CZ308494B6

CZ308494B6 - Izolační materiál a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ308494B6
Application number: CZ2019-445A
Authority: CZ
Inventors: Gabriela Chlandová; Petr Ĺ paniel
Original assignee: First Point a.s.
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2020-09-23
Also published as: SK289014B6; AU2020312065A1; WO2021004555A1; US20220315489A1; SK1222019A3; CN114051491A; JP2022538506A; KR20220044735A; EA202100254A1; CL2021003585A1; CA3140935A1; CZ2019445A3; BR112022000135A2

Abstract

Izolační materiál, zejména prodyšný protipožární izolační materiál obsahující vodní sklo a polystyren, je tvořen vytvrditelnou směsí, která obsahuje 1 až 32,4 % hmotn. expandovaného polystyrenu, 57,5 až 96,0 % hmotn. vodného roztoku křemičitanu sodného, 2 až 6 % hmotn. hydroxidu hlinitého, 0,8 až 2,6 % hmotn. tvrdidla vodního skla a 0,1 až 0,5 % hmotn. stabilizátoru vodního skla, přičemž povrch expandovaného polystyrenu je opatřen sazemi, které tvoří 0,1 až 1 % hmotn. celkové hmotnosti. Způsob výroby izolačního materiálu, zejména způsob výroby prodyšného protipožárního izolačního materiálu obsahujícího vodní sklo a polystyren, spočívá v tom, že nejprve se polystyrenové kuličky promíchají s vodným roztokem sazí tak, že se celý jejich povrch obalen obalí, dále se přidá hydroxid hlinitý a vše se promíchá tak, že vznikne izolační směs, a dále se do vodného roztoku křemičitanu sodného přidá stabilizátor vodního skla a následně se do tohoto roztoku přimíchá tvrdidlo vodního skla, přičemž dále se tento roztok 1 až 10 minut míchá tak, že vznikne pojivový roztok, a dále se izolační směs vloží za stálého míchání do pojivového roztoku a vše se promíchá, a dále se výsledná směs nalije do aplikačního místa.

Description

Izolační materiál a způsob jeho výroby

Oblast techniky

Vynález se týká izolačního materiálu, zejména prodyšného protipožárního izolačního materiálu obsahujícího vodní sklo a polystyren, a způsobu jeho výroby.

Dosavadní stav techniky

Ze stavu techniky je známo použití pěnového polystyrenu jako izolačního materiálu různých typů staveb. Jeho nevýhodou je nižší protipožární odolnost.

Pro izolaci vodorovných ploch se vedle polystyrénových desek používá moderní stříkaná izolace z PUR pěny. I nevýhodou této pěny je její nižší protipožární odolnost a rychlé stárnutí.

Dalším známým způsobem izolace vodorovných i svislých ploch je izolace pomocí minerální vaty. Minerální vata má vyšší protipožární odolnost, ale je nasákavá, takže ztrácí izolační vlastnosti a tvoří se v ní plísně.

Z patentové přihlášky CZ 2017-127 A3 je známý akustický a tepelný izolant pro použití ve stavebnictví, který je tvořen kašovitou na vzduchu vytvrditelnou směsí obsahující 5 až 76 % hmota, sypkého tepelně izolačního materiálu s měrnou objemovou hmotností menší než 300 kg/m³, 9 až 36 % hmota, cihelného prachu frakce 0,001 až 1 mm, 6 až 30 % hmota, vodního skla, 7 až 30 % hmota, vody a do 5 % hmota, saponátu. Nevýhodou tohoto materiálu je to, že má nižší tepelně izolační vlastnosti, vyšší hořlavost a menší soudržnost.

Z užitného vzoru CZ 31095 U1 je známa směs pro prodyšný protipožární lehčený polystyrénový zateplovací systém, která obsahuje 10 % hmota, kuliček z expandovaného polystyrenu o průměru 3 až 6 mm, 88 % hmota, sodného vodního skla, 1 % hmota, sazí, 1 % hmota, stabilizátoru vodního skla - hydrofilní alkoxylové alkylamoniové soli. Nevýhodou této směsi je to, že saze nejsou jako ochrana na povrchu kuliček, ale jsou v izolačním materiálu volně rozptýleny, což způsobuje vyšší tepelnou vodivost izolačního materiálu a nízkou tepelnou stabilitu, omezené protipožární vlastnosti, menší odolnost vůči UV záření, protože velice rychle degraduje.

Z výše uvedeného stavu techniky je zřejmé, že hlavní nevýhodou známého stavu techniky jsou nižší izolační schopnosti známých materiálů a vyšší rychlost jejich degradace.

