SK289053B6

SK289053B6 - Protipožiarny zatepľovací materiál a spôsob jeho výroby

Info

Publication number: SK289053B6
Application number: SK118-2019A
Authority: SK
Inventors: Mgr. Chlandová Gabriela; Petr Španiel
Original assignee: First Point a.s.
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2023-03-29
Also published as: US20220259099A1; JP2022543088A; SK1182019A3; EP4010294A1; UA127980C2; KR20220058903A; CZ309105B6; BR112022002181A2; AU2020327291A1; CZ2019509A3; CN114040900B; CN114040900A; CA3140927A1; WO2021023321A1; CL2022000285A1

Abstract

Protipožiarny zatepľovací materiál je tvorený vytvrditeľnou zmesou, ktorá obsahuje 19 až 37,8 % hmotn. sklenených pórovitých guľôčok, 60 až 78,8 % hmotn. vodného roztoku kremičitanu sodného, ktorý má hustotu v rozsahu 1 370 až 1 400 kg/m3 a molárny pomer SiO2 a Na2O v rozsahu 3,2 až 3,4, a 0,1 až 1 % hmotn. stabilizátora spojiva vodného skla, pričom ďalej obsahuje 2 až 10 % hmotn. sekaného čadičového vlákna, na povrchu sklenených pórovitých guľôčok, ktoré majú priemer 0,3 až 1 mm, sú sadze, pričom sadze tvoria 0,1 až 0,9 % hmotn. celkovej hmotnosti. Spôsob výroby protipožiarneho zatepľovacieho materiálu spočíva v tom, že sa najprv sklenené pórovité guľôčky premiešajú s vodným roztokom sadzí tak, že sa celý ich povrch sadzami obalí, sklenené pórovité guľôčky so sadzami sa zmiešajú so sekaným čadičovým vláknom za vzniku zatepľovacej zmesi. Do vodného roztoku kremičitanu sodného sa pridá stabilizátor vodného skla a následne sa do tohto roztoku primieša tvrdidlo vodného skla, pričom sa tento roztok 1 až 10 minút mieša tak, že vznikne spojivový roztok, zatepľovacia zmes sa vloží za stáleho miešania do spojivového roztoku, všetko sa premieša a výsledná zmes sa naleje do aplikačného miesta.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka protipožiarneho zatepľovacieho materiálu, predovšetkým protipožiarneho zatepľovacieho materiálu, ktorý je tvorený zmesou, ktorá obsahuje vodné sklo, a spôsobu jeho výroby.

Doterajší stav techniky

Zo stavu techniky je známy celý rad maltových a betónových zmesí, ktoré sú používané nielen ako bežné stavebné materiály, ale tiež sú používané na protipožiarnu ochranu a na zatepľovanie stavieb.

Medzi známe ľahčené zatepľovacie murovacie materiály možno zaradiť napríklad polystyrénbetón. Jeho základom sú guľôčky z expandovaného polystyrénu rôznej veľkosti s priemerom od 2 do 6 mm. Tieto guľôčky sú povrchovo upravené tak, aby zostávali od seba oddelené, aby bolo eliminované elektrostatické priťahovanie. Polystyrénbetón sa aplikuje na vodorovné plochy podobne ako betón alebo sa z neho vyrábajú dosky.

Z patentového dokumentu CZ PV 2003-2196 je známa malta na vrchnú vrstvu omietky určená ako vrstva absorbujúca zvuk a odolná proti ohňu, ktorá obsahuje perlit ako plnivo a ako izolant bentonit. Nevýhodou tejto malty je to, že bentonit má nízke protipožiarne aj tepelnoizolačné vlastnosti. Ďalšia nevýhodu je to, že bentonit má vysokú absorpciu a vo vode napučiava, preto nie je vhodný na vonkajšie omietky.

Z ďalšieho patentového dokumentu RU 2687816 je známy odľahčený betón s perlitom a kaolínovou vlnou, celulózou a kremičitanovým vláknom. Nevýhodou je to, že tento materiál nemá významné protipožiarne vlastnosti, ďalej má malú pevnosť a je krehký.

Z patentového dokumentu CZ PV 2004-536 je známy murovací materiál, ktorého spojivom je roztok popolčeka. Plnivom je troska, íly, mletý kremeň a vápenec. Materiál je vystužený oceľovými drôtmi. Nevýhodou je to, že nejde o izolačný materiál. Ďalšou nevýhodou je to, že je pomerne nasiakavý.

