DE102008001176A1 - Moldings, especially molded panels, are produced from composition comprising cement, fly ash, aluminum oxide, iron oxide and anhydrite - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formkörper, insbesondere eine Formplatte, aus Zement, Flugasche, Aluminiumoxid, Eisenoxid und Anhydrit sowie ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Formkörpern.The The present invention relates to a molded article, in particular a mold plate, made of cement, fly ash, alumina, iron oxide Anhydrite and a method for producing such Moldings.
Im Baustoffsektor und in der Bauindustrie werden immer höhere Anforderungen an die verwendeten Bauelemente gestellt. Insbesondere aus Beton gefertigte Bauelemente werden nicht nur für tragende Konstruktionen, die Bewehrelemente umfassen, eingesetzt, sondern dienen beispielsweise auch als schallabsorbierende Elemente für Lärmschutzwände oder ähnliche Wände.in the Building materials sector and in the construction industry are getting higher Requirements placed on the components used. Especially made of concrete components are not just for load-bearing Structures that include reinforcing elements are used, but For example, serve as sound-absorbing elements for Noise barriers or similar walls.
Schallabsorbierende
Bauelemente sind beispielsweise aus der
Insbesondere bei der Verwendung der bekannten Bauelemente als plattenförmige Formkörper reduziert sich ihr Absorptionsvermögen deutlich. Teilwei se können die aktuellen Anforderungen an die Schallabsorption nicht mehr oder nur noch bei der Verwendung von besonders dicken Absorptionsplatten erfüllt werden.Especially when using the known components as a plate-shaped Shaped body reduces its absorption capacity clear. In part, the current requirements to the sound absorption no longer or only in use be met by particularly thick absorption plates.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Formkörper, insbesondere eine Formplatte, zur Verfügung zu stellen, deren Absorptionsvermögen deutlich verbessert ist.task It is therefore the object of the present invention to provide a shaped body, in particular a mold plate to provide their absorption capacity is significantly improved.
Gelöst wird die vorliegende Aufgabe durch einen Formkörper, insbesondere eine Formplatte, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Die rückbezogenen Unteransprüche weisen jeweils bevorzugte Ausgestaltungen des Formkörpers bzw. des Herstellungsverfahrens auf.Solved the present object is achieved by a shaped body, in particular a mold plate, with the features of claim 1 and by a method for the production of moldings with the features of the claim 7. The retrospective dependent claims each have preferred embodiments of the molding or the manufacturing process on.
Der erfindungsgemäße Formkörper umfasst die Bestandteile Zement, Flugasche, Aluminiumoxid (Al2O3), Eisenoxid (Fe2O3) und Anhydrit. Erfindungsgemäß ist die Zusammensetzung der Bestandteile derart, dass 20 Gewichtsprozent (Gew.-%) bis 40 Gew.-% Zement vorliegen. Der Anteil an Flugasche liegt zwischen 40 Gew.-% und 70 Gew.-%. Aluminiumoxid liegt mit einem Anteil von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% vor, während Eisenoxid einen Anteil von 0 Gew.-% bis 5 Gew.-% hat. Der Bestandteil Anhydrit weist einen Anteil von 0 Gew.-% bis 5 Gew.-% auf. Ein Formkörper mit diesen Bestandteilen wird in Fachkreisen als Hydrosilikat-Formkörper (bzw. Hydrosilikat-Platte) bezeichnet und ist ein Konglomerat von Hydrogranaten und Hydrosilikaten.The molding according to the invention comprises the components cement, fly ash, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ) and anhydrite. According to the invention, the composition of the ingredients is such that 20% by weight (wt.%) To 40 wt.% Of cement is present. The proportion of fly ash is between 40 wt .-% and 70 wt .-%. Aluminum oxide is present at a level of from 5% to 15% by weight, while iron oxide has a proportion of from 0% to 5% by weight. The component anhydrite has a content of 0 wt .-% to 5 wt .-%. A molding with these components is referred to in the art as a hydrosilicate molding (or hydrosilicate plate) and is a conglomerate of hydrogranates and hydrosilicates.