Cílem vynálezu je konstrukce lehkého izolačního materiálu, který bude mít vysokou požární odolnost, přičemž zároveň bude pružný a ohebný, a bude odolný proti degradaci.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje izolační materiál, zejména prodyšný protipožární izolační materiál obsahující vodní sklo a polystyren, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že je tvořen vytvrditelnou směsí, která obsahuje 1 až 32,4 % hmota, expandovaného polystyrenu, 57,5 až 96,0 % hmota, vodného roztoku křemičitanu sodného, 2 až 6 % hmota, hydroxidu hlinitého, 0,8 až 2,6 % hmota, tvrdidla vodního skla a 0,1 až 0,5 % hmota, stabilizátoru vodního skla, přičemž povrch expandovaného polystyrenu je opatřen sazemi, které tvoří 0,1 až 1 % hmota, celkové hmotnosti. Výhodou izolačního materiálu je výrazně vyšší tepelná stabilita a výrazně zlepšené jsou i protipožární vlastnosti, vyšší je odolnost vůči UV záření a výrazně nižší je i stupeň degradace. Výhodou je i velmi dobrá prodyšnost. Pro zlepšení retardace hoření obsahuje směs hydroxid hlinitý. Výhodou opatření povrchu expandovaného

-1 CZ 308494 B6 polystyrenu sazemi je to, že takto uspořádané saze snižují tepelnou vodivost stím, že saze se s výhodou do určité míry absorbují do polystyrénových kuliček, čímž je stabilizována jejich vazba s polystyrénovými kuličkami ve výsledné směsi. Výhodou je dále to, že saze fungují jako koretardér hoření. Izolační materiál dále s výhodou obsahuje tvrdidlo, kterým může být glycerol mono až triacetát nebo jejich směs.

S výhodou jsou expandovaným polystyrenem jeho kuličky o průměru 3 až 6 mm. Výhodou je možnost optimalizace struktury materiálu s ohledem na optimální uspořádání.

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

Velkou výhodou pak je, když má vodný roztok křemičitanu sodného hustotu v rozsahu 1.370 až 1.400 kg/m³ a molámí poměr SiO₂ a Na₂O je 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.

Uvedené nedostatky dále do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje způsob výroby izolačního materiálu, zejména způsob výroby prodyšného protipožárního izolačního materiálu obsahujícího vodní sklo a polystyren, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nejprve se polystyrénové kuličky promíchají svodným roztokem sazí tak, že se celý jejich povrch obalen obalí, dále se přidá hydroxid hlinitý a vše se promíchá tak, že vznikne izolační směs, a dále se do vodného roztoku křemičitanu sodného přidá stabilizátor vodního skla a následně se do tohoto roztoku přimíchá tvrdidlo vodního skla, přičemž dále se tento roztok 1 až 10 minut míchá tak, že vznikne pojivový roztok, a dále se izolační směs vloží za stálého míchání do pojivového roztoku a vše se promíchá, a dále se výsledná směs nalije do aplikačního místa. Výhodou je to, že je možné vyrábět jak pevné výrobky, jakou jsou například izolační desky atvarovky, tak lze izolační materiál aplikovat i v jeho tekutém stavu.

Výhodou je, když se výsledná směs nalije do aplikačního místa, kterým je forma, přičemž dále se z výsledné směsi pomocí lisu vytlačí takové množství pojivového roztoku, aby vznikl požadovaný poměr izolační směsi a pojivového roztoku. Výhodou je to, že je možné jednoduše vyrobit výrobek s přesnými parametry.

Výhodné také je, když se nakonec výsledná směs ponechá v klidu do vytvrzení. Výhodou je to, že lze výslednou izolaci vytvořit přesně s ohledem na tvarové parametry izolovaného prostoru s tím, že díky tomu, že lze regulovat délku vytvrzení, lze izolační materiál přesně vytvarovat do požadovaného tvaru.

Hlavní výhodou izolačního materiálu a způsobu jeho výroby podle vynálezu je to, že má srovnatelné izolační vlastnosti jako dosavadní používané polystyrénové produkty, přičemž na rozdíl od stávajících materiálů je nehořlavý, paropropustný, odolný proti srážkové vodě a vlhkosti, protiplísňový, pevný, pružný, odolný vůči vnějším vlivům, jako je UV záření. Další výhodou jsou jednoduché způsoby aplikace. Z izolačního materiálu lze vytvářet jak obkladové desky atvarovky, tak ho lze jednoduše aplikovat jako kapalnou směs natahováním, litím a stříkáním. Izolační materiál je tak vhodný na podlahy a stropy, vodorovné i mírně šikmé střechy, kde nahrazuje minerální vatu, polystyrenbeton nebo polyurethanovou pěnu. Dobře se na rozdíl od izolace pomocí desek z minerální vaty nebo polystyrenu aplikuje do málo přístupných míst a do členitých krajů plochy. Má dobrou přilnavost na různé podklady včetně trapézových a falcovaných plechů, etemitu nebo asfaltu, které bývají na střechách. Izolační materiál je současně dostatečně pevný, může být i pochozí. Velkou výhodou izolačního materiálu podle vynálezu je oproti stávajícím materiálům i možnost kombinace desek a kapalné směsi. Jedním z problémů spojených s kotvením desek z běžného polystyrenu je výplň spár mezi deskami a otvorů okolo hmoždinek.

