BIOTEHNIŠKA FAKULTETA ODDELEK ZA LESARSTVO
Dorian HELLER
VPLIV POŠKODB OKENSKIH PROFILOV NA DINAMIKO NAVLAŽEVANJA IN SUŠENJA LESA
DIPLOMSKO DELO Univerzitetni študij – 1. stopnja
Ljubljana, 2021
BIOTEHNIŠKA FAKULTETA ODDELEK ZA LESARSTVO
Dorian HELLER
VPLIV POŠKODB OKENSKIH PROFILOV NA DINAMIKO NAVLAŽEVANJA IN SUŠENJA LESA
DIPLOMSKO DELO Univerzitetni študij – 1. stopnja
INFLUENCE OF WINDOW PROFILE DAMAGE ON MOISTURE PERFORMANCE OF WOOD
B. Sc. THESIS
Academic Study Programmes
Ljubljana, 2021
Diplomsko delo je zaključek Univerzitetnega študija Lesarstva – 1. stopnja. Delo je bilo opravljeno na Katedri za lesne škodljivce, zaščito in modifikacijo lesa.
Senat Oddelka za lesarstvo je za mentorja diplomskega dela imenoval prof. dr. Miho Humarja, za somentorja doc. dr. Davorja Kržišnika in za recenzenta prof. dr. Marka Petriča.
Komisija za oceno in zagovor:
Predsednik:
Član:
Član:
Datum zagovora:
Dorian Heller
KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA
ŠD Du1
DK UDK 630*842:630*844.1
KG les, dinamika navlaževanja, vlažnost lesa, glive modrivke, plesni AV HELLER, Dorian
SA HUMAR, Miha (mentor) / KRŽIŠNIK, Davor (somentor) / PETRIČ, Marko (recenzent)
KZ SI-1000 Ljubljana, Rožna dolina, c. VIII/34
ZA Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Univerzitetni študijski program 1. stopnje Lesarstvo
LI 2021
IN VPLIV POŠKODB OKENSKIH PROFILOV NA DINAMIKO
NAVLAŽEVANJA IN SUŠENJA LESA
TD Diplomsko delo (Univerzitetni študij – 1. stopnja) OP X, 46 str., 8 pregl., 58 sl., 1 pril., 12 vir.
IJ sl JI sl/en
AI Cilj diplomske naloge je bil ugotoviti, kako površinske poškodbe vplivajo na dinamiko navlaževanja lesenih okenskih profilov. Za raziskavo smo pripravili vzorce različnih lesenih okenskih profilov s površinskimi razami in poškodbami toče ter jih v časovnem obdobju dveh mesecev izpostavili tedenskemu ciklu, sestavljenem iz 4 faz (izpostavitev visoki zračni vlažnosti, sušenje, simulacija dežja, sušenje). Po vsaki fazi cikla smo vzorcem izmerili maso in vlažnost. Analizirali smo tudi barvne spremembe površine. Cilj naloge je bil tudi ugotoviti, kako določene površinske poškodbe vplivajo na razvoj gliv modrivk in plesni. Drugi skupini enako pripravljenih vzorcev, izpostavljenih v klimi z visoko relativno zračno vlažnostjo, smo vsak teden izmerili maso ter opazovali razvoj plesni in gliv modrivk na površini. Ugotovili smo, da površinske poškodbe ne vplivajo na spremembo barve. Kontrolni vzorci brez površinskega premaza so imeli največje barvne spremembe. Hipoteza, da bodo vzorci poškodovanih lesenih okenskih profilov imeli višjo vlažnost, kot referenčni nepoškodovani vzorci, je bila pravilna, saj so pri vsaki izpostavitvi visoki vlagi vzorci s poškodbami dosegali višje vrednosti. Poškodbe niso vplivale na končno vlažnost po sušenju. Poškodbe zaradi toče so najbolj vplivale na dinamiko navlaževanja. Druga hipoteza, da se bodo pod poškodovanim zaščitnim filmom prej pojavile glive modrivke kot pod nepoškodovanim zaščitnim filmom, je bila pravilna, saj so se hife najprej pojavile na poškodovanih območjih.
KEY WORDS DOCUMENTATION ND Du1
DC UDC 630*842:630*844.1
CX wood, moisture dynamics, moisture content, staining fungi, mould AU HELLER, Dorian
AA HUMAR, Miha (supervisor)/KRŽIŠNIK, Davor (co-advisor)/PETRIČ, Marko (reviewer)
PP SI-1000 Ljubljana, Rožna dolina, c.VIII/34
PB University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department of Wood Science and Technology, Academic Study Programme in Wood Science and
Technology PY 2021
TY INFLUENCE OF WINDOW PROFILE DAMAGE ON MOISTURE
PERFORMANCE OF WOOD
DT B. Sc. Thesis (Academic Study Programmes) NO X, 46 p., 8 tab., 58 fig., 1 ann., 12 ref. . LA sl
Al sl/en
AB The aim of the diploma thesis was to determine how certain surface damages affect the moisture dynamics of wooden window profiles. For the research, we prepared samples of various wooden window profiles with surface scratches and hail damage and exposed them to a weekly cycle consisting of 4 phases (exposure to high humidity, drying, rain simulation, drying) over a period of two months. After each phase of the cycle, the samples were measured for mass and moisture content. We also analysed the colour changes of the surface. The aim of the thesis was also to determine how certain surface damages affect the development of mould and staining-fungi. We measured the mass of another group of equally prepared samples every week that were exposed to a climate with high relative humidity and observed the development of mould and staining-fungi on the surface. We found that surface damage did not affect the colour change. Control samples without surface coating had the largest colour changes. The hypothesis that the samples of damaged wooden window profiles will have a higher wood moisture content than the reference undamaged samples was correct, as with each exposure to high humidity, the damaged samples reached higher values. The damage did not affect the final moisture content after drying. Hail damage had the greatest impact on moisture dynamics. The second hypothesis that staining-fungi would appear under the damaged protective film sooner than under the undamaged protective film was correct, as hyphae first appeared in the damaged areas.
KAZALO VSEBINE
KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA ... III KEY WORDS DOCUMENTATION ... IV KAZALO VSEBINE ... V KAZALO PREGLEDNIC ... VII KAZALO SLIK ... VIII SEZNAM PRILOG ... X Str.
1 UVOD ... 1
1.1 PREDSTAVITEV PROBLEMA ... 1
1.2 DELOVNI HIPOTEZI ... 1
1.3 CILJ NALOGE ... 1
2 PREGLED OBJAV ... 2
2.1 PROPADANJE LESA ... 2
2.1.1 Vlažnost ... 2
2.2 VLOGA ZAŠČITE LESA ... 2
2.3 GLIVE ... 3
2.3.1 Plesni ... 3
2.3.2 Glive modrivke ... 3
2.3.3 Glive razkrojevalke ... 4
3 MATERIALI IN METODE ... 5
3.1 MATERIALI ... 5
3.2 OPIS VZORCEV ... 5
3.2.1 Vzorci za spremljanje dinamike navlaževanja in sušenja ... 5
3.2.2 Vzorci za spremljanje pojava gliv modrivk in plesni ... 6
3.3 METODE DELA ... 7
3.3.1 Določanje mase in vlažnosti lesa ... 7
3.3.2 Površinsko poškodovanje vzorcev ... 8
3.3.2.1Površinski udarci toče ... 8
3.3.2.2Površinske raze ... 9
3.3.3 Analiza površine ... 10
3.3.3.1Optični čitalec ... 11
3.3.3.2Analiza s konfokalnim laserskim mikroskopom ... 13
3.3.3.3Optični mikroskop ... 15
3.3.4 Izpostavitev vzorcev različnim pogojem ... 16
3.3.4.1Navlaževanje ... 16
3.3.4.2Sušenje ... 17
3.3.4.3Imitacija dežja ... 17
3.3.5 Test za spremljanje plesnenja vzorcev ... 18
4 REZULTATI Z RAZPRAVO ... 20
4.1 REZULTATI IZPOSTAVITVE VZORCEV V KOMORI Z NASIČENO VODNO PARO ... 20
4.1.1 Dinamika spreminjanja mase in vlažnosti ... 20
4.1.2 Analiza poškodb ... 21
4.1.3 Ocena plesnenja na površini ... 27
4.2 REZULTATI IZPOSTAVITVE VZORCEV POSPEŠENEMU STARANJU ... 31
4.2.1 Analiza površine ... 31
4.2.2 Sprememba barve ... 32
4.2.3 Vlažnost površine ... 35
4.2.4 Masa ... 40
5 SKLEPI ... 43
6 VIRI ... 45
KAZALO PREGLEDNIC
Str.
