ de protec %ie este mai toxic $ ( Kt mai mare decât cifra 1) sau mai pu %in toxic$ ( Kt mai mic decât cifra 1) decât fluorura de natriu, antisepticul ales ca etalon de comparare a toxicit $%ii. 51
Doza inhibitiv! , Din, sau de oprire a dezvolt $rii biod $un$torilor lemnului este cantitatea minim $ de substan%$ sau produs de protec %ie care, în condi%iile date ale încerc $rii de laborator, opre#te dezvoltarea biod $un$torilor lemnului. Doza inhibitiv $ se exprim $ în acelea #i unit$%i de m$sur$ ca #i doza limit$. Doza letal ! , Dlt, sau de omorâre a biod $un$torilor lemnului, se define #te #i se m$soar$ la fel ca #i doza limit $ cu diferen%a c$, în condi%iile date ale încerc $rii, provoac $ moartea agen%ilor biologici ai lemnului. Doza de aplicar (norma de consum,) Nc, reprezint$ cantitatea de substan%$ sau de produs de protec%ie care se aplic $ în practic! pe lemn în vederea protej $rii sale. În practica trat $rii lemnului, condi%iile de tratare, calitatea lemnului, gradul s $u de uscare, lavabilitatea #i volatilitatea substan%elor de protec %ie #.a. sunt mult diferite de cele din laborator. Aceste diferen %e între condi%iile de laborator #i cele din practic$ fac ca s$ nu avem garan %ia c$ r$mân în lemn cantit $%ile de substan%$ de protec %ie determinate în laborator ci unele mai mici. Din aceast $ cauz$, în practic$, se majoreaz$, valoarea determinat $ în laborator, cu un coeficient k a c $rui valoare este cuprins $ între 2…10, în func%ie de factorii de risc lua %i în considerare. Se pot distinge astfel mai multe doze de aplicare, în func %ie de efectul de afectare a biod$un$torilor lemnului urm $rit, #i anume:
Nc- PP, doza de aplicare pentru o protec %ie preventiv$; Nc- PC, doza de aplicare pentru o protec %ie de combatere.
Aceste doze de aplicare se calculeaz$ astfel: [KgA / KgLAU]
(6-6)
Nc- PC = (2…10) Dlt [KgA / KgLAU]
(6-7)
Nc- PP = (2…10) Dl
În cazul normei de consum pentru o protec " ie preventiv! , se poate alege între efectele specifice dozelor limit ! 'i inhibitiv!. Astfel, pentru calcule, se pot folosi în rela %ia (6-6) valorile Dl sau Din, dup$ cum se dore #te ca lemnul s $ nu fie atacat de c $tre biod $un$tori sau biod $un$torii care atac$ lemnul s$ fie inhiba%i, s$ nu se mai dezvolte. Norma de consum trebuie s $ se reg$seasc$ în preconizarea de aplicare dat! de fabricant,
p.a.f., definit$ în acord cu SR EN 599-1. Valoarea p.a.f. reprezint $ cantitatea de produs de protec %ie a lemnului împregnat $ în epruvetele de încercare, corespunz $toare cantit$%ii medii de produs pe care o recomand $ fabricantul ca necesar $ #i posibil$ de aplicat în practic $ pe lemnul tratat.
52
U.6.2.4. Clasificarea substan"elor chimice de bioprotec"ie a lemnului Pentru bioprotec %ia lemnului se produc pe plan mondial o mare varietate de produse. Evolu%ia acestora a fost de la substan %e chimice simple pân$ la produse înalt elaborate. Se disting astfel produse de protec %ie cu spectru larg de toxicitate pentru cât mai multe organisme biod$un$toare #i cu însu#iri suplimentare cum sunt: stabilitate ridicat $ la ap$, stabilitate la ac%iunea factorilor atmosferici, calit $%i de finisare sau de încleiere, efecte poluante reduse #i alte însu#iri. O clasificare a acestor produse de protec %ie nu poate fi decât general $ #i nu exhaustiv$. Clasificarea produselor de protec %ie a lemnului se poate face dup $ mai multe criterii, astfel:
1. Din punct de vedere al rezisten "ei la sp# lare cu ap#: •
L – produse lavabile sau nepersistente;
•
GL – produse greu lavabile sau semipersistente;
•
NL – produse nelavabile sau persistente.
2. Dup# forma de prezentare la utilizare: •
SA - Solu%ii apoase;
•
SSo - Solu %ii în solven%i organici;
•
Em - Solu %ii uleioase, emulsionabile în ap $;
•
U, SU - Uleiuri #i solu %ii uleioase;
•
F-G, F-V, F-E, F-L - Grunduri, vopsele, emailuri #i lacuri antiseptice, cu solvent organic sau pe baz$ de ap $ ( suplimentar la simbol se adaug $ A sau So);
•
Ps, Pu - Paste #i pulberi, de regul$, solubile în ap $;
•
Gz - Substan%e gazoase, folosite numai în protec %ia de combatere, ce pot fi gaze ca atare sau se ob %in în mediul de sterilizare din substan%e volatile (solide, lichide).
3. În func "ie de natura biod#un#torilor pe care îi distrug: •
Fungicide, Fg
•
Insecticide, Is
•
Ovicide, Ov
•
Insecto-fungicide, Is-Fg. Condi%iile de utilizare ale lemnului în care se exist $ riscul biodegrad $rii lemnului datorit $
atacului ciupercilor, insectelor xilofage sau a animalelor marine, au fost anterior prezentate ca #i clase de risc pentru atacul biologic (1-5 în ordinea cresc $toare a riscului de atac) conform EN 335. În aceste medii de p $strare, se recomand $ protec%ia diferen%iat$ a lemnului, cu substan %e sau produse de protec %ie adecvate #i eficiente (SR EN 599), în func %ie de durabilitatea natural $ a materialului lemnos sau natura produsului din lemn #i durata de via %$ în oper$ dorit$ pentru acesta. 53
U.6.2.5. Substan"e !i produse reprezentative de protec "ie a lemnului (Produse tehnice de protectie) Din marea gam $, existent $, a produselor tehnice de protec %ie a lemnului se poate face o distinc%ie între urm $toarele categorii de produse: !
Substan "e chimice (simple) de protec"ie,
!
Produse complexe de protec"ie.
6.2.5.1 Substan"e chimice (simple) de protec"ie a lemnului Aceasta clasa cuprinde substante biocide (substante chimice toxice fata de biodaunatori) utilizate in mod individual, numite uneori si substante chimice simple pentru protectia lemnului. In acest caz produsul tehnic consta in substanta activa, adeseori in stare solida sau solutie concentrata ce necesita preparare pentru utilizare prin dizolvare sau diluare. Multe substan%e chimice utilizate pentru protec %ia lemnului, prezentate în lucr $rile de specialitate ale lui Darrel (1973), Vintil $ (1959, 1978), Mihai (1976) #.a, nu mai sunt admise a fi utilizate, în prezent, din cauza efectelor toxice deosebit de ridicate exercitate asupra omului #i mediului înconjur $tor. Protec%ia lemnului bazat $ pe utilizarea substan%elor chimice, de sintez $ sau de prelucrare prin distilare a unor resurse organice naturale ( %i%ei, c$rbune brun, lemn), dateaz $ de la începutul secolului XX. DL 50 a multora dintre aceste substan%e toxice de protec %ie a lemnului corespunde grupelor I- #i II de toxicitate, respectiv sunt extrem sau puternic toxice. Astfel, pentaclorfenolul, pentaclorfenolatul de sodiu, compu #i organici clorura %i, creozotul, compu#ii cu arsen #i lindanul, substan %e de protec%ie a lemnului utilizate decenii întregi în protec %ia lemnului, sunt interzise a fi folosite în foarte multe %$ri, printre care #i în România. Anul de la care se interzice folosirea acestor substan%e de protec%ie, deosebit de toxice #i mai ales nocive pentru mediul înconjur $tor, difer $ de la %ar$ la %ar$. Primele %$ri care au reglementat, începând din anul 1960, prin legi referitoare la protec %ia mediului utilizarea unor substan %e de protec%ie a lemnului sunt Germania, Suedia, Elve %ia. Chiar substan%ele chimice de protec %ie a lemnului care se încadreaz $ în grupele III #i IV de toxicitate, fiind moderat sau pu %in toxice, pot fi d $un$toare omului sau mediului înconjur $tor, dac$ nu se respect $ anumite condi%ii specifice la utilizarea lor. Din aceast $ cauz$ în fiecare %ar$ se elaboreaz$ norme stricte referitoare la domeniile #i condi%iile în care se pot folosi substan %ele de protec%ie. Cercet $rile în domeniul protec %iei lemnului #i al chimiei pesticidelor au condus la descoperirea #i apoi utilizarea unor noi substan %e chimice toxice, mai pu %in nocive. În Tabelul 6-1 sunt prezentate cele mai reprezentative substan %e de protec%ie a lemnului, clasice #i mai noi, care sunt în majoritate admise în %$rile din CE. 54
Tabelul 6-1 Substan"e chimice toxice (biocide) utilizate pentru protec"ia lemnului
Nr.
Substan"a de protec"ie
DL50 brv (Dl)1 [mg/kg [kgA /m3 LAU] corp]
1.
Fluorura de sodiu
III
2.
Fluorsilicatul de sodiu
III
3.
Sulfat de cupru
III
4.
Clorura de zinc
III
5. 6.
Compu #i pe baz$ de bor IV • Acidul boric H 3BO3 • Boraxul Na2B4O7•10H2O Dinitrofenolat de sodiu III
7.
Oxidifenolatul de sodiu
III
8.
Oxidifenilul
III
9.
II
10.
Hexaclorciclohexan Lindan* Ulei de creozot*
II
12
Carbolineum*
III
7,00…15.00 50…140 .Fg / NL
13.
Naftena%i metalici, • Naftenat de Cu, Zn #i Hg
III
21,.0…80,0 Fg / 14.NL
14
Compu #i cuaternari de IV amoniu: • Clorur $ de alchil-benzil dimetil-amoniu; • Bardac-22: Clorur $ de dialchil-dimetil-amoniu Deriva%i de sulfona-amid$ IV Tolylfluanid: N,N-dimetil-N’tolil-N’-diclorfluormetiltio sulfamid$ Benzotiazoli: IV • TCMTB: 2tiocianometiltio benzotiazol
15.
16.
Nc-PP (paf) Aspect/ [kgA /m3LAU] Culoare
0,10…0,90 3,0…4,0 Is –Fg / L 0,65…1,00 2,5…3,5 Fg / L 8,50…20,00 5,5…8,0 Fg / L 2,10…5,6 Fg Is-Fg; Ignifug 0,50…1,40 Fg / L 0,06…0,50 Fg / GL 0,45…0,85 Fg / NL 0,90 Is / NL 8,00…20,00 Fg / NL
Is-Fg / NL
2,5…3,0
3,0…4,5 2,0…3,5 2,5…5,0 0,90 efect letal, PC 60…190 func%ie de specie
95…160
Cristalizat Alb$ Cristalizat Alb-g$lbuie Cristalizat Albastruviolet Cristalizat Alb$ Cristalizat Alb$ Pulbere Galben portocaliu Pulbere Alb$ Cristalizat Alb murdar Cristalizat Alb$ Ulei Cafenie brun$
Conc uzuale [%] Tip solvent
2,5…4,5 SA 2,5…3,5 SA 1,0…10,0 SA Max.admis 5,0 / SA SA patroane 1,0…4,0 SA 2,0…10,0 SA 3,0…5,0 Sso, U 0,5 U, U + So 100, sau diluat cu So, U minerale
Ulei vâscos 100, sau Neagr$ diluat cu So, U minerale Past$ 20 Brun neagr $ So, U minerale SSo Suspensii Em apoase
Is-Fg / NL
SSo Suspensii Em apoase
Fg / L
SA
55
17. 18.
19. 20. 21.
22.
23.
Piridine organice: • 2,3,5,6-tetracloro-4metilsulfonil piridin$ Compu #i organostanici • Bis-tributil-oxid de staniu, ca solu%ie în U minerale, min. 17 % Sn metalic • Tributil naftenat de staniu, ca solu%ie în U minerale sau vegetale Deriva%i ai tioureei: • TMB: metilbis tiocianat • Ortofenilfenol Ortofenilfenolat de • sodiu Piretroide de sintez$: • Permethrin: 3fenoxibenzil-2,2 dimetil-3 (2,2-diclorvinil) ciclopropan carboxilat • Perigen-10; • Deltamethrine: ciano-mfenilbenzil-3-(2,2 dibromvinil)-2,2 dimetilciclopropan carboxilat. • Compu#i organofosforici: Clorpyrifos: 0,0’-dietil 03,5,6-tricloro-2-piridil fosforotionat Bioxidul de sulf
IV
Fg
Sso Em
III
0,04…0,03 Fg marin / NL
IV
Fg
0,5 So (white spirit) pentru produse de finisare antiseptice SA
IV
Fg / L
SA
IV
Is / NL
12…13
Lichid uleios Incolor
Sso Em apoase
IV
Is / NL
III
5.00…7,00 % în aer PC / Fg
Nu r$mâne Gaz în lemn Alb$ dup $ tratare g$lbuie
Sso Em Pulbere Past$ Prin arderea sulfului 100g / m3 de aer
Not$: * produse cu utilizare restric %ionat$ sau interzise în diferite %$ri Uleiul de creozot , numit #i creozot, se ob %ine prin distilarea #i prelucrarea chimic $ a
uleiurilor grele rezultate în urma distil $rii gudronului de huil $. Efectul antiseptic al acestui produs se datoreaz $ con%inutului în compu #i fenolici (fenol, crezol, xilenol, naftol), baze prganice #i hidrocarburi. Carbolineum este un produs uleios ce se ob %ine prin clorurarea la cald a uleiului de creozot
sau a celui de antracen, proces ce m $re#te efectul fungicid. Are efecte fungicide #i hidrofuge remarcabile fiind utilizat pentru lemnul din construc %ii în exterior #i interior. Naftena " ii metalici sunt s$ruri ale acizilor naftenici, substan %e uleioase brune separate la
distilarea %i%eiului.
56
Compu%ii pe baz! de Cupru •
Substan"a activ$: sulfatul de cupru CuSO 4 .5H 20 sau deriva"i ai acestuia (ex. Cu complexat cu substan"e organice, lignina)
•
CuSO4 a fost utilizat în premier $ în 1838 de Boucherie
•
Substan"$ solid $, solubil$ în ap $, lavabil$, cu caracter fungicid ( SA, L, Fg) !i spectru larg de ac"iune fa"$ de toate tipurile de fungii, inclusiv putregai moale !i bacterii
•
Protec$ia fungicid# în clasele 4 %i 5 este înc# practic imposibil de realizat f #r# contribu$ia Cu !!!
•
Principalul dezavantaj – lavabilitatea ce impune combinarea cu alte substan "e sau ingredien"i în vederea fix $rii pe lemn
•
Primul agent de fixare K 2Cr2O7- brevet sco "ian din 1920 - CELCURE – Celcurysed wood
•
CuSO4 – component al unor Produse complexe de protec "ie
Compu%ii pe baz! de bor •
Substan"e active: boraxul Na2B4O7.10H2O (54%) !i acidul boric H3BO3 (46%) * octaborat de sodiu Na2B8O13.4H2O
•
Caracter Is-Fg !i ignifug, nocivitate foarte mic# fa$# de om %i mediu – aplica"ii inclusiv pentru lemnul ce poate veni in contact cu cereale, alimente, fructe
•
Substan"$ cristalizat# alb#, solubil$ în ap $ SA, solubilitate limitat $
•
Principalul dezavantaj- lavabilitatea – substan"e adecvate pentru clasele de risc biologic 1, 2 (acoperi!uri)
•
Posibil$ utilizarea în clasa 3, dar numai cu protec "ie suplimentar$ prin tratare cu uleiuri sau supra-finisare
•
Lavabilitatea descre%te prin combinare cu alte substan$e în produse complexe
•
Capacitate mare de difuzie în lemnul ud- tratare în profunzime
•
Patroane (cartu%e) de Bor - tratare prin inserare în zonele cu poten "ial risc de umezire (. Ex. Grinzi încastrate, stâlpi în funda "ii beton)
Compu%ii cuaternari de amoniu • •
Substan"e organice biocide moderne caracterizatre prin: nocivitate mic! fa #! de om %i mediu (grupa IV)
•
caracter Is-Fg, NL
•
Caracterul NL – posibilitatea de fixare pe lemn prin reac "ii chimice
•
Toxicitate mare fa "$ de biod $un$tori – tratare eficient $ la concentra"ii !i consumuri mici
•
Posibilitate de utilizare ca solu "ii în solven"i organici (SSo) !i emulsii apoase (Em aq) 57
•
Posibilitatea de combinare cu alte substan "e biocide simple (ex. Compu !i cu Bor) pentru l$rgirea spectrului de ac "iune
Biocide organice utilizate ca %i solu # ii în solven # i organici (LOSP) sau Em aq •
Toxicitate mare, nocivitate mic $, caracter NL
•
Fungicide:
•
•
Benztiazoli: TCMTB: 2-tiocianometil-tio benztiazol
•
Compu!i organo-stanici: Bis-tributil-oxid de staniu, TOS (TBTO)
•
Deriva"i ai tioureei: TMB: metilbis tiocianat
•
Triazoli: Propiconazole, Cyproconazole
Insecticide: •
Piretroide de sintez $: Permethrin, Deltamethrin
•
Compu!i organo-fosforici: Clorpyrifos
•
Compu!i de acil-uree fluorura "i: Flufenoxuron, Fluorox
6.2.5.2 Produse complexe de protec"ie a lemnului Produsele de protec %ie pot fi definite ca amestecuri de substan %e chimice toxice de protec %ie, cu sau f $r$ con%inut de substan%e chimice netoxice cu rol de reactivi chimici care ajut $ la fixarea pe lemn a substan%ei de protec%ie propriu-zis$, sau alte ingrediente. Produsele de protec %ie se pot prezenta, în forme diferite, cum sunt: solide (paste, pulberi), solu %ii, emulsii, produse de finisare, conform clasific $rii prezentate la începutul acestui capitol. Func %ie de tipul de produs, aceste produse mai pot con %ine pigmen%i, coloran%i, materiale de adaos cu roluri diferite. Substan%ele chimice toxice simple de protec %ie a lemnului, asem $n$toare celor prezentate în Tabelul 6-1, sunt mai pu %in folosite în prezent. Utilizare lor, ca atare sau prin dizolvare într-un solvent adecvat, la locul de protec %ie a lemnului, se face mai mult în cazul pieselor de mari dimensiuni, la capacit $%i de produc %ie mari #i pentru tratamente preventive cu efect de scurt $ durat$. Astfel se poate proceda la protec %ia cherestelei de r $#inoase, umede, imediat dup $ debitare, în vederea prevenirii atac $rii sale de mucegaiurile care provoac $ alb$strirea lemnului sau la tratarea lobdelor sau a cherestelei din lemn de fag umede, pentru a se evita biodeteriorarea lemnului prin încindere #i r$scoacere pân$ la zvântarea lemnului. Prepararea solu %iilor de protec %ie la utilizator necesit $ mult$ aten%ie #i corectitudine, pentru a se putea ob %ine o eficien %$ maxim$. De asemenea se impune respectarea unor norme stricte de protec%ia muncii la manipularea #i utilizarea acestor substan %e ce sunt, în majoritatea cazurilor, #i nocive pentru om.
58
Produsele de protec %ie, în func%ie de compozi %ie, pot s$ prezinte însu #iri mai bune decât ale substan%elor individuale din amestec, cum sunt: stabilitate la ap $ sau la factori atmosferici (GL, NL), toxicitate mai mare #i spectru mai larg de toxicitate, efecte de finisare, etc. Efectele suplimentare pe care le pot conferi lemnului tratat, produsele complexe de protec%ie, comparativ cu substan %ele chimice simple, pot fi sintetizate astfel: 1. capacitate de fixare pe lemn; 2. spectru larg de toxicitate, efect insecto-fungicid, Is-Fg; 3. posibilitate de finisare bioprotectoare;
4. posibilitatea realiz $rii simultane a protec %iei biologice #i a protec %iei la ac%iunea factorilor de mediu.
1. Fixarea pe lemn a substan "elor de protec"ie, se poate realiza prin transformarea lor, dup$ introducerea în lemn, în substan %e nelavabile, adic $ insolubile în ap $. Capacitatea de a nu fi sp$lat$ de pe lemn, a unei substan %e de protec %ie, este posibil s$ se ob %in$ în mai multe moduri. Transformarea într-o nou! substan "! insolubil ! în ap! , dup$ introducerea în lemn a substan%ei toxice ini% ial solubil$ în ap $. Se face frecvent prin reac %ii complexe bazate pe utilizarea s$rurilor de crom. Folosirea s $rurilor de crom este cea mai r $spândit$ metod $ de fixare pe lemn a unor substan%e de protec%ie #i nu numai a lor. Fixarea în lemn a substan %elor de protec %ie solubile în ap$ cu s$rurile de crom se datoreaz $ reducerii compu #ilor sexavalen%i ai cromului, în compu #i trivalen%i de crom, dup $ urm $toarea ecua%ie general$ de reducere a ionilor de bicromat în prezen %a lemnului [61,72]:
(Cr2+VIO7 )2 − + 6[H] + 8H+
→
2 Cr+III + 7 H2O
(6-8)
în care [H] reprezint$ lemnul ce ac%ioneaz$ ca #i reduc$tor prin grupele func%ionale ce se oxideaz$ în acest proces. Bicromatul de sodiu (Na 2Cr2O7 2H2O) fixeaz$ bine pe lemn urm $toarele substan%e de protec%ie solubile în ap $: clorur ! de zinc, ZnCl2, fluorur ! de sodiu, NaF , sulfat de cupru, CuSO 4. Cu aceste substan%e de protec%ie a lemnului bicromatul de sodiu reac %ioneaz$ dup$ cum se prezint $ în ecua%iile (6-9), (6-10), (6-11). Ca urmare se formeaz $ în lemn s!ruri complexe pe baz$ de sodiu zinc-crom sau sodiu-cupru-crom sau fluoruri duble de crom 'i sodiu [72].
