DD289514A5

DD289514A5 - Verfahren zur Herstellung bau-und grobkeramischer plattiger Körper

Info

Publication number: DD289514A5
Authority: DD
Publication date: 1991-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren fuer plattige keramische Koerper, welche fuer den Einsatz als Gestaltungselemente fuer Fassaden, Waende und Fuszboeden geeignet sind. Die Erfindung zeichnet sich durch den neuen Einsatz von latent hydraulischen Bindemitteln und das Weglassen von Verfahrensschritten der Trocknung aus. Damit werden neben der zweckmaeszigen Nutzung von Abprodukten erhebliche energetische Vorteile erzielt.{Verfahren; Keramik; Abprodukte; Schnellbrand; plattige Erzeugnisse; Trocknung; Bauwesen; Gestaltungselemente; Verfahren zur Herstellung bau- und grobkeramischer, plattiger Koerper}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung findet in der bau- und grobkeramischen Industrie bei der Herstellung von keramischem, plattigem Material Anwendung.

Besonders vorteilhaft sind die verfahrensgemäß hergestellten Erzeugnisse als Gestaltungselemente für Fassaden und Innenwände sowie für Fußböden und Dachbedeckungen einsetzbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Großtechnisch werden derzeit keramische Platten, wie auch in „Technologie der Keramik", Band 1 und 2 beschrieben, nach folgendem Verfahren hergestellt:

1. Gewinnung der Rohstoffe

2. Aufbereitung und Trocknung der Rohstoffe

3. Mischen der Rohstoffe

4. Granulierung des Rohstoffversatzes im Sprühtrockner bzw. Wirbelschichtgranulator

5. Zwischenlagerung/Feuchtehomogenisierung des Preßgranulates

6. Trockenpressen

. 7. Trocknen der Preßware

8. Brand im Rollenofen

9. Sortierung

10. Verpacken und Versand.

International wird derzeit an der Umstellung der Sprühtrocknung zur Wirbelschichtgranulierung zur Senkung der hohen spezifischen Trocknungsenergie geforscht („Sprechsaal" 1983, S.482-486). Zur weiteren Verringerung des spezifischen Energieverbrauches des Brandes und der Verringerung der Brennzeit wird in der Zeitschrift „Interbrick" 1/87, S. 56-57 und 4/87, S.47-48, ein neues Schnellbrandverfahren vorgestellt. Weiterhin ist aus der Literatur (Keramische Zeitschrift 1/88, S.895) bekannt, daß zur Steigerung der Arbeitsproduktivität die Verpackungsmaschinen und Anlagen konstruktiv weiterentwickelt werden.

Nachteile der bekannten Technologie:

Die meisten der angeführten Verfahrensschritte (bis auf Zwischenlagerung, Pressenbau, Sortieren und Verpacken) sind trotz aller Verbesserungen des Standes der Technik der fetzten Jahre noch energieintensiv. Im letzten Jahrzehnt wurden nicht unwesen'liche Energieeinsparungen durch hohe Material* und Anlagenkosten erkauft. Weiteren Energieeinsparungen sind mit wachsendem Forschungs- und Materialaufwand wirtschaftliche Grenzen gesetzt. Gelingt es jedoch, durch eine erfinderische Lösung einige der energieintensiven technologischen Schritte unnötig zu machen, ohne daß deshalb Einbußen in der Erzeugnisqualität in Kauf genommen werden müssen, wären in großem Maße Energie- und Kosteneinsparungen möglich. Die herkömmlichen Massen zur Herstellung baukeramischer Erzeugnisse bestehen aus Tonmineralen, Flußmittel, insbesondere Feldspäten, und Füllstoffen, bei denen es sich vorzugsweise um Quarz handelt. Im wesentlichen wird dabei die Komponente Ton als Plastifikator und Träger der Festigkeitseigenschaften nach dem keramischen Brand wirksam. Damit verbunden sind bestimmte Anforderungen an das Herstellungsverfahren hinsichtlich Trocknung und Brand, insbesondere des Austreibens physikalisch gebundenen Wassers. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß temporäre Hilfsstoffe, wie z. B. Aluminiumfluorid, Alkalisilikate (Wasserglas), Polyvinylalkohol als Plastifikatoren den keramischen Massen zugesetzt werden. Derartige Hilfsstoffe sind kostenungünstig, begrenzt verfügbar und können außerdem einschränkende Bedingungen für den keramischen Brand und die Erzeugniseigenschaften, wie Porosität und damit Frostbeständigkeit, ergeben. Für Massenerzeugnisse der Bauindustrie sind diese Plastifikatoren deshalb ungeeignet.

