CZ33847U1

CZ33847U1 -

Info

Publication number: CZ33847U1
Application number: CZ201937075U
Authority: CZ
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-03-10

Description

Fotokatalyticky aktivní povrchová cementová stěrka

Oblast techniky

Užitný vzor se týká složení fotokatalyticky aktivní cementové stěrky na betony, u nichž stěrka zajišťuje jejich samočisticí a desinfekční vlastnosti.

Dosavadní stav techniky

Inovace spočívá ve využití tzv. heterogenní fotokatalýzy [Understanding T1O2 Photocatalysis: Mechanisms and Materials. Jenny Schneider, Masaya Matsuoka, Masato Takeuchi, Jinlong Zhang,Yu Horiuchi, Masakazu Anpo, Detlef W. Bahnemann: Chem. Rev. 2014, 114, 99199986], Jejím působením dochází na povrchu fotokatalyzátoru vystaveném ultrafialovému záření, např. sluncem ozařovaných částicích či vrstvách fotoaktivní formy oxidu titaničitého, k postupné oxidativní degradaci organických látek, včetně mikroorganismů. Nakonec se i ty nejsložitější a nej stabilnější organické struktury přemění na neškodné jednoduché anorganické sloučeniny, jimiž jsou oxid uhličitý, voda a příslušné minerální kyseliny. Tyto fyzikálně chemické děje jsou založeny na pohlcování fotonů v polovodičové elektronové struktuře fotokatalyzátoru, čímž vznikají dvojice oddělených kladných a záporných nábojů. Tyto náboje se zčásti zachytí na povrchu fotokatalyzátoru, kde následně buď přímo oxidují resp. redukují přítomné molekuly organických sloučenin, resp. kyslíku, nebo se transformují na vysoce reaktivní radikály, které poté atakují organické látky ve svém okolí. Těmito primárními redoxními ději fotogenerovaných nábojů se zahájí složitý sled radikálových reakcí, které za významné účasti molekulárního kyslíku přítomného ve vzduchu postupně přemění přítomné organické sloučeniny až na zmíněné konečné anorganické produkty. Fotokatalyticky upravené povrchy jsou proto působením slunečního svitu průběžně zbavovány organických komponent adsorbovaných ze vzduchu. Jde např. o všudypřítomné zplodiny spalování, které na běžných površích vytvářejí lepkavý povlak, na němž pevně ulpívají prachové částice, jež povrch špiní. V případě fotokatalytické úpravy k tomu nedochází a povrch zůstává i v exponovaných lokalitách dlouhodobě čistý, a to průběžným odstraňováním usazujících se nečistot a prevencí růstu řas a jiných mikroorganismů.

Nežádoucím vedlejším účinkem u některých aplikací fotokatalyzátoru je tzv. samodestrukční fotokatalytický efekt, v jehož důsledku dochází působením fotokatalyzátoru přítomného ve struktuře daného materiálu k degradaci v něm obsažených organických komponent. Například u fotokatalytických nátěrových hmot dochází v důsledku tohoto efektu k jejich „křídování“ a pozvolné ztrátě barevnosti v důsledku rozkladu molekul organických pigmentů. Za účelem potlačení fotokatalytického samodestrukčního efektu u nátěrových hmot byla vyvinuta kompozitní soustava složená z fotokatalyzátoru a pojivá, přičemž fotokatalyzátorem jsou částice fotoaktivní formy oxidu titaničitého a pojivém částice oxidu křemičitého. Vhodnou volbou poměru částic T1O2 a S1O2 dochází ke vzniku kompozitních útvarů, v nichž je centrální částice T1O2 obklopena obalem tvořeným částicemi S1O2. Testy urychleného stárnutí prokázaly, že kompozitní soustavy TÍO2/S1O2 si zachovávají vysokou fotokatalytickou aktivitu vůči menším molekulám běžných usazených i plynných polutantů (těkavé organické sloučeniny, popř. oxidy dusíku), ale zároveň mají výrazně potlačenou schopnost fotokatalyticky odbourávat velké organické molekuly obsažené ve vlastním materiálu (např. organická polymemí pojivá nebo polymemí vlákna).