Na2Cr2O7 + ZnCl2
→
Na2O•4ZnO•4CrO3•3H2O
(6-9)
Na2Cr2O7 + NaF
→
CrF3•2NaF (cromcriolin)
(6-10)
Na2Cr2O7+ CuSO4
→
Na2O•4CuO•4CrO3•3H2O
(6-11)
Produsele acide pe baz $ de fluor-crom-arsen (prin cre #terea procentului de crom) se fixeaz $ în lemn prin formarea în lemn a fluorurii cromice de potasiu #i a arsenatului de crom, dup $ urm$toarea reac%ie chimic$ [58]: 59
10NaF + 2Na2HAsO4 + 2K 2Cr2O7 + 6H2O →
→
(6-12)
2(CrF 3 2KF) + 2CrAsO4 + 14NaOH + 3O2
Efectul fungicid al s $rurilor complexe insolubile astfel formate în lemn se explic $ printr-un proces de descompunere al acestor s $ruri, în substan %ele chimice ini% iale, sub influen %a secre%iilor acide ale ciupercilor, în timpul ac %iunii lor de distrugere a lemnului [1,72]. Bicromatul de sodiu, joac$ un rol esen %ial #i în fixarea pe lemn a combina"iilor CCA (cromat-cupru-arsenat ), recunoscute ast $zi ca #i cele mai eficiente produse de protec %ie pentru
lemnul aflat în contact permanent cu apa dulce sau s $rat$ (lemn pentru construc %ii de poduri, amenaj$ri portuare, etc.). Astfel, pentru combina %ia format$ din 45% dicromat de sodiu, 35 % sulfat de cupru #i 20 % pentoxid de arsen, toate elementele, ini %ial solubile în ap $, sunt fixate în timp pe lemn, procentul de cupru îndep $rtat prin sp $lare, din aceste combina %ii, fiind de maxim 2 % #i sta%ionar. Fixarea pe lemn este accelerat $ de temperatur $ #i umiditate #i reprezint $ un proces complex în mai multe etape: adsorb %ie, reducere #i fixare final$. S-a constatat c $ în chimismul procesului de fixare un rol important îl are reducerea Cr(VI) la Cr(III). Se formeaz $ astfel combina%ii insolubile de Cr, Cu, As #i are loc #i o oxidare a compu #ilor chimici ai lemnului cu formare de grup $ri carbonilice #i carboxilice. Produ #ii finali nelavabili ai procesului de fixare sunt: arsenat de crom Cr(III)AsO 4, arsenat bazic de cupru Cu(OH)CuAsO 4, hidroxid de crom Cr(OH) 3, #i combina " ii ale cuprului cu compu 'ii chimici din lemn, de care ionii de cupru sunt fixa %i prin schimb ionic cu grup $rile carboxil
[85, 86]. Legarea chimic! a substan " ei de protec " ie de componen " ii chimici ai lemnului, dup $ cum rezult$ din exemplele de mai jos: Ionul cromat CrO42- poate reac%iona chimic cu dublele leg!turi (-C=C-) #i cu nucleul aromatic al ligninei formând leg$turi covalente [87]. Ionii de Cu(II), Cr(III) 'i Cr(VI) pot forma combina " ii complexe stabile cu lignina [87]. Bora " ii formeaz$ combina " ii complexe , reversibile cu diolii din lemn. Compu 'ii cuaternari de amoniu interac%ioneaz$ cu lemnul printr-un mecanism de schimb
ionic [85]. Grupele func %ionale acide din lignin$ ca #i acizii monocarboxilici #i hidroxilii fenolici pot fi centre active pentru acest schimb ionic. Afinitatea compu #ilor cuaternari de amoniu fa %$ de componen% ii principali ai lemnului descre #te în ordinea: lignin! > hemiceluloze > celuloz! , iar afinitatea fa%$ de lignin$ cre#te cu cre#terea pH-ului. Cercet $rile indic$ adsorb%ia unei molecule de compus cuaternar de amoniu pentru fiecare 5 unit $%i fenil-propanice ale ligninei. Afinitatea ridicat $ fa%$ de lignin$ conduce probabil la o adsorb %ie foarte sc $zut$ pe celuloz$, ceea ce explic$ protec%ia 60
sc$zut$ fa%$ de fungiile ce atac $ celuloza (putregaiul brun).
Exemple de produse complexe cu fixare - Produse sub form! de s! ruri solubile în ap! 1. Romalit N •
•
Compozitie: •
Sulfat de cupru cupru ………………………… 55 %
•
Bicromat de sodiu ……………………… 45 %
Caracteristici: •
lavabilitate NL – dup dup $ uscare timp de 6 s $pt$mâni sub acoperi#
•
aplicare ca #i solu%ii apoase de concentra %ie 3 – 3,5 %
•
corespunz$tor pentru tratarea lemnului utilizat în condi %ii de umidicate ridicat $, în interior sau exterior neacoperit, în contact direct cu apa dulce sau solul– clasele de risc 3 #i 4
•
caracter fungicid cu spectru larg de ac " ac " iune iune
2. Tanalith C - Produs complex clasic tip CCA CCA •
•
Compozi"ie: •
1 p As2O5.2H2O - pentoxi p entoxidd de arsen
•
3 p CuSO4.5H2O – sulfat de cupru
•
5 p K2Cr2O7 – bicromat de potasiu
Fixare foarte bun$ în lemn rezistând perfect la sp $larea cu ap $ datorit $ reac"iilor de fixare conducînd la : CrAsO 4, Cu(OH)CuAsO4, Cr(OH)3 !i complec!i cu lignina
•
Tratarea traverselor de cale ferat ! , stâlpilor de telecomunica # iiii %i construc # iilor iilor portuare maritime
•
Durata de via #! în oper! a lemnului tratat 15 la 30-40 ani, func # ie ie de utilizarea concret ! %i condi # iile iile de tratare
•
Rezultate mai bune pe r $!inoase fa"$ de foioase, experien"$ de utilizare de circa 60 ani.
3. Tanalith E - Produs complex înlocuitor al produselor produselor tip CCA, f ! r! Cr %i As •
• •
Compozi"ie: •
Sulfat de cupru
•
Biocide organic or ganicee
•
Agen"i de fixare
Fixare bun$ pe lemn – lavabilitate sc $zut$ Eficien #! de tratare ridicat! , nocivitate redus! fa #! de om %i mediu 61
•
Înlocuie!te produsele CCA clasice tip Tanalith C în utiliz $ri diverse în construc "ii, amenaj$ri de exterior în clasele 3, 4, 5
•
Confer $ o culoare pl$cut$ verzui-oliv lemnului tratat. În timp aceasta se închide !i vireaz$ spre brun, p $strându-!i calit$"ile estetice
•
Lemnul tratat cu Tanalith nu necesit $ finisare
2. Spectrul larg de toxicitate se refer$ la combinarea, într-un singur produs de protec %ie a lemnului, a capacit $%ii acestuia de a ac %iona asupra mai multor tipuri de biod $un$tori ai lemnului. Majoritatea substan%elor chimice toxice se caracterizeaz $ printr-o specificitate limitat $ a efectului d$un$tor, asupra organismelor biologice care atac $ lemnul, predominante fiind efectele fungicide, insecticide sau asupra biod $un$torilor existen%i în medii umede sau subacvatice. Sunt pu %ine substan%e chimice de protec %ie cu spectru mixt, în special sp ecial insecto-fungicide. O toxicitate cu spectru larg, cu efecte insecticide generale, termicide (împotriva termitelor), fungicide, împotriva biod $un$torilor marini, etc., se realizeaz $, în mod practic, prin amestecarea substan%elor chimice cu toxicit $%i limitate. Astfel se ob %in amestecuri cu toxicitate cu spectru larg, cu efecte suplimentere aditive, de sinergism sinergism sau de antagonism.
3. Posibilitate de finisare bioprotectoare, se ob%ine prin introducerea produselor sau a substan%elor simple de protec %ie, în compozi%ia produselor de finisare. În acest mod se prepar $ produse înalt elaborate cu rol dublu, la o singur $ opera%ie de aplicare, de bioprotec %ie #i de finisare. Se fabric$ astfel o gam $ complet$ de bioproduse de finisare cum sunt: grunduri transparente #i opace, lacuri, vopsele #i emailuri.
4. Realizarea simultan# a protec"iei biologice !i a protec"iei la ac"iunea factorilor de mediu se realizeaz$ cu ajutorul unor materiale de finisare ce prezint $, suplimentar fa %$ de cele de la punctul 3, un efect marcat de protec %ie împotriva radia %iilor ultraviolete (UV). Acest efect se poate realiza cu substan %e organice absorbante UV, sau, cel mai adesea, cu ajutorul unor pigmen %i microniza%i pe baz $ de crom #i fier. Produsele de finisare fin isare sunt din gama lazurilor (semitransparente) #i a vopselelor sau emailurilor.
Produsele de protec %ie, înalt elaborate, ofer $ în concluzie toat $ gama de posibilit $%i de protejare a lemnului cunoscut $ ast$zi, respectiv protec %ie insecto-fungicido-hidrofob $ #i termicid $ (la unele produse), sau #i cu rol de finisare sau de protec %ie la ac%iunea factorilor atmosferici. Institutul Na%ional al Lemnului din Bucure #ti, Laboratorul de protec %ie a lemnului, a elaborat în colaborare cu firma german $ Bayer mai multe produse complexe de protec %ie a lemnului cu denumirea ROMBAI, prezentate în Tabelul 6-2 .
62
64
U.6.2.6. Durabilitatea lemnului tratat Tratarea lemnului cu substa %e #i produse biocide are drept scop ameliorarea durabilit $%ii naturale a lemnului, astfel încât s $ creasc$ durata de folosire în oper $, în diverse condi %ii de mediu, a produselor de lemn. Bioprotec %ia lemnului are astfel un dublu rol: economic #i ecologic. În Tabelul 6-3 se prezint $ spre exemplificare durabilitatea în ani a unor sortimente lemnoase, din diverse specii, care au fost tratate antiseptic [82,84]. Tabelul 6-3 Durabilitatea în ani a unor sortimente lemnoase tratate antiseptic cu diferite substan"e
Specia lemnoas$ #i sortimentul Pin, molid, brad: rigle
Substan%a antiseptic$ Fluorur $ de sodiu
Consum [kg/m3] 5
Pin, molid, brad: rigle
Sublimat coroziv
-
Pin: rigle
Clorur $ de zinc
-
Brad, pin, fag, stejar
Clorur $ de zinc
1,8-5,6
Procedeul de tratare Imersie b $i calde-reci B $i simple Kyanizare Impregnare total$ Impregnare
Durabilitatea [ani] 10-20 13-26 8-12 10-16
U.6.2.6. Durabilitatea lemnului tratat Tratarea lemnului cu substa %e #i produse biocide are drept scop ameliorarea durabilit $%ii naturale a lemnului, astfel încât s $ creasc$ durata de folosire în oper $, în diverse condi %ii de mediu, a produselor de lemn. Bioprotec %ia lemnului are astfel un dublu rol: economic #i ecologic. În Tabelul 6-3 se prezint $ spre exemplificare durabilitatea în ani a unor sortimente lemnoase, din diverse specii, care au fost tratate antiseptic [82,84]. Tabelul 6-3 Durabilitatea în ani a unor sortimente lemnoase tratate antiseptic cu diferite substan"e
Specia lemnoas$ #i sortimentul Pin, molid, brad: rigle
Substan%a antiseptic$ Fluorur $ de sodiu
Consum [kg/m3] 5
Pin, molid, brad: rigle
Sublimat coroziv
-
Pin: rigle
Clorur $ de zinc
-
Brad, pin, fag, stejar traverse Traverse Pin Larice Fag Stejar Pin: rigle
Clorur $ de zinc
1,8-5,6 5,2 330
Traverse Pin Fag Stejar Fag: traverse Fag: traverse Fag: traverse Stejar: lemn rotund Pin: lemn rotund Fag: #ipci Pin, molid: stâlpi
Clorur $ de zinc 2% + Ulei de creozot 10% Ulei de creozot
90
Ulei de creozot 63 145 45 240
Ulei de creozot/ produse petroliere 1:1 Naftenat de cupru 130 Romalit N: 55 % CuSO4 45 % K2Cr2O7 Sulfat de cupru
10 5 12 23 5,5 8,0 4,5
Procedeul de tratare Imersie b $i calde-reci B $i simple Kyanizare Impregnare total$ Impregnare total$ Impregnare în profunzime
Impregnare “economic$” Impregnare presiune - vid Impregnare total$ Impregnare “economic$” Impregnare par%ial$ prin b $i calde-reci
Durabilitatea [ani] 10-20 13-26 8-12 10-16 18-20 13-15 13-15 14-16 18-20 20 27 30-40 25-30 14-15 10-15 Min. 15 12-13 25-40 21
Înlocuirea sevei Boucherie Pin, molid, brad: stâlpi Fluorur $ de sodiu B $i simple S$ruri de crom #i Kyanizare arsen Molid, pin: stâlpi 4,5 Înlocuirea sevei Cca 20 Boucherie Molid, brad: stâlpi 4,5 Vid #i presiune 18-19 (Ruping) Datele prezentate anterior sunt deosebit de sugestive deoarece ele au rezultat practic din expunerea în teren în condi %ii reale de utilizare a produselor din lemn tratat. Ob %inerea unor astfel 65
de date impune o experien %$ de zeci de ani în producerea #i utilizarea lemnului tratat. Se observ $ astfel, c$ aceste date se refer $ exclusiv la o serie de produse clasice de bioprotec %ie, care au fost par%ial înlocuite ast $zi cu alte produse moderne, eficiente #i mai pu%in nocive pentru om #i mediu. În acest sens este de o deosebit $ importan%$ mecanismul de testare #i omologare a noilor produse în vederea introducerii lor în uz. Modul de testare a calit $%ii produselor de protec %ie se face prin teste micologice de laborator #i în teren standardizate stabilite prin SR EN 599 ( Durabilitatea lemnului 'i a produselor pe baz! de lemn – Eficacitatea produselor de protec " ie preventiv! a lemnului determinat ! prin teste biologice; Partea 1: Specifica " ii func " ie de clasa de risc; Partea 2: Clasificare 'i etichetare).
Aceast$ norm$ stabile#te pentru fiecare clas $ de risc biologic în parte, în func %ie de natura agen%ilor biotici de degradare activi #i condi%iile concrete de utilizare a lemnului îbn clasa respectiv$, testele micologice de laborator, testele de îmb $trânire #i/sau testele în teren obligatorii #i/ sau recomandate (Tabelul 6-4). De asemenea pentru fiecare test în parte se specific$ modul de aplicare a produsului de protec %ie, condi%ia de reten%ie, condi%iile de admisibilitate. Tabelul 6-4 Tipuri de teste prev#zute de EN 599 pentru determinarea eficacit#"ii produselor de protec"ie preventiv# a lemnului func"ie de clasa de risc
Clasa de risc 1
Teste biologice de laborator
Teste de îmb $trânire
Teste biologice în teren
Eficacitate fa "! de insecte: EN 20-1,2; EN 46; EN 47; EN 49-1,2 Eficacitate fa "! de termite (local): EN 117, EN 118 Cele de la clasa 1 +
EN 73 - evaporare
-
EN 73 - evaporare
-
3
Cele de la clasa 2 + Eficacitate fa "! de ciuperci de alb!streal! EN 152-1,2
Încercare în teren f !r ! contact cu solul (îmbin$ri în L finisate) EN 330
4
Cele de la clasa 3 + Eficacitate fa "! de fungii de putregai moale (sol) ENV 807 -
EN 73 – evaporare EN 84 – sp $lare cu ap$ Imb$trânire natural $ EN 84 – sp $lare cu ap$
2
5
Eficacitate fa%$ de fungii bazidiomicete: EN 113, ENV 839
Încercare în teren f !r ! contact cu solul EN 252 Încercare la biod !un!tori marini EN 275
Lista normativelor europene de încercare cuprinse în informa %iile din Tabelul 6-4 #i codificarea lor în România este prezentat $ în Tabelul 6-5.
66
Tabelul 6-5 Lista normelor europene men"ionate !i codificarea lor în România
SR EN 20 Produse de protec %ia lemnului: Determinarea eficacit $%ii preventive contra Lyctus brunneus (Stephens) Produse de protec %ia lemnului: Determinarea eficacit $%ii preventive contra larvelor recent EN 46 eclozate de Hylotrupes bajulus (Linnaneus) SR EN 47 Produse de protec %ia lemnului: Determinarea pragului de eficacitate contra larvelor de Hylotrupes bajulus (Linnaneus) SR EN 49 Produse de protec %ia lemnului: Determinarea pragului de eficacitate contra Anobium punctatum (de Geer) prin observarea pontei #i a procentului de supravie %uire a larvelor SR EN 73 Produse de protec %ia lemnului: Încerc $ri de îmb $trânire accelerat $ a lemnului tratatînaintea încerc $rilor biologice – Încercarea prin evaporare SR EN 84 Produse de protec %ia lemnului: Încerc $ri de îmb $trânire accelerat $ a lemnului tratatînaintea încerc $rilor biologice – Încercarea prin sp $lare Produse de protec %ia lemnului: Determinarea pragului de eficacitate contra ciupercilor SR EN basidiomycetes lignivores cultivate pe mediu de gel 113 Produse de protec %ia lemnului: Determinarea pragului de eficacitate contra SR EN Reticulitermes santonensis de Faytaud 117 Produse de protec %ia lemnului: Determinarea eficacit $%ii preventive contra Reticulitermes SR EN santonensis de Faytaud 118 Metode de încercare pentru produse de protec %ia lemnului. Metod $ de laborator pentru SR EN determinarea eficacit $%ii preventive a unui tratament de protec %ia lemnului împotriva 152 ciupercilor de alb $streal$ Metod$ de încercare în câmp deschis pentru determinarea eficacit $%ii preventive relative SR EN a unui produs de protec %ie a lemnului în contact cu solul 252 Produse de protec %ia lemnului: Determinarea eficacit $%ii de protec%ie împotriva SR EN organismelor marine sfredelitoare 275 Produse de protec %ia lemnului: Încerc $ri în câmp pentru determinarea eficacit $%ii de SR EN protec%ie a unui produs de protec %ia lemnului pentru folosire cu o acoperire #i înafara 330 contactului cu solul: metoda cu îmbinare în L SR ENV Produse de protec %ia lemnului: Determinarea eficacit $%ii fa%$ de microorganisme de putregai moale #i alte microorganisme ale solului 807 SR ENV Produse de protec %ia lemnului: Determinarea eficacit $%ii preventive fa %$ de ciuperci lignicole bazidiomicete (tratamente superficiale) 839 Astfel, se prezint $ în Figura 6-1 pierderile de mas $ înregistrate în urma unui test de laborator de 16 s $pt$mâni cu Merulius lacrymans, realizat conform EN 113 pe lemn de fag martor #i tratat cu TCMBT (2-tiocianometiltio-benztiazol) sau TBTO (tributil-oxid de staniu TOS). Tratarea s-a f $cut cu solu %ii de concentra %ii diferite #i, suplimentar, o parte din probe au fost supuse, înaintea test $rii biologice, unui proces de îmb $trânire natural$ (expunere în exterior la factorii de mediu) pentru o perioada de 2 sau 4 luni. Astfel s-au putut determina atât efectul de bioprotec%ie al substan%elor analizate cât #i efectul de sc $dere a biodurabilit $%ii ca urmare a sp$l$rii par%iale a antisepticului ini %ial introdus în lemn. La concentra %ii superioare ale produselor de tratare (3,6 % pentru TCMTB #i doar 1,0 % pentru TBTO) durabilitatea fagului tratat s-a înscris în clasa 1 de durabilitate (foarte durabil) #i efectul de protec %ie a r$mas nemodificat chiar
67
#i dup$ 4 luni de expunere a lemnului tratat la factorii de mediu [108]. Rezult $ astfel c $
produsele testate pot fi foarte eficiente, dar eficien %a lor relativ$ este diferit $. Fag - Impregnare sub presiune Merulius lacrymans
25 20 ] 15 % [ M P 10
5 4
0
2 0.00
0.45
0.90
0 1.80
Concentra tia TCMTB [%]
mbatrânire [luni]
3.60
Fag - Impregnare sub presiune M erulius lacrymans
25 20 ] 15 % [ M P 10
5
4 2
0 0.00
0.10
0 0.33
Îmbatrânire [luni]
1.00
Conce ntratia TBTO (TOS) [%]
Figura 6-1 Efectul concentra"iei solu"iei de tratare !i a lavabilit#"ii în timpul expunerii la factorii de mediu (îmb#trânire natural#) asupra rezisten"ei la biodegradare a lemnului de fag antiseptizat cu TCMTB !i TBTO (TOS) [108]
În Figura 6-2 #i Figura 6-3 se prezint $ aspecte din timpul încerc $rilor de laborator la ciuperci de mucegai #i ciuperci xilofage ( Serpulla lacrymans, Coniophora puteana ) ale produsului complex de protec %ie Rombai G anterior prezentat. Testele de laborator au dovedid o eficien%$ m$rit$ atât pe lemn de r$#inoase cât #i pe foioase. Astfel se observ $ c $ probele tratate nu au fost practic colionizate de fungii, aspectul #i propriet$%ile fizico-mecanice fiind aparent nemodificate dup $ aceste teste. Prin compara %ie, probele martor netratate au fost puternic atacate în condi%ii similare de testare.