Der erfindungsgemäße Formkörper weist sehr positive Eigenschaften im Bezug auf sein Absorptionsvermögen auf. Er ist nicht nur für die Luftschalldämmung geeignet sondern hat auch sehr gute (luft-)schallabsorbierende Eigenschaften. Deshalb ist er besonders geeignet, um in Form einer Formplatte zur Schallreduzierung eingesetzt zu werden. Der Luftschall wird durch die erfindungsgemäße Formplatte nicht nur gedämpft, sondern auch absorbiert. Die Hydrosilikatplatte mit der oben genannten Zusammensetzung hat auch eine sehr große Alterungsbeständigkeit, so dass sie sich selbst über einen Zeitraum von mehreren zehn Jahren nicht verändert.Of the Shaped body according to the invention has a lot positive properties in terms of its absorption capacity on. He is not just for airborne sound insulation suitable but also has very good (air) sound absorbing properties. Therefore, it is particularly suitable for use in the form of a mold plate for Sound reduction to be used. The airborne sound is through not only dampened the mold plate according to the invention, but also absorbed. The hydrosilicate plate with the above Composition also has a very high resistance to aging, so that they self-over a period of several not changed for ten years.
In einer besonderen Ausführungsform ist der Anteil von Zement bei dem Formkörper im Bereich von 25 Gew.-% bis 35 Gew.-%, bevorzugt von 28 Gew.-% bis 30 Gew.-%. Besonders bevorzugt liegt der Anteil an Zement bei 29 Gew.-% für eine derartige Platte.In a particular embodiment, the proportion of cement in the shaped body in the range of 25 wt .-% to 35 wt .-%, preferably from 28% to 30% by weight. Particularly preferred is the Proportion of cement at 29% by weight for such a plate.
Ebenfalls bevorzugt ist eine Absorptionsplatte, deren Anteil an Flugasche im Bereich von 45 Gew.-% bis 65 Gew.-%, bevorzugt zwischen 50 Gew.-% und 55 Gew.-% liegt. Sehr bevorzugt ist ein Anteil von 53,5 Gew.-% Flugasche.Also preferred is an absorption plate whose proportion of fly ash in the range from 45% to 65% by weight, preferably between 50% by weight and 55% by weight. Very much preferred is a content of 53.5% by weight. Fly ash.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Formkörpers liegt der Anteil von Aluminiumoxid (Al2O3) im Bereich von 8 Gew.-% bis 13 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 12 Gew.-%. Besonders bevorzugt sind 11 Gew.-% % Al2O3.In a further preferred embodiment of the shaped body, the proportion of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is in the range from 8% by weight to 13% by weight, preferably from 10 to 12% by weight. Particularly preferred are 11% by weight of Al 2 O 3 .
Ebenso ist ein Formkörper bevorzugt, deren Eisenoxidanteil (Fe2O3) im Bereich von 1,5 Gew.-% bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 2 Gew.-% bis 4 Gew.-% liegt. Besonders bevorzugt ist der Anteil bei 3,5 Gew.-%.Likewise preferred is a molded article whose iron oxide content (Fe 2 O 3 ) is in the range from 1.5% by weight to 5% by weight, preferably from 2% by weight to 4% by weight. The proportion is particularly preferably 3.5% by weight.
Der Anteil an Anhydrit in der Gesamtzusammensetzung des Formkörpers beträgt vorzugsweise zwischen 1,5 Gew.-% und 5 Gew.-%, bevorzugt zwischen 2 Gew.-% und 4 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist der Anteil an Anhydrit 3 Gew.-%.Of the Proportion of anhydrite in the overall composition of the molding is preferably between 1.5% by weight and 5% by weight, preferably between 2 wt .-% and 4 wt .-%. Particularly preferred the proportion of anhydrite 3 wt .-%.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Formkörpers bzw. der Formplatte mit der Zusammensetzung von 29 Gew.-% Zement, 53,5 Gew.-% Flugasche, 11 Gew.-% Gew.-%, 3,5 Gew.-% Eisenoxid und 3 Gew.-% Anhydrit. Eine derartige Formplatte hat sehr gute Eigenschaften im Bezug auf das Absorptionsvermögen von Schall und ist sehr alterungsbeständig.Especially preferred is an embodiment of the shaped body or the mold plate with the composition of 29 wt .-% cement, 53.5 wt .-% fly ash, 11 wt .-% wt .-%, 3.5 wt .-% iron oxide and 3 wt .-% anhydrite. Such a mold plate has very good properties in terms of the absorbency of sound and is very resistant to aging.
