Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret, Planteavl Udkærsvej 15, 8200 Århus N, tlf. 87 40 50 00 Dokumentation af danske hør- og hampemåtters anvendelse som isoleringsmateriale Bodil Engberg Pallesen
4
Dokumentation af danske hør- og hampemåtters anvendelse som isoleringsmateriale Titel: Dokumentation af danske hør- og hampemåtters anvendelse som isoleringsmateriale. Udgave 2.udgave Udgivelsesår 2004 Forfattere Bodil Engberg Pallesen Sidetal 80 Litteraturhenvisninger Emneord ISBN ISSN Pris Foto Tryk Udgiver Tryk Side 69 72 Hør, hamp, isolering, hørisolering, hampeisolering, dokumentation Pris Kr.225,00 inkl.25 pct.moms Bodil Pallesen, Kurt Kielsgård, Asta Nicolajsen Dansk Landbrugsrådgivning Dansk Landbrugsrådgivning Udkærsvej 15, 8200 Århus N landscentret@landscentret.dk www.landscentret.dk Tilladt med angivelse af kilde 5
Indhold FORORD 9 SAMMENFATNING OG KONKLUSIONER 10 1 RÅVARE 15 1.1 RÅVAREKVALITET 15 1.1.1 Høst og rødning af spindhør 15 1.1.2 Karakterisering af fibre 16 1.1.2.1 Kemisk indhold 16 1.1.2.2 Grad af hydrofobitet 16 1.1.2.3 Farve 17 1.1.2.4 Evne til at absorbere fugt og regulere luftfugtigheden 17 1.1.2.5 Bestandighed 17 1.1.2.6 Selvslukkende egenskaber 18 1.1.3 Hørmåtter fremstillet ved Dansk Naturisolering 18 2 BYGGETEKNISKE EGENSKABER VED DE DANSKE HØR- OG HAMPEISOLERINGSMÅTTER 20 2.1 DOKUMENTATION AF VARMETEKNISKE EGENSKABER I HØRMÅTTER 20 2.1.1 Diskussion og konklusion af analyser af varmeledningsevne i danske hørmåtter 23 2.2 FUGTTEKNISKE UNDERSØGELSER PÅ DANSK HØRMÅTTE UDFØRT VED DTU 23 2.2.1 Baggrund 23 2.2.1.1 Formål 24 2.2.1.2 Materialer 25 2.2.1.3 Vandglas 25 2.2.2 ESEM-billeder 25 2.2.3 Sorptionskurver 28 2.2.3.1 Klimaskabsopstilling 29 2.2.3.2 Forsøgsbeskrivelse 29 2.2.3.3 Undersøgte materialer 32 2.2.4 Måleresultater - sorptionskurver 32 2.2.5 Varmeledningsevne under fugtige forhold 33 2.2.5.1 Forsøgsopstilling 34 2.2.5.2 Forsøgsbeskrivelse 35 2.2.6 Måleresultater - Varmeledningsevne under fugtige forhold 36 2.2.7 Konklusion 37 2.2.8 Diskussion 38 2.2.9 Tidligere resultater under Energistyrelsens program 38 2.3 DOKUMENTATION AF LYDTEKNISKE EGENSKABER VED ISOLERING AF DANSKE HØRMÅTTER 41 2.3.1 Resultater af afprøvninger ved Delta 41 2.4 SÆTNING- DIMENSIONSSTABILITET M.V. 42 2.4.1 Foreløbige undersøgelser af sætning v. Dansk Landbrugsrådgivning 43 2.4.2 Forsøg med dimensionsstabilitet i danske hørmåtter ved By og Byg 43 2.4.2.1 Metode og prøvningsapparatur 44 2.4.2.2 Resultater fra prøvninger i dimensionsstabilitet i hørmåtter 45 6
2.4.2.3 Konklusion og diskussion af prøvningerne på By og Byg 46 2.4.3 Forsøg med sætning i løse hørfibre 47 3 DOKUMENTATION AF MILJØMÆSSIGE FORHOLD VED UDARBEJDELSE AF LIVSCYKLUSANALYSE 48 3.1 MILJØDATA 49 3.2 BORTSKAFFELSE 52 3.3 LCA-ANALYSE FOR HØRISOLERINGSMÅTTER GENNEMFØRT PÅ DANSK LANDBRUGSRÅDGIVNING 53 3.3.1 Miljøpåvirkninger 53 3.3.1.1 Drivhuseffekt 53 3.3.1.2 Forsuring 53 3.3.1.3 Næringssaltbelastning 54 3.3.1.4 Naturbeslaglæggelse 54 3.3.1.5 Øko-toksicitet 54 3.3.2 Forudsætninger 54 3.3.3 Normalisering og vægtning 55 3.3.4 Resultater danske hørisoleringsmåtter 55 3.3.5 Diskussion - LCA-analyser 3.3.5.1 Sammenligning med de øvrige alternative isoleringsmaterialer 57 58 3.4 ØVRIGE LCA-ANALYSER 60 3.4.1 LCA-analyse, Sydtek 60 3.5 ARBEJDSMILJØ OG HØR 61 3.5.1 Forholdsregler ved håndtering af hør m.fl. alternative isoleringsmaterialer 62 4 FORSØG MED ROTTERS AFFINITET OVERFOR HØRULD, PAPIR, GLASULD OG STENULD 63 4.1 METODIK 63 4.2 RESULTATER AF ROTTEFORSØG 64 4.2.1 Reaktion på materialevalg 64 4.2.2 Forbrug af foder 66 4.2.3 Vægt af rotter 67 4.3 KONKLUSION 68 5 FORMIDLING 69 5.1 FORMIDLINGSOPGAVER 69 5.1.1 Artikler og indlæg m.v. 69 5.1.2 Bidrag til diverse artikler 70 5.1.3 Udstillinger 70 LITTERATURLISTE 72 6 BILAG 76 6.1 BILAG 1. FUGTTEKNISKE UNDERSØGELSER PÅ DANSKE HØRMÅTTER76 6.2 BILAG 2. FORSØG MED KRYMPNING AF HØR 77 6.3 BILAG 3. DYRKNINGSKALKULE SPINDHØR 78 6.4 BILAG 4.. EMISSIONER FOR 1 HA SPINDHØR LCA-ANALYSE 79 6.5 BILAG 5. OMREGNING TIL PERSONÆKVIVALENTER 81 6.6 BILAG 6. ØKOTOKSICITETSDATA 82 6.7 BILAG 7. PRØVNINGSRAPPORT FOR DIMENSIONSUNDERSØGELSER I DANSKE HØRMÅTTER VED BY OG BYG 83 7
