CZ2019509A3

CZ2019509A3 - Protipožární zateplovací materiál a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ2019509A3
Application number: CZ2019509A
Authority: CZ
Inventors: Gabriela Chlandová; Gabriela Mgr Chlandová; Petr Ĺ paniel; Petr Španiel
Original assignee: First Point a.s.
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2021-02-17
Also published as: CL2022000285A1; BR112022002181A2; CA3140927A1; SK1182019A3; AU2020327291A1; JP2022543088A; US20220259099A1; US12168628B2; EP4010294A1; CZ309105B6; CN114040900B; CN114040900A; WO2021023321A1; UA127980C2; SK289053B6; JP7685764B2; KR20220058903A

Abstract

Protipožární zateplovací materiál, zejména protipožární zateplovací materiál, který je tvořen vytvrditelnou směsí, která obsahuje 19 až 40 % hmotn. skleněných pórovitých kuliček, 60 až 81 % hmotn. vodného roztoku křemičitanu sodného, a 0,1 až 1 % hmotn. stabilizátoru pojiva vodního skla. Způsob výroby protipožárního zateplovacího materiálu, zejména způsob protipožárního zateplovacího materiál, podle kterého jsou nejprve skleněné pórovité kuličky promíchány s vodným roztokem sazí tak, že celý jejich povrch je sazemi obalen, dále jsou skleněné pórovité kuličky se sazemi smíchány se sekaným čedičovým vláknem a vše je promícháno tak, že vznikne zateplovací směs, a dále je do vodného roztoku křemičitanu sodného přidán stabilizátor vodního skla a následně je do tohoto roztoku přimícháno tvrdidlo vodního skla, přičemž dále je tento roztok 1 až 10 minut míchán tak, že vznikne pojivový roztok, a dále je zateplovací směs vložena za stálého míchání do pojivového roztoku a vše je promícháno, a dále je výsledná směs nalita do aplikačního místa.

Description

Protipožární zateplovací materiál a způsob jeho výroby

Oblast techniky

Vynález se týká protipožárního zateplovacího materiálu, zejména protipožární zateplovacího materiálu, který tvořen směsí, která obsahuje vodní sklo, a způsobu jeho výroby.

Dosavadní stav techniky

Ze stavu techniky je známa celá řada maltových a betonových směsí, které jsou používány nejen jako běžné stavební materiály, ale také jsou používány pro protipožární ochranu a pro zateplování staveb.

Mezi známé lehčené zateplovací zdící materiály lze zařadit například polystyrenbeton. Jeho základem jsou kuličky z expandovaného polystyrenu různé velikosti s průměrem od 2 do 6 mm. Tyto kuličky jsou povrchově upraveny tak, aby zůstávaly od sebe odděleny, aby bylo eliminováno elektrostatické přitahování. Polystyrenbeton se aplikuje na vodorovné plochy podobně jako beton nebo z něho vyrábějí desky.

Z patentového dokumentu CZ PV 2003-2196 je známa malta na vrchní vrstvu omítky určená jako vrstva absorbující zvuk a odolná proti ohni, která obsahuje perlit jako plnivo perlit a jako izolant bentonit. Nevýhodou této malty je to, že bentonit má nízké protipožární i tepelně izolační vlastnosti. Další nevýhodu je to, že bentonit má vysokou sorpci a ve vodě bobtná, pročež není vhodný pro vnější omítky vhodný.

Z dalšího patentového dokumentu RU 2687816 je znám odlehčený beton s perlitem a kaolínovou vlnou, celulosou a křemičitanovým vláknem. Nevýhodou je to, že tento materiál nemá významné protipožární vlastnosti, dále má malou pevnost a je křehký.

Z patentového dokumentu CZ PV 2004-536 je znám zdící materiál, jehož pojivém je roztok popílku. Plnivem je struska, jíly, mletý křemen a vápenec. Materiál je vyztužen ocelovými dráty. Nevýhodou je to, že se nejedná o izolační materiál. Další nevýhodou je to, že je poměrně nasákavý.

