Льняной утеплитель в 21 веке: есть смысл?

Льняной утеплитель занял особую нишу на рынке теплоизоляции, однако его цена вызывает ряд вопросов, на которые я постараюсь дать ответы в этом материале. Давайте рассмотрим потенциал льна в качестве утеплителя с современными требованиями к безопасности, теплосопротивлению, горючести, стоимости и другим критериям.

Материал основан на нескольких исследованиях из рецензируемых журналов, в частности Building and Environment, Landtechnik, Energy and Buildings.

Лен является однолетним растением с волокнистой структурой стеблей — с одного стебля можно получить от 20 до 50 тонких лубяных волокон. Волокнистые стебли льна использовались для теплоизоляции жилищ тогда, когда пенопласт и каменная вата никому и не снилась. Но актуален ли льняной утеплитель в 21 веке?

Почему утеплители из льна до сих пор востребованы?

Тепловые характеристики лубяных волокон льна признаются конкурентоспособными обычным утеплителям, что подтверждается научными исследованиями [1-4].

  • Теплопроводность λ Вт/м К = 0,039-0,040
  • Тепловое сопротивление при 100 мм Км2/Вт = 2,5
  • Удельная теплоемкость Дж/(кг.К) = 1800-2300
  • Плотность кг/м3 = 25-38
  • Воплощенная энергия, MДж/кг = 10
  • Паропроницаемость: Да. (Данные из Thermafleece and Ecological)

Доля волокнистых утеплителей на мировом рынке всего 0,5%, и не смотря на высокую стоимость спрос на них растет (были бы урожаи). Выбор материалов для экологического строительства ограничен, так как основывается на возобновляемом сырье, технологиях производства с низкими энергозатратами и повторном использовании. Лен соответствует этим требованиям с некоторыми оговорками.

Кроме того, для льняных и других целлюлозных утеплителей есть идеальная узкая ниша — старые деревянные дома. Это связано с более высокой остаточной влажностью материала, по сравнению с неорганическим теплоизолятором. Льняной или конопляный жгут традиционно используется в качестве изоляционной ленты между бревнами.

Требования к волокнистым утеплителям

Принято несколько международных стандартов качества и характеристик, применяемых к волокнистым утеплителям, таким как лен и конопля [11-15].

Безопасность

Эталоном для экоматериалов принято считать европейский знак качества «Natureplus». Получение маркировки Natureplus гарантирует лучшие технические и экологические характеристики для строительного материала. Льняная теплоизоляция немецких, финских и шведских производителей, в большинстве своем, имеют этот знак отличия.

Знак качества, присуждаемый экологическим стройматериалам.

Тепловые характеристики

Пористая капиллярообразная структура лубяных волокон льна делает его пригодным для теплоизоляции. 20-50 пучков пористых волокон длиной до полутора метров, заключенных в оболочку, содержат в себе по 10-40 отдельных «волосков», один стебель распушивается на 200-2000 элементарных ячеистых структур [17,18].

Капиллярность льняных волокон хорошо видна под электронным микроскопом.

Теплопроводность изоляции, изготовленной из льняных стеблей, сопоставима с традиционной изоляцией. Конечно, между значениями k всех теплоизоляционных материалов есть разница, в частности, в насыпной плотности (низкой у льняных утеплителей). Именно низкая насыпная плотность приводит к захвату большого количества воздуха в структуре волокна — основной задаче и функции теплоизоляции.

Монтаж, усадка, защита от влаги

Льняные блоки и маты не требуют дополнительных навыков монтажа, но режутся сложно. Из-за природной нестабильности волокна, утеплитель подвержен уплотнению и оседанию — это нужно учитывать при установке. Добросовестный производитель прописывает усадку и дополнительные рекомендации в характеристиках льняного утеплителя.

Утеплитель из льна плохо режется, в остальном монтаж не отличается от других утеплителей в виде матов и рулонов. К тому же, он не пылит.

Горючесть

Целлюлозные материалы сами по себе не являются огнестойкими. Массовая доля антипиренов в льняных утеплителях — около 20%. Чаще всего это соединения бора, условно безопасные. В финских исследованиях для предотвращения тления понадобилось 13% бора, что аналогично утеплителям из переработанной бумаги [19-20].

Стоимость сырья и его качество

Лен очень капризное растение с низкой урожайностью. Ему подходят умеренные климатические условия, но требуется особый уход и обработка. На теплоизоляционные свойства готового материала влияет время сбора урожая, сорт, погода и еще масса факторов. Это одна из причин высокой цены на льняной утеплитель. Посевные площади льна значительно ниже, чем в 19 и 20 веке, и предпочтение отдается масличным селекционным сортам [23,24]. Одним словом, лен — дефицит.

Как менялись посевные площади на протяжении 10 лет

Обработка волокна включает дорогостоящие механические, биохимические и микробиологические методы [27]. Чтобы стоимость утеплителя была в пределах разумного, пренебрегают частью этапов обработки. В частности, исследования показывают микробиологическое загрязнение образцов льняного утеплителя [28–30].

Качественные свойства волокон льна связаны с химическим составом и морфологическим строением. Эти показатели напрямую зависят от природных условий во время вегетации растения. Влияет ли это в дальнейшем на теплоизоляционные свойства материала — сложный вопрос, и исследований взаимосвязи довольно мало. В целом, определить качество волокна очень сложно, нужны микробиологические тесты и анализ на содержание влаги [27,26]. Влага снижает тепловые характеристики любой изоляции, а для натуральной этот вопрос важен вдвойне из-за возможного биологического заражения (устойчивость льна к микробному воздействию является мифом).