Als Flugasche wird dabei der in Wärmekraftwerken während der Verbrennung entstehende feste, disperse (teilchen-, partikel- oder staubförmige) Rückstand bezeichnet. Die Teilchengröße der Flugasche liegt etwa zwischen 1 Mikrometer und 1 Millimeter. Bevorzugt ist dabei hochwertige Flugasche, wie sie in der Baustoffindustrie bekannt ist und eingesetzt wird.As fly ash is thereby formed in thermal power plants during combustion solid, disperse (particulate, particulate or dust-shaped) Backlog called. The particle size of the fly ash is approximately between 1 micrometer and 1 millimeter. Preference is given to high-quality fly ash, as it is known and used in the building materials industry.
In einer Ausführungsform weist der Formkörper innere Kapillarkanäle auf, die aus einzelnen isotropen Kapillaren gebildet werden. Diese bevorzugt langkettigen Kapillare oder Kapillarkanäle durchziehen den gesamten Formkörper. Unter Kapillarkanälen werden bevorzugt beliebig geformte, lang gestreckte Ausnehmungen verstanden, die vorzugsweise aus mehreren Hohlräumen durch deren Verbindung gebildet werden. Bevorzugt sind die Kapillarkanäle nach außen hin offen und (innen) miteinander verbunden. Ein solcher Formkörper aus Zellenbeton hat aufgrund seiner isotropen Kapillaren im Inneren sehr gute Absorptionseigenschaften. Auf dem Formkörper auftreffender Luftschall wird in die Kapillarkanäle eingeleitet und von diesen aufgenommen. Eine Reflexion des Luftschalls an der Oberfläche des Formkörpers ist damit deutlich reduziert. Der größte Anteil des Schalls tritt in den Formkörper ein und wird quasi absorbiert. Wieder aus dem Formkörper austretender Schall wird sehr stark reduziert und läuft sich quasi in den verbundenen Kapillarkanälen tot. Ein Austreten des Schalls oder gar eine Reflexion des Schalls an der Platte erfolgt diffus, so dass schon dadurch der Eindruck einer Schallreduktion oder Dämmung erfolgt. Der Schallabsorptionsgrad α des Formkörpers liegt im Frequenzbereich ab 600 Hertz größer 60%, im Bereich zwischen 800 und 1050 Hertz größer 80% Prozent.In According to one embodiment, the shaped body is inner Capillary channels arising from single isotropic capillaries be formed. These preferred long-chain capillaries or capillary channels go through the entire molded body. Under capillary channels are preferably arbitrarily shaped, elongated recesses understood, preferably from a plurality of cavities whose connection is formed. The capillary channels are preferred open to the outside and (inside) connected. Such a molded body made of cellular concrete has due to its isotropic capillaries inside very good absorption properties. On the mold impacting airborne sound is in the Capillary channels initiated and absorbed by these. A reflection of airborne sound at the surface of the molding is thus significantly reduced. The biggest part the sound enters the molding and becomes quasi absorbed. Again emerging from the molding body sound is very much reduced and runs quasi in the connected Capillary channels dead. An escape of the sound or even a reflection of the sound at the plate takes place diffusely, so that already the impression of a sound reduction or insulation he follows. The sound absorption coefficient α of the shaped body is greater than 60% in the frequency range from 600 hertz, in the range between 800 and 1050 hertz larger 80% percent.
