RS66869B1 - Građevinski materijal - Google Patents

Description

Opis

OBLAST PREDMETNOG PRONALASKA

[0001] Predmetni pronalazak pripada tehničkoj oblasti novih građevinskih materijala. Preciznije, opisuje građevinski materijal sa svojstvima toplotne, zvučne i vatrootporne izolacije koji sadrži alge ili usitnjene mrtve vodene biljke, biljno vezivno sredstvo i vodeni rastvor organske kiseline.

STANJE TEHNIKE PREDMETNOG PRONALASKA

[0002] Održivi građevinski materijali su reciklirani ili oni koji se mogu obnoviti ili reciklirati i nisu štetni po životnu sredinu. Ovi materijali moraju imati dobru energetsku efikasnost, dug vek trajanja i odgovarajuća svojstva za različite namene u građevinarstvu. Materijali koji se koriste u građevinarstvu moraju biti vatrootporni, zvučni i/ili toplotni izolatori, pored toga što imaju visoku mehaničku otpornost i nisku gustinu.

[0003] Na primer, CN108821651A opisuje materijal za zvučnu i toplotnu izolaciju i postupak njegove pripreme i odnosi se na oblast građevinskog materijala. Materijal za zvučnu i toplotnu izolaciju sadrži pulpu od otpadnog papira u svom sastavu. Konkretno, materijal za zvučnu i toplotnu izolaciju sadrži 100-120 delova modifikovanog glutinoznog pirinčanog skroba, 60-90 delova staklenih perli, 50-80 delova čestica za zvučnu izolaciju, 50-70 delova čestica za toplotnu izolaciju, 20-40 delova organskih vlakana, 20-30 delova biljnih vlakana, 10-20 delova pulpe od otpadnog papira, 2-10 delova glicerina, 2-8 delova maziva, 2-8 delova plastifikatora, 2-6 delova disperzionog sredstva i 100-120 delova vode. Takođe, postupak pripreme obuhvata sledeće korake: (1) pripremu modifikovanog glutinoznog pirinčanog skroba; (2) pripremu suspenzije; (3) pripremu osnovnog materijala; (4) izvođenje sinteze raspršivanjem pod visokim pritiskom. Postupak pripreme ima prednosti zaštite životne sredine i uštede energije.

[0004] Generalno, morske alge imaju veoma zanimljive građevinske karakteristike, jer se mogu koristiti kao izolacioni materijal bez potrebe za prolaskom kroz složene industrijske procese, pa čak i bez upotrebe hemijskih proizvoda.

[0005] Institut Fraunhofer (Nemačka) sproveo je nekoliko studija o čišćenju (uklanjanju ostataka peska, kamenja i drugih otpadaka) i rasparčavanju ostataka morske alge Posidonija radi formiranja vlakana za proizvodnju građevinskih panela. Testovi su pokazali da su ova vlakna u stanju da skladište 20% više energije od drveta, što ih čini veoma efikasnim prirodnim toplotnim i zvučnim izolacionim materijalom. Međutim, da bi se postigla dimenzionalna stabilnost materijala na bazi ove vrste algi, neophodno je dodavanje vezivnih sredstava ili aditiva.

[0006] EP1944423A2 opisuje upotrebu Posidonia Oceanica vlakana zajedno sa odgovarajućim neorganskim i organskim vezivnim sredstvom, kao što su gips (kalcijum sulfat), cement, aluminijum i silicijum oksid/dioksid, kreč (kalcijum karbonat), rastvorljivo staklo, fosfatno vezivno sredstvo ili vezivno sredstvo od sintetičke smole, kao izolacioni materijal u građevinskim proizvodima. Međutim, ovaj dokument ne opisuje detaljno mehanička svojstva proizvoda, a takođe koristi vezivna sredstva koja nisu baš kompatibilna sa ekološkom svrhom ponovne upotrebe algi.

[0007] ES2538576A1 opisuje postupak za proizvodnju panela napravljenih od 60-80% rezidualnih vlakana Posidonia Oceanica, 20-40% termoplastičnih vlakana (posebno polilaktične kiseline) i između 0-40% prirodnih vlakana (posebno vlakana konoplje, sisala, lana ili pamuka) vrućom kompresijom. Međutim, metod proizvodnje takvih panela zahteva visoke temperature i pritiske, što ga čini skupim zbog količine utrošenih resursa.