Z dalšího patentového dokumentu CZ PV 1990-6611 je znám zdící a obkladový materiál s pojivém v podobě rozpustné celulosy a disperze. Tento materiál obsahuje vodní sklo, které zde ale neplní funkci pojivá, aleje přísadou. Vedle základního mletého plnívaje přidáván granulovaný polystyren nebo perlit. Nevýhodou tohoto materiálu je to, že má malé tepelně a zvukově izolační vlastnosti, přičemž není ani protipožární.

Z užitného vzoru CZ 23529 je znám geopolymer na bázi strusky a vodního skla. Vodní sklo je upravené hydroxidem sodným. Pro odlehčení přidávají keramické kuličky. Nevýhodu je to, že tento materiál je těžký, nemá tepelnou odolnost a je poměrně nasákavý.

Z dalšího patentového dokumentu CN 102964107 je známa deska sestávající z perlitu, skelných vláken, jílu a silikagelu, kde je hlavním pojivém jíl. Nevýhodou je to, že deska má nízké tepelně izolační vlastnosti, je nasákavá a není protipožární.

Z užitného vzoru CZ 31096 je známa směs pro prodyšný protipožární lehčený zateplovací systém na bázi skla, která obsahuje skleněné kuličky s tepelnou stabilitou do 1000 °C. Nevýhodou je nižší pevnost v tlaku a menší tepelná odolnost.

-1 CZ 2019 - 509 A3

Z výše uvedeného stavu techniky je zřejmé, že hlavní nevýhodou známého stavu techniky je to, že známé materiály mají nízkou tepelnou a protipožární odolnost, a zároveň jsou často velmi nasákavé.

Cílem vynálezu je konstrukce protipožárního zateplovacího materiálu, který bude mít vysokou požární odolnost, přičemž zároveň bude mít výborné izolační materiály.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje protipožární zateplovací materiál, zejména směs pro protipožární zateplovací materiál, která obsahuje vodní sklo, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že je tvořen vytvrditelnou směsí, která obsahuje 19 až 40 % hmota, skleněných pórovitých kuliček, 60 až 81 % hmota, vodného roztoku křemičitanu sodného, a 0,1 až 1% hmota, stabilizátoru pojivá vodního skla. Výhodou tohoto izolačního materiálu je vysoká protipožární odolnost a výborné izolační vlastnosti. Izolační materiál má zároveň výborné protiplísňové účinky a je ekologický. Výhodou protipožárního zateplovacího materiálu je výrazně vysoká protipožární odolnost a výborné izolační vlastnosti. Výhodou použití vodného roztoku křemičitanu sodného je to, že výsledný materiál má vynikající lepící a tmelící účinky. Jeho tepelná odolnost je přes 1000 °C. Po zatvrdnutí má podobu skla, takže je dostatečně tvrdý, pevný a odolný proti vodě, a přitom je i paropropustné.

Protipožární zateplovací materiál dále s výhodou obsahuje 2 až 10 % hmota, sekaného čedičového vlákna. Čedičové vlákno má s výhodou délku 6 mm a tloušťku 0,014 mm. Vlákna jsou ohebná, vysoce pevná a pružná, mají nízkou tepelnou vodivost, vysokou tepelnou odolnost, jsou voděodolné a chemicky odolná vůči alkáliím, kyselinám i organickým rozpouštědlům, mají vysoký koeficient zvukové pohltivosti, a jsou nehořlavé.

Výhodné je, když mají skleněné pórovité kuličky průměr 0,3 až 1 mm.

Velice výhodné dále je, když skleněné pórovité kuličky obsahují 12 až 16 % hmota, oxidu hlinitého. Díky tomu mají větší tepelnou odolnost a jsou i velmi tvrdé, chemicky i mechanicky odolné. Protože mají čistě anorganický původ, jsou ekologické a zdravotně nezávadné. Oproti běžným skleněným kuličkám odolávají teplotám až 1400 °C. Zároveň jsou na rozdíl od např. keramických kuliček tenkostěnné, obsahují velké množství vzduchu a jsou proto výborným tepelným izolantem.

Velice výhodné dále je, když je povrch skleněných pórovitých kuliček opatřen sazemi, přičemž saze s výhodou tvoří 0,1 až 0,9 % hmota, celkové hmotnosti. Výhodou je to, že takto uspořádané saze nezvyšují tepelnou vodivost s tím, že saze s výhodou obalí skleněné pórovité kuličky, čímž zvýší nepropustnost pro záření.