Figur i. Danske hør- og hampemåtter fremstillet vha. airforming 8
Forord Dansk Landbrugsrådgivning har udviklet plantefibermåtter af hør og hamp, der er en meget blød og luftig måtte, velegnet til at anvende til isolering. Måtten er fremstillet af hør eller hamp, der er blevet forarbejdet til uldne fibre, der efterfølgende formes til måtter vha. ny teknologi, ved såkaldt airforming. Den anvendte teknologi er udviklet af ME-Consulting. Produktet plantefibermåtte er patenteret af Dansk Landbrugsrådgivning. Nærværende projekt: Dokumentation af hør- og hampemåtter, er et projekt under Energistyrelsens program: Miljø- og arbejdsmiljørigtige isoleringsmaterialer, J. nr. 75667/00-0013 2004. Formålet med projektet er at tilvejebringe en dokumentation af nyudviklede danske hør- og hampemåtter, som er fremstillet ved et nyt koncept, og således på en række områder væsentlig forskellige for udenlandske hørmåtter spec. tyske. Projektansøgningen blev i 2000 fremsendt til Energistyrelsen og godkendt, men det faglige udvalg under programmet anbefalede at projektet overgik til den netop stiftede virksomhed, Dansk Naturisolering, der var i færd med at få en produktion af hørmåtter op at stå med licensaftale med Dansk Landbrugsrådgivning. Projektet blev godkendt med en støttesats på 35%. Dansk Landbrugsrådgivning godkendte dette ejerskifte, under betingelse af at vi bevarede projektledelsen, og betingede sig at kunne DN ikke løfte opgaven skulle projektet overgå til Dansk Landbrugsrådgivning. Da DN gik i betalingsstandsning i november 2002 (og konkurs november 2003), er projektet overdraget til Dansk Landbrugsrådgivning. Projektet har derfor været forsinket grundet disse omstændigheder, men er gennemført med medfinansiering fra Dansk Landbrugsrådgivning samt flere samarbejdspartnere, bl.a. DTU. Projektet er revideret i forhold til den oprindelige ansøgning på en række områder efter samråd med Kurt Stokbæk fra Det faglige udvalg samt Sergio Fox fra Energistyrelsen ved et møde d. 19. september 2003. Ændringerne har baggrund i, at der i projektperioden er gennemført undersøgelser ved analyseinstitutterne, som således ikke mere er aktuelle, og der derfor suppleret med nye analyser, som samlet vil give et godt billede af de danske hørmåtters egenskaber i forhold til de importerede hørmåtter. Afsnittet om fugttekniske undersøgelser på dansk hørmåtte ved DTU er forfattet af Kurt Kielsgård, DTU og afsnittet forsøg med dimensionsstabilitet i danske hørmåtter ved By og Byg er forfattet i samarbejde med Asta Nicolaisen, By og Byg. 2. udgave Juni 2004 Bodil Engberg Pallesen, projektleder 9
Sammenfatning og konklusioner Dansk Landbrugsrådgivning har udviklet plantefibermåtter af hør og hamp, der er en meget blød og luftig måtte, velegnet til at anvende til isolering. Måtten er fremstillet af hør eller hamp, der er blevet forarbejdet til uldne fibre, der efterfølgende formes til måtter vha. ny teknologi, ved såkaldt airforming. Den anvendte teknologi er udviklet af ME-Consulting. Produktet plantefibermåtte er patenteret af Dansk Landbrugsrådgivning. Nærværende projekt: Dokumentation af hør- og hampemåtter er et projekt under Energistyrelsens program: Miljø- og arbejdsmiljørigtige isoleringsmaterialer, der har til formål at tilvejebringe en dokumentation af nyudviklede danske hør- og hampemåtter, som er fremstillet ved et nyt koncept, og er således på en række områder væsentlig forskellige for udenlandske hørmåtter spec. tyske. Der gennemføres ikke brandtekniske undersøgelse i nærværende projekt. Den anvendte råvare i projektet var i starten af projektperioden dansk avlet hør. Hørren består fibre, såvel som skæver (trædele). Fiberudbyttet i rødnet hørstrå varierer typisk fra 