Application of thermal analysis for the evaluation of mineral solution penetration into wood

Abstract

ÚVODŽivotnost dřevěných konstrukcí může být prodloužena modifikací materiálu, založenou na principu mineralizace dřeva, či dokonce petrifikace dřeva, při níž dochází k rozkladu buněčné stěny a následnému kontinuálnímu ukládání SiO 2 nebo jiných minerálních látek rychlostí a způsobem, který je slučitelný se zachováním rozměrové stability dřeva [10]. Významným zástupcem mineralizačních látek jsou organosilany, jež se využívají k impregnaci materiálů v různých průmyslových odvětvích, například k ochraně betonu, cihel a kamene, a také při výrobě textilu, papíru nebo plastů [17]. Tyto látky jsou používány také v památkové péči [5]. Modifikace dřeva organosilany je využívána především pro vytvoření hydrofobizačního efektu, redukci povětrnostního stárnutí [2, 3] a zamezení biologického poškození jednotlivých strukturních částí dřeva [4,6]. Z řady organokřemičitanů jsou pro modifikaci dřeva nejefektivnější molekuly monomerů silanu (např. alkyl -trialkoxy silany) a molekuly silikonových polymerů [7]. Malé molekuly silanů dobře penetrují do struktury dřeva, následně reagují s vodou za vzniku silanolů a poté teprve reagují s -OH skupinami dřeva [3,7,15]. Naopak silikony jsou polymery, používané ve formě vodných emulzí, které nejsou schopny penetrovat mezi vrstvy buněčné stěny dřeva, po impregnaci vyplňují lumeny dřevních buněk [7,15].Výsledný charakter takto modifikovaného dřeva je ovlivněn také způsobem aplikace mineralizačních látek a s tím související dynamikou a intenzitou příjmu daného roztoku. Chemické ochranné prostředky po kontaktu s povrchem pronikají do struktury dřeva makrokapilární sítí lumenů buněk, případně mikrokapilárami buněčných stěn [12], přičemž celková vodivost materiálu je dána vodivou funkcí jednotlivých strukturních jednotek [13,15]. Jelikož musí být zohledněna i orientace těchto elementů v podélném i radiálním směru, jejich štíhlost Při interakci minerálních roztoků s rostlým dřevem dochází k prosycení dřevěné matrice, následně pak k depozici minerálních částic a případně k reakci se složkami dřeva. Takto vzniká v přirozených či umělých podmínkách částečně nebo plně mineralizované dřevo, jehož fyzikálně-mechanické vlastnosti jsou ovlivněny příjmem a charakterem působícího roztoku. Na obdobném principu je založena i cílená aplikace organosilanů, která redukuje příjem kapalné vody a vede tak ke zvýšení trvanlivosti, ovšem také dochází ke korozi dřeva a následnému poklesu mechanických parametrů. V rámci této studie byla popisována penetrace komerčního roztoku Lukofob 39 na bázi organosilanů do rostlého dřeva s cílem určit rozsah mineralizované části, do které roztok pronikl. V tomto případě vznikají v dřevěné matrici charakteristické minerální depozity, jejichž kvantifikaci pomocí termické analýzy lze s výhodou využít pro popis penetrace roztoku. Na základě provedených analýz specifických tělísek, odebíraných z primárních vzorků s různou dobou expozice v roztoku, lze konstatovat, že s rostoucí délkou expozice roste hloubka penetrace roztoku a i množství minerálních depozit. Posuny na křivkách termické ...