Izolace dřeva, lepenky a papíru: komplexní přehled

Papír, lepenka a dřevo jsou materiály s širokým spektrem využití, od elektrotechniky po stavebnictví, kde hrají klíčovou roli v izolačních aplikacích. Jejich vlastnosti a možnosti použití se liší v závislosti na složení a zpracování. Papír se dělí na dřevité, bavlněné a konopné vlákno, přičemž nejčastěji se používá papír z čisté sulfátové buničiny, jehož surovinou je dřevo, běžně borovicové a jedlové dřevo.

Izolační papíry v elektrotechnice

Výroba izolačního papíru využívá chemické metody, například sulfátovou metodu, při které je hlavní složkou varné kapaliny sulfid sodný (Na2S). Ten se hydrolyzuje za vzniku sirovodíku sodného a hydroxidu sodného, které reagují s nedřevnatými prvky v dřevě a rozpouštějí je. Varná kapalina je relativně mírná, což minimalizuje pokles molekulové hmotnosti celulózy.

Typy izolačních papírů

• Kabelový papír: Vyrábí se ze sulfátové buničiny a dodává se v rolích s různými tloušťkami (0.08 mm, 0.12 mm, 0.17 mm). Po impregnaci transformátorovým olejem se výrazně zlepší jeho mechanická a elektrická pevnost. Například elektrická pevnost suchého ponořeného transformátorového oleje dosáhne 70-90×10³ kV/m. Kabelový papír má dostatečnou tepelnou stabilitu a používá se jako izolace vinutí a mezivrstvová izolace v transformátorech. Zahrnuje vysokonapěťový kabelový papír (pro transformátory 110-330 kV), nízkonapěťový kabelový papír (pro izolaci silových kabelů a transformátorů do 35 kV) a izolační krepový papír, který se vyrábí vrásčitým zpracováním a má zvrásnění podél příčného směru, což mu umožňuje roztahování při natahování.
• Telefonní papír: Je také vyroben ze sulfátové buničiny a běžně se používá s telefonními kabely.
• Kondenzátorový papír: Dělí se na typ A (pro metalizované papírové dielektrické kondenzátory) a typ B (pro mezielektrodové médium výkonových kondenzátorů). Vyznačuje se vysokou těsností a tenkou tloušťkou.
• Navíjecí izolační papír: Používá se jako spodní papír lepicího papíru, který se následně používá k navíjení izolačních trubic a kapacitních pouzder. Jeho charakteristikou je vyšší výška absorpce vody než u kabelového papíru a nižší než u impregnačního papíru. Lepený papír se dělí na jednostranné nebo oboustranné lepidlo (fenolová nebo epoxidová pryskyřice) a vytvrzuje se při nízké teplotě. Při rolování papírových trubic nebo lisování laminátů lepidlo vytvrdne zahřátím a natlakováním. Dále existuje kosočtvercový dávkovací papír, používaný pro mezivrstvovou izolaci vinutí fólie ponořené do oleje. Kabelový papír, krepový papír a kosočtvercový dávkovací papír se běžně používají v konvenčním transformátorovém izolačním papíru pro mezizávitovou izolaci, mezivrstvovou izolaci a vázání olova.

Elektrické tenké filmy a kompozitní materiály

Elektrické tenké filmy a elektrické kompozitní materiály mají vynikající dielektrické vlastnosti a oba patří k deskovým izolačním materiálům. Mohou být použity pro izolaci vodičů a mezivrstvu v transformátorech.