- 2 CZ 308494 B6

Díky možnosti vyplnění těchto mezer a otvorů kapalnou formou izolačního materiálu vznikne velmi jednoduše a rychle jednolitá plocha bez tepelných mostů. Velkou výhodou je také to, že polotovar izolačního materiálu ve formě kapalné směsi lze aplikovat jako izolační obklad v průmyslu, např. spotřebním, v elektrotechnice, automobilismu atd.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Prodyšný protipožární izolační materiál je tvořen na vzduchu vytvrditelnou směsí, která obsahuje 10 % hmotn. expandovaného polystyrenu, kterým jsou kuličky o průměru 3 až 6 mm, 83,0 % hmotn. vodného roztoku křemičitanu sodného, 4 % hmotn. hydroxidu hlinitého, 0,3 % hmotn. stabilizátoru vodního skla a 2,3 % hmotn. tvrdidla.

Povrch expandovaného polystyrenu je opatřen sazemi, přičemž saze tvoří 0,4 % hmotn. celkové hmotnosti.

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

Vodný roztok křemičitanu sodného má hustotu v rozsahu 1390 kg/m³ a molámí poměr SiO₂aNa₂O v 3,3.

Tvrdidlem vodního skla je směs čistého diacetátu/triacetátu glycerolu v poměru 7:3 objemových dílů, s koncentrací 2,8 % hmotn. k čistému vodnímu sklu.

Podle způsobu výroby izolačního materiálu se nejprve polystyrénové kuličky promíchají s vodným roztokem s koncentrací 25 % hmotn. sazí tak, že celý jejich povrch se sazemi obalí, dále se přidán přidá hydroxid hlinitý a vše se promíchá tak, že vznikne izolační směs, a dále se do vodného roztoku křemičitanu sodného přidá stabilizátor vodního skla a následně je se do tohoto roztoku přimíchá tvrdidlo vodního skla, přičemž následně se tento roztok 5 minut míchán tak, že vznikne pojivový roztok, a dále se izolační směs vloží za stálého míchání do pojivového roztoku a vše se promíchá, a dále se výsledná směs nalije do aplikačního místa, kterým je silikonová forma, a dále se z výsledné směsi pomocí lisu vytlačí takové množství pojivového roztoku, že vznikne požadovaný poměr izolační směsi a pojivového roztoku.

Nakonec se výsledná směs ponechá v klidu do vytvrzení. Výsledným výrobkem je izolační deska, případně izolační vrstva uspořádaná na OSB desce, přesněji mezi dvěma deskami OSB.

Příklad 2

Prodyšný protipožární izolační materiál je tvořen na vzduchu vytvrditelnou směsí, která obsahuje 1 % hmotn. expandovaného polystyrenu, kterým j sou kuličky o průměru 3 až 6 mm, 96,0 % hmotn. vodného roztoku křemičitanu sodného, 2% hmotn. hydroxidu hlinitého, 0,1% hmotn. stabilizátoru vodního skla a 0,8 % hmotn. tvrdidla.

Povrch expandovaného polystyrenu je opatřen sazemi, přičemž saze tvoří 0,1 % hmotn. celkové hmotnosti.

Vodný roztok křemičitanu sodného, který má hustotu v rozsahu 1.370 kg/m³ a molámí poměr SiO₂a Na₂O v rozsahu 3,2.

-3CZ 308494 B6

Tvrdidlem vodního skla je směs čistého diacetátu/triacetátu glycerolu v poměru 7:3 objemových dílů, s koncentrací 0,8 % hmota, k čistému vodnímu sklu.

Podle způsobu výroby izolačního materiálu se nejprve polystyrénové kuličky promíchají s vodným roztokem s koncentrací 25 % hmota, sazí tak, že celý jejich povrch se sazemi obalí, dále se přidá hydroxid hlinitý a vše se promíchá tak, že vznikne izolační směs, a dále se do vodného roztoku křemičitanu sodného přidá stabilizátor vodního skla a následně se do tohoto roztoku přimíchá tvrdidlo vodního skla, přičemž následně se tento roztok 1 minutu míchá tak, že vznikne pojivový roztok, a dále se izolační směs vloží za stálého míchání do pojivového roztoku a vše se promíchá, a dále se výsledná směs nalije do plochého členitého prostoru půdy, rozetře se, povrchově se upraví a ponechá se v klidu do vytvrzení.

