СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АНТИСЕПТИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ СУХОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ СМЕСИ И АНТИСЕПТИЧЕСКАЯ ДОБАВКА ДЛЯ СУХОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ СМЕСИ Российский патент 2011 года по МПК C04B18/00 C04B40/00 

Техническое решение относится к строительству, а именно к способам приготовления сухих строительных смесей, и может найти применение в строительной промышленности в целях возведения зданий и их реставрации для придания сухим строительным смесям антисептических свойств.

Предлагается применение коллоидного серебра - с получением порошкообразной добавки - в качестве антисептика с добавлением его в бетонные, растворные и сухие строительные смеси. Предлагаемое изобретение относится к экономичному производству строительного порошкообразного антисептика на основе коллоидного серебра. Этот продукт в виде строительного антисептика не имеет установившегося отечественного названия и международного названия. Основная область его применения - антисептическая добавка в бетонные, растворные и сухие строительные смеси.

Сегодня одним из основных факторов, влияющих на здоровье людей, является микробиологическое состояние жилых помещений. В настоящее время особое значение приобретают изыскания универсальных средств и режимов, способных подавлять все имеющиеся и вновь появляющиеся патогенные микрофлоры в строительных конструкциях. Грибы (плесень) активно размножаются при комнатной температуре в условиях повышенной влажности и неэффективной вентиляции на многих материалах, включая бетоны и штукатурки. Любой строительный материал, не обладающий биоцидной защитой, может быть разрушен плесенью. Модификация различных вяжущих и сухих строительных смесей в значительной степени обеспечивает профилактическую защиту строительным конструкциям и проживающим в них людям от различных вредоносных микроорганизмов.

Грибковые поражения наблюдаются как в старых, так и в новых постройках. Эксперименты по изучению поведения материалов в условиях воздействия микроорганизмов и натурные обследования зданий и сооружений свидетельствуют о снижении прочностных показателей, разрушении бетонных и кирпичных изделий, отслаивании штукатурных покрытий, обесцвечивании или образовании пигментных пятен на лакокрасочных покрытиях, растворении стекла, разбухании шпатлевок. Более всего подвержены биоразрушению целлюлозосодержащие материалы, то есть материалы, модифицированные эфирами целлюлозы и крахмала, что является общемировой нормой и практикой.

Аналогом является патент РФ на изобретение №2332375 от 03.04.2006 г., МПК-7: С04В 18/08, опубликованный 10.10.2007 г. и защищающий способ приготовления добавки в бетонные, растворные и сухие строительные смеси, а также добавку в бутонные, растворные и сухие строительные смеси. Способ-аналог включает перемешивание компонентов указанной добавки в смесительном устройстве с получением гранул, при этом первоначально в смесительное устройство вводят микрокремнезем, затем начинают перемешивание микрокремнезема, подавая в него в распыленном виде воду или раствор химической добавки - пластифицирующей добавки, или регулятора твердения, или воздухововлекающей добавки, или противоморозной добавки, или их смеси, до получения гранул, затем прекращают подачу воды или раствора указанной химической добавки, подают микрокремнезем и продолжают перемешивание до покрытия влажных гранул слоем сухого микрокремнезема, при этом соотношение компонентов следующее, мас.%:

Вода 10-20 Химическая добавка 0-15 Микрокремнезем остальное

Способ-аналог и добавка, изготовленная данным способом, относятся к переработке техногенных отходов - пыли газоочистных сооружений производства силикосодержащих ферросплавов и металлического кремния, являющихся составляющими такого вещества, как микрокремнезем. Основная область применения микрокремнезема - активная добавка в бетонные, растворные и сухие строительные смеси.

Однако добавка, описанная в данном аналоге, и способ-аналог при попытке применения его в промышленности могут оказаться недостаточно хорошо функционирующими из-за сложности процессов. При этом полученная сухая строительная смесь может быть непригодной для применения в жилищах из-за токсичности микрокремнезема.

Общие признаки аналога и заявляемого технического решения: наличие вяжущих, перемешивание компонентов указанной добавки с сухой строительной смесью.

Отличие заявляемого технического решения от аналога проявляется в том, что в заявляемом техническом решении раскрыты возможности получения добавки и сухой строительной смеси с такой добавкой, которая не только не является вредной для человека, но приносит пользу при размещении людей в помещениях, построенных с использованием заявляемой добавки.

