LES wood 50 (1998) 3
Znanje za prakso
57
ZNANJE za prakso
Pomen za{~ite ~elnega lesa pri lesenih oknih
1. Uvod in predstavitev problema
V zadnjih letih se konkuren~nost lesenih oken v primerjavi z alternativnimi okvirnimi materiali (plastika, aluminij) na evropskih trgih zmanjšuje. Razlogi za to so številni in raznoliki, v glavnem pa so povezani z zaostritvijo ekoloških in kakovostnih zahtev na teh trgih. Pri lesenih oknih to sovpada tudi s pojavom številnih pred~asnih poškodb na oknih zlasti iz doma~ih iglavcev v kombinaciji s prozornimi in premalo pigmentiranimi lazurnimi premazi. V tem ~asu je prišlo tudi do zamenjave prej tradicionalnih tropskih lesov (predvsem meranti) z doma~imi iglavci ter prehoda s pre-maznih sredstev za površinsko obdelavo z materialov na osnovi alkidnih smol v organskih topilih na akrilne sisteme, razred~ljive v vodi (1).
Iz prakse je znano, da so kotni spoji eno najbolj kriti~nih mest pri konstrukciji lesenih oken. Ta zna~ilna šibka to~ka se razli~no intenzivno odra`a glede na vrsto uporabljenega lesa, sistem površinske obdelave, ~as vgradnje oken in na~in njihovega vzdr`evanja.
Zlato pravilo o optimalni vla`nosti vgrajenega lesa pravi, da naj bo vla`nost lesa pri izdelavi lesnih izdelkov ~im bli`je vla`nosti, ki jo dolo~a klima na mestu uporabe teh izdelkov. Medtem ko je povpre~na vla`nost lesa pri proizvodnji oken, predvsem pozimi, obi~ajno pod 12 % in se ne spreminja dosti do dobave na gradbiš~e, ve~ino oken vgrajujejo na stavbah pred izdelavo notranjih ometov in tlakov ali med njo. Tako vgrajena lesena okna, še zlasti ~e površinsko niso dokon~no obdelana, te`ijo zaradi hi-groskopne narave lesa k uravnove{enosti svoje vla`nosti s prevladujo~imi klimatskimi razmerami v okolici. Deformacije v obliki od 0,5-3 mm širokih re` nastanejo v prsnem stiku med horizontalnim in vertikalnim okenskim elementom zaradi delovanja lesa, ki je posledica ve~jih cikli~nih klimatskih obremenitev med uporabo izdelkov. Netesni kotni spoji omogo~ajo dostop meteorne vode in spor lesnih gliv do notranjosti okenskih elementov, kar je v praksi glavni vzrok številnim pred~asnim poškodbam pre-maznih filmov (razpoke in luš~enja) in napadu lesnih gliv.
Skozi odprte kotne spoje prihaja do intenzivnega kapi-larnega navla`evanje lesa v aksialni smeri skozi ~elni les. Ta pa je zaradi obi~ajno manjšega dodatka lepila v tem obmo~ju kotnega spoja (nevarnost preboja made`ev pri
svetlih lazurnih premazih) v praksi po ve~ini slabo zaš~iten. Zaradi mnogo po~asnejšega odvajanja (difuzije) pove~ane vlage v lesu v pre~ni smeri, kjer je dodatna bariera še pre-mazni film, prihaja do lokalno pove~ave vla`nosti lesa v o`jem ali širšem obmo~ju odprtega kotnega spoja. Mehanizem navla`evanja lesa zaradi netesnosti kotnih spojev je prikazan na sliki 1.
Slika 1. Mehanizem navla`evanja lesa pri odprtih okenskih kotnih spojih. Skozi odprte kotne stike prihaja do intenzivnega kapilarnega navla`evanje lesa (temnejše obarvanje) v aksialni smeri skozi ~elni les (vzorec po enoletni naravni izpostavi)
Tovrstno navla`evanje lesa vpliva na:
-   lokalno nabrekanje lesa, ki povzro~a velike notranje napetosti v lepilnem spoju ter na meji med zaš~itno prevleko in lesom, kar pri cikli~nih obremenitvah postopno privede do porušitve lepilnega spoja ter razpokanja in luš~enja premaznega filma in
-   lokalno povišano lesno vla`nost (nad 20 %), ki omo-go~a tudi ugodne razmere za razvoj lesnih gliv. Obi-~ajno se najprej pojavijo glive modrivke, ki pripravijo ugodnejše okolje za napad lesno destruktivnih gliv.
