NIS
Nábytkářský informační systém

Vliv vlhkosti na dřevo a materiály na bázi dřeva


Dřevní hmota je vytvářena fotosyntetickou reakce za účasti vody, která přepravuje živiny a látky potřebné pro růst dřevin. Voda je ale obsažena i ve dřevě zpracovaném a vysušeném. Je to způsobeno hygroskopicitou (navlhavostí) dřeva, tj. schopností dřeva pohlcovat ze vzduchu vodní páry. Vlhkost dřeva není stálá a mění se podle vlhkosti prostředí, ve kterém dřevo je umístěno.

Vlhkost ovlivňuje veškeré vlastnosti dřeva. Se změnou obsahu vody ve dřevě dochází ke změně tepelněizolačních, elektrických, akustických, vzhledových aj. vlastností. Největší vliv má vlhkost na rozměry dřeva, které jsou ovlivněny bobtnáním a sesycháním. Vlhkost dřeva se vyjadřuje podílem hmotnosti vody k hmotnosti dřeva v absolutně suchém stavu a udávána v procentech jako údaj absolutní vlhkosti.


Dřevo obsahuje tři formy vody:

  • voda volná je obsažena v mezibuněčných prostorech a vyskytuje se ve dřevě po dosažení meze nasycení buněčných stěn (nad 30% abs. vlhkosti dřeva).
  • voda vázaná je obsažena v buněčných stěnách a vázána vodíkovými můstky na hydroxylové skupiny amorfní části celulózy a hemicelulóz (0 - 30% abs. vlhkosti dřeva).
  • voda chemicky vázaná je součástí chemických sloučenin (1 - 2% sušiny dřeva).


Odstranění vody volné má vliv pouze na změnu hmotnosti dřeva - v tomto případě nedochází k závažným rozměrovým změnám. Při odstranění vody vázané z buněčných stěn (při sušení dřeva) dochází ale již k jeho výrazným rozměrovým změnám. Pokud je přijímána voda, která je vázána buněčnou stěnou dřeva, nazýváme tento proces bobtnání. Vodu chemicky vázanou můžeme ze dřeva odstranit pouze spálením dřevní hmoty, nebo chemickou cestou, které provází degradace dřevní hmoty.  



Obr. 1:  Na schématu je znázorněn vliv sesychání a borcení dřeva v různých směrech, podle umístění výřezu v kmeni stromu.


Hranice mezi vodou vázanou a volnou je stanovena mezí nasycení buněčných stěn MNBS nebo mezí hygroskopicity MH. Jde o stav, při kterém je buněčná stěna plně nasycená vodou (voda vázaná) a mezibuněčné prostory neobsahují žádnou vodu (voda volná).

Podélné sesychání dřeva je velmi malé a v praxi se s ním nepočítá. Největší sesychání je v tangenciálním směru (je asi 2x až 2,5x větší než ve směru radiálním) a působí také největší obtíže při zpracování a využití dřeva. V důsledku nerovnoměrného sesychání nebo bobtnání vzniká ve dřevě velké napětí, které způsobuje, že se dřevo bortí a praská.

Hodnoty sesýchání dřeva z meze hygroskopicity na absolutně suchý stav dřeva:

tangenciální směr 6 - 12 %

radiální směr 3 - 6 %

podélný směr 0,3 - 0,6 %

objemové sesýchání 9 - 19 % (součet celkem)


ROVNOVÁŽNÁ VLHKOST DŘEVA  - sorpce a desorpce vlhkosti
Dřevo je přírodní materiál se všemi pozitivními, ale i negativními vlastnostmi. Dřevo neustále přizpůsobuje svůj vlhkostní stav prostředí, ve kterém je umístěno. Změna vlhkosti dřeva je provázena i změnou jeho rozměru. Vlhkost prostředí ovlivňuje tvarovou stálost výrobků ze dřeva i pevnost lepidel použitých při výrobě kompozitních materiálů na bázi dřeva. Stav vlhkostní rovnováhy zachycuje níže uvedený nomogram.