Уровень техники представлен патентом РФ на изобретение №2338724 от 04.09.2007 г. (прототип), МПК-7: С04В 39/00, опубликованным 20.11.2008 г. и защищающим сухую теплоизолирующую гипсопенополистирольную строительную смесь для покрытий, изделий и конструкций и способ ее получения. Сухая теплоизолирующая гипсопенополистирольная строительная смесь-прототип включает пенополистирольные гранулы, минеральное вяжущее, пластифицирующую добавку на основе лигносульфонатов и воду, при этом смесь содержит в качестве минерального вяжущего гипсовое вяжущее, в качестве добавки на основе лигносульфонатов технические лигносульфонаты натрия и дополнительно содержит гидроксид кальция, триполифосфат натрия и поликарбоксилат натрия при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

пенополистирольные гранулы 2,0-6,0 гипсовое вяжущее 91,0-96,0 технические лигносульфонаты натрия 0,3-0,4 триполифосфат натрия 0,03-0,2 гидроксид кальция 1,3-1,9 поликарбоксилат натрия 0,06-0,13 вода остальное

Способ-прототип изготовления сухой теплоизолирующей гипсопенополистирольной строительной смеси включает обработку гранул пенополистирола водным раствором смеси, содержащей технические лигносульфонаты натрия, триполифосфат натрия и поликарбоксилат натрия, при перемешивании до полного смачивания поверхности гранул пенополистирола, последующее опудривание увлажненных гранул пенополистирола при перемешивании последовательно порошком гидроксида кальция и частью порошка гипсового вяжущего от всего его используемого количества, подсушивание гранул пенополистирола и смешивание их с оставшимся количеством гипсового вяжущего. Изобретение-прототип относится к композициям, используемым в качестве средств, предназначенных для одновременной теплоизоляции, выравнивания поверхностей, заделки швов и их герметизации, а также, в частности, при подготовке различных поверхностей перед последующей их отделкой, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в строительных, в машиностроении, в быту, в частности в строительстве промышленных и гражданских зданий, а также в теплотехнике. Несколько различные цели создания заявляемого технического решения и прототипа определили и позиции различия между ними.

Однако способ, описанный в прототипе, при попытке применения его в промышленности может оказаться сложным и дорогим.

Общими признаками прототипа и заявляемого технического решения являются наличие вяжущих и процесса перемешивания.

Отличие заявляемого технического решения от прототипа проявляется в том, что в заявляемом техническом решении раскрыты возможности эффективного создания химически и бактериологически безопасной сухой строительной смеси, а в прототипе смесь лишена биозащиты и предназначена для отделки поверхностей и с этим связан набор компонентов смеси. В прототипе - вещество для отделки, а в заявляемом техническом решении предложена биозащита, которая может быть привнесена в любую группу строительных материалов. С помощью биозащиты активируется одно из основных вяжущих - известь.

Заявляемое техническое решение касается модификации различных вяжущих и сухих строительных смесей всех видов порошковым серебром.

Цель разработки заявляемого технического решения - разработка эффективного, экологичного и промышленно применимого способа универсальной защиты строительных конструкций как среды обитания человека от болезнетворных микроорганизмов и грибов (плесени). Целью является способ приготовления добавки в бетонные, растворные и сухие строительные смеси с минимальными затратами сырья, высокой технологичностью применения и транспортабельностью.

Техническая задача - создание технического процесса, способного обеспечить получение модификатора на конкретном вяжущем. Для приготовления добавки первоначально производится раствор коллоидного серебра, получаемый с помощью генератора коллоидных ионов с концентрацией серебра в растворе до 85 мг/л, затем начинают перемешивание полученного раствора с известью до получения вязкой массы (известкового теста), затем известковое тесто, затворенное раствором коллоидного серебра, подвергается сушке, после чего перемалывается в состояние, характерное для извести - пушонки, и перемешивается в смесителе в однородный состав. Соотношение компонентов добавки следующее, мас.%:

раствор коллоидного серебра - 40,

гидратная известь - остальное.

Технический результат - получение строительного антисептика широкого спектра действия для объемной модификации бетонных, растворных и сухих строительных смесей.