2. Vpliv lesne vrste
Konec osemdesetih let je pri proizvodnji oken v srednjeevropskem prostoru znašal dele` tropskih listavcev (mahagonij, meranti) okoli 75 %. Dobre obdelovalne in hi-groskopske lastnosti teh lesov so omogo~ale tudi mnoge poenostavitve proizvodnje in okenskih konstrukcijskih detajlov (npr. V-kotni stik). Predvsem zaradi ekoloških razlogov (ohranitev tropskih gozdov) se je povpraševanje po oknih iz
LES wood 50 (1998) 3
Znanje za prakso
58
tropskih listavcev v zadnjih letih bistveno zni`alo, nadomeš-~ajo pa jih zlasti doma~i iglavci. Pri tem prehodu se je poenostavljeni proizvodni proces oken ohranil (npr. tudi slabše doziranje lepila v kotni spoj), kar povzro~a danes številne poškodbe na vgrajenih oknih `e kratek ~as po vgradnji.
Z vidika transporta proste vode je les heterokapilaren sistem, pri ~emer predstavljajo kapilarni sistem celi~ni lumni in piknje, oz.odprtine v pikenjskih membranah. Prevodnost (permeabilnost) lesnega tkiva v razli~nih anatomskih smereh je zelo variabilna lastnost. Literatura (2) navaja, da znaša razmerje med vzdol`no in pre~no permeabilnostjo pri iglavcih od 1: 10.000 do 40.000, pri listavcih pa še celo ve~. Pri listavcih vpliva na veliko variabilnost perme-abilnosti lesnega tkiva predvsem stopnja zatiljenja in depoziti, ki lahko blokirajo traheje.
Najpomembnejši dejavniki permeabilnosti lesa iglavcev so število in velikost odprtin v piknjinih membranah ter sekundarne spremembe, kot sta ojedritev in aspiracija pikenj. Beljava je praviloma bolj permeabilna kot jedrovina iste drevesne vrste. Nekateri avtorji (6) navajajo, da poteka navla`evanje beljave borovine v aksialni smeri tudi nekaj 1000- krat hitreje kot pri jedrovini iste drevesne vrste.
Doma~i iglavci (smreka, jelka, bor) so v primejavi s tradicionalno uporabljenimi lesovi za lesena okna (tropskimi listavci) zaradi specifi~nosti anatomske in kemi~ne zgradbe bolj ob~utljivi za vla`nostne spremembe v okolici in manj dimenzijsko stabilni (3). Slika 2 prikazuje intenzivnost navla`evanja nekaterih lesov, ki se uporabljajo pri poizvodnji oken, skozi nezaš~iten pre~ni prerez (~elni les) med 7- dnevnim obremenjevanjem z vodo. Koli~ina vpite vode in hitrost vpijanja sta pri beljavah iste drevesne vrste nekajkrat višja kot pri jedrovinskem delu. Med vsemi preskušanimi lesovi je bilo navla`evanje najbolj intenzivno pri beljavi borovine najmanj pa pri jedrovini dark red merantija. Vzorci iz beljave borovine so npr. `e po pribli`no enourni obremenitvi z vodo vpili toliko ali celo ve~ vode kot vzorci iz merantinovine v enem tednu. Pri beljavi borovine so tudi pri osušenem lesu anatomske prevodne poti za vodo sorazmerno dobro ohranjene in odprte. Razlogi za tako po~asno odzivnost merantinovine na vla`nostne spremembe v okolici so predvsem posledica njegove anatomske zgradbe in sekundarnih sprememb, ki
Slika 2. Vpliv drevesne vrste na aksialno navla`evanje lesa skozi njegov nezaš~iteni pre~ni prerez (S = 10 cm²) med 7- dnevnim potapljanjem vzorcev v vodo
nastanejo v procesu transformacije beljave v jedrovino. Pri merantinovini je potrebno še posebej upo{tevati vzajemni u~inek intenzivnega zatiljenja, ki prepre~uje transport v aksialni smeri, ter zamašenosti lesnih trakov, ki so gosto zapolnjeni z rde~erjavimi jedrovinskimi snovmi, kar znatno ote`uje pre~ni transport vode (3, 4).
