Odporność izolacji formowanej in situ z włókna celulozowego w postaci luźnej na grzyby powodujące pleśnienie

Grzyby strzępkowe to organizmy występujące bardzo powszechnie, o zasięgu światowym. Rozwijają się przede wszystkim na materiałach organicznych. Często występują także na budowlanych materiałach nieorganicznych, mineralnych, szkle, metalach.

Wykorzystują do wzrostu śladowe ilości substancji organicznych znajdujących się na ich powierzchni. W krótkim czasie powodują głównie zmiany estetyczne, w dłuższym potrafią naruszać struktury, a w materiałach organicznych powodować rozkład substancji.

Wzrost tych grzybów związany jest m.in. z wydzielaniem mikotoksyn, a także zarodników. Powoduje to istotne zagrożenia zdrowotne związane z działaniami o charakterze infekcyjnym i/lub alergicznym.

Badania mikologiczne wykonano metodą określoną w normie PN-EN 15101-1:2013-12 [1], przeznaczonej do badań wyrobów z celulozy w postaci luźnej, formowanych in situ do izolacji cieplnej w budownictwie. Norma ta służy do badania materiałów budowlanych, a wyniki badania można wykorzystać do uzyskania certyfikatu zgodności wyrobu z wymaganiami UE - znak CE.

Celem pracy było ustalenie odporności na pleśnienie tego materiału z jednoczesną oceną porównywalności wyników badań dwóch niezależnych, akredytowanych w PCA laboratoriach badawczych Instytutu Techniki Budowlanej i Instytutu Technologii Drewna.

Przeczytaj: Płyty włókno-cementowe jako okładziny wewnętrzne

W wyniku badań w obu laboratoriach stwierdzono, że badane włókno celulozowe barwy jasno-szarej, w postaci luźnej do formowania in situ można zaliczyć według zastosowanej normy do Klasy BA - 0 - brak wzrostu pleśni na powierzchni próbek ocenianych w powiększeniu 50×. Uzyskano zgodność ocen potwierdzających biegłość w realizacji badań.

Cel i zakres pracy

Izolacje termiczne i akustyczne z zastosowaniem włókien celulozowych pochodzących z makulatury gazetowej stosowano już od początków XX w., z sukcesywnie rozwijającą się produkcją, która w Polsce nabrała większego znaczenia w latach 90. [2–4].

Korzystne relacje higrotermiczne wełny celulozowej, jak np. wilgotność równoważna 5% i 11% przy wilgotności powietrza odpowiednio 50% i 80% czy dosyć łatwe wyrównywanie wilgotności w materiale, a także możliwość wdmuchiwania włókien drzewnych czy celulozowych w trudno dostępne przestrzenie sprawia, że izolacje te coraz powszechniej stosuje się obok tak znanych materiałów izolacyjnych, jak styropian czy wełna mineralna.

Na wzrost stosowania materiałów naturalnych mają wpływ także rosnące preferencje wykorzystywania surowców odnawialnych, bliskich człowiekowi [5–8].

Rozpulchnione w toku produkcji i zabezpieczone środkami solnymi (ochrona przed czynnikami biologicznym, ogniem) warstwy włókien celulozowych mają wysoką izolacyjność cieplną oraz wartość współczynnika przewodzenia ciepła rzędu l = 0,04 W/(m·K), zbliżoną do styropianu czy wełny mineralnej [9-13].

Jednym z czynników biologicznych mogących pogarszać komfort stosowania włókien celulozowych w charakterze izolacji jest pleśnienie, które mogą powodować powszechnie występujące grzyby strzępkowe, określane też jako grzyby pleśniowe.

Bardzo małe potrzeby troficzne tych grzybów sprawiają, że nadzwyczaj łatwo rosną one na powierzchniach różnych materiałów organicznych, ale także nieorganicznych, gdzie nawet śladowe ilości substancji odżywczych umożliwiają ich rozwój. Grzyby te rosną w dość dużym zakresie wilgotności od ok. 60% do ponad 100% wilgotności i w temp. od ok. –5°C do +30°C, przy czym wilgotności i temperatury kardynalne poszczególnych gatunków mogą te granice znacznie przekraczać.

Drewno i inne materiały lignocelulozowe w wyniku rozwoju grzybów strzępkowych ulegają przede wszystkim deprecjacji głównie o charakterze zmian estetycznych, przebarwień i nalotów na powierzchni, stęchłego zapachu – pleśni. Długotrwałe ich oddziaływanie może skutkować tzw. szarym rozkładem drewna, pogarszającym właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów.

