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

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.

Materiały i metody badań

Podstawowym materiałem do badań były włókna celulozowe barwy jasno-szarej, w postaci luźnej do formowania in situ. Materiałem kontrolnym do badania aktywności wzrostowej grzybów były wycinki bibuły filtracyjnej (2×3) cm, na których musi wystąpić bujny wzrost grzybów w okresie 3–7 dnia od inkubacji, warunkujący ważność testu.

Materiałem porównawczym były próbki wycięte z drewna sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) ze strefy bielu, kwadratowe (30×30×5) mm, na których wzrost grzybów, na końcu testu, tj. po 28 dniach, musi objąć przynajmniej 50% powierzchni.

Testowane włókna celulozowe umieszczano w płytkach Petriego o średnicy 90 mm. Powierzchnię wyrównywano na gładko stemplem. Badania przeprowadzono zgodnie z normą PN EN 15101­‑1:2013 [1].

Dwie próbki z bibuły filtracyjnej (próbki do kontroli aktywności grzybów pleśniowych), 4 próbki z bielastego drewna sosny (materiał porównawczy) oraz 4 próbki badanego materiału wstawiono do komory hodowlanej (temp. 28 ±2°C i wilgotność 95 ±4%) na 6 godz.

Zobacz: Opracowanie technologii wytwarzania hybrydowego materiału termoizolacyjnego będącego kompozytem styropianu i włókien pochodzących z recyklingu

Następnie zainfekowano mieszaniną grzybów testowych:

• Aspergillus niger - DSM1957,
• Trichoderma viride - DSM 63065,
• Paecilomyces variotti DSM - 1961,
• Penicillium funiculosum - DSM 2213,
• Chaetomium globosum - DSM 1962.

Zainfekowane próbki inkubowano w komorze hodowlanej.

Wzrost grzybów na próbkach oceniano po 4-tygodniowej inkubacji według skali zamieszczonej w tabeli F.1 załącznika F normy PN EN 15101­‑1:2013 [1].

Wyniki badań i ich omówienie

W TABELI przedstawiono wyniki badań uzyskanych w obu laboratoriach. Można je uznać za ważne, ponieważ aktywność grzybów stosowanych w badaniu odpowiadała wymaganiom testu.

Próbki do kontroli aktywności pleśni oceniane między 3. a 7. dniem inkubacji wykazywały na bibule filtracyjnej intensywny wzrost grzybów, upoważniający do kontynuowania badań, przy czym po 7 dniach cała powierzchnia była zakryta przez grzyby. Po 28 dniach inkubacji wzrost grzybów na porównawczych próbkach drewna bielu sosny przekraczał 50%, chociaż nie był zbyt intensywny. 

Na modelowych włóknach celulozowych w każdym z laboratoriów nie stwierdzono wzrostu grzybów. Pozwala to według stosowanej normy PN-EN 15101-1:2013-12 [1] zaklasyfikować badane włókna celulozowe pod względem odporności na działanie grzybów strzępkowych (odporności na pleśnienie) według klas BA do klasy 0, tj. brak pleśni na powierzchni próbki przy 50× powiększeniu mikroskopu (w świetle odbitym).

Stosunkowo mała intensywność wzrostu grzybów na drewnie bielu sosny spowodowała dodatkowe oznaczenie wilgotności badanych materiałów osiągniętej na końcu testu. Okazało się, że wilgotność drewna wynosiła 21–23%, a włókna celulozowego – ok. 30%. Większa wilgotność włókna wskazuje na potencjalnie większe ryzyko wzrostu grzybów niż na drewnie.

Wnioski

Wykazano, że badane włókno celulozowe w postaci luźnej do formowania in situ w warunkach zgodnych z warunkami badania może pod względem odporności na pleśnienie stanowić dobry, naturalny i odnawialny materiał izolacyjny. W obu laboratoriach uzyskano zgodność ocen potwierdzających biegłość w realizacji badań i porównywalność wyników.

Badania wykonano w Instytucie Techniki Budowlanej w Warszawie i Instytucie Technologii Drewna w Poznaniu w ramach prac statutowych tych jednostek badawczych.