Výhodné také je, když jsou stabilizátorem vodního skla hydrofilní alkoxylové alkylamoniové soli.

Protipožární zateplovací materiál dále s výhodou obsahuje tvrdidlo vodního skla. Výhodou je to, že je možné optimalizovat rychlost tvrdnutí.

Výhodné dále je to, když má vodný roztok křemičitanu sodného hustota v rozsahu 1370 až 1400 kg/m³ a vodný roztok křemičitanu sodného má molámí poměr SiCh a Na20 v rozsahu 3,2 až 3,4. Poměr molámích hmotností oxidu křemičitého a oxidu sodného a s ním spojená hustota roztoku a koncentrace roztoku mají významný vliv na reologické vlastnosti vodního skla jako polymemí směsi, na elektrické vlastnosti, stlačitelnost a lepivost jako u elektrolytu, dále na tvrdost, pevnost apod. Výhodou výše uvedených parametrů je to, že výsledný izolační materiál je po zatuhnutí částečně pružný a tvarově poddajný.

- 2 CZ 2019 - 509 A3

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu dále naplňuje způsob výroby protipožárního zateplovacího materiálu, zejména způsob výroby protipožárního zateplovacího materiálu obsahujícího vodní sklo, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nejprve jsou skleněné pórovité kuličky promíchány s vodným roztokem sazí tak, že celý jejich povrch je sazemi obalen, dále jsou skleněné pórovité kuličky se sazemi smíchány se sekaným čedičovým vláknem a vše je promícháno tak, že vznikne zateplovaní směs, a dále je do vodného roztoku křemičitanu sodného přidán stabilizátor vodního skla a následně je do tohoto roztoku přimícháno tvrdidlo vodního skla, přičemž dále je tento roztok 1 až 10 minut míchán tak, že vznikne pojivový roztok, a dále je zateplovací směs vložena za stálého míchání do pojivového roztoku a vše je promícháno, a dále je výsledná směs nalita do aplikačního místa a nakonec je výsledná směs ponechána v klidu do vytvrzení.

Výhodné dále je, když je aplikačním místem forma. Výhodou je to, že je možné jednoduše vyrobit výrobek s přesnými parametry.

Hlavní výhodou protipožárního zateplovacího materiálu a způsobu jeho výroby podle vynálezu je to, že výsledný materiál má vynikající protipožární a izolační vlastnosti, přičemž je zároveň prodyšný a je i poměrně lehký. Výhodou je také to, že použité vodní sklo zajišťuje nehořlavost celé směsi. Další výhodou je to, že spojením skleněných kuliček, čedičových vláken, sazí a sodného vodního skla vzniká materiál, který je zároveň velmi tvrdý a pevný, odolný vysokému tlaku. Je nehořlavý, přičemž má žáruvzdorné vlastnosti srovnatelné se šamotem nebo dinasem. Současně jde o ryze anorganický, a tedy ekologický a zdravotně nezávadný materiál. Lze jej využívat podobně jako směs pro lehčený beton, jako výplň podlah apod., nebo z něj lze po zaschnutí a vytvrdnutí vyrobit desky a bloky. Ty lze využívat jako zdící materiál nebo jimi lze tepelně izolovat či ochránit stávající zdivo.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Protipožární zateplovací materiál je tvořen vytvrditelnou směsí, která obsahuje 30 % hmota, skleněných pórovitých kuliček, 64 % hmota, vodného roztoku křemičitanu sodného, a 0,5 % hmota, stabilizátoru pojivá vodního skla.

Protipožární zateplovací materiál dále obsahuje 5 % hmota, sekaného čedičového vlákna.

Skleněné pórovité kuličky mají průměru 0,5 mm a obsahují 15 % hmota, oxidu hlinitého.

Povrch skleněných pórovitých kuliček je opatřen sazemi, přičemž saze tvoří 0,5 % hmota, celkové hmotnosti.

Stabilizátorem vodního skla jsou hydrofilní alkoxylové alkylamoniové soli, ve formě 98 % vodného roztoku N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxypropyl) ethylenediaminu.

Protipožární zateplovací materiál dále obsahuje tvrdidlo vodního skla, kterým je směs čistého diacetátu/triacetátu glycerolu v poměru 7:3 objemových dílů, s koncentrací 2 % hmota, k čistému vodnímu sklu.