25-40 % fibre afhængig af råvarekvaliteten. Råvaren, der er fremstillet ved dyrkning på markerne, vil altid besidde en variation i kvalitet, afhængig af hvordan klimaet arter sig i dyrkningssæsonen og specielt høstvejret. Fibre fra hør og hamp er generelt hydrofobe, dvs. vandskyende, pga. et naturligt vokslag, der sidder udvendigt på fiberen. Det betyder, at fibrene umiddelbart skyer vand, en egenskab som er ønsket for isoleringsmaterialer. Endvidere er de danske måtter formstabile, og har en struktur med mange små fibre og dermed en stor fiberoverflade, som giver mulighed for at indkapsle luft. Dette giver gode varmeisoleringsegenskaber. Måttens struktur betyder også en meget håndterbar måtte. Varmetekniske egenskaber Der er gennemført en række varmeledningsmålinger ved Teknologisk Institut, Tåstrup. Disse er gennemført ved forskellige densiteter for at få et billede af hvor stor variationen er. I de gennemførte analyser varierer densiteten på måtterne varierer fra 23 kg/m3 til 36 kg/m3, og højden varierer fra 55 100 cm. De danske måtter har en densitet på 30 kg/m3, plus og minus 3 kg, og har en middel varmeledningsevne på 0,039 0,040 W/mK. Fugttekniske egenskaber Der er gennemført en række fugttekniske undersøgelser, som koncentreres om undersøgelse af tre råvarekvaliteter: 1) Hørmåtter - ikke imprægnerede med brandhæmmer, 2) Hørmåtter imprægnerede med brandhæmmer (vandglas bestående af natriumsilikat)samt 3)Vandglas, rent (bestående af natriumsilikat). 10
Vandglas er valgt, idet det formodes at vandglas fastholder hørfibrenes hydrofobe (vandafvisende) egenskaber samt ikke bidrager til at øge risikoen for udvikling af råd. Undersøgelserne er gennemført på DTU. Formålet med undersøgelsen er at måle 1) ab- og desorptionskurver ved 20 C for hør uden og med brandimprægnering i form af vandglas og for vandglas alene, og 2) varmeledningsevne for hørmåtte imprægneret med vandglas under fugtige forhold. Varmeledningsevne for tør hørmåtte uden vandglas måles mhp. sammenligning. Endelig optages en række ESEM-billeder af repræsentative områder for hver af materialerne hør uden vandglas og hør imprægneret med vandglas til at understøtte undersøgelserne, herunder belyse, hvorledes råvaren optager vandglas. Konklusionen af fugtundersøgelserne med hørfibre med og uden imprægnering med vandglas er: Sorptionskurver for hørfibre og for vandglas er målt i klimaskabsopstilling ved 20 C. Ved høje relative luftfugtigheder stiger den optagne vandmængde meget; ved 94% RF er vandtørstofforholdet dobbelt så stort for hørfibre imprægneret med vandglas som for hør uden imprægnering. Tørret vandglas har selv en meget stor vandoptagelse. Varmeledningsevnen for hørmåtte imprægneret med vandglas er målt dels i tør tilstand, dels under fugtige forhold. Varmeledningsevnen viser en svagt stigende tendens ved stigende RFniveau. Endelig er ESEM-billeder optaget af hørfibre uden vandglas og imprægneret med vandglas foruden SEM-billeder af hør imprægneret med vandglas. SEM-billederne viser, at hørskæverne er jævnt belagt med vandglasklumper, mens vandglasklumperne sidder mere spredt på hørfibrene. Vandglas var ikke i stand til at bevare hørfibrenes hydrofobe egenskaber, men øgede tværtimod optagelsen af fugt. Rene hørfibre havde derimod en lavere fugtoptagelsen end f.eks. fyrretræ. Lydtekniske egenskaber Litteraturstudie: Der er i samme projektperiode gennemført lydtekniske undersøgelser ved Delta på bl.a. de danske hørmåtter samt en række af de øvrige alternative isoleringsmaterialer, (Bygningsakustiske egenskaber for bygningsdele med alternative isoleringsmaterialer ved Delta, (Pedersen, 2003)). Undersøgelserne er udført på lette skillevægge og lydabsorberende sammensatte/lagdelte beklædninger. Der er målt for lydisolation (som er udtryk for, i hvilken grad luf tlyd, fx musik fra en højttaler eller samtale, transmitteres fra ét rum til et andet) samt lydabsorption (som er udtryk for hvordan et