3. Vpliv zaš~ite ~elnega lesa
Dodatna predobdelava (pred lepljenjem ali po njem) ~el-nega lesa iglavcev s sredstvi za zaš~ito ~elnega lesa lahko bistveno zmanjša nevarnost navla`evanja elementov stavbnega pohištva in tako posredno nastanek s tem povezanih poškodb. Miller in Boxall (5) poro~ata, da pri okenskih kotnih spojih iz beljave borovine `e samo predobdelava pre~-nih prerezov lesa (brez površinske obdelave preostalih površin!) zmanjša nihanje lesne vla`nosti pri daljši naravni izpostavi na nivo, kot ga dose`emo pri površinsko obdelanih kotnih spojih brez zaš~ite ~el. Raziskava je tudi pokazala, da so sredstva za zaš~ito ~elnega lesa na osnovi veziv, ki so raztopljena v organskih topilih, ve~inoma u~inkovitejša kot tista na osnovi veziv, ki jih razred~ujemo z vodo.
Jensen in Imsgard (6) navajata pozitivni u~inek dvojnega vakuumskega postopka impregnacije elementov stavbnega pohištva pred lepljenjem na podaljšanje njihove trajnosti. Globinska impregnacija beljave borovine s primerno kombinacijo zaš~itnih in vodoodbojnih snovi temu lesu bistveno izboljša odpornost proti glivam in zni`a aksialno absorbcijo vlage.
Tudi novejša raziskava na Inštitutu za okensko tehniko v Rosenheimu (7) je potrdila pozitivni u~inek dvojnega vakuumskega postopka impregnacije lesa z nizkoviskoznim impregnacijskim sredstvom na osnovi raztopine alkidne smole in z ali celo brez zaš~itnimi (biocidnimi) snovmi v mešanici organskih topil ali celo brez njih na zni`anje aksialne-ga navla`evanja na borovini in smrekovini. Zaradi vse višje ravni ekološke osveš~enosti javnosti in problemov v zvezi z odstranjevanjem odslu`enih oken in vrat avtorji zagovarjajo predvsem preventivne zaš~itne ukrepe, da do poškodb (napad gliv in insektov, odpiranje kotnih spojev, razpokanje in luš~enje premaznih filmov) spoh ne bi prišlo.
Rezultati raziskave o vplivu 11 sredstev za zaš~ito ~elnega lesa na 6 razli~nih lesnih vrstah ka`ejo, da je njihova u~inkovitost najve~ja pri higroskopno bolj ob~utljivih lesovih še posebej pri beljavi borovine (7). Na tej leseni podlagi se pri tretiranju ~elnega lesa z nekaterimi sredstvi na osnovi akrilnih in alkidnih smol zni`a enotedenska absorpcija vode od 20 do 80 % (slika 3). Vodoodbojna u~inkovi-tost sredstev za zaš~ito ~elnega lesa deluje na principu tvorbe površinske polimerne bariere na lesu ali lokalni impregnaciji ter zamašitvi transportnih poti za vodo na pre~nem prerezu lesa. Pri nekaterih sredstvih za tretiranje ~elnega lesa pa je prišlo med obremenjevanjem zaradi hidrofilnosti veziva celo do pove~anega navla`evanja v primerjavi z netretiranimi vzorci.
LES wood 50 (1998) 3
Znanje za prakso
59
Slika 3. Vpliv zaš~ite ~elnega lesa s sredstvoma A (osnova: akrilna smola tip I) in B (osnova: akrilna smola tip II) na aksialno navla`evanje lesa skozi pre~ni prerez (S = 10 cm2)
Naravna izpostava okenskih okvirov je potrdila pozitiven vpliv tretiranja ~elnega lesa na trajnost lesenih oken. Pri nekaterih sredstvih za zaš~ito ~elnega lesa najdemo poleg razli~ne stopnje vodoodbojne u~inkovitosti še probleme s kompatibilnostjo sredstva z lepilom (slabša trdnost lepilnega spoja) in z premaznim sistemom (made`i). Zato je potrebno uporabljati le sredstva, ki so ustrezno testirana.