Podstata technického řešení

Při přípravě fotoaktivní povrchové cementové stěrky na betony, která jim zajišťuje fotokatalytickou samočisticí a desinfekční fúnkci, byla použita jiná původní strategie. Základní složkou kompozice povrchových stěrek je křemenný písek, na jehož zma je nanesena pevně

- 1 CZ 33847 UI chemicky vázaná povrchová fotoaktivní vrstva kompozitu TÍO2/SÍO2 v koncentracích 0,05 % až 5 % hmotnostních. Zma takovéhoto „fotokatalytického“ písku vystavená na povrchu cementové stěrky slunečnímu záření pak vykazují fotoaktivitu dostačující k jeho samočištění a desinfekci. Díky lokalizaci fotokatalytické vrstvy na povrchu křemenných zrn je však zároveň potlačen samodestrukční fotokatalytický efekt, čímž se řádově zpomaluje degradace organických přísad betonových stěrek.

Nové řešení fotokatalyticky aktivní povrchové cementové stěrka na betony je tvořeno směsí s obsahy 15 % hmotnostních až 35 % hmotnostních cementu, 0,01 až 16 % hmotnostních jemně mletého křemičitého fíleru, 13 až 30 % hmotnostních jemně mletého vápence, 0,01 až 1 % hmotnostních polymemích vláken a 35 až 45 % hmotnostních křemenného písku tvořeného zrny, na nichž je nanesena fotoaktivní vrstva kompozitu TiO₂/SiO₂. Optimálně křemenný písek pak obsahuje zma velikostí 0,01 až 2 mm, na nichž je nanesena vrstva fotoaktivního kompozitu TÍO2/SÍO2 v koncentracích 0,05 až 5 % hmotnostních, vztaženo na výslednou hmotnost fotokatalyticky upraveného písku. Jako cementu je ve stejných koncentracích použita jeho bílá varianta.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Do směsi tvořené 15 % hmotnostními cementu, 9,99 % hmotnostního jemně mletého křemičitého fíleru, 30 % hmotnostními jemně mletého vápence, 0,01 % hmotnostního polymemích vláken bylo pomalu zamícháno do homogenního stavu 45 % hmotnostních křemenného písku tvořeného zrny o velikostech 0,06 až 1,00 mm, na nichž byl nanesen fotoaktivní kompozit TÍO2/SÍO2 v koncentraci 0,05 % hmotnostního, vztaženo na výslednou hmotnost fotokatalyticky upraveného písku.

Příklad 2

Do směsi tvořené 35 % hmotnostními cementu v jeho bílé variantě, 16 % hmotnostními jemně mletého křemičitého fíleru, 13 % hmotnostními jemně mletého vápence a 1 % hmotnostními polymemích vláken bylo pomalu zamícháno do homogenního stavu 35 % hmotnostních křemenného písku tvořeného zrny o velikostech 0,01 až 2 mm, na nichž byl nanesen fotoaktivní kompozit TÍO2/SÍO2 v koncentraci 5 % hmotnostních, vztaženo na výslednou hmotnost fotokatalyticky upraveného písku.

Průmyslová využitelnost

Fotoaktivní stěrku lze využít pro sjednocení a finalizaci povrchů betonových konstrukcí za účelem získání povrchových fotokatalytických samočisticích a desinfekčních vlastností. Fotoaktivní stěrku lze využít pro finalizaci povrchů všech typů betonových prvků nebo betonových prefabrikátů za účelem získání povrchových fotokatalytických samočisticích a desinfekčních vlastností, a to jak v interiéru, tak i exteriéru. Fotoaktivní vlastnosti těchto stěrek, tedy zejména samočisticí a desinfekční fiinkce, jsou umožněny dopadem UV záření na jejich povrch, v exteriéru se jedná o UV záření obsažené v denním světle, v interiéru je pak vhodné instalovat zdroje UV záření (například UV - UED světla).

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Fotokatalyticky aktivní povrchová cementová stěrka na betony, vyznačující se tím, že je

-2CZ 33847 UI tvořena směsí 15 až 35 % hmotnostních cementu, 0,01 až 16 % hmotnostních jemně mletého křemičitého fileru, 13 až 30 % hmotnostních jemně mletého vápence, 0,01 až 1 % hmotnostních polymemích vláken a 35 až 45 % hmotnostních křemenného písku tvořeného zmy, na nichž je nanesena fotoaktivní vrstva kompozitu TÍO2/SÍO2.
2. Fotokatalyticky aktivní povrchová cementová stěrka na betony podle nároku 1, vyznačující se tím, že křemenný písek obsahuje zrna velikostí 0,01 až 2 mm, na nichž je nanesena vrstva fotoaktivního kompozitu TÍO2/SÍO2 v koncentracích 0,05 až 5 % hmotnostních, vztaženo na výslednou hmotnost fotokatalyticky upraveného písku.
3. Fotokatalyticky aktivní povrchová cementová stěrka na betony podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že jako cementuje ve stejných koncentracích použita jeho bílá varianta.