SK5889Y1 - Mixture for thin-film, heat-insulating and thermo-reflexive surface finish treatment - Google Patents

Abstract

The mixture is composed of glass microspheres with a size of 0.125 to 80 microns in an amount from 3.0 to 26 wt%. Inside the microspheres are vacuum cavities with a maximum value of 33 kPa and atmospheric pressure and the interspace between the insulating glass spheres are filled with 2.0 to 15 wt%. with aerogels containing nanoporuses of air in size from 10 to 200 nm and associated binder in an amount of 3-40 wt%. Next, a mixture containing stabilizers in an amount up to 15% by weight., additives regulating the appearance of the mixture in an amount up to 15% by weight. and vaporize liquid in an amount of from 10 to 50 wt%.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka zmesi na tenkovrstvovú povrchovú úpravu s termoizolačnými a termoreflexnými vlastnosťami, použiteľnej najmä v interiéroch budov.

Doterajší stav techniky

Zníženie prestupu tepla stenami a stropmi budov sa doposiaľ rieši na základe už dlho známych poznatkov o vedení tepla najmä zmenou konštrukcie, a to pridaním doplnkových izolačných vrstiev z rôznych materiálov - napríklad polystyrénu, polyuretánu, minerálnej vlny, expandovaného perlitu a podobne, hrubých obvykle desať až sto a viac milimetrov, teda obecne podstatným zväčšením ich hrúbky. Tento spôsob je vhodný a bezproblémovo použiteľný u novostavieb určených k trvalému užívaniu, kde zväčšenie hrúbky steny o desiatky milimetrov dodatočnej izolácie nie je zásadným technickým ani ekonomickým problémom.

Situácia je však odlišná u starších stavieb, stavieb len občas využívaných (chaty, chalupy), najmä u stavieb s architektonicky, historicky či inak cennými interiérmi alebo fasádami. Tu bývajú náklady na umiestnenie a prípade ochranu silnej izolácie mimoriadne vysoké, technické riešenie je obtiažne a mnohokrát, s ohľadom na dané stavebné exteriérové a interiérové dispozície a ďalšie obmedzenia, je použitie týchto izolácií vylúčené. Neprijateľné je napr. u historickej cennej budovy ako dodatočné vonkajšie opláštenie, keď je zakrytá fasáda, tak i vnútorné obloženie alebo bežná termoizolačná omietka, kedy dochádza k zmenšeniu vnútorného priestoru ako aj k zakrytiu a prípadne i k znehodnoteniu výzdoby interiéru. U starších budov bez väčšej historickej hodnoty a u budov len občas využívaných možno síce vo väčšine prípadov využiť silnú izoláciu, ale limitujúcim faktorom je, s ohľadom na predpokladanú životnosť stavby, prípadne rozsah jej využitia, nadobúdacia cena takejto izolácie.

Výskum a vývoj sa preto v posledných rokoch zameral na riešenie úlohy nahradiť aspoň v špecifických prípadoch doteraz používané silné izolácie komplexom dielčích opatrení, ktoré by priniesli obdobný efekt. Na základe nového vyhodnotenia významu prestupu tepla do obvodových stien radiáciou z vnútorných zdrojov tepelného žiarenia, ktorému je prikladaný oveľa väčší vplyv, ako bol prikladaný predtým, boli v praxi úspešne ako jedno z dielčích opatrení vyskúšané a využité sendvičové 2 až 8 mm hrubé materiály zložené z tenkej vrstvy izolácie a termoreflexnej fólie na povrchu. Napríklad pri umiestnení za vykurovacím telesom na vnútornom povrchu obvodovej steny tieto materiály významne znižujú tepelné straty a zlepšujú tepelnú pohodu v miestnosti, pričom sa chovajú ako troj- až päťnásobne hrubšia vrstva tej istej izolácie bez termoreflexnej fólie. Veľkoplošné využívanie obdobných sendvičov však nie je v interiéroch najmä z estetických dôvodov reálne.

