CZ35748U1 - Geopolymerní protipožární a antikorozní nátěr na ocel, dřevo a beton - Google Patents
Geopolymerní protipožární a antikorozní nátěr na ocel, dřevo a beton Download PDFInfo
- Publication number
- CZ35748U1 CZ35748U1 CZ202139426U CZ202139426U CZ35748U1 CZ 35748 U1 CZ35748 U1 CZ 35748U1 CZ 202139426 U CZ202139426 U CZ 202139426U CZ 202139426 U CZ202139426 U CZ 202139426U CZ 35748 U1 CZ35748 U1 CZ 35748U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- coating
- steel
- fire
- wood
- concrete
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 41
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 32
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 15
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims description 11
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims description 9
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims description 8
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title claims description 7
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 title claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 10
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims description 10
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims description 10
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 5
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical group [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N trizinc;diborate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 claims 1
- OUHCLAKJJGMPSW-UHFFFAOYSA-L magnesium;hydrogen carbonate;hydroxide Chemical compound O.[Mg+2].[O-]C([O-])=O OUHCLAKJJGMPSW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 4
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 3
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004844 Na2B4O7.10H2O Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- CDMADVZSLOHIFP-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane;decahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 CDMADVZSLOHIFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 2
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 2
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical class [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound [Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000009993 protective function Effects 0.000 description 1
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/08—Anti-corrosive paints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/08—Anti-corrosive paints
- C09D5/082—Anti-corrosive paints characterised by the anti-corrosive pigment
- C09D5/084—Inorganic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/18—Fireproof paints including high temperature resistant paints
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Fireproofing Substances (AREA)
Description
Technické řešení spadá do oblasti nátěrových hmot s antikorozním a ohnivzdorným účinkem a materiálů pro přípravu těchto hmot.
Dosavadní stav techniky
Nátěry na ocelových konstrukcích plní řadu funkcí, příkladně zabraňují korozi, v případě požáru izolují povrch oceli od destrukčního působení tepla a/nebo vytváří estetický povrch odolný vůči mechanickému poškození. Nátěr je obvykle směsí pojivá a vhodných plniv. Pojivém mohou být polymemí pryskyřice, obvykle epoxidové, polyuretanové, alkydové. Dále existují pojivové systémy založené na roztocích silikátů. Směs pojivá a plniv je obvykle doplněna rozpouštědlem, které snižuje viskozitu směsi na úroveň odpovídající použité technice natírání. Výhodné je použití nátěrů ve formě vodní emulze, kde jsou malé částice pryskyřice rozptýleny ve vodném prostředí. Plniva plní funkci inhibitoru koroze. Rozeznáváme inhibitory pracující na principu anodické ochrany a katodické ochrany. Anodickými inhibitory jsou například chromany. Představiteli katodické ochrany jsou například zinek, hliník či jejich slitiny. Plniva zastávají rovněž funkci bariéry, která zabraňuje pronikání korozních činidel.
Nátěry určené pro nosné ocelové konstrukce by měly obsahovat prvky protipožární ochrany. Podstata protipožární ochrany spočívá zejména ve zpomalení procesu hoření, ve snížení množství kouře, které je hořením generováno, a v oddálení okamžiku destrukce konstrukce. Vlastnosti ideálního protipožárního povlaku lze definovat dle několika kritérií. Prvním z nich je odolnost vůči vlivům vlhkosti, slunečního záření, střídání teplot a střídání zmrazovacích cyklů, a to v případě, jeli konstrukce vystavena vnějším vlivům. Dalšími kritérii jsou dobrá přídržnost k chráněnému povrchu, ochrana konstrukce před korozí, protipožární funkce, zachování ochranných funkcí po dobu minimálně 10 let a dobré aplikační vlastnosti, a to především konzistence vhodná pro aplikaci vzduchovou nebo bezvzduchovou stříkací pistolí.
V oblasti výroby ochranných protipožárních nátěrů s organickou matricí již existuje množství zavedených postupů a přísad, které poskytují ochranné povlaky s různým stupněm protipožárních vlastností.
Protipožární odolnost nátěru může být zvýšena použitím intumescentních neboli zpěňujících, plniv. Pěna vznikající v důsledku působení vysokých teplot izoluje povrch od vlivu tepla a oddaluje tím okamžik, kdy dojde k destrukci konstrukce.
