TOPLOTNA IN ZVOČNA IZOLACIJA PRIPRAVILI: Jaka Srebot Andrej Tavčar Niko Štabuc Toni Roglič

UVOD izolacijske rešitve so prisotne prav povsod od avtomobilske industrije do gradbeništva. toplotne izolacije skrbijo za manjšo izgubo energije zvočne izolacije skrbijo za mirnejše bivanje v večini primerov se obe vrsti izolacije dopolnjujeta pri izdelavi in kasnejši vgradnji moramo upoštevati stopnje vnetljivosti oziroma ognjevarnost

UVOD NAJBOLJ POGOSTO UPORABLJENI MATERIALI: Ekspandirani polistiren - najbolj znan kot stiropor, je trda pena iz polistirena. Njegova toplotna izolacija znaša kar 0,040 W/mK. Je brez vonja in zaradi zaprte celične strukture ne prepušča vodne pare. Ekstrudirani polistiren - toplotno izolacijsko gradivo iz polistirena, ki ima visoko tlačno trdnost, ne vpija vode in je odporen na staranje. Njegova toplotna izolativnost je 0,024 – 0,033 W/mK. Izolacija se nanaša v debelini 20-140 mm. Kamena volna - material iz dveh kamnin (diabaza in dolomita), ki se jih najprej raztali, nato pa z razvlaknjevanjem mase nastane kamena volna. Stisnjena volna v plošče ima lahko različne gostote. Njegova toplotna izolativnost znaša 0,038 W/mK. Steklena volna - je najpogosteje uporabljen material za toplotno izolacijo. Sestavljena je iz steklenih vlaken, stisnjenih v plošče različne gostote in trdnosti. Njena toplotna izolativnost znaša 0,033 – 0,045 W/mK, debelina izolacije pa je nekje med 20 in 200 mm. Celulozni kosmiči - celulozna toplotna izolacija se pridobiva iz starega časopisnega papirja, katerega toplotna izolativnost meri 0,0333W/mK. Zmlete drobne časopisne kosmiče se impregnira z borovo soljo. S tem postane gradivo odporno proti ognju, škodljivcem in plesnijo.

UVOD NAJBOLJ POGOSTO UPORABLJENI MATERIALI: Lesna vlakna - les je naravno gradivo, ki ima zelo dobre izolacijske sposobnosti (0,040 W/mK). Tako ima 10 cm masivnega lesa iglavca enako toplotno izolativnost, kot 160 cm debeli betonska stena. Pluta - je lubje hrasta plutovca, ki se obrezuje vsakih 8-9 let. Je lahek in elastičen material, ki ni občutljiv na vlago in nizke temperature, ne trohni in ne gnije. Njena slaba lastnost je vnetljivost, a pri gorenju ne nastajajo strupeni plini. Kokosova vlakna -vlakna, ki obdajajo kokosov oreh, so izredno obstojna, elastična, žilava in votla. Prav zaradi teh lastnosti so kokosova vlakna odličen toplotni izolator. Toplotna izolativnost = 0,045 W/mK. Bombaž - izolacija iz bombaža je novejše naravno gradivo z dobrimi toplotnoizolacijskimi lastnostmi. Njegova toplotna izolativnost je 0,040 W/mK. Konoplja - se med drugim uporablja tudi za toplotno izolacijo. Surovina za toplotno izolacijo iz konoplje so vlakna iz stebel konoplje. Pridelava te kulture se v EU vsako leto povečuje (največja stopnja opojnih substanc je 0,3%). Lan - je prastara, hitro rastoča kmetijska rastlina, ki raste tudi pri nas. Iz njegovih vlaken nastane zelo učinkovita toplotna izolacija. Ovčja volna - toplotna izolacija iz ovčje volne je edina živalskega izvora v tej skupini gradiv. Proizvodnja zahteva minimalne količine energije.