4. Vpliv zaš~ite V - prsnega stika
Sistem zaobljanja robov (r ³ 2 mm) na vseh profilih okenskih elementov, ki sicer pove~a toleran~no obmo~je na-tan~nosti obdelave in omogo~a doseganje ve~jih debelin premaznih filmov in s tem boljšo zaš~ito robov v obmo~ju kotnih spojev, ustvarja tudi dodatno površino izpostavljenega ~elnega lesa. To podro~je je v praksi tudi slabo zaš~iteno zaradi efekta odboja razpršenih delcev premaz-nega sredstva pri njegovem nanašanju. To mesto pomeni dodatno šibko to~ko za dostop vode in spor gliv v notranjost konstrukcije. Zato je u~inkovita zaš~ita celotnega podro~ja kotnega spoja in še posebej prsnega stika klju~-nega pomena za trajnost lesnih oken (8).
Za izboljšanje zaš~ite tega podro~ja kotnega spoja se v zadnjih letih uporabljajo razli~na sredstva za zaš~ito V-prsnega stika, ki delujejo na principu tvorbe površinske polimerne bariere na lesu ali lokalni impregnaciji ter zamašitvi transportnih poti za vodo na tem delu pre~nega prereza lesa. Ta sredstva proizvajalci stavbnega pohištva nanašajo na kriti~no obmo~je spoja po lepljenju, obi~ajno ro~no pred nanosom osnovnega premaza ali po njem.
Naravna izpostava okenskih okvirov je potrdila pozitiven vpliv tretiranja podro~ja V- prsnega stika na trajnost lesenih oken, saj ta dodatna zaš~ita zmanjšuje nihanje lesne vla`nosti v bli`ini kotnega spoja tudi do 50 % v primerjavi z vzorci brez te zaš~ite. Ta pozitiven u~inek se poka`e le v primeru, ko je bil kotni spoj v celoti strokovno zalepljen - z izstopom lepila iz spoja (slika 4). ^e je premalo ali celo ni~ lepila v obmo~ju prsnega stika med pre~nikom in pokon-~nikom, tudi samo zaš~ita V - prsnega stika ne daje trajne zaš~ite pred odpiranjem kotnih spojev in nastankom pred-
Slika 4. Zaprt okenski kotni spoj z dodatno zaš~ito V- prsnega stika po dveh letih naravne izpostave še vedno omogo~a u~inkovito odvajanje vode
~asnih poškodb zaradi vode.
Tudi pri nekaterih sredstvih za zaš~ito V- prsnega stika obstaja poleg vodoodbojne u~inkovitosti problem kompatibilnosti z premaznim sistemom (made`i), zato priporo~ajo uporabo sredstev, ki so ustrezno testirana.
5. Viri
1)   Knehtl, B. 1997. Lesena okna - stanje in trendi na evropskem trgu. LES 49, 1-2 s. 5-8
2)   Siau, J.F. 1984. Transport processes in wood. Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, s. 50-60)
3)   Torelli, N.; ^ufar, K. 1983. Sorpcija in stabilnost lesa. - LES. 35, 4-5, s. 101-106
4)   Wagenfür R.; Scheiber, F. 1979. Holzatlas. VEB Fachbuchverlag. Leipzig, s. 380
5)   Miller, E.R.; Boxall, J. 1984. The effectiveness of end- grain sealers in improving paint performance on softwood joinery. Holz als Roh- und Werkstoff. 42, s. 27-34
6)   Jensen, B.; Imsgard, F. 1982. The importance of axial penetration in relation to double vacuum treatment of window joinery. Record of the B.W.P.A.1982 annual convention
7)   Schmid, J.; Laurich, H., Knehtl, B.; Lechner, S. Fenster aus einheimischen Hölzern. Abschlu(bericht für Deutsche Gesellschaft für Holzforschung e. V. München. Institut für Fenstertechnik e.V, Rosenheim, 1995, 103 s.
8)   Tretter, A. 1994. Geschützte Brüstungsfugen- geschützte Fenster. Bau und Möbelschreiner (8) s. 36-37
9) Zborniki referatov “Rosenheimer Fenstertage - Tagungen + Workshops 1994, 1995, 1996, 1997“. Institut für Fenstertechnik e.V., Rosenheim
mag. Branko KNEHTL B F, Oddelek za lesarstvo