Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CONSTRUCTION MATERIAL BASED ON WOOD AND GLASS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/203178
Kind Code:
A1
Abstract:
A construction material based on wood and glass, which is produced by mixing a filler in the form of ground wood and an aqueous solution of a silicate or a combination of silicates of several alkaline elements, after which the mixture is treated with carbon dioxide gas and given the necessary shape and density by die moulding. Then the material is again treated with carbon dioxide, as a result of which it hardens and becomes 15-20% lighter. The construction material is used for erecting formwork, casting and moulding non-load-bearing outer and inner partitions or walls, and for erecting walls made from finished blocks, panels, elements and joints, and is an insulator against high temperatures and active sunlight. Additionally, elements made of the construction material can be ground up and used again.

Inventors:
NIKOLOVA EKATERINA DIMITROVA (BG)
ARONOV LIUBCHO ZDRAVKOV (BG)
Application Number:
PCT/BG2021/050001
Publication Date:
October 14, 2021
Filing Date:
April 06, 2021
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
NIKOLOVA EKATERINA DIMITROVA (BG)
International Classes:
C04B28/26; C04B18/26; C04B111/40
Domestic Patent References:
WO2013008069A12013-01-17
Foreign References:
CN101786852A2010-07-28
RU2130438C11999-05-20
RU2374177C12009-11-27
Download PDF:
Claims:
П Р Е Т Е Н З И И

СТЕКЛЯННОЕ ДЕРЕВО - Материал, изолирующий от внешнего тепла от высоких атмосферных температур и активного солнечного света. Используемый отдельно и в сочетании с другими веществами и материалами, через насыпным и заливным способом, в том числе в виде геля. Используемый и в качестве материала для изготовления различных продуктов, элементов и сборок. Отличающийся тем, что он состоит из древесины и стекла и получается сочетанием и/или смешивания древесины и стекла.

АЛ. Древесина в СТЕКЛЯННОМ ДЕРЕВЕ полученная в результате обработки: древесных и/или вдревесиненых частей растений и/или вторичной покровной ткани растений, все содержащие три компонента: лигнин, целлюлозу и гемицеллюлозу:

АЛЛ. частицы с максимальным размером через сито N° 14 вкл .;

АЛЛ. древесная шерсть;

А.2. Древесина в СТЕКЛЯННОМ ДЕРЕВЕ также представляет частиц лыко и/или пробки.

Б.1 Стекло в СТЕКЛЯННОМ ДЕРЕВЕ представляет собой водные растворы силикатов щелочных элементов /натрия, калия, лития/:

Б.1.1. Водные растворы с общей формулы xSi02: M20.zH20 и модулями от 1,2 до 4,2 (обратите внимание, что М обозначает щелочной элемент):

Б.1.2. Раствор составляет от 20% до 70% от общего веса материала СТЕКЛЯННОГО ДЕРЕВО.

Б.1.3. Водный раствор одного силиката;

Б.1.4. Водный раствор комбинации силикатов натрия и калия;

Б.1.5. Водный раствор комбинации силиката натрия и / или калия с силикатом лития.

Б.2. Стекло в СТЕКЛЯННОМ ДЕРЕВЕ представляет соединения между растворами силикатов щелочных элементов и элементами и соединениями, взаимодействующими с ними:

Б.2.1. с щелочноземельными металлами и их соединениями;

Б.2.2. со слабыми кислотами и солями. Б.З. Стекло в СТЕКЛЯННОМ ДЕРЕВЕ также представляет собой соединение диоксида кремния Si02 и щелочных растворов.

Б.4. Стекло в СТЕКЛЯННОМ ДЕРЕВЕ также представляет собой соединения диоксида кремния, как и их производных:

Б.4Л. Si02 + 4NaOH — >· (2Na20) · Si02 + 2H20 ортосиликат натрия;

Б.4.2. Si02 + CaO — >· CaO · Si02 метасиликат кальция;

Б.4.З. Na2C03 + СаСОЗ + 6Si02 -> Na20 · CaO · 6Si02 + 2C02 † или смешанный силикат кальция и натрия;

Б.4.4. Si02 + 6HF -> Н2 [SiF6] + 2Н20.

Description:
О П И С А НИ Е

НАЗВАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ И СТЕКЛА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Материал предназначен для использования в основном в строительстве, особенно в строительстве опалубки - для заливки /формирования ненесущих внешних и внутренних / перегородок /стен, а также для возведения стен из готовых блоков /панелей, элементов и стыков из этого материала:

- используются в качестве материала для производства различных продуктов, элементов и узлов путем литья и /или прессования, заменяющих бетонные, керамичные и силикатные строительные элементы;

- используется в сочетании с другими веществами и материалами для изоляции между другими материалами;

- используется самостоятельно, насипным и наливным способом, в том числе в виде геля.

Материал можно использовать на месте для литья или строительства / придания формы стенам и другим формам и элементам.

Материал может изначально быть течным, твердым или гелевым, в зависимости от метода и цели, для которой он изготовлен, и в зависимости от весового соотношения между течным составом (вода и водный раствор силикатов) и сухими ингредиентами материала. Весовое соотношение между водным раствором силиката/силикатов и древесиной может варьироваться от 0,5 : 2 до 2,35 : Е

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Пока известно, что в основном ищутся решения по замене - полностью или частично инертных материалов /бетоном; цемент; гипс, песок, известь, глина и др. / используются в строительстве при возведении стен из-за следующих проблем; - Экологические - при производстве материалов и при их эксплуатации они содержат и выделяют вредные вещества, а также не допускают переработка отходов и вторичного использования;

- Эксплуатационные - большой объемный вес, высокая теплопроводность, низкая, практически непаропроницаемость, восприимчивость к биологическим / бактериальным воздействиям. Все постройки из инертных материалов нуждаются в дополнительной теплоизоляции, обогреве или охлаждении, на что тратятся средства - однократно или постоянно. Проблема предотвращения перегрева помещений сравнима с проблемой их обогрева, но есть существенная разница между изоляцией для сохранения тепла в комнатах и изоляцией для предотвращения перегрева и необходимого охлаждения.

Пока что известен материал «арболит». Он состоит из дерева и бетона. Уже есть производства и постройки в Европе, России и Северной Америке. При смешивании древесины, песка, цемента и воды объемный вес и теплопроводность строительных блоков частично снижаются, а их паропроницаемость немного улучшается. Проблем с выделением углекислого газа во время производства цемента, а затем во время эксплуатации остается. При смешивании опилок песком и цементом остается проблема теплоизоляционных свойств арболита, что исключает возможность быть хорошим изолятором.

Также известно, что части стебля /соломы/ растения конопли смешивают с гашеной известью или глиной - в Европе и Северной Америке, когда разрешается выращивать коноплю. Однако глина плохо проницаема для пара и задерживает воду, в результате чего поддерживает высокую влажность в помещении, что негативно сказывается на здоровье человека. Извести и солома из конопли требует уплотнения для достижения определенной прочности, что увеличивает объемную плотность, теплопроводность материала и следовательно, накопление и выделение большого количества энергии.

Также известно смешивание древесина и смол - Китай, но только для изоляционных плоскости, а не для строительных элементов. Изделия из материала, содержащего древесину и смолу подвергается атмосферным условиям, обладают низкой паропроницаемостью, выделяют вредные вещества и легко горючие. Конечно, есть смолы, которые после затвердевания не опасны для здоровья, другие являются термостойкими, а другие горят труднее, но эти смолы дороги и не обладают всеми этими качествами. Известно, что каолин (глина) смешивают с жидким стеклом, торфом и льняной соломой для получения щтукатурку .Проблема в том, что каолин, как и глина, является паронепроницаемым и содержит соединения алюминия, которые оказались вредными для человека. Глина не приемлет - не задерживает большую часть штукатурки и краски. Способность торфа к нагреванию, теплопроводность и тепловыделение напрямую связаны с химическим составом, молекулярной структурой вещества, а также его весом, массой, объемом. Тепловые параметры видов торфа изменчивы и абсолютно неопределенны из-за зависимости от перечисленных выше условий и не могут использоваться как изолятор, кроме того, торф используется в качестве топлива, что делает его использование в качестве штукатурного состава неэффективным.

Когда опилки смешиваются с цементом, песком, известняком или глиной, используются в качестве связующих/клеевающих веществ, термоизоляционные качества опилок обезличиваются и в основном обезличиваются как изолятор от внешнего тепла от высоких температур и активного солнечного тепло;

Также в результате смешивания опилок с цементом, гипсом, песком, известняком или глиной значительно снижается паропроницаемость древесных или целлюлозных опилок;

ТЕХНИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Материал СТЕКЛЯННОЕ ДЕРЕВО обеспечивает низкий объемный вес строительных элементов в сочетании с высоким сопротивлением теплопередаче и низким коэффициентом теплопроводности - все качества изолятора от внешних тепловых воздействий и солнечного тепла. Для СТЕКЛЯННОГО ДЕРЕВО использует отходы бумажной промышленности и электростанций, использующих древесное топливо, а именно различные виды щелока и древесной золы, что решает еще одну экологическую проблему - хранение и уничтожение технологических отходов, которые в остальном содержат вредные вещества только при их существовании в свободной форме. Щелочная среда водных растворов силикатов взаимодействует и нейтрализует кислотные составы, содержащиеся в щелоке и древесной золе, а также взаимодействует с несгоревшим углеродом в золе, тем самым воздействуя на органические загрязнители, затвердевая и поглощая их. Оксид кальция в щелоке и древесной золе при взаимодействии с водой стабилизирует А1 -950 ppm; Ni -720 частей на миллион; Сг -220 частей на миллион; Си - 2000 ч./Млн. При смешивании опилок и стекла сохраняются положительные качества деревянных частей материала:

- очень низкая теплопроводность 0,065 Вт/м * К;

- паропроницаемость -иг / 9 Па · с · м) 50-80;

- низкая относительная масса - 350-720 кг/мЗ

Опилки имеют один из самых низких коэффициентов теплопроводности 0,065 Вт/м* К или являются одним из лучших естественных теплоизоляторов и лучше, чем плотная древесина. Древесная щебень имеет небольшой удельный вес - 250 кг/мЗ.

Материал СТЕКЛЯННОЕ ДЕРЕВО имеет относительный вес 420 кг/мЗ, а бетон - 2300 кг/мЗ .

Термическое сопротивления опилок и бетона /R/ следующие: сопротивление равно толщине материала, деленной на коэффициент теплопроводности материала, где для опилок толщиной 30 см - 0,30 м. и теплопроводность 0,065 Вт/мК, сопротивление R составляет 4,615, а на бетоне толщиной 30 см -0,30 м и коэффициентом теплопроводности 1,3 Вт/мК сопротивление R составляет 0,23, из которых значения U /представляют количество тепла, который течет в течение 1 с между ограждающим элементом и прилегающим воздухом через поверхность 1м2, когда разница температур составляет 1К/ , являются соответственно единицей деленной на R, или для материала опилок U = 1: 4615 = 0,217 Вт/м2К, а для бетона U =1: 0,23 = 4,348 Вт/м2К. Или примерно в 20 раз меньше тепла проходит от опилок, чем от бетона.

Стекло в его формах - в виде раствора силикатов и геля имеет примерно такие же, но лучше 0,035 Вт/м*К свойства изолятора. Затвердевший водный раствор силиката уплотняет опилки, не влияя на теплопроводность материала. Водный раствор силикатов /содержание воды испаряется/ существенно не увеличивает относительный вес материала 350-720 кг/мЗ. Плотность и относительный вес материала можно изменять и регулировать . Водный раствор силиката прочно и стабильно соединяет опилки, не запечатывая их. Смесь водного раствора силиката с опилками продолжает очень хорошо пропускать пар.

Путем смешивания древесины и раствора силиката щелочного элемента создаются новые свойства древесины и материала:

- практически негорючие;

- антибактериальный, биологически неактивный;

- не растворим в воде;

- не содержит / не выделяет вредных веществ ; - поглощает углекислый газ;

- возможность вторичной переработки.

Водный раствор силиката натрия затрудняет горение опилок, делает их практически негорючими. Обладает антибактериальным действием. На практике уже высушенный материал СТЕКЛЯННОЕ ДЕРЕВО, содержащий раствор силиката и кальция, соли или кислоты /их производные/ нерастворим в воде. Мокры материал можно отливать или прессовать. Также уже высохший материал можно разрезать диском . Допускает после высыхания проделывать в нем отверстия, не разрушаясь.

ПОЛУЧЕНИЕ МАТЕРИАЛА

СТЕКЛЯННОЕ ДЕРЕВО легче всего получить путем смешивания опилок и водного раствора силиката или комбинации силикатов нескольких щелочных элементов. Например, у нас есть комбинация водных растворов силикатов натрия и калия в соотношении 50:50 с модулями 3 и 1,7, вязкостью более 200, относительные весы более 1400 кг/мЗ и сухой массой 35-56%. Древесные частицы изготовлены из твердых широколиственной древесины, измельченной через сито N° 9. Весовое соотношение опилки : водный раствор силиката может составлять от 3,5:1 до 1:2,5. В соотношении от 2:1 до 1,2:1 после смешивания двух ингредиентов материал обрабатывают углекислым газом, после чего ему можно придать желаемую форму и плотность путем прессования матрицы. После прессования его снова обрабатывают углекислым газом. Жидкое стекло взаимодействует с углекислым газом, выделяя тепло и испаряя воду. Влага в материале испаряется, и через 24 часа материал становится легче на 15-20% от своего первоначального общего веса. Двуокись углерода вызывает затвердевание материала. При соотношении 1:2 материал пригоден для литья и без обработки углекислым газом.

Основные методы приготовления - смешивание 1000 гр. опилки с 900 гр. водный раствор щелочного силиката плотностью 1,35/1,44 гр /см2 с модулем 2, 8/3, 8 и

- 500 гр водного раствора СаС12 плотностью 1,26-1,36 гр см2;

- или только с 90 гр. Na2 [SiF6], методами достигает прочности на сжатие до нескольких /5-7/МПа.

К вышеописанному водному раствору щелочных силикатов может быть добавлен карбонат кальция и/или оксид кальция в форме зеленого щелока и/или древесная зола, растворенные в газированной воде (насыщенной диоксидом углерода) . При реакции щелочных силикатов с диоксидом углерода выделяется тепло и вода испаряется, а карбонат кальция с участием диоксида углерода растворяется в водном растворе и вступает в реакцию с группой кремния с образованием силиката, материал затвердевает и становится нерастворимым в воде. При поглощении дополнительного количества углекислого газа материал становится прочнее. Материал продолжает затвердевать, выделяя воду в течение 30 дней. Например, на 1000 гр опилок при размере сита N° 6, 160 гр зеленого щелока и древесной золы растворяют в 500 гр. газированной воде, и к полученному раствору добавляют 900 г. водный раствор щелочного силиката с модулем 1,7/2, 4 и плотностью 1,67/1,5 гр/м2 и сухим веществом 56%/35%. Опилки смешивают с водным раствором и прессуют в форму. По мере уменьшения размера опилок, содержание зеленого щелока и древесной золы остается прежним, а содержание воды и количество водного раствора силиката увеличиваются. Таким же образом, но с увеличенной дозой водного раствора силиката / 2:1 / с более высоким модулем 2,6 - 4,2, получается материал, пригодный для литья.

Зеленый щелок и древесная зола используются как химические составы, а не как обемные наполнители. Соотношение веса между опилками и зеленым щелоком + древесной золой составляет 5:1, причем последние не оказывают сильного влияния на плотность и теплопроводность готового материала.

Возможны первый, второй и третий варианты, так древесную шерсть можно пропитать описанными водными растворами. Материал может быть изготовлен и из стекла - все веществ и соединений, указанных в Претензии.

Материал допускает взаимодействие со всеми видами штукатурок и красок. Может связаться с ними, когда мокрый - например, одновременной заливкой между бетонными элементами при их формировании. Могут быть сформированы элементы - блоки из СТЕКЛЯННОГО ДЕРЕВО с односторонним или двусторонним цементным покрытием. Верху уже сухого материала может быт сделана штукатурка, шпаклевка или краска, как при бетоне. Не будут использоваться инертные материалы для соединения отдельных элементов из СТЕКЛЯННОГО ДЕРЕВО /будут использоваться силикатные клеи/, избегая тепловых мостов между окружающей средой и средой в помещении.