Možnosti uplatnění technického konopí při výrobě tepelněizolačních materiálů

Nedostatek tepelněizolačních materiálů na našem trhu vyvolal enormní zvýšení jejich cen. Čeští prodejci se zvýšenou poptávku snaží vykompenzovávat dovozem materiálů ze zahraničí, především z Polska, Německa, Ukrajiny a v poslední době dokonce i z Číny. Vzhledem k tomu, že česká surovinová základna je relativně omezená, je trendem posledních let snaha najít další snadno obnovitelné zdroje vhodné pro výrobu tepelněizolačních materiálů. Tento článek se věnuje možnostem využití technického konopí jako rychleobnovitelného surovinového zdroje pro výrobu tepelněizolačních materiálů pro použití ve stavebnictví.

 

Konopí má v Evropě již několikatisíciletou tradici. Jedná se o jednoletou rostlinu poměrně náročnou na vodu, půdu i agrotechniku. V České republice ji lze pěstovat do nadmořské výšky 450 m. Výhodou konopí je jeho krátké vegetační období – v některých oblastech lze konopí sklízet až dvakrát do roka. Pro technické účely se využívá konopí seté, což je robustní bylina se vzpřímenou, řídce větvenou lodyhou, dorůstající výšky 2–6 metrů. Na příčném řezu je lodyha v bazální části stlačeně válcovitá, v horní je hranatá a uvnitř dutá. Konopí je tvořeno převážně:

– celulózou (44–55 %),

– hemicelulózou (16–18 %),

– ligninem (4–28 %),

– pektiny (4–18 %),

– pryskyřicemi, popelovinami a proteinem (6–7 %).

 

Obsah ligninu ve stonku se během vegetačního období mění. Největší obsah ligninu rostlina obsahuje v době zrání semene.

Konopí seté si v posledních letech nachází uplatnění i ve stavebním průmyslu. Z konopných rostlin se pro stavební účely získávají vlákna a pazdeří. Konopné vlákno se získává na speciální lince, kde dochází k odstranění pazdeří ze stonků.

Konopné vlákno se vzhledem ke svým fyzikálním a mechanickým vlastnostem velmi dobře hodí pro výrobu tepelněizolačních vláknitých desek. Tyto desky se vyrábějí na speciální výrobní lince, kde je konopné vlákno kráceno na požadovanou délku, smícháno s cca 15% přídavkem polyesterových vláken a dalších příměsí (především soli kyseliny borité), které mají zaručit požární odolnost a odolnost vůči biologickému napadení. Přídavek polyesterových vláken dává konopným izolačním deskám požadovanou pružnost a stabilitu. Konopné desky se lisují za tepla na požadovanou objemovou hmotnost, která se většinou pohybuje v rozmezí od 30 do 100 kg.m^–3.

Součinitel tepelné vodivosti desek z konopných vláken se pohybuje v rozmezí hodnot 0,035– 0,050 W.m^–1.K^–1 v závislosti na objemové hmotnosti. Obecně platí, že hodnota součinitele tepelné vodivosti klesá spolu se vzrůstající objemovou hmotností materiálu (dochází k omezení přenosu tepla vlivem proudění vzduchu v pórové struktuře materiálu).

Vláknité konopné desky jsou velmi dobře propustné pro vodní páru. Faktor difuzního odporu konopných desek se pohybuje v rozmezí 2–6 v závislosti na objemové hmotnosti materiálu a jeho vlhkostním obsahu. Schopnost materiálu absorbovat vzdušnou vlhkost přispívá k udržení optimální hladiny relativní vlhkosti v interiéru stavebních konstrukcí (pozitivní účinek na lidské zdraví). Požární odolnost izolačních desek je většinou zvýšena přídavkem solí, přičemž reakce těchto izolačních desek na oheň je nejčastěji klasifikována třídou E.

Tepelněizolační desky vykazují také velmi dobré akustické vlastnosti. Vysoká hodnota zvukové pohltivosti je dána zvýšenou pórovitostí konopného vlákna oproti např. vláknu skleněnému nebo minerálnímu.

Tepelněizolační desky je možné aplikovat v exteriéru i interiéru stavebních konstrukcí. Desky se nejčastěji osazují do lehkých ocelových nebo dřevěných rámů nebo je je možné při vyšší objemové hmotnosti aplikovat přímo na povrch stavební konstrukce (ETICS).

Pazdeří vzniká jako odpad při získávání konopného vlákna. Svojí povahou je odpadní pazdeří velmi podobné dřevěným pilinám a hoblinám, proto je i využití pazdeří ve stavebnictví velmi podobné využití dřevěných pilin a hoblin. Částice odpadního pazdeří se pojí nejčastěji klasickými anorganickými pojivy – cementem a vápnem. Nicméně vzhledem ke skutečnosti, že pazdeří obsahuje vysoký podíl ligninu, který zpomaluje tvrdnutí cementu, využívají se často také alkalicky aktivovaná pojiva, jako je například vysokopecní struska aktivovaná vodním sklem. Samotné pazdeří se před použitím krátí na požadovanou délku a dále se čistí od velmi jemných podílů, prachových částic a různých dalších nečistot. Ze zavlhlé směsi se lisováním a vibrolisováním vyrábí izolační desky, případně tvarované výrobky (tepelněizolační tvarovky pro zdění).

Součinitel tepelné vodivosti desek z pazdeří se pohybuje v rozmezí hodnot 0,05–0,015 W.m^–1.K^–1 v závislosti na objemové hmotnosti, která se pohybuje v rozmezí 250–500 kg.m^–3. V případě desek z pazdeří se tepelná vodivost materiálu spolu s objemovou hmotností zvyšuje.

Vzhledem k přídavku anorganického pojiva jsou desky z pazdeří odolné vůči biologickému napadení. Co se týče vlhkosti, lze desky z pazdeří označit jako citlivější na prostředí se zvýšenou relativní vlhkostí vzduchu. Jejich výhodu lze vidět především při použití v interiérech objektů, kde fungují jako vlhkostní zásobník v zimním období. V období, kdy je relativní vlhkost zvýšená, dokáží tyto materiály přebytečnou vlhkost absorbovat, a naopak v době, kdy je vnitřní relativní vlhkost nízká, dokáží absorbovanou vlhkost zpětně uvolnit, a relativní vlhkost prostředí tak zvýšit. Faktor difuzního odporu desek z pazdeří se pohybuje v rozmezí 3–8 v závislosti na objemové hmotnosti. Desky z pazdeří lze podobně jako desky z konopného vlákna použít pro vnější i vnitřní zateplení. Vzhledem ke skutečnosti, že tyto desky vykazují oproti deskám z konopného vlákna lepší mechanické vlastnosti, dají se tyto výrobky velmi dobře použít při kontaktním zateplení.

Speciální skupinu tvoří tvarované výrobky – tvarovky pro zdění, kde konopná hmota plní funkci ztraceného bednění. Vzhledem ke skutečnosti, že konopná izolační hmota vykazuje až o 60 % lepší tepelněizolační vlastnosti oproti dřevocementu srovnatelných mechanických vlastností, dochází při použití konopí k eliminaci tepelných mostů ve zdivu, které tvoří žebra a stěny tvarovek.

 

Technické konopí představuje velmi zajímavý surovinový zdroj, který je na území ČR relativně dostupný, snadno obnovitelný, finančně nenáročný a zajímavý z environmentálního hlediska.

Konopí se pěstuje bez použití herbicidů a pesticidů. A konopné vlákno se získává pouze mechanickým procesem bez použití chemických látek. Vzhledem k výše uvedeným možnostem využití odpadního pazdeří lze proces zpracování konopí považovat za bezodpadový a nezatěžující životní prostředí. Dále, vzhledem ke skutečnosti, že rostliny konopí během svého růstu spotřebovávají CO₂ z ovzduší, lze vidět význam pěstování a zpracování konopí i v oblasti redukce CO₂ a snižování globálního oteplování.

 

Tento příspěvek byl vytvořen za podpory výzkumného záměru MSM 0021630511 Progresivní stavební materiály s využitím druhotných surovin a jejich vliv na životnost konstrukcí.

JIŘÍ ZACH, IVANA SEDLÁŘOVÁ