Раствор коллоидного серебра, используемый при затворении извести, представляет собой раствор, состоящий из чистой деминерализованной воды и субмикроскопических частиц минерального серебра, в виде нитрата серебра. Получение водных растворов коллоидного серебра основано на электролитическом методе - пропускании постоянного электрического тока через погруженные в воду электроды. При этом серебряный электрод (анод), растворяясь, насыщает воду ионами серебра Ag⁺. Концентрация полученного раствора при заданной силе тока через электроды зависит от времени работы источника тока и объема обрабатываемой воды. Коллоидный раствор содержит частицы серебра самой высокой пробы от 0,005 до 0,015 микрон. Водный раствор коллоидного серебра изначально является эффективным антисептиком, способным противодействовать зарождению и развитию от 650 и до 700 разновидностей патогенных микробов, вирусов и грибов. Однако состояние в виде раствора чрезвычайно осложняет его непосредственное использование при строительстве и реставрации в силу отсутствия каких-либо гарантий точного соблюдения рецептуры применения. Таким образом, принцип эффективной экономичности утрачивает свое значение. Основная переработка раствора заключается в обогащении извести коллоидным серебром и переносе частиц серебра из раствора в сухую фазу. При этом повышается транспортабельность состава и его технологичность и в полученный продукт возможно вводить специальные химические добавки для комплексного воздействия.

В отличие от синтетических антисептиков коллоидное серебро не вызывает образования устойчивых к нему патогенных микроорганизмов, что обеспечивает стабильность его антисептических свойств. Использование коллоидного серебра в бетонных, растворных и сухих строительных смесях с целью придать им антигрибковые и антибактериальные свойства за счет долговечности системы позволит значительно снизить затраты по содержанию зданий, представляющих историческую и художественную ценность. При использовании в жилищном секторе, помимо значительной прямой экономической эффективности (увеличение безремонтной службы зданий и фасадов), нормализации микробиологического фона, позволит сохранить людям здоровье.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что способ приготовления антисептической добавки для сухой строительной смеси включает перемешивание компонентов указанной добавки, содержащей коллоидное серебро, в смесительном устройстве с получением однородной массы обогащенного коллоидным серебром известкового теста, последующую сушку, помол и финишное перемешивание продукта, при этом группа технологических операций и их последовательность следующие: получение раствора коллоидного серебра, при этом раствор коллоидного серебра, используемый при затворении извести, представляет собой раствор, состоящий из чистой деминерализованной воды и субмикроскопических частиц минерального серебра, в виде нитрата серебра, а получение водных растворов коллоидного серебра основано на электролитическом методе; введение перед перемешиванием в смесительное устройство гидратной извести; пропускание постоянного электрического тока через погруженные в воду электроды, при этом серебряный электрод (анод), растворяясь, насыщает воду ионами серебра Ag⁺, причем концентрация полученного раствора при заданной силе тока через электроды зависит от времени работы источника тока и объема обрабатываемой воды, а коллоидный раствор содержит частицы серебра самой высокой пробы от 0,005 до 0,015 микрон; замес извести на растворе коллоидного серебра; сушка полученного известкового теста, обогащенного коллоидным серебром; помол полученной сухой массы; просеивание полученного помола; финишное перемешивание; упаковка в подготовленную влагозащищенную тару для дальнейшего применения, при этом соотношение компонентов следующее, мас.%:

- известь 60%,

- раствор коллоидного серебра 40% с концентраций серебра в растворе 70-75 мг/л.

Антисептическая добавка для сухой строительной смеси, представляющая собой сухой мелкодисперсный порошок с удельной поверхностью не менее 5000-7000 см²/г, обогащенный коллоидным серебром фракцией от 0,005 до 0,015 микрон. Механизм производства добавки следующий. Для приготовления известкового теста вначале в известь вводят раствор коллоидного серебра в количестве 40%, затем воду удаляют с помощью сушки до уровня 1-5% влажности. При этом затраты на удаление воды с помощью сушки необходимы для перевода добавки из состояния известкового теста в твердое состояние. Для получения обогащенной коллоидным серебром извести необходимого помола (удельная поверхность 5000-7000 см²/г и более) следует применять вибрационные мельницы. Обогащенная известь предварительно измельчается до крупки размером не более 2 мм. Тонкость помола характеризуют обычно по остаткам на ситах №02 и 008 и по значению удельной поверхности. По ГОСТ 9179-77 допускаются остатки на указанных ситах соответственно до 1 и 15%. Получаемая по данному способу добавка имеет насыпную плотность 900 кг/м³ и более, что обеспечивает необходимую технологичность и транспортабельность продукта.