[0008] EP2840196A1 opisuje postupak za proizvodnju termoakustične izolacione ploče koja sadrži Posidonija i smešu razblaženog biljnog skroba. Međutim, ovaj dokument ne opisuje detaljno mehanička svojstva dobijenog proizvoda, a proces proizvodnje traje dugo, jer je morskoj travi potrebno sazrevanje od 3 meseca i oplatu od najmanje 2 dana.

[0009] Stoga je potrebna pomoć u pronalaženju građevinskih materijala koji su održivi i koji koriste ostatke poput algi Posidonija, koji ne sadrže toksična ili ekološki štetna jedinjenja u svojoj formulaciji, koji se lako dobijaju, koji ne zahtevaju veliku potrošnju resursa i koji takođe imaju prihvatljiva ili poboljšana svojstva za upotrebu u građevinarstvu.

OPIS PREDMETNOG PRONALASKA

[0010] Predmetni pronalazak rešava probleme stanja tehnike tako što obezbeđuje građevinski materijal sa poboljšanim mehaničkim svojstvima, što smanjuje vreme proizvodnje nekih proizvoda, kao što su izolacione ploče napravljene od ovog materijala, na jedan dan.

[0011] Građevinski materijal predmetnog pronalaska ima manju gustinu od cementa, ali pokazuje odlična mehanička svojstva, tako da bi se mogao koristiti kao cement, tačnije kao biocement.

[0012] Pored toga, upotreba ovog materijala kao alternative cementu pruža prednost smanjenja potrošnje energije u proizvodnji cementa.

[0013] Rešenje koje su pronašli pronalazači je građevinski materijal koji je dobar termički, akustični i vatrootporni izolator, a sadrži usitnjene mrtve vodene biljke, vezivno sredstvo biljnog porekla zajedno sa vodenim rastvorom organske kiseline. Kiselina donira protone, a voda deluje kao regulator pH vrednosti.

[0014] Upotreba vodenog rastvora organske kiseline poboljšava mehanička svojstva materijala, a s druge strane deluje kao antimikrobno sredstvo. Stoga, materijal ne sadrži toksične materijale koji mogu stvarati opasne procedne vode ili naftne derivate. Zbog toga je idealan materijal za sprovođenje cirkularne i održive ekonomije u građevinskom sektoru.

[0015] U prvom aspektu, pronalazak se odnosi na građevinski materijal koji sadrži usitnjene mrtve alge ili vodene biljke i vezivno sredstvo biljnog porekla, okarakterisan time što sadrži vodeni rastvor organske kiseline.

[0016] Vodeni rastvor organske kiseline može se generisati iz mlečne kiseline, sirćetne kiseline, fumarne kiseline, glikolne kiseline, limunske kiseline, jabučne kiseline ili mravlje kiseline. U poželjnom načinu, kiselina je sirćetna kiselina. Izvor sirćetne kiseline može biti glacijalna sirćetna kiselina ili sirće, koji su razblaženi na pH vrednost od 4-5,5. Smanjenje pH vrednosti smeše smanjuje mikrobno opterećenje, sprečava razgradnju algi i sprečava stvaranje neprijatnih mirisa.

[0017] Alge ili vodene biljke se sakupljaju mrtve na obalama plaža, a kasnije se drobe. Na poželjan način, alge ili vodene biljke se biraju iz Posidonia Oceanica, sargassum ili Rugulopterix okamurae.

[0018] U poželjnom tehničkom rešenju, usitnjene mrtve alge ili vodene biljke su veličine 1-5 mm. Veličine manje od 1 mm smanjuju čvrstoću na pritisak, dok veličine veće od 5 mm stvaraju zakrivljene materijale.

[0019] Vezivno sredstvo biljnog porekla sadrži polisaharide, poželjno skrob, a još poželjnije kukuruzni, kasavski ili pšenični skrob.

[0020] U posebnom tehničkom rešenju, građevinski materijal predmetnog pronalaska sadrži sredstva za ojačavanje, sredstva za vodoodbojnost, plastifikatore, sredstva za usporavanje gorenja ili njihove smeše.

[0021] U poželjnom tehničkom rešenju, sredstvo za usporavanje plamena je kalijum bikarbonat.

[0022] U poželjnom tehničkom rešenju, sredstvo za ojačavanje je kalcijum karbonat.

[0023] U poželjnom tehničkom rešenju, plastifikator je polikaprolakton, koji takođe poboljšava svojstva savijanja.

[0024] U drugom posebnom tehničkom rešenju, građevinski materijal predmetnog pronalaska sastoji se od sušene drobljene Posidonia Oceanica veličine 1-5 mm, pšeničnog skroba, vodenog rastvora sirćetne kiseline sa pH 4-5,5, kalijum bikarbonata, kalcijum karbonata i polikaprolaktona.

[0025] U drugom posebnom tehničkom rešenju, građevinski materijal predmetnog pronalaska sadrži 16-18% sušene zdrobljene Posidonia Oceanica usitnjene zrna veličine 1-5 mm, 10-20% skroba, 1-10% vodenog rastvora sirćetne kiseline sa pH 4,6, 2-20% kalijum bikarbonata, 8-25% kalcijum karbonata, 3-5% polikaprolaktona i 35-60% vode. Svi detaljni procenti su izraženi kao masa/masa.

[0026] U posebnom tehničkom rešenju, građevinski materijal može da sadrži:

- mulj, dobijen iz kanalizacionog mulja koji smanjuje gustinu, poboljšava toplotnu izolaciju i povećava čvrstoću na pritisak,

- pepeo, koji poboljšava čvrstoću na pritisak,

- piljevinu, dobijenu iz biljne biomase,

- plutu za povećanje zvučne izolacije i/ili

- sredstva za penjenje za smanjenje gustine.

[0027] U drugom aspektu, pronalazak se odnosi na postupak proizvodnje građevinskog materijala kako je gore definisano, koji obuhvata sledeće korake:

a) Prosejavanje, sejanje, drobljenje algi ili suvih mrtvih vodenih biljaka; i b) mešanje usitnjenih algi ili vodenih biljaka sa vezivnim sredstvom biljnog porekla i vodenim rastvorom organske kiseline.

[0028] Građevinski materijal dobijen postupkom prema predmetnom pronalasku ima čvrstoću na pritisak veću od 10 MPa, čvrstoću na savijanje veću od 3,0 MPa i čvrstoću na zatezanje veću od 5,0 MPa.

[0029] Postignuta svojstva materijala ovog pronalaska bila su sledeća:

- Gustina: 200 kg/m<3>-1.000 kg/m<3>u zavisnosti od količine dodatog kalcijum karbonata i presovanja.

- Stabilnost na vatru: Otporno na plamen. A1 (Nezapaljivo) - s1 (Niska neprozirnost proizvedenog dima) - d0 (Ne proizvodi zapaljene kapljice ili čestice).

- Ponašanje prema vodi: Vodoodbojno.

- Termička izolacija: Termička provodljivost: manje od 0,035 W/m*K sa debljinom od 15 mm.

- Zvučna izolacija: merenja izvršena na zidovima debljine 4 cm rezultiraju unutrašnjom bukom od 62-71 dB i spoljašnjom bukom od 114-117 dB u frekventnom spektru između 500-10.000 Hz

[0030] Građevinski materijal opisan u pronalasku je biorazgradiv, ali se njegova mehanička svojstva održavaju najmanje 50 godina.

[0031] U posebnom tehničkom rešenju, postupak predmetnog pronalaska dodatno obuhvata naknadni korak kompresije i sušenja smeše iz koraka b).

[0032] U poželjnom tehničkom rešenju, u postupku predmetnog pronalaska, vodeni rastvor organske kiseline je vodeni rastvor sirćetne kiseline, alge ili vodene biljke su odabrane iz Posidonija okeanika, sargassum ili Rugulopterix okamurae veličine 1-5 mm, a vezivno sredstvo na bazi biljaka je skrob.

[0033] U drugom aspektu, pronalazak se odnosi na upotrebu građevinskog materijala kako je gore definisano za proizvodnju prefabrikovanih delova za modularne zgrade.

[0034] U kontekstu predmetnog pronalaska, prefabrikovani deo se shvata kao materijal koji je proizveden na lokaciji koja nije lokacija koja odgovara njegovoj primeni ili upotrebi. Ovaj prefabrikovani deo može usvojiti različite mere i oblike kako bi se mogao sklopiti na lokaciji primene ili upotrebe. Na primer, ovaj prefabrikovani deo može biti ploča ili panel za unutrašnje pregrade, spuštene plafone, pregrade itd.

[0035] Građevinski materijal se može koristiti za izradu sendvič panela. U posebnom tehničkom rešenju, građevinski materijal ovog pronalaska sadrži kartonski sloj/ploču koja pokriva najmanje jednu od površina panela. Poželjno, najmanje dve površine ili strane panela, tako da se formira tip sendvič panela.

[0036] U drugom aspektu, pronalazak se odnosi na upotrebu građevinskog materijala kako je gore definisano kao biocementa za zaptivanje spojeva i kao fiksativa.

[0037] Materijal ovog pronalaska omogućava upotrebu tipičnih ubrzivača vezivanja cementa, kao što su natrijum acetat, natrijum bikarbonat, natrijum karbonat ili njihove smeše. Njihovo dodavanje omogućava nepropustljivost vode usled zaptivenosti materijala ubrzavanjem procesa vezivanja.

[0038] U kontekstu predmetnog pronalaska, „biocement“ se podrazumeva kao cement prirodnog porekla sa karakteristikama cementa.

OPIS POSTUPAKA TEHNIČKOG REŠENJA

Primer 1. Postupak proizvodnje materijala prema predmetnom pronalasku

[0039] U početku su sušeni, prosejani, pasirani i zdrobljeni mrtvi listovi Posidonia Oceanica veličine između 1-5 mm. Listovi su zatim pomešani sa pšeničnim skrobom i rastvorom sirćetne kiseline (pH 4,6 razblaženje vinskog sirćeta u vodi). Konačno, smeša je kondicionirana u hermetičkim posudama, kontrolišući vlažnost.

[0040] Dobijeni materijal se može koristiti kao biocement.

Primer 2. Osobine materijala predmetnog pronalaska

[0041] Različiti uzorci materijala predmetnog pronalaska su pripremljeni korišćenjem istog

postupka opisanog u primeru 1. Sadržaj komponenti svakog uzorka je detaljno prikazan u Tabeli

1.

Tabela 1. Sastav uzoraka materijala predmetnog pronalaska pripremljenog u primeru 3

[0042] Svi detaljni procenti su izraženi kao masa/masa.

[0043] Merenja gustine, čvrstoće na pritisak i čvrstoće na savijanje izvršena su za svaki od uzoraka. Dobijene vrednosti su prikazane u Tabeli 2.

Tabela 2. Оsobine uzoraka matrijala predmetnog pronalaska

[0044] Primećeno je da što je veća gustina materijala, to je veća dobijena čvrstoća na pritisak.

Primer 3. Građevinski materijal predmetnog pronalaska, uključujući plutu, mulj i sapun.

[0045] Pluta, mulj i/ili sapun su dodati uzorku 3 iz primera 2. Sadržaj komponenti svakog uzorka je detaljno prikazan u Tabeli 3.

Tabela 3. Sastav uzoraka materijala predmetnog pronalaska

[0046] Svi detaljni procenti su izraženi kao masa/masa.

[0047] U odnosu na referentni uzorak 3, uzorak 5 je pokazao veću akustičnu izolaciju, uzorak 6 veću mehaničku otpornost, a uzorak 8 manju gustinu.

Primer 4. Postupak proizvodnje prefabrikovanog izolacionog panela

[0048] Materijal dobijen u primeru 1 je stavljen u kalupe i presovan pod pritiskom od 20 KN, čime je dobijen izolacioni panel. Izolacioni panel je zatim sušen u konvekcijskoj mikrotalasnoj pećnici i konačno izvađen iz kalupa i paletizovan.

Primer 5. Proizvodnja sendvič panela

[0049] Panel dobijen u primeru 4 je prekriven kartonskim pločama na obe površine i korišćen za izradu pregrada. Navedeni panel je probušen bušilicom i primenjen je teg od 30 kg. Primećeno je da se panel nije pogoršao, pokazujući veliku otpornost.

Primer 6. Proizvodnja biocementa od panela

[0050] Panel opisan u primeru 4 je zdrobljen i skladišten u hermetičkim vrećama, u kojima je naznačena količina vode potrebna za proizvodnju biocementa. Dobijeni biocement ima ista svojstva i sastav kao biocement dobijen u primeru 1 i čije su karakteristike predstavljene u primeru 2. Stoga se materijal ovog pronalaska može smatrati reverzibilnim.

Claims (15)

Patentni zahtevi

1. Građevinski materijal koji sadrži usitnjene mrtve alge ili vodene biljke i vezivno sredstvo biljnog porekla, naznačen time da sadrži vodeni rastvor organske kiseline.

2. Građevinski materijal prema patentnom zahtevu 1, naznačen time da vodeni rastvor organske kiseline je vodeni rastvor sirćetne kiseline.

3. Građevinski materijal prema patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačen time da su alge ili vodene biljke odabrane iz Posidonia Oceanica, sargassum ili Rugulopterix okamurae.

4. Građevinski materijal prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 3, naznačen time da zdrobljene mrtve alge ili vodene biljke imaju veličinu 1-5 mm.

5. Građevinski materijal prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 4, naznačen time da vezivno sredstvo biljnog porekla je skrob.

6. Građevinski materijal prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 5, naznačen time da sadrži sredstva za ojačavanje, vodoodbojna sredstva, plastifikatore, sredstva za usporavanje gorenja ili njihove smeše.

7. Građevinski materijal prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 6, naznačen time da sadrži:

- Sušene mlevene Posidonia Oceanica veličine 1-5 mm;

- pšenični skrob;

- vodeni rastvor sirćetne kiseline sa pH 4-5,5;

- kalijum bikarbonat;

- kalcijum karbonat; i

- polikaprolakton.

8. Građevinski materijal prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 6, naznačen time da sadrži: - 16-18 masenih % osušene zdrobljene Posidonia Oceanica veličine 1-5 mm;

- 10-20 masenih % skroba;

- 1-10 masenih % vodenog rastvora sirćetne kiseline sa pH 4,6;

- 2-20 masenih % kalijum bikarbonata;

- 8-25 masenih % kalcijum karbonata;

- 3-5 masenih % polikaprolaktona; i

- 35-60 masenih % vode.

9. Građevinski materijal prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 8, naznačen time da takođe sadrži plutu, mulj, pepeo, piljevinu, sredstva za penjenje ili njihove mešavine.

10. Postupak proizvodnje građevinskog materijala prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 9, koji obuhvata sledeće korake:

a) Sušenje, prosejavanje, sejanje i drobljenje algi ili mrtvih vodenih biljaka; i

b) mešanje usitnjenih algi ili vodenih biljaka sa vezivnim sredstvom biljnog porekla i vodenim rastvorom organske kiseline.

11. Postupak proizvodnje prema patentnom zahtevu 10, pri čemu navedeni postupak dodatno obuhvata naknadni korak kompresije i sušenja smeše iz koraka b).

12. Postupak proizvodnje prema patentnom zahtevu 10 ili 11, naznačen time da vodeni rastvor organske kiseline je vodeni rastvor sirćetne kiseline, alge ili zdrobljene mrtve vodene biljke su odabrane iz Posidonia Oceanica, sargassum ili Rugulopterix okamurae veličine 1-5 mm, a vezivno sredstvo biljnog porekla je skrob.

13. Građevinski materijal dobijen postupkom prema patentnom zahtevu 11, naznačen time da materijal ima mehaničku otpornost na kompresiju veću od 10 MPa i otpornost na savijanje veću od 3 MPa.

14. Upotreba građevinskog materijala prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 9, za proizvodnju prefabrikovanih delova za modularne zgrade.

15. Upotreba građevinskog materijala prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 9, kao biocementa za zaptivanje spojeva i fiksativa.

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Kneginje Ljubice 5, 11000 Beograd