68
Figura 6-2 Comportarea epruvetelor din alburn de lemn de pin trastate cu Rombai G în timpul testului de laborator la ciuperci de mucegai (dup# Baciu, INL Bucure!ti)
A
B
Figura 6-3 Testarea eficien"ei de protec"ie a produsului Rombai G împotriva ciupercilor xilofage: Adiferen"e în colonizarea probelor martor (sus) !i trastate cu Rombai G (jos) func"ie de specia lemnoas # 1-fag, 2-alburn de lemn de pin; B-aspectul probelor de r#!inos tratate cu Rombai G !i Rombai D1, D2 dup # testul de putrezire de 120 zile (dup# Baciu, INL Bucure!ti)
U.6.3 Tema de autoevaluare 1. Considerati urmatoarele substante simple de protectia lemnului: fluorura de sodiu, sulfat de cupru, clorura de zinc. a. Caracterizati aceste substante folosind informatiile din Tabelul 6-1. b. Comparati aceste substante din punct de vedere al nocivitatii fata de om si mediu. c. Comparati aceste substante din punct de vedere al eficientei de combatere a biodaunatorilor lemnului. d. Pentru ce clase de risc biologic ati recomanda aceste produse tinand cont de rezistenta la apa? Cum s-ar putea utiliza aceste biocide in clasele de risc 3 si 4 ?. 2. Identificati cate 2 substante simple sau produse de protectie recomandate pentru fiecare din cele 5 clase de risc biologic. 69
Unitatea de înv!"are 7. Ignifugarea lemnului Cuprins Unitatea de înv !"are 7. Ignifugarea lemnului............................................................................. 69 U.7.1 Introducere.................................................................................................................. 69 U.7.2 Obiectivele unit !"ii de înv!"are.................................................................................... 70 U.7.3 Considera "ii asupra combustibilit!"ii lemnului #i a principiilor de protec "ie ignifug! ....70 U.7.3.1. Lemnul ca material combustibil...........................................................................70 U.7.3.2. Mecanismul combustibilitatii lemnului................................................................ 72 U.7.3.3. Protectia ignifuga – definire si principii ............................................................... 73 U.7.4 Domenii în care se impune protec "ia ignifug! a lemnului............................................. 74 U.7.5 Metode si produse de protec "ie ignifug! a lemnului..................................................... 75 U.7.5.1. Substante ignifuge -Mecanism de actiune ............................................................ 75 U.7.5.2. Clasificarea produselor tehnice pentru ignifugarea lemnului ................................ 76 7.5.2.1 Produsele de ignifugare prin impregnare............................................... 76 7.5.2.2 Produsele pentru ignifugarea superficial ! .............................................. 77 7.5.2.3 Produse tehnice de ignifugare ...............................................................78 U.7.6 Metode de determinare a eficacit !"ii proceselor de ignifugare a lemnului #i materialelor pe baz! de lemn .................................................................................................................... 83 U.7.6.1. Proba de ardere.................................................................................................... 83 U.7.6.2. Metoda de determinare a propag !rii fl!c!rii......................................................... 84 U.7.6.3. Însu #iri specifice ale lemnului ignifugat............................................................... 86 U.7.7 TEMA DE AUTOEVALUARE .................................................................................. 88
U.7.1 Introducere Lemnul este un material combustibil datorita compozitiei sale chimice, fiind un material organic bogat in carbon, hidrogen si oxigen. Combustibilitatea lemnului este o calitate ce permite utilizarea lemnului ca si material combustibil ecologic, neutru din punct de vedere al emisiei de bioxid de carbon, in sensul ca in timpul vietii arborelui acesta absoarbe bioxid de carbon din atmosfera pe care il transforma prin fotosinteza in materie organica, iar la arderea lemnului materia organica se transforma in bioxide de carbon si apa, astfel icat cantitatea degajata corespunde cantitatii absorbite de arborele viu. Dar combustibilitatea lemnului este un mare inconvenient pentru utilizarea lemnului in constructii si alte aplicatii, deoarece in prezenta unei surse de foc sau scanteie poate declansa, intretine si raspandii incendii. De aceea pentru aceste utilizari se impune ignifugarea lemnului, adica protectia sa impotriva focului. Aceasta este menita sa creasca rezistenta lemnului la foc, fara a-l transforma insa in material necombustibil. Lemnul ignifugat este mai sigur pentru constructii deoarece se aprinde mai greu si arde mai incet, putandu-se controla si stinge mai usor un incendiu. 69
U.7.2 Obiectivele unit !"ii de înv!"are Dup! parcurgerea acestei unit !"i de înv!"are studentul va fi capabil s !: – Caracterizeze lemnul ca si material combudstibil si sa inteleaga factorii ce influenteaza combustibilitatea lemnului; – identifice domeniile de utilizare a lemnului ce impun ignifugarea sa; – inteleaga mecanismul combustibilitatii lemnului si p rincipiile de ignifugare; – identifice, selecteze si utilizeze produse tehnice de ignifugare; – evalueze efiucacitatea relativa a unor produse de ignifugare a lemnului dupa rezultatele testelor specifice de laborator; – sa prevada si conceapa tehnologii de ignifugare a elementelor de lemn din constructii si alte aplicatii carew impun ignifugarea.
Durata medie de parcurgere a acestei unit!"i de înv!"are este de circa 5 ore.
U.7.3 Considera "ii asupra combustibilit!"ii lemnului #i a principiilor de protec "ie ignifug! U.7.3.1. Lemnul ca material combustibil Combustibilitatea reprezint ! proprietatea unui material de a se aprinde #i arde în prezen "a aerului, contribuind la cre #terea cantit!"ii de c!ldur! degajate în incendiu (STAS 11357-90). Combustibilitatea unui material este o consecin "! a compozi "iei sale chimice, dar este influen "at! #i de o serie de factori geometrici (dimensiuni. raportul suprafa "! /volum), precum #i de structur ! #i densitate.
Din punct de vedere al combustibilit !"ii, materialele #i elementele de construc "ii se încadreaz!, pe baza încerc !rilor f !cute în laboratoare de specialitate, în dou ! grupe: •
incombustibile C0 (cele care sub influen"a focului sau a temperaturilor înalte nu se aprind, nu ard mocnit #i nu se carbonizeaz!);
•
combustibile C1- C4 (cele care sub ac "iunea focului sau a temperaturilor înalte se aprind, ard mocnit sau se carbonizeaz !) Materialele combustibile se clasific ! la rândul lor în patru clase func "ie de proprietatea lor
de a se aprinde u #or sau greu #i de capacitatea lor de a contribui la dezvoltarea incendiului: •
C1 - practic neinflamabil;
•
C2 - dificil inflamabil;
•
C3 - mediu inflamabil; 70
•
C4 - u #or inflamabil. Pentru materialele combustibile se define #te #i m!soar! conform SR 7249-99 viteza de
propagare a fl !c!rii func"ie de care materialele se pot încadra în 6 clase de propagare a fl !c!rii P I - P VI.
Tabelul 7-1 Definirea claselor de propagare a fl!c!rii la suprafa"a materialelor combustibile, conform SR 7249-99 Clasa de propagare a fl! c!rii
Distan"a parcurs! de flac!r! [cm] ≤ 10 11…..25 26…..40 41…..60 61…..85 ≥ 86
PI P II P III P IV PV P VI
Lemnul este un material de natur ! organic ! alc !tuit din compu #i care con"in în principal carbon #i hidrogen, ce sunt elemente combustibile. Din acest motiv lemnul este un material combustibil #i este aproape imposibil s ! fie f !cut necombustibil. Inflamabilitatea materialelor cre #te odat ! cu cre#terea raportului suprafa "! /volum. Astfel o a #chie sub"ire de lemn se va aprinde #i va arde mai u #or decât un element cu sec "iune mare, iar un caz extrem este reprezentat de suspensia de praf de lemn în aer ce constituie un amestec exploziv. Inflamabilitatea #i combustibilitatea descresc pe m !sur! ce cre #te densitatea lemnului, respectiv descre#te volumul golurilor din lemn. Astfel viteza maxim ! de ardere descre #te hiperbolic cu densitatea, pe când întârzierea aprinderii cre #te parabolic cu aceasta [71].
Figura 7-1 Varia"ia vitezei de ardere #i a duratei de aprindere func"ie de densitatea lemnului (dup! Kollmann, 1968) 71
La aceea#i densitate, o serie de elemente ale structurii anatomice, caracteristice diferitelor specii, influen"eaz! combustibilitatea lemnului. Astfel viteza de ardere la r !#inoase este mai sc!zut! decât la foioase, deoarece foioasele au vase care asigur ! o bun! admisie a oxigenului #i o evacuare a gazelor arse, pe când r !#inoasele sunt alc !tuite din traheide înguste închise la capete. Viteza de ardere este mai mic ! la foioasele cu pori inelari decât la cele cu pori împr !#tia"i #i cre#te cu cre#terea con"inutului de raze medulare (Kollmann, 1968). Combustibilitatea #i puterea calorific ! a lemnului sunt influen "ate #i de con" inutul de umiditate în sensul descre #terii acestora odat ! cu cre#terea con"inutului de ap ! în lemn.
U.7.3.2. Mecanismul combustibilitatii lemnului În"elegerea principiilor de ignifugare a lemnului impune o examinare mai atent ! a procesului de combustie a lemnului cu fazele sale caracteristice. În faza ini "ial! a procesului de combustie trebuie s ! existe o surs! de înc!lzire care s! conduc! la descompunerea chimic ! a lemnului pân ! la formarea de gaze combustibile, dup ! care urmeaz ! faza de aprindere #i ardere a gazelor rezultate. Etapele importante ale acestui proces sunt [1, 2,6[: •
sub 70-80°C se produce uscarea lemnului; reac "iile chimice sunt nesemnificative;
•
între 100-150°C are loc în continuare eliminarea apei; reac "iile chimice sunt neglijabile;
•
între 150-200°C începe descompunerea termic ! cu formare de gaze preponderent necombustibile (70 % bioxid de carbon - gaz necombustibil #i 30 % monoxid de carbon gaz combustibil); culoarea se schimb! din alb în brun începând carbonizarea,
•
peste 225°C se produce aprinderea intermitent ! a gazelor combustibile rezultate, a c !ror procent este în cre #tere #i în a c!ror compozi"ie apar hidrocarburile;
•
la 260°C arderea gazelor devine continu !, iar procesul de ardere exoterm;
•
peste 275°C viteza de gazeificare cre #te brusc, concentra "iile de CO2 #i CO scad #i cre#te rapid concentra "ia hidrocarburilor puternic inflamabile;
•
peste 360°C are loc autoaprinderea, proces exoterm de ardere a lemnului dup ! îndep!rtarea sursei ini"iale de c!ldur!, cu condi"ia existen"ei unei cantit !"i suficiente de oxigen;
•
gazeificarea cu formare de hidrocarburi #i puterea calorific ! ating un maxim la 400°C;
•
între 500-800°C continu ! arderea lemnului pân ! la cenu #! cu formarea de gaze combustibile constituite preponderent din hidrogen #i monoxid de carbon.
72
Figura 7-1 Varia"ia compozi"iei gazelor #i a puterii calorifice func"ie de temperatur! în procesul de combustie a lemnului [84]. În procesul descris, temperatura de aprindere a gazelor combustibile rezultate prin descompunerea lemnului în prezen "a unei fl!c!ri, situat ! între 225 #i 260°C, reprezint ! o temperatur ! important! pentru protec "ia lemnului împotriva focului. Totu #i, este de remarcat faptul c! datele din literatura de specialitate indic ! faptul c! lemnul se poate aprinde #i prin expunere prelungit ! la temperaturi mai joase (curba durat ! de aprindere/temperatur ! este asimptotic! la 150°C.
Sa retinem • In procesul de ardere a lemnului exista doua temperaturi critice: • Temperatura de aprindere a gazelor combustibile in
prezenta unei flacari
situata la 225-260°C • Temperatura
de autoaprindere a lemnului de circa 360 °C - peste care
procesul de ardere are loc fara sursa externa de flacara si este puternic exoterm si necontrolabil • Arderea lemnului este conditionata de prezenta oxigenului atmosferic •
Protectia lemnului impotriva focului trebuie sa actioneze impotriva realizarii acestor conditii ale initierii si desfasurarii procesului de ardere a lemnului.
U.7.3.3. Protectia ignifuga – definire si principii Din cele prezentate, rezult ! c! în lupta contra ac "iunii focului trebuie s ! se evite îndeplinirea simultan! a celor dou ! condi"ii de baz! ale arderii: •
înc!lzirea la temperaturi ridicate (împiedicându-se astfel formarea de gaze inflamabile);
•
contactul cu aerul, respectiv oxigenul care între "ine arderea. Contracararea acestor condi "ii ale procesului de combustie reprezint ! în fapt principiile
ignifug!rii lemnului. 73
Protec ! ia ignifug" a lemnului, reprezentând ansamblul de m !suri luate pentru m !rirea rezisten"ei la foc, nu conduce la transformarea acestuia într-un material necombustibil ci doar la o întârziere a aprinderii, iar dup ! aprindere, la o încetinire a procesului de ardere, prin suprimarea fl!c!rii #i, pe cât posibil, la o stingere mai rapid ! a jarului. Efectul de întârziere a procesului de ardere este limitat #i conduce în practic ! la prelungirea timpului necesar declan #!rii unui incendiu (la circa 30-60 minute), f !când astfel posibil! luarea m!surilor de stingere [151]. Practic prin ignifugare se urm" re# te descre# terea combustibilit"! ii lemnului de la clasele C3, C4 la clasele C1, C2. Totodat" prin irgnifugare se reduce viteza de propagare a fl " c" rii pân" la o valoare corespunz" toare claselor PII-PIII, reducându-se riscul propag" rii incendiului.
U.7.4 Domenii în care se impune protec "ia ignifug! a lemnului Dup! cum s-a ar!tat anterior, lemnul este un material ce se aprinde #i arde u #or, încadrat în clasele C3, C4 de combustibilitate. Chiar dac ! modificat! într-o m!sur! mai mic ! sau mai mare, combustibilitatea r !mâne #i o caracteristic! a produselor pe baz ! de lemn, începând cu cele clasice cum ar fi pl!cile din fibre sau a #chii #i produsele stratificate, #i continuând cu cele mai noi tipuri de compozite pe baz ! de lemn. Lemnul #i produsele pe baz ! de lemn sunt materiale cu aplica "ii în sectoare foarte diferite, dintre care unele impun reducerea combustibilit !"ii. Astfel, în prezent în "ar! sunt în vigoare o serie de normative care reglementeaz ! în mod direct sau implicit termoprotec "ia lemnului: •
Hot!rârea Guvernului României nr. 51/1992 (modificat ! în 1993) privind unele m !suri pentru îmbun!t!"irea activit!"ii de prevenire #i stingere a incendiilor;
•
Legea din 1995 privind calitatea în construc "ii;
•
Norme tehnice privind ignifugarea materialelor #i produselor combustibile din lemn #i textile utilizate în construc "ii (indicativ C. 58-1996). Conform legii, siguran "a la foc reprezint ! una din cerin"ele calitative impuse
construc"iilor începând cu faza de concep "ie #i proiectare #i continuând cu realizarea, utilizarea, modernizarea sau transformarea în timp. Sistemul de cerin "e este diferen"iat func"ie de gradul de importan"! al construc"iilor definit func "ie de complexitate, destina "ie, mod de utilizare, grad de risc sub aspectul siguran "ei. Pentru darea în exploatare #i func"ionarea cl!dirilor înalte sau foarte înalte, a celor cu s !li aglomerate, a hotelurilor, spitalelor, c !minelor de copii #i b!trâni, a celor destinate persoanelor ce nu se pot evacua singure, precum #i a spa"iilor destinate unor activit !"i ce prezint! pericol de incendiu, este obligatorie ob "inerea autoriza "iei de prevenire #i stingere a incendiilor. Cerin "ele 74
pentru ob "inerea acesteia pot include, de la caz la caz, #i ignifugarea materialelor combustibile, respectiv a lemnului #i produselor pe baz ! de lemn. Ignifugarea lemnului #i produselor pe baz ! de lemn se recomand ! la construc "iile noi, la modificarea sau schimbarea destina "iei de utilizare a celor existente, precum #i periodic la expirarea perioadei de men "inere a calit!"ii lucr!rii de ignifugare specificat ! de produc!tor. În afara lemnului utilizat direct în structura construc "iei (elemente de rezisten"! #i sus"inere, acoperi#uri, case din lemn) se recomand ! #i ignifugarea materialului lemnos utilizat pentru tavane, închideri de spa "ii, masc!ri, finisaje (lambriuri, panouri decorative), elemente utilizate pentru realizarea izol!rii termice sau acustice. Ignifugarea nu se recomand ! în general pentru tâmpl !rie interioar! #i exterioar!, pardoseli, mobilier sau elemente decorative din lemn deja finisate. Totu #i ignifugarea acestor elemente sau a altora se poate realiza la cerin "a expres! a investitorilor sau proprietarilor. Lucr!rile de ignifugare se realizeaz ! de personal instruit #i atestat în acest scop, cu respectarea strict ! a instruc"iunilor de utilizate a produselor ignifuge elaborate de produc !tor. Este obligatoriu ca aceste produse s ! fie avizate sau s ! aib! agrementul tehnic al Comandamentului Trupelor de Pompieri, precum #i avizul Ministerului S !n!t!"ii asupra toxicit!"ii.
U.7.5 Metode si produse de protec "ie ignifug! a lemnului U.7.5.1. Substante ignifuge -Mecanism de actiune Bazat ! principial pe contracararea condi "iilor ce favorizeaz ! aprinderea #i arderea lemnului, protec"ia ignifug! a lemnului se realizeaz ! uzual prin tratarea cu substante speciale numite substan"e ignifuge sau antipirine. Substantele ignifuge actioneaza in sensul cresterii rezistentei la foc a lemnului printr-un
mecanism specific bazat pe ob "inerea individual! sau simultan! a urm!toarelor efecte de protec "ie [42,71,84,151]: •
Crearea unui strat superficial protector care izoleaz" termic lemnul , împiedicându-se astfel formarea de gaze combustibile, acest strat putând fi un înveli # sticlos rezultat prin topirea ignifugului sau un înveli # spumos foarte bun absorbant de c !ldur!.
•
R" cirea suprafe ! ei lemnului ce se datoreaz! caracterului endotermic al proceselor de deshidratare, topire sau spumare a ignifugului.
•
Rarefierea gazelor inflamabile ce se degaj ! din lemn în m !sura în care acestea devin necombustibile.
•
Împiedicarea accesului oxigenului, respectiv al aerului, prin crearea unor bariere de gaze inerte sau a unor înveli #uri termorezistente aderente la lemn. 75
•
Favorizarea carboniz" rii superficiale a lemnului, cu rol protector.
•
Reducerea incandescen ! ei stratului de c !rbune.
U.7.5.2. Clasificarea produselor tehnice pentru ignifugarea lemnului Dup! modul de ac"ionare #i de aplicare, produsele care se utilizeaz ! în practic ! pentru ignifugarea lemnului se împart în urm !toarele grupe: •
Produse de ignifugare prin impregnare;
•
Produse de ignifugare pe suprafa "!.