Preglednica 1: Ocena plesnivosti površine po Pernilli Johansson (Johansson, 2012)... 16
Preglednica 2: Ocene plesnenja vzorcev v obdobju od 4.2.2021 do 18.3.2021 ... 28
Preglednica 3: Ocene plesnenja vzorcev v obdobju od 24.3.2021 do 13.5.2021 ... 28
Preglednica 4: Vrednosti barvnih komponent površine na zgornji strani vzorcev ... 33
Preglednica 5: Vrednosti barvnih komponent površine na spodnji strani vzorcev ... 34
Preglednica 6: Sprememba barvne vrednosti na obeh površinah vzorcev ... 35
Preglednica 7: Mase vzorcev pred začetkom testiranja in po njem ... 40
KAZALO SLIK
Str.
Slika 1: Oblika vzorcev vsake skupine ... 5
Slika 2: Oznake vzorcev skupine 1 s kraticami za poškodbe ... 6
Slika 3: Vzorci okenskih profilov za spremljanje pojava plesni ... 6
Slika 4: Nezaščiteni lepljeni smrekovi vzorci. Manjši vzorci za spremljanje plesnenja. Večji vzorci za spremljanje dinamike navlaževanja... 7
Slika 5: Tehtnica EXACTA 6120 EB... 8
Slika 6: Vlagomer Orion Moisture Meter 950 ... 8
Slika 7: Orodje za izdelavo poškodb toče ... 9
Slika 8: Poškodbe toče. Levo na velikem vzorcu. Desno na majhnem vzorcu. ... 9
Slika 9: Vzmetni svinčnik Erichsen ... 10
Slika 10: Površinske raze. Levo na velikem vzorcu. Desno na majhnem vzorcu. ... 10
Slika 11: Oprema za slikanje površine vzorcev... 11
Slika 12: Slikanje vzorcev z optičnim čitalcem ... 11
Slika 13: Postavitev vzorcev za slikanje ... 12
Slika 14: Slika vzorcev skupine 1 in 2 po izvedbi površinskih poškodb ... 12
Slika 15: Analiziranje slik s programom Corel Photo Paint 8 ... 13
Slika 16: Konfokalni laserski mikroskop ... 14
Slika 17: Analiziranje poškodbe na vzorcu 5R ... 14
Slika 18: Analiziranje poškodbe raze (levo) in toče (desno) ... 15
Slika 19: Optični mikroskop DINO LITE ... 15
Slika 20: Vzorci v komori za navlaževanje ... 17
Slika 21: Sušenje vzorcev v komori za sušenje ... 17
Slika 22: Vzorci v komori za imitacijo dežja ... 18
Slika 23: Curljanje na površino vzorcev ... 18
Slika 24: Kondenzacijska komora (levo) in posoda s prstjo, ki služi kot inokulum z glivami modrivkami v kondenzacijski komori (desno) ... 19
Slika 25: Vzorci za plesnenje v kondenzacijski komori ... 19
Slika 26: Sprememba mase vzorcev med kondicioniranjem v komori z visoko relativno zračno vlažnostjo ... 20
Slika 27: Sprememba vlažnosti vzorcev med kondicioniranjem v komori z visoko relativno zračno vlažnostjo ... 21
Slika 28: 5× povečava vzorca 7T pred poizkusom in po njem ... 22
Slika 29: 10× povečava poškodbe in hif na vzorcu 7T po končanem poizkusu ... 22
Slika 30: 5× povečava vzorca 6T pred poizkusom in po njem ... 22
Slika 31: 10× povečava poškodbe in hif na vzorcu 6T po končanem poizkusu ... 23
Slika 32: 5× povečava vzorca 9T pred poizkusom in po njem ... 23
Slika 33: 10× povečava poškodbe in hif na vzorcu 9T po končanem poizkusu ... 23
Slika 34: 5× povečava vzorca 5R pred poizkusom in po njem ... 24
Slika 35: 10× povečava poškodbe in hif na vzorcu 5R po končanem poizkusu ... 24
Slika 36: 5× povečava vzorca 9R pred poizkusom in po njem ... 25
Slika 37: 10× povečava poškodbe in hif na vzorcu 9R (18.5.2021) ... 25
Slika 38: 5× povečava vzorca 5K pred poizkusom in po njem ... 26
Slika 39: 10× povečava hif na vzorcu 5K (18.5.2021) ... 26
Slika 40: Razpoke na površinsko nezaščitenem vzorcu 9T (levo) in manjša izrazitost površinske poškodbe po končanem poizkusu na vzorcu 9R (desno) ... 26
Slika 41: Ocene plesnenje vzorcev poškodovanih z udarci toče ... 29
Slika 42: Ocene plesnenja vzorcev poškodovanih z površinskimi razami ... 29
Slika 43: Ocene plesnenja kontrolnih vzorcev ... 30
Slika 44: Vzorec 5T pred poizkusom (levo) in po končanem poizkusu (desno) ... 30
Slika 45: Vzorec 6K pred poizkusom (levo) in po končanem poizkusu (desno) ... 30
Slika 46: Vzorec 9R pred poizkusom (levo) in po končanem poizkusu (desno) ... 31
Slika 47: Površina vzorcev skupine 3 pred (levo) in po končanem poizkusu (desno) ... 32
Slika 48: Površina kontrolnih vzorcev skupine 8 pred poizkusom (levo) in po končanem poizkusu (desno) ... 32
Slika 49: Vlažnost kontrolnih vzorcev na globini merjenja ¾ cole... 36
Slika 50: Vlažnost vzorcev poškodovanih z razo na globini merjenja ¾ cole ... 37
Slika 51: Vlažnost vzorcev poškodovanih s točo na globini merjenja ¾ cole ... 37
Slika 52: Primerjava vlažnosti vzorcev skupine 2 na globini merjenja ¾ cole ... 38
Slika 53: Vlažnost kontrolnih vzorcev na globini merjenja ¼ cole... 39
Slika 54: Vlažnost vzorcev poškodovanih z razo na globini merjenja ¼ cole ... 39
Slika 55: Vlažnost vzorcev poškodovanih s točo na globini merjenja ¼ cole ... 40
Slika 56: Sprememba mase vzorcev okenskih profilov od 2. 2. 2021 do 1. 4. 2021 ... 41
Slika 57: Sprememba mase površinsko nezaščitenih vzorcev od 2. 2. 2021 do 1. 4. 2021. 42 Slika 58: Sprememba vlažnosti vzorcev od 2. 2. 2021 do 1. 4. 2021 ... 42
SEZNAM PRILOG
Priloga A: Optično prebrani (skenirani) vzorci (obe strani) pred poškodovanjem, po poškodovanju in po končanem poizkusu
1 UVOD
Les je naraven material, ki se pogosto uporablja za izdelavo stavbnega pohištva kot so okna, vhodna, balkonska in garažna vrata ter balkonske in vrtne ograje. Okna opravljajo pomembno funkcijo v domu. Omogočajo nam razsvetljavo prostora, zaščito notranjega prostora pred zunanjimi dejavniki ter prezračevanje prostorov. Les je kot material za okna že dolgo v uporabi. Ima dobre izolativne lastnosti, a brez ustrezne zaščite so neodporne lesne vrste nagnjene k razkroju zaradi delovanja biotskih in abiotskih dejavnikov. V svoji življenjski dobi so lesena okna izpostavljena različnim dejavnikom razkroja. Za uspešno opravljanje funkcije lesenih oken je pomembno, da so leseni okenski profili ustrezno površinsko in konstrukcijsko zaščiteni. Poškodbe površinskih premazov in zaščite lesenih oken lahko skrajšajo njihovo življenjsko dobo.
1.1 PREDSTAVITEV PROBLEMA
Za glivni razkroj lesa je potrebna ustrezna vlažnost materiala. V primeru, da je vlažnost lesa nižja od 22 %, je les zaščiten pred delovanjem gliv razkrojevalk. Zato bi s pomočjo spremljanja vlažnosti okenskih okvirjev, oziroma drugega stavbnega pohištva, lahko vrednotili ogroženost lesa. Druga aplikacija, povezana s spremljanjem vlažnosti lesa je vrednotenje površinskih premazov. Debeloslojni premazi v veliki meri preprečujejo prodiranje vode v les. Eden prvih znakov, da premaz ne opravlja več svoje vloge je povišana vlažnost lesa. Z namenom ovrednotenja vpliva različnih tipov poškodb na vlažnost lesa, smo izvedli laboratorijski poizkus, s katerim smo ovrednotili kako različne mehanske poškodbe premaza vplivajo na spremembe vlažnosti lesa in na kolonizacijo z glivami.