Im Patent OE 1571210 wird die Herstellung keramischer Körper aus Natursteinbrechsanden (Granit), Glaspulver als Flußmittel und Alkalisilikat (Wasserglas, 5 bis 13Ma.-%) sowie fettem Ton als Plastifizierungsmittel (O bis 25Ma.-%) beschrieben. Mit der Zugabe der Plastifizierungsmittel unterscheidet sich die hier dargelegte technische Lösung wesentlich von der erfindungsgemäß zu beschreibenden Lösung. Außerdem ist eine Herstellung von keramischen Körpern im Schnellbrand nicht ausgewiesen (angegebener Aufheizgradient 120 bis 140 K/h).

Im Patent DE 2706659 wird die Herstellung keramischer Gegenstände aus Glas und Quarzsand (vorzugsweise aus der Kaolinaufbereitung) unter Zusatz von plastifizierend wirkendem Aluminiumfluorid (0,5 bis 4Ma.-%) beschrieben. Bei der Herstellung der keramischen Gegenstände ist kein Brennprozeß mit durchgehend hohen Aufheizgradienten (Schnellbrand) möglich.

In der Patentschrift DO 241896 A1 wird die Herstellung einer keramischen Masse auf der Basis von Quarzpulver (vorzugsweise aus einem Glassand, Quarzsand oder einem Rückstand der Kaolinaufbereitung), Silikatglas definierter chemischer Zusammensetzung und temporärer Hilfsstoffe beschrieben. Angegeben als temporärer Hilfsstof.' wird ein spezieller Polyvinylalkohol (2Ma.-%). Außerdem wird zur Herstellung eines Schlickers als HilfsstoffO,05n Essigsäure verwendet.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Einsparung von energieintensiven Verfahrensschritten bei einem Verfahren zur Herstellung von plattigen keramischen Körpern im Trockenpreßverfahren aus kostengünstigen Rohstoffen und Sekundärrohstoffen unter Vermeidung der im Stand der Technik aufgeführten Nachteile.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches unte> Weglassen von technologischen Verfahrensschritten und unter Verwendung erfindungsgemäßer Versatzkomponei.ten die Herstellung von plattigen keramischen Körpern ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter Anwendung latent hydraulischer Bindemittel als Versatzkomponente die Verfahrensschritte Trocknung der Plastifizierungsmittel, Feuchtehomogenisierung und Trocknung der Preßlinge weggelassen werden. Im Versatz werden keine Plastifizierungsmittel, sondern ausschließlich Hartstoffe verwendet; ein Trägerstoff (30-85%), ein Flußmittel (5-20Ma.-%) und ein latent hydraulisches Bindemittel (10-50Ma.-%).

Unter Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung wird das Verfahren wie folgt beschrieben: Die Versatzkomponenten werden unter Zugabe von Wasser gemischt und verpreßt. Trägerrohstoff sowie Flußmittel müssen vor dem Mischen gegebenenfalls gemahlen werden. Während des Pressens wird das zugegebene Wasser im Versatz feiner verteilt und damit die hydraulische Reaktion, die dem Preßling eine mechanische Festigkeit gleich dereines mit Plastifizierungsmittel hergestellten Preßlings verleiht, intensiv beschleunigt. Aufgrund des beschriebenen Wirkprinzips ist die Dosierung des Wassers abhängig von der Korngröße der Versatzkomponenten und vom Anteil des latent hydraulischen Bindemittels.

Das eingebrachte Wasser wird beim Abbindeprozeß chemisch gebunden. Damit entfällt der Verfahrensschritt Trocknung.

Die Verfestigung erfolgt durch Sinterung im keramischen Brennprozeß im Schneflbrand mit hohem Aufheizgradienten im Temperaturbereich 1050 bis 1250°C, vorzugsweise bei 1150⁰C.

Das beschriebene Verfahren zeichnet sich vor allem durch eine Energieeinsparung infolge des Wegfalls der Verfahrensschritte

- Trocknung der Versatzkomponenten

- Homogenisierung des Versatzes

- Trocknung der Preßlinge

aus. Die Verwendung kostengünstiger Rohstoffe und Sekundärrohstoffe ist ein weiterer Vorteil.