 


Obr. 2: Orientační nomogram zachycující vztah teploty T, relativní vlhkosti R a stavu vlhkostní rovnováhy dřeva SVR (RVD.) Vztahy jsou odlišné pro různá dřeva a měrnou hmotnost.

 


Obr. 3: Vztahy mezi sorpční aktivitou dřeva a relativní vlhkostí vzduchu (Teischinger, A.). Diagram ukazuje donu změny z 12% RVD na 8% RVD při změně relativní vlhkosti vzduchu z 35% na 65% v závislosti na tloušťce dřeva.


Při změně relativní vlhkosti z 35 – 90 % (20 °C) se sorpce dřeva (o tloušťce 10 mm) do stavu vlhkostní rovnováhy, pohybuje od 6 hodin do několika dní (aniž by na povrchu výrobku byly patrny vzhledové změny). Doba sorpce do stavu vlhkostní rovnováhy (SVR) je ovlivněna tloušťkou materiálu a ostatními podmínkami prostředí (teplota, proudění, tlak aj.). Povrchová úprava průběh sorpce zpomaluje, ale neomezuje neboť lakový film je paropropustný a materiál nemá také zpravidla všechny plochy lakem dokončené (konstrukční spoje). U dřeva o tloušťce 10 mmje dosažena RVD při smáčení deštěm již během několika hodin. Vzhledem k sorpčním vlastnostem dřeva přijímá i skladovaný materiál vlhkost z prostředí, ve kterém je uložen. Při nižší relativní vlhkosti (při 70 %) jsou procesy sorpce pomalejší (U konstrukčních materiálů DTD je vlivem hydrofobních přísad nebo povrchového dokončení sorpce vůči dřevu pomalejší). 


Obr. 4: Příklady sorpce vlhkosti a hysterezní křivka sorpce a desorpce (TD=DTD, VD=DVD). Vztah mezi sorpční aktivitou dřeva a RV (Teischinger, A.) změna RV z 35 na 95% relativní vlhkosti.



SORPCE A DESORPCE MATERIÁLŮ NA BÁZI DŘEVA
Procesy sorpce a desorpce nemají u těchto materiálů stejný průběh a jsou u každého materiálu specifické. Změny vlhkosti aglomerovaných materiálů vlivem sorpce vzdušné vlhkosti - viz níže. Poznámka (dřevotřísková deska DTD, dřevovláknitá deska DVD).


Obr. 5: Sorpční izoterma 3 vrstvé dřevotřískové desky pojené močovinoformaldehydovou pryskyřicí UF, fenolformaldehydovou pryskyřicí PF a příslušného dřeva D (Matovič, 1993).


 

Obr. 6:  Desorpční křivky defibrátorového vlákna a z něj vyrobených dřevovláknitých desek tepelně zušlechtěných – s přídavkem a bez přídavku hydrofobizačních látek (Matovič 1993)

 

Obr. 7: Rovnovážný stav vlhkosti aglomerovaných materiálů (Čížek, J., 1985). TD – dřevotřísková deska, VD- dřevovláknitá deska.


 

Při kombinování materiálů na bázi dřeva a dřeva nebo jiných materiálů, může dojít k jejich rozdílné vlhkostní dilataci, která je provázena poruchami konstrukce. V případě kombinace oplechované desky plátu stolu upevněné na podkladním kompozitu je kritickým místem konstrukční deska. I když je materiál dle ČSN EN 622-5 čl. 3.2 určen pro venkovní použití (vlhké prostředí), nesmí být použit k přímému styku s tekutinami (vystaven dešti, mytí proudem vody ap.). Rizikem může být i kondenzace vlhkosti na kovové ploše (rosný bod), která pak vniká do materiálu. Při nevhodném používání a nesprávném uskladňování dochází zpravidla k znehodnocení užitných vlastností výrobku. Materiál na bázi dřeva může být používán v exteriéru jen v souladu s ČSN EN 622-5, dále ČSN EN 581-1 a ČSN 91 3001.


 


ORIENTAČNÍ STANOVENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI DŘEVA