Лубяное волокно подвержено естественной усадке, что снижает его воздухопроницаемость со временем [27]. Капиллярность волокон льна до 10 раз выше, чем у стекловолокна и каменной ваты, следовательно при намокании льняной утеплитель теряет гораздо больше в теплосопротивлении, чем его неорганические собратья.

Для того, чтобы материал получил знак качества «Natureplus», он должен быть устойчив к микробному заражению. Для натуральных материалов это всегда сложная задача. В лубяном волокне льна живет симбионтная микрофлора, от которой можно избавиться только специальными антибиотиками и антимикробными добавками [32,34,35]. Еще одна проблема — использование крахмала в качестве связующего. Да, производитель все еще остается в рамках Natureplus, но добавляет к сырью питательную среду для микроорганизмов.

Помимо микробов, в лубяных волокнах обнаружены эндотоксины — липополисахариды, из которых состоит клеточная стенка грамотрицательных бактерий, сильно влияющие на человека [43]. Стоит отметить, что выбросы летучих органических соединений у натуральных утеплителей примерно того же уровня, что и неорганических от синтетических материалов [35].

Экологичность льняного утеплителя

Экологичность изоляции касается не только возобновляемости ресурсов и количества выбросов. В это понятие включена упаковка, утилизация, повторное использование и несколько других факторов.

Теплоизоляция на основе льна рассматривается как экологическая, и именно в этом ее основное конкурентное преимущество. Тем не менее, хороших научных исследований, сосредоточенных на экологических характеристиках лубяной теплоизоляции, очень мало и их результаты неоднозначны. Например, только в последние годы стали обращать внимание на остаточное количество пестицидов в сырье.

Сравнение «экологичности» стекло- и каменной ваты и изоляции на льняном волокне. Многое зависит от того, что и с чем сравнивают исследователи. Лен оценен как более экологичный по сравнению со стекловатой по потребностям в энергозатратах во время переработки сухого сырья:

  • Энергопотребление на стекловату составляет 1077 МДж/м
  • на лен 511 МДж/м
  • Выбросы CO2 были рассчитаны как 68 г/м для стекловаты и 43 г/м для льна [50]. При этом не учитывался весь цикл выращивания льна, сбора и просушки.

В то же время, каменная вата имеет сопоставимые показатели с льняным утеплителем по глобальному воздействию на окружающую среду, кроме того:

  • Энергопотребление на каменную вату 18 МДж/кг
  • на лен 40 МДж/кг
  • Выбросы CO2 были 1200 г/кг у каменной ваты
  • 1700 г/кг для льняного утеплителя [49]. И ее не нужно поливать антибиотиками.

Если упомянуть о синтетических волокнах в натуральных утеплителях, то их не может быть больше 15%, чтобы теплоизоляция считалась экологичной по европейским стандартам. Следуют ли все производители этим требованиям, мы никогда не узнаем.

Утверждение, что лен не способствует глобальному потеплению, весьма спорно. Под аграрные нужды вырубаются леса, которые круглый год борятся с CO2, а лысые поля после сбора урожая — нет.

Что можно утверждать однозначно — лен действительно полностью биоразлагаем, в этом и заключается настоящее экологическое преимущество данного материала. Интересно, что рекламные лозунги некоторых компаний заявляют: лен не может разлагаться, так как гнилостная микрофлора его не берет, поэтому и утепленный сруб не подвержен грибку. Никогда не доверяйте рекламе.

Преимущества и недостатки утеплителей на основе льна
Возобновляемый материал. Плохая урожайность, растет не везде и требует стабильных условий произрастания.
Побочный продукт текстильной промышленности. Не является отходом, но имеет намного меньшую экономическую ценность, чем семена и полотняное волокно. В составе не менее 15% неразлагающегося полиэфирного связующего. Использование крахмала создает дополнительную микробную нагрузку.
Может использоваться повторно, если в хорошем состоянии. Производство удобрений и пестицидов для полей льна способствует глобальному потеплению и исчезновению видов. Под посевные площади вырубаются леса.
Подлежит компостированию, хотя пропитка солями бора вызывает вопросы. Содержит антипирен на основе бора и ряд антибиотиков для подавления симбионтной микрофлоры.
Поглощает CO2 в период роста. Импорт сырья любым транспортом так же способствует глобальному потеплению и загрязнению окружающей среды.
Гигроскопичен благодаря природной капиллярной системе. Теряет теплосопротивление при намокании. Легко и охотно задерживает водяной пар.

Проблемы и перспективы льняной теплоизоляции

На качество льняного утеплителя влияет множество факторов, никак не зависящих от добросовестности производителя. Это реальная проблема в отрасли эко стройматериалов. Благодаря экологическому имиджу и внешнему виду у льна всегда будет успех на рынке, подогреваемый так же относительной дефицитностью из-за слабых урожаев и многочисленными мифами об антисептических свойствах и долговечности материала.

Отрасль нуждается в дальнейших исследованиях и применении новых технологических решений. В конце концов, до сих пор нет единого контроля качества для лубяных волокон, что позволяет производителям выводить на рынок «что-попало».

Источники

Список литературы выкладываю файлом на GoogleDrive. Отдельно отмечу большую обзорную работу University of Helsinki, Department of Agrotechnology в журнале Building and Environment: Flax and hemp fibres as raw materials for thermal insulations (43 номер (2008) 1261–1269).

О проблемах отрасли и перспективах: CASE STUDY INTERIM REPORT — Insulation Materials From Flax Fibres.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *