AT520113B1

AT520113B1 - Verfahren für das Herstellen eines Ziegels

Info

Publication number: AT520113B1
Application number: ATA290/2017A
Authority: AT
Inventors: Dullinger Heinz
Original assignee: Dullinger Heinz
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-06-15
Also published as: AU2018299145A1; WO2019010505A1; EP3652127A1; AT520113A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Herstellen eines Ziegels, welcher in einer Hohlkammer einen Dämmstoffkörper enthält, der aus einer ausgehärteten Mischung aus einer Schüttung von porösen Körnern aus geblähten Partikeln aus vulkanischem Glas und einem Bindemittel gebildet ist, wobei das Bindemittel ein hygroskopisches und durch Kontakt mit Wasser aushärtendes ist. Noch vor dem Vermischen der Schüttung von porösen Körnern mit dem noch nicht ausgehärteten Bindemittel wird durch einen Druckunterschied Wasser in das Innere der porösen Körner hineingepresst.

Description

Patentamt

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Herstellen eines Ziegels, welcher in einer Hohlkammer einen Dämmstoffkörper enthält, der aus porösen Körnern aus geblähten Partikeln aus vulkanischem Glas und einem diese verbindenden Bindemittel gebildet ist.

[0002] Vulkanisches Glas in diesem Sinne sind Materialien vulkanischen Ursprungs wie Perlit, Vermiculit, Pechstein oder Rhyolith, die einen hohen Anteil an SiO₂ als glasbildendes Material sowie Kristallwasser beinhalten. Poröse Körner aus geblähten Partikeln aus vulkanischem Glas werden bekanntlich gebildet indem Partikel aus vulkanischem Glas so weit erhitzt werden (über 700°C), dass die glasbildenden Materialanteile teigig weich werden und durch das verdampfende eingeschlossene Kristallwasser aufgebläht werden. Mit dem Abkühlen verfestigen sich die geblähten teigigen Masseteilchen zu Körnern, welche einen hohen Volumenanteil an Poren aufweisen. Idealerweise werden dabei nicht zerklüftete poröse Körner mit hohem inneren Porenanteil und glasartiger, geschlossen erscheinender Oberfläche gebildet. Verfahren und Vorrichtungen für die Herstellung derartiger zu porösen Körnern aufgeblähter Partikel sind beispielsweise durch die Schriften CN 201158620 Y, WO 2009/009817 A1, AT 504051 A1 und EP 353860 A2 offenbart.

[0003] Analog zu Sand als jenen Bestandteil von Beton, der als Zuschlag oder als Gesteinskörnung bezeichnet wird, wird fallweise auch ein Schüttgut aus zu porösen Körnern aufgeblähten Partikeln vulkanischen Glases verwendet, um unter Hinzugabe eines Bindemittels einen Dämmstoffkörper zu bilden. Als dazu passendes Bindemittel kann - wie bei Beton - ein Gemisch aus Zement und Wasser verwendet werden. Je nach Anforderungen können aber auch andere Bindemittel, wie beispielsweise Wasserglas oder organische Klebstoffe, verwendet werden, oder auch Zementgemische, die eine schaumbildende Komponente enthalten. Die aus Schüttgut aus besagten porösen Körnern und Bindemittel gebildeten Dämmkörper werden typischerweise zur Wärmeisolierung in Hochbauten verwendet. Neben Platten, die eine Gebäudeschicht bilden, sind dazu - beispielsweise unter der Bezeichnung perlitverfüllte Ziegel - auch Ziegel erhältlich, bei denen die Hohlräume eines Tongrundkörpers durch Dämmkörper gefüllt sind, die aus einer ausgehärteten Schüttung aus geblähten Perlitpartikeln und Bindemittel gebildet sind.

[0004] Die DE 3304033 A1 beschreibt Versionen eines Leichtbaustoffes, welcher aus geblähtem Perlit als Zuschlagstoff und Bindemittel besteht, wobei verschiedene Bindemittelmischungen, die auch Wasser enthalten, vorgeschlagen werden. Die Komponenten werden einschließlich Wasser zusammengemischt und aushärten gelassen, teilweise in Formpressen, teilweise unter Einwirkung von Wasserdampf.