Im Rahmen der Erfindung wurde herausgefunden, dass der Formkörper nicht nur sehr gute schallabsorbierende Eigenschaften hat. Aufgrund der isotropen Kapillaren in dem Zellenbeton ist der Formkörper auch zur Be- und oder Entfeuchtung geeignet. Die Kapillarkanäle können eine große Menge Feuchtigkeit aufnehmen und geben diese langsam und verzögert wieder an die Umgebung ab. Die Wasseraufnahmefähigkeit des erfindungsgemäßen Formkörpers liegt bei ca. 600 Litern pro Kubikmeter. Durch die Feuchtigkeitsaufnahme und die Speicherung der Feuchtigkeit kann die Platte beispielsweise zur Be- und Entfeuchtung von Räumen verwendet werden. Der Formkörper schafft somit ein sehr angenehmes Raumklima. Mögliche Einsatzgebiete des Materials sind deshalb auch die Schimmelbekämpfung.in the Within the scope of the invention, it has been found that the shaped body not only has very good sound-absorbing properties. Due to the Isotropic capillaries in the cell concrete is the shaped body also suitable for humidification and / or dehumidification. The capillary channels can absorb a large amount of moisture and give them slowly and delayed back to the environment from. The water absorption capacity of the molding according to the invention is about 600 liters per cubic meter. By the moisture absorption and the storage of moisture, for example, the plate for Humidification and dehumidification of rooms can be used. The molded body thus creates a very pleasant room climate. Possible applications of the material are therefore also the mold control.
Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass bei einem Formkörper mit ca. 6,5 Kilogramm Masse der Feuchtegehalt im trockenen Zustand bei 0,9 Volumenprozent liegt. Nach einer Lagerung bei 23 Grad Celsius Raumtemperatur und 80 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit bis zur Massenkonstanz ergibt sich ein mittlerer Ausgleichsfeuchtegehalt von 1,7 Volumenprozent.in the Under the invention it has been found that in the case of a shaped body with about 6.5 kilograms of moisture content in the dry state 0.9 percent by volume. After storage at 23 degrees Celsius Room temperature and 80 percent relative humidity to the Constant mass results in a mean equilibrium moisture content of 1.7 volume percent.
Im Rahmen der Erfindung wurde darüber hinaus festgestellt, dass sich die Formkörper auch für Hydrokulturen eignen, da sie eine sehr hohe Wasseraufnahmefähigkeit aufweisen.in the In addition, it has been found that that the moldings also for hydroponics are suitable because they have a very high water absorption capacity.
Der erfindungsgemäße Formkörper hat darüber hinaus den Vorteil, dass er sehr gute Umweltverträglichkeit aufweist. Insbesondere ist er für Allergiker sehr gut geeignet, da keine Allergie erzeugenden Stoffe verwendet werden. Der Formkörper eignet sich deshalb auch besonders bei der Verwendung im Hausbau zur Schalldämmung oder zur Entfeuchtung von Kellerräumen.Of the Shaped body according to the invention has it In addition the advantage that he has very good environmental compatibility having. In particular, it is very suitable for allergy sufferers, because no allergenic substances are used. The molded body is therefore particularly suitable for use in home construction for sound insulation or for dehumidifying cellar rooms.
Der Formkörper lässt sich nach seinem Gebrauch einfach recyceln, da er keinerlei Schadstoffe enthält. In seiner Zusammensetzung entspricht er schon heute dem Kreislauf Wirtscharts- und Abfallgesetz, so dass die Formkörper einfach dem Recyclingzyklus zugeführt werden können.Of the Shaped body is easy after use recycle because it contains no pollutants. In its Composition already corresponds to the cycle of economic and waste law, so that the moldings easy the recycling cycle can be supplied.