materiale er i stand til at absorbere lyd, dvs. at omdanne lydenergi til varme, f x porøse materialer). Resultatet af undersøgelserne viser, at såvel de danske hørmåtter og papirisolering har lydisolerende egenskaber på højde med mineraluld. I By og Bygs anvisninger vedr. lydisolering og lydabsorption fremgår at de danske hørmåtter er velegnede til anvendelse som absorbent i lydsiolerende konstruktioner. Hørmåtterne er det eneste af de alternative materialer, hvor der ikke skal tages forbehold, se nærmere i anvisningen vedr. lyisolering, (Pedersen et al, 2003). Sætning og dimensionsændringer For at kunne anvende hør- og hampemåtter til isolering er det vigtigt at produktet er formstabilt, såvel ved håndtering af måtterne i forbindelse med 11
isolering, samt når materialet ligger i konstruktionen. Hvis måtten ikke kan holde faconen betyder det med stor sandsynlighed at isolansen (isoleringsværdien) falder. Da produktet er varmt ved fremstilling, og efterfølgende køles ned inden skæring (vandskærer) og emballering og stakning på lager, fremstilles måtterne i overhøjde, for at der er plads til at måtterne sætter sig. Der er derfor gennemført nogle foreløbige undersøgelser af måtterne dimensionsstabilitet på Dansk Landbrugsrådgivning. Endvidere er gennemført en række forsøg på By og Byg ved Asta Nicolaisen. Ved By og Byg er i 2003 gennemført forsøg med dimensionsstabilitet i hør over for: varierende fugtpåvirkninger med og uden en belastning der svarer til belastningen fra en overliggende hørmåtte specifikke temperatur-påvirkninger skal bestemmes Resultatet af undersøgelserne viste, at hørmåtternes dimensionsændring efter 3 fugtcykler mellem 50 %RF og 80 %RF er: Hørmåtter med belastning: -1,2 % Hørmåtter uden belastning: -0,7 % Hørmåtternes dimensionsændring efter påvirkning i henholdsvis køleboks og varmeskab i 48 timer ved: -20 C (køleboks): -0,03 % 80 C (varmeskab): -0,9 % De gennemførte cykler med varierende RF viser, at der ikke er er stor forskel på langs og på tværs. Men materialet bevæger sig dog mere end mineraluld, som er helt dødt materiale. Indledende undersøgelserne gennemført ved Koldkærgård i en gammel lade, viste ændringer, målt i højden af måtten, i størrelsesorden ca. 4% i løbet af året. Fugtniveauet om vinteren har været relavtivt højt, som dog ikke har været målt. LCA-analyse Hør- og hampeisolering (ca. 95% hør- eller hampefibre) består jo hovedsagelig af input fra landbruget i form af råvaren. Produktorienteret miljøinformation er hidtil kun blevet udarbejdet og anvendt i meget begrænset omfang i landbrugssektoren. Der foreligger imidlertid efterhånden viden, erfaringer og værktøjer, der gør det praktisk muligt at anvende denne type information. Den udarbejdede LCA-analyse for de danske hørmåtter er udviklet på Dansk Landbrugsrådgivning, og dækker produktet ab fabrik, herunder input ved dyrkning af spindhør. Det anvendte værktøj til analyse er et regnearkprogram (EMIPRO), som er tilpasset til hørisoleringsproduktet. Ved fortrængning af miljøpåvirkninger fra biproduktet hørfrø er taget udgangspunkt i fortrængning af rapsfrø. Biprodukt (Skæver + støv) fortrænger fossil energi, og her er anvendt samme brændværdi som i halm: 14,8 MJ/kg ts. For hørmåtter fremstillet til isoleringsformål er beregnet fire nøgletal for miljøpåvirkninger: nemlig drivhuseffekt, forsuring, næringssaltbelastning og naturbeslaglæggelse. 12
