Málokdo ví, že prvním producentem minerálních vat byla sama příroda. Na Havajských ostrovech, v blízkosti činných sopek, vymršťuje probublávající magma na povrchu země kapky ve žhavém stavu, a pokud současně fouká i silný vítr od moře, pak účinky síly větru a prudké ochlazení napomáhají vzniku izolačních vláken.

Tato vlákna se na úbočí sopek ukládají v chomáčky, které některé druhy ptáků sbírají a používají v období hnízdění jako ideální materiál pro zabezpečení stabilní teploty snůšky. Tak lze pozorovat v přírodě vznik tepelné izolace bez jakéhokoli přispění lidské ruky.

Jak to bylo s výrobou

První pokusy s výrobou izolací na bázi tavení hornin a jejich rozvláknění se uskutečnily roku 1840 ve Walesu, ovšem teprve od roku 1871 byla zahájena průmyslová výroba v Osnabrücku v Německu. Jako základní surovina posloužila vysokopecní struska, později se tavil čedič, diabas i jiné kompaktní a těžké vyvřelé horniny, a k nim se struska už jen přidávala v malých příměsích. Princip se od přírodního moc nelišil: z kupolové pece se nechal vytékat tenký pramének horké lávy na rychle rotující chlazené kotouče – tzv. rozvlákňovací stroje. Vlákna se po ochlazení proudem vzduchu ukládala na dopravníkový pás, lisovala se a řezala na role nebo desky. Některé typy výrobních linek poskytovaly na výstupu jen beztvaré žmolky, tzv. volnou vlnu, která se vkládala do přepravních pytlů – a na místě stavby se pak vkládala manuálně do prostoru určeného k izolování.

Později byla objevena další cesta výroby vláknitých izolací s využitím sklářských pecí a zpracovávající tavené sklo, a to vytlačováním jemnými tryskami, ochlazením vláken a ukládáním na dopravník. Inovativním krokem výroby nejjednodušších izolačních výrobků se později stalo nastříknutí pojiva v kapalném nebo gelovitém stavu, přičemž se v dalším postupu výroby pojivo vytvrdí na pevnou hmotu – syntetickou pryskyřici (termoset). Tato pryskyřice váže strukturu stlačených a navzájem se dotýkajících vláken do určitého prostorového uspořádání, charakterizovaného odlišnými mechanickými vlastnostmi, pružností a pochopitelně také rozdílnými izolačními schopnostmi.

Izolují a propouští

Míra izolačních schopností je dána kvalitou vláken – tedy tím, jak málo vedou teplo, a velikostí vzduchových komůrek, které jsou vymezeny pomocí vláken. Jelikož tyto izolace jsou silně porézní, propouštějí vzduch i vodní páry. Z tohoto důvodu je důležité použít takovou konstrukci, která nezablokuje žádoucí difuzní proces – tedy nikoliv plech či parozábranu apod. Anebo naopak – pokud difuzi z určitých důvodů nechceme dovolit, pak se izolace musí doplnit o těsnicí vrstvu.

Tepelněizolační vlastnosti

Izolace ze skla vykazují v laboratorních podmínkách menší součinitele tepelné vodivosti než kamenná vlna, tedy jinak řečeno, mají lepší izolační vlastnosti. Ze zkušenosti projektantů, uživatelů a soudních znalců však vyplývá, že u provětrávané konstrukce se tato výhoda v řídké a lehké skelné vatě ztrácí: v zimě pronikne studený větrací vzduch proudící paralelně s povrchem izolantu do určité hloubky, která závisí kromě jiného na hustotě izolace, a tím se ztráta tepla zvětšuje.

Pokud bude izolace navíc zatížena i větší vlhkostí (v zimě má vnější vzduch relativní vlhkost až 80–85 %), pak se zhorší i tepelněizolační vlastnosti celého izolantu. Někteří výrobci skelné vlny aplikují dokonce hydrofilní pojiva na bázi složených cukrů, což má také významný vliv na nasákavost a ovlivnění tepelných vlastností za vlhka (kromě toho, že to poskytne živnou půdu mikroorganismům). Důležité je, že v rámci kontaktního zateplení (ETICS) se desky ze skelné vlny nesmí používat kvůli chemické nesnášenlivosti vlny s alkalickými lepidly a maltami na bázi cementu, které se v rámci certifikovaných systémových řešení standardně používají. V tomto případě jsou vhodnější kamenné izolace.