Aufgrund der vorgenannten Eigenschaften der faserfreien Hydrosilikatplatte ist ihr Einsatzgebiet vielfältig. Beispielsweise ist es möglich, Formkörper im Bereich des Straßen-, Bahn- und Flugwesens einzusetzen; sie eignen sich hervorragend als Schallschutzwände.by virtue of the aforementioned properties of the fiber-free hydrosilicate plate is their field of application diverse. For example it is possible, shaped bodies in the area of the road, Railway and aviation use; they are great as Noise barriers.
Darüber hinaus können sie als Wandverkleidungen für den Salzschutz verwendet werden. Weitere Anwendungsgebiete liegen im Bereich von Akustikwänden oder Akustikdecken. Als Breitbandabsorber können sie mit geschlitzten, gelochten oder erhabenen Oberflächenstrukturen ausgestattet sein, um über einen breiten Frequenzbereich Schall zu absorbieren. Aufgrund ihrer Materialeigenschaften sind sie auch geeignet, um in Abgasschalldämpfern (beispielsweise als Kernmaterial) verwendet zu werden.About that In addition, they can be used as wall coverings for the Salt protection can be used. Further applications are in the Area of acoustic walls or acoustic ceilings. As a broadband absorber They can with slotted, perforated or raised surface structures be equipped to operate over a wide frequency range Absorb sound. Due to their material properties are They are also suitable to be used in exhaust mufflers (for example as a core material).
In einer bevorzugten Ausführungsform des Formkörpers ist seine Dichte zwischen 100 und 400 Kilogramm pro Kubikmeter, bevorzugt zwischen 200 und 300 Kilogramm pro Kubikmeter. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung liegt die Dichte bei 230 bis 270 Kilogramm pro Kubikmeter. Seine Druckfestigkeit liegt etwa im Bereich von 1,0 bis 1,5 Newton pro Quadratmillimeter (N/mm2), die Biegefestigkeit liegt im Bereich von 0,5 bis 1 N/mm2.In a preferred embodiment of the molding, its density is between 100 and 400 kilograms per cubic meter, preferably between 200 and 300 kilograms per cubic meter. In a particularly preferred embodiment, the density is 230 to 270 kilograms per cubic meter. Its compressive strength is approximately in the range of 1.0 to 1.5 Newton per square millimeter (N / mm 2 ), the bending strength is in the range of 0.5 to 1 N / mm 2 .
Bei der Verwendung als Baumaterial ist zu beachten, dass der Formkörper nicht brennbar ist und damit in die Klasse A1 kategorisiert wird.at the use as building material is to be noted that the shaped body is not flammable and thus categorized into class A1.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Formkörpers liegt darin, dass insbesondere die Absorptionsplatten sehr einfach zu verarbeiten sind. Die Platten können je nach Einsatzgebiet geklebt, aufgeschraubt oder eingegossen werden. Beispielsweise können sie aufgrund ihrer Eigenstabilität auch zwischen zwei Halterungen eingespannt werden, insbesondere wenn sie als Schallschutzwände verwendet werden.Another advantage of the shaped body according to the invention is that, in particular, the absorption plates are very easy to process. The plates can be glued, depending on the application be screwed or poured. For example, because of their inherent stability, they can also be clamped between two holders, in particular if they are used as soundproof walls.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Formkörpern vorgeschlagen. Insbesondere lassen sich damit erfindungsgemäße Formkörper oder Formplatten produzieren. Die Herstellung der Formkörper erfolgt in mehreren Schritten. Die Komponenten Zement und Flugasche werden in einem Mischer gemischt. Die Mischung erfolgt chargenweise. Besonders bevorzugt werden als weitere Komponenten Aluminiumoxid, Eisenoxid und/oder Anhydrit hinzu gegeben. Die exakte Zusammensetzung der einzelnen Komponenten hängt von den Eigenschaften des Formkörpers ab, definiert sich jedoch im Rahmen der oben genannten Zusammensetzung, wobei der Anteil an Flugasche dominiert. Selbstverständlich können weitere Komponenten enthalten sein.to Solution of the above object is an inventive Process for the production of moldings proposed. In particular, can thus be inventive Produce moldings or mold plates. The production the molded body takes place in several steps. The components Cement and fly ash are mixed in a mixer. The mixture Batchwise. Particularly preferred are as further components Added alumina, iron oxide and / or anhydrite added. The exact one Composition of the individual components depends on the Properties of the molding, but defines itself in the context of the above composition, the proportion of Fly ash dominates. Of course you can be included more components.