Z ďalšieho patentového dokumentu CZ PV 1990-6611 je známy murovací a obkladový materiál so spojivom v podobe rozpustnej celulózy a disperzie. Tento materiál obsahuje vodné sklo, ktoré tu ale neplní funkciu spojiva, ale je prísadou. Vedľa základného mletého plniva je pridávaný granulovaný polystyrén alebo perlit. Nevýhodou tohto materiálu je to, že má slabé tepelné a zvukové izolačné vlastnosti, pričom nie je ani protipožiarny.

Z úžitkového vzoru CZ 23529 je známy geopolymér na báze trosky a vodného skla. Vodné sklo je upravené hydroxidom sodným. Na odľahčenie sa pridávajú keramické guľôčky. Nevýhodu je to, že tento materiál je ťažký, nemá tepelnú odolnosť a je pomerne nasiakavý.

Z ďalšieho patentového dokumentu CN102964107 je známa doska pozostávajúca z perlitu, sklených vlákien, ílu a silikagélu, kde je hlavným spojivom íl. Nevýhodou je to, že doska má slabé tepelnoizolačné vlastnosti, je nasiakavá a nie je protipožiarna.

Z úžitkového vzoru CZ 31096 je známa zmes na priedušný protipožiarny ľahčený zatepľovací systém na báze skla, ktorá obsahuje sklenené guľôčky s tepelnou stabilitou do 1 000 °C. Nevýhodou je nižšia pevnosť v tlaku a menšia tepelná odolnosť.

Z uvedeného stavu techniky je zrejmé, že hlavnou nevýhodou známeho stavu techniky je to, že známe materiály majú nízku tepelnú a protipožiarnu odolnosť a zároveň sú často veľmi nasiakavé.

Cieľom vynálezu je konštrukcia protipožiarneho zatepľovacieho materiálu, ktorý bude mať vysokú požiarnu odolnosť, pričom zároveň bude mať výborné izolačné vlastnosti.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje a ciele vynálezu napĺňa protipožiarny zatepľovací materiál, najmä zmes na protipožiarny zatepľovací materiál, ktorá obsahuje vodné sklo, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že je tvorený vytvrditeľnou zmesou, ktorá obsahuje 19 až 37,8 % hmotn. sklenených pórovitých guľôčok, 60 až 78,8 % hmotn. vodného roztoku kremičitanu sodného, ktorý má hustotu v rozsahu 1 370 až 1 400 kg/m³ a molárny pomer SO2 a Na2O v rozsahu 3,2 až 3,4, a 0,1 až 1 % hmotn. stabilizátora spojiva vodného skla, pričom ďalej obsahuje 2 až 10 % hmotn. sekaného čadičového vlákna, a povrch sklenených pórovitých guľôčok, ktoré majú priemer 0,3 až 1 mm, je vybavený sadzami, pričom sadze tvoria 0,1 až 0,9 % hmotn. celkovej hmotnosti. Výhodou tohto izolačného materiálu je vysoká protipožiarna odolnosť a výborné izolačné vlastnosti. Izolačný materiál má zároveň výborné protiplesňové účinky a je ekologický.

Výhodou protipožiarneho zatepľovacieho materiálu je výrazne vysoká protipožiarna odolnosť a výborné izolačné vlastnosti. Výhodou použitia vodného roztoku kremičitanu sodného je to, že výsledný materiál má vynikajúce lepiace a tmeliace účinky. Jeho tepelná odolnosť je cez 1 000 °C. Po zatvrdnutí má podobu skla, takže je dostatočne tvrdý, pevný a odolný proti vode, a pritom je aj paropriepustný. Pomer molárnych hmotností oxidu kremičitého a oxidu sodného a s ním spojená hustota roztoku a koncentrácia roztoku majú významný vplyv na reologické vlastnosti vodného skla ako polymérne zmesi, na elektrické vlastnosti, stlačiteľnosť a lepivosť ako pri elektrolyte, ďalej na tvrdosť, pevnosť a pod. Výhodou uvedených parametrov je to, že výsledný izolačný materiál je po zatuhnutí čiastočne pružný a tvarovo poddajný. Výhodou vybavenia povrchu sklenených pórovitých guľôčok sadzami je to, že takto usporiadané sadze nezvyšujú tepelnú vodivosť s tým, že sadze výhodne obalia sklenené pórovité guľôčky, čím zvýšia nepriepustnosť pre žiarenie.