Typy elektrických tenkých filmů a kompozitních materiálů

• Elektrické fólie: Zahrnují polyesterovou fólii a polyimidovou fólii.
• Elektrické kompozitní materiály: Jsou kompozitní produkty vyrobené spojením vláknitých materiálů na jedné nebo obou stranách fólie. Používají se jako mezivrstvová izolace v transformátorech, zejména ve svitcích vinutých za sucha. Nízkonapěťové cívky se obvykle prefabrikují z kompozitních materiálů a po napuštění pryskyřicí se používají jako mezivrstvová izolace.
• DMD (polyesterový film z polyesterových vláken netkaný měkký kompozitní materiál): Dělí se na prepreg DMD a nepředimpregnovaný DMD. Jedná se o třívrstvý měkký kompozitní materiál s vrstvou polyesterové fólie nalepenou na obou stranách netkané textilie z polyesterových vláken. DMD má vynikající elektrickou izolaci, tepelnou odolnost, mechanickou pevnost a vynikající impregnaci.
• GHG (měkký kompozitní materiál ze skleněných vláken předimpregnovaný polyimidovou fólií): Je to třívrstvý měkký kompozitní materiál vyrobený z vrstvy polyimidové fólie polepené tkaninou ze skleněných vláken na obou stranách.
• NHN (měkký kompozitní materiál z polyimidového filmu z polyaramidového vlákna): Vyrábí se spojením papíru z polyamidových vláken (Nomex) s lepidlem třídy H na obou stranách polyimidového filmu. NHN je v současnosti nejkvalitnější tenkovrstvý izolační materiál s vynikající tepelnou odolností, lepšími dielektrickými vlastnostmi, menší absorpcí vody a vynikající odolností proti vlhkosti.
• Polypropylenová fólie: Vyrábí se z polypropylenové pryskyřice (PP) extrudovaného silného listu a orientovaného tahu. Její hustota je malá, může být natažena na 0.06 mm nebo dokonce tenčí a její hustota je 0.89 g/cm³ až 0.92 g/cm³.

Izolační lepenka

Izolační lepenka je vyrobena z čistého sulfátového dřevitého papíru a používá se pro podložky pro olejovou mezeru, olejové mezery, přepážky, lepenkové trubky, vlnitý papír, izolaci železných třmenů, izolaci klipů a přítlačné desky vinutí koncové izolace pro vinutí koláčů. Obvyklá tloušťka je 1.0 mm, 1.5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm.

Dělení izolační lepenky podle hustoty

• Lepenka nízké hustoty (měkká lepenka T3): Hustota mezi 0.75 g/cm³ a 0.9 g/cm³. Má nízkou pevnost a často se používá pro ohýbání dílů nebo výrobu roztahovaných dílů po navlhčení (např. rohové kroužky). Nízkohustotní lepenka má vysokou absorpci oleje a dobrou tvarovatelnost, ale špatné mechanické vlastnosti.
• Lepenka střední hustoty (lepenka T1): Hustota 0.95 g/cm³ až 1.15 g/cm³. Používá se jako distanční blok.
• Lepenka vysoké hustoty (lepenka T4): Hustota 1.15 g/cm³ až 1.3 g/cm³. Používá se jako izolační lepenková trubice, izolační lisovací deska a koncový kroužek.

Lamináty a izolační trubice

Transformátorový olej a izolační papír jsou hlavními izolačními materiály pro cívky transformátorů ponořených v oleji. Pryskyřice, izolační papír a kompozitní materiály jsou hlavními izolačními materiály pro cívky suchého transformátoru.