7.5.2.1 Produsele de ignifugare prin impregnare Acestea reprezint! solu"ii apoase ale unor substan"e ignifuge de tipul s !rurilor de amoniu sau alcalino-p !mântoase ale unor acizi anorganici (boric, fosforic, clorhidric, sulfuric, silicic) sau substan"e organice cu con"inut de azot (carbamid !). Ac"iunea ignifug! se bazeaz! pe cumulul unor efecte ignifuge ale substan "elor individuale sau rezultate prin reac "ia componen"ilor sub influen"a temperaturii. Exemple de saruri ignifuge utilizate ca solutii apoase de concentratie 10-20 % sunt: octaboratul de sodiu (amestec de borax si acid boric), fosfatul de amoniu, sulfatul de amoniu, clorura de amoniu, etc. De remarcat ca produsele pe baza de bor sunt nu numai produse ignifuge ci si substasnte biocide cu efect insecto-fungicid, ceea ce le confera un spectru larg de actiune in protectia lemnului. Sarurile ignifuge se pot utiliza individual sau combinate in diverse retete de ignifugare astfel incat sa se cumuleze efectele de ignifugare caracteristice fiecarei substante. Retetele pot contine pe langa saruri ignifuge si substante biocide. Acestea sunt necesare in cazul unor retete cu saruri de amoniu pentru a contracara posibilul efect de favorizare a biodegradarii fungice datorat prezentei azotului din ionul amoniu, sau pentru a largi spectrul de protectie. Tabelul 7-2 EXEMPLE de retete de produse de ignifugare prin impregnare
Reteta 1 (C1 – 25% ) - Sulfat de amoniu - Borax - Fosfat de amoniu - Fluorura de sodiu - Apa
Reteta 3 ( C3 – 15% ) 15 % 3% 5% 2% 75 %
Reteta 2 (C2 – 20% ) - Clorura de amoniu 15 % - Clorura de zinc 2% - Borax 3% - Water 80 %
Componenta 3.1: - Borax - Apa Componenta 3.2: - Clorura de zinc - Apa Reteta 4 (C4 – 12% ) - Sulfat de amoniu - Fosfat de amoniu - Apa
76
15 % 85 % 15 % 85 %
6% 6%
88 %
– Analizati compozitia retelor de mai sus si identificati natura si rolul componentilor (substante ignifuge, substante biocide substante cu dublu rol ignifug si biocid)
7.5.2.2 Produsele pentru ignifugarea superficial! Produsele pentru ignifugarea superficial ! sunt reprezentate de materialele ce realizeaz ! pelicule ignifuge la suprafa "a materialului. Acestea se pot împ !r"i la rândul lor în: a. Vopsele speciale ignifuge pe baz! de silica "i sau alte materiale anorganice în amestec cu lian"i, ce asigur ! în special o protec "ie ignifug ! prin efect mecanic, de izolare a suprafe "ei. Unele produse con "in #i ignifuge organice. Peliculele rezultate pot fi acoperite cu vopsele pe baz ! de ulei, emailuri alchidice, vopsele lavabile pentru zid !rie. b. Materiale peliculogene de finisare, transparente sau opace, cu con "inut de
ignifuge #i care asigur ! simultan protec "ia ignifug! #i finisarea lemnului. Produsele din ultima categorie reprezint ! cea mai modern! op"iune pentru tratarea lemnului folosit pentru amenaj !ri interioare sau a mobilierului din spa "ii destinate activit !"ii publice. Fa"! de o tehnologie clasic ! care ar cuprinde ignifugarea cu solu "ii apoase prin impregnare sau tratamente de suprafa "! adecvate (pensulare, pulverizare, imersie de scurt ! durat!) urmat! de uscare #i finisare cu produse peliculogene uzuale, în acest caz tehnologia se reduce doar la finisarea lemnului cu aceste produse. În plus, se evit ! astfel defectele de calitate (aderen"! necorespunz !toare, b !#ic!ri ale peliculei, uscare dificil ! a peliculei) datorate unei compatibilit!"i limitate a materialelor de finisare clasice cu suprafe "ele lemnoase ignifugate. Acest aspect trebuie verificat în fiecare caz în parte. Totu#i trebuie remarcat faptul c ! nu în toate cazurile materialele peliculogene ignifuge formeaz ! pelicule de finisare de calitate corespunz !toare unei anumite utiliz !ri. Observa"ia se refer! la clasele de finisaj impuse pentru diverse tipuri #i p!r"i din mobilier. Astfel, este posibil ca pentru o clas ! superioar! de finisaj (rezisten "e fizico-chimice #i mecanice deosebite ale peliculei, ce se impun de exemplu pentru mobilierul de birou) s ! se opteze pentru ignifuge din categoria 1 #i peliculogene clasice adecvate clasei de finisaj, sau pentru aplicarea suplimentar ! a unui strat de lac clasic (de ex. poliuretanic) peste pelicula rezultat ! din peliculogenele ignifugate. %i
în acest caz problemele de compatibilitate reciproc ! a celor dou ! sisteme de finisaj trebuie
anterior verificate. O alt! variant! foarte modern ! este finisarea mobilierului de birou este acoperirea cu folii speciale de plastic (în special PVC) care cumuleaz ! calit!"ile impuse privind rezisten "a suprafe"elor la agen"i fizico-chimici #i mecanici, la lumin ! #i la foc. 77
7.5.2.3 Produse tehnice de ignifugare Se prezint ! în continuare (Tabelul 7-3) o serie de produse ignifuge utilizate în "ar!. Acestea realizeaz! o protec"ie avansat ! la foc a elementelor lemnoase care, în urma trat !rii, se pot încadra în clasele C1 (practic neinflamabil) sau C2 (greu inflamabil) de combustibilitate, respectiv clasele P II-P III de propagare a fl !c!rii. Caracteristicile unora din aceste produse sunt detailate în Error! Reference source not found. , Error! Reference source not found. #i fi#e de produs. Tabelul 7-3 Exemple de produse tehnice de ignifugare a lemnului utilizate în "ar!
Produs
Tip
Domeniu de aplicare
Mod de aplicare
Ignifug FC
Solu "ie
Lemn construc "ii, amenaj!ri interioare
Ignifugant IL-AL-1-94
Solu "ie
I 107-1
Vopsea silica"i
Diasil (dou ! componente)
Vopsea silica"i
Interior Lemn r!#inoase Interior Brad, fag, PAL, PFL, placaje Interior Brad, fag, PAL, PFL, placaje
Impregnare prin imersie, vidpresiune Imersie
Rosil
Vopsea silica"i
Tasil
Vopsea silica"i
VITAL RO-1 #i 2
Vopsea silica"i
Unitherm (gam! de produse)
Peliculogene ignifuge termospumante Vopsea ignifug! termospumant! Lac ignifugat
Uliflamme Lacuri intumescente A 650 P, A 651 P
Pensulare
Pensulare dou ! componente în straturi succesive Interior Pensulare, Nu se aplic! pe fag pulverizare Interior Pensulare, Nu se aplic! pe fag pulverizare Interior Pensulare, Brad, fag, PAL, PFL, pulverizare Interior Pensulare, rulou, Lemn masiv, suprafe "e pulverizare furniruite Interior Pensulare, rulou, Orice suport lemnos pulverizare Interior Pensulare, rulou, Orice suport lemnos pulverizare
Grad de protec"ie C2 P III C2 P II Nespecificat
Nespecificat Nespecificat C1, C2 P II C1, C2 C1 C1
Produsele din gama UNITHERM (firma Herbest din concernul Hoechst, Germania) sunt produse ignifuge intumescente (termospumante). Ele con "in un amestec de substan"e chimice care, în contact cu c !ldura #i fl!c!rile dezvoltate de incendiu, reac "ioneaz! chimic #i formeaz! o spum! carbonic! stabil!. Volumul spumei create poate fi pân ! la de 10 ori volumul peliculei înainte de înc!lzire. Produsele din gama ULIFLAMME (Fran "a) sunt pe baz! de dispersii apoase de copolimeri vinilici halogena "i. Peliculele opresc propagarea c !ldurii #i r!spândirea focului prin formarea unor spume microporoase izolante #i degajarea de gaze extinctoare. 78
Tabelul 7-4 Caracteristicile fizico-chimice ale unor produse ignifuge din categoria solu"iilor apoase #i a vopselelor pe baz! de silica"i
Caracteristici tehnice Aspect
Densitate Con"inut de substan"! uscat! min, [%] pH Aspecte tehnologice Timp de scurgere cupa STAS 4 mm, [s] Consum specific
Solu"ii ignifuge IGNIFUG FC1 Solu"ie incolor!, limpede, miros de amoniac 1,13 28
38
Vopsele ignifuge pe baz! de silica"i I-107-1 TASIL2 ROSIL Maro deschis (depuneri, necesit! omogenizare) 54
6,8
6,5-7
-
10
-
16-25
IGNIFUGANT IL-A7 Solu"ie omogen!,slab verzuie
VITAL RO Lichid alb sau colorat la cerere
45
Prin imersie: Prin b!i duble #i vid500-1200 g/m 2 500 g/m2 1200 g/m 2 1000 g/m 2 3 - 60 kg/m fag presiune : pensulare în 2- pensulare sau pensulare sau pensulare sau - 20-25 kg/m 3 - 60 kg/m 3 3 straturi pulverizare în pulverizare în 2-3 pulverizare în 2 stejar 2-3 straturi straturi straturi - 35-40 kg/m 3 r!#inoase Pulverizare: - 200-400 g/m 2 Durat! de uscare 24 ore 20 ore 10 h Durabilitatea trat!rii 15 ani 2-3 ani Not!: 1 Produsul Ignifug FC are #i propriet!"i fungicide #i este compatibil cu materialele peliculogene de finisare #i încleiere 2 Produsul este compatibil cu lacurile nitrocelulozice dar este incompatibil cu lacurile poliuretanice
79
Tabelul 7-5 Caracteristicile tehnice ale unor produse de finisare transparent! #i opac!, cu efect ignifug, din gama ULIFLAMME
Caracteristici tehnice
Finisaj opac ULIFLAMME Finisaje de interior Dispersie apoas! pe de copolimeri vinilici, pigmen"i, aditivi
Finisaj transparent Lac intumescent A 650 P Finisaje de interior Copolimer vinilic halogenat
Propriet!"i ignifuge
Clasa de combustibilitate C1 Formeaz! spum! microporoas! izolant! #i gaze extinctoare
Clasa de combustibilitate C1 Formeaz! spum! microporoas! izolant!, împiedic! propagarea fl!c!rii, întârzie arderea
Avantaje Caracteristici fizico-chimice Aspect pelicul! Culoare pelicul! Densitate [g/cm 3] Vâscozitate la 20°C Con"inut de nevolatile [%] ] Solven"i Termen de garan"ie Aspecte tehnologice
Rol decorativ #i protector
Rol estetic #i protector; Durabilitate nelimitat! în timp a trat !rii
mat alb! 1,3 tixotrop! 68,5 (volum) ap! 6 luni
mat-m !t!sos incolor - u #or chihlimbariu 1,1 Tsc 45-55 s /cupa AFNOR 6 mm 39 (volum); 53 (mas !) aromatici 1 an
str!lucitor incolor 1,132 Tsc 80 s /cupa AFNOR46 mm 40 (volum); 47 (mas !) ap ! 1 an
Cur!"are, #lefuire, despr!fuire, f !r! decapare pelicule anterioare Pensulare, rulou, pulverizare Ap!
Cur!"are, #lefuire, despr!fuire
%lefuire u#oar! a peliculei de lac A
Pensulare, rulou, pulverizare Diluant sintetic
650 P pensulare Ap!
Domeniu de aplicare Compozi"ie de baz!
Preg!tire suport Mod de aplicare Cur!"are instrumente
Lac intumescent A 651 P Finisaje de interior peste A 650P Copolimer vinilic halogenat
Tabelul 7-5 Caracteristicile tehnice ale unor produse de finisare transparent! #i opac!, cu efect ignifug, din gama ULIFLAMME
Caracteristici tehnice
Finisaj opac ULIFLAMME Finisaje de interior Dispersie apoas! pe de copolimeri vinilici, pigmen"i, aditivi
Finisaj transparent Lac intumescent A 650 P Finisaje de interior Copolimer vinilic halogenat
Propriet!"i ignifuge
Clasa de combustibilitate C1 Formeaz! spum! microporoas! izolant! #i gaze extinctoare
Clasa de combustibilitate C1 Formeaz! spum! microporoas! izolant!, împiedic! propagarea fl!c!rii, întârzie arderea
Avantaje Caracteristici fizico-chimice Aspect pelicul! Culoare pelicul! Densitate [g/cm 3] Vâscozitate la 20°C Con"inut de nevolatile [%] ] Solven"i Termen de garan"ie Aspecte tehnologice
Rol decorativ #i protector
Rol estetic #i protector; Durabilitate nelimitat! în timp a trat !rii
mat alb! 1,3 tixotrop! 68,5 (volum) ap! 6 luni
mat-m !t!sos incolor - u #or chihlimbariu 1,1 Tsc 45-55 s /cupa AFNOR 6 mm 39 (volum); 53 (mas !) aromatici 1 an
str!lucitor incolor 1,132 Tsc 80 s /cupa AFNOR46 mm 40 (volum); 47 (mas !) ap ! 1 an
Cur!"are, #lefuire, despr!fuire, f !r! decapare pelicule anterioare Pensulare, rulou, pulverizare Ap! Lemn Metal 350 1600
Cur!"are, #lefuire, despr!fuire
%lefuire u#oar! a peliculei de lac A
300 1400 120-150 450-550 Nu sunt specificate
2 × 70 - uscare la praf 30 min - uscare superficial! 1,5 ore - uscare final ! 6 ore Inflamabil, nociv la inhalare Necesit! acoperire cu A 651 P
Domeniu de aplicare Compozi"ie de baz!
Preg!tire suport Mod de aplicare Cur!"are instrumente Consumuri specifice recomandate [g/m2] Grosime pelicul! [µ m] stare umed! uscat! Durate de uscare la aer Igien! #i protec"ia muncii Observa"ii
Nu se va aplica sub 10°C
Pensulare, rulou, pulverizare Diluant sintetic Lemn 2 × 200
Lac intumescent A 651 P Finisaje de interior peste A 650P Copolimer vinilic halogenat
650 P pensulare Ap! nenormat Nu sunt specificate
Nu se va aplica sub 12°C
80
FISE TEHNICE UNITHERM - Sistem transparent de finisare #i protec"ie ignifug! a lemnului •
Utilizare: în spa"ii interioare, pe suporturi de lemn r !#inos sau foios #i produse pe baz ! de lemn.
•
Preg!tirea suportului: Suportul trebuie s ! fie uscat, f !r! praf, cear !, gr!simi. Straturile vechi de vopsea trebuiesc înl !turate. Suprafa "a lemnului de r !#inoase cu exuda"ii de r!#in! trebuiesc sp !late cu solven"i sau solu "ii apoase de s !pun cu un adaos de 5 % amoniac, dup ! care se vor sp !la cu ap ! curat!.
•
Compatibilitate cu alte produse de protec "ie: În cazul în care este necesar ! #i protec"ia biologic! insecto-fungicid !, se recomand ! tratarea anterioar ! a lemnului cu produse pe baz! de r!#ini ulei-alchidice antiseptizate.
•
Grad de protec "ie ignifug!: clasa C1 de combustibilitate
•
Tehnologie de finisare recomandat !:
FISE TEHNICE UNITHERM - Sistem transparent de finisare #i protec"ie ignifug! a lemnului •
Utilizare: în spa"ii interioare, pe suporturi de lemn r !#inos sau foios #i produse pe baz ! de lemn.
•
Preg!tirea suportului: Suportul trebuie s ! fie uscat, f !r! praf, cear !, gr!simi. Straturile vechi de vopsea trebuiesc înl !turate. Suprafa "a lemnului de r !#inoase cu exuda"ii de r!#in! trebuiesc sp !late cu solven"i sau solu "ii apoase de s !pun cu un adaos de 5 % amoniac, dup ! care se vor sp !la cu ap ! curat!.
•
Compatibilitate cu alte produse de protec "ie: În cazul în care este necesar ! #i protec"ia biologic! insecto-fungicid !, se recomand ! tratarea anterioar ! a lemnului cu produse pe baz! de r!#ini ulei-alchidice antiseptizate.
•
Grad de protec "ie ignifug!: clasa C1 de combustibilitate
•
Tehnologie de finisare recomandat !: •
2 straturi de grund Unitherm 19.010 la csp 200 g/m2 cu uscare #i #lefuire intermediar! cu H150
•
1 strat de lac ignifug incolor Unitherm 38.279 (mat) sau Unitherm 38.243 (lucios) la csp 200 g/m2
Date tehnice
Caracteristica
Grund ignifug 19.010
Densitate, g/cm3 Punct de inflamabilitate, °C Temperatura de aplicare Diluant Vâscozitatea de livrare Vâscozitatea de aplicare: - Aplicare cu peria sau rulou - Aplicare prin pulverizare
1,33 neinflamabil Peste 10°C Nu se dilueaz! Tsc 30-60 sec, cupa DIN 6 mm
Lac ignifug mat 38.279 Lac ignifug lucios 38.423 1,0 Peste 21°C Peste 10°C Unitherm 11089 -
Vâscozitatea original!
Vâscozitatea original !
Corectarea vâscozit !"ii se face prin preînc !lzire la 70°C pe baie de ap!, în etuv! sau pistol cu preînc!lzitor
Corectarea vâscozit !"ii se face prin ad !ugare de diluant pân ! la 20% din greutate
Condi"ii de aplicare cu pistol cu aer comprimat - Tip duza O"el V2A O"el V2A - Diametru duz !, mm 1,5 1-1,2 - Presiune la duz !, bar 3-4 3-4 - Presiunea în rezervorul cu vopsea, bar 1-2 1-1,5 Obs: Dup ! aplicare cu pistolul pelicula poate fi netezit ! prin periere
81
Durate de uscare la temperatura camerei 20°C #i ϕ 65 % Posibilit!"i de refinisare sau aplicare a unui strat final colorat Uscare complet! Cur !"area ustensilelor de aplicare Perioada de garan "ie Pre" aproximativ
8 ore primul strat max 18 ore al doilea strat
1,5 ore uscare superficial !
Dup! minim 8 ore #i maxim 18 ore Dup! 4 zile Obi#nuit cu ap !, la care se poate ad!uga pân! la 10 % acid acetic sau 5 % agent de decalcifiere Minim 6 luni 9,0 Euro/kg
Dup ! 4 zile Diluant unitherm 11089 Minim 6 luni 3,6 Euro/kg
UNITHERM - Sistem opac de finisare #i protec"ie ignifug! a lemnului •
Utilizare: în spa"ii interioare, pe suporturi de lemn r !#inos sau foios #i produse pe baz ! de lemn.
•
Preg!tirea suportului: Suportul trebuie s ! fie uscat, f !r! praf, cear !, gr!simi. Straturile vechi de vopsea trebuiesc înl !turate.
•
Grad de protec "ie ignifug!: clasa C2 de combustibilitate
•
Tehnologie de finisare recomandat !: •
1 strat de vopsea de baz ! Unitherm 38.303 la csp 300 g/m2
•
1 strat de email final alb sau colorat Unitherm 38.202 la csp 100 g/m2
Date tehnice Caracteristica Densitate, g/cm3 Culoare Mod de aplicare Temperatura de aplicare Diluant Vâscozitatea de aplicare Aplicarea stratului final de email incolor sau colorat Cur!"area ustensilelor de aplicare Perioada de garan"ie Pre" aproximativ
Vopsea de baz ! ignifug! Unitherm 38.303 1,31 Alb !
Email final Unitherm 38.202 1,25 Alb! se poate colora cu coloran "i uzuali
Pensulare, pulverizare, val " Peste 10°C Peste 10°C Ap ! Ap! Produsul se omogenizeaz! perfect prin amestecare #i se dilueaz ! dac! este necesar corespunz !tor modului de aplicare Dup! minim 8 ore de uscare a stratului opac de baz ! la 20°C #i ϕ 65% Cu ap! Cu ap! Minim 6 luni în containere orriginale nedesf !cute OBS. Produsul se va feri de înghe " 9,2 Euro/kg 7,8 Euro/kg 2,8 Euro/m2 0,8 Euro/m2
82
U.7.6 Metode de determinare a eficacit !"ii proceselor de ignifugare a lemnului #i
materialelor pe baz! de lemn
Evaluarea eficacit !"ii substan"elor #i proceselor de ignifugare a materialelor utilizate în construc"ii se face prin dou ! metode: •
Determinarea eficacit !"ii ignifug!rii prin proba de ardere, conform SR 652/1998, ce este un normativ specific pentru lemn #i produse derivate (placaj, PAL, PFL dur #i poros);
•
Determinarea clasei de propagare a fl !c!rii pe suprafa "a materialelor, conform SR 7248/1999, ce este un normativ general pentru toate materialele combustibile utilizate în construc"ii.
U.7.6.1. Proba de ardere Proba de ardere (SR 652/1998) urm !re#te stabilirea în condi"ii de laborator a eficacit !"ii produselor sau tehnologiilor de ignifugare. Încercarea are la baz ! determinarea pierderii de mas ! a epruvetelor tratate cu produse ignifuge, în timpul unui proces controlat de ardere. Epruvetele cu dimensiuni de (400 ×150×g) mm ignifugate #i condi"ionate ulterior la (23 ±2)°C #i umiditate relativ! (50±10) %, se supun arderii în dispozitivul prezentat în Figura 7-2. Arderea se execut ! într-o incint! lipsit! de curen"i de aer la o temperatur ! de (20 ± 5)°C, utilizând flac !ra unui bec de gaz cu debit constant #i normat. Durata total ! a arderii se stabile #te func"ie de grosimea (g) a epruvetelor #i natura acestora (specie, tip de material lemnos) conform datelor tabelate din normativul de încercare. Dup ! stingerea becului de gaz, se determin ! durata de men"inere a fl!c!rii independente sau a punctelor de incandescen "!, reprezentând durata de post-ardere sau mocnire.
Figura 7-2 Aparatura pentru determinarea pierderii de mas! prin proba de ardere: 1cântar cu taler superior, 2-stativ, 3- bra " orizontal, 4- cleme de prindere a ramei metalice, 5- bec de ardere, 6- ram ! metalic! de fixare a epruvetei 83
Pierderea de mas! P se exprim ! în procente fa "! de masa ini"ial! a epruvetei #i se calculeaz! conform ecua "iei de mai jos. Ignifugarea se consider ! eficient! #i produsul ignifug corespunz!tor dac! media pierderilor de mas ! finale a epruvetelor încercate (se încearc ! minim dou ! epruvete din aceea #i prob!) are o valoare mai mic ! sau egal! cu valoarea maxim ! prev!zut! în SR 652/1998. Aceast ! valoare maxim ! este 30 % sau 35 % func "ie de tipul materialului lemnos #i grosimea acestuia. (7-1)
P = 100 × (G0-Gf)/G0 [%]
unde: G0 - masa ini "ial! a epruvetei, în g Gf - masa final! a epruvetei, la 2 minute dup ! oprirea fl !c!rii, respectiv dup ! post-ardere sau mocnire. În mod op "ional, în timpul arderii se pot citi la intervale regulate de timp (ex. la fiecare minut sau 2 minute) masele momentane #i se pot calcula pierderile de mas ! înregistrate la diferite intervale de timp. Se pot trasa astfel curbele de ardere în coordonate pierdere de mas ! /timp. În cazul în care încercarea se face #i pe probe martor neignifugate, trasarea pe aceea #i diagram! a curbelor de ardere permite eviden "ierea clar! a efectului materialelor ignifuge utilizate (vezi exemplele din capitolul 7).
U.7.6.2. Metoda de determinare a propag !rii fl! c!rii Metoda de determinare a propag !rii fl!c!rii (SR 7248-99) ofer ! posibilitatea caracteriz!rii #i clasific!rii materialelor combustibile utilizate în construc "ii din punct de vedere al siguran"ei contra incendiilor. Metoda se folose #te pentru caracterizarea materialelor combustibile omogene, compozite sau asocieri de astfel de materiale, care se utilizeaz ! în construc"ii ca suprafe"e expuse ale pere "ilor sau plafoanelor. Metoda reprezint ! în acela #i timp #i o metod ! de verificare a calit !"ii materialelor #i lucr!rilor de ignifugare. Principiul metodei const ! în determinarea distan "ei parcurse de flac !r! în timp de 10 minute, pe suprafa "a materialului, înc !lzit! la temperaturi de 150…500°C. Aparatura pentru determinare (Figura 7-3) const ! dintr-un panou radiant alimentat cu gaz, panou format dintr-o baterie de #ase radian"i ceramici a #eza"i vertical în acela #i plan. Pe o parte a aparatului sunt montate suportul port-epruvet ! #i arz!torul pilot. Aparatul se calibreaz ! astfel încât s! se asigure pe suprafa"a epruvetei un gradient descresc !tor de temperatur ! de la 435°C la cap !tul vecin fl!c!rii pilot (unde are loc aprinderea) pân ! la 182°C la 82,5 cm de acesta. Epruvetele, cu dimensiuni de (1050 ×220) mm #i grosime maxim ! de 25 mm, sunt montate în aparat dup ! prealabil! condi"ionare la (23 ±2)°C #i umiditate relativ ! de (50 ±10) % pân! la mas! constant !. Pentru determinarea practic ! se aprind flac !ra pilot #i radian" ii #i, dup! atingerea regimului de temperaturi de lucru, epruveta se aduce în pozi "ia de încercare. Încercarea dureaz ! 10 minute, dup ! care se m!soar! distan"a maxim! parcurs! de flac!r! #i lungimea zonei arse. 84
Figura 7-3 Instala"ie pentru determinarea propag!rii fl!c! rii conform SR 7248/99: 1radian"i, 2- suport metalic, 3- carcas ! metalic! de protec"ie,4- suport port-epruvet !, 5- articula "ie, 6- clem! cu #urub, 7- arz!tor pilot, 8- furtunuri de cauciuc, 9- contor, 10- regulator de presiune Ca rezultat al determin !rii se ia media aritmetic ! a trei determin!ri valide, func "ie de care materialul se încadreaz! în una din cele 6 clase normate (P I-P VI) de propagare a fl !c!rii (Tabelul 7-4, Tabelul 7-5) Inafara acestor standarde de baz ! pentru încercarea rezisten "ei la foc a lemnului #i a produselor pe baz ! de lemn, mai exist ! urm!toarele normative de încercare, utile pentru clasificarea produselor derivate din lemn din punct de vedere propriet !"ilor ignifuge #i pentru testarea mobilierului tapi"at: •
SR 13273-1 Placaj de lemn, pl!ci din fibre de lemn,pl !ci de a#chii de lemn #i pl!ci decorative stratificate. Comportarea la foc. Clasificare.
•
SR EN 1021-1 Mobilier: Evaluarea aprinderii mobilierului tapi "at. Partea 1: Surs! de aprindere "igara aprins!.
•
SR EN 1021-2 Mobilier: Evaluarea aprinderii mobilierului tapi "at. Partea 2: Surs! de aprindere flac !r! echivalent! unui chibrit
85
U.7.6.3. Însu#iri specifice ale lemnului ignifugat Exemplele prezentate în acest capitol eviden "iaz! ameliorarea rezisten"ei la foc a lemnului, prin tratarea superficial ! sau în profunzime, cu o serie de produse ignifuge a c !ror compozi"ie #i mod de ac"ionare au fost anterior prezentate (uliflasmme, Lac Unitherm, email Unitherm, Ignifug FC). Probele lemnoase au fost tratate ignifug #i apoi testate prin proba de ardere în cadrul unor cercet !ri efectuate în colaborare cu Institutul Na "ional al Lemnului. 35
Pierderea de masa P M
PM m ax 35%
P M m ax 30%
P M m ax 30%
30 25 ] % [
20 15 10 5 0 Fag Uliflam m e
Ras inos Lac Unitherm
P A L /P A F
E m ail Unith erm
Ig nifug F C
Figura 7-4 Eficien"a comparativ! a unor produse tehnice de ignifugare func "ie de natura suportului lemnos Determinarea pierderii de mas ! finale, dup ! durata de ardere normat ! func"ie de produs, a scos în eviden"! urm !toarele (Figura 7-4): •
produsele ignifuge testate îndeplinesc condi "iile de eficacitate impuse, pierderile de mas ! fiind situate în toate cazurile sub valorile maxim admise normate;
•
eficacitatea protec"iei ignifuge depinde atât de natura produsului de ignifugare cât #i de natura suportului lemnos;
•
în gama de produse peliculogene ignifuge testate eficien "a a sc!zut în ordinea Vopsea Ulifllame (300 g/m2) > Lac Unitherm (200 g/m2) > Email Unitherm (400 g/m2). Înafara determin!rii pierderii totale de mas !, efectul ignifug este bine pus în este eviden "!
#i
prin înregistrarea curbelor comparative de ardere (Figura 7-5) #i examinarea calitativ! a
aspectului final al epruvetelor (Figura 7-6). Aceste determin !ri au fost efectuate pentru lemnul de r!#inos martor #i ignifugat în profunzime (b !i simple), la un consum de 60 kg/m3, cu Ignifug FC, produs cu propriet !"i ignifuge #i fungicide. Pentru o ameliorare mai avansat ! a biodurabilit !"ii o parte din probe au fost tratate suplimentar #i cu un grund antiseptic (Sadolin Base). 86
Curbe de ardere
10 0 90
Rasinos 24 mm
80 70
Proba martor
] 60 % [ 50
M P 40
PM max 30 %
30
Ignifug FC
20 10
Ignifug FC /Grund
0
0
5
10
15
20
Durata arderii [min]
Figura 7-5 Eviden"ierea efectelor ignifuge #i determinarea eficacit!"ii relative a produselor de ignifugare prin proba de ardere
Proba martor
Ignifug FC
Ignifug FC/Grund Base
Figura 7-6 Aspectul probei martor #i a probelor ignifugate de r!#inos dup! proba de ardere #i instala"ia experimental!
87
Sa retinem • Ignifugarea reprezinta tehnologia de tratare a lemnului impotriva focului •
Ignifugarea se realizeaza cu produse ignifuge (de impregnare si superficiale)
•
Efectul de ignifugare rezida in: intarzierea aprinderii, arderea cu viteza mai mica si reducerea flacarii
•
Eficienta ignifugarii depinde de produsul aplicat, tehnologia de aplicare si consumul specific
•
Consumurile specifice la ignifugare sunt relativ mari (400-600 g/mp) si este importanta o concentrare a produselor ignifuge in stratul superficial.
U.7.7 TEMA DE AUTOEVALUARE 1. Utilizati informatia din aceasta unitate de invatare si experienta practica din orele de laborator &i propuneti o tehnologie de ignifugare (produs, mod de aplicare, consum specific) pentru lemnul utilizat in constructia acoperisurilor (grinzi, cap riori, astereala). 2. Calculati costul ignifugarii pentru 1 mp suprafata ignifugata (tehnologia propusa). 3. Eficien"a ignifug!rii se determin! prin: a) proba de ardere, procedeul fiind considerat eficient dac ! lemnul nu se aprinde; b) proba de ardere, procedeul fiind considerat eficient dac ! dup! o durat ! de ardere normat ! pierderea de mas ! este sub o valoare maxim! admis! de 30 sau 35 %; c) teste de biodegradare. 4. În procesul de combustie a lemnului, temperatura de 225°C reprezint !: a) Temperatura de descompunere a celulozei b) Temperatura de aprindere intermitent ! a gazelor rezultate din descompunerea termic ! a lemnului c) Temperatura de autoaprindere. Acest fenomen este explicat prin …………………………………………………………………………………………… 5. În urma probei de ardere se determin ! urm !toarele m!rimi: a) consumul specific de material de ignifugare; b) pierderea de mas ! prin ardere; c) cantitatea de cenu #! rezultat!. 6. Ignifugarea este : a) un procedeu de transformare a lemnului dintr-un material combustibil într-un material necombustibil; b) o protec"ie antiseptic! de combatere a biod !un!torilor; c) un ansamblu de m !suri pentru m!rirea rezisten"ei la foc, care conduce la o întârziere a aprinderii lemnului #i încetinirea arderii, mic #orând riscul propag !rii incendiului. 88
Unitatea de înv!"are 8. Protectia lemnului factorilor de mediu
impotriva
actiunii
Cuprins Unitatea de înv!"are 8. Protectia lemnului impotriva actiunii factorilor de mediu ............. 89
U.8.1 Introducere.................................................................................................................. 89 U.8.2 Obiectivele unit !"ii de înv!"are.................................................................................... 89 U.8.3 Factori si fenomene de degradare ................................................................................ 90 U.8.4 Mecanismul degrad !rii lemnului sub ac"iunea factorilor de mediu............................... 91 U.8.4.1. Mecanismul de foto-degradare a lemnului ...........................................................91 U.8.4.2. Rolul apei în degradarea lemnului în condi "ii de exterior ..................................... 94 U.8.5 Metode de protec "ie a lemnului împotriva degrad !rii sub ac"iunea factorilor de mediu 94 U.8.5.1. Principii de protectie............................................................................................ 94 U.8.5.2. Metode de acoperire a suprafe "ei cu materiale peliculogene cu efect protector UV ......................................................................................................................................... 95 8.5.2.1 EXEMPLE DE TEHNOLOGII COMBINATE DE PROTECTIE SI FINISARE (clasa de risc biologic 3)................................................................................................ 97 U.8.5.3. Integrarea masurilor de protectie a lemnului expus actiunii factorilor de mediu ... 98 U.8.6 TEMA DE AUTOEVALUARE ................................................................................ 100 U.8.1 Introducere
Lemnul neprotejat expus în condi "ii de exterior î #i schimba relativ rapid aspectul pl!cut prin modific !ri de culoare, asperizarea suprafe "ei, apari"ia petelor de mucegai #i a depunerilor de impurit !"i diverse. Mai mult, în condi "ii adecvate de temperatur! #i umiditate, este foarte probabil ! o degradare mai avansat !, care va afecta #i
propriet!"ile fizico-mecanice, prin atacul ciupercilor de putregai #i a insectelor.
Aceste efecte sunt rezultatul unui proces complex de degradare datorat ac "iunii simultane a luminii, apei, fungiilor, prafului #i altor impurit !"i mecanice din atmosfer !, precum #i a poluan"ilor gazo #i din aer. Acest fenomen de degradare sub ac "iunea factorilor de mediu este cunoscut în literatura engleza de specialitate sub numele de "weathering" sau, uneori, “natural ageing”, adic ! îmb !trânire natural!. Aceasta unitate de invatare are in vedere intelegerea factorilor si mecanismelor implicate in degradarea lemnului sub actiunea factorilor de mediu, precum si a principiilor de protectie. U.8.2 Obiectivele unit!"ii de înv!"are
Dup! parcurgerea acestei unit !"i de înv!"are studentul va fi capabil s !: •
inteleaga modul de actiune a factorilor de mediu asupra lemnului; 89
•
inteleaga principiile de protectie a lemnului fata de actiunea factorilor abiotici de mediu;
•
cunoasc! $i aplice tratamente adecvate pentru protectia lemnului fata de actiunea factorilor de mediu.
Durata medie de parcurgere a acestei unit !"i de înv!"are este de circa 3-4 ore.
U.8.3 Factori si fenomene de degradare
Lemnul neprotejat expus în condi "ii de exterior sufera un proces complex de degradare datorat ac"iunii simultane a luminii, apei, prafului #i altor impurit !"i mecanice din atmosfer !, precum #i a poluan"ilor gazo#i din aer. Acest fenomen de degradare sub ac "iunea factorilor de mediu este cunoscut în literatura engleza de specialitate sub numele de "weathering" sau, uneori, “natural ageing”, adic ! îmb !trânire natural !. Principalii factori implicati in mecanismul de d egradare sunt lumina solara, cu precadere componenta ultra-violeta, si apa din precipitatii. Impurutatile atmosferice (solide si gazoase), praful, vantul, asista degradarea lemnului. Actiunea acestor agenti abiotici determina modificari de culoare, asperizarea suprafetei, eroziunea suprafetei cu evidentierea zonelor de lemn tarziu, fisuri si crapaturi. Desigur ca agentii biotici activi in conditii de exterior (fungii, insecte) gasesc conditii favorabile de dezvoltare pe lemnul supus actiunii factorilor de mediu si provoaca fenomene de biodegradare specifice (discolorari superficiale, putregai, galerii), contribuind la degradarea complexa a lemnului in conditii de exterior sub actiunea factorilor de mediu. Cum este de a #teptat, factorii climatici cum ar fi radia "iile solare puternice #i cantitatea de ap! c!zut! sub form ! de ploaie influen"eaz! în mod considerabil viteza de apari "ie a fenomenelor de degradare precizate. Viteza cu care vor ap !rea efectele vizibile datorate degrad !rii sub ac"iunea factorilor de mediu depinde #i de specia lemnoas !, orientarea în raport cu punctele cardinale (expunere spre sud, nord, etc.) #i modul de expunere a elementelor lemnoase în construc"ie: vertical (pere "i), orizontal (pardoseli) sau înclinat (acoperi #uri), prezen"a în apropiere a vegeta"iei (arbu#ti, copaci) sau a altor construc "ii poate avea un efect de ad !postire. În general, pentru suprafe "e de lemn expuse din plin factorilor de mediu, va ap !rea progresiv în timp o modificare de culoare spre gri #i, ulterior, o p !tare datorat! ciupercilor de discolorare si mucegai. Modificarea permanent ! a umidit!"ii atmosferice va determina cicluri de uscare #i umezire pentru lemn, respectiv contrageri #i umfl!ri ce vor duce la apari "ia fisurilor #i cr!p!turilor precum #i la deformarea elementelor func "ie de modul de debitare. Acestea 90
favorizeaza patrunderea apei in profunzime si instalarea ciupercilor de putregai. In Error! Reference source not found. se
prezint ! schematic modul de ac "iune al factorilor de mediu
asupra lemnului #i fenomenele de degradare cauzate
Raze solare
Înc!lzire Uscare neuniform! Tensiuni de contragere-umflare
Absorbtia apei în lemn
Deformare P!trunderea apei în profunzime
Degradare prin atac de ciuperci Figura 8-1 Degradarea lemnului sub ac"iunea factorilor de mediu
U.8.4 Mecanismul degrad!rii lemnului sub ac "iunea factorilor de mediu
În"elegerea principiilor de protec "ie a lemnului la ac "iunea factorilor de mediu impune aprofundarea mecanismului de degradare a lemnului sub ac "iunea acestor factori. Cercet !rile efectuate pe plan mondial în acest domeniu au ar !tat c! factorii cheie în acest proces de degradare sunt lumina, în special prin componenta ultraviolet ! (UV),
#i
apa
[36,39,53,54,102,103,115]. Poluan "ii atmosferici cum ar fi bioxidul de sulf #i bioxidul de azot m!resc considerabil viteza procesului. U.8.4.1. Mecanismul de foto-degradare a lemnului
Constituit! din radia "ii electromagnetice de diferite lungimi de u nd ! #i intensit!"i, lumina, natural! sau artificial!, are o ac"iune marcant ! asupra aproape tuturor materialelor. Unit!"ile de energie radiant !, cuantele, au fiecare o energie E, direct propor "ional! cu frecven"a ν , #i invers propor "ional! cu lungimea de und ! λ. Astfel, considerând spectrul radia"iilor electromagnetice cuprinzând radia "ii din domeniul ultraviolet (UV), vizibil (VIZ), 91
infraro#u (IR), lungimile de und ! cresc în sensul UV-VIZ-IR, iar energiile corespunz !toare descresc în acela #i sens.
Raze X
Unde radio
Lungimea de und ! [nm] 200
400
25000
2500 !
T E L O I V A R T L U
600
800
t a i p o r p a R I
L I B I Z I V
300
c i n a g r o e i m i h c R I
150
47,9
200000
t a t r !
p e d n î R I
4,79
Energia radia" iei [kJ/mol]
Figura 8-2 Spectrul radia"iilor electromagnetice cu evidentierea domeniilor din lumina solara
Acest fapt explic ! de ce lumina din domeniul UV, cu cuante de energie maxim ! (300-600 kJ/mol), produce cele mai mari modific !ri asupra materialelor prin reac "ii foto-chimice de destruc"ie, iar cuantele din domeniul IR afecteaz ! negativ acelea #i materiale prin efectul termic caracteristic. Adâncimea maxim! de p!trundere în lemn a
radia"iilor electromagnetice variaz ! invers
propor"ional cu energia lor astfel: - 75 µm pentru radia"ii UV; - 200 µm pentru radia "ii VIZ; -1500 µm pentru radia "ii IR. Valorile prezentate au fost determinate prin metode fotometrice pe lemn de conifere #i pot fi influen"ate de culoarea ini "ial! a lemnului #i varia"ia acesteia în timpul iradierii [41]. Lumina din domeniul UV #i VIZ modific! culoarea lemnului în sensul închiderii sau deschiderii sale func "ie de esen"a lemnoas!, efectul putând fi dpdv estetic pozitiv sau negativ. Lemnul unor specii devine alb sau cenu #iu, pe când pentru alte specii cap !t! o nuan"! galbenportocalie pân! la ro #u-brun, func "ie de compozi"ia chimic ! #i în special con "inutul de lignin! #i substan"e extractibile. Asupra modific !rii culorii mai au de asemenea influen "! #i al"i factori: temperatura, umiditatea, compozi "ia atmosferei, precum #i modificarea chimic ! a lemnului. Exemplul 1 :
Lemnul de molid #i larice î #i modific! diferit culoarea dup ! cum ac"iunea
luminii se concerteaz ! sau nu cu ac "iunea apei. Astfel în exterior sub influen "a direct! a factorilor atmosferici devine cenu #iu pe când în interior se închide la culoare pân ! la ro #u-brun. Înafar ! de aceasta, în condi "ii de exterior suprafa "a lemnului devine mai rugoas ! ca urmare a sp !l!rii compu#ilor intermediari de destruc "ie #i efectului abraziv al particulelor de praf.
92
Exemplul 2 : Experiment !ri
efectuate pe mostre de lemn de mesteac !n #i sequoia expuse
ac"iunii radia"iilor UV în atmosfer ! cu compozi"ie diferit! au ar!tat c! pentru o atmosfer ! compus! din oxigen, azot #i argon se produc închideri pronun "ate de culoare în câteva ore. Continuând expunerea în atmosfer ! de oxigen #i azot lemnul î #i recap !t! culoarea ini" ial!, pe când în atmosfer ! de azot #i argon închiderea de culoare se accentueaz !. Exemplul 3: Lemnul
modificat chimic prin acetilare este nu numai mult mai stabil
dimensional #i rezistent la biodegradare dar #i mai rezistent la lumin !. Studiul modific!rilor ce apar în structura lemnului ca urmare a ac "iunii luminii a relevat urm !toarele aspecte [41]: •
modific !ri însemnate apar numai în cazul unei perioade lungi de expunere, a unor radia "ii de energie mare (UV), sau în cazul influen "ei concomitente a unor factori suplimentari (precipita"ii, temperatur!);
•
degradarea începe la o intensitate relativ mic ! a radia"iei UV cu atacarea lamelei mediane, deci a zonelor bogate în lignin !;
•
dac! intensitatea #i durata radia "iei sunt mari se distruge #i peretele secundar cu formarea de caverne caracteristice;
•
procesele de foto-degradare încep cu reac "iile de degradare ale ligninei ce absoarbe radia"iile din domeniul UV pe care celuloza nu le absoarbe, astfel c ! din coeficientul total de absorb "ie a luminii #i din cel al proceselor de degradare, contribu "ia ligninei este de 80-95%, a holocelulzei 5-20%, iar a substan "elor extractibile de doar 2%;
•
capacitatea de absorb "ie a radia "iilor UV de c!tre lemn este direct propor"ional! cu con"inutul de lignin! #i în timpul iradierii cu radia "ii UV con"inutul de lignin! scade ca urmare a reac "iilor de fragmentare #i demetoxilare; 80-95 % din procesele de fotodegradare a lemnului afecteaz ! lignina ce se descompune în produ #i solubili în ap !;
•
ini"iat! prin foto-destruc "ia ligninei, degradarea continu ! cu afectarea celulozei. Acest mecanism complex al foto-degrad !rii lemnului a fost confirmat de analiza unor
probe de lemn de molid #i larice prelevate din colibe alpine aflate la altitudini de 1200-1600m, care au fost expuse radia "iilor solare timp de 50-120 ani. S-a constatat c ! o destruc"ie aproape complet! a ligninei #i o solubilizare în propor "ie de 55-75% a lemnului în solu "ie de NaOH 1% la 100°C, fapt explicabil prin degradarea catenelor macromoleculare de celuloz ! în special la nivelul leg!turilor 1,4-β-glicozidice. Gradul de polimerizare pentru celuloz ! a fost de numai 100 la suprafa "a probelor #i de circa 1600 la 28 mm de suprafa "! [41].
93
U.8.4.2. Rolul apei în d egradarea lemnului în condi"ii de exterior
În cazul expunerii în condi "ii de exterior paralel cu foto-destruc "ia componentelor lemnului are loc #i sp!larea produ #ilor de degradare a ligninei. Acest fapt a fost dovedit prin pierderea de mas ! înregistrat! pentru probe de lemn iradiate cu radia "ii UV din domeniul 240310 nm. Valorile pierderilor de mas ! au fost direct propor "ionale cu temperatura la care s-au efectuat experiment !rile, energia radiant ! #i au fost mult m !rite pentru probele imersate în ap !. Macroscopic efectul de sp !lare a compu #ilor de fotodegradare a ligninei se traduce prin asperizarea suprafe"ei #i denivelarea sa în sensul eviden "ierii lemnului târziu de cel timpuriu. Zonele de lemn timpuriu mai bogate în lignin ! #i mai pu "in dense vor ap !rea adâncite fa "! de lemnul târziu cu con"inut mai redus de lignin ! #i mai dens. Eroziunea datorat ! factorilor mecanici (praf) ac "ioneaz! în acela #i sens #i este favorizat! de sc!derea con"inutului de lignin ! ce reprezint! elementul de cementare în structura lemnului. În concluzie, degradarea lemnului sub ac "iunea factorilor de mediu este un fenomen de suprafa"! datorat degrad !rii ligninei, sub influen "a radia"iilor UV, pân! la produ #i solubili în ap !. Sp!larea acestor compu #i duce la o suprafa "! rugoas!, denivelat!, bogat! în celuloz ! #i susceptibil! la atac biologic în condi "ii adecvate de temperatur ! #i umiditate. Factorii cheie în acest proces sunt lumina UV #i apa. U.8.5 Metode de protec"ie a lemnului împotriva degrad!rii sub ac"iunea factorilor de mediu U.8.5.1. Principii de protectie Factori de degradare
Principiu de contracarare
Metode practice
Substan"e captatoare sau ecran pentru UV - Organice - Pigmen"i anorganici Substan"e peliculogene - Grunduri de impregnare - Pelicule de finisare
0. Pre-tratare cu subst. ecran UV
Agen"i de biodegradare
- Biocide
B: Pre-tratare cu produse biocide (înainte de finisare)
(clasa de risc biologic 3)
- Modificare chimic ! – tehnologie alternativa de bioprotectie
C. Produse complexe de protec "ie $i finisare pt. exterior (similar A)
Tehnologia tip 1:
Tehnologia tip 2:
2 faze B (bioprotec "ie); A (finisare)
1 faza C (protec"ie #i finisare cumulat)
Specii durabilitate 4,5; u "or de tratat
Specii durabilitate 2,3, (4), greu impregnabile
Radia"ii UV
Ap! – varia"ii de umiditate
Principii de protectie Tehnologii principiale de tratare-finisare
94
A: Finisare cu produse peliculogene de exterior, cu captatori UV
Transparente Semi-transparente -LAZURI Opace
In tabelul de mai sus sunt sinztetizati factorii abiotici si biotici ce produc degradarea lemnului in conditii de exterior, sub actiunea factorilor de mediu, inafara contactului cu solul (ceea ce corespunde clasei de risc biologic 3), precum si principiile de contracarare a cestora, respectiv metodele practice de actiune. Metodele de protec "ie a lemnului împotriva degrad !rii sub ac"iunea factorilor de mediu urm !resc contracararea factorilor cheie în acest proces ( radiatii UV, apa si agentii de biodegradare activi in clasa 3 de risc biologic) #i pot fi clasificate în [102]: •
Pre-tratamente fizico-chimice ale suprafe ! elor în vederea finis" rii (B+A);
•
Modificarea chimic" a lemnului;
•
Metode de acoperire a suprafe ! ei cu materiale peliculogene cu efect protector UV (A sau C).
U.8.5.2. Metode de acoperire a suprafe"ei cu materiale peliculogene cu efect protector UV
Modificarea culorii lemnului sub influen"a luminii se produce atât pentru lemnul natur cât #i
pentru lemnul finisat. Radia "iile UV p !trund prin peliculele transparente, sunt absorbite la
suprafa"a lemnului ini"iind reac"iile de foto-degradare a lemnului. Aceste modific !ri chimice superficiale determin! modificarea calit !"ii suprafe"ei afectând negativ adeziunea la suport a peliculei de finisare. Jocul lemnului sub influen "a varia"iilor continue de umiditate va determina în timp fisurarea peliculelor dac ! acestea nu sunt suficient de elastice. Fisur !rile, modific!rile de aderen"!, precum #i comportamentul diferen "iat între lemnul târziu #i cel timpuriu, duc la desprinderi #i pierderi de pelicul !. Pierderile de pelicul ! precum #i fisur!rile #i exfolierile locale favorizeaz! p !trunderea apei #i crearea condi"iilor pentru atacul biologic. Toate aceste fenomene explic! de ce sistemele clasice de finisare transparent ! a lemnului nu pot oferi, de sine st !t!toare, o protec"ie corespunz!toare a lemnului la ac "iunea factorilor de mediu. Utilizarea în exterior a unor astfel de sisteme de finisare va impune lucr !ri dese #i repetate de refinisare [31].
A
B
Figura 8-3 Aspecte ale degradarii lemnului nefinisat (A) si finisat opac (B) sub actiunea factorilor de mediu
95
Ad!ugarea în materialele de finisare a unor substan "e captatoare de radia "ii UV (oxizi de fier sau crom, pigmen "i organici microniza "i, pigmen"i anorganici, compu #i organici fenolici, etc.) poate împiedica sau diminua ac "iunea distructiv! a factorilor de mediu asupra suprafe "ei lemnului, oferind posibilitatea ob "inerii unor suprafe "e finisate transparent, semi-transparent sau opac rezistente în timp minim 5 ani [31]. În general, sistemele de finisare opace ofer ! cea mai bun! protec"ie a lemnului în condi "ii de exterior, pe când sistemele transparente ofer ! cea mai slab ! protec"ie. În condi"iile utiliz!rii aceluia#i peliculogen de baz ! (se recomand ! sistemele apoase pe baz ! de acrila"i #i sistemele în solven"i pe baz! de r!#ini alchidice), diferen"a este dat ! de prezen"a pigmen"ilor în primul caz. Pigmen"ii confer ! nu numai opacitate #i culoare peliculei ci #i un grad avansat de protec "ie UV prin capacitatea lor de a absorbi aceste radia "ii. Mai mult peliculele opace sunt mai rezistente mecanic, de#i mai pu"in elastice, #i sunt mai permeabile la vaporii de ap ! favorizând echilibrarea umidit!"ii lemnului. Totu #i utilizarea lemnului în construc "ii se face #i în scop estetic. În acest sens se prefer ! de multe ori un sistem de finisare care s ! permit! eviden"ierea texturii #i frumuse"ii lemnului. De aceea s-au dezvoltat în special în ultimii ani a #a numitele “Lazuri”, sisteme semi-transparente incolore sau colorate de finisare a lemnului. Acestea con "in o serie de pigmen "i microniza "i pe baz! de oxizi de fier #i/sau de natur ! organic ! cu rol de protector UV #i de conferire a culorii. Dimensiunea extrem de mic ! a parrticulelor de pigment îi face practic transparen "i, astfel c! structura lemnului va r !mâne evident!. O tehnic! special! de introducere a acestor captatori UV direct în procesul de polimerizare pentru ob "inerea r!#inii face ca ace #tia s! fie fixa "i ireversibil în pelicul!, sistemul de finisare fiind astfel foarte durabil la foto-degradare [31]. Lazurile sunt de dou ! tipuri #i anume •
lazuri de impregnare , L.i. , care se absorb în lemn, au #i
propriet!"i biocide #i formeaz! o
pelicul! abia perceptibil ! la suprafa"a lemnului; lemnul astfel tratat necesit! finisare ulterioar! cu un peliculogen clasic sau o lazur ! de tipul 2; •
lazuri care formeaz! pelicule groase , L.p., care se aplic ! pe lemn în dou ! (sau mai
multe) straturi succesive cu uscare intermediar! #i formeaz! pelicule evidente pe suprafa"a lemnului; nu necesit ! finisare suplimentar !. Lazurile se prepar ! într-o gam ! foarte divers ! de culori ce pot fi cele corespunz !toare anumitor specii lemnoase (pin, molid, nuc, stejar nou, stejar vechi, nuc, nuc african, mahon, teak, etc) sau culori de baz ! (galben ro #u, verde, albastru, negru). Lazurile se utilizeaz ! cel mai frecvent pentru u #i exterioare, ferestre, garduri, elemente exterioare de lemn ale caselor, mobilier de gr!din!. Anumite sortimente din aceste produse sunt recomandate chiar #i pentru finisarea mobilierului de interior. 96
Tabelul 8-1 Exemple de lazuri folosite pentru protejare a lemnului în condi "ii de exterior
Firma
Tip produs
Exemple
Observa"ii
Remmers - Germania
L.i. L.p.
Adolit Bauholz TQ 2 Aidol Hzdro-Fensterlasur Aidol Farblasur Ronseal Wood stain 5 Low maintenance wood finish Sadolin base Sadolin extra
Pe baz! de ap ! Pe baz! de solven"i Protec"ie pentru 5 ani Protec"ie pentru 10 ani Protec"ie pentru 5 ani
RONSEAL - Anglia
L.p.
Sadolin Nobel Woodcare - G.i. (grund) Danemarca L.p. Domenii de aplicabilitate
În Tabelul 8-1 sunt prezentate doar câteva exemple din multitudinea de astfel de produse de finisare a lemnului comercializate de diverse firme. Tot în aceast ! categorie pot fi încadrate produsele Rombai D1-D2 prezentate în capitolul 7. 8.5.2.1 EXEMPLE DE TEHNOLOGII COMBINATE DE PROTECTIE SI FINISARE (clasa de risc biologic 3)
Se prezinta in continuare 3 exemple de tehnologii combinate de bioprotectie si finisare cu produse de la firme diferite d iferite concepute pe urmatorul principiu: Asigurarea efectelor de bioprotec ! ie ie necesare – se realizeaza cu Grunduri de impregnare biocide. Se aplic! în 1-2 straturi. • Aspectul estetic (culoare), rezisten ! a la lumin" #i formarea peliculei de finisare – se realizeaza cu Lazuri. •
Exemplul 1 Produs
Pelicu- Csu Densitate Csp / strat Uscare Aspect logen % g/cm3 g/m2 Propriet!" i Sadolin Base R!#ini 8 0,81 150-200 2h Incolor Is-Fg alchiSadolin Extra 45 0,89 100-140 14 h UV,Colorat, semilucios, dice Sadolin Classic 30 0,86 120-140 12-24 h Colorat, Is-Fg, mat Tehnologii recomandate pentru durabilitate sporit ! Varianta 1: lemn esen "! moale Varianta 2: lemn esen"! tare 1 strat Sadolin Base 1 strat Sadolin Base 2 straturi Sadolin Classic 1 strat Sadolin Classic 1 strat Sadolin Extra 2 straturi Sadolin Extra
97
Exemplul 2 DUFA – Romania Produs Holzgrund Holzlasur
Holzveredlung Holzveredlung
Pelicul ogen R!#ini alchidice
Csu %
Dens g/cm3
acrilic
Csp / strat g/m2 saturare 70-80
100
Uscare
24 h
10-12 24 h
Aspect Propriet!" i Incolor Is-Fg Is-Fg, UV,Colorat, semilucios, UV, rez ap !, m!t!sos
Tehnologii recomandate pentru durabilitate sporit ! Varianta 1: 1: Varianta 2: 1 strat impregnar i mpregnare e la saturare 1 strat impregnare i mpregnare la saturare Holzgrund Holzgrund 3 straturi Holzlasur 2 straturi Holzveredlung Holzveredlung
Pre" EURO EURO 2,5 l cu TVA 7,27 11,71
25,06
Obs U lemn
Exemplul 3 VILLA –Policolor Bucure#ti-România Produs Pelicul ogen Villa Prima R!#ini alchidice Villa Supra (lazura)
Policolor Bucure Policolor Bucure#ti-România Csu % 13-14
Dens g/cm3 0,85
30-36
0,87
Csp / strat g/m2 100-150 1-2 straturi 80-120 1-2 straturi
Magazin Bra#ov Magazine April Uscar Aspect e Propriet!" i 6-7 h Incolor Is-Fg 12-24
Pre"
Is-Fg, UV, Colorat, semilucios, Colorat, Is-Fg, UV, lucios
Villa Ultra 48-55 0,93 80-120 12-24 (lac) 1-2 straturi Tehnologii recomandate pentru durabilitate sporit ! Varianta 1:suprafe 1:suprafe" e mari, lemn mai Varianta 2: ferestre, mobilier pu" in in prelucra p relucratt gr!din!, lemn esen"! tare 2 straturi Villa Prima 2 straturi Villa Prima 2 straturi Villa Supra 2 straturi Villa Ultra Obs. Pre" uri uri aproximative 15-20 RON/l
Obs U lemn 12-14 %
Pe acelasi principiu se pot concepe tehnologii adecvate cu alte produse similare ca tip, solubile in solventi organici sau hidrosolubile, hidrosolubile, existente pe p e piata. U.8.5.3. Integrarea masurilor de protectie a lemnului expus actiunii factorilor de mediu
Masurile de protectie a lemnului impotriva actiunii factorilor de mediu prin finisare cu produse speciale cu absorbanti UV (zona albastra), pentru a fi eficienta trebuie sa se integreze intr-un program mai cuprinzator de masuri de protectie a lemnului utilizat in conditii de exterior, dupa cum se prezinta in Tabelul 8-2. Se observa importanta protectiei constructive (solutii inteligente care sa minimizeze actiunea factorilor distructivi), alegerea corecta a materialului, precum si aplicarea masurilor de bio-protectie (zona galbena). Acestea pot fi realizarte inaintea finisarii sau concomitent cu aceasta in cazul utilizarii u nor produse complexe de finisare cu produse ce contin atat biocide b iocide cat si captatori UV. 98
In toate cazurile este deosebit de importanta urmarirea permanenta a starii materialului tratat (lemn si pelicule de acoperire) si executarea unor operatii periodice de intretinere (refinisari – zona verde) la cele mai mici semne de degradare pentru a evita aparitia fenomenelor grave. Tabelul 8-2 M!suri de protec"ie constructiv! $i chimic! pentru lemnul utilizat în condi "ii de exterior
Tip Concep "ia de construc"ie (proiectul)
Alegerea materialului
M!suri de protec"ie Scop
Evitarea (reducerea) expunerii directe la ac"iunea razelor solare #i a ploii, în special a sec"iunilor transversale în lemn M!rirea durabilit !"ii construc"iei #i reducerea inciden"ei fenomenelor de dgradare
Bio-Protec"ia chimic!
Prevenirea atacului ciupercilor #i insectelor
Protectia impotriva factorilor abiotici Izolarea prin acoperire a suprafe"elor
- Reducerea fenomenelor de îmb !trânire prin foto-destruc "ie - Izolarea fa "! de ap ! - Stabilizarea dimensional ! #i reducerea cr !p!turilor #i fisurilor - Izolarea fa "! de microorganisme microorganisme
Urm!rirea comport!rii în timp
Controlul periodic al st !rii de conservare pentru planificarea p lanificarea lucr!rilor de între "inere
Exemple de realizare - acoperi#uri, stre#ini, pante de
scurgere - izolare Specii lemnoase caracterizate prin: - stabilitate dimensional ! - durabilitate natural ! m!rit! - impregnabilitate facil ! Impregnarea sau tratarea superficial! cu substan"e de bioprotec"ie - Acoperirea în 1-2 straturi cu produse peliculogene opace (eventual antiseptizate) - Acoperirea în 2 straturi cu produse semi-transparente semi-transparente pigmentate (lazuri) cu efect protector UV - Pre-tratarea chimic ! a suprafe"ei #i acoperirea cu peliculogene transparente - Controlul #i reîmprosp !tarea peliculei protectoare de finisare la intervale de 3-5 ani - Înlocuirea p !r"ilor deteriorate
Sa ne reamintim – Sa retinem •
Lemnul utilizat in conditii de exterior sub actiunea factorilor de mediu trebuie protejat prin acoperire (finisare) cu produse speciale de exterior, continand captatori / absorbanti UV
•
Lemnul utilizat in conditii de exterior sub actiunea directa a factorilor de mediu se poate afla in clasele de risc biologic 3 si 4 si necesita si bioprotectie (functie de durabilitatea naturala)
•
Bioprotectia si finisarea cu rol protector fata de radiatiile UV si apa se pot face in etape diferite sau cumulat 99
•
Aceste masuri de protectie chimica trebuie asociate cu masuri de protectie constructiva (pante sau alte sisteme pentru scurgerea apei, izolarea sectiunilor transversale, debitare / incleiere care sa evite deformatiile si crapaturile)
Realizati o colectie de imagini fotografice in care sa surprindeti degradarea lemnului finisat si nefinisat sub actiunea directa a factorilor de mediu
U.8.6 TEMA DE AUTOEVALUARE
Cautati (internet, cataloage de firme) informatii despre o gama de produse recomandate pentru protectia si finisarea lemnului in conditii de exterior fara contact cu solul. a. Prezentati firma, denumirea si caracteristicile produselor b. Precizati tehnologia de tratare / finisare propusa c. Calculati costul tratarii pentru 1 mp suprafata (costul materialelor).
100
Unitatea de înv!"are 9. Procedee tehnice de tratare a lemnului
Cuprins
Unitatea de înv !"are 9. Procedee tehnice de tratare a lemnului ................................................ 101 U.9.1 Introducere................................................................................................................ 101 U.9.2 Obiectivele unit !"ii de înv!"are.................................................................................. 102 U.9.3 Tipuri de procedee de tratare #i domenii de aplicabilitate........................................... 102 U.9.4 Tratamente f !r! presiune........................................................................................... 105 U.9.4.1. Pensularea #i pulverizarea.................................................................................. 105 U.9.4.2. Imersia .............................................................................................................. 106 U.9.4.3. Impregnarea prin b !i simple .............................................................................. 107 U.9.4.4. Impregnarea prin b !i duble calde - reci.............................................................. 109 U.9.5 Tratamente cu presiune ............................................................................................. 111 U.9.5.1. Procedeul cu celule pline ................................................................................... 112 U.9.5.2. Procedeul cu celule goale .................................................................................. 117 U.9.6 Eficacitatea comparativa a procedeelor de impregnare............................................... 118 U.9.7 TEST DE AUTOEVALUARE.................................................................................. 119
U.9.1 Introducere
Din capitolele anterioare a rezultat faptul c ! o multitudine de procedee de protectia lemnului se bazeaz ! pe tratarea acestuia cu substan "e chimice. De#i natura acestora, principiul de ac "iune #i efectele sunt diferite, procedeele de aplicare a produselor chimice de tratare pe lemn sunt comune. Acestea se impart in doua grupe principale functie de profunzimea tratarii: procedee superficiale si procedee de impregnare in profunzime. Aceste procedee au fost dezvoltate ini "ial pentru bioprotec "ia chimic ! a lemnului dar sunt in prezent aplicate în tehnologii de ameliorare din cele mai moderne cum ar fi modificarea chimic ! sau tratarea cu substan "e polimerice sau precursori reactivi. Aplicarea unor substan "e de ameliorare cu rol diferit prin procedee similare este avantajoas! din punct de vedere practic pentru c ! permite ob "inerea unor efecte de ameliorare combinate. Chiar #i în protec "ia lemnului se remarc ! tendin"a actual! de formulare a unor produse complexe de protec "ie combinat !: biologic! insectofungicid!, ignifug! #i împotriva factorilor de mediu, cu efecte combinate de protec "ie #i rol de finisare. In aceasta unitate de invatare se prezinta cele mai importante procedee tehnice de tratare a lemnului utilizate pentru protectia lemnului si alte tehnologii moderne, alternative de ameliorare complexa a caracteristicilor sale naturale. 101
U.9.2 Obiectivele unit!"ii de înv!"are
Dup! parcurgerea acestei unit !"i de înv!"are studentul va fi capabil s !: – inteleaga si diferentieze procedeele tehnice de tratare a lemnului din punct de vedere al principiilor implicate, nivelului de tratare si eficientei; – inteleaga principiile de alegere a procedeului de tratare functie de tipul reperului tratat, clasa de risc biologic, impregnabilitatea speciei, durata de viata preconizata pentru lemnul tratat; – prezinte principalele faze si conditile tehnologice de realizare practica a diferitelor procedee tehnice de tratare a lemnului; – calculeze marimile specifice pentru evaluarea eficientei tratarii.
Durata medie de parcurgere a primei unit!"i de înv!"are este de 5-6 ore.
U.9.3 Tipuri de procedee de tratare #i domenii de aplicabilitate
Din punct de vedere al modului de de aplicare pe lemn a produselor chimice de tratare, procedeele tehnice de tratare
se clasific! dup ! cum rezult ! din Error! Reference source not
found. care se refer ! explicit la protec ! ia chimic" a lemnului.