Čadičové vlákno má výhodne dĺžku 6 mm a hrúbku 0,014 mm. Vlákna sú ohybné, vysoko pevné a pružné, majú nízku tepelnú vodivosť, vysokú tepelnú odolnosť, sú vodoodolné a chemicky odolné proti alkáliám, kyselinám i organickým rozpúšťadlám, majú vysoký koeficient zvukovej pohltivosti a sú nehorľavé.

Veľmi výhodné ďalej je, keď sklenené pórovité guľôčky obsahujú 12 až 16 % hmotn. oxidu hlinitého. Vďaka tomu majú väčšiu tepelnú odolnosť a sú aj veľmi tvrdé, chemicky aj mechanicky odolné. Pretože majú čisto anorganický pôvod, sú ekologické a zdravotne neškodné. Oproti bežným skleneným guľôčkam odolávajú teplotám až 1 400 °C. Zároveň sú na rozdiel od napr. keramických guľôčok tenkostenné, obsahujú veľké množstvo vzduchu, a preto sú výborným tepelným izolantom.

Výhodné tiež je, keď sú stabilizátorom vodného skla hydrofilné alkoxylové alkylamóniové soli.

Protipožiarny zatepľovací materiál ďalej výhodne obsahuje tvrdidlo vodného skla. Výhodou je to, že je možné optimalizovať rýchlosť tvrdnutia.

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje a ciele vynálezu ďalej napĺňa spôsob výroby protipožiarneho zatepľovacieho materiálu, najmä spôsob výroby protipožiarneho zatepľovacieho materiálu obsahujúceho vodné sklo, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že najprv sú sklenené pórovité guľôčky premiešané s vodným roztokom sadzí tak, že celý ich povrch je sadzami obalený, ďalej sú sklenené pórovité guľôčky so sadzami zmiešané so sekaným čadičovým vláknom a všetko je premiešané tak, že vznikne zatepľovacia zmes, do vodného roztoku kremičitanu sodného je pridaný stabilizátor vodného skla a následne je do tohto roztoku primiešané tvrdidlo vodného skla, pričom ďalej je tento roztok 1 až 10 minút miešaný tak, že vznikne spojivový roztok, zatepľovacia zmes je vložená za stáleho miešania do spojivového roztoku a všetko je premiešané, výsledná zmes je naliata do aplikačného miesta a nakoniec je výsledná zmes ponechaná v pokoji do vytvrdnutia.

Výhodné ďalej je, keď je aplikačným miestom forma. Výhodou je to, že je možné jednoducho vyrobiť výrobok s presnými parametrami.

Hlavnou výhodou protipožiarneho zatepľovacieho materiálu a spôsobu jeho výroby podľa vynálezu je to, že výsledný materiál má vynikajúce protipožiarne a izolačné vlastnosti, pričom je zároveň priedušný a je i pomerne ľahký. Výhodou je tiež to, že použité vodné sklo zaisťuje nehorľavosť celej zmesi. Ďalšou výhodou je to, že spojením sklenených guľôčok, čadičových vlákien, sadzí a sodného vodného skla vzniká materiál, ktorý je zároveň veľmi tvrdý a pevný, odolný vysokému tlaku. Je nehorľavý, pričom má žiaruvzdorné vlastnosti porovnateľné so šamotom alebo dinasom. Súčasne ide o rýdzo anorganický, a teda ekologický a zdravotne neškodný materiál. Možno ho využívať podobne ako zmes na ľahčený betón, ako výplň podláh a pod., alebo z neho možno po zaschnutí a vytvrdnutí vyrobiť dosky a bloky. Tie možno využívať ako stavebný materiál alebo nimi možno tepelne izolovať či chrániť existujúce murivo.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Protipožiarny zatepľovací materiál je tvorený vytvrditeľnou zmesou, ktorá obsahuje 30 % hmotn. sklenených pórovitých guľôčok, 64 % hmotn. vodného roztoku kremičitanu sodného, a 0,5 % hmotn. stabilizátora spojiva vodného skla.

Protipožiarne zatepľovací materiál ďalej obsahuje 5 % hmotn. posekaného čadičového vlákna.

Sklenené pórovité guľôčky majú priemerom 0,5 mm a obsahujú 15 % hmotn. oxidu hlinitého.

Povrch sklenených pórovitých guľôčok je vybavený sadzami, pričom sadze tvoria 0,5 % hmotn. celkovej hmotnosti.