Čtěte také: Vlastnosti dřevovláknité izolace – požární odolnost

Typy laminátů a izolačních trubic

• Lamináty: Jsou izolační materiály s vrstvenou strukturou vyrobené z papíru, látky a dřevěné dýhy jako substrátu, impregnované (nebo potažené) různými lepidly a lisované za tepla (nebo válcované). Z laminovaných výrobků lze vyrobit produkty s vynikajícími elektrickými a mechanickými vlastnostmi, tepelnou odolností, odolností vůči oleji, plísním, oblouku a koroně. Zahrnují laminované desky, laminované dřevo, laminované trubky, tyče, jádra pláště kondenzátorů a další speciální profily. Výkon laminátů závisí na povaze podkladu, lepidla a lisovacího procesu. Dělí se na izolační lamináty (karton, používaný pro výměnu oleje), lepenka z fenolického papíru (bakelit, papírový karton napuštěný fenolovou pryskyřicí, používaný pro výměnu oleje), prostěradlo z laminované bavlny 3026 (bavlněná tkanina napuštěná fenolovou pryskyřicí, často používaná pro výměnu oleje), list FR4 (tkanina ze skleněných vláken s epoxidovou pryskyřicí jako lepidlem, lze použít pro výměnu za sucha nebo výměnu oleje), modifikovaná difenyletherová skleněná tkanina (pro třídu H suchá výměna), deska z bismaleimidové skleněné tkaniny (pro suchou výměnu třídy H).
• Izolační trubice (trubka): V transformátoru se používá hlavně mezi vnitřní a vnější cívkou, mezi cívkou a jádrem a pro kostru obložení cívky. Drát je přímo navinut na izolační trubici. Izolační trubice se také používá pro hlavní izolaci, zvyšuje počet mezer hlavního izolačního oleje a zlepšuje izolaci. Dělí se na válce z fenolického papíru (obvykle pro transformaci oleje), válce z epoxidové skleněné tkaniny (obvykle pro transformaci oleje nebo suchou transformaci stupně F) a válce z modifikovaného difenyletheru ze skleněné tkaniny (obvykle pro suchou výměnu stupně H).
• Vrstvené dřevo: Pro elektrolaminované dřevo se používá vysoce kvalitní tvrdé dřevo, jako je bříza nebo buk, které se dvakrát vaří při 70 °C až 80 °C k odstranění vlastní dřevěné kyseliny a mastnoty. Deska se vysuší a poté potáhne pryskyřičným lepidlem. Po předběžném vytvrzení vzniká opakovanou montáží a stohováním. Má dobrou izolační a mechanickou pevnost. Může být použito jako polštář nebo rohový kroužek.

Dřevo jako stavební a izolační materiál

Dřevo je všestranný a obnovitelný materiál, který se dobře zpracovává a dá se použít venku i uvnitř. Dřevo, které je dlouhodobě vystavené vodě a vlhkosti, rychle degraduje. Proto je potřeba ho vždy správně povrchově ošetřit.

Ochrana dřeva proti vlhkosti

Voděodolný nátěr na dřevo zahrnuje dva klíčové procesy: penetrační nátěr a samotné nanášení hydroizolace. Penetrace dřeva je základ. Při tomto procesu se na připravený povrch dřeva nanáší speciální penetrační nátěr, který proniká hluboko do struktury materiálu, posiluje jeho vnitřní soudržnost a připravuje ho na aplikaci dalších vrstev. Hydroizolační nátěr na dřevo pak vytváří ochrannou bariéru, která zabraňuje pronikání vody a vlhkosti dovnitř materiálu, čímž minimalizuje riziko bobtnání, kroucení, praskání nebo vzniku hniloby a plísní.

Typy hydroizolačních nátěrů na dřevo

• Gumoasfalt na dřevo: Tekutá guma Kanda je jednosložková a za studena aplikovatelná asfaltová emulze, která vytvoří na dřevěném materiálu odolnou ochrannou vrstvu z pryže. Vrstva je plně voděodolná, protipožární a odolá UV záření, chemikáliím i mechanickému poškození. Pro vyztužení či zakrytí mezer lze použít geotextilii. Před aplikací je vhodné dřevo napenetrovat.
• Barevná tekutá guma: Má 100% přilnavost k jakémukoliv povrchu a roztažnost až 566%, takže dlouho vydrží a zvládne i vysoké teplotní změny. Materiál je netoxický pro životní prostředí, odolný proti UV záření a dalším povětrnostním podmínkám.