[0005] Die DE 10 2004 049618 A1 beschreibt einen Ziegel, dessen Hohlkammern mit Dämmmaterial auf Basis eines Schüttgutes aus porösen Körnern gefüllt sind, wobei das Schüttgut mit Wasser, Verdicker und bevorzugt einem Hydrophobierungsmittel vermengt ist.

[0006] Gemäß der WO 9832713 A1 wird ein Leichtwerkstoff aus einer Schüttung geblähten Perlits gebildet, indem dem Perlit Hydrophobierungsmittel und - in einer wässrigen Lösung Alkalisilikate beigemengt werden.

[0007] Die EP 2915798 A1 beschreibt die Herstellung eines Bauelementes auf Basis geblähten Perlits. Einer Schüttung von porösen Körnern, die durch Blähen von Perlitpartikeln gebildet sind, wird erst Wasser beigemengt, dann Zement, dann wird die Mischung in Blockformen gefüllt, mittels Rüttler verdichtet und schließlich aushärten gelassen.

[0008] Die AT 513933 A1 beschreibt ein Verfahren für das Verbinden von Körnern aus geblähtem Vulkanglas unter Anwendung eines Bindemittels wobei das Bindemittel selbst aus mehreren flüssigen oder pulverförmigen Komponenten bzw. Komponentengruppen zusammenzumischen ist. Um vorzeitiges Verklumpen des Bindemittels während des Mischens mit den Körnern aus geblähtem Vulkanglas zu vermeiden, werden in einem ersten Mischgang nur die Körner und ein solcher Teil der Komponenten des Bindemittels, welcher für sich allein nicht aushärtbar ist, vollständig vermischt. Erst in einem oder mehreren späterem Mischvorgängen werden die /4

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[0009] Die DE 2417500 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von relativ festen, gut porösen Leichtbausteinen. Eine zuvor gemischte trockene Mischung aus einem feinkörnigen sandigen Zuschlagstoff und einem pulverförmigen Bindemittel wie Zement oder Kalkhydrat wird in einem weiteren Mischvorgang mit Granulat aus körnigem Eis vermischt und in eine Form gepresst oder gerüttelt und darin aushärten gelassen.

[0010] Die DE 19844722 A1 beschreibt die Zusammensetzung eines Leichtbaumörtels, welcher bestimmungsgemäß werksseitig als Trockenmörtelmischung hergestellt wird und am Einsatzort mit Wasser angerührt wird und letztendlich als gut wärmeisolierendes Bindemittel zwischen den Ziegeln einer Mauer dient. Die Trockenmörtelmischung umfasst Zement, Luftporenbildner, und als Leichtzuschlagstoffe geblähtes Perlit und Blähglas.

[0011] Die DE 10 2004 049 618 A1 beschreibt einen Hohlbaustein dessen Hohlräume mit einer Mischung welche poröses Schüttgut wie beispielsweise geblähtes Perlite umfasst gefüllt sind. Neben dem porösen Schüttgut enthält die Mischung jedenfalls auch Wasser und einen Verdicker. Durch den Verdicker ist die Mischung während des Befüllens der Hohlräume besser handhabbar als ohne Verdicker.

[0012] Die WO 2008139180 A1 beschreibt die Herstellung von Gegenständen die als Wärmeisolierung, Schalldämmung oder Feuerschutz einsetzbar sind. Ein Granulat aus Partikeln geblähten Tons wird mit bis zu seinem dreifachen Gewicht mit Wasser getränkt, dann mit einem Bindemittel vermischt in eine Form gegossen und aushärten gelassen.

[0013] Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren für die Herstellung eines Ziegels bereitzustellen, welcher aus einem mindestens eine Hohlkammer umfassenden Grundkörper und einem Dämmkörper, der Füllung für mindestens eine Hohlkammer ist, besteht, wobei der Dämmkörper aus einem verfestigten Gemisch besteht, dessen am meisten voluminöse Grundkomponente eine Schüttung aus porösen Körnern ist, die durch Aufblähen von Partikeln aus vulkanischem Glas entstanden sind. Gegenüber dazu schon bekannten Verfahren soll eine Verbesserung dahingehend erzielt werden, dass der Vorgang des Füllens der Hohlkammer mit weniger Aufwand verbunden ist, und, dass der Dämmkörper höhere Diffusionsoffenheit und höhere Porosität aufweisen kann, insbesondere auch dann, wenn die porösen Körner selbst eine weitgehend geschlossene, nicht zerklüftete Oberfläche aufweisen.