Stabilizátorom vodného skla sú hydrofilné alkoxylové alkylamóniové soli, vo forme 98 % vodného roztoku N,N,N',N'-tetrakis (2-hydroxypropyl) etyléndiamínu.

Protipožiarny zatepľovací materiál ďalej obsahuje tvrdidlo vodného skla, ktorým je zmes čistého diacetátu/triacetátu glycerolu v pomere 7 : 3 objemových dielov, s koncentráciou 2 % hmotn. k čistému vodnému sklu.

Vodný roztok kremičitanu sodného má hustotu 1 380 kg/m³ a molárny pomer SiO2 a Na2O je 3,3.

Podľa spôsobu výroby protipožiarneho zatepľovacieho materiálu sú najprv sklenené pórovité guľôčky premiešané s vodným roztokom sadzí tak, že celý ich povrch je sadzami obalený, ďalej sú sklenené pórovité guľôčky sa sadzami zmiešané so sekaným čadičovým vláknom a všetko je premiešané tak, že vznikne zatepľovacia zmes, do vodného roztoku kremičitanu sodného je pridaný stabilizátor vodného skla a následne je do tohto roztoku primiešané tvrdidlo vodného skla, pričom je tento roztok 5 minút miešaný tak, že vznikne spojivový roztok, zatepľovacia zmes je vložená za stáleho miešania do spojivového roztoku a všetko je premiešané, výsledná zmes je naliata do aplikačného miesta, ktorým je silikónová forma, a nakoniec je výsledná zmes ponechaná v pokoji do vytvrdnutia. Sadze sa do zmesi pridávajú vo forme vodného roztoku s koncentráciou 25 % hmotnosti.

Príklad 2

Protipožiarny zatepľovací materiál je tvorený vytvrditeľnou zmesou, ktorá obsahuje 37 % hmotn. sklenených pórovitých guľôčok, 60 % hmotn. vodného roztoku kremičitanu sodného a 0,9 % hmotn. stabilizátora spojiva vodného skla.

Protipožiarny zatepľovací materiál ďalej obsahuje 2 % hmotn. posekaného čadičového vlákna.

Sklenené pórovité guľôčky majú v priemere 1 mm a obsahujú 12 % hmotn. oxidu hlinitého.

Povrch sklenených pórovitých guľôčok je vybavený sadzami, pričom sadze tvoria 0,1 % hmotn. celkovej hmotnosti.

Protipožiarny zatepľovací materiál ďalej obsahuje tvrdidlo vodného skla, ktorým je zmes čistého diacetátu/triacetátu glycerolu v pomere 7 : 3 objemových dielov, s koncentráciou 0,5 % hmotn. k čistému vodnému sklu.

Vodný roztok kremičitanu sodného má hustotu 1 370 kg/m³ a molárny pomer SiO₂ a Na₂O je 3,2.

Podľa spôsobu výroby protipožiarneho zatepľovacieho materiálu sú najprv sklenené pórovité guľôčky premiešané s vodným roztokom sadzí tak, že celý ich povrch je sadzami obalený, ďalej sú sklenené pórovité guľôčky so sadzami zmiešané so sekaným čadičovým vláknom a všetko je premiešané tak, že vznikne zatepľovacia zmes, do vodného roztoku kremičitanu sodného je pridaný stabilizátor vodného skla a následne je do tohto roztoku primiešané tvrdidlo vodného skla, pričom je tento roztok 1 minút miešaný tak, že vznikne spojivový roztok, zatepľovacia zmes je vložená za stáleho miešania do spojivového roztoku a všetko je premiešané, výsledná zmes je naliata do aplikačného miesta, ktorým je silikónová forma, a nakoniec je výsledná zmes ponechaná v pokoji do vytvrdnutia. Sadze sa do zmesi pridávajú vo forme vodného roztoku s koncentráciou 25 % hmotnosti.

Príklad 3

Protipožiarny zatepľovací materiál je tvorený vytvrditeľnou zmesou, ktorá obsahuje 19 % hmotn. sklenených pórovitých guľôčok, 70 % hmotn. vodného roztoku kremičitanu sodného a 0,1 % hmotn. stabilizátora spojiva vodného skla.

Protipožiarny zatepľovací materiál ďalej obsahuje 10 % hmotn. posekaného čadičového vlákna.

Sklenené pórovité guľôčky majú priemerom 0,5 mm a obsahujú 16 % hmotn. oxidu hlinitého.