Vor oder während des Vermischens der trockenen Komponenten wird dem Gemisch Wasser hinzugefügt. Bevorzugt liegt der Anteil von Wasser bei etwa 2/3 der Masse des Gemischs aus den trockenen Einzelkomponenten. Bevor zugt liegt der Anteil von Wasser zwischen 50 und 75 Gewichtsprozent zu der Summe der einzelnen Komponenten.In front or during the mixing of the dry components water is added to the mixture. Preferably, the Proportion of water at about 2/3 of the mass of the mixture from the dry Individual components. The proportion of water is preferably between 50 and 75 weight percent to the sum of the individual components.
Im weiteren Verfahrensschritt wird ein Schaumbildner hinzugefügt. Dies erfolgt vorzugsweise in einem (Horizontal-)Rührwerk, das bevorzugt einen Schneckenmischer mit einem Schneckenrad umfasst.in the further process step, a foaming agent is added. This is preferably done in a (horizontal) agitator, which preferably comprises a screw mixer with a worm wheel.
Der Schaumbildner ist bevorzugt ein synthetisches Produkt auf Zuckerbasis, das langsam hinzu gegeben wird. Der Schaumbildner umfasst also Glucose-Derivate und ist vorzugsweise hydrophob. Beispielsweise kann der Schaumbildner auf einer Ölsäure basieren und weist zum Teil eine Proteinbasis auf, umfasst also Proteine. Die Dosierung des Schaumbildners erfolgt in Abhängigkeit des gewünschten Raumgewichts. Durch die Verwendung eines Schaumbildners wird das Bilden von einzelnen (gas- oder) luftenthaltenden Zellen (Poren) gefördert und unterstützt.Of the Foaming agent is preferably a sugar-based synthetic product, which is added slowly. The foaming agent thus comprises glucose derivatives and is preferably hydrophobic. For example, the foaming agent based on an oleic acid and has in part a protein base, so includes proteins. The dosage of the Foaming agent takes place depending on the desired density. The use of a foaming agent makes the formation of individual promoted and supported (gas or) air-containing cells (pores).
Sowohl die Komponente Wasser als auch der Schaumbildner werden solange hinzugefügt, bis ein gewünschtes Volumen erreicht wird. Sobald eine homogene Durchmischung und das gewünschte Volumen vorliegt, wird das Gemisch in eine Form eingefüllt und anschließend bei einer vordefinierten Vorwärmtemperatur temperiert, bis das Gemisch einen formstabilen Rohling bildet. In einem weiteren Schritt wird der Rohling aus der Form entnommen und einer Wärmebehandlung bei einer vorbestimmten Prozesstemperatur und einem vorbestimmten Prozessdruck über eine definierte Zeit ausgesetzt, um ein Formteil zu bilden. Das fertige Formteil kann anschließend weiter verarbeitet werden.Either the component water as well as the foaming agent are used as long added until a desired volume is reached becomes. Once a homogeneous mixing and the desired Volume is present, the mixture is poured into a mold and then at a predefined preheating temperature tempered until the mixture forms a dimensionally stable blank. In a further step, the blank is removed from the mold and a heat treatment at a predetermined process temperature and a predetermined process pressure over a defined one Time exposed to form a molding. The finished molding can then be processed further.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, aus den oben genannten Komponenten Formkörper zu bilden, die großzellige Kapillaren in offenen Zellen aufweisen. Die während der Herstellung entstehenden isotropen Kapillaren in einem Zellenbeton bilden die Grundlage für die sehr guten Absorptionseigenschaften, die es ermöglichen sowohl Schall zu absorbieren als auch große Mengen an Feuchtigkeit aufzunehmen und diese langsam wieder an ihre Umgebung abzugeben.By the method according to the invention makes it possible to form moldings from the above-mentioned components, which have large cell capillaries in open cells. The isotropic capillaries formed during production in a cellular concrete form the basis for the very good absorption properties that allow both sound absorb as well as absorb large amounts of moisture and slowly give them back to their surroundings.
