Eine besonders gut durchdachte und gründliche Frage des langjährigen GBA-Lesers Aaron Birkland zum pH-Wert von Phenolschaum und seiner möglichen korrosiven Natur veranlasste mich, meinem ursprünglichen Blog über Kingspans Kooltherm rigid insulation zu folgen.
Aaron hat zwei Hauptfragen:
- Wurde das Problem der Säure und Korrosion von Befestigungselementen oder Metalldachdecks mit Kingspans Kooltherm gelöst?
- Wenn ja, ist Kooltherm die einzige Phenolschaum-Hartisolierung in der Stadt?
Kurzer Hintergrund
Phenolic foam rigid insulation wurde in den 1980er Jahren in den USA eingeführt und von Beazer East und Johns Manville verkauft, aber ernsthafte Korrosionsprobleme führten zu rechtlichen Schritten und beide Unternehmen stellten die Produktion 1992 ein.
Kingspan, ein irisches Unternehmen mit einer völlig neuen Formulierung für seine Phenolschaumisolierung, produziert und vertreibt Kooltherm seit 1992 in Europa und führt es 2016 in den USA ein.
The Dow report
Im Jahr 2012 stellte Dow Building Solutions auf einer Konferenz der Society of Plastics Engineers ein Whitepaper mit dem Titel „Rigid Polymerc Foam Boardstock Technical Assessment“ vor. Dieses Papier vergleicht bestimmte Leistungseigenschaften von zwei Arten von Phenolschaum, eine Art von Polyisocyanurat und eine Art von extrudiertem Polystyrol (XPS) Isolierung. Hier sind die wichtigsten Punkte aus diesem Papier:
- 1. Keine der beiden im Dow-Whitepaper genannten Phenolschaumplattenisolierungen ist Kingspans Kooltherm.
- 2. Der angegebene R-Wert für die Phenolschaumplatten beträgt R-6,7 bis R-7,5 pro Zoll; Die Kooltherm-Isolierung beträgt R-8+ pro Zoll. (Da die Zellstruktur des Phenolschaums von Koolspan nicht einheitlich ist, variiert der tatsächliche R-Wert pro Zoll der Isolierung je nach Dicke.)
- 3. Der verbleibende Formaldehyd in der in dem Papier diskutierten Phenolschaumplatte liegt zwischen 137 und 253 Teilen pro Million (ppm). Kingspan verfügt über unabhängige Daten von Drittanbietern (Tests, die vom Fraunhofer-Institut in Deutschland durchgeführt wurden), die einen Formaldehydrest von weniger als 0,15 ppm zeigen. (Eine Schwierigkeit besteht darin, dass Kingspan als in Europa ansässiges Unternehmen noch keine standardisierten Testergebnisse in den USA hat.)
- 4. Das Papier berichtet pH-Ergebnisse gemäß ASTM 971 für phenolische Isolierung A von 2,7 und für phenolische Isolierung B von 2,0 (ziemlich sauer). Kingspan behauptet, dass Kooltherm-Tests einen pH-Wert im gleichen Bereich wie Polyiso ergeben – 3,8 bis 4. Auch hier ist das Fehlen von ASTM-Ergebnissen von Drittanbietern ein aktuelles Problem, an dem Kingspan mit US-amerikanischen Testbehörden arbeitet.
Dr. Jan Kosny vom Fraunhofer-Institut (siehe letzten Abschnitt des Blogs) ist ein weithin angesehener Bauwissenschaftler und Materialexperte; Kosny bezeichnete diesen Dow-Bericht als „Marketingmaterial.“
Kingspan hat mir einen pH-Test ihrer Kooltherm-Isolierung von Drittanbietern zur Verfügung gestellt, der von der Cardiff University vom 21. Juli 2010 gemäß der Testmethode für EN13468 durchgeführt wurde: „Wärmedämmstoffe für Gebäudetechnik und Industrieanlagen – Bestimmung von Spurenmengen von wasserlöslichen Chlorid-, Fluorid-, Silikat- und Natriumionen sowie pH-Wert.“ Zwei Proben der Isolierung ergaben pH-Testergebnisse von 6,51 und 6,49.
Kingspans BDA Keuringsinstituut-Testbericht
Kingspan teilte mir einen Testbericht mit, der vom BDA Keuringsinstituut (einer Abteilung von Kiwa NV, einem in den Niederlanden ansässigen Testlabor) vom 22. Januar 2010 erstellt wurde. Ich habe keine Erlaubnis, diesen vollständigen Bericht zu kopieren oder zu veröffentlichen, aber unten finden Sie Informationen aus dem Bericht.
Für die Tests des BDA Keuringsinstitut wurden vier Arten von starrer Isolierung — Mineralwolle, Kingspan—Phenolschaum, Polyurethan (PUR) und expandiertes Polystyrol (EPS) – mit Unterlegscheiben und Schrauben an einem profilierten Stahldeck befestigt (siehe Bild # 1, oben) und die Isolierung dann mit einer EPDM-Dachmembran abgedeckt (siehe Bild # 2, unten). Diese Baugruppen wurden dann über einen beheizten Wassertank gelegt, so dass die Baugruppen 28 Tage lang 70 ° C (158 ° F) und 95% relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wurden.
Um den Zustand der Befestigungselemente nach Abschluss des Tests zu sehen, siehe Bilder #3, # 4 und #5 unten (alle Fotos aus dem Bericht).