Alle emissioner, der bidrager nævneværdigt til de fire miljøpåvirkninger, er medtaget. Ved beregning af emissionerne skelnes der mellem interne og eksterne emissioner. De interne emissioner er de emissioner, der fysisk finder sted på bedriften. De eksterne emissioner er de emissioner, der har fundet sted i forbindelse med fremstilling, udvinding og transport af de inputfaktorer, der anvendes i primærproduktionen. Ved beregning af miljøpåvirkningerne indgår både de interne og de eksterne emissioner. Miljøpåvirkningen minus fortrængte miljøeffekter fra biprodukter m.v. viste at: Drivhuseffekt (CO 2 ), der stammer fra Kuldioxid, Methan og Lattergas er således 732 g CO 2 -ækvivalenter pr. kg færdigvare, og 1229 kg for 1 ha. Omregnet til personækvivalenter svarer det til at 1 ton hørmåtte har en belastning på 0,08 kg CO 2 -ækv./person/år. Forsuring, der stammer fra Brændstoffer (fossile), Ammoniakfordampning og NOx emissioner er beregnet til 9,2 g SO 2 - ækvivalenter pr. kg produceret færdigvare. Omregnet til personækvivalenter svarer det til at 1 ton hørmåtte har en belastning på 0,07 kg SO 2 -ækv./person/år. Næringssaltbelastningen, der stammer fra bidrag fra Nitratudvaskning, Ammoniakfordampning, Lattergas og Fosfor (beregnet ud fra overskud), er 29,3 g NO 3 -ækvivalenter pr. kg færdigvare. Omregnet til personækvivalenter svarer det til at 1 ton hørmåtte har en belastning på 0,10 kg NO 3 -ækv./person/år. Naturbeslaglæggelse, der får bidrag fra Bedriften, (1 ha) samt Eksternt, er 4,1 m 2 pr. kg færdigvare. Rotters affinitet overfor hør- og hampemåtter Dansk Landbrugsrådgivning har i samarbejde med Århus Universitet gennemført en større undersøgelse med rotters affinitet overfor papir, høruld, glasuld og stenuld i løbet af 2001. Baggrunden for undersøgelsen var, at der var erfaringer i forbindelse med et rotteangreb på forsøgsgården under Dansk Landbrugsrådgivning i 1999/2000. Angrebet skete i hallen, hvor forsøg med hør og hamp foregik, og hvor pilotanlægget var opstillet. Der var mange måtter af hør og hamp liggende på gulvet ved siden af måtter med glasuld og stenuld. Glasulden og stenulden var flået i stykker, mens hør- og hampemåtterne ikke var rørt. Ville dette være gældende som normal adfærd hos rotter? Undersøgelserne blev undersøgt på hvide forsøgsrotter, som har haft forskellige materiale som strøelse til at gå på inde i burene: Papirmåtter Hør Glasuld Stenuld Hør og glasuld Hør og stenuld 13
De anvendte materialer erstatter træflis og snittet halm, som er typisk strøelse, rotterne går på. De foreløbige undersøgelser viser, at der ikke er nogen markant forskel på reaktionsmønstret hos rotter, hvad enten de har hør eller mineraluld i buret, derimod synes der at være en tendens til at glasuld foretrækkes i mindre grad. Rotterne rusker og spiser af materialet. Papirmåtter bliver spist mest udtalt, og glasuld mindst udtalt. Der synes ikke at være en sikker forskel på hør og mineraluld, både hvad angår hvordan rotterne trives og evt. vrager materialet. Erfaringerne fra forsøgsgården Koldkærgård med vilde rotter, der gik udenom hør til fordel for mineraluld og glasuld, er derfor ikke blevet bekræftet. Formidling Der har gennem hele projektperioden været mange aktiviteter vedr. deltagelse i møder, foredrag, artikler i aviser og blade, herunder fagblade vedr. isolering, assistance med udstillinger, og kommunikation med interessenter, såsom aftagere af produktet, institutioner og private firmaer m.v. Formidlingen har primært bestået i at fortælle om produktet, dets egenskaber, fremstillingsmetode m.v. Formidling af resultaterne fra projektet anses for at være nået langt ud til et bredt udsnit af den danske befolkning. 14
1 Råvare Den anvendte råvare i projektet var i starten af projektperioden dansk avlet hør, som er blevet forarbejdet til uldne fibre, der har kunne formes til måtter vha. ny teknologi. Senere i projektet, fra vinteren 2001/2002, er råvaren baseret på importerede råvarer, typisk hør fra Tjekkiet, men også Tyskland. Efter tilvirkning til uldne fibre er råvaren repræsentativ, og produktets egenskaber er ikke så meget afhængig af hvilket land, råvaren oprinder fra, som den råvarekvalitet produktet besidder. De analyser, der er gennemført er udført på repræsentative hørmåtter. En råvare fremstillet ved dyrkning på markerne vil altid besidde en variation i kvalitet, afhængig ikke mindst af klimaet i dyrkningssæsonen og specielt høstvejret. Dette kender man med alle landbrugsprodukter, f.eks. produktion af vin og maltbyg til øl-fremstilling. Tilsvarende forhold gælder også for de kartede måtter, f.eks. Heraflax, som fremstilles vha. af en karteteknologi. Råvaren til disse produkter er også fra forskellige lande, afhængig af hvor råvaren er billigst. 