Aplikace hydroizolačního nátěru na dřevo

1. Příprava povrchu: Dřevo vyčistěte od prachu, nečistot a mastnoty. Zvažte lehké broušení pro odstranění nerovností a zlepšení přilnavosti.
2. Penetrace dřeva: Před nanesením hydroizolace natřete dřevo penetrací či adhezním můstkem. Nátěr by měl být rovnoměrný a měl by se nechat zaschnout podle návodu výrobce.
3. Nanesení hydroizolace: Po zaschnutí penetrace naneste hydroizolaci štětcem, válečkem nebo stříkací pistolí. Pokud nanášíte více vrstev, nechte tu předchozí vždy dostatečně zaschnout.
4. Pravidelná kontrola: Po úplném zaschnutí všech vrstev pravidelně kontrolujte integritu nátěru, zejména v místech častého kontaktu s vodou nebo mechanického namáhání.

Ekologické aspekty stavebních materiálů

Současné vývojové trendy ve stavebnictví jsou úzce spjaty s trvale udržitelným rozvojem. Zvyšuje se pozornost k organické materiálové bázi, poskytované přírodními surovinami, které většinu požadavků udržitelného rozvoje splňují. Vliv stavebních materiálů na životní prostředí se kvantifikuje výpočtem ekologického indikátoru (EI3KON), který zohledňuje množství vázané primární energie (PEI), emise CO2 ekv. (GWP) a emise SO2 ekv. (AP).

Environmentální parametry

• Vázaná primární energie (PEI): Udává kvantum spotřebované energie v daném materiálu (těžba surovin, výroba, doprava). Nejvyšších hodnot dosahují látky ropného původu, jako je expandovaný polystyrén (EPS) s PEI = 98,5 MJ/kg a extrudovaný polystyrén (XPS) s PEI = 102,0 MJ/kg. Nižší hodnoty mají přírodní materiály, například ovčí vlna s PEI = 14,7 MJ/kg nebo korek s PEI = 7,1 MJ/kg.
• Emise CO2 ekv. (GWP): Zahrnuje emise látek přispívajících ke vzniku skleníkového efektu. U průmyslově vyráběných materiálů zaznamenáváme plusovou bilanci, zatímco u přírodních materiálů, jako je dřevo, dochází k záporným hodnotám, protože během růstu spotřebují více CO2. Nejvyšší hodnoty emisí CO2 se objevují u tepelných izolantů z XPS s GWP = 3,44 kg CO2 ekv/kg a EPS s GWP = 3,35 kg CO2 ekv/kg.
• Emise SO2 ekv. (AP): Udává potenciál zakyselení životního prostředí, které způsobuje kyselé deště a poškozování ekosystémů i budov.

Při porovnání dvou konstrukcí obvodového pláště ze dřeva, kdy jedna využívá minerální vlnu a druhá přírodní materiály (ovčí vlna, konopí), je zřejmé, že varianta s přírodními materiály má výrazně lepší environmentální parametry a nižší hodnotu EI3KON. Množství vázané primární energie PEI je téměř o 21 % menší a produkce CO2 (GWP) je v této alternativě záporná. Potenciál zakyselení životního prostředí AP je v této variantě nižší o 39 %.

Tabulka 1: Porovnání environmentálních dopadů vybraných izolačních materiálů na 1 m² stěny o tloušťce 300 mm

Moderní přírodní izolační materiály na bázi dřeva

Na bázi dřeva se úspěšně vyrábějí dřevovláknité desky, které mají velmi dobré tepelně-izolační vlastnosti, nízký difuzní odpor a dobré mechanické parametry. Jako jediný běžně užívaný tepelný izolant mají tyto materiály i příznivou schopnost akumulovat teplo, což je činí vhodnými pro dodatečné zateplení budov, tvorbu obvodových plášťů dřevostaveb a tepelné izolace půdních prostor. Lze z nich konstruovat i tepelné nebo akustické izolace do podlah. Zcela ekologický materiál se dodává ve formě desek, které jsou oblíbené při tvorbě difuzně otevřených konstrukcí.