Z hlediska elementárních procesů probíhá při vystavení ochranného povlaku plameni řada dějů, mezi které patří likvidace volných radikálů, endotermní reakce, esterifikace a pyrolýza. Zpěnitelný ochranný nátěr na bázi organických pryskyřic má z hlediska funkce tři typy přísad. Těmi jsou zdroj uhlíku, zdroj kyselosti a nadouvadlo. Typickými zástupci těchto přísad jsou příkladně pentaerytritol jako zdroj uhlíku, dále polyfosfát amonný jako zdroj kyselosti a melamin jako nadouvadlo. Tyto přísady společně s pojivém tvoří ochranný nátěr. V některých nátěrech plní funkci zdroje uhlíku i vlastní organické pojivo. Předpokládá se, že při vysoké teplotě dochází k uvolňování kyseliny fosforečné, která následně esterifikuje volné OH skupiny poskytnuté zdrojem uhlíku. V důsledku esterifikace vzniká větší podíl netěkavých uhlíkových sloučenin, které vykazují viskózní vlastnosti. Současně s tvorbou netěkavých uhlíkových sloučenin dochází k rozkladu nadouvadla za vzniku plynné fáze, a tím k tvorbě porézní struktury uhlíkových sloučenin. Dávkování přísad je voleno tak, aby se při požáru vytvořila objemná vrstva tuhé pěny, která tepelně izoluje povrch a rovněž zabraňuje difúzi kyslíku, který je podstatnou složkou hoření. Současně musí být dávkování přísad nastaveno tak, aby nebyly výrazně zhoršeny další vlastnosti
-1CZ 35748 UI povlaku. V průběhu pyrolýzy rovněž unikají nehořlavé plyny, například dusík s oxidem uhličitým, které ochlazují povrch a snižují koncentraci kyslíku. Slabinou zpěňujících protipožárních nátěru je jejich nízká odolnost vůči vodě a vysoké nároky na dodržování technologických postupů.
V současné době se zvyšuje význam ochranných nátěrů na bázi geopolymerů především z důvodů jejich odolnosti vůči vnějším vlivům a dlouhodobé stálosti požadovaných vlastností.
Autoři článku Temuujin, Minjigmaa, Rickard, Lee, Williams: Preparation of metakaolin based geopolymer coatings on metal substrates as thermal barriers; Applied Clay Science 46 (2009) 265-270 studovali geopolymemí nátěr na kovovém substrátu, a to nerezové oceli a obyčejné konstrukční oceli. Zjistili, že nátěr má nejlepší adhezi při molárním poměru křemíku ku hliníku o hodnotě 2,5 v geopolymemí kompozici. Při tomto poměru bylo dosaženo adhezní pevnosti více než 3,5 MPa. Autoři článku Watolla, Gluth, Sturm, Rickard, Kruger, Schartel: Intumescent Geopolymer-Bound Coatings for Fire Protection of Steel; J. Ceram. Sci. Technol., 08 [3] 351-364 (2017) studovali geopolymemí povlaky na ocelových deskách, které byly exponovány v peci s rostoucí teplotou dle metodiky popsané v ISO 834 1:1999. Při tomto testu je sledován nárůst teploty kovového substrátu, nad kterým vzniká intumescentní izolační vrstva. Nejlepší výsledky byly dosaženy s příměsí tetraboritanu sodného. Při tloušťce nátěru 6 mm bylo dosaženo 500 °C za více než 30 minut.
Ze stavu techniky jsou dále známy protipožární nátěry s minerální matricí. Dokument US 4521333 A popisuje přípravu látky, která vzniká reakcí kyseliny borité, popřípadě její soli s prvky 1. nebo 2. skupiny. Směs dále obsahuje alkalické křemičitany a vzniklé granule lze zapracovávat do intumescentních kompozic. Dokument EP 0816443 A2 popisuje intumescentní nátěr založený na roztoku vodního skla, expandovatelných dutých sfér z organického polymeru a přísadu upravujících reologické vlastnosti, jako např. slídy, TiCE nebo skleněné frity. Směsi popisované citovanými dokumenty jsou vytvrzovány vysycháním a reakcí křemičitanů s oxidem uhličitým, tedy nikoliv geopolymemím mechanismem.