1.1 Råvarekvalitet Den optimale rødningsgrad til brug i isoleringsmåtter er for både hør og hamp en semirødnet kvalitet, dvs. lys grå fibre, efter skætning. Dette opnås ved en kort rødningstid, typisk på 1-2 uger efter frøhøst. Helt urødnede kvaliteter, gullige fibre, er stive og vanskelige at skætte og samtidig defibrere til enkeltfibre. Dermed bliver den færdige måtte meget grov, og varmeisoleringsevnen er ringere. Semirødnede kvaliteter danner derimod fiber til fiberbindinger, som giver den høje isolerende effekt og meget bløde måtter. Stærkt rødnede kvaliteter af hør og hamp giver en velegnet fiber til at forme i måtter, men støvfraktionen er højere, og fiberlængden generelt kortere ved samme behandling i kortfiberproceslinie. Lang rødningstid medfører en reduktion i stråudbyttet, og fiberudbyttet er lavere. Risikoen for ikke at bjerge en god kvalitet er stigende. 1.1.1 Høst og rødning af spindhør Høst af spindhør efter det nye koncept foregår traditionelt med skårlægning efterfulgt af mejetærskning, alternativt kan også anvendes et stribberskærebord. Spindhør skårlægges ca. 5-6 uger efter blomstring. Efter 1-3 uger høstes frøene, og halmen er efter passende rødningstid bjerget ved presning. Ved en sen høst, og deraf sen rødning er det ofte ikke muligt at bjerge en tør afgrøde. Der er derfor udført forsøg med kombineret snitning/presning og efterfølgende opsamling i en vogn. Spindhørren er semirødnet (lysegrå fibre) indtil stærkt rødnet (mørkegrå fibre). Bedste resultat er opnået, hvor afgrøden modner tidligt, og der er god tid til rødning under relativ høje ude-temperaturer. Det er muligt at høste spindhørfrø med stripper-skærebord, og efterfølgende skårlægge afgrøden, som herefter markrødner inden presning i rundballer. Ved denne 15
metode undgås at hele afgrøden med seje stængler skal gennem mejetærskeren. Figur 1.1. og figur 1.2. Løse hørfibre og høst af spindhør med stribbebord 1.1.2 Karakterisering af fibre 1.1.2.1 Kemisk indhold Det kemiske indhold i hampefibre og -skæver fra dansk dyrket hamp (Koldkærgård 1998) er bestemt på Forskningscenter Risø. Rødnede hampefibre med ca. 5% skæver indeholder 71,8 % cellulose, 6,7% hemicellulose og ca. 7,5 % lignin. Rensede fibre uden skæver indeholder 73,1 % cellulose, 7,3% hemicellulose og 6,3 % lignin. De rene hampeskæver indeholder 48,5% cellulose, 24,9 % hemicellulose og 16% lignin. Derudover er der omkring 7% vandopløselige stoffer i hampefibre og skæver samt en lille mængde voks. Indholdet i rødnede hørfibre er 78% cellulose, 12% hemicellulose, 4% lignin samt ca. 6% vandopløselige stoffer (Pallesen, 2000, delrapport 2). Hør består fibre, såvel som skæver (trædele). Fiberudbyttet i rødnet hørstrå varierer typisk fra 25-40 % fibre afhængig af råvarekvaliteten. 1.1.2.2 Grad af hydrofobitet Fibre fra hør og hamp er generelt hydrofobe, dvs. vandskyende, pga. et naturligt vokslag, der sidder udvendigt på fiberen. Det betyder, at fibrene umiddelbart skyer vand. Egenskaben fastholdes selv i de stærkt rødnede fiberkvaliteter. Vokslaget beskytter mod optagelse af vand, men fibrene vil efter nedsænkning i vand langsomt optage vand, der er således ikke tale om 100% hydrofobe fibre. De hydrofobe egenskaber kendes i tekstilfibre, hvor nye hørduge f.eks. skyer vand. Hørfibre, der bruges til tætning af vandrør, rådner ikke, og gamle arkæologiske fund af hørfibre fra år 1100-tallet viser, at fibrene er meget bestandige. Egenskaben har stor betydning i produktet isoleringsmåtter, hvor det beskytter mod indtrængning af fugt, og deraf følgende problemer med råd. Egenskaben har ligeledes betydning for hørfibrenes bestandighed, persistens. Afhængig af fibrenes kvalitet og rødningsgrad er graden af hydrofobitet større eller mindre. En relativ let rødnet kvalitet har typisk et større vokslag end en stærkt rødnet kvalitet. De vandskyende egenskaber er medvirkende til, at fibrene kan holde til et fugtigt miljø i årevis. Meget urene hørfibre, med megen snavs og støv vil dog give grobund for svampevækst under ugunstige betingelser, dvs. højt fugtindhold. 16