Vodný roztok křemičitanu sodného má hustota 1380 kg/m³ amolámí poměr SiO2aNa2O je 3,3.

Podle způsobu výroby protipožárního zateplovacího materiálu jsou nejprve skleněné pórovité kuličky promíchány s vodným roztokem sazí tak, že celý jejich povrch je sazemi obalen, dále jsou skleněné pórovité kuličky se sazemi smíchány se sekaným čedičovým vláknem a vše je promícháno tak, že vznikne zateplovací směs, a dále je do vodného roztoku křemičitanu sodného

-3CZ 2019 - 509 A3 přidán stabilizátor vodního skla a následně je do tohoto roztoku přimícháno tvrdidlo vodního skla, přičemž dále je tento roztok 5 minut míchán tak, že vznikne pojivový roztok, a dále je zateplovací směs vložena za stálého míchání do pojivového roztoku a vše je promícháno, a dále je výsledná směs nalita do aplikačního místa, kterým je silikonová forma, a nakonec je výsledná směs ponechána v klidu do vytvrzení. Saze se do směsi přidávají ve formě vodného roztoku o koncentraci 25 % hmota.

Příklad 2

Protipožární zateplovací materiál je tvořen vytvrditelnou směsí, která obsahuje 37 % hmota, skleněných pórovitých kuliček, 60 % hmota, vodného roztoku křemičitanu sodného, a 0,9 % hmota, stabilizátoru pojivá vodního skla.

Protipožární zateplovací materiál dále obsahuje 2 % hmota, sekaného čedičového vlákna.

Skleněné pórovité kuličky mají průměru 1 mm a obsahují 12 % hmota, oxidu hlinitého.

Povrch skleněných pórovitých kuliček je opatřen sazemi, přičemž saze tvoří 0,1 % hmota, celkové hmotnosti.

Protipožární zateplovací materiál dále obsahuje tvrdidlo vodního skla, kterým je směs čistého diacetátu/triacetátu glycerolu v poměru 7:3 objemových dílů, s koncentrací 0,5 % hmota, k čistému vodnímu sklu.

Vodný roztok křemičitanu sodného má hustotu 1370 kg/m³ a molámí poměr S1O2 a Na20 je 3,2.

Podle způsobu výroby protipožárního zateplovacího materiálu jsou nejprve skleněné pórovité kuličky promíchány s vodným roztokem sazí tak, že celý jejich povrch je sazemi obalen, dále jsou skleněné pórovité kuličky se sazemi smíchány se sekaným čedičovým vláknem a vše je promícháno tak, že vznikne zateplovací směs, a dále je do vodného roztoku křemičitanu sodného přidán stabilizátor vodního skla a následně je do tohoto roztoku přimícháno tvrdidlo vodního skla, přičemž dále je tento roztok 1 minut míchán tak, že vznikne pojivový roztok, a dále je zateplovací směs vložena za stálého míchání do pojivového roztoku a vše je promícháno, a dále je výsledná směs nalita do aplikačního místa, kterým je silikonová forma, a nakonec je výsledná směs ponechána v klidu do vytvrzení. Saze se do směsi přidávají ve formě vodného roztoku o koncentraci 25 % hmota.

Příklad 3

Protipožární zateplovací materiál je tvořen vytvrditelnou směsí, která obsahuje 19 % hmota, skleněných pórovitých kuliček, 70 % hmota, vodného roztoku křemičitanu sodného, a 0,1 % hmota, stabilizátoru pojivá vodního skla.

Protipožární zateplovací materiál dále obsahuje 10 % hmota, sekaného čedičového vlákna.

Skleněné pórovité kuličky mají průměru 0,5 mm a obsahují 16 % hmota, oxidu hlinitého.

Povrch skleněných pórovitých kuliček je opatřen sazemi, přičemž saze tvoří 0,9 % hmota, celkové hmotnosti.

-4CZ 2019 - 509 A3

Protipožární zateplovaní materiál dále obsahuje tvrdidlo vodního skla, kterým je směs čistého diacetátu/triacetátu glycerolu v poměru 7:3 objemových dílů, s koncentrací 5 % hmoto, k čistému vodnímu sklu.