Использование модифицирования обогащенной серебром известью различных вяжущих и сухих строительных смесей с целью придать им антигрибковые и антибактериальные свойства за счет долговечности системы позволит значительно снизить затраты по содержанию зданий, представляющих историческую и художественную ценность. При использовании в жилищном секторе, помимо значительной прямой экономической эффективности (увеличение безремонтной службы зданий и фасадов), нормализации микробиологического фона, позволит сохранить людям здоровье. Плесень распространяется по воздуху в виде микроскопических спор. При попадании на сырую поверхность она прорастает тончайшими нитями (мицелий). Серебро практически бессильно в борьбе с грибковыми спорами, но достаточно эффективно влияет на мицелии. Эффект уничтожения бактерий и вирусов препаратами серебра чрезвычайно высок в сравнении с существующими строительными антисептиками. В частности, он в 1750 раз сильнее карболовой кислоты в той же концентрации и в 3,5 раза сильнее действия сулемы. Достоверно установлено, что обеззараживающие свойства серебра в 5 раз активнее хлора, хлорной извести, гипохлорида натрия и других сильных окислителей. По данным разных специалистов ионы серебра убивают от 650 и до 700 разновидностей патогенных микробов, вирусов и грибов, что значительно превосходит по спектру позитивного влияния применяемые антисептики. За счет адсорбции в порах строительного материала серебряный модификатор - антисептик, в отличие от существующих строительных антисептиков обладает стабильным продолжительным действием, обеспечивая пожизненную защиту строительным конструкциям. В отличие от современных синтетических антисептиков серебро не вызывает образования устойчивых к нему патогенных микроорганизмов.

Серебро (коллоидное - в неионизироваином состоянии) - это естественный антисептик, абсолютно безопасный и нетоксичный, мощный и широкого спектра действия, препятствующий росту и размножению вирусов, бактерий и грибков, безопасен для высокоорганизованных форм жизни.

Считается, что идеальные условия для появления и распространения гриба (плесени) - температура плюс 20°С и относительная влажность воздуха 90-95% и выше. Данные условия, в первую очередь влажность, являются достаточными и для образования ионов серебра и тем самым воздействия серебра на окружающую микрофлору. Во всех случаях бактерицидный эффект тем выше и степень активности серебра тем больше, чем выше концентрация ионов серебра.

Пример конкретного выполнения способа

Принцип осуществления изобретения можно рассмотреть на следующем примере. В смеситель емкостью 500 литров загружают 180 кг гидратной извести и подготавливают для подачи в смеситель 120 литров раствора коллоидного серебра. При этом будет следующее соотношение компонентов, мас.%:

гидратная известь - 60%,

раствор коллоидного серебра - 40%.

Подают раствор коллоидного серебра в смеситель после включения режима перемешивания. Скорость подачи раствора коллоидного серебра должна быть согласована со скоростью перемешивания смесителя. Затем полученная масса подвергается сушке в сушильной камере при температуре от 600 до 700°С до содержания 4-5% влаги. Полученный продукт в виде кусков подвергают мелкому дроблению. Если они содержат более 4-5% влаги, то их сушат до влажности 1-3% во время дробления в молотковой или ударно-центробежной дробилке. Температура материала при помоле не должна превышать 50-75°С. (Склонность тонких частичек извести к агрегации сильно влияет на производительность мельницы. Частички налипают на мелющие тела, что связано с дополнительными затратами энергии на разрушение агрегатов, ухудшается и текучесть материала. Для оптимизации процесса помола целесообразно использовать мельницы вибрационного типа.) Обогащенную коллоидным серебром известь предварительно измельчают до крупки размером не более 2 мм, после чего с помощью вибрационной мельницы доводят до состояния с удельной поверхностью 5000-7000 см²/г. Полученный продукт по 300 кг загружают в смеситель емкостью 500 литров и подвергают трехминутному финишному перемешиванию.