Podstata technického řešení
Technickým řešením je dvoukomponentní geopolymemí nátěrový systém s intumescentními a antikorozními vlastnostmi určený pro nátěry ocelových konstrukcí. Tento systém nevyžaduje pro své vytvrzení vyšší teplotu. Řešení požární odolnosti je založeno na geopolymerů a boraxu (Na2B4O?.10H2O) jako příměsi. V popsaném řešení je nalezen optimální poměr mezi boraxem a dalšími příměsemi - boritanem zinečnatým (2ΖηΟ·3Β2θ3·3,5Η2θ, CAS 138265-88-0) a zásaditým uhličitanem hořečnatým (MgCO3.Mg(OH)2, CAS 12125-28-9). Poměr mezi boraxem a boritanem ovlivňuje dobu zpracovatelnosti, přičemž s rostoucím poměrem boraxu vůči boritanu se doba zpracovatelnosti prodlužuje, zároveň s rostoucím celkovým zastoupením boraxu a boritanu se zhoršují vlastnosti nátěru, a tedy dochází ke snížení tvrdosti a snižování odolnosti vůči vlhkosti. Přídavek zásaditého uhličitanu hořečnatého zkracuje dobu zpracovatelnosti a rovněž dobu vytvrzení. Také zvyšuje odolnost proti navlhání a zvyšuje mechanickou odolnost.
Nátěrový systém se skládá ze dvou funkčně odlišných vrstev. První z těchto vrstev je intumescentní, která v žáru vytváří porézní strukturu. Tato vrstva je současně i adhezní, tedy má adhezi k ocelovému podkladu. Intumescentní vrstva je nej silnější a obsahuje plniva, která uvolňují vodní páru a současně vytvářejí viskózní taveninu. Intumescentní vrstva má menší soudružnost a je citlivá na expozici kapalnou vlhkostí. Druhou vrstvou je vrstva krycí. Tato vrstva rovněž obsahuje plniva, která v omezené míře uvolňují vodní páru. Hlavní funkcí této vrstvy je však ochrana proti vlhkosti a ochrana celého systému proti mechanickému poškození. Rovněž má funkci estetickou, lze ji probarvit vhodným pigmentem. Je obvyklé, že nátěr, který je určen pro ocelové konstrukce, lze aplikovat i na dřevo a beton. Nátěr je určen pro aplikaci štětcem, válečkem nebo nástřikem.
-2CZ 35748 UI
Novost nátěrového systému spočívá v modifikaci složení geopolymerní směsi pro jednotlivé vrstvy. Modifikace pro dobrou adhezi spočívá ve stechiometrickém přebytku alkalického činidla, kdy molámí poměr atomů sodíku a draslíku pocházejících z vodního skla a boraxu vůči atomům hliníku pocházejících z metakaolinu je výrazně větší než jedna. Důsledkem je, že první vrstva systému svojí alkalitou zajišťuje protikorozní ochranu. Modifikace pro intumescenci spočívá v obsahu a vhodném poměru přísad boraxu, boritanu zinečnatého a vermikulitu, které zajišťují souběh vzniku viskózní taveniny a dehydratační reakce. Modifikace směsi pro krycí vrstvu spočívá v obsahu přísady zásaditého uhličitanu hořečnatého, který dodává vrstvě odolnost vůči navlhání, urychluje vytvrzování a zvyšuje mechanickou pevnost.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1 - Nátěr na ocelové konstrukce
Povrch kovu je dokonale očištěn otryskáváním a odmaštěn. Dle Tabulky 1 se adhezní nátěr připraví tak, že do kapalné složky se vmíchají suché komponenty a směs se intenzivně míchá po dobu 10 minut. Následně se nanáší na povrch běžnou technikou. Tloušťka vrstvy je 361 g m'2. Doba zpracovatelnosti je 45 minut. Je přípustné ředění vodou do 1 % hmotnosti směsi. Intumescentní vrstva se připravuje obdobně, je však nutné, aby tloušťka každého nánosu nepřesahovala 1500 g m’2, jinak se zvyšuje riziko tvorby trhlin. Přestávka mezi jednotlivými nánosy je minimálně 6 hodin. Doba zpracovatelnosti intumescentního nátěru je 45 minut. Nakonec se aplikuje krycí nátěr. Postup přípravy směsi je obdobný, přičemž tloušťka vytvořené vrstvy je 722 g m’2. V případě vyššího zatížení vlhkostí nebo oděrem se zvolí větší tloušťka krycí vrstvy.
