Cellulózszigetelés és alkalmazása
Fogalma
A cellulózszigetelés alapja a fa természetes rostja, amely minden, fából készített papírban megtalálható. Alapanyagát újrahasznosított újságpapírból nyerik, amit pelyhekké alakítanak, majd bóraxszal és magnézium-szulfáttal kevernek.
Története
A cellulózalapú szigetelések a legrégebbi szigetelőanyagoknak tekinthetők, mivel számos formában (pl. szalma, gyapot, fűrészpor, újságpapír, kender) ősidőktől fogva alkalmazzák őket. A cellulózalapú hőszigetelések elterjedése Skandináviában és Észak-Amerikában (pl. Kanada) jelentős múltra tekint vissza, ahol az emberek a történelem kezdetei óta rá voltak kényszerítve otthonuk hatékony hőszigetelésére, elsősorban a téli hideg ellen.
A 20. század elején a faforgácsot és a fűrészport előszeretettel használták szigetelőanyagként, hiszen fűrészipari melléktermékként nagy mennyiségben állt rendelkezésre, és a mesterséges anyagokéhoz képest ára jóval alacsonyabb volt. Papírrétegek közé csomagolva olyan építőanyagot készítettek („balsa wool”), amelynek kiváló hőszigetelő tulajdonságai voltak. Szélesebb körben azonban nem tudott elterjedni, mivel vízállósága és tűzállósága sem volt megfelelő, és a különféle kártevők (gombák, rágcsálók) könnyen megrongálták.
Az ömlesztett és szórt cellulóz alapanyagú hőszigetelések elsőként az 1920-as években Skandináviában jelentek meg. Erdőgazdálkodási melléktermékből, esetleg újrahasznosított újságpapírból készültek.
7.45. ábra. A cellulózmolekula részlete
A cellulóz a földön előforduló leggyakoribb szerves anyag, mert a növények vázanyagának nagy része cellulóz: a fa 40%-a, a gyapot 50%-a, a len és a kender 80%-a. A vatta és a papír szinte teljes egészében cellulózmolekulákból áll. A tiszta cellulóz fehér színű, szobahőmérsékleten szilárd anyag. Vízben, híg savban, híg lúgban és szerves oldószerekben nem oldódik, ezért kiváló vázépítő.
A két világháború között készültek cellulóz alapanyagú lemezek is. Az 1930-as években préselt farostlemezeket forgalmaztak táblás kiszerelésben. Forgalmaztak hullámosított rétegből összeállított bitumenes papírlemezeket is, ezek azonban könnyen korhadtak, és legfeljebb padlások hőszigetelésére voltak alkalmasak.
Nagy cellulóztartalmú növényi rostokból forgalmaztak olcsó, ámde lágy és nedvszívó szigetelőlemezeket. Beépítéskor külön vízszigetelő réteget igényelt, fedővakolatába dróthálót kellett tenni. A cellulózból, kovaföldből és mészből gőznyomás alatt készült anyag kevésbé volt hajlamos a rothadásra. Mindkét terméket az 1930-as években alkalmazták.
Gyártása
A cellulóz (régiesen: sejtkemény e vagy sejtanyag) egy összetett szénhidrát. A cellulóz szó a francia sejt (cellule) és egy bizonyos fajta cukor (glükóz) összetételéből ered. Béta-D-glükózból (köznapi nevén szőlőcukor) származtatott poliszacharid (nagy molekulájú szénhidrát).
7.46. ábra. A cellulózszigetelés gyártásának technológiai sorrendje
A cellulózszigetelés nyersanyaga kezeletlen, használt újságpapír. A gyártás a válogatással eredetileg kezdődik, majd az alapanyag először egy tisztító kabinba kerül, ahol megtisztítják az idegen anyagoktól és csírátlanítják. A fémeket (pl. gemkapcsokat) elektromágnessel távolítják el.