Preto boli vykonané pokusy s vytvorením zmesí, vzhľadovo a spôsobom aplikácie ekvivalentných bežnej vnútornej omietke (štuku) či náteru, na báze kombinácie reflexných hmôt ako je drtené sklo, sľuda alebo kovovú častice, so spojivom a termoizolantom, napríklad expandovaným perlitom, či mikrogranulovaným penovým polystyrénom, ktoré by mohli v bežných, prípadne i historických interiéroch nahradiť z estetického hľadiska nevyhovujúci sendvič. Boli však neúspešné, lebo sa nepodarilo nájsť taký pomer položiek, ktorý by mal súčasne termoreflexné a termoizolačné vlastnosti pri hrúbke vrstvy maximálne do 10 milimetrov.

Podstata technického riešenia

Nevýhody doterajších zmesí do značnej miery odstraňuje nová zmes na tenkovrstvovú povrchovú úpravu s termoizolačnými a termoreflexnými vlastnosťami, ktorej podstata spočíva v tom, že medzipriestory, ktoré vznikajú v termoizolačnom materiáli tvorenom mikroguľôčkami obsahujúcimi vákuum, sú vyplnené aerogélmi tvorenými nanopórmi vzduchu uzatvorenými v oxidoch minerálov, napr. kremíka. Aerogél sa vyrába zo zmesi oxidu minerálu, napr. oxidu kremičitého, a kvapalného oxidu uhličitého takým spôsobom, že z tejto zmesi sa za obrovského tlaku odstráni všetka kvapalná zložka (superkritické vysušenie).

Takáto zmes je v hmotnostných pomeroch tvorená z 3,0 až 26,0 % hmotn. výhodne 18,0 %, dutými sklenenými mikroguľôčkami s veľkosťou 0,125 až 80 mikrónov, v ich dutinách je vákuum s hodnotou najmenej 0,33 kPa. Medzipriestory medzi mikroguľôčkami sú vyplnené aerogélom v množstve 2,0 až 15 % hmotn. s nanopórmi vzduchu s veľkosťou 10 až 200 nanometrov. Zmes je ďalej tvorená spojivami v množstve 3 až 40 % hmotn. Zistilo sa, že najvýhodnejšími spojivami je derivát celulózy a vodná akrylová disperzia a hydroxid sodný, hasené vápno, konopná alebo ľanová fermež.

SK 5889 Υ1

Stabilitu zmesi zabezpečujú stabilizátory v množstve až do 15 % hmotn. Vzhľad povrchu zmesi je upravený aditívami v množstve až do 15 % hmotn. odpariteľnou kvapalinou v množstve 5,0 až 50,0 % hmotn.

Ako aditíva je výhodné použiť jemne mletý vápenec alebo kaolín.

Odpariteľná kvapalina udržuje zmes pred nanesením v pastovitej, prípadne tekutej konzistencii, ktorá sa po odparení kvapaliny zmení na pevnú. Odpariteľnú kvapalinu predstavuje voda alebo riedidlo do olejových farieb.

Príklady uskutočnenia technického riešenia

Príklad 1

Zmes je tvorená v hmotnostných pomeroch dutými sklenenými mikroguľôčkami v množstve 18,0 % hmotn., ďalej aerogélom s nanopórmi vzduchu v množstve 9,0 % hmotn., derivátom celulózy v množstve 11,0 % hmotn., vodnou akrylovou disperziou v množstve 10,0 % hmotn., hydroxidom sodným v množstve 5,0 % hmotn. a ďalej inertným jemne mletým vápencom v množstve 8,0 % hmotn.. Pridaním 39,0 % hmotn. vody je zmes na aplikáciu upravená na pastovitú konzistenciu. Táto zmes je určená na nanášanie stierkou vo vrstve 0,5 až 2 mm na murované, drevené a kovové povrchy ako tmel.