1.2 DELOVNI HIPOTEZI
Naša hipoteza je, da bodo vzorci poškodovanih lesenih okenskih profilov imeli višjo vlažnost kot referenčni nepoškodovani vzorci. Naša druga hipoteza je, da se bodo pod poškodovanim zaščitnim filmom prej pojavile glive modrivke kot pod nepoškodovanim zaščitnim filmom.
1.3 CILJ NALOGE
Cilj diplomske naloge je ugotoviti, kako določene površinske poškodbe vplivajo na dinamiko navlaževanja lesenih okenskih profilov. Cilj naloge je tudi ugotoviti, kako določene površinske poškodbe vplivajo na razvoj gliv modrivk in plesni.
2 PREGLED OBJAV 2.1 PROPADANJE LESA
Zaradi nihanja vremenskih vplivov, kot so sonce, dež, veter, sneg, onesnažen zrak in podobno, začne les hitro propadati. Poškodbe se najprej pojavijo na površini lesa.
Spremeni se barva lesa, površina sčasoma postaja čedalje bolj reliefna, pojavijo se številne razpoke in distorzije (izkrivljenost). Da bi preprečili ali vsaj ublažili te nezaželene spremembe, ga lahko zaščitimo z raznimi površinskimi premaznimi sredstvi. Tako lesu podaljšamo njegovo življenjsko dobo in poudarimo njegove dekorativne lastnosti.
Kakovost zaščite lesa, izpostavljenega vremenskim vplivom, je odvisna od izbire ustreznega sistema zaščite glede na namen uporabe izdelka in vzporedno od uporabe ustreznih konstrukcijskih rešitev, s katerimi bistveno pripomoremo k daljši življenjski dobi izdelka. Lesene konstrukcije (ograje, opaži, vrtno pohištvo in stavbno pohištvo), izpostavljene vremenskim vplivom, so podvržene številnim uničujočim dejavnikom.
Najpomembnejši med njimi so vlaga, svetloba (vidna, ultravijolično valovanje, infrardeče valovanje) ter glive in insekti (Pavlič, 2009).
2.1.1 Vlažnost
Les zaradi svoje higroskopnosti sprejema in oddaja vodo glede na klimatske razmere v katerih se nahaja, kar se kaže tudi v spreminjanju njegovih dimenzij. Izkušnje kažejo, da sta higroskopsko krčenje in nabrekanje, ki sta posledica oddajanja in sprejemanja vode v tako imenovanem higroskopskem območju (od absolutne suhosti do točke nasičenja celičnih sten oz. vlaken), ena izmed najneugodnejših lastnosti lesa (Torelli in Čufar, 1983).
Zaradi vlažnostnega gradienta in anizotropne narave lesa prihaja pri procesu sušenja in navlaževanja lesa do napetosti, ki ob prekoračitvi trdnosti lesa povzročajo razpoke in distorzije (Gorišek in sod., 1994).
2.2 VLOGA ZAŠČITE LESA
Da bi povečali življenjsko dobo izdelkov, moramo izvajati številne ukrepe. Poskrbeti moramo za pravilno ravnanje z lesom pred in med njegovo predelavo, obdelavo ter uporabo. Leseni izdelki bodo vremenskim vplivom kljubovali le, če so primerno zaščiteni.
Mihevc (1999) je ločil tri vrste zaščite:
− konstrukcijsko,
− biocidno in
− površinsko zaščito.
Najpomembnejše pravilo konstrukcijske zaščite lesa je zagotoviti, da les ostane suh. V primeru, da se les navlaži se mora čim hitreje posušiti. Poskrbeti moramo za ustrezen nagib
vodoravnih profilov. Spoji morajo biti pravilno oblikovani (profili za odtekanje vode), robovi ustrezno zaobljeni (zagotavljanje enakomernosti nanosa površinskega premaza) in površina kakovostno mehansko obdelana (skobljanje, brušenje). S konstrukcijo moramo zagotoviti zračenje hrbtnih delov. Celotna konstrukcija izdelka mora biti taka, da ne bo prihajalo do mehanskih poškodb niti pri vgrajevanju, niti pri poznejši uporabi (Mihevc, 1999). Absorpcija vode skozi prečne prereze je še posebej izrazita in nevarna.
Zato si pomagamo, kjer je to mogoče, s poševnim prirezovanjem. Še najbolje je, da prečne prereze z ustreznim premazom zatesnimo (Pečenko, 1987). Pri vgraditvi lesa mora biti lesna vlažnost čim bliže ravnovesni vlažnosti, ki ustreza povprečnim klimatskim razmeram na mestu vgraditve. Tako se izognemo dodatnim deformacijam, ki nastajajo zaradi nihanja klime (Gorišek in Knehtl, 1992).
Površinska zaščita lesa ima poleg zaščitne tudi dekorativno vlogo. Trajnost premaza, ki les ščiti pred vremenskimi vplivi, je odvisna od lastnosti in priprave lesa, ustrezne izbire premaznega sredstva glede na namen uporabe izdelka, načina in kakovosti nanašanja, uporabe konstrukcijske zaščite in vplivov okolja, v katerem se premazan izdelek nahaja (Pavlič in Mihevc, 2001). Učinkovitost površinske zaščite ni odvisna samo od premaza samega, temveč tudi od sinergije med uporabljenim premaznim sistemom (sestavljen iz enega ali več slojev istega ali različnih premazov) in lesno podlago (Pavlič in sod., 2003).
2.3 GLIVE
Glive so najpomembnejši biološki dejavnik razkroja les, ki les okužijo in povzročijo obarvanje in razkroj lesa. Nevarnost okužbe preti že živim drevesom v gozdu, lesu na skladišču ter vgrajenemu lesu. Glive za svoj razvoj potrebujejo hrano, dovolj zraka, vlago ter primerno temperaturo, v primeru, da niso izpopolnjeni vsi pogoji, se glive ne morejo razvijati (Pipa, 1990).
2.3.1 Plesni
Plesni lahko povzročajo površinsko ali globinsko obarvanje lesa. Pri površinskem obarvanju so plesni na površini vidne kot puhaste prevleke različnih barv ter sežejo do 2 mm globoko v les. Pojavijo se v obliki prog ali pik ter povzročijo estetske spremembe na lesu, kar se nekaterim zdi estetska napaka lesa. Izgub mehanskih lastnosti zaradi plesni literatura ne navaja. Pojavijo se obarvanja v sivih, modrih, rumenih in tudi zelenih odtenkih. Površino lahko očistimo s skobljanjem. Glive v les prodrejo ob dovolj visoki vlažnosti, ki je eden od pogojev za njihovo rast (Pipa, 1990).
2.3.2 Glive modrivke
Glive modrivke praktično nimajo vpliva na mehanske lastnosti lesa, zato pa kvarijo estetski izgled lesa. Les lahko obarvajo v različnih barvah, kot so sivo-modra, peščeno- rjava, rdeča, zelena ali rumena. Obarvan les je estetsko razvrednoten, tako da se ta les
navadno uporablja le na nevidnih mestih. Glive, ki povzročijo obarvanje lesa, načeloma ne vplivajo na mehanske lastnosti lesa oziroma trdnost lesa, ker ne razgrajujejo celuloze in lignina in jih zato ne uvrščamo med prave razkrojevalke les. Hife teh gliv prodirajo skozi piknje in redkeje tudi skozi odprtine, ki jih naredijo same. Obarvanega lesa prav tako ne smemo uporabiti za stavbno pohištvo in ostalih lesenih delov zgradb, ki so izpostavljeni zunanjim vplivom in jih je potrebno vzdrževati z barvnimi premazi. Oprijem premaznih sredstev na lesu, ki je okužen z glivami modrivkami je slabši. Pomodrel les se lahko uporablja za elemente, ki po vgradnji niso vidni (Pipa, 1990).