Povrch sklenených pórovitých guľôčok je vybavený sadzami, pričom sadze tvoria 0,9 % hmotn. celkovej hmotnosti.

Protipožiarny zatepľovací materiál ďalej obsahuje tvrdidlo vodného skla, ktorým je zmes čistého diacetátu/triacetátu glycerolu v pomere 7 : 3 objemových dielov, s koncentráciou 5 % hmotn. k čistému vodnému sklu.

Vodný roztok kremičitanu sodného má hustotu 1 400 kg/m³ a molárny pomer SiO2 a Na2O je 3,4.

Podľa spôsobu výroby protipožiarneho zatepľovacieho materiálu sú najprv sklenené pórovité guľôčky premiešané s vodným roztokom sadzí tak, že celý ich povrch je sadzami obalený, ďalej sú sklenené pórovité guľôčky so sadzami zmiešané so sekaným čadičovým vláknom a všetko je premiešané tak, že vznikne zatepľovacia zmes, do vodného roztoku kremičitanu sodného je pridaný stabilizátor vodného skla a následne je do tohto roztoku primiešané tvrdidlo vodného skla, pričom je tento roztok 10 minút miešaný tak, že vznikne spojivový roztok, zatepľovacia zmes je vložená za stáleho miešania do spojivového roztoku a všetko je premiešané, výsledná zmes je naliata do aplikačného miesta, ktorým je silikónová forma, a nakoniec je výsledná zmes ponechaná v pokoji do vytvrdnutia. Sadze sa do zmesi pridávajú vo forme vodného roztoku s koncentráciou 25 % hmotnosti.

Priemyselná využiteľnosť

Protipožiarny zatepľovací materiál podľa vynálezu má široké využitie najmä v stavebnom priemysle. Možno ho napríklad používať ako náhradu za ľahčený betón na vyrovnávanie podláh a stropov s minimálnou 10 stavebnou záťažou a ako protipožiarnu, tepelnú a vodoodolnú izoláciu. Ďalej je možné z neho vyrábať dosky alebo bloky, slúžiace ako tepelnoizolačný, protipožiarny, priedušný a protiplesňový murovací materiál alebo ako obklad na existujúce murivo.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Protipožiarny zatepľovací materiál, vyznačujúci sa tým , že je tvorený vytvrditeľnou zmesou, ktorá obsahuje 19 až 37,8 % hmotn. sklenených pórovitých guľôčok, 60 až 78,8 % hmotn. vodného roztoku kremičitanu sodného, ktorý má hustotu v rozsahu 1 370 až 1 400 kg/m³ a molárny pomer SO2 a Na2O v rozsahu 3,2 až 3,4, a 0,1 až 1 % hmotn. stabilizátora spojiva vodného skla, pričom obsahuje 2 až 10 % hmotn. sekaného čadičového vlákna, a povrch sklenených pórovitých guľôčok, ktoré majú priemer 0,3 až 1 mm, je vybavený sadzami, pričom sadze tvoria 0,1 až 0,9 % hmotn. celkovej hmotnosti.
2. Protipožiarny zatepľovací materiál podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým , že sklenené pórovité guľôčky obsahujú 12 až 16 % hmotn. oxidu hlinitého.
3. Protipožiarny zatepľovací materiál podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým , že stabilizátorom vodného skla sú hydrofilné alkoxylové alkylamóniové soli.
4. Protipožiarny zatepľovací materiál podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým , že ďalej obsahuje tvrdidlo vodného skla.
5. Spôsob výroby protipožiarneho zatepľovacieho materiálu podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým , že najprv sú sklenené pórovité guľôčky premiešané s vodným roztokom sadzí tak, že celý ich povrch je sadzami obalený, ďalej sú sklenené pórovité guľôčky so sadzami zmiešané so sekaným čadičovým vláknom a všetko je premiešané tak, že vznikne zatepľovacia zmes, do vodného roztoku kremičitanu sodného je pridaný stabilizátor vodného skla a následne je do tohto roztoku primiešané tvrdidlo vodného skla, pričom je tento roztok 1 až 10 minút miešaný tak, že vznikne spojivový roztok, zatepľovacia zmes je vložená za stáleho miešania do spojivového roztoku a všetko je premiešané, výsledná zmes je naliata do aplikačného miesta a nakoniec je výsledná zmes ponechaná v pokoja do vytvrdnutia.
6. Spôsob výroby protipožiarneho zatepľovacieho materiálu podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým , že aplikačným miestom je forma.