(Eine geschlossene, nicht zerklüftete Oberfläche der porösen Körner ist erwünscht, weil damit hohe mechanische Festigkeit und die Abwesenheit von gefährlichen Stäuben einhergehen.) [0014] Für das Lösen der Aufgabe wird entsprechend der folgenden Schrittfolge vorgegangen:

[0015] a In das Innere jener porösen Körner, die durch Aufblähen von Partikeln vulkanischen Glases gebildet sind, wird Wasser hineingepresst.

[0016] b Eine Schüttung von porösen Körnern, in welche Wasser hinein gepresst wurde, wird mit einem Bindemittel vermengt, sodass eine rieselfähige Mischung entsteht. Das Bindemittel ist dabei eines, welches hygroskopisch ist und bei Kontakt mit Wasser aushärtet.

[0017] c Die in Schritt b gebildete rieselfähige Mischung wird in Hohlkammern der Ziegelgrundkörper eingefüllt.

[0018] d Die in den Hohlkammern befindliche Mischung wird aushärten gelassen.

[0019] Das Hineinpressen von Wasser in Schritt a erfordert, dass sich an der Außenoberfläche der porösen Körner flüssiges Wasser befindet und dieses unter höherem Druck steht, als Gasdruck im Inneren der porösen Körner herrscht. Bevorzugt wird dieser erforderliche Druckunterschied hervorgerufen, indem im Inneren der porösen Körner ein Unterdrück gegenüber dem Umgebungsdruck erzeugt wird.

[0020] Das Erzeugen des Unterdrucks kann in einem Autoklaven erfolgen. Dazu wird erst eine

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Schüttung aus porösen Körnern in das Arbeitsvolumen des Autoklaven eingefüllt. Dann wird das Arbeitsvolumen unter Unterdrück gesetzt, also Luft aus dem ansonsten abgeschlossenen Arbeitsvolumen abgesaugt, bis im Arbeitsvolumen beispielsweise um 0,3 bar geringerer Druck herrscht als in der Umgebung. Zufolge des Unterdrucks entweicht Gas aus dem Inneren der porösen Körner. Nach ein paar Minuten wird das bis dahin unter Unterdrück stehende Arbeitsvolumen mit Wasser geflutet. Durch den im Inneren der porösen Körner vorliegenden Unterdrück wird Wasser in die porösen Körner hinein gesaugt. Nachdem die Schüttung von nun mit Wasser angereicherten porösen Körnern aus dem Arbeitsvolumen des Autoklaven entfernt wurde, kann sie etwas getrocknet werden, sodass die Außenoberfläche der porösen Körner ganz oder teilweise trocken ist.

[0021] Das Erzeugen von Unterdrück im Inneren der porösen Körner zwecks Einsaugens von Wasser kann auch durch rasche Abkühlung erfolgen. Dazu wird die Schüttung aus porösen Körnern vorzugsweise in einem Behältnis in trockenem Zustand erhitzt, beispielsweise auf etwa 150°C, und dann mit kaltem Wasser rasch geflutet. Während des Erhitzens entweicht zufolge Wärmeausdehnung Gas aus dem Inneren der porösen Körner. Durch die umgekehrte Wärmeausdehnung beim Fluten und damit Abkühlen der Schüttung entsteht im Inneren der porösen Körner ein Unterdrück. Durch diesen Unterdrück wird umgebendes Wasser in das Porenvolumen der porösen Körner hineingesaugt. Auch die so gebildete Schüttung kann vor der Weiterverarbeitung etwas getrocknet werden.

[0022] Zur Weiterverarbeitung wird die Schüttung aus porösen Körnern, welche Wasser enthalten, mit Bindemittel vermengt. Typischerweise ist dieses Bindemittel Zement, beispielsweise handelsüblicher Portlandzement in trockenem, pulverförmigem Zustand. Das Volumenverhältnis von Schüttung aus porösen Körnern zu Zementpulver kann dabei beispielsweise bei sechs zu eins liegen. Desto trockener die porösen Partikel sind, desto ebenmäßiger die Oberfläche der porösen Partikel ist und desto feiner der Zement gemahlen ist, desto weniger Zement wird benötigt. Die aus porösen Körnern und Bindemittel gebildete Mischung ist typischerweise und idealerweise rieselfähig und gerade so feucht, dass sie nicht mehr sichtlich staubt.