Tabulka 1: Nátěr na kovové konstrukce
| Intumescentní a adhezní vrstva (g) | Krycí vrstva (g) | |
| Vodní sklo K DV 1.7 (Vodní sklo a.s.) | 38,77 | 44,07 |
| Elkem microsilica Es 900-W (Elkem Materials lne.) | 9,17 | - |
| Thermal Silica v0802 V (Saint Gobain Zirpro) | 6,75 | |
| Mefisto L05 (ČLUZ a.s.) | 16,50 | 18,75 |
| H2O | - | 2,50 |
| AI (OH)3 (LachNer) | 3,67 | 8,34 |
| Borax dekahydrát Na2B4O7.10H2O (Fichema) | 18,33 | 8,34 |
| FireBrake ZB 2ZnO-3B2O3-3,5H2O (Kremer pigmente) | 4,40 | 2,92 |
| Neexpandovaný Vermikulit 0,25-0,71 mm, (Mg, Fe, A1)3(A1, Sí)4Oio(OH)2-4(H20), Vermeko) | 9,17 | - |
| Magnézium hydroxykarbonát Mg5(CO3)4(OH)2(H2O)4 (Kremer pigmente) | - | 8,34 |
Příklad 2 - Protipožární nátěr dřevěné konstrukce
Povrch dřeva se zbaví nečistot a napenetruje. Směs pro intumescentní nátěr se připraví dle postupu popsaného v Příkladu 1, přičemž množství jednotlivých složek je uvedeno v Tabulce 2. Pro dobrou funkci intumescentního nátěru se vytvoří vrstva s tloušťkou minimálně 3 mm. Toho se dosáhne nanesením 4 nátěrů intumescentní směsi. Poslední krycí vrstva není nezbytná, protože v případě expozice plamenem vznikající pěna zacelí případná poškození.
-3CZ 35748 UI
Tabulka 2: Nátěr na dřevo
| Intumescentní a adhezní vrstva (g) | Krycí vrstva (g) | |
| Vodní sklo K DV 1.7 (Vodní sklo a.s.) | 38,77 | 44,07 |
| Elkem microsilica Es 900-W (Elkem Materials lne.) | - | - |
| Thermal Silica v0802 V (Saint Gobain Zirpro) | 9,17 | 6,75 |
| Metakaolin Nmeta4 (Sedlecký kaolin a.s.) | 16,50 | 18,75 |
| H2O | - | 2,50 |
| AI (OH)3 (LachNer) | 3,67 | 8,34 |
| Borax dekahydrát Na2B4O7.10H2O (Fichema) | 18,33 | 8,34 |
| FireBrake ZB 2ΖηΟ·3Β2θ3·3,5Η2θ (Kremer pigmente) | 4,40 | 2,92 |
| Neexpandovaný Vermikulit 0,25-0,71 mm, Vermeko) (Mg, Fe, A1)3(A1, SÍ)4Oio(OH)2-4(H20) | 9,17 | - |
| Magnézium hydroxykarbonát Mgs(CO3)4(OH)2.4 (H2O) (Kremer pigmente) | - | 8,34 |
Příklad 3 -protipožární nátěr na betonové konstrukce
Povrch betonu se zbaví nečistot a napenetruje. Směs pro intumescentní nátěr se připraví dle postupu popsaného v Příkladu 1, přičemž množství jednotlivých složek je uvedeno v Tabulce 3. Pro dobrou funkci intumescentního nátěru se vytvoří vrstva s tloušťkou minimálně 3 mm. Toho se dosáhne nanesením 4 nátěrů intumescentní směsi. Poslední krycí vrstva není nezbytná, protože v případě ίο expozice plamenem vznikající pěna zacelí případná poškození.
Tabulka 3: Nátěr na beton
| Intumescentní a adhezní vrstva (g) | Krycí vrstva (g) | |
| Vodní sklo K DV 1.7 (Vodní sklo a.s.) | 38,77 | 44,07 |
| Elkem microsilica Es 900-W (Elkem Materials lne.) | - | - |
| Thermal Silica v0802 V (Saint Gobain Zirpro) | 9,17 | 6,75 |
| Metakaolin Nmeta4 (Sedlecký kaolin a.s.) | 16,50 | 18,75 |
| H2O | - | 2,50 |
| AI (OH)3 (LachNer) | 3,67 | 8,34 |
| Borax dekahydrát Na2B4O7.10H2O (Fichema) | 18,33 | 8,34 |
| FireBrake ZB 2ΖηΟ·3Β2Ο3·3,5Η2Ο (Kremer pigmente) | 4,40 | 2,92 |
| Neexpandovaný Vermikulit 0,25-0,71 mm, Vermeko) (Mg, Fe, A1)3(A1, SÍ)4Oio(OH)2-4(H20) | 9,17 | - |
| Magnézium hydroxykarbonát Mg5(CO3)4(OH)2.4 (H2O) (Kremer pigmente) | - | 8,34 |
Průmyslová využitelnost
Geopolymerní protipožární a antikorozní nátěr na ocel, dřevo a beton je průmyslově využitelný při ošetření stavebních konstrukcí z těchto materiálů.