Vodný roztok křemičitanu sodného má hustotu 1400 kg/m³ a molámí poměr S1O2 a Na20 je 3,4.

Podle způsobu výroby protipožárního zateplovacího materiálu jsou nejprve skleněné pórovité kuličky promíchány s vodným roztokem sazí tak, že celý jejich povrch je sazemi obalen, dále jsou skleněné pórovité kuličky se sazemi smíchány se sekaným čedičovým vláknem a vše je promícháno tak, že vznikne zateplovací směs, a dále je do vodného roztoku křemičitanu sodného přidán stabilizátor vodního skla a následně je do tohoto roztoku přimícháno tvrdidlo vodního skla, přičemž dále je tento roztok 10 minut míchán tak, že vznikne pojivový roztok, a dále je zateplovací směs vložena za stálého míchání do pojivového roztoku a vše je promícháno, a dále je výsledná směs nalita do aplikačního místa, kterým je silikonová forma, a nakonec je výsledná směs ponechána v klidu do vytvrzení. Saze se do směsi přidávají ve formě vodného roztoku o koncentraci 25 % hmota.

Průmyslová využitelnost

Protipožární zateplovací materiál podle vynálezu má široké využití zejména ve stavebním průmyslu. Lze ho například používat jako náhradu za lehčený beton pro vyrovnávání podlah a stropů s minimální stavební zátěží a jako protipožární, tepelnou a voděodolnou izolaci. Dále je možné z něho vyrábět desky nebo bloky, sloužící jako tepelně izolační, protipožární, prodyšný a protiplísňový zdící materiál nebo jako obklad na stávající zdivo.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Protipožární zateplovaní materiál, zejména protipožární zateplovaní materiál, vyznačující se tím, že je tvořen vytvrditelnou směsí, která obsahuje 19 až 40 % hmota, skleněných pórovitých kuliček, 60 až 81 % hmota, vodného roztoku křemičitanu sodného, a 0,1 až 1 % hmota, stabilizátoru pojivá vodního skla.
2. Protipožární zateplovací materiál, podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje 2 až 10 % hmota, sekaného čedičového vlákna.
3. Protipožární zateplovací materiál, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že skleněné pórovité kuličky mají průměr 0,3 až 1 mm.
4. Protipožární zateplovací materiál, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že skleněné pórovité kuličky obsahují 12 až 16 % hmota, oxidu hlinitého.
5. Protipožární zateplovací materiál, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že povrch skleněných pórovitých kuliček je opatřen sazemi, přičemž saze tvoří 0,1 až 0,9 % hmota, celkové hmotnosti.
6. Protipožární zateplovací materiál, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že stabilizátorem vodního skla jsou hydrofilní alkoxylové alkylamoniové soli.
7. Protipožární zateplovací materiál, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že dále obsahuje tvrdidlo vodního skla.
8. Protipožární zateplovací materiál, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vodný roztok křemičitanu sodného má hustotu v rozsahu 1370 až 1400 kg/m³.
9. Protipožární zateplovací materiál, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vodný roztok křemičitanu sodného má molámí poměr S1O2 a Na20 v rozsahu 3,2 až 3,4.
10. Způsob výroby protipožárního zateplovacího materiálu, zejména způsob výroby protipožárního zateplovacího materiálu, podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že nejprve jsou skleněné pórovité kuličky promíchány s vodným roztokem sazí tak, že celý jejich povrch je sazemi obalen, dále jsou skleněné pórovité kuličky se sazemi smíchány se sekaným čedičovým vláknem a vše je promícháno tak, že vznikne zateplovací směs, a dále je do vodného roztoku křemičitanu sodného přidán stabilizátor vodního skla a následně je do tohoto roztoku přimícháno tvrdidlo vodního skla, přičemž dále je tento roztok 1 až 10 minut míchán tak, že vznikne pojivový roztok, a dále je zateplovací směs vložena za stálého míchání do pojivového roztoku a vše je promícháno, a dále je výsledná směs nalita do aplikačního místa a nakonec je výsledná směs ponechána v klidu do vytvrzení.
11. Způsob výroby protipožárního zateplovacího materiálu, podle nároku 9, vyznačující se tím, že aplikačním místem je forma.