1.1.2.3 Farve Rødningsgraden kan bestemmes ved vurdering af farve af de rene fibre. (Pallesen, 2000, delrapport 2). Rødningsgraden i strået har betydning for graden af fibriller i den færdige fiber efter forarbejdning af strået i kortfiberprocesanlægget. Urødnede fibre giver en stiv måtte, der er dårlig varmeisolerende. 1.1.2.4 Evne til at absorbere fugt og regulere luftfugtigheden De ikke brandhæmmede hør- og hampefibre har naturligt en evne til at virke brandhæmmende - selvslukkende, f.eks. antændes de ikke ved tab af en cigaret. Dette skyldes bl.a. et naturligt højt indhold af vand på 12-15%, som varierer afhængig af luftfugtigheden. Den enkelte fiber er opbygget af lange cellulosekæder, og inderst i fiberen et meget tyndt hulrum (kapillarrør) i midten. Hulrummet bevirker, at fiberen kan regulere luftfugtigheden, pga. fibrenes kapillare egenskaber, og er årsag til at fiberen virker brandhæmmende. Måtter, der lige er fremstillet og endnu ikke er afklimatiseret, dvs. har indstillet sig på omgivelsernes fugtighed, vil være lettere at antænde, og længere om at slukke gløden i produktet. I praksis vil de fremstillede måtter have tilpasset sig luftfugtigheden inden oplægning som isolereringsmateriale. Ved store udsving i luftfugtigheden vil fugtindholdet i fibrene ændres tilsvarende. Figur 1.3 Elementarfibre af hør helt tynde fibre med tyndt hulrum på ganske få my. Generelt består hørfibre af meget lange fibre i forhold til træcellulosefibre. 1.1.2.5 Bestandighed Udover fibrenes evne til at sky vand, betyder fibrenes opbygning i lange cellulosekæder, at fibrene er svært nedbrydelige. At dette er tilfældet vidner historiske fund af rødnet hør fra vikingetiden om. F.eks. er der fundet rester af hør i brønde fra 900-tallet (H. Hansen, 2000, J. G. Madsen, Moesgård, 17
2000). Der er fundet rester af hørtekstiler i gamle udgravninger, f.eks. Egtvedpigen. 40% af forhistoriske tekstilfund er af hør. Vokslaget forhindrer vandindtrængning, og de lange cellulosekæder forhindrer nedbrydning af fiberen. Begge egenskaber, der medvirker til en lang holdbarhed for såvel hør- som hampefibre. Cellulosekædernes bestandighed kendes udover de gamle tekstile fund, også fra papir fremstillet fra hør og hamp. Gamle skrifter bestående af hørpapir kendes også som særdeles holdbart. Ved kogning af fibrene i vand sker ingen nedbrydning af cellulose og lignin, mens vandopløselige stoffer og hemicellulose nedbrydes. Ved ludbehandling sker normalt heller ikke en nedbrydning af cellulosen, men derimod af lignin og hemicellulose. Ved en overrødning kan der ske en begyndende nedbrydning af cellulosen, men det er kun ved en meget kraftig overrødning, (Pallesen, 2000). 1.1.2.6 Selvslukkende egenskaber Hør- og hampefibrene besidder til en vis grad selvslukkende egenskaber. Egenskaben skyldes fibrenes evne til at absorbere vand i op til 50% af egenvægt. Hør- og hampefibre er godkendt som anvendelse som tæppeunderlag på f.eks. skibe, pga. høj antændelsestemperatur samt evne til ikke at udvikle farlige røggasser, som kendes i kunstprodukter. 