Literatura

1. PN-EN 15101-1:2013-12, "Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby z celulozy w postaci luźnej (LFCI) formowane in situ. Część 1: Specyfikacja wyrobów przed zastosowaniem".
2. M. Bomberg, "Celulozowe izolacje termiczne (CIT) – 80 lat rozwoju", Materiały Konferencyjne VII Targów Materiałów Budownictwa Mieszkaniowego i Wyposażenia Wnętrz DOM, Kielce 2007.
3. A. Okołowska, "Ciepła alternatywa", "Murator", nr 3/2007.
4. P. Woyciechowski, M. Krupa, "Wykorzystanie makulatury gazetowej do ocieplania budynków – aspekty techniczne i ekonomiczne" [w:] „Współczesne problemy ekonomiczne jako wyzwanie dla zmieniającej się gospodarki", pod red. Z. Kwaśnika, W. Żukowa, Radom 2010, s. 26-34.
5. M. Balcerowska, "Docieplanie metoda wdmuchiwania", "IZOLACJE", nr 1/2012.
6. H. Czerska, C. Jankowski, "Izolacje termiczne i akustyczne. Cicho i ciemno…", "Budujemy Dom", nr 1-2,2007, s. 124-128.
7. E. Kulesza, "Wełna celulozowa jako ocieplenie", strona internetowa: www.e-ściany.pl.
8. A. Schmidt, A. Jensen, "A comperative LCA od building insulation products made of stone,wool, paper wool and flax", "Int. J. of Life Cycle Assesment", nr 9/2004.
9. J. Czapliński, "Materiały i technologie termoizolacyjne. Przegroda bez strat", "Magazyn instalatora", nr 12/2009, s. 34–36.
10. A. Kolbrecki, "Właściwości ogniowe układów z palną izolacją", "Materiały Budowlane", nr 1/1999.
11. J. Sawicki, "Celulozowe izolacje termiczne", "IZOLACJE", nr 3/2006.
12. J. Sawicki, "Celulozowe izolacje termiczne", "IZOLACJE", nr 4/2006.
13. E. Radziszewska-Zielina, "Analiza porównawcza parametrów termoizolacyjnych mających zastosowanie jako izolacja ścian zewnętrznych”, „Przegląd Budowlany", nr 4/2009.
14. C.A. Clausen, V.W. Yang, "Mold inhibition on unseasoned southern pine”, „Proceedings IRG Annual Meeting", 2003, IRG/WP 03-10465.
15. A. Fojutowski, A. Kropacz, A. Noskowiak, "The susceptibility of poplar and alder wood to mould fungi attack”, Ann. WULS – SGGW, „For. and Wood Technol.", 74/2011, s. 56–62.
16. M. Wiszniewska, J. Walusiak, B. Gutarowska, Z. Żakowska, C. Pałczyński, "Grzyby pleśniowe w środowisku komunalnym i w miejscu pracy – istotne zagrożenie zdrowotne", "Medycyna Pracy", nr 55(3)/2004, s. 257–266.
17. Procedura LD-7/01/1996, "Badanie odporności na grzyby pleśniowe drewna i/lub wyrobów budowlanych z udziałem ligniny i/lub celulozy".
18. Procedura LD-11/01/1996, "Badanie odporności na grzyby domowe drewna i/lub wyrobów budowlanych z udziałem ligniny i/lub celulozy".
19. Aprobaty techniczne nr AT-15-2021/2001, AT-15-6164/2003, ITB AT-15-2021/2006, Aprobata Techniczna ETA 09 0354 Instytutu Techniki Budowlanej, Warszawa.
20. EOTA, CUAP edition June 2003, Endorsed t at 46th TB meeting "In-situ formed loose fill thermal insulation material and/or acoustic insulation material made of vegetable or animal fibres", Anex B.
21. EOTA CUAP edition July 2009 "In-situ formed loose fill thermal insulation material and/or acoustic insulation material made of vegetable or animal fibres", Anex C.
22. PN-EN ISO 846:2002, "Tworzywa sztuczne. Ocena działania mikroorganizmów".
23. ASTM C 739-05b, "Standard Specification for Cellulosic Fiber Loose- Fill Thermal Insulation".
24. M. Fabijańska, R. Zaorski, "Ekologiczne aspekty wykorzystania wybranych materiałów stosowanych jako izolacje termiczne", "IZOLACJE", nr 2/2015.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!