[0023] Unmittelbar nach dem Mischvorgang wird die Mischung in Hohlkammern von Ziegelgrundkörpern, die typischerweise aus gebranntem Ton bestehen, eingefüllt. Die nunmehr befüllten Ziegelgrundkörper werden stehengelassen, typischerweise mindestens etwa 24 Stunden: Das hygroskopische Bindemittel saugt während dieser Zeit Wasser aus dem Inneren der porösen Körner und härtet aus, womit die Mischung zu einem kompakten Verbundkörper wird, dem gewünschten Dämmstoffkörper. Dieser Dämmstoffkörper ist nicht nur innerhalb jener porösen Körner, die durch Aufblähen von Partikeln aus vulkanischem Glas gebildet sind, porös, sondern auch in den Zwischenräumen zwischen diesen porösen Körnern.

[0024] Desto weniger Bindemittel beigemengt wurde, desto höhere Porosität ist in den Zwischenräumen zwischen den porösen Körnern erreichbar. Sehr hohe Porosität, die im Allgemeinen aus bauphysikalischen Gründen erwünscht ist, geht allerdings auf Kosten der mechanischen Festigkeit des Dämmstoffkörpers. Optimale Mischungsverhältnisse hängen neben Art und Beschaffenheit der verwendeten Komponenten natürlich auch von den gewünschten Eigenschaften des herzustellenden, Dämmstoffkörpers ab; jedenfalls sind sie recht einfach empirisch - also durch gezielte Versuche - zu ermitteln.

[0025] An dem erfindungsgemäßen Verfahren ist - neben der damit erreichbaren hohen Porosität des Dämmstoffkörpers - sehr vorteilhaft, dass das durch Kontakt mit Wasser aushärtende Bindemittel erst dann mit Wasser in Kontakt ist, wenn es sich schon an den zu verbindenden porösen Körnern befindet, und dass auch dann nur die unmittelbar für das Aushärten des Bindemittels erforderliche Wassermenge mit dem Bindemittel in Kontakt kommt. In keinem Stadium der Ziegelfertigung liegen flüssige Wasser-Bindemittel-Mischungen vor. Dadurch wird der Reinigungs- und Wartungsaufwand an den Fertigungsanlagen gegenüber Fertigungsanlagen, in welchen flüssige Wasser-Zement-Mischungen hergestellt und verarbeitet werden, sehr stark verringert und es können einfachere Fertigungsanlagen verwendet werden.

Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren für das Herstellen eines Ziegels, welcher in einer Hohlkammer einen Dämmstoffkörper enthalt, der aus einer ausgehärteten Mischung aus eurer Schüttung von porösen Körnern aus geblähten Partikeln aus vulkanischem Glas und einem Bindemittel gebildet ist, wobei das Bindemittel ein durch Kontakt mit Wasser aushärtendes ist, dadurch gekennzeichnet, dass noch vor dem Vermischen der Schüttung von porösen Körnern mit dem noch nicht ausgehärteten Bindemittel durch einen Druckunterschied Wasser in das Innere der porösen Körner hineingepresst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte

- Hineinpressen von Wasser in das Innere der porösen Körner,

- Bilden einer rieselfähigen Mischung durch Vermengen einer Schüttung aus porösen Körnen, in deren Inneres Wasser hineingepresst wurde, mit dem Bindemittel

- Einfüllen der rieselfähigen Mischung in Hohlkammern von Ziegelgrundkörpern

- Aushärten der in den Hohlkammern enthaltenen Mischung in dieser Reihenfolge zeitlich hintereinander durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Hineinpressens von Wasser in das Innere der porösen Körner im Inneren der porösen Körner gegenüber Umgebungsdruck ein Unterdrück herrscht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schüttung aus porösen Körnern in das Arbeitsvolumen des Autoklaven eingefüllt wird, das Arbeitsvolumen dann unter Unterdrück gesetzt wird und dann mit Wasser geflutet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schüttung aus porösen Körnern in trockenem Zustand erhitzt und dann durch kaltes Wasser geflutet und abgekühlt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Fluten ein Teil des Wassers aus der Schüttung aus porösen Körnern entfernt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Zement ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das vulkanische Glas Rhyolith ist.