Aus dem Abschnitt „Ergebnisse“ des Berichts: „….t scheint, als ob es keinen strukturellen Unterschied in der Menge der Korrosion nach dem Test gibt. Alle Schrauben zeigen im Durchschnitt die gleiche Menge an Korrosion auf dem Teil der Schraube, die durch das profilierte Stahldeck gedreht wurde. An dem Teil, der nicht durch das Stahlprofil gedreht wurde und daher in direktem Kontakt mit dem Isoliermaterial stand, wurde keine Korrosion festgestellt.“
Ich habe versucht, Dow Building Solutions zu kontaktieren, um ihre Antwort auf den oben genannten BDA Keuringsinstituut Bericht über Kingspan Kooltherm zu bekommen, aber nicht hören, zurück.
Mein „Wingnut Testing“
Es dämmerte mir, dass ich zum Kooltherm-Projekt hier in Brattleboro gehen, auf den unfertigen Dachboden klettern und einige Schrauben herausziehen konnte, um zu sehen, ob es Korrosion gab (siehe Bilder # 6 und # 7). Das einzige Problem ist, dass diese großen Bad-Boy-Schrauben durch eine Einbrennlackierung geschützt waren, und sie waren nur an Ort und Stelle über 4 oder 5 Monate.
Ich erinnerte mich auch daran, dass wir für meinen Blog über das X-Floc-Zellulosedämmsystem Kooltherm in einem Wandmodell verwendet haben, das mit einfachen alten Trockenbauschrauben für den Innenbereich installiert wurde (siehe Bilder # 8 und # 9). Dieses Wandmodell sitzt seit drei Monaten in meiner ziemlich feuchten Garage. Es gibt immer noch keine Befestigungskorrosion, also habe ich beschlossen, die Trockenbauschraubenlöcher mit Wasser zu füllen und die Schrauben wieder einzusetzen (siehe Bild # 10). Bild # 11 zeigt die gleiche Schraube eine Woche später: keine Korrosion, für das, was es wert ist.
DOE Buildings Technology Office Project zur Entwicklung von Phenolschaumisolierungen
Das DOE Buildings Technology Office Project war mir erst bekannt, als Aaron mich darüber informierte: Entwicklung eines biobasierten, kostengünstigen, nicht korrosiven und nicht brennbaren Phenolschaums für die Gebäudedämmung (siehe Bild #12). Ich habe mich beim Projektpartner Atlas Roofing erkundigt. Sie berichteten, dass diese Arbeit weder von ihrer Seite noch durch neue Patente, die sie auf der Grundlage dieses Projekts finden konnten, kommerzialisiert wurde (ein Schlüsselindikator für die Kommerzialisierung eines Projekts).
Kurz vor Abschluss dieses Blogs erreichte ich jedoch Dr. Jan Kosny, Leiter Gebäudeautomation und Werkstoffe am Fraunhofer Institut U.S.A. Kosny.:
- 1. Dieses DOE-Projekt wurde 2017 abgeschlossen. Derzeit wird Fraunhofer vom DOE finanziert und arbeitet mit dem Oak Ridge National Laboratory an Korrosionsfeldtests einer Reihe von Phenolschaumisolationen, die 2019 abgeschlossen sein werden.
- 2. Im Rahmen der Korrosionsfeldtests verfügt Fraunhofer über eine Aufdach-Testhütte für 5 oder 6 handelsübliche Phenolschaumisolationen sowie zwei neue Formulierungen (siehe Bilder #12 und #13).
- 3. Fraunhofer setzt seine Arbeit an der Phenolschaumisolierung unabhängig fort, ein Prozess, der eine nachhaltige mehrjährige Produktentwicklung (bis zu acht weitere Jahre) erfordert.
- 4. Während Atlas Insulation nicht mehr an dieser Produktentwicklung beteiligt ist, befindet sich Fraunhofer in ernsthaften und vertraulichen Gesprächen mit einer Reihe anderer Unternehmen, um die Entwicklung von Phenolschaumisolierungen fortzusetzen.
Es überrascht nicht, dass diese Bilder (und die Tests, die sie darstellen) meine „Wingnut-Tests“ beschämen.
Schlussfolgerungen?
Kooltherm bleibt der „echte McCoy“ der derzeit in den USA erhältlichen Phenolschaumisolierungen.
Säure- und Korrosionsprobleme wurden mit der Kooltherm Phenolschaum-Starrisolierung behoben. Und während die Wettbewerber von Kooltherm Insulation möglicherweise mehrere Jahre alt sind, könnte die von Fraunhofer geleitete Forschung und Entwicklung in den kommenden Jahren einen ernsthaften Wettbewerb bedeuten.
Neben seiner Funktion als technischer Direktor von GBA ist Peter Yost Vizepräsident für technische Dienstleistungen bei BuildingGreen in Brattleboro, Vermont. Er baut, forscht, lehrt, schreibt und berät seit mehr als zwanzig Jahren zu Hochleistungshäusern. Als erfahrener Trainer und Berater wurde er als NAHB Educator of the Year ausgezeichnet. Haben Sie ein bauwissenschaftliches Puzzle? Kontaktiere Pete hier. Sie können sich auch für den E-Mail-Newsletter von BuildingGreen anmelden, um einen kostenlosen Bericht über die Isolierung sowie regelmäßige Beiträge von Peter zu erhalten.