2.3.3 Glive razkrojevalke
Glive razkrojevalke povzročajo v lesu številne kemične in fizikalne spremembe, zaradi česar les izgublja naravne lastnosti. Te spremembe se najprej pokažejo v spremembi barve lesa, v končni fazi pa ta pojav vodi do degradacije, ki jo imenujemo trohnoba. Hitrost in intenziteta razkroja sta odvisni predvsem od vrste gliv in vrste lesa (Kervina-Hamović 1990). Glive razkrojevalke razgrajujejo organske ostanke tako rastlin kot živali in omogočajo kroženje snovi v naravi. Glive uporabljajo posebno obliko razkrojevanja, in sicer ekstracelularno encimsko in neencimsko razgradnjo organskih snovi (lizotrofija), kar pomeni, da s pomočjo encimov razgradijo okuženo materijo in nato razgrajene produkte vsrkajo v celice za lastni metabolizem (Pohleven in Rosić, 2003).
3 MATERIALI IN METODE 3.1 MATERIALI
Za raziskavo smo imeli na voljo tri različne lesene okenske profile iz smrekovega lesa ter nezaščitene smrekove lepljene vzorce. Površinsko zaščiteni leseni okenski profili so bili izdelani v podjetju M Sora (Žiri, Slovenija).
3.2 OPIS VZORCEV
3.2.1 Vzorci za spremljanje dinamike navlaževanja in sušenja
V laboratorijskih pogojih smo opravili test spremljanja dinamike navlaževanja in sušenja.
Za izdelavo vzorcev smo uporabili tri različne lesene okenske profile ter smrekov lepljen les (slika 1) ter pripravili petnajst vzorcev. Vzorci okenskih profilov so bili površinsko zaščiteni, medtem ko so bili vzorci lepljene smrekovine nezaščiteni in so služili kot kontrola. Vzorce smo razdelili v pet skupin (slika 1) glede na obliko profila, v vsaki skupini so bili trije vzorci. V vsaki skupini smo imeli vzorec s simulacijo poškodbe toče, vzorec poškodovan s površinskimi razami ter kontrolni, nepoškodovan vzorec. Vsi vzorci so v dolžino merili 250 mm ter so se razlikovali v dimenzijah v prečnem prerezu zaradi oblike okenskega profila. Vsem vzorcem smo premazali čela s tesnilno maso SIKAflex 521UV.
Slika 1: Oblika vzorcev vsake skupine
Vsak vzorec smo označili s številko skupine ter oznako za tip površinske poškodbe ali kontrolo.
Oznake vzorcev (slika 2):
− Poškodba toče: T
− Površinska raza: R
− Brez poškodbe, kontrola: K
Slika 2: Oznake vzorcev skupine 1 s kraticami za poškodbe
3.2.2 Vzorci za spremljanje pojava gliv modrivk in plesni
Za drugi preizkus, preizkus spremljanja pojava plesnenja, smo pripravili dvanajst vzorcev.
Imeli smo štiri skupine vzorcev in znotraj vsake skupine tri vzorce. Vzorci so se od vzorcev za prvi preizkus razlikovali samo po dimenzijah, saj so v dolžino merili 50 mm.
Za izdelavo vzorcev smo prav tako uporabili tri različne oblike lesenih okenskih profilov ter smrekov lepljen les (sliki 3 in 4). Vzorce smo označili na enak način kot večje, s številko skupine in oznako kratice za tip poškodbe ali kontrolo (slika 3). Vzorcem smo tudi premazali čela s tesnilno maso.
Slika 3: Vzorci okenskih profilov za spremljanje pojava plesni
Slika 4: Nezaščiteni lepljeni smrekovi vzorci. Manjši vzorci za spremljanje plesnenja. Večji vzorci za spremljanje dinamike navlaževanja
3.3 METODE DELA
3.3.1 Določanje mase in vlažnosti lesa
Tekom laboratorijskega dela smo spremljali maso in vlažnost vzorcev. Maso smo določali s tehtnico EXACTA 6120 EB (slika 5). Za merjenje vlažnosti smo uporabili nedestruktivni vlagomer Orion Moisture Meter 950 (slika 6). Vse meritve smo beležili v Excelovo tabelo.
Vlažnosti velikih vzorcev smo merili na dveh globinah in sicer ¼ angleške cole (6,35 mm) in ¾ angleške cole (19,05 mm). Za zagotavljanje čim bolj konstantnega odčitavanja meritev smo izbrali eno stran vzorcev na kateri smo merili vlažnost. Izbrali smo največjo površino, da smo imeli največji stik površine vzorca in merilnega senzorja na vlagomeru.
Cilj je bil tudi najti mesto, kjer bi merili čim debelejši del lesa. Na velikih vzorcih smo lahko naredili po tri meritve vlažnosti in izračunali povprečje. Maksimalna vlažnost, ki jo lahko izmeri nedestruktivni vlagomer je 32 %. Lahko sklepamo, da so vzorci dosegali višje vrednosti.
Vzorcem, na katerih smo spremljali plesnenje, smo merili maso v tedenskih razmakih, ker nismo želeli vplivati na razvoj plesni in gliv modrivk na površini.
Slika 5: Tehtnica EXACTA 6120 EB
Slika 6: Vlagomer Orion Moisture Meter 950
3.3.2 Površinsko poškodovanje vzorcev
Za poškodbo okenskih profilov smo izbrali dva tipa poškodb, ki sta pogosta v življenjski dobi lesenih oken. Odločili smo se za poškodbo površine zaradi toče in raz. Zanimalo nas je, kako poškodba zaščitnega premaznega sredstva vpliva na dinamiko navlaževanja in sušenja ter na razvoj gliv modrivk in plesni. Za izvedbo umetnih poškodb smo si pomagali z raznimi orodji.
3.3.2.1 Površinski udarci toče
Za imitacijo poškodbe na lesu zaradi toče smo uporabili jekleno kroglico in kladivo.
Uporabili smo jekleno kroglico s premerom 10 mm, ki je primerljiva velikosti toče. S primerno velikim obročnim ključem smo vodili jekleno kroglico na želeno mesto poškodbe (slika 7). Z željo po primerljivosti rezultatov med vzorci smo želeli narediti čim bolj
konstantne poškodbe. To smo zagotovili tako, da smo poškodbe naredili 1 cm od roba vzorca in z razdaljo 1 cm med poškodbami. Poleg razdalje med vsakim udarcem je bila pomembna tudi moč udarca. Vsi udarci na vzorcih so bili izvedeni na isti dan v roku ene ure, da ne bi bilo večjih sprememb med njimi. Za zagotavljanje enakomernosti poškodb smo določili, da na 3 cm² površine vzorca naredimo po štiri udarce toče (slika 8).
Slika 7: Orodje za izdelavo poškodb toče
Slika 8: Poškodbe toče. Levo na velikem vzorcu. Desno na majhnem vzorcu.
3.3.2.2 Površinske raze
Za izdelavo površinskih raz na vzorcih smo si pomagali z vzmetnim svinčnikom znamke Erichsen (slika 9). Konica je na površino vzorca pritisnila s silo 15 N. Za vsak vzorec smo naredili primerljive poškodbe na enakih razdaljah od roba ter drugih raz (slika 10). Vse poškodbe so bile izvedene pravokotno na potek vlaken. Na vzorcih druge skupine za
ugotavljanja vpliva poškodb na plesnenje smo vedno naredili tri raze na površini zaradi majhne dolžine vzorcev. Na velikih vzorcih smo naredili raze na razdalji 2 cm od vsake poškodbe in od čel.
Slika 9: Vzmetni svinčnik Erichsen
Slika 10: Površinske raze. Levo na velikem vzorcu. Desno na majhnem vzorcu.
3.3.3 Analiza površine
Poleg spremljanja mase in vlažnosti vzorcev smo tudi na različne načine analizirali površino. Merili smo spremembe v barvi, opazovali poškodbe ter razvoj plesni na površini.
Uporabili smo optični čitalec ter dva različna mikroskopa za slikanje in analiziranje površine vzorcev. Uporabili smo tudi računalniške programe za analizo slik vzorcev.
3.3.3.1 Optični čitalec
S pomočjo optičnega čitalca A3 Mustek v kombinaciji z računalniškim programom A3 2400S Scanner smo preslikali celotne površine vzorcev (sliki 11 in 12). Prve slike vzorcev smo naredili takoj, ko smo jih razvrstili v skupine in jih označili. Slike smo naredili vedno na dveh površinah.
Slika 11: Oprema za slikanje površine vzorcev
Slika 12: Slikanje vzorcev z optičnim čitalcem
Nato smo vzorcem premazali čela s tesnilno maso. Ko se je tesnilna masa posušila smo se lotili izvedbe poškodb na površini. Vse vzorce smo ponovno slikali z optičnim čitalcem, kjer so jasno vidne poškodbe na površinah (slika 13).