A gyártástechnológia harmadik lépésében a megtisztított anyag az őrlőmalomba kerül, ahol először a durva-, majd pedig a finomőrlés következik. Fontos, hogy az őrlés minél alaposabb legyen, ugyanis a cellulózrost mérete és levegővisszatartó képessége befolyásolja, hogy később mennyire roskad meg és milyen mértékben vezeti a hőt.
Következő lépés az őrölt, pelyhesített alapanyaghoz adalékanyagok (bórax, borsó és foszfátok) hozzáadása. Erre tűzvédelmi megfontolások miatt van szükség, valamint amiatt, hogy az anyag védve legyen rágcsálóktól, rovaroktól, gombáktól és más kártevőktől. Az utolsó fázis a csomagolás, amikor a kész hőszigetelő anyagot műanyag zsákokba töltik.
Tulajdonságai
A cellulózrostok és a közöttük lévő levegő kiváló hőszigetelő képességet biztosítanak, a bórax tűzzel szemben ellenállóvá teszi, a magnézium-szulfát vagy más néven keserűsé pedig távol tartja a rovarokat, gombákat és rágcsálókat, valamint védi a korhadástól.
A kis hővezetési tényezőt és biztos térkitöltést a cellulóz hőszigetelés nagy rétegvastagság esetén is biztosítja. A cellulóz hőszigetelés jobb hőszigetelő képességű, mint az ásványgyapot szigetelések, amely tulajdonságát erősíti a bedolgozási technológiája is, aminek köszönhetően képes akár a legkisebb üregeket is kitölteni. Ezzel hézagmentes szigetelés alakítható ki, ez pedig jelentősen csökkenti a hőhidak kialakulásának kockázatát.
7.11. táblázat. A cellulózszigetelés fontosabb anyagtulajdonságai
| Tulajdonság | Jel | Mérték-egység | Érték |
|---|---|---|---|
| Testsűrűség | ρ | kg/m3 | 20-200 |
| Nyomószilárdság | σ nyomó | kPa | 15-80 |
| Húzószilárdság | σ húzó | kPa | 5-20 |
| Hajlítószilárdság | σ hajlító | kPa | - |
| Fajhő | Ϲ | J/kg x K | 600-840 |
| Vízfelvétel (rövid idejű) | W | kg/m2 | 1 |
| Vízfelvétel (hosszú idejű) | W | kg/m2 | 3 |
| Hővezetési tényező | λ | W/m x K | 0,035-0,045 |
| Páradiffúziós ellenállási szám | µ | - | 1-3,5 |
| Páradiffúziós tényező | - | mg/ Pa x h x m | 0,175-0,600 |
| Gyulladási hőmérséklet | T | °C | 100-200 600-750 |
| Tűzvédelmi osztály | - | - | E |
A cellulózszigetelés képes a levegő páratartalmától függően nedvességet felvenni vagy leadni. Ennek köszönhetően javítja a belső tér komfortját, ugyanis szabályozni tudja a belső tér páratartalmát, miközben hőszigetelési tulajdonságai nem változnak.
A cellulózszigetelés újrahasznosított anyagból készül, így előállításához jóval kevesebb energia szükséges, mint a hagyományos anyagok (pl. ásványgyapotok) esetén. Teljes mértékben újrahasznosítható, kivitelezése gyors, egyszerű, időtakarékos, ráadásul nem jár hulladékképződéssel. Az adalékszereknek köszönhetően kártevőktől mentes, ellenáll a rothadásnak, gombásodásnak. Nagy tűz-állóságú, az éghető szigetelések között a legjobb minősítésű hőszigetelő anyag.
Alkalmazása
A cellulózszigetelések kiválóan alkalmasak új épületek tetőszigetelésére, meglévő épületek utólagos tetőszigetelésére, kis energiafelhasználású házak, zárófödémek, közbenső födémek, aljzatok, belső és külső szerelt falak, valamint homlokzatok szigetelésére.
A cellulózszigetelés kivitelezése gép használata nélkül, manuálisan, vagy pedig egy kifejezetten erre a célra készült speciális befúvógéppel történik. Ilyenkor az összetömörített agyagot a befúvógép fellazítja, majd nagynyomású levegővel fújja be egy csövön keresztül a szigetelendő felületre vagy üregbe. Az ily módon befújt szigetelőanyag tökéletesen kitölti a rendelkezésre álló üreget, a szerkezet legapróbb réseibe is bejut, így összefüggő szigetelést biztosít.
Bedolgozási módok:
- laza feltöltéses technológia,
- szigetelő pellet,
- nyílt befújásos technológia,
- zárt befújásos technológia,
- felületre fújt technológia.
A) Laza feltöltés
Laza feltöltés alkalmazható abban az esetben, ha aljzatok alatti vékony úsztatóréteg készül. Ez a legegyszerűbb technológia, hiszen a szigetelési munka manuálisan, gép felhasználása nélkül is megoldható.
Vízszintes szerkezetek nem terhelhető szigetelésére alkalmas. A kényelmesebb kézi feldolgozhatóság érdekében az anyag betöltése a zsákokba lazább, kevésbé tömörített, mint a befújásos technológiához szükséges szigetelőanyag. A szigetelés kivitelezése: a szigetelőanyagot a kívánt rétegvastagságban egyenletesen kiöntik, majd ezt elsimítják, és a megfelelő szintbe hozzák.
B) Szigetelő pellet
A szigetelő pellet a gép használata nélkül bedolgozható cellulóz hőszigetelések másik típusa. Ez a cellulózrostból álló granulátum padlószigetelés készítésére alkalmas. A 3-8 mm szemcsenagyságú granulátumot kézzel elszórják a felületen, majd 30-80 mm vastagságban elsimítják. Teherhordó szigetelőréteg készítésére is alkalmas.
C) Nyitott befújás
Nyitott befújás alkalmazható új vagy meglévő fagerendás födémek köztes és zárófödémek tökéletesen résmentes szigetelésére. A padlástér ebben az esetben nem járható.
D) Zárt befújásos technológia
Ez a technológia akkor használatos, ha az anyagot zárt térbe kell bejuttatni. Ilyenkor az anyag a rendelkezésére álló teret teljesen hézagmentesen kitölti. A befúvógép az összetömörített anyagot fellazítja, majd nagynyomású levegővel fújja be egy csövön keresztül a szigetelendő üregbe. A zárt térben a papírszálak méretpontos, hézag- és hőhídmentes, egyenletesen eloszlott szigetelőpaplant alkotnak. A befújáshoz speciális befúvógépet és csövet alkalmaznak. A befújásos technológia a kivitelezést jelentősen egyszerűsíti és lerövidíti, ugyanis az anyagot nem kell az épületen belül kézi erővel mozgatni, és minden szerkezet a földszintről szigetelhető.
A technológia alkalmas borított fafödémek, homlokzatok, valamint könnyűszerkezetes épületek falainak, födémjeinek hőszigetelésére. Előszeretettel alkalmazzák szarufák közti hőszigetelésre is. Nagy hőtehetetlenségi együtthatója miatt nagy a felmelegedés fáziseltolódása, ezáltal nyáron jelentősen később melegszik fel az épület.
E) Felületre fájt technológia
A speciális, felületre fújt technológia egy olyan nedves kivitelezési mód, amely egyrészt lehetővé teszi a függőleges irányú, nyitott, szabad felületek hőszigetelését, másrészt alkalmazható mennyezetek, boltozatok hangszigetelő, hangelnyelő rétegének létrehozásához. Ezzel a fajta bedolgozási móddal műemlék épületek külső falának párazáró réteg nélküli, belső oldali, vakolható hőszigetelése is kialakítható.
F) Cellulóz hőszigetelő paplanok
A feltöltéses és a befúvásos technológia mellett újabban cellulózból is készítenek könnyű és rugalmas hőszigetelő paplanokat, amelyek elsősorban járható és nem járható padlásfödémek, vázas falszerkezetek, valamint magastetők szarufák közötti hőszigetelésére alkalmasak.