Claims (3)
1. Geopolymemí protipožární a antikorozní nátěr na ocel, dřevo a beton, vyznačující se tím, že 5 obsahuje pouze anorganické komponenty, a to vodní sklo, pyrogenní oxid křemičitý, metakaolin, vodu, hydroxid hlinitý, borax, boritan zinečnatý, vermikulit a hydroxykarbonát hořečnatý.
2. Geopolymemí protipožární a antikorozní nátěr na ocel, dřevo a beton podle nároku 1, vyznačující se tím, že další anorganickou komponentou je mikrosilika.
3. Geopolymemí protipožární a antikorozní nátěr na ocel, dřevo a beton podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že molámí poměr atomů sodíku a draslíku pocházejících z vodního skla a boraxu vůči atomům hliníku pocházejících z metakaolinu je větší než jedna.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202139426U CZ35748U1 (cs) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | Geopolymerní protipožární a antikorozní nátěr na ocel, dřevo a beton |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202139426U CZ35748U1 (cs) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | Geopolymerní protipožární a antikorozní nátěr na ocel, dřevo a beton |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ35748U1 true CZ35748U1 (cs) | 2022-01-25 |
Family
ID=80038947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ202139426U CZ35748U1 (cs) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | Geopolymerní protipožární a antikorozní nátěr na ocel, dřevo a beton |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ35748U1 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4497560A1 (fr) | 2023-07-27 | 2025-01-29 | Nexans | Amélioration de la tenue au feu de matériaux à base de fibres de bois |
-
2021
- 2021-12-02 CZ CZ202139426U patent/CZ35748U1/cs active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4497560A1 (fr) | 2023-07-27 | 2025-01-29 | Nexans | Amélioration de la tenue au feu de matériaux à base de fibres de bois |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5039454A (en) | Zinc-containing magnesium oxychloride cements providing fire resistance and an extended pot-life | |
| US7828995B2 (en) | Composition for a fire-protection agent for materials and fire-protection method | |
| ES2633270T3 (es) | Composición de revestimiento intumescente | |
| US20160332880A9 (en) | Fire protection compositions, methods, and articles | |
| RU2349618C2 (ru) | Покрытие, наполненное полыми микросферами, предотвращающее обледенение поверхностей различных изделий | |
| US7897070B2 (en) | Amorphous silica coating for heat reflectivity and heat resistance | |
| KR20090116042A (ko) | 발포성 내화도료 조성물 및 이를 이용한 건축물에 내화성부여 방법 | |
| SA516370366B1 (ar) | تركيبة طلاء منتفخة | |
| KR20190030148A (ko) | 불연성 코팅층이 형성된 건축용 판넬 및 불연성 코팅층 형성 방법 | |
| CN115975422A (zh) | 一种防腐防火一体化涂料及其应用 | |
| Nazrun et al. | A comprehensive review on intumescent coatings: formulation, manufacturing methods, research development, and issues | |
| CZ35748U1 (cs) | Geopolymerní protipožární a antikorozní nátěr na ocel, dřevo a beton | |
| KR101437636B1 (ko) | 수성 세라믹 불연도료 조성물의 제조방법 | |
| KR20160061043A (ko) | 불연 단열 도료 | |
| RU2318782C1 (ru) | Теплоизоляционное покрытие | |
| CN104583340B (zh) | 耐火涂料 | |
| CN105131745A (zh) | 水性高膨胀钢结构防火涂料及其制备方法及用途 | |
| KR100368169B1 (ko) | 발포성내화도료조성물 | |
| KR20110012682A (ko) | 기능성 무기 도료 조성물, 이를 이용한 제품 및 그 용도 | |
| RU2827138C1 (ru) | Композиция для получения теплоизоляционных покрытий | |
| KR20110060980A (ko) | 포비성 알칼리 규산염계 내화피복재 조성물 | |
| Leca et al. | Aqueous ecological intumescent fire retardant coatings for multifunctional applications | |
| Wang et al. | 7 Geopolymers in | |
| JP4499629B2 (ja) | 発泡耐火塗材 | |
| KOPYL | FIRE PROTECTION OF METAL STRUCTURES WITH INFLATING COATINGS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20220125 |