Slika 13: Postavitev vzorcev za slikanje
Na Sliki 14 se jasno vidijo površinske poškodbe na vzorcih skupine 1 in 2.
Slika 14: Slika vzorcev skupine 1 in 2 po izvedbi površinskih poškodb
Na podlagi teh slik smo naredili tudi analizo barvnih komponent v CIELAB barvnem prostoru. Uporabili smo program Corel Windows Photo Paint 8 (slika 15). Za vsak vzorec na sliki smo določili reprezentativno območje brez oznake, tesnilne mase, robov ali drugih napak in izpisali vrednosti CIELAB.
Slika 15: Analiziranje slik s programom Corel Photo Paint 8
Barvo smo določili velikim vzorcem pred poizkusom in po njem, ter v Excelu beležili vrednosti L*, a* in b*. CIELAB vrednosti smo določili na obeh straneh vzorcev in nato izračunali povprečne vrednosti barvnih komponent ter izračunali barvno spremembo, ΔE (Enačba 1). Na manjših vzorcih nismo analizirali barvnih sprememb, da ne bi vplivali na razvoj plesni na površini.
… (1)
− ΔE Sprememba barve po CIELAB sistemu
− ΔL razlika med barvno komponento L* pred izpostavitvijo in po njej
− Δa razlika med barvno komponento a* pred izpostavitvijo in po njej
− Δb razlika med barvno komponento b* pred izpostavitvijo in po njej 3.3.3.2 Analiza s konfokalnim laserskim mikroskopom
Za analizo vpliva površinskih poškodb na razvoj plesnenja in gliv modrivk na površini smo uporabili konfokalni laserski mikroskop Olympus Lext 3D Measuring Laser Microscope OLS5000 (slika 16). Uporabili smo objektiv s petkratno povečavo (slika 17). Zajeli smo površino vseh 12 vzorcev. Po izdelavi površinskih poškodb smo slikali reprezentativne poškodbe na vsakem vzorcu.
Slika 16: Konfokalni laserski mikroskop
Slika 17: Analiziranje poškodbe na vzorcu 5R
Pri slikanju poškodb površinskih raz smo naredili podolgovate slike, sestavljene iz šestnajstih slik v obliki mreže 2 × 8 (slika 18). Povečava vsake slike je 114×, oziroma velikosti 2559 µm × 2564 µm. V primeru slikanja poškodbe toče, smo prav tako naredili sliko iz šestnajstih manjših slik, a v kvadratni obliki 4 × 4 (Slika 18).
Slika 18: Analiziranje poškodbe raze (levo) in toče (desno)
3.3.3.3 Optični mikroskop
V času trajanja poskusa plesnenja smo vzorce enkrat tedensko tehtali in beležili meritve.
Hkrati smo tudi zajeli slike s pomočjo digitalnega mikroskopa Dino Lite (slika 19).
Uporabili smo kompatibilni računalniški program DinoCapture 2.0. Slikali smo pri 40×
povečavi. To nam je omogočilo spremljanje razvoja plesni na površini vzorcev. Vizualno smo plesnivost površine ocenjevali po lestvici plesnenja od 0 do 4 povzeto po Pernilli Johansson (Johansson, 2012) (preglednica 1). Ocenjevanje je bilo subjektivno. Tedensko smo si beležili ocene razvoja plesni na površini posameznega vzorca. Na koncu izpostavitve vzorcev klimi z visoko relativno zračno vlažnostjo smo izvedli tedenski pregled razvoja plesnenja v razponu trinajstih tednov.
Slika 19: Optični mikroskop DINO LITE
Preglednica 1: Ocena plesnivosti površine po Pernilli Johansson (Johansson, 2012)
OCENA OPIS OCENE RASTI
0 Plesni še ne rastejo.
1 Začetna rast, ena ali nekaj hif, brez konidioforov.
2 Redka, ampak jasno vidna rast, konidiofori se že začnejo razvijati.
3 Močna rast z veliko že dobro razvitimi konidiofori.
4 Močna rast po celotni površini.
3.3.4 Izpostavitev vzorcev različnim pogojem
Velike vzorce smo izpostavili tedenskemu ciklu, sestavljenem iz štirih faz (izpostavitev visoki zračni vlažnosti, sušenje, simulacija dežja in sušenje) (preglednica 2). Po vsaki fazi cikla smo vzorcem izmerili maso in vlažnost. Vzorce smo tedenskemu ciklu izpostavili dvanajstkrat.
Preglednica 2: Shematski prikaz poteka enega cikla
ponedeljek torek sreda četrtek petek sobota nedelja
navlaževanje sušenje imitacija dežja sušenje sušenje sušenje sušenje
24 h 24 h 24 h 96 h
3.3.4.1 Navlaževanje
Cikel se je začel z 24 urno izpostavitvijo vzorcev v komori za navlaževanje z visoko relativno zračno vlažnostjo (slika 20). Komoro smo pripravili tako, da smo na dno nalili destilirano vodo ter prižgali ventilator, ki omogoča kroženje zraka. Znotraj komore so rešetke na katere smo postavili vzorce. V komori smo vzdrževali 100 % relativno zračno vlažnost.
Slika 20: Vzorci v komori za navlaževanje
3.3.4.2 Sušenje
Dvakrat tedensko smo vzorce sušili v sušilni komori znamke Kambič (slika 21).
Temperaturo v sušilni komori smo nastavili na 40 °C. Po izpostavitvi visoki relativni zračni vlažnosti so bili vzorci v sušilniku 24 ur, drugič, po imitaciji dežja pa 96 ur.
Slika 21: Sušenje vzorcev v komori za sušenje
3.3.4.3 Imitacija dežja
Enkrat tedensko, za 24 ur, smo vzorce izpostavili v komoro, kjer smo imitirali dež (slika 22). Vzorce smo postavili na stojala z rešetkami na dno komore. Pretok vode smo nastavili na 0,5 litrov na minuto. Z vrha skozi luknje v cevi je curek vode omakal vzorce v komori (slika 23). Komora je bila nagnjena tako, da je iz nje odtekala voda.
Slika 22: Vzorci v komori za imitacijo dežja
Slika 23: Curljanje na površino vzorcev
3.3.5 Test za spremljanje plesnenja vzorcev
Za ugotavljanje kako površinske poškodbe vplivajo na razvoj gliv modrivk in plesni smo vzorce izpostavili v kondenzacijsko komoro WB-340 KV (slika 24 levo in slika 25) v kateri je posoda s prstjo služila kot inokulum (slika 24 desno). Na dnu komore je bila voda, ki smo jo konstantno greli na 26 °C. V komori voda izhlapeva in nastane nasičena atmosfera s 100 % relativno zračno vlažnostjo. Enkrat tedensko smo vzorce vzeli iz komore, jih stehtali in slikali z mikroskopom pri 40× povečavi. Preden smo jih izpostavili plesnenju smo analizirali vse vzorce z mikroskopom. Analizirali smo poškodovane kot tudi kontrolne vzorce. Razvoj plesni na površini smo po končani izpostavitvi analizirali s konfokalnim laserskim mikroskopom na 5× in 10× povečavi.
Slika 24: Kondenzacijska komora (levo) in posoda s prstjo, ki služi kot inokulum z glivami modrivkami v kondenzacijski komori (desno)
Slika 25: Vzorci za plesnenje v kondenzacijski komori
4 REZULTATI Z RAZPRAVO
4.1 REZULTATI IZPOSTAVITVE VZORCEV V KOMORI Z NASIČENO VODNO
PARO
Za ugotavljanje vpliva površinskih poškodb na razvoj plesni smo vzorcem analizirali površinske poškodbe ter spremljali spremembe mase. Prve meritve mase smo beležili 4. 2. 2021, ko smo vzorce na površini poškodovali ter jim premazali čela s tesnilno maso.
Prav tako smo jim z nedestruktivnim vlagomerom izmerili vlažnost na dveh globinah.
Preden smo vzorce vstavili v kondenzacijsko komoro, smo vzorce analizirali s konfokalnim laserskim mikroskopom na 5× povečavi. Vzorce smo kondicionirali v kondenzacijski komori 14 tednov. V tedenskih razmikih smo jim izmerili maso ter analizirali površino z optičnim mikroskopom na 40× povečavi. Po končanem obdobju v kondenzacijskim komori, 18. 5. 2021, smo vzorce ponovno slikali s konfokalnim laserskim mikroskopom na 5× povečavi ter analizirali razvoj hif na 10× povečavi. V celoti smo izvedli štirinajst meritev mase ter trinajstkrat slikali vsak vzorec z mikroskopom na 40×
povečavi.