ZVOČNA IZOLACIJA uporablja se predvsem pri gradnji objektov. zvok je človeku zaželena in koristna informacija, z govorom se medsebojno sporazumevamo, z glasbo izražamo občutke in naša stanja, zvoki narave nam sporočajo dogajanje v naši okolici. hrup je zvok, ki v naravnem ali življenjskem okolju vzbuja nemir, moti človeka in škoduje njegovemu zdravju in počutju ali škodljivo vpliva na okolje. posebne vrste zvočne izolacije se uporablja v glasbenih studiih, kjer je zelo pomembno doseganje maksimalne akustike (poudarjanje želenih zvokov in odstranjevanje ali zmanjševanje neželenih). prag slišnosti – 0dB prag bolečine – 120dB odločitev o načinu  protihrupne  zaščite je odvisna  od ravni (izvora) hrupa in njegove frekvenčne karakteristike, zato so meritve  hrupa vedno potrebne. Bolje kot poznamo karakteristike vira hrupa, boljše rezultate  lahko dosežemo pri izvajanju protihrupne zaščite.

ZVOČNA IZOLACIJA Zaznavanje znižanja ravni hrupa v ušesu Primer: raven hrupa znaša 90 dB. Zmanjšanje iz 90 dB na 85 dB (-5dB) uho zazna kot znižanje hrupa za 34%.

TOPLOTNA IZOLACIJA uporablja se predvsem pri gradnji objektov in naprav. toplotna izolacija pozimi preprečuje prehod toplote iz objekta navzven in poleti od zunaj navznoter. Tako ohranja zaželeno temperaturo v prostorih. dobro načrtovanje izolacije pomembno predvsem pri ekonomiki obekta pomembna paroprepustnost Pri zagotavljanju toplotne izolacije je potrebno paziti na: ekonomičnega izvajanja in optimalne učinkovitosti preprečevanja toplotnih mostov toplotne stabilnosti v letnem času preprečevanja prevelike kondenzacije vodne pare v gradbenem elementu in na notranji površini gradbenega dela stavbe zaščite gradbenega dela stavbe pred prevelikim dilatacijskim delovanjem zagotavljanja zdravega in udobnega bivanja znatnih prihrankov energije za ogrevanje in/ali hlajenje

KOMBI PLOŠČE so plošče, ki združujejo toplotno in zvočno izolacijo pojavljati so se začele v 60. letih prejšnjega stoletja najprej so se uporabljala lesna vlakna, kasneje pa stiropor in kamena volna

IVERNE PLOŠČE IZ KONOPLJEVEGA OSLEZA nizka gostota (0,10 g/cm3, 0,15 g/cm3, 0,20 g/cm3, 0,25 g/cm3 in 0,30 g/cm3) relativno dobre mehanske lastnosti in zadovoljive dimenzijske stabilnosti toplotna izolativnost primerljiva s stekleno volno visoka zvočna izolativnost ne vsebujejo prostega formaldehida uporabne za gradnjo montažnih hiš ter notranjo uporabo IZDELAVA: priprava surovine oziroma razrez jedra konopljevega osleza na palice 1200 mm in premera 1 – 2 mm navlaževanje palic do gostote 140 kg/m3 mletje palic v sekance dolžine 50 mm sušenje do zračno suhega stanja natres surovine na šablono 300 x 300 mm stiskanje (7 – 10 min) na debelino 12 mm pri tlaku 1MPa, T 183 0C kondicioniranje pri sobni temperaturi do vsebnosti vlage 5 – 7 %

IVERNE PLOŠČE IZ KONOPLJEVEGA OSLEZA TESTIRANJE: TRITOČKOVNI UPOGIBNI TEST test je bil izveden na dveh vzorcih dimenzij 230 x 35 x 12 mm iz posamezne plošče. Medosna razdalja je znašala 180 mm, hitrost upogiba pa 10mm/min. TEST RAZSLOJNE TRDNOSTI za test so uporabili 5 do 7 vzorcev dimenzij 50 x 50 mm Rezultat: dobre mehanske lastnosti, premo sorazmerno povečevanje z večanjem gostote. Boljše lastnosti pri ploščah z daljšo izpostavitvijo vroči pari.

