Ochrana dřeva V.
část Ochrana dřeva IV. Boj s dřevokazným hmyzem
5. Mikrovlnné zářeníSpolečným jmenovatelem většiny problémů dřevěných konstrukcí je vlhkost. Právě vlhkost dává možnost působení biotických škůdců na dřevo s následnou degradací dřevní hmoty i celé konstrukce. Obecně platí, že zvyšování vlhkosti do meze nasycení vláken (cca 30%) zhoršuje mechanické vlastnosti dřeva, především pevnost v tlaku. Vlhkost nad 30% pak nemá na snížení mechanických vlastností podstatný vliv. Aby dřevěná konstrukce odolávala těmto negativním vlivům, je třeba používat jen řezivo zdravé a v maximální míře uzpůsobené dané funkci To je požadavek teoretický, v praxi je situace zcela jiná. Právě proto je pohled odborné veřejnosti směrován k možnostem odstranění již vzniklých poruch na stávajících dřevěných konstrukcích. Prvotním úkolem bývá odstranění zvýšené vlhkosti dřevní hmoty v konstrukci tj. vysušování. Dále je to likvidace napadení dřevokaznými houbami a hmyzem.
5.1. PRINCIP MIKROVLNNÉ TECHNOLOGIE
Mikrovlnné záření je elektromagnetické záření o frekvencích 300 MHz až 30 GHz. Toto rozpětí frekvencí odpovídá vlnovým délkám od 1 cm do 1 m. Ve formě vln se mikrovlny šíří do prostoru od zdroje. Zdrojem může být vysokonapěťová elektronka tzv. magnetron. Do něj je přiváděn síťový proud přes transformátor, a mikrovlny jsou vyzařovány anténami tzv. vlnovody k vyústění zařízení. Provedení a tvary antén jsou závislé na způsobu užití.
V tomto prostoru se mikrovlny odrážejí od kovového pláště a vytvářejí tak místně i časově proměnné prostorové pole. Po vložení či přiložení materiálu se pole deformuje v závislosti na jeho vlastnostech a objemu. Jediným prokázaným účinkem na biologické materiály je účinek tepelný. Tento účinek mimo výkonu a frekvence mikrovln ovlivňuje složení materiálu, jeho fyzikální stav (obsah volné vody) a v zásadě i jeho struktura.
Materiály obsahující volnou vodu např. potraviny, dřevo i organismy jsou schopny absorbovat energii mikrovln s následným zvýšením teploty. Tento jev nazýváme polární rotací neboli frikcí.
Frikce je pozorovatelná právě u materiálů s dielekricky aktivními složkami, v našem případě molekuly vody. Molekuly vody jsou elektricky neutrální, přičemž mají dipolámí charakter. V elektrickém poli se proto orientují podle polarity, pokud se polarita střídá. A to je případ mikrovlnného záření. Při vysokých frekvencích záření, tj. vysoké rychlosti střídání polmity a následně orientace molekul vody vzniká tepelná energie třením. To má za následek změnu skupenství, tj. vypařování volně vázané vody z materiálu.
Na rozdíl od jiných metod vysušování, které působí jen povrchově, působí mikrovlny hloubkově, v celém objemu materiálu, přímo na molekuly vody a na organismy vodu obsahující (sterilizace ohřevem).
5.2. ZAŘÍZENÍ PRO MIKROVLNNÝ OHŘEV
Zařízení, které se používá při mikrovlnném ohřevu dřeva je určeno pro sušení nekovových materiálů, likvidaci plísní, hub, mikroorganismů, hmyzu i jeho zárodků. Pro mikrovlnný ohřev se používá frekvence 2450 MHz, která odpovídá vlnové délce 12,2 cm.
Skládá se z těchto součástí:
Napájecí zdroj s ovladačem mikrovlnného generátoru (volitelný rozsah výkonu O -700W),
Mikrovlnný výkonový generátor pracující na frekvenci 2,45 GHz,
Trychtýřový vlnovod (anténa) napojený přímo na generátor (obr. 1),
Indikátor úrovně intenzity mikrovlnného záření.