1.1.3 Hørmåtter fremstillet ved Dansk Naturisolering De producerede hørmåtter i perioden 2001 2002 har været fremstillet mens produktionslinien har kørt prøveproduktion. Produktionsanlæg/linie på Dansk Naturisolering består af: En kortfiberproceslinie, bestående af opriver, slaglemølle, cyklon, roterende sold (rensetromle) med studse til opsamling af biprodukt skæver. Støv frarenses under processen via en cellesluse. To fiberfødere, som er forbundet kortfiberproceslinien via et transportbånd. Fra fiberføderne føres fibre via transportør til Måtteformningsanlæg, bestående af måtteformer (tørformning/airlaid). Under processen tilsættes binder bestående af syntetiske fibre. Efter formning føres måtten via en transfer ind i en 9 m lang varmluftovn, hvor varmebinding /fixering af måtterne foregår. Efter varmebinding afkøles måtterne i en kølesektion, førend skæring af måtter og færdigemballering i et pakkeanlæg. Den variable råvarekvalitet man typisk finder i hør, gør det nødvendigt at justere indstillingen ved produktionslinien, og det kræver megen know how og gefüel. Man skal huske på at produktionen har været den første af sin art i verden, og at råvaren aldrig vil være en standardvare. Densiteten har varieret, men har typisk ligget mellem 25 kg/m 3 og 33 kg/m 3, dog fortrinsvis mellem 27 30 kg/m 3. Det er således meget vigtigt at finde frem til, hvilken indflydelse den varierende densitet har på varmeledningsevnen, lambda-værdien. 18
Figur 1.4. Produktionslinien på Dansk Naturisolering 19
2 Byggetekniske egenskaber ved de danske hør- og hampeisoleringsmåtter 2.1 Dokumentation af varmetekniske egenskaber i hørmåtter Der er gennemført en række varmeledningsmålinger ved Teknologisk Institut. Disse er gennemført ved forskellige densiteter for at få et billede af hvor stor variationen er. Undersøgelserne er udført ved Teknologisk Institut, Tåstrup. I de gennemførte analyser varierer densiteten på måtterne varierer fra 23 kg/m 3 til 36 kg/m3, og højden varierer fra 55 100 cm. Figur 2.1. Varmeledningsevne, danske hørmåtter 2001 Varmeledningsevne ved forskellige densitet, hørmåtter, 2001 40 0,0415 35 0,041 kg/m3 30 25 20 15 10 0,0405 0,04 0,0395 0,039 Densitet under måling kg/m3 Varmeledningsevne, W/mK 5 0,0385 0 1 2 3 Densitet 0,038 Basisvarmeledningsværdi (lambda 10-værdi) i de danske hørmåtter er målt til 0,038 ved DTI (1999) ved en densitet mellem 28-30 kg pr. m 3. Analyserne i 2001 varierer fra 0,039 0,041 W/mK ved henholdsvis densiteter på 36 kg/m 3 og ned til 23 kg/m 3. 20
Figur 2.2. Varmeledningsevne, danske hørmåtter 2002 kg/m 3 40 Varmeledningsevne ved forskellig densitet, 2002 0,0394 35 0,0392 30 25 20 15 10 0,039 0,0388 0,0386 0,0384 Varmeledningsevne W/mK 5 0 2002 a 2002b Densitet 0,0382 0,038 Densitet under måling kg/m3 Varmeledningsevne, W/mK Basisvarmeledningsevnen ved 10 0 C ligger mellem 0,039 0,040 ved analyserne fra 2002, ved henholdsvis 36 og 32 kg/m 3, og varierer knap så meget som analyserne fra 2001. Måleresultaterne ved en måleusikkerhed på plus og minus 2% fremgår af følgende for 2 af målingerne foretaget i 2001: Figur 2.3. Varmeledningsevne, danske hørmåtter 2001 Rapport nr. 01017 0,044 0,043 0,042 Varmeledningstal (W/mK) 0,041 0,04 0,039 0,038 0,037 0,036 Serie1 Serie2 Serie3 0,035 Middeltemperatur 2,27 Middeltemperatur 10,5 Middeltemperatur 19,67 Middeltemperatur 0 C 21
Det fremgår af målingerne at varmeledningsevnen ved temperaturindflydelse og med en måleusikkerhed på plus og minus 2% ligger mellem 0,039 0,044 W/mK. Figur 2.4. Varmeledningsevne, danske hørmåtter 2002 Rapport nr. 01018 0,045 0,044 0,043 Varmedledningstal (W/mK) 0,042 0,041 0,04 0,039 0,038 0,037 0,036 Serie1 Serie2 Serie3 Middeltemperatur 2,36 Middeltemperatur 10,65 Middeltemperatur 19,75 Middeltemperatur 0 C I forhold til tykkelse af produktet vil man forvente at det varierer plus og minus 3 % indtil produktionen er indkørt gennem flere år. Dette skyldes som ligere anført, at det kræver nøje tilpasning af produktionslinien ved relativt små variationer i råvare. Det er derfor forventeligt at der med organiske fibre som hør, vil være en vis variation. Variationen ved forskellige tykkelser (55 100 cm) varierer fra 0,039 0,041 W/mK. Figur 2.5. Varmeledningsevne, danske hørmåtter 2001 Varmeledningsevne, forskellig tykkelse 120 0,0415 100 0,041 80 0,0405 cm 60 0,04 0,0395 Tykkelse Varmeledningsevne, W/mK 40 0,039 20 0,0385 0 1 2 3 Tykkelse 0,038 22