4.1.1 Dinamika spreminjanja mase in vlažnosti
Vzorcem v komori z nasičeno vodno paro smo tedensko določili maso. V prvih dveh tednih je masa vseh vzorcev naraščala, v tretjem tednu se je masa stabilizirala. Oznake 9T, 9R in 9K predstavljajo nezaščitene smrekove lepljene vzorce (slika 26).
Slika 26: Sprememba mase vzorcev med kondicioniranjem v komori z visoko relativno zračno vlažnostjo
Vzorce smo po končanem poizkusu posušili do absolutno suhega stanja. Sušili smo jih pet dni na temperaturi 60 °C. Nato smo izračunali relativno vlažnost lesa in vrednosti izrazili v
%. Izračunane vrednosti smo prikazali na sliki 27. V štirinajstem tednu so vsi vzorci dosegli višje vlažnosti od 15 %. Najvišjo vlažnost v zadnjem tednu smo izmerili pri vzorcema 5R in 7K, in sicer 19 %. Glede na izmerjene meritve znotraj vsake skupine nismo ugotovili vpliva poškodbe na vlažnost. Vzorci skupine 9, ki niso bili premazani z biocidnim sredstvom, so dosegli primerljive vrednosti vzorcem okenskih profilov.
Slika 27: Sprememba vlažnosti vzorcev med kondicioniranjem v komori z visoko relativno zračno vlažnostjo
4.1.2 Analiza poškodb
Prve slike smo posneli 4. 2. 2021. Po dvanajstih tednih, 13. 5. 2021, smo ponovno analizirali vzorce in razvoj plesnenja na površini. Na vzorcih s površinskimi poškodbami smo slikali robove poškodb kjer se vidi razvoj hif. Posneli smo tudi podrobnosti pri 10×
povečavi.
Najprej smo analizirali vzorce s poškodbami toče. Slike prikazujejo detajle površinske poškodbe vzorca 7T (slika 28). V času analize z mikroskopom smo opazili, da so kolonije plesni tudi na površini, kjer ni poškodbe. Na vsakem poškodovanem vzorcu smo si ogledali določeno poškodbo in ugotovili, da je po robu poškodbe večji razvoj hif kot drugje na površini. Naredili smo tudi slike z 10× povečavo na določenem delu poškodbe kjer se jasno vidi razvoj gliv (slika 29).
Slika 28: 5× povečava vzorca 7T pred poizkusom in po njem
Slika 29: 10× povečava poškodbe in hif na vzorcu 7T po končanem poizkusu
Primerljive rezultate smo zabeležili na vseh vzorcih poškodovanih s točo . Za primerjavo si lahko ogledamo vzorec 6T, kjer je razlika v globini poškodbe in razvoju plesnenja na robu poškodbe primerljiva z vzorcem 7T (sliki 30 in 31).
Slika 30: 5× povečava vzorca 6T pred poizkusom in po njem
Slika 31: 10× povečava poškodbe in hif na vzorcu 6T po končanem poizkusu
Primerjali smo tudi razvoj plesnenja vzorcev okenskih profilov z vzorci iz lepljene smrekovine. Zanimalo nas je kakšna je razlika v razvoju plesnenja, če vzorec nima površinskega premaza za zaščito. Ogledali smo si vzorec 9T in ugotovili, da je poškodba še manj izrazita kot pri ostalih vzorcih, saj smo s konfokalnim laserskim mikroskopom komaj videli robove (slika 32). Opazili smo kolonije hif na površini, a niso bila vedno na območju poškodbe, saj vzorec ni bili premazan z zaščitnim biocidnim sredstvom (slika 33).
Slika 32: 5× povečava vzorca 9T pred poizkusom in po njem
Slika 33: 10× povečava poškodbe in hif na vzorcu 9T po končanem poizkusu
Pri analizi vzorcev s poškodbo površinske raze smo prišli do podobnih rezultatov (slika 34). Vse poškodbe so bile manj izrazite po obdobju v kondenzacijski komori. Prav
tako smo razvoj hif zabeležili na robu poškodb. Zaradi načina poškodovanja vzorcev prečno na letnice, ki se razlikujejo v gostoti, smo na določenih delih naredili globje poškodbe. Po končani izpostavitvi v komori so območja z manj globokimi poškodbami nabreknila. Razvoj hif je izrazitejši na globljih poškodbah (slika 35).
Slika 34: 5× povečava vzorca 5R pred poizkusom in po njem
Slika 35: 10× povečava poškodbe in hif na vzorcu 5R po končanem poizkusu
Na vzorcih lepljene smrekovine so bili rezultati podobni, ne glede na obliko površinske poškodbe. Kot primer si lahko ogledamo vzorec 9R (slika 36). S prostim očesom je opaziti, da so poškodbe že ob nastanku manj izrazite. Po obdobju v kondenzacijski komori so poškodbe še manj vidne. Prav tako kot pri toči smo na nezaščitenih vzorcih našli kolonije hif na površini a ne vedno na območju poškodbe (slika 37).
Slika 36: 5× povečava vzorca 9R pred poizkusom in po njem
Slika 37: 10× povečava poškodbe in hif na vzorcu 9R (18.5.2021)
Nato pa smo si ogledali kontrolne vzorce brez površinskih poškodb. Pri vzorcih okenskih profilov, ki so bili površinsko zaščiteni, tako kot pri vzorcih smrekovega lepljenega lesa brez površinske zaščite, smo našli kolonije hif na površini. Slika 38 prikazuje razvoj plesni na kontrolnem vzorcu 5K, ne glede na to, da je bil vzorec premazan. Namen je prikazati, da so se tudi na nepoškodovanih vzorcih razvile kolonije plesni. Posneli smo tudi sliko z 10× povečavo, kjer se jasno vidijo hife in nobene površinske poškodbe (slika 39).
Slika 38: 5× povečava vzorca 5K pred poizkusom in po njem
Slika 39: 10× povečava hif na vzorcu 5K (18.5.2021)
Po končanem poizkusu smo na vseh vzorcih s prostim očesom opazili veliko razliko v globini in izrazitosti površinskih poškodb. S prostim očesom smo videli tudi velike razpoke na vzorcih brez površinske zaščite (slika 40).
Slika 40: Razpoke na površinsko nezaščitenem vzorcu 9T (levo) in manjša izrazitost površinske poškodbe po končanem poizkusu na vzorcu 9R (desno)
4.1.3 Ocena plesnenja na površini
Na površini vzorcev smo vsak teden tudi opazovali in dokumentirali razvoj plesni (preglednici 3 in 4). Uporabili smo digitalni mikroskop Dino Lite s 40× povečavo v kombinaciji z računalniškim programom Dino Capture 2.0. Prve slike so bile posnete 11. 2. 2021., po enem tednu izpostavitve vzorcev v kondenzacijski komori. Zadnje slike so bile narejene 13. 5. 2021, po 13 tednih.
Prve hife na površini vzorcev smo opazili po četrtem tednu izpostavitve. Vzorce na katerih smo našli hife, smo ocenili z oceno 1. V petem tednu izpostavitve smo opazili, da so vsi površinsko nezaščiteni lepljeni smrekovi vzorci s številko 9 imeli hife na površini. Vsi vzorci s površinskimi razami so prav tako dosegli oceno 1, med tem ko pri kontrolnih vzorcih okenskih profilov še nismo opazili razvoja hif na površini. V devetem tednu, 1. 4. 2021, smo pri skoraj vseh vzorcih že opazili plesnenje na površini. V naslednjih tednih so vzorci skupine 9 dosegli oceni 3 in 4, kar pomeni, da so bili že razviti konidiofori. V trinajstem tednu, 13. 5. 2021, so vsi vzorci okenskih profilov bolj ali manj
splesneli (slike 44, 45 in 46).
Preglednica 3: Ocene plesnenja vzorcev v obdobju od 4. 2. 2021 do 18. 3. 2021
vzorci 1. teden 2. teden 3. teden 4. teden 5. teden 6. teden 7. teden
5T 0 0 0 0 0 0 0
5R 0 0 0 0 0 1 1
5K 0 0 0 0 1 1 1
6T 0 0 0 0 0 0 0
6R 0 0 0 0 0 1 1
6K 0 0 0 0 0 1 1
7T 0 0 0 0 0 0 0
7R 0 0 0 0 0 1 1
7K 0 0 0 0 0 0 0
9T 0 0 0 0 0 1 2
9R 0 0 0 0 1 1 1
9K 0 0 0 0 1 1 1
Preglednica 4: Ocene plesnenja vzorcev v obdobju od 24. 3. 2021 do 13. 5. 2021
vzorci 8. teden 9. teden 10. teden 11. teden 12. teden 13. teden 14. teden
5T 0 1 1 1 1 1 2
5R 1 1 1 1 1 1 2
5K 1 1 1 1 1 2 2
6T 0 1 1 1 1 1 2
6R 1 1 1 1 1 1 2
6K 1 1 1 1 1 2 3
7T 1 1 1 1 1 1 2
7R 1 1 1 1 1 1 1
7K 0 0 1 1 1 2 2
9T 2 2 3 3 3 3 4
9R 1 1 2 2 2 2 3
9K 1 1 2 2 2 2 3
Ocene plesni smo grafični prikazali slikah 41, 42 in 43. Slika 41 predstavlja ocene plesni vzorcev poškodovanih z udarci toče. Iz slike vidimo, da se je plesen najprej razvila na površinsko nezaščitenem vzorcu 9T v petem tednu izpostavitve. Najkasneje se je plesen razvila na vzorcih 6T in 7T po osmih tednih izpostavitve.
Slika 41: Ocene plesnenje vzorcev poškodovanih z udarci toče
Slika 42 predstavlja ocene plesni vzorcev poškodovanih s razami. Tako kot pri vzorcih, poškodovanih z udarci toče, se je plesen najprej razvila na površinsko nezaščitenem vzorcu 9R. Plesen se je pojavila na vzorcu že v četrtem tednu izpostavitve. V petem tednu se je plesen razvila na ostalih vzorcih s poškodbami raze.
Slika 42: Ocene plesnenja vzorcev poškodovanih z površinskimi razami
Slika 43 predstavlja ocene plesni kontrolnih vzorcev. Tako kot pri poškodovanih vzorcih se je najprej pojavila plesen na nezaščitenem vzorcu 9K. Najkasneje se je plesen pojavila na vzorcu 7K v desetem tednu izpostavitve.
Slika 43: Ocene plesnenja kontrolnih vzorcev
Slika 44: Vzorec 5T pred poizkusom (levo) in po končanem poizkusu (desno)
Slika 45: Vzorec 6K pred poizkusom (levo) in po končanem poizkusu (desno)
Slika 46: Vzorec 9R pred poizkusom (levo) in po končanem poizkusu (desno)
4.2 REZULTATI IZPOSTAVITVE VZORCEV POSPEŠENEMU STARANJU
Za ugotavljanje vpliva površinskih poškodb na dinamiko navlaževanja lesenih okenskih profilov smo vzorce izpostavili različnim dejavnikom. Uporabili smo vzorce treh različnih okenskih profilov ter kontrolne vzorce brez površinske zaščite. V poizkusu smo uporabili komoro za navlaževanje, sušilno komoro ter komoro s katero smo imitirali dež. Po vsaki fazi cikla smo izmerili mase vzorcev ter vlažnosti in jih beležili v Excelovo tabelo. Prve meritve so bile narejene 2. 2. 2021, zadnje 1. 4. 2021. Pred začetkom ciklične izpostavitve smo vzorce slikali z optičnim čitalcem. Po končanem testu smo vzorce ponovno slikali. S pomočjo slik smo lahko analizirali spremembe na površini.
4.2.1 Analiza površine
Vzorcem smo najprej posneli površino z optičnim čitalcem preden smo naredili poškodbe.
Nato smo vse vzorce ponovno slikali s poškodbami. Po končanem obdobju izpostavitve različnim dejavnikom smo znova naredili slike površin (Priloga A). Slike so bile narejene nekaj tednov po zadnjem končanem ciklu. Že s prostim očesom je bilo vidno, da so poškodbe manj izrazite (slika 47). Na kontrolnih vzorcih brez površinske zaščite, 8T 8R ter 8K, so površinske poškodbe postale skoraj povsem neizrazite (slika 48).
Slika 47: Površina vzorcev skupine 3 pred (levo) in po končanem poizkusu (desno)
Slika 48: Površina kontrolnih vzorcev skupine 8 pred poizkusom (levo) in po končanem poizkusu (desno)
4.2.2 Sprememba barve
Spremembo barve smo analizirali na podlagi slik narejenih z optičnim čitalcem. Za meritve barve površin smo uporabili računalniški program Corel Photo-Paint 8. Uporabili smo CIELAB sistem za numerično vrednotenje barve. Na slikah smo vzorcem označili največje možno območje brez robov, oznak ali drugih motečih dejavnikov kot so madeži tesnilne mase. Vsakemu vzorcu smo določili območje za barvno analizo in si izpisali vrednosti barvnih komponent. Analizirali smo slike poškodovanih vzorcev in primerjali vrednosti po končanem obdobju izpostavitve različnim dejavnikom.
Vrednost L* določa svetlost barve. Vrednost a* določa lego barve na rdečo zeleni osi.
Vrednost b* določa lego barve na rumeno modri osi. Vse vrednosti barvnih komponent smo zapisali v tabelo in izračunalo razliko, oziroma spremembo v vrednosti pred
testiranjem in po njem. Ugotovili smo, da so se vrednosti spremenile. Nezaščiteni vzorci so bili opazno temnejši že s prostim očesom, medtem ko pri zaščitenih vzorcih ni bilo vidnih barvnih sprememb. Vrednosti barvne komponente L* so se najbolj spremenile. V primeru vzorcev brez površinske zaščite so bile spremembe v komponenti L* največje. Pri vzorcih okenskih profilov so bile spremembe bistveno manjše, ponekod jih celo ni bilo. Vsakemu vzorcu smo analizirali obe strani oziroma površini. Pripravili smo dve preglednici s spremembami vrednosti za obe površini vzorca (preglednici 5 in 6).
Preglednica 5: Vrednosti barvnih komponent površine na zgornji strani vzorcev
Vzorci pred izpostavitvijo po izpostavitvi razlika
Površina 1 L* a* b* L* a* b* ΔL* Δa* Δb*
1T 61,6 10,4 15,6 58,8 10,9 16,5 -2,8 0,5 0,9
1R 60,8 10,9 16,5 59,8 10,9 16,5 -1,0 0,0 0,0
1K 60,4 10,4 16,1 59,2 10,9 16,5 -1,2 0,5 0,4
2T 63,1 10,4 17,0 62,7 10,9 17,5 -0,4 0,5 0,5
2R 62,4 10,4 16,5 61,8 10,9 17,0 -0,6 0,5 0,5
2K 64,3 10,4 16,5 63,9 10,9 17,0 -0,4 0,5 0,5
3T 65,1 10,4 17,0 63,5 10,4 17,0 -1,6 0,0 0,0
3R 63,5 10,4 17,0 62,4 10,9 17,0 -1,1 0,5 0,0
3K 63,1 10,9 17,0 62,7 10,9 17,0 -0,4 0,0 0,0
4T 61,2 10,9 16,5 60,8 10,9 16,5 -0,4 0,0 0,0
4R 60,0 10,9 16,1 60,0 11,3 16,5 0,0 0,4 0,4
4K 59,6 11,3 16,1 58,8 11,3 16,5 -0,8 0,0 0,4
8T 85,5 6,1 9,9 81,2 6,6 10,9 -4,3 0,5 1,0
8R 86,3 6,1 9,4 82,4 6,6 10,4 -3,9 0,5 1,0
8K 83,1 7,1 9,4 79,6 6,6 9,4 -3,5 -0,5 0,0
Preglednica 6: Vrednosti barvnih komponent površine na spodnji strani vzorcev
Vzorci pred izpostavitvijo po izpostavitvi razlika
Površina 2 L* a* b* L* a* b* ΔL* Δa* Δb*
1T 60,8 9,9 15,6 62,7 9,4 14,6 1,9 -0,5 -1,0
1R 60,4 9,9 15,6 60,8 9,9 15,1 0,4 0,0 -0,5
1K 60,4 10,4 16,1 60,0 10,4 16,1 -0,4 0,0 0,0
2T 63,1 10,4 16,5 62,0 10,4 16,5 -1,1 0,0 0,0
2R 62,0 10,9 16,5 61,2 10,9 17,0 -0,8 0,0 0,5
2K 63,5 10,4 16,5 62,7 10,4 16,5 -0,8 0,0 0,0
3T 64,7 9,9 15,6 62,4 10,4 15,6 -2,3 0,5 0,0
3R 62,7 10,4 16,5 61,6 10,4 16,5 -1,1 0,0 0,0
3K 63,1 10,4 16,5 62,4 10,4 17,0 -0,7 0,0 0,5
4T 63,1 10,9 16,5 62,0 10,9 17,0 -1,1 0,0 0,5
4R 62,4 10,4 16,1 62,0 10,4 16,1 -0,4 0,0 0,0
4K 62,4 10,4 16,1 62,0 10,4 16,1 -0,4 0,0 0,0
8T 87,5 5,2 9,9 82,0 6,6 9,4 -5,5 1,4 -0,5
8R 86,3 6,1 9,9 81,6 6,6 9,9 -4,7 0,5 0,0
8K 85,1 5,7 9,4 79,2 6,6 9,9 -5,9 0,9 0,5
Največja razlika v vrednosti barvne komponente L* je na spodnji strani vzorca 8K in sicer -5,9. Vse razlike vrednosti barvne komponente L* pri nezaščitenih vzorcih lepljene smrekovine dosegajo vrednosti večje od -4,7. Največja razlika v vrednostih barvne komponente L* pri vzorcih okenskih profilov je bila pri vzorcu 3T in sicer -2,3. Iz teh meritev smo ugotovili, da so se nezaščitenim vzorcem najbolj spremenile barve. Skoraj vsi vzorci so po izpostavitvi različnim dejavnikom v obdobju osmih tednov potemneli. Znotraj vsake skupine vzorcev so imeli vzorci poškodovani z imitacijo toče največje razlike v vrednostih barvne komponente L*. Vzorci poškodovani s površinsko razo in kontrolni vzorci so imeli znotraj vsake skupine podobne vrednosti barvnih komponent.
Izračunali smo tudi spremembo barve ΔE (preglednica 7). Uporabili smo razlike vrednosti barvnih komponent za obe površini vzorcev.
Preglednica 7: Sprememba barvne vrednosti na zgornji in spodnji površini vzorcev
Na podlagi zbranih podatkov lahko vidimo, da so bile največje barvne spremembe prisotne pri nezaščitenih vzorcih skupine 8. Iz preglednice 7 lahko tudi vidimo, da so znotraj vsake skupine vzorci s površinskimi poškodbami toče dosegali najvišje vrednosti spremembe barvne vrednosti.
4.2.3 Vlažnost površine
Vlažnost smo izmerili na dveh globinah na globini ¾ cole (19,05 mm od površine) in
¼ cole (6,35 mm od površine). Najprej smo analizirali spremebe vlažnosti vzrocev na globini ¾ cole. Vlažnost se je pri vseh kontrolnih vzorcih spreminjala podobno tekom izpostavitve različnim pogojem (slika 49). Po zvišanju vlažnosti zaradi izpostavitve v komori z visoko relativno zračno vlažnostjo in v komori za imitacijo dežja se je vlažnost vzorcev povrnila v prvotno stanje po sušenju. Zadnje meritve so dosegle podobne vrednosti prvotnim. Najvišja izmerjena vrednost zaščitenih vzorcev je bila v petem ciklu pri vzorcu 1K, in sicer 18 %. Lahko sklepamo, da je premaz kontrolnih vzorcev okenskih profilov dobro opravljal svojo nalogo. Iz Slike 49 se jasno vidi, da ob vsaki izpostavitvi dežju, vzorec 8K doseže nasičenje celičnih sten. Po vsaki fazi izpostavitve dežju doseže najvišjo možno izmerljivo vrednost 32 %. Pri vsaki fazi sušenja pade vlažnost vzorcev na nižjo od začetne vrednosti pred izpostavitvijo dejavnikom.
površina 1
površina 2 Vzorci razlika razlika
ΔE ΔE
1T 3,0 2,2
1R 1,0 0,6
1K 1,4 0,4
2T 0,8 1,1
2R 0,9 0,9
2K 0,8 0,8
3T 1,6 2,4
3R 1,2 1,1
3K 0,4 0,9
4T 0,4 1,2
4R 0,6 0,4
4K 0,9 0,4
8T 4,4 5,7
8R 4,1 4,7
8K 3,5 6,0
Slika 49: Vlažnost kontrolnih vzorcev na globini merjenja ¾ cole
Na podlagi zbranih podatkov za vzorce z razo lahko sklepamo, da so nekatere poškodbe bolj vplivale na spremembo vlažnosti vzorcev. Na sliki 50 vidimo, da je od vzorcev okenskih profilov, vzorec 3R dosegal najvišje vrednosti ob vsaki izpostavitvi dežju in sicer 20 %. Lahko sklepamo, da je to zaradi večjih ali globljih poškodb, ki so poškodovale zaščitni sloj in povzročile lažji vstop vode v les. Tako kot pri kontrolnih vzorcih je površinsko nezaščiten vzorec 8R dosegal vrednosti nasičenja celičnih sten pri vsaki izpostavitvi dežju. Po vsaki izpostavitvi dežju smo izmerili najvišjo možno vrednost 32 %.
V petem ciklu smo izjemoma takoj po izpostavitvi vzorcev vodni pari nadaljevali z izpostavitvijo kapilarni vodi. Vzorci so bili po 24 urah v kondenzacijski komori premeščeni v komoro z imitacijo dežja, namesto v sušilno komoro, kar je povišalo vlažnost vzorcev. Ta sprememba je vplivala na vse vzorce, ne glede na tip poškodbe ali premaza. Po vsakem sušenju so se vrednosti vrnile v primerljive začetnimi.
Slika 50: Vlažnost vzorcev poškodovanih z razo na globini merjenja ¾ cole
Na podlagi izbranih podatkov za vzorce poškodovane z udarci toče vidimo, da so vednosti vlažnosti lesa višje (slika 51). Skoraj vi vzorci dosegajo vrednosti vlažnosti višje od 30 % že po prvi fazi izpostavitve dežju v prvem ciklu. Po vsakem sušenju vrednosti padejo pod 15 % vlažnosti. Vzorca 2T in 3T sta dosegala najnižje vrednosti po fazi sušenja, in sicer 10 %. Vzorcev 1T ni dosegel tako visokih vrednosti kot ostali. Najvišja vrednost je bila izmerjena v petem ciklu, in sicer 22 %. Lahko sklepamo, da je to zaradi manjših udarcev, ki niso poškodovali zaščitnega sloja. Vrednosti smo primerjali z nezaščitenim vzorcem 8T, ki je dosegal vrednosti, primerljive ostalim trem vzorcem okenskih profilov.
Slika 51: Vlažnost vzorcev poškodovanih s točo na globini merjenja ¾ cole
Na podlagi narejenih grafov lahko sklepamo, da obe površinski poškodbi ne vplivata enako na spremembo vlažnosti vzorcev. Primerjali smo vzorce skupine 2 in ugotovili, da ima vzorec s poškodbo toče veliko spremembo v vlažnosti po izpostavitvi vodi v komori z imitacijo dežja. Vsi trije vzorci so prvotno imeli podobno vlažnost lesa, ki je bila okoli 10 % (slika 52).
Slika 52: Primerjava vlažnosti vzorcev skupine 2 na globini merjenja ¾ cole
Pripravili smo primerjavo izmerjenih vrednosti vzorcev na globini ¼ cole. Prve meritve smo naredili v tretji fazi prvega cikla, kar je po izpostavitvi dežju. Na podlagi meritev narejenih na kontrolnih vzorcih vidimo, da so vrednosti podobne na obeh globinah merjenja (slika 53). Pri površinsko nezaščitenih vzorcih skupine 8 ne vidimo razlik v izmerjenih vrednostih na globini ¼ cole in ¾ cole. V obeh primerih dosegajo vrednosti vlažnosti nad 30 %.
Slika 53: Vlažnost kontrolnih vzorcev na globini merjenja ¼ cole
Vzorci z razami prav tako dosegajo podobne vrednosti po izpostavitvi dežju na globini merjenja ¼ cole kot pri ¾ cole (slika 54). Nezaščiten vzorec 8R dosega podobne vrednosti kot 8K na globini merjenja ¼ cole. Po skoraj vsaki izpostavitvi dežju dosegajo nezaščiteni vzorci skupine 8 vrednosti 32 %. Enako ugotovitve veljajo za vzorce poškodovane z udarci toče, kar je razvidno na sliki 55.
Slika 54: Vlažnost vzorcev poškodovanih z razo na globini merjenja ¼ cole