Příklad 3

Prodyšný protipožární izolační materiál je tvořen na vzduchu vytvrditelnou směsí, která obsahuje 32,4 % hmota, expandovaného polystyrenu, kterým jsou kuličky o průměru 3 až 6 mm, 57,5 % hmota, vodného roztoku křemičitanu sodného, 6 % hmota, hydroxidu hlinitého, 0,5 % hmota, stabilizátoru vodního skla a 2,6 % hmota, tvrdidla.

Povrch expandovaného polystyrenu je opatřen sazemi, přičemž saze tvoří 1 % hmota, celkové hmotnosti.

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

Vodný roztok křemičitanu sodného, který má hustotu v rozsahu 1400 kg/m³ a molámí poměr SiO₂a Na₂O v rozsahu 3,4.

Tvrdidlem vodního skla je směs čistého diacetátu/triacetátu glycerolu v poměru 7:3 objemových dílů, s koncentrací 4,5 % hmota, k čistému vodnímu sklu.

Podle způsobu výroby izolačního materiálu se nejprve polystyrénové kuličky promíchají s vodným roztokem s koncentrací 25 % hmota, sazí tak, že celý jejich povrch se sazemi obalí, dále se přidá hydroxid hlinitý a vše se promíchá tak, že vznikne izolační směs, a dále se do vodného roztoku křemičitanu sodného přidá stabilizátor vodního skla a následně se do tohoto roztoku přimíchá tvrdidlo vodního skla, přičemž následně se tento roztok 10 minut míchá tak, že vznikne pojivový roztok, a dále se izolační směs vloží za stálého míchání do pojivového roztoku a vše se promíchá, a dále se výsledná směs nalije na vnější zeď stavebního objektu opatřenou bedněním se silikonovým povrchem, a nakonec se výsledná směs ponechá v klidu do vytvrzení, po kterém se bednění odstraní.

Průmyslová využitelnost

Izolační materiál podle vynálezu lze zejména využít pro vytvoření prodyšného protipožárního izolačního systému ve stavebnictví.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Izolační materiál, zejména prodyšný protipožární izolační materiál obsahující vodní sklo a polystyren, vyznačující se tím, že je tvořen vytvrditelnou směsí, která obsahuje 1 až 32,4 % hmota, expandovaného polystyrenu, 57,5 až 96,0 % hmota, vodného roztoku křemičitanu sodného, 2 až 6 % hmota, hydroxidu hlinitého, 0,8 až 2,6 % hmota, tvrdidla vodního skla a 0,1 až 0,5 % hmota, stabilizátoru vodního skla, přičemž povrch expandovaného polystyrenu je opatřen sazemi, které tvoří 0,1 až 1 % hmota, celkové hmotnosti.
2. Izolační materiál, podle nároku 1, vyznačující se tím, že expandovaným polystyrenem jsou kuličky o průměru 3 až 6 mm.
3. Izolační materiál, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že stabilizátorem vodního skla jsou hydrofílní alkoxylové alkylamoniové soli.
4. Izolační materiál, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vodný roztok křemičitanu sodného má hustotu v rozsahu 1370 až 1400 kg/m³.
5. Izolační materiál, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vodný roztok křemičitanu sodného má molámí poměr SiO₂ a Na₂O v rozsahu 3,2 až 3,4.
6. Způsob výroby izolačního materiálu, zejména způsob výroby prodyšného protipožárního izolačního materiálu obsahujícího vodní sklo a polystyren, podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že nejprve se polystyrénové kuličky promíchají s vodným roztokem sazí tak, že se celý jejich povrch obalem obalí, dále se přidá hydroxid hlinitý a vše se promíchá tak, že vznikne izolační směs, a dále se do vodného roztoku křemičitanu sodného přidá stabilizátor vodního skla a následně se do tohoto roztoku přimíchá tvrdidlo vodního skla, přičemž dále se tento roztok 1 až 10 minut míchá tak, že vznikne pojivový roztok, a dále se izolační směs vloží za stálého míchání do pojivového roztoku a vše se promíchá, a dále se výsledná směs nalije do aplikačního místa.
7. Způsob výroby izolačního materiálu, podle nároku 6, vyznačující se tím, že výsledná směs se nalije do aplikačního místa, kterým je forma, přičemž dále se z výsledné směsi pomocí lisu vytlačí takové množství pojivového roztoku, aby vznikl požadovaný poměr izolační směsi a pojivového roztoku.
8. Způsob výroby izolačního materiálu, podle některého z nároků 6 a 7, vyznačující se tím, že nakonec se výsledná směs ponechá v klidu do vytvrzení.