Vlastnosti opalovaného modřínového dřeva pro fasádní obklady

Abstract

Diplomová práce je zaměřena na vyhodnocení vhodnosti použití opalovaného dřeva na fasády domů ve středoevropském podnebí. Metoda opalování Yakisugi byla zkoumána na modřínu (Larix decidua), místní dřevině využívané jako obkladový materiál v exteriéru. Předmětem práce bylo vyhodnocení tradiční metody Yakisugi/Shou sugi ban a moderní metody úpravy dřeva pomocí plynového hořáku. Jedním z hlavních cílů bylo vyhodnocení změn vlastností vlivem zuhelnatění a jejich porovnaní s upravou tenkovrstvými olejovými nátěry. Vzorky byly vystaveny mechanickému namáhaní v podobě abraze a porovnány s tvrdostí povrchů pomocí Poldi kladívka. Abraze byly vyhodnoceny dle hmotnostních úbytků materiálu při 2 druzích zatížení. Ty byly poté srovnány s referenčním materiálem (modřín bez úpravy). Obdobně bylo přistupováno k vyhodnocení tvrdosti. Byla porovnávána míra vtisku na povrchové úpravě s referenčním tělesem. Hlavním přínosem práce má být určení vlivu zuhelnatění na životnost fasádního obkladu. Ta byla zastoupena dvěma zkouškami urychleného stárnutí. První v podobě UV záření v Q-UV komoře po dobu 1 500 h a druhou provedenou v laboratořích Dřevařského ústavu určenou na vyhodnocení povrchových úprav ve veterometru dle ČSN EN ISO/IEC 17025:2018. Zkouška ve veterometru by měla simulovat přirozené stárnutí, jelikož vzorky byly vystaveny IR záření, zkrápění, UV záření, mražení nebo vysoušení, a to přibližně po dobu 3 měsíců. Tyto zkoušky by měly být ekvivalentem zatížení po dobu 5 let v exteriéru. Vliv úpravy byl vyhodnocen dle změny barvy ΔE úbytku lesku, nárůstu mikroskopické drsnosti a klasifikace dle účinnosti povrchové úpravy (TP VVÚD 3.64.001). Tradiční metoda odhalila svou náročnost na rovnoměrnost zuhelnatění, baňkování profilu a manuální zručnost. Byl pozorován výrazný rozdíl v mocnosti zuhelnatělé vrstvy dle zvoleného postupu. Zuhelnatělé povrchy vykazovaly velký pokles mechanické odolnosti narozdíl od tvrdovoskové nátěrové hmoty Osmo. UV záření se nejvýrazněji projevilo na neošetřeném povrchu modřínového dřeva. Nátěry s UV filtry a stabilizátory vykazovaly svou účinnost ve snížení ΔE. S rostoucí mocností zuhelnatění se snižovala změna ΔE. V případě veterometru byly výsledky týkající se referenčního povrchu a olejových nátěrových hmot shodné. Významný rozdíl byl pozorován u silně zuhelnatělých povrchů, kde docházelo k odlupování povrchové úpravy vlivem cyklického mražení a vysoušení a zvýšení ΔE. Zuhelnatělý vykartáčovaný povrch s tvrdovoskovým nátěrem Osmo a vizuálně opálený povrch s nátěrem Osmo dosáhly nejlepších výsledků z modifikovaných povrchů pomocí plamene.

The master thesis is focused on the evaluation of the suitability of the use of burnt wood for the facades of houses in Central European climate. The Yakisugi tanning method was investigated on European larch (Larix decidua), a local tree species used as cladding material in the exterior. The subject of this work was to evaluate the traditional Yakisugi/Shou sugi ban method and the modern gas burner method. One of the main objectives was to evaluate the changes in properties due to charring and to compare them with thin-film oil coatings. The specimens were subjected to mechanical stress in the form of abrasion and surface hardness comparison using a Poldi hammer. Abrasions were evaluated according to the weight loss of material under 2 types of loading. These were then compared with the reference material (larch without treatment). Similarly, the hardness evaluation was approached by comparing the degree of indentation on the surface treatment with the reference body. The main contribution of the work is to determine the effect of charring on the durability of facade cladding. This was represented by two tests of accelerated ageing. The first one in the form of UV radiation in a Q-UV chamber for 1,500 h and the second one carried out in the laboratories of the Institute of Woodworking for the evaluation of surface treatments in a weatherometer according to ČSN EN ISO/IEC 17025:2018. The wind tunnel test should simulate natural ageing as the specimens have been exposed to IR radiation, shrinkage, UV radiation, freezing or desiccation for approximately 3 months. These tests should be the equivalent of loading for 5 years outdoors. The effect of the treatment was evaluated according to the change in colour ΔE loss of gloss, increase in microscopic roughness and classification according to the effectiveness of the surface treatment (TP VVÚD 3.64.001). The traditional method revealed its demanding nature in terms of charring uniformity, profile cupping and manual dexterity. A significant difference in the thickness of the charred layer was observed according to the chosen procedure. The charred surfaces showed a large decrease in mechanical resistance in contrast to the Osmo hard wax coating. UV radiation was most pronounced on the untreated surface of the larch wood. Coatings with UV filters and stabilizers showed their effectiveness in reducing ΔE. The change in ΔE decreased with increasing charring power. In the case of the wind gauge, the results concerning the reference surface and the oil coatings were identical. A significant difference was observed for heavily charred surfaces, where peeling of the surface finish occurred due to cyclic freezing and drying and an increase in ΔE. Charred brushed surface with Osmo hard wax coating and visually tanned surface with Osmo coating, achieved the best results of the flame modified surfaces.