Čtěte také: Kročejová izolace a její použití

Dřevo se svými vlastnostmi velmi dobře kombinuje s vláknitými izolacemi ze lnu, ovčí vlny a především s materiály vyrobenými z konopí. Tyto materiály se dodávají do různorodých vnějších i vnitřních konstrukcí na izolaci střech, stěn i podlah. Materiál vyrobený z konopí výborně tepelně i zvukově izoluje, propouští vodní páry, špatně hoří, je nepoživatelný pro hlodavce, termity a hmyz, odpuzuje vodu, je lehký a trvanlivý. Výrobky z konopí se používají v novostavbách i rekonstrukcích. Předností materiálů z konopí je, že jsou tvarově stálé a neobsahují těžké kovy nebo formaldehydy zatěžující životní prostředí. Po jejich dožití jsou plně recyklovatelné.

Dřevěnou nosnou konstrukci je možno doplnit tepelně izolační vrstvou ze slámy. Slaměné balíky se vkládají do lehkého nosného skeletu nebo se fixují kontaktním způsobem ke dřevěné nosné konstrukci. Sláma má funkci dělicí a tepelně izolační.

Lepenka ve stavebnictví

Asfaltová lepenka se ve stavebnictví hojně rozšířila jako izolační, separační i ochranný prvek. Skládá se z asfaltu a nosné vložky. Asfalt je 100% recyklovatelný a jeho výroba vyžaduje méně času a energie. Jako plniva se používají mletý vápenec, břidlice nebo popílek pro zvýšení bodu měknutí a odolnosti.

Nosné vložky

Nosná vložka definuje způsob aplikace asfaltové lepenky a používají se tyto hlavní typy:

• Strojní hadrová vložka
• Skelné rouno
• Skelná tkanina
• Polyesterové rouno
• Kombinované a kompozitní vložky
• Nosná vložka z hliníkové folie + skelné rouno
• Polyethylenové a teflonové vložky

Základní druhy asfaltových lepenek

• Oxidované asfaltové lepenky: Určeny pro nejméně náročná použití, zpravidla nejlevnější. Zkouška ohybu se provádí při 0 °C.
• Modifikované asfaltové lepenky SBS: Modifikované elastomerem SBS, elastické, odolné proti stárnutí a prasklinám při nízkých teplotách. Mají dobrou odolnost mrazu a jsou vhodné pro běžné hydroizolace plochých střech a spodní stavby.
• Modifikovaná asfaltová lepenka APP: Modifikovaná ataktickým polypropylenem (APP). Nemají schopnost elasticity, ale nabízejí vysokou teplotní stálost (až 130 °C). Jsou vhodnější pro použití v jižních zemích a k hydroizolacím střech s vyšším spádem.

Značení asfaltových lepenek

Asfaltové lepenky se vyrábějí ve třech základních typech z hlediska aplikace:

Čtěte také: Informace o úpravě povrchu dřevovláknité izolace

• A: Není určený k natavení, je bez krycí vrstvy asfaltu (jen impregnovaná vložka).
• R: Není určený k natavení, s krycí asfaltovou vrstvou do 1 mm.
• S: Klasický natavitelný pás z oxidovaného asfaltu nebo natavitelné asfaltové pásy z modifikovaného asfaltu SBS.

Příklad označení: charBIT ELAST PV S 52 FINAL

• charBIT - obchodní značka
• ELAST - modifikovaný asfaltový pás (elastický)
• PV - vložka z polyesterového rouna
• S - pás lze natavovat
• 52 - orientačně tloušťka 5,2 mm
• FINAL - pás pro finální hydroizolační vrstvu plochých a sklonitých střech

Životnost asfaltových lepenek

Životnost asfaltových lepenek se pohybuje v závislosti na vybraném typu, kvalitě a správnosti aplikace od 5 do 50 (a více) let. Pro zachování kvality je nutné skladování nepoužité asfaltové lepenky pouze v suchých, zastřešených prostorách.

Lepená spojení dřeva

Lepení dřeva je technika, které předchází důkladná studie. Klíčovými faktory jsou výběr vhodného lepidla, dokonalá příprava podkladu a účel výrobku. Při dodržení těchto zásad je dřevo velice dobře lepitelným materiálem.