Таким образом, заявляемая группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку один из заявляемых объектов - способ приготовления добавки в бетонные, растворные и сухие строительные смеси, а второй заявляемый объект - вещество, получаемое по заявляемому способу.

Высокоэффективные бактерицидные свойства серебра при решении возникшей проблемы в короткий промежуток времени проявляются уже при концентрации 0,1-0,2 мг/кг. При этом многие проблемы решаются за 10-60 минут. Подавляющий механизм действия положительных ионов серебра на болезнетворные бактерии объясняется тем, что они (ионы серебра) соединяются с отрицательными валентностями (активными центрами бактерии) на поверхности микробных клеток. Тем самым блокируются активные центры бактерии, через которые она осуществляет обмен веществ и энергии с окружающей средой. Эта блокировка приводит к гибели бактерий. Серебро обеспечивает олигодинамическое (высушивающее) действие серебра выведением из строя ферментов, содержащих SH- и СООН-группы. Нарушение одного из таких ферментов приводит к выключению функций всей системы микробной и вирусной клетки. Также допускается, что одной из причин широкого противомикробного действия ионов серебра является ингибиция транс-мембранного транспорта Na⁺ и Са⁺⁺, вызываемая серебром.

В уровне техники не обнаружено подобного сочетания технической эффективности и экономичности, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критериям «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».

Изобретение относится к способам приготовления сухих строительных смесей и может найти применение в строительной промышленности. Способ приготовления антисептической добавки для сухой строительной смеси включает пропускание постоянного электрического тока через погруженные в воду электроды, получение раствора коллоидного серебра, введение перед перемешиванием в смесительное устройство извести, замес извести на растворе коллоидного серебра, сушку полученного известкового теста, обогащенного коллоидным серебром, помол полученной сухой массы, просеивание полученного помола, финишное перемешивание, упаковку в подготовленную влагозащищенную тару для дальнейшего применения, при этом соотношение компонентов следующее, мас.%: известь 60%, раствор коллоидного серебра 40% с концентраций серебра в растворе 70-75 мг/л.

Антисептическая добавка для сухой строительной смеси представляет собой сухой мелкодисперсный порошок с удельной поверхностью не менее 5000-7000 см²/г, обогащенный коллоидным серебром фракцией от 0,005 до 0,015 микрон. Технический результат - получение строительного антисептика широкого спектра действия для объемной модификации бетонных, растворных и сухих строительных смесей с минимальными затратами сырья, высокой технологичностью применения и транспортабельностью. 2 н.п. ф-лы.

1. Способ приготовления антисептической добавки для сухой строительной смеси, включающий перемешивание компонентов указанной добавки, содержащей коллоидное серебро, в смесительном устройстве с получением однородной массы обогащенного коллоидным серебром известкового теста, последующую сушку, помол и финишное перемешивание продукта, при этом группа технологических операций и их последовательность следующие:
пропускание постоянного электрического тока через погруженные в воду электроды, при этом серебряный электрод (анод), растворяясь, насыщает воду ионами серебра Ag⁺, причем концентрация полученного раствора при заданной силе тока через электроды зависит от времени работы источника тока и объема обрабатываемой воды, а коллоидный раствор содержит частицы серебра самой высокой пробы от 0,005 до 0,015 мкм;
получение раствора коллоидного серебра, при этом раствор коллоидного серебра, используемый при затворении извести, представляет собой раствор, состоящий из чистой, деминерализованной воды и субмикроскопических частиц минерального серебра, в виде нитрата серебра, а получение водных растворов коллоидного серебра основано на электролитическом методе;
введение перед перемешиванием в смесительное устройство извести;
замес извести на растворе коллоидного серебра;
сушка полученного известкового теста, обогащенного коллоидным серебром;
помол полученной сухой массы;
просеивание полученного помола;
финишное перемешивание;
упаковка в подготовленную, влагозащищенную тару для дальнейшего применения, при этом соотношение компонентов следующее, мас.%:
известь 60%;
раствор коллоидного серебра 40% с концентраций серебра в растворе 70-75 мг/л.

2. Антисептическая добавка для сухой строительной смеси, отличающаяся тем, что она представляет собой сухой, мелкодисперсный порошок с удельной поверхностью не менее 5000-7000 см²/г, обогащенный коллоидным серебром фракцией от 0,005 до 0,015 мкм.