Technické údaje:
El.proud: 220 V, 50 Hz
Příkon: 1 kW
Mikrovlny: 2450 MHz
Max. VF mikrovlnný výkon: 700W Zařízení má možnost rozsáhlé regulace vyzařovacího výkonu mikrovln 0A – 700 W
Dalšími výrobci zařízení na mikrovlnné vysoušení jsou např.: Mazer, Mivysan, Woodmaster, atd.
5.3. VLIV MIKROVLNNÉHO OHŘEVU V PRŮŘEZU
Během mikrovlnného ohřevu dochází k rychlému vstřebávání mikrovln a současně k rychlému zvyšování teploty dřevní hmoty. Vliv na rozložení teploty v průřezu má anizotropie dřevní hmoty. Díky tomu, že mikrovlny teplotně ovlivňují molekuly vody, prostředí ve kterém se nachází (dřevní hmota) je zahříváno pouze vedením od zahřátých molekul vody měnících se v horkou vodní páru. Z toho plyne, že teplota vody je vyšší než teplota samotné dřevní hmoty. Obecně u dřeva teplota v průřezu dřevní hmoty narůstá od povrchu dřevní hmoty ke svému maximu,.které se nachází jen několik milimetrů pod povrchem.
Stejně jako mikrovlny působí na vodu v dřevní hmotě, působí i na molekuly vody obsažené v organismech. Proto má mikrovlnný ohřev sterilizační účinek na dřevěné prvky napadené houbami, plísněmi a hmyzem. Velkým přínosem je pak schopnost mikrovlnného záření likvidovat i dřevomorku domácí (Serpula lacrymans) ohřevem nad 100°C.
Jednou z výhod je dosažitelnost mikrovln do nepřístupných míst a ohřev hmoty v celém průřezu. Dalšími výhodami jsou tzv. selektivní ohřev, tj. u vícesložkových materiálů se ohřívá pouze složka absorbující mikrovlny (voda). Dále rychlost a menší energetická a finanční náročnost ve srovnání s klasickým horkovzdušným sušením.
Nevýhodou je možnost lokálního přehřátí v důsledku nehomogenity mikrovlnného pole i samotného materiálu. Důsledkem může být například i takovíto zpráva: „Restaurovaný barokní oltář v kostele kladrubského kláštera na Tachovsku zachvátil v pátek 29. 8. 2003 večer požár. Příčina požáru není zatím jasná. Oheň vznikl při restaurátorských pracích. Dřevo se zřejmě přehřálo a vznítilo od mikrovlnného vysoušeče. Oheň naštěstí zachvátil jen část oltáře svatého Benedikta. Sochy, reliéfy i obrazy restaurátoři z oltáře odstranili již před začátkem oprav. Škodu odhadují památkáři na dva miliony korun.“ Dále může docházet k jakési koncentraci mikrovln v nejbližším okolí kovových prvků menších než 12,2 cm (ocelové spojovací prostředky, zapomenuté staré hřeby, skoby a svorníky). K těmto situacím dochází v průběhu neřízeného, velmi rychlého ohřevu a také při sterilizaci relativně suššího dřeva. Voda totiž od kovového předmětu, který se přehřívá až žhaví, odvádí teplo a přehřívá bezprostřední okolní hmotu. A konečně je třeba zmínit bezpečnost práce a pobytu v prostorách s vyššími hodnotami intenzity elektromagnetického pole. Přípustné hodnoty jednorázového ozáření pro pracovníky s mikrovlnným zařízením udává vyhláška MZ ČR č.408!l990 Sb, a to 800 /-1W/cm2, při dodržení maximální hodnoty hustoty mikrovlnného pole 2650 /-1W/cm2 Při práci může citlivější ‘člověk pociťovat únavu, bolesti hlavy, slzení očí, nesoustředěnost až apatii atp. Některé firmy zabývající se tímto způsobem sanace uvádějí odstupovou vzdálenost od antény 4 m jako dostačující. Dále uvádějí, že v pásmech za touto hranicí se hustota pohybuje v rozmezí 2-5 /-1W/cm2