Vlastnosti dřeva pro lepení

Měkké dřevo (smrk, borovice, olše, lípa) se lepí velmi dobře. Lepení tvrdého dřeva (dub, buk, modřín) a ovocných stromů klade větší nároky, protože lepidlo potřebuje více času na proniknutí do hustších vláken. Důležitá je také vlhkost dřeva, optimálně 8-12 %. Vyšší vlhkost vyžaduje delší dobu lisování a omezení přísunu vlhkosti do lepících spár.

Příprava povrchu

Lepený spoj daleko lépe drží na hladké a upravené ploše. Dokonale hladký povrch se vytvoří frézováním nebo broušením brusným papírem (doporučeno brusnost 120).

Typy lepidel na dřevo

• Disperzní lepidla: Nejčastěji používaná v kutilské tvorbě.
• Izokyanátová lepidla: Vytvrzují se velmi rychle (po několika sekundách), doporučují se na menší plochy.
• Resorcinolová lepidla: Nejjakostnější a drahé lepidlo vznikající reakcí resorcinu s formaldehydem. Vyznačují se pevností a odolností vůči vodě, vhodné i pro tvrdší a exotičtější dřevo.
• Epoxidová lepidla: Skládají se ze dvou složek (pryskyřice a tvrdidla). Poradí si i s poměrně vlhkým prostředím, vhodné například do koupelny.
• Polyuretanová lepidla: Jednosložkové lepidlo s vysokou odolností vůči vlhkosti a povětrnostním vlivům, vhodné pro exteriér. Používají se i na velmi tvrdá až exotická dřeva. Po zaschnutí lze přebytek lepidla oříznout.
• Kontaktní rozpouštědlová lepidla: Využívají se pro plošné lepení, vynikají přilnavostí a pružností. Díky voděodolnosti jsou vhodná pro exteriérové využití nebo lepení podlah.

Kategorie lepidel podle odolnosti vůči vodě (EN 204)

• D1: Pro slepence na bázi dřeva vysušené na požadovanou hodnotu, interiérové použití.
• D2: Interiérové použití, vlhkost dřeva by neměla překročit 18%.
• D3: Vhodné i pro ovocné dřeviny. Výrobek lze umístit i v exteriéru chráněném před povětrnostními vlivy.
• D4: Velmi pevná, jakostní a voděodolná lepidla, použitelná i na vlhčí dřevo. Výrobky slepené tímto lepidlem mohou být vystaveny na zahradě. Doporučují se pro tvrdé a exotické dřevo.

Aplikace lepidla

Lepené části se pevně stisknou stolařskými svorkami nejméně na 15 minut, ale dokonalé pevnosti se dosáhne po 24 hodinách. Lepidlo pod tlakem lépe proniká do vláken a vytváří pevné spojení. Při speciálních požadavcích (mechanická námaha, spojení dřeva s jiným materiálem) se doporučují lepidla kategorie D3 a D4 (epoxidová a polyuretanová lepidla). Pro lepení dýhy nebo zakřivených ploch jsou vhodná rozpouštědlová kontaktní lepidla.

Drážkové izolace

Na základě specifikace zákazníka nebo návrhu výrobce se vyrábějí drážkové izolace a drážkové izolace včetně lemu. Materiály lze zpracovat v podélném i příčném směru vláken. Hloubka lemu je libovolná. Drážková izolace může být zpevněna speciální lepicí páskou, skelnou tkanicí či kordem. Lemy se standardně vyrábějí v provedení kolmém na drážku elektromotoru. Mezi hlavní materiály patří elektrotechnické lepenky, polyesterové fólie (Mylar®, Hostaphan®), aramidový papír (Nomex®), polyimidové fólie (Kapton®, Apical®).

tags: #izolace #dreva #lepenka #papir #informace

Oblíbené příspěvky:

• Přečtěte si o energeticky úsporných budovách
• Estetické lišty pro nerovné podlahy
• proč instalovat parotěsnou fólii pod střešní krytinu
• moderní řešení pro fasády budov
• Inovativní využití betonových Lego bloků