Se observ! c! un prim element în clasificarea acestor procedee este nivelul de tratare în sensul gradului de p !trundere a produsului de tratare în lemn. Astfel se deosebesc procedee de tratare superficialî #i procedee de impregnare în profunzime. În primul caz produsele de tratare
r!mân doar pe suprafa "a materialului tratat, pe când în al doilea caz substan "a de tratare va p!trunde în profunzimea materialului lemnos pe o adâncime diferit ! func"ie de permeabilitatea speciei lemnoase #i natura produsului de tratare. Aceast ! impregnare în profunzime se poate realiza la presiune atmosferic ! sau presiuni diferite de aceasta. Procedeele (metodele) de tratare a lemnului pot fi clasificate #i în func"ie de condi"iile de tratare, respectiv natura fenomenelor ce au loc la introducerea substan "ei de tratare în masa lemnului în urm!toarele grupe: • Procedee de tratare f " r" aplicarea presiunii, din care fac parte tratamentele de suprafa "!
(pensularea, pulverizarea, imersia), impregnarea prin b !i simple #i b!i duble. În aceste cazuri p !trunderea solu "iilor se face datorit ! absorb "iei capilare, numai în interiorul cavit!"ilor celulare, indiferent de pozi "ia lor (axial!, radial! sau tangen"ial!). • Procedee de impregnare bazate pe aplicarea presiunii, cu urm !toarele
variante, func "ie
de zona de re "inere a substan"ei de tratare, ca urmare a modului de aplicare a presiunii: 102
• procedeul cu celule pline în care substan"a de tratare se reg!se#te în membrana
celular! #i lumenul celular (cicluri de vid-presiune, sau vid-presiune-vid); • procedeul cu celule goale în care substan"a de tratare se reg !se#te în membrana
celular!, lumenul fiind gol #i acoperit doar superficial cu un strat de substan "! (cicluri presiune-vid, presiune-vid-presiune-vid). În aceste cazuri p !trunderea solu "iilor se face for "at datorit! unui gradient de presiune. Acesta va favoriza atât absorb "iile crescute de produs de tratare cât #i o penetrabilitate m !rit! #i uniformutate superioar ! a trat!rii. Tabelul 9-1.. Clasificarea procedeelor de p rotec"ie chimic! a lemnului, conform STAS 9302/1-88
Procedeul de protec"ie chimic! a lemnului
STAS
Modul de aplicare a protec"iei chimice
Vid-presiune Vid–presine–vid Vid-presine atmosferic! Vid-presine atmosferic!-vid
9302/2-88 Impregnare în 9302/5-90* profunzime la presiuni diferite de presiunea atmosferic!
B! i calde-reci B! i simple
9302/3-81
Imersie Pulverizare Pensulare
9302/4-88
Domeniul de aplicare în Produse de bioprotec"e protec"ie utilizate
În condi"ii de utilizare în - Produse solubile exterior, în aer liber, în în ap! (nelavabile contact cu solul, în sau greu lavabile) subteran, în mediu SA (NL, GL) acvatic, în condi"ii de - *Produse deteriorare accelerat ! uleioase U, SU (clase de risc 3,4,5); Pentru materiale lemnoase u#or impregnabile cu grosime de maxim 30 mm.
- Produse solubile în ap! SA - Produse solubile în solven"i organici SSo Tratamente de În condi"ii de utilizare în - Produse solubile în suprafa"! interior sau în exterior sub ap! SA
Impregnare în profunzime la presiune atmosferic!
În condi"ii de umiditate relativ! a aerului sub 70 % sau f !r! contact cu solul (clase de risc 1,2, max. 3).
protec"ia unui acoperi# (clase de risc 1,2).
- Produse solubile în solven"i organici SSo - Produse antiseptice cu rol de finisare F
LEGENDA
Procedee superficiale fara presiune
Procedee de impregnare fara presiune
Procedee de impregnare cu presiune
Se observ! din informa "iile cuprinse în Tabelul 9-1 c ! alegerea procedeului practic de tratare (ca #i al substan"ei sau produsului de tratare) se face în func "ie de domeniul de utilizare (gradul de risc pentru atacul biologic), eficacitatea protec "iei realizate depinzând de natura produsului utilizat dar #i de cantitatea introdus ! în lemn, adâncimea de p !trundere #i 103
uniformitatea trat !rii. Astfel devine evident ! superioritatea procedeelor de impregnare fa "! de cele de suprafa"!, doar ele putând asigura protec "ia necesar! în cazul condi"iilor de utilizare ce prezint ! un grad ridicat de risc de atac biologic. Acela#i considerent al eficien"ei m!rite a proceddelor de impregnare este valabil #i pentru tratarea lemnului cu alte substan "e chimice în vederea amelior !rii sale. O tratare în profunzime reprezint! cheia pentru o ameliorare în profunzime. Eficacitatea trat!rii prin impregnare va depinde îns ! #i de specia lemnoas !, respectiv impregnabilitatea lemnului. Impregnabilitatea
reprezint ! proprietatea lemnului de a fi penetrat de un produs de
tratare (protec "ie chimic!) în stare lichid !. Aceasta este determinat ! de permeabilitatea lemnului ca proprietate fundamental ! a sa, #i este influen"at! în special de caracteristicile structurii anatomice. Astfel exist! 4 clase de impregnabilitate (vezi U 3.8) în care se situeaz ! lemnul diverselor specii lemnoase dup ! cum rezult ! din exemplele din Tabelul 9-2. Date suplimentare au fost prezentate în EN 350-2, Ghid privind durabilitatea natural ! "i impregnabilitatea principalelor specii lemnoase cu importan #! economic! în Europa (U 3.8). Tabelul 9-2 Clasificarea speciilor lemnoase din punctul de vedere al impregnabilit!"ii, conform STAS 9302/1-88 #i EN 350-2
Caracteristica lemnului STAS 9302/1-88 EN 350-2 U#or impregnabil 1
Mediu impregnabil Greu impregnabil Practic neimpregnabil
2 3 4
Specia lemnoas!
Fag (f !r! inim! ro #ie), pin negru #i pin silvestru (alburn) Brad, salcie, plop, ulm, stejar (alburn) Molid, Duglas Pin negru #i pin silvestru (duramen), stejar (duramen), fag (inim! ro#ie), salcie (duramen fals)
De#i detaliile privind domeniile de aplicabilitate a diverselor procedee de tratare, func "ie de domeniul de utilizare a lemnului tratat #i produsele de protec "ie utilizate, cuprinse în Tabelul 9-1, se refer ! exclusiv la bioprotec "ia lemnului, trebuie subliniat #i avut în vedere faptul c ! aceste procedee sunt valabile #i în cazul protec"iei ignifuge a lemnului. Procedeele indicate în acest caz sunt specificate pentru fiecare produs în parte în fi #a tehnic!, dar în general procedeele de impregnare #i imersie sunt aplicate produselor ignifuge de impregnare (solu "ii), iar pensularea #i pulverizarea produselor de ignifugare pe suprafa "! (vopsele speciale ignifuge #i produse de finisare ignifugate). Protectia lemnului impotriva actiunii factorilor de mediu realizata prin finisare cu produse speciale se realizeaza prin tratamente superficiale de pensulare, pulverizare si imersie.
104
U.9.4 Tratamente f !r! presiune
In categoria tratamentelor fara presiune (tratamente la care solutia intra prin capilaritate si nu este fortata in lemn de o presiune externa) se incadreaza o serie de procedee de tratare superficiala (pensulare, pulverizare, imersie) dar si unele procedee de impregnare in profunzime (bai simple, bai duble calde-reci). Eficienta procedeelor de tratare se determina si exprima calitativ si cantitativ. Marimile specifice pentru caracterizarea eficientei procedeelor de tratare sunt diferite pentru
cele doua
categorii: tratamente superficiale si tratamente de impregnare, dupa cum se prezinta mai jos: Tratamente superficiale S •
Uniformitatea tratamentului – aplicarea uniform ! pe toat! suprafa%a pentru formarea unui strat protectiv continuu
•
Consumul specific (solu %ie): Csp [g/m2]
•
Doza re%inut! (substan%a activa) dr [g/m2] Tratamente de impregnare P
•
Profunzimea trat !rii – adâncimea medie de p !trundere pe direc %ie transversal! a [mm]
•
Uniformitatea trat !rii – distribu %iei pe direc%ie transversal!
•
Absorp%ia de solu %ie sau Consumul specific: A, Csp [kg/m3]
•
Reten%ia de produs activ: q [kg/m3]
U.9.4.1. Pensularea #i pulverizarea
Pensularea #i pulverizarea sunt procedee simple #i avantajoase de protec "ie superficial! a lemnului. Ele confer ! o protec "ie pentru o perioad ! limitat! de timp, func "ie de condi"iile de utilizare a materialului tratat #i tipul de produs. În general aceast ! durat! este de maxim 3 ani. Procedeele sunt aplicabile pentru diverse sortimente de produse biocide #i ignifuge din categoria solu"iilor #i emulsiilor apoase, solu "iilor în solven "i organici, substan "elor uleioase #i materialelor de protec"ie cu rol de finisare. Aplicarea prin pulverizare se efectueaz ! în 1-3 straturi, dup ! instruc"iunile din documenta"ia tehnic! a produsului, care determin ! #i intervalul de timp dintre straturi (în general 2 ore pentru ap ! #i solven"i u#or volatili #i 4 ore pentru solven "i greu volatili). Se pot folosi diferite instala"ii #i aparate de pulverizare, dar în general se evit ! pulverizarea în pic !turi foarte fine sau în cea "!. Aplicarea se face uzual în lungul fibrelor. Aplicarea produsului de protec "ie prin pensulare se efectueaz! în dou ! sensuri: primul în direc"ia fibrelor, apoi perpendicular pe acestea #i în final din nou în direc "ia fibrelor. Num !rul de 105
straturi #i durata de uscare între straturi se stabile #te în concordan"! cu documenta "ia tehnic ! a produsului. Verificarea calit!"ii si eficientei tratarii const! în: •
verificarea vizual!, la fiecare pies ! de lemn, a integrit !"ii #i uniformit!"ii stratului de protec"ie;
•
verificarea, la fiecare lot, prin cânt !rire, a dozei de substan "! de protec "ie re"inut! pe lemn, d r, [g/m2] #i compararea acesteia cu prescrip "iile tehnice pentru produsul utilizat. Doza de substan"! de protec "ie re"inut! de materialul lemnos protejat numita doza
retinuta, d r, în [g/m 2] se determin ! cu rela "ia:
[g/m2]
dr = 10×C×(M1 − M0) /A
în care: M0 este masa materialului lemnos, înainte de aplicarea tratamentului, în kg M1 – masa materialului lemnos, dup ! aplicarea tratamentului, în kg C – concentra "ia procentual! a solu"iei de tratare A – aria suprafe"ei pe care s-a aplicat tratamentul, în m 2 U.9.4.2. Imersia
Imersia reprezint ! procedeul de tratare a cherestelei sau semifabricatelor din lemn, prin cufundarea acestora în produsul de protec "ie (ameliorare) pe o durat ! scurt! de timp. Acesta variaz! între câteva secunde #i câteva minute (uzual 1-10 minute) #i este specific ! fiec !rui produs de protec "ie. Materialul lemnos se stivuie #te cu #ipci intermediare pe un gr !tar de lemn #i se introduce cu totul în cuva sau bazinul de imersie cu ajutorul unui electropalan, astfel încât solu "ia de tratare s! dep !#easc! cu minimum 10 mm suprafa "a materialului lemnos. Dup ! expirarea perioadei de imersie, se ridic! gr!tarul cu materialul lemnos #i se înclin! de-a lungul cuvei pentru scurgerea excesului de solu "ie, dup ! care se depoziteaz ! sub acoperi# pentru zvântare #i fixarea produsului antiseptic pe lemn. Prin modul de realizare, imersia este mai eficient ! decât pensularea sau pulverizarea, deoarece realizeaz ! o distribu "ie mai uniform ! a substan"ei de tratare #i umplerea tuturor denivel!rilor. Cantitatea de substan "! activ! re"inut! în lemn, numita doza retinuta (dr) se determin! prin cânt!rire într-un mod similar celui prezentat pentru pensulare #i pulverizare. Experien "a a ar!tat c! mai mult de jum !tate din cantitatea de substan "! absorbit! este preluat ! de lemn în primele 15 secunde în cazul unui timp total de imersie de 10 minute, deoarece viteza de absorb "ie este maxim! la începutul procesului #i descre#te în timp. 106
Viteza de absorb "ie #i cantitatea total! de solu"ie absorbit! si sare re"inut! în timpul procesului depind de o serie de factori #i anume: •
specia lemnoas!: cantitatea de substan"! absorbit! în lemn este direct propor "ional! cu permeabilitatea lemnului (impregnabilitatea);
•
modul de prelucrare a suprafe "ei materialului: cantitatea absorbit ! este direct propor"ional! cu rugozitatea, fiind mai mare pentru lemnul fier !struit decât pentru cel rindeluit;
•
umiditatea lemnului: viteza de absorb "ie scade în general pe m !sur! ce cre#te umiditatea ini"ial! a lemnului; umiditatea materialului pentru tratat se situeaz ! în general între 15 #i 25 % func "ie de natura produsului de tratare #i concentra"ie;
•
concentra"ia solu"iei apoase de tratare în corela "ie cu umiditatea lemnului: în lemnul uscat p!trund foarte repede solu "iile diluate (3 %), pe când pentru lemn mai umed se prefer ! utilizarea unor solu "ii mai concentrate (10 %). Imersia se utilizeaz ! frecvent pentru tratarea elementelor de lemn utilizate pentru
fabricarea ferestrelor sau unor elemente simple de construc "ii aflate sub protec "ia unui acoperi# #i f !r! contact cu p !mântul (clasa de risc biologic 3), realizând m !rirea duratei de utilizare a acestora cu circa 4 ani. În cele mai multe cazuri acest tratament se asociaz ! cu tratamente ulterioare de hidrofugare sau acoperire superficial !, astfel încât durata de via "! în oper! a lemnului tratat se m!re#te considerabil. U.9.4.3. Impregnarea prin b!i simple
Procedeul const! în impregnarea lemnului prin cufundarea total ! a materialului în solu "ia de tratare pentru o durat ! variabil! de timp, în func "ie de impregnabilitatea lemnului. Aceasta poate varia de la câteva ore la câteva zile #i este specificat!, al!turi de ceilal"i parametrii de regim (temperatura solu "iei, concentra" ia solu"iei), în documenta "ia tehnic! a produselor de protec "ie sau ameliorare. O astfel de instala "ie de impregnare se compune principial din: •
cuva de impregnare prev!zut! cu capac mobil, #tu " de alimentare #i golire prev !zut cu
filtru, dispozitiv de agitare, dispozitiv de purjare cu aer, pomp ! de recirculare, manta sau serpentin! de înc!lzire #i termometru; •
vasul pentru prepararea solu # iei de impregnare prev!zut cu capac mobil, gur ! de
alimentare #i #tu " de golire prev !zut cu filtru, dispozitiv de agitare, dispozitiv de purjare cu aer, manta sau serpentin ! de înc!lzire #i termometru; •
rezervor pentru stoc tampon zilnic de solu # ie prev!zut cu #tu" de
alimentare #i golire
prev!zut cu filtru, tub de nivel, manta sau serpentin ! de înc!lzire #i termometru; 107
•
dispozitiv de imersie cum ar fi un gr !tar cu carcas ! de prindere a
•
electropalan
•
gr !tar de scurgere
•
compresor de aer comprimat.
materialului lemnos;
montat pe o grind ! rulant!; a excesului solu "iei de impregnare;
Procedeul const! în introducerea materialului, stivuit cu #ipci distan"iere #i asigurat pe dispozitivul de imersie, în cuva de tratare, anterior umplut ! cu solu "ia de tratare preînc !lzit ! la temperatura de regim. În timpul impregn !rii se asigur! un nivel de solu "ie cu minimum 150 mm superior celui al materialului lemnos #i o temperatur ! de regim cvasi-constant !, admi"ându-se varia"ii de maximum ±5°C fa"! de temperatura prescris !. Dup ! impregnare se ridic ! dispozitivul de imersie #i se men"ine deasupra cuvei de impregnare timp de 3-5 minute pentru scurgerea excesului de solu "ie, dup! care materialul este desc !rcat pe gr!tarul de scurgere #i l!sat pentru zvântare timp de 2- 4 ore. Materialul zvântat este stivuit sub #opron pentru uscare #i fixarea produsului de protec "ie timp de 20-40 zile sau supus tratamentelor specifice de fixare a produsului de ameliorare. Verificarea calit!"ii si eficientei impregn!rii se face prin: •
determinarea absorb "iei de produs de protec "ie, q, [kg/m3] pe un e #antion constituit din minim 5 piese de lemn impregnat;
•
determinarea adâncimii de p !trundere a solu "iei de impregnare, pentru un e #antion constituit din minmum 2% din num !rul pieselor de lemn dintr-o #arj!. Absorbtia de solutie, A, si retentia de produs de protec "ie, q, în [kg/m 3], se se determin!
prin cânt!rirea e#antionului înainte #i dup ! impregnare tinand cont de volumul materialului tratat si concentratia solutiei de tratare, cu rela "ia: A = Q/V
[kg/m3]
q = (Q×C) / (100 ×V) = (M1 − M0) ×C / (100×V)
(9-1)
[kg/m3]
în care: Q este cantitatea de solu"ie de impregnare absorbit !, în kg; M0 - masa materialului lemnos ce constituie e #antionul, înainte de aplicarea tratamentului, în kg; M1 – masa materialului lemnos, dup ! aplicarea tratamentului, în kg; C – concentra "ia procentual! a solu"iei de tratare; V – volumul materialului lemnos ce constituie e #antionul, în m 3. Adâncimea de p !trundere se determin ! pe probe de lemn recoltate cu ajutorul burghiului tubular, perpendicular pe fibre, din zonele de cap !t #i mijloc ale pieselor, la maximum 2 ore de la desc!rcarea materialului lemnos. Pentru produsele de tratare care coloreaz ! lemnul se consider ! ca adâncime de p !trundere zona colorat ! a probei de lemn. În cazul produselor de protec "ie care 108
nu coloreaz ! lemnul se utilizeaz ! reactivi de culoare conform prevederilor documenta "iilor tehnice ale produselor respective. Impregnarea se consider ! corespunz!toare dac! absorb "ia medie de produs de protec "ie este minim 110 % fa"! de cea prescris!, iar adâncimea de p !trundere pe direc "ie radial! sau perpendicular! pe fibre corespunde valorilor caracteristice speciei lemnoase (în func "ie de impregnabilitatea acesteia) #i naturii produsului de tratare (Tabelul 9-4). În cazul bioprotec "iei, eficacitatea acestui proces este, sub raportul durabilit !"ii lemnului tratat, superior ! celei realizat! prin imersie. Tratamentul se aplic ! prin urmare unor elemente de construc"ie de tipul stâlpilor #i traverselor situate în condi "ii de exploatare corespunz !toare claselor de risc fa "! de atacul biologic 2,3 #i chiar 4, func "ie de natura #i lavabilitatea produsului de tratare. Factorii de influen "! în determinarea cantit !"ii de solu "ie absorbit! sunt aceea #i cu cei prezenta"i în cazul imersiei. Procedeul îmb !ierii de lung! durat! a fost aplicat de mult ! vreme sub denumirea de kyanizare ,
dup! numele inventatorului acestui proces (metod ! de tratare elaborat ! de H.I. Kyan
în 1832). Procedeul ini "ial se referea la impregnarea stâlpilor de r !#inoase cu clorur ! mercuric! (sublimat coroziv). Ulterior cu acela #i procedeu s-au introdus #i alte solu"ii apoase #i nu numai: fluorur ! de sodiu (4% în ap !), clorur! de zinc (5% în ap !), antiseptice organice (pentaclorfenol, PCF) în solven"i petrolieri. Durata îmb !ierii variaz! între 5 #i 8 zile func "ie de impregnabilitatea speciei lemnoase tratate. U.9.4.4. Impregnarea prin b!i duble calde - reci
Procedeul const! în impregnarea, în instala "ii deschise, prin alternarea fazei calde, aplicat! în scopul evacu !rii unei cantit!"i de aer din golurile celulare ale lemnului, cu faza rece, aplicat! în scopul sc!derii presiunii aerului r !mas, majorându-se astfel absorb "ia de impregnant. În categoria tratamentelor de protec "ie f !r! presiune, îmb !ierea în b !i duble calde reci, este cea mai eficient !, dup ! cum rezult! #i din datele referitoare la adâncimea de p !trundere, prezentate în Tabelul 9-4. Aceasta se datoreaz ! specificului metodei care permite crearea unui vacuum par "ial în interiorul cavit !"ilor celulare ale lemnului, în faza de r !cire, f !r! ajutorul unui sistem extern mecanic sau de alt ! natur!. Vacuumul creat va determina o absorb "ie m!rit! de produs de tratare. Procedeul se poate realiza cu instala "ii cu una sau dou ! cuve de impregnare. Principial îns!, tehnologia este similar !. Materialul lemnos se introduce în “baia cald !” ce con"ine solu"ia de tratare înc !lzit ! la o anumit ! temperatur! #i se men"ine o perioad ! de timp (2-10 ore func "ie de sec"iunea materialului) în care se elimin ! par"ial aerul #i vaporii de ap ! din lumenul celular. Materialul lemnos este transferat apoi în “baia rece” ce con "ine aceea#i solu "ie de tratare dar la o temperatur ! cu circa 50-60°C mai mic ! decât prima baie. Aici are loc de fapt absorb "ia masiv! a 109
solu"iei de tratare ca urmare a vacuumului par "ial ce se formeaz ! în lumenul celular prin reducerea presiunii amestecului de aer #i vapori de ap ! sub efectul fenomenului de r !cire. Acela#i efect se poate ob "ine în cazul instala "iilor cu o cuv! de tratare prin oprirea înc !lzirii #i r!cirea brusc!, cu circa 30-40°C, a solu "iei de tratare, direct în cuva de tratare sau înlocuirea solu"iei calde cu solu "ie rece. Durata de men"inere în baia rece variaz ! de asemenea func "ie de sec"iunea materialului, putând fi între 2 #i 10 ore.
1- cilindru (baia) de tratare; 2- rezervor pentru înc!lzirea solu" iei la temperatura b !ii calde; 3rezervor pentru r!cirea solu" iei la temperatura b!ii reci; 4-pomp!;5- serpentine de înc !lzire; a- conduct ! de aerisire, c- capac Instala!ie cu o cuv" de tratare
1-baia cald!; 2-baia rece; 3-instala" ia de r!cire a solu" iei; 4- rezervor de solu" ie; 5- pomp!; 6serpentine de înc!lzire; 7- conducte pentru agentul de r!cire Instala !ie cu dou " cuve de tratare
Figura 9-1 Scheme de principiu ale unor instala"ii de tratare prin procedeul b!ilor duble (dup! Vintil!, 1959) [150]
Regimul de temperaturi recomandat variaz ! func"ie de natura produsului de protec "ie, dar se situeaz! în general în limitele prezentate în Tabelul 9-3: Tabelul 9-3 Regimul general de temperatur! în procedeul de impregnare prin b!i duble
Tip de produs de protec"ie
Solu"ii apoase SA Substan"e uleioasde U, SU
Temperatura b!ii calde °C
Temperatura b!ii reci °C
50-95 95-125
20-40 40-50
O serie de diagrame de tratare din care rezult ! regimul de impregnare cu Romalit N pentru sortimente de lemn de diverse specii #i dimensiuni sunt prezentate în Figura 9-2 Diagrame de tratare prin procedeul b !ilor duble pentru : A- #ipci; B- rame #i panouri [82,84] .
110
A
B
Figura 9-2 Diagrame de tratare prin procedeul b!ilor duble pentru : A- #ipci; B- rame #i panouri [82,84]
Calitatea impregn!rii se verific! #i în acest caz prin determinarea absorb "iei de produs de protec "ie #i a adâncimii de p !trundere. Metodele sunt similare celor prezentate pentru impregnarea prin b !i simple. Impregnarea se consider ! corespunz!toare dac! absorb"ia medie de produs de protec"ie si retentia sunt de minim 110 % fa "! de cea prescris!, iar adâncimea de p !trundere pe direc "ie radial! sau perpendicular ! pe fibre corespunde valorilor, prezentate comparativ pentru cele dou ! metode, în Tabelul 9-4. Tabelul 9-4 Cerin"e privind adâncimea minim! de p!trundere a substan"ei de tratare în lemn func"ie de procedeul de tratare, impregnabilitatea lemnului #i natura solventului conform STAS 9302/3-88
Procedeu de impregnare
B!i simple
Caracteristica de impregnabilitate a lemnului U#or impregnabil
B!i duble
Mediu impregnabil Greu impregnabil U#or impregnabil Mediu impregnabil Greu impregnabil
Solventul utilizat
Ap! A Solvent organic So Ap !, solvent organic Ap !, solvent organic Ap! A Solvent organic So Ap !, solvent organic Ap !, solvent organic
Adâncimea min. de p!trundere [mm] 5,0 4,0 1,5 1,0 10,0 5,0 2,0 1,0
U.9.5 Tratamente cu presiune
Lemnul poate fi impregnat rapid prin aplicarea presiunii care favorizeaz ! penetrarea solu"iilor de tratare în profunzimea lemnului. Impregnarea cu lichide sub presiune const ! în deplasarea prin interiorul cavit !"ilor celulare ale lemnului a lichidului liber conform legii lui Poiseuille. Penetra "ia substan"elor în lemn poate fi ajutat ! prin incizarea lemnului.
111
Tratamentele de prezervare a lemnului prin metodele cu presiune sunt preferate din punct de vedere economic fiind eficiente #i rentabile. Tehnologic, eficien "a const! in posibilitatea m!rit! de control a parametrilor de tratare, lemnul fiind introdus într-un cilindru de tratare cu închidere etan #!, în care pot fi realizate condi "ii prestabilite de vid #i presiune. Astfel o instala "ie de impregnare prin presiune (vezi Figura 9-3) este constituit ! în principal din: •
cilindrul (autoclava) de tratare, realizat din o "el, rezistent la presiune, a #ezat de obicei orizontal;
•
echipament accesoriu pentru prepararea, p !strarea, m!surarea, înc!lzirea, introducerea #i evacuarea din cilindru a solu "iei de tratare;
•
sistem de pompe #i compresoare pentru realizarea fazelor de vacuum #i presiune #i sistem de manometre pentru m !surarea #i controlul acestora.
Figura 9-3 Instala"ie de impregnare a lemnului prin procedee cu presiune: 1-autoclav! de impregnare; 2-cazan pentru înc!lzirea solu"iei; 3- vas de m!surare; 4- pomp ! pentru solu"ia de impregnare; 5- pomp! combinat! pentru vid-presiune [82,84]
Eficacitatea tratarii din punct de vedere cantitativ se exprima prin absorbtia de solutie de tratare si retentia de produs activ, exprimate in kg/m3. Aceste valori sunt maxime pentru aceste tehnologii datorita principiului de impregnare. De asemenea se realizeaza penetrari maxime in profunzime. U.9.5.1. Procedeul cu celule pline
Aceast! metod ! se realizeaz ! prin aplicarea succesiv ! asupra lemnului aflat în autoclava de tratare a unor cicluri de vid #i presiune, cu efect benefic asupra absorb "iei de antiseptic #i a adâncimii #i uniformit!"ii de p!trundere. Procedeul cunoa #te mai multe variante de realizare: •
vid-presiune (SA, U);
•
vid-presiune-vid (SA, U);
•
vid-presiune atmosferic ! (SA, SSo); 112
•
vid presiune atmosferic !-vid (SA, SSo). Impregnarea prin vid-presiune este
un procedeu de impregnare în autoclave, la presiuni
superioare presiunii atmosferice, prin aplicarea unui vid ini "ial pentru evacuarea aerului din lemn, în scopul major !rii absorb"iei. Impregnarea prin vid-presiune-vid este o
variant! a impregn!rii prin vid-presiune, la care
se aplic! un vid final în scopul uniformiz !rii impregn!rii, recuper !rii de produs de protec "ie #i acceler!rii usc!rii lemnului. Tratarea prin procedeul vid-presiune-vid (procedeul Bethell, 1838) este ilustrat ! prin diagramele de tratare din Figura 9-4 si Fi #a 1. Fazele procesului #i reprezentarea lor în diagrama de tratare sunt: 1.
se introduce materialul lemnos stivuit în autoclava de tratare #i se închide u #a;
2.
se înc!lze#te solu "ia de tratare (60-100°C solu "ii apoase #i 110-120°C antiseptice
uleioase) 3.
se creaz! un vacuum ini"ial în cilindrul de tratare, corespunz !tor unei presiuni de
maximum 213 kPa (160 Torri) - por # iunea a din diagrama de tratare , 4.
se men"ine vacuumul timp de 30 min; în aceast ! faz! se elimin! par "ial aerul din
cavit!"ile celulare - por # iunea a din diagrama de tratare ; 5.
se introduce sub ac "iunea vidului #i prin c !dere liber ! solu"ia de tratare preînc !lzit!
pân! la umplerea autoclavei - por # iunea b din diagrama de tratare ; 6.
se opre#te pompa de vid #i se porne #te pompa de presiune #i se realizeaz! presiunea
de regim (10-14 atmosfere) ce se men "ine pân! se realizeaz! absorb"ia dorit! - por # iunile c "i d din diagrama de tratare;
7.
se restabile#te în sistem presiunea atmosferic ! - por # iunea e din diagrama de tratare
8.
se evacueaz! solu"ia de tratare r !mas! ce se repompeaz! în vasul de depozitare -
por # iunea f din diagrama de tratare ;
9.
se realizeaz! un vacuum final corespunz !tor unei presiuni de 533 kPa (400 Torri) care
se men" ine 15 minute por # iunea g din diagrama de tratare ; 10.
se restabile#te presiunea atmosferic ! #i se repompeaz! în vasul de depozitare excesul
de solu "ie de impregnare elimat din lemn sub influen "a vacuumului final- por # iunea h din diagrama de tratare .
Variantele vid-presiune atmosferic! #i vid presiune atmosferic!-vid (vid-vid , dublu vid ) sunt similare cu specifica "ia c! fazei de vid ini"ial îi urmeaz! o faz! de presiune atmosferic ! (sau de presiune de maxim 2 atmosfere în cazuri speciale). Procesul este ilustrat prin diagrama B din Figura 9-4 #i Fi#a 2. Se observ! c! faza C din acest proces supline #te fazele c, d, e din procedeul vid-presiune-vid. 113
Durata de tratare în faza efectiv ! de impregnare reprezentat ! de men"inerea la presiunea de regim (por "iunea d sau c) este foarte diferit ! pentru aceste dou ! tipuri de procedee de tratare. Astfel, în cazul procedeelor vid-presiune #i vid-presiune-vid aceasta variaz ! în general de 1 h la 6-8 h, func"ie de impregnabilitatea speciei #i sec"iunea materialului. Pentru specii greu impregnabile #i sec"iuni mari aceast ! durat! poate cre#te chiar pân! la 12 h, dac ! nu se fac opera"ii preliminare de m !rirea permeabilit !"ii materialului tratat (incizare, tratare biologic ! controlat!, precomprimare dinamic !). În cazul procedeului vid-vid aceast ! durat ! este în general foarte scurt! de 10 min #i doar în cazuri speciale de 30 sau 60 minute (Eaton and Hale, 1993) [34].
A
B Figura 9-4 Diagrame principiale de tratare prin procedeele vid-presiune-vid (A) #i vid-vid (B) [34]
114
Fi#a 1 IMPREGNARE PRIN PROCEDEUL VID-PRESIUNE-VID Principiu : impregnare în autoclave, la presiuni superioare presiunii atmosferice, prin aplicarea
unui vid ini " ial pentru evacuarea aerului din lemn în scopul major !rii absorb " iei, #i a unui vid final în scopul uniformiz!rii impregn !rii, recuper!rii de produs de protec " ie #i acceler!rii usc!rii lemnului Aplicabilitate: solu !i i apoase, produse uleioase
Fazele procesului:
a
• •
b
• •
c d
e f g h
Introducerea materialului lemnos stivuit pe vagone" i, f!r! spa" ii #i fixat la capete, în atoclava de tratare #i închiderea acesteia. Crearea unui vacuum ini" ial (p = 160 torri) #i men" inerea acestuia o perioad ! de cca. 30 min. Introducerea sub influen" a vidului #i prin c!dere liber! a solu" iei de tratare pân ! la umplerea autoclavei Începe absorb" ia produsului de tratare în lemn datorit ! vidului din interiorul cavit!" ilor lemnului
Pornirea pompei de presiune #i crearea suprapresiunii de regim (8-12 atm • Men" inerea la presiunea de regim pân ! la realizarea absorb " iei dorite • Se produce absorb" ia maxim! de produs în profunzime datorit ! suprapresiunii • Restabilirea presiunii atmosferice #i evacuarea solu " iei de tratare ce se pompeaz ! în vasul de depozitare • Crearea unui vid final (p = 400 Torri) #i men" inerea acestuia pentru 5-15 min pentru evacuarea excesului de solu " ie din lemn • Suprafa" a lemnului este ud ! •
Restabilirea presiunii atmosferice ce va duce la absorb" ia solu" iei de pe suprafa"! în interiorul lemnului gr!bind uscarea • Recuperarea #i repomparea excesului de solu " ie de tratare în vasul de stocare •
Componen!a instala!iilor • Autoclav! de presiune (cilindru orizontal) cu serpentin! interioar! de înc!lzire, #in! pentru vagone " i #i u#! etan#! • Aparatur! extern! de m!sur! #i control a temperaturii #i presiunii • Vase pentru preparare, stocare #i dozare solu " ie sisteme de înc!lzire-r!cire • Pompe de vid #i presiune • Pomp! de recirculare
Exemple de instala!ii
Vacum-Pressure, Hickson (Archchemicals), Anglia
115
cu
Fi#a 2 IMPREGNARE PRIN PROCEDEUL VID-VID (DUBLU VID, VID-PRESIUNE ATMOSFERIC$-VID) Principiu : impregnare în incinte închise, la presiune atmosferic !, prin aplicarea unui vid ini " ial
pentru evacuarea aerului din lemn în scopul major !rii absorb " iei, #i a unui vid final în scopul uniformiz!rii impregn!rii, recuper!rii de produs de protec " ie #i acceler!rii usc!rii lemnului Aplicabilitate: solu ! ii apoase "i solu !i i în solven !i organici
Fazele procesului: • •
a
b
•
c
• •
Introducerea materialului lemnos stivuit pe vagonete cu spa" ii
#i fixat la capete în incinta de tratare #i închiderea acesteia. Crearea unui vacuum ini" ial (p = 160 torri) #i men" inerea acestuia o perioad! de cca. 15 min.
Introducerea sub influen" a vidului (pompa de vid oprit!) #i prin c!dere liber! a solu" iei de tratare pân! la umplerea incintei Restabilirea presiunii atmosferice sau presiune de 1-2 atm. Men" inerea la presiune atmosferic! (sau2 atm) cca 10 minute timp în care solu" ia se va absorbi în lemn datorit! diferen" ei de presiune între incint ! #i lemn
g
Evacuarea solu " iei de tratare ce se pompeaz! în vasul de depozitare • Crearea unui vid final (p = 400 Torri) #i men" inerea acestuia pentru 5-15 min pentru evacuarea excesului de solu " ie din lemn • Suprafa" a lemnului este ud!
h
•
f
•
Restabilirea presiunii atmosferice ce va duce la absorb" ia solu" iei de pe suprafa"! în interiorul lemnului gr!bind uscarea • Recuperarea #i repomparea excesului de solu " ie de tratare în vasul de stocare
Componen!a instala!iilor •
Exemple de instala !ii
VAC-VAC, Hickson (Archchemicals), Anglia
116
Incint! etan#! de tratare cu serpentin! interioar! de înc!lzire, #in! pentru vagone" i #i u#! glisant ! • Aparatur ! de m!sur! #i control a temperaturii • Vase pentru preparare, stocare #i dozare solu" ie cu sisteme de înc!lzire-r!cire • Pomp! de vid • Pomp! de recirculare Capacitate: 3 • Cca 1-12 m lemn/ #arj! 3 • 1000-14000m lemn/an
U.9.5.2. Procedeul cu celule goale
Procedeele de impregnare cu celule goale s-au dezvoltat în special pentru tratarea cu substan"e uleioase a lemnului, caz în care excesul de material uleios de tratare aflat în lumenul celular tinde s! exudezze din lemn sub influen "a temperaturii conferind un aspect lipicios #i nepl!cut materialului tratat. În plus, acesta creaz ! probleme deosebite pentru înccleiere #i finisare. În acest tip de procedee o parte a materialului de impregnare ini "ial introdus în lemn este eliminat! în faza de vid final. Acest lucru se realizeaz ! datorit! unei faze ini "iale de comprimare a aerului din lemn, înaintea introducerii solu "iei de tratare. Urmeaz ! introducerea solu "iei de tratare #i faza de impregnare la presiune similare procedeeloor cu celule pline. La sfâr #itul procesului în faza de restabilire a presiunii atmosferice #i faza de vid final, aerul ini "ial comprimat în golurile celulare se destinde for "ând sunbstan"a de tratare din golurile celulare s ! ias! din lemn. Se produce o refulare par "ial! a substan"ei impregnate ce poate atinge valori de 5060% din cantitatea introdus ! în lemn în faza efectiv ! de impregnare la presiune. Exist! dou! tipuri principiale de procedee clasice de tratare cu celule goale: procedeul R&ping (1902) #i Lowry (1906). Acestea difer ! doar in faza ini "ial!. Procedeul clasic de impregnare cu celule goale este procedeul R &ping care începe cu o faz ! de presiune aplicat ! materialului aflat în autoclava de tratare, dup ! care se produce admisia substan "ei de tratare #i cre#terea presiunii. În procedeul Lowry, faza ini "ial! de presiune lipse #te, introducându-se imediat solu "ia de tratare #i aplicându-se ulterior presiunea. Diagramele comparative de tratare pentru cele dou ! procedee sunt prezentate în Figura 0-1, în care s-au men "inut pentru diferitele etape coduri echivalente cu cele folosite pentru ilustrarea procedeelor de impregnare cu celule pline. Rezult ! astfel foarte clar similitudinile #i diferen"ele între aceste procese.
A
B
Figura 0-1 Diagrame comparative de tratare pentru procedeele de impregnare cu celule goale: AProcedeul R$ping (1902), B –Procedeul Lowry (1906) [34]
117
Eficacitatea impregn!rii se apreciaz ! prin cantitatea de solu "ie absorbit! #i adâncimea de p!trundere, impunându-se, în cazul solu "iilor apoase, realizarea valorilor din Error! Reference source not found.. Tabelul 0-1 Cerin"e privind eficacitatea impregn!rii lemnului cu solu"ii apoase prin procedeul cu presiune (celule pline)
Caracteristica de impregnabilitate a lemnului
Adâncimea minim! de p!trundere [mm]
Cantitatea de solu"ia absorbit! [kg/m3]
300-400
Mediu impregnabil
30 sau pân! la zona de inim! ro #ie 10
200-300
Greu impregnabil
6
100-150
U#or impregnabil
U.9.6 Eficacitatea comparativa a procedeelor de impregnare
Eficacitatea comparativ! a procedeelor de impregnare realizate le presiune atmosferic ! (b!i simple #i b!i duble) #i a celor realizate la presiuni diferite de presiunea atmosferic ! (vidpresiune #i celelalte variante) rezult ! din Figura 0-2, în care se prezint ! adâncimile minime de p!trundere pe direc "ie transversal! a solu "iilor apoase de tratare. Eficienta relativa a procedeelor de impregnare
35 ] m m [ e r e d n u r t a p e d a e m i c n a d A
30 25
Bai simple Bai duble Vid-presiune
20 15 10 5 0
Bai simple Bai duble Vid-presiune
Usor impregnabil
Mediu impregnabil
Greu impregnabil
5 10 30
1.5 2 10
1 1 6
Impregnabilitatea lemnului Figura 0-2 Influen"a tipului de procedeu de i mpregnare #i a impregnabilit!"ii lemnului asupra adâncimii de p!trundere, pe direc"ie transversal!, a solu"iilor apoase de tratare în lemn
Din aceast! figur ! #i datele prezentate rezult ! cu claritate eficien"a maxim! a procedeelor de impregnare cu vid presiune pentru care se realizeaz ! absorb"ie de produs #i penetrare maxime. Uniformitatea trat !rii este de asemenea îmbun !t!"it! datorit ! presiunii aplicate. 118
U.9.7 TEST DE AUTOEVALUARE
1. La tratarea superficial ! a lemnului cu produse fungicide sau ignifuge se utilizeaz ! ca procedee: a) imersia de scurta durat ! #i pensularea; b) b!ile duble calde-reci #i pulverizarea; c) ambele variante sunt corecte. Eficien"a acestor procedee se exprim ! prin: …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… 2. Reten"ia de produs de protec "ie în lemn dup ! tratarea cu o solu "ie de Romalit N 5 % prin procedeul b !ilor calde-reci se noteaz! cu ……. #i este: a) 20 Kg/m3; b) 10Kg/m3; c) 30 Kg/m3; Justifica"i prin calcul r !spunsul ales. Se consider!: specia lemnoas! fag, dimensiunile reperelor tratate (2000 × 150 × 100) mm, num!rul de repere tratate 10, cantitatea total ! de solu "ie consumat! Q= 60 Kg. 3. Cantitatea de solu "ie aplicat! pe lemn în procedeele de tratare superficial ! se exprim! în: a) g/ cm3; b) g/ m2; c) Kg/ m3lemn. Aceste procedee sunt: …………………………………………………………………………………………………… .......................................................................................................................................................... 4. În urma trat !rii unor epruvete de r !#inos de dimensiuni 400x100x20 mm, cu CuSO 4 15%, prin imersie de scurt ! durat!, au rezultat urm !toarele date: masa ini"ial! mi = 320g, masa final! mf = 329g. Eficien"a trat !rii se poate exprima prin urm !toarele valoari: a) Csp = 90 g/m 2; dr = 13,5 g/m 2 b) Csp = 90 Kg/ m 2; q = 13,5 kg/m 2 c) Csp = 11,25 kg/m 3; dr = 1,6875 kg/m3 Justifica"i prin calcul varianta aleas !. 5. Diferen"a între procedeele de tratare prin imersie #i b!i simple const! în: a) temperatura de tratare, aceasta fiind în jur de …………………… #i respectiv……………………………………;. #i b) durata de tratare , aceasta fiind în jur de …………………… respectiv……………………………………,;. c) modul de preg !tire a solu "iilor de tratare. Aceste procedee apar "in unor categorii diferite, imersia fiind procedeu ………………………………., iar b !ile simple fiind procedeu ……………………………… 6. Procedeele de impregnare în profunzime a lemnului sunt: a) b!ile simple, b !ile duble calde-reci #i procedeele cu vid-presiune; 119