Z występowaniem tych grzybów związane są także istotne zagrożenia zdrowotne o charakterze infekcyjnym i/lub alergicznym (stany zapalne różnych organów, grzybice skóry, układu oddechowego, nieżyty powodowane przez elementy budowy i rozwoju grzybów, m.in. zarodniki, wytwarzane mikotoksyny) [14–16].

Izolacyjne materiały lignocelulozowe mogą potencjalnie być podłożem odpowiednim do wzrostu grzybów strzępkowych. Stąd poznanie odporności na pleśnienie, działanie grzybów strzępkowych, włókien celulozowych przeznaczonych na izolacje uznano za szczególnie istotne dla charakterystyki właściwości użytkowych tych materiałów, stosowanych nie tylko w budownictwie, ale i innych obszarach gospodarki.

Badania nad odpornością wełny celulozowej na grzyby Instytut Techniki Budowlanej podjął już w 1996 r. Zastosowano procedury opracowane w Zakładzie Drewna i Korozji Biologicznej dla grzybów pleśniowych i grzybów domowych [17, 18].

Ocena odporności materiałów na działanie grzybów pleśniowych polegała, tak jak i obecnie, na wizualnym (w tym wspomaganym mikroskopowo) oszacowaniu występowania grzybów na powierzchni badanego materiału i udziału części powierzchni pokrytej przez grzyb.

W latach 1998–2003 badania wykonane na podstawie tych procedur były podstawą oceny odporności na działanie grzybów kilku termoizolacji z włókien celulozowych, a wyniki i ocenę zawarto w Aprobatach Technicznych tych materiałów [19].

W 2003 r., a następnie 2009 r. EOTA (­European Organisation for Technical Assessment – Europejska Organizacja do spraw Oceny Technicznej) zaproponowała ujednoliconą procedurę badawczą i wymagania odnośnie testowania odporności na działanie grzybów luźnych termoizolacji formowanych in situ [20, 21].

Badania biologiczne były wykonywane według aneksu F w CUAP-u (Common Understanding of Assessment Procedures), ocena wzrostu grzybów według normy PN-EN ISO 846: 2002 [22], a ich zastosowanie w ITB było podstawą certyfikacji odnośnych wyrobów produkowanych w Polsce. W USA podstawą oceny omawianych materiałów była odpowiednia norma ASTM, w której w punkcie 11 w zbliżony sposób określono metodę badania odporności na pleśnie [23].

Na znaczenie omawianych badań wskazuje pojawienie się w 2014 r. europejskiej normy badawczej specyfikującej wymagania, jakie musi spełniać materiał termoizolacyjny z włókien celulozowych [1], której część 1 objęta jest harmonizacją.

Zgodnie z wymaganiami tej normy (ZA.1) należy m.in. określić w sposób przedstawiony w załączniku F tej normy klasę odporności materiału termoizolacyjnego z włókien celulozowych na grzyby pleśniowe. Metoda badania jest bardzo zbliżona do metody normy ASTM [23].

W stosunku do poprzednio stosowanej w Europie metody badawczej wprowadzono opryskiwanie materiału zawiesiną grzybów przed inkubacją próbek, a nie - jak poprzednio - inkubowanie próbek bez naniesienia inokulum. Zakażanie próbek przed inkubacją powoduje znacznie większe narażenie materiału na rozwój grzybów w warunkach sprzyjających ich rozwojowi. Modyfikacja metody zaostrzyła więc wymagania odnośnie odporności na pleśnienie materiałów termoizolacyjnych z włókien celulozowych.

W związku z objęciem tej metody akredytacją podjęto badania, których celem było ustalenie odporności na pleśnienie modelowego wyrobu z celulozy w postaci luźnej (LFCI - Loose-Fill Cellulose Insulation) formowanego in situ z jednoczesną oceną porównywalności wyników badań dwóch niezależnych, akredytowanych w PCA laboratoriach badawczych Instytutu Techniki Budowlanej i Instytutu Technologii Drewna, w ramach międzylaboratoryjnej kontroli jakości badań.

Modelowy materiał do badań został wybrany i przygotowany przez Laboratorium ITB w postaci próbki podzielonej do badań dla obu laboratoriów. Badania były wykonywane według procedur opisanych w normie, przy czym każde z laboratoriów stosowało swoje własne szczepy grzybów testowych i przygotowane we własnym zakresie próbki kontrolne z bibuły filtracyjnej i porównawcze z bielu drewna sosny.