IVERNE PLOŠČE IZ KONOPLJEVEGA OSLEZA TESTIRANJE: TEST DIMENZIJSKE STABILNOSTI za test stabilnosti oz. nabreka so uporabili vzorce dimenzij 50 x 50 mm in jih izpostavili vodi za 24 ur Rezultat: debelinski nabrek zelo zadovoljiv. Delci v sami plošči imajo nizko kohezivno razmerje. Manjši nabrek je posledica brizganja vroče vodne pare, katera izboljša dimenzijsko stabilnost delcev, s tem pa tudi plošče.  S pomočjo vodne pare je moč doseči degradacijo hemiceluloze v proste sladkorje, kateri se kasneje tvorijo v nove bolj hidrofobne polisaharide.

IVERNE PLOŠČE IZ KONOPLJEVEGA OSLEZA TESTIRANJE: TEST TOPLOTNE IN ZVOČNE IZOLATIVNOSTI testirali so na vzorcih z gostotami od 0,1 g/cm3 do 0,25 g/cm3. Za primerjavo so na enak način testirali tudi stekleno volno. Vzorci za toplotno izolativnost so znašali 50 mm x 50 mm, za absorpcijo zvoka pa premera 84 mm in sicer po standardu JIS A 1405. Razpon frekvenc zvoka je znašal od 100 Hz do 2000 Hz. Rezultat: prevodnost toplote se s povečevanjem gostote povečuje. Izolativnost je zelo primerljiva stekleni volni in 28-krat boljša od betona, 3-krat boljša od borovine in 1,9- krat boljša od iverne plošče. Absorpcija zvoka zelo niha glede na frekvenco (zelo dobra pri visokih in slaba pri nizkih frekvencah), gostoto (boljša pri nižji gostoti) in debelino plošče (boljša pri večji debelini). Najbolje se je obnesla plošča z gostoto 0,15 g/cm3.

IVERNE PLOŠČE IZ DURIANOVE LUPINE IN KOKOSA dostopnost materialov razmerje 10% durianove lupine in 90% kokosovih vlaken gostota 856 kg/m³ dobra toplotna izolativnost prednost pri predelavi kmetijskih odpadkov zaradi lignina pomembna kemična sestava lupine in vlaken IZDELAVA: mletje durianove lupine na delce velikosti 1 x 2 cm sušenje lupine in vlaken pri T 80°C, 8 ur ponovno mletje ter separacija priprava mešanic 10:90, 25:75, 75:25 in 90:10 končno sušenje pri 103,5°C, 24h… durianova vlakna 7%, kokosova vlakna 9% oblepljanje z lepilno mešanico (12% UF lepila + 1% parafinskega voska) ročno natresanje na šablono 350 x 350 mm ročno predstiskanje stiskanje (10 min) na debelino 10 mm pri tlakih: 8, 1,5 in 1 Mpa, T 160°C kondicioniranje plošče za 24 ur

IVERNE PLOŠČE IZ DURIANOVE LUPINE IN KOKOSA TESTIRANJE: VPLIV MEŠALNEGA RAZMERJA IN GOSTOTE NA VSEBNOST VLAGE IN ABSORPCIJO VODE vsebnosti vlage, je obratno sorazmerna s količino kokosovih vlaken v plošči. To pomeni da višji kot je odstotek durianove lupine višja je vlažnost (lupina ima več hemiceluloze). večji kot je bil procent kokosovih vlaken, več je bilo lignina kar kaže na to da je bila plošča bolj odporna proti vlagi. VPLIV MEŠALNEGA RAZMERJA IN GOSTOTE NA DEBELINSKI NABREKB plošče z nižjo gostoto imajo manjši debelinski nabrek, kar je posledica manjšega zgostitvenega faktorja in »spring back« efekta večji debelinski nabrek zaradi hemi-celuloze je bilo zaznati pri ploščah, ki je bila pripavljena iz mešanice z večjim procentom durianove lupine.

IVERNE PLOŠČE IZ DURIANOVE LUPINE IN KOKOSA TESTIRANJE: VPLIV MEŠALNEGA RAZMERJA IN GOSTOTE NA NOTRANJO POVEZANOST VLAKEN večja kot je gostota bolj so delci stisnjeni več kot je kokosovih vlaken boljša je povezanost saj je delež lignina večji VPLIV MEŠALNEGA RAZMERJA IN GOSTOTE NA STRIŽNI MODUL (MOR) in MODUL ELASTIČNOSTI (MOE) oba parametra se povečujeta s povečevanjem deleža kokosovih vlaken in s tem lignina ter z višanjem gostote oz. stisnjenosti VPLIV MEŠALNEGA RAZMERJA IN GOSTOTE NA TOPLOTNO PREVODNOST večja kot je gostota večja je toplotna prevodnost (manj orostih prostorov) večji delež kokosovih vlaken poveča toplotno prevodnost prevodnost med 0,0728 in 0,1345 W/mK (izolacija sten…)

IVERNE PLOŠČE IZ DURIANOVE LUPINE IN KOKOSA TESTIRANJE: PRIMERJAVA IVERNE PLOŠČE IZ LUPINE DURIANA IN KOKOSOVIH VLAKEN IN VLAKNENE PLOŠČE MDF najbolj optimalna je mešanica 90% kokosovih vlaken in 10% dorianove lupine povezanost vlaken in MOR je višja pri optimizirani iverni plošči kot pri MDF zaradi višje vsebnosti lignina MOE je večji pri MDF zaradi manjše vsebnosti lignina vsebnost vlage, debelinski nabrek in absorbcija vode so manjši pri iverni plošči zaradi visokega deleža lignina v plošči in seveda same stisnjenosti

TERMIČNE LASTNOSTI VEZANIH SENDVIČ PLOŠČ (PSW) uporablja se v konstrukcijske namene dobra toplotna izolativnost prednost relativno nizka gostota 350 – 400 kg/m3 ZGRADBA: SL – vezana plošča… 2 x 10 mm CL – lesena vlakna z nizko gostoto… 76 mm debelina plošče 96 mm TESTIRANJE: prehod toplote (prestop toplote + prevod toplote) prevod toplote l [W/mK] toplotna upornost… R [m2K/W] toplotno difuzivnost… D (a) [m2/h] prehod toplote se je izmeril za vsako plast PSW kompozita posebej in nato še za ploščo kot celoto. Ugotovili so da je teorija toplotne prehodnosti primerna za cel kompozit.

TERMIČNE LASTNOSTI VEZANIH SENDVIČ PLOŠČ (PSW) vsebnost vlage v materialu lahko bistveno vpliva na toplotno prevodnost predvsem toplotnih izolatorjev, zato standardi predpisujejo tudi kontrolo navlaževanja konstrukcij z difuznim prehodom vodne pare toplotna difuzivnost je mera za hitrost potovanja toplote po snovi, ki je podana kot razmerje med toplotno prevodnostjo snovi (λ), produktom gostote (ρ) in specifično toplotno kapaciteto snovi (cρ)

TERMIČNE LASTNOSTI VEZANIH SENDVIČ PLOŠČ (PSW) REZULTATI: rezultati so bili boljši od ostalih lesnih plošč s področja toplotne izolacije rezultati so bili boljši od izolirnih plošč s področja ohranjanja toplote rezultate toplotne prevodnosti PSW, upornosti in difuzivnosti so primerjali s komercialno uporabljenimi lesnimi kompoziti (iverke, OSB,…), masivnim lesom, in s komercialnimi izolatorji (steklena volna, stiropor…) KAKOVOST IZOLACIJE: termična izolacija: izolatorji  PSW  masivne plošče  plošče lesenih kompozitov toplotna upornost: PSW  izolatorji  masiva  plošče ohranjanje toplote: : PSW = plošče  masiva  izolatorji