Príklad 2

Zmes je tvorená v hmotnostných pomeroch dutými sklenenými mikroguľôčkami v množstve 5,5 % hmotn., ďalej aerogélom s nanopórmi vzduchu v množstve 2,5 % hmotn., haseným vápnom v množstve 38,5 % hmotn., stabilizátorom v množstve 3,5 % hmotn. Pridaním 50 % hmotn. vody je na aplikáciu upravená na hustú tekutú konzistenciu. Táto zmes je určená na nanášanie štetcom vo vrstve 1 mm na kmene a silné vetvy ovocných stromov (najmä kôstkovín) ako ochrana pred predčasným rozkvetom a zmrznutím kvetov v klimaticky drsnejších oblastiach.

Príklad 3

Zmes je tvorená v hmotnostných pomeroch dutými sklenenými mikroguľôčkami v množstve 25,0 % hmotn., aerogélom s nanopórmi vzduchu v množstve 14,0 % hmotn., konopnou alebo ľanovou fermežou v množstve 36,0 % hmotn. a ďalej jemne mletým kaolínom v množstve 11,0 % hmotn.. Pridaním cca 14 % hmotn. riedidlá do olejových farieb je na aplikáciu zmes upravená na tekutú konzistenciu. Táto zmes je určená na nanášanie štetcom alebo striekanie vo vrstve do 1 mm na kovové povrchy vonkajších nádrží ako ochrana pred nadmerným zahrievaním vplyvom slnečného žiarenia.

Uvedené príklady sú len informatívne a nevyčerpávajú všetky varianty zloženia zmesi.

Zmes podľa technického riešenia má veľa predností. Kombináciou termoreflexného a termoizolačného efektu vákuovaných mikroguľôčiek, významne posilneného vyplnením voľného priestoru materiálom typu aerogélu, obsahujúceho nanopóry vzduchu uzavretého v oxidoch napr. kremíka, hliníka a pod., bežne znižuje v hrúbkach 0,5 až 2 mm prestup tepla plochami, na ktorých je aplikovaná, o hodnotu odpovedajúcu vrstve penového polystyrénu 2 až 10 krát hrubšej, a v kombinácií s radiačnými vykurovacími systémami i podstatne viac. Je použiteľná i na povrchovú ochranu teplých i chladných telies, pričom znižuje prestupy tepla a chráni pred spálením, resp. omrzlinami. Má antikondenzačné a sprostredkovane aj protipliesňové účinky, ľahko sa nanáša na murované, drevené a kovové povrchy. Bez výrazného vplyvu na uvedené vlastnosti ju možno tónovať do rôznych farebných odtieňov. Po vyschnutí je mechanicky opracovateľná brúsením.

Priemyselná využiteľnosť

Zmes podľa technického riešenia je určená predovšetkým na dosiahnutie zatepľovacieho a antikondenzačného efektu v stavebníctve tam, kde nie je možné alebo vhodné použitie iných prostriedkov. Podľa potreby však môže byť jej použitie omnoho širšie, napr. v klimatizačnej technike, chladiarenstve, skladovacej technike, poľnohospodárstve a všade tam, kde je potrebné vytvoriť tenkú izolačnú resp. reflexnú vrstvu s cieľom rozdeliť alebo zachovať tepelnú energiu.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zmes na tenkovrstvovú povrchovú úpravu s termoizolačnými a termoreflexnými vlastnosťami, vyznačujúca sa tým, že je tvorená sklenenými mikroguľôčkami s veľkosťou 0,125 až 80 mikrónov

   SK 5889 Yl v množstve 3,0 až 26 % hmota., v ich dutinách je vákuum s hodnotou najviac 33 kPa atmosférického tlaku a medzipriestory vzniknuté medzi izolačnými sklenenými mikroguľôčkami sú vyplnené v množstve 2,0 až 15 % hmota, aerogélmi obsahujúcimi nanopóry vzduchu s veľkosťou 10 až 200 nm a spojené spojivami v množstve 3 až 40 % hmota., stabilizátormi v množstve až do 15 % hmota., aditívami upravujúcimi vzhľad

   5 zmesi v množstve až do 15 % hmotn. a odparíte ľnou kvapalinou v množstve 10 až 50 % hmota..