Aufgrund des ausschließlichen Einsatzes von Hartstoffen findet in der Aufheizphase kaum eine Entgasung statt. Der Aufheizgradient liegt deshalb extrem hoch.

Die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten keramischen Körper weisen hohe mechanische Festigkeit, insbesondere Druck-, Biege-, Abrieb- und Schlagfestigkeit auf, sind frostbeständig und zeichnen sich durch dekorative Brauntöne aus. Somit sind diese Körper für zahlreiche Zwecke, insbesondere im Bauwesen, als Gestaltungselemente für Fassaden und Innenwände sowie für Fußböden und Dachbedeckungen einsetzbar.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1 Rohstoffe

1. Pyroxenquarzporphyr Hohnstädt der chemischen Zusammensetzung: SiO₂ 67,70Ma.-% TiO₂ 0,28Ma.-%

AI₂O₃ 16,00Ma.-% MgO 0,72Ma.-%

Fe₂O₃ 3,33Ma.-% Na₂O 2,79Ma.-%

CaO 1,69Ma.-% K₂O 5,07Ma.-%

Der Pyroxenquarzporphyr wurde als Brechsand der Körnung 0/4mm in einem Desintegrator auf eine Korngröße £ 1 mm zerkleinert.

2. Filterasche Vetschau der chemischen Zusammensetzung:

SiO₂	42,70 Ma.-%	mineralogische Angaben:	12%
AI₂O₃	16,60Ma.-%	Quarz
Fe₂O₃	8,08Ma.-%	Anhydrit
TiO₂	0,98Ma.-%	Hä-natit	nurqualitativ
CaO	24,30 Ma.-%	Plagioklas	bestimmbar
MgO	1,98Ma.-%	Portlandit
Na₂O	0,15Ma.-%	Mullit
K₂O	0,49Ma.-%	Melilith

3. Übliches Alkali-Erdalkali-Silikatglas (Behälterglasbruch) der chemischen Zusammensetzung: SiO₂ 72,0Ma.-%

Na₂O 15,5 Ma.-%

K₂O 0,4Ma.-%

CaO 8,5Ma.-%

MgO 2,0Ma.-%

AI₂O₃ 1,4Ma.-%

Dieser Glasbruch wurde mittels Backenbrecher und Desintegrator auf eine Korngröße ^ 1 mm zerkleinert.

Herstellung der Platten Die Rohstoffe wurden gemischt in den Anteilen

55Ma.-% Pyroxenquarzporphyr 35 Ma.-% Filterasche 10Ma.-% Glaspulver.

Dabei wurde der Filterasche vor dem Mischen Wasser zugegeben. Der Versatz wurde trocken verpreßt. Anschließend wurden die gepreßten Platten 150mm χ 200mm x 10mm mit einem hohen Aufheizgradienten (Durchlaufzeit 90min) und einer Maximaltemperatur von 115O⁰C im Durchlaufofen gebrannt.

Beispiel 2

Rohstoffe

Es wurden die gleichen Ausgangsstoffe wie im Beispiel 1 verwendet. Der Pyroxenquarzporphyr und der Glasbruch wurden mittels Desintegrator £ 0,5mm aufbereitet.

Herstellung der Platten Im Unterschied zu Beispiel 1 wurden die Vorsatzkomponenten zu folgenden Anteilen vermischt:

80Ma.-% Pyroxenquarzporphyr 15Ma.-% Filterasche 5Ma.-% Glaspulver.

Pressen und Brand erfolgten wie im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung bau- und grobkeramischer, plattiger Körper im Schnellbrand unter Verwendung von Abprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß Versatzkomponenten in folgendem Verhältnis

Trägerrohstoff (30-85 Ma.-%)

Flußmittel (5-20Ma.-%)

latent hydraulisches

Bindemittel (10-50 M a.-%)

ohne vorherige Trocknung, ggf. zerkleinert, miteinander unter Zugabe von Wasser gemischt, die Arbeitsmasse einer Stempelpresse zugeführt und dort zu plattenförmigen Körpern verpreßt werden, damit eine hydraulische Bindung realisiert wird, und die Preßlinge anschließend ohne Trocknung einem Schnellbrand bei Temperaturen von 1050-1250⁰C, vorzugsweise 115O⁰C, unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerrohstoff Brechsand, als Flußmittel auf £ 1 mm zerkleinertes Alkali-Erdalkali-Silikatglas (Behälterglasbruch) und als latent hydraulisches Bindemittel Filterasche der Braunkohlenverbrennung eingesetzt werden.