Erfindungsgemäß wird die offenzellige Struktur des fertigen Materials dadurch gebildet, dass der Herstellungsprozess in mehreren Stufen abläuft. Nach der Bildung des Gemischs und dem Einfüllen in eine Form wird bevorzugt in einer ersten Prozessstufe durch den Einsatz der ferrithaltigen Rohstoffe eine stabile Kette von Hydrogranaten gebildet. In dieser Prozessstufe, die vor dem Temperieren stattfindet, wird das in eine Form gefüllte Gemisch für mindestens 30 Minuten, bevorzugt mindestens 45 Minuten und besonders bevorzugt mindestens 60 Minuten bei einer vorbestimmten Temperatur zwischengelagert. Sehr bevorzugt ist eine Zwischenlagerung von mindestens 90 Minuten. Die Lagerung bei Temperaturen zwischen 20 bis 40 Grad Celsius kann in einer speziellen Wärmekammer oder in einer Lagerhalle stattfinden. In besonderen Fällen soll die Zwischenlagerung nicht länger als 90 Minuten dauern. Im Hinblick auf einen ökonomischen Prozessablauf ist die Lagertemperatur in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Komponenten zu wählen und zu optimieren.According to the invention the open-celled structure of the finished material is formed by that the manufacturing process takes place in several stages. To the formation of the mixture and filling into a mold is preferred in a first process stage through the use of ferrite-containing raw materials formed a stable chain of hydrogranates. In this process stage, which takes place before tempering is the mixture filled in a mold for at least 30 minutes, preferably at least 45 minutes, and more preferably stored for at least 60 minutes at a predetermined temperature. Very preferred is an intermediate storage of at least 90 minutes. The Storage at temperatures between 20 to 40 degrees Celsius can be done in a special heat chamber or take place in a warehouse. In special cases, the intermediate storage should no longer be take as 90 minutes. In terms of an economic Process flow is the storage temperature depending on to choose and optimize the composition of the components.
In einer zweiten Stufe nach der Lagerung wird das in Formen gefüllte Gemisch temperiert. Bevorzugt findet das Temperieren in einer Wärmekammer statt, deren Temperatur ca. 10 bis 50 Grad Celsius wärmer ist als das in die Wärmekammer eingebrachte Gemisch. Bevorzugt ist die Temperatur der Wärmekammer 10 bis 30 Grad Celsius wärmer als das in der Form befindliche Gemisch, das auch als Grünkörper bezeichnet wird. Der Prozess des Temperierens findet bevorzugt bei einer Luftfeuchtigkeit von 50 bis 80 Prozent statt, die bevorzugt durch eine Regelung der Wärmekammer konstant gehalten wird.In a second stage after storage is filled into molds Tempered mixture. The temperature control preferably takes place in a heating chamber instead, whose temperature is about 10 to 50 degrees Celsius warmer is than the mixture introduced into the heating chamber. Prefers the temperature of the heating chamber is 10 to 30 degrees Celsius warmer than the mixture in the mold, too is called green body. The process of Tempering preferably takes place at a humidity of 50 up to 80 percent instead, which is favored by a regulation of the heat chamber is kept constant.
Die Prozessstufe des Temperierens dauert wenigstens 12 Stunden, bevorzugt wenigstens 24 Stunden und sehr bevorzugt wenigstens 36 Stunden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Gemisch für wenigstens 48 Stunden in die Wärmekammer eingebracht. Innerhalb der Wärmekammer bilden sich während des Temperierungsprozesses in dem Gemisch weitere Hydrogranate, die noch härter werden. Durch das Härten des Zements (beispielsweise in Form von Tobermorit) vergrößern sich die Zellen in dem Gemisch um ca. 7 bis 25 