Požárně technické vlastnosti

V této oblasti panují mezi kamennými a skelnými izolacemi nejmarkantnější rozdíly. Skelná izolace „ustupuje“ před žárem, vytváří kuličky a žmolky a přestává izolovat jak tepelně, tak požárně. Naproti tomu kamenná vlna se pro požární ochranu hodí naprosto výborně, a to od objemové hmotnosti 40 a více kg/m³. Při ochraně proti požáru musí izolace mít dostatečné množství vláken (tedy hustotu), aby při vypálení pojiva, které drží izolaci pohromadě, nedošlo k sesypání vláken a ztrátě izolační funkce.

Pro některé náročnější konstrukce s delší požární odolností, například 90 a více minut, se proto aplikují izolace zásadně okolo 100 kg/m³. V praxi se při požáru často zvlní, rozpraská a nakonec rozpadne jedna strana požární přepážky a izolační vlna je pak vystavena zcela přímým účinkům plamenů, spalin a hlavně sálavému teplu. To ovšem kamenná vlna při vhodně zvolených parametrech po příslušnou dobu vydrží. Existují dokonce izolační výrobky z kamenné vlny se speciální konstrukcí, které vydrží i požár s teplotou 1 200 °C, což odpovídá tunelové nebo uhlovodíkové zkušební křivce. Slouží pro aplikaci v tunelech anebo v rafineriích a zařízeních na zpracování, transport a uskladnění ropy.

Cit pro materiál

Výrobci skelné vlny používají moduly s rozměry 1 200 a 1 250 mm, jejich charakteristickým produktem je nejčastěji role – tedy lehký pás svinutý do spirály, donedávna výhradně komprimované do přepravního obalu. Naproti tomu výrobce kamenné vlny charakterizovala snaha o výrobu převážně desek s rozměry 1 000 × 500 nebo 600 mm, spíše středně těžkých a těžkých, a teprve od nedávné doby také komprimovaných – pouze v lehkém sortimentu. I přes snahu o výrobu určitých univerzálních izolací není jejich použití nikdy příliš široké a „multifunkční“.

Tomu odpovídá poměrně velmi široký sortiment izolací s rozdílnými hodnotami stlačitelnosti, ohybové tuhosti, pružnosti, zotavení po stlačení, tření na styčných plochách, hustoty i jiných vlastností. Na mnohé případy nestačí jen číselné hodnocení podle norem, ale je nutné, aby měl projektant a uživatel alespoň nějaké praktické zkušenosti a také cit pro materiál. V tomto ohledu se dá říci, že u obou skupin izolace existuje vždy několik postupů a výrobků, které lze buď přímo, nebo po uzpůsobení úspěšně použít pro daný účel.

Akustické vlastnosti

Akustická pohltivost závisí vždy na povrchu a jeho členitosti (poréznosti), tloušťce izolace a na odstupu od izolované konstrukce. Povrch izolace musí být nezakrytý, pokud je před ním obklad, musí být obkladové prvky dostatečně hustě perforovány, aby neměly akusticky reflexní účinek. Co se týká vzduchové neprůzvučnosti, platí pravidlo, že každá konstrukce má tuto neprůzvučnost úměrnou plošné hmotnosti prvků. Ideální a doporučované objemové hmotnosti pro příčky a podhledy v rámci technologií suché výstavby – montovaných příček ze SDK, sádrovlákna, cementových a cementotřískových i OSB desek, jsou v rozmezí 40–75 kg/m³, nejčastěji 50 kg/m³. S rostoucí plošnou hmotností izolace se útlum konstrukce zvětšuje, ale nemusí to být nad určitou hranici ekonomické.

Dopad na životní prostředí

Hodnocení dopadu výrobku na životní prostředí je založeno na několika parametrech: na množství energie potřebné pro výrobu 1 m² izolačního výrobku potřebného pro zateplení určité části stavby se stejnou úrovní energetické náročnosti pro vytápění – tzv. množství šedé energie vložené do izolace. Další důležitou roli hraje množství surovin a jejich doprava do místa spotřeby, kromě toho také jejich nahraditelnost a obnovitelnost (resp. dostupnost). Dále se musí brát v úvahu spotřeba ostatních pomocných prostředků pro výrobu (chladicí voda) a množství škodlivin vznikající při výrobě izolace (únik do ovzduší, do půdy a spodních nebo povrchových vod).

Tyto charakteristiky se u skelné a kamenné vlny příliš neliší, podstatný je však rozdíl v dopadu na životní prostředí na samém konci životního cyklu, kdy se snímá izolace a stavba podstoupí demolici nebo generální opravu. V takovém případě se izolace nahrazuje novou – a stará, původní izolace se musí odstranit na skládku odpadu (případ skelné izolace) nebo se slisuje do briket a znovu přetaví na prvotřídní výrobek (kamenná vlna – ale ne u úplně všech výrobců).

text: Stojan Černodrinski, foto: archiv firem

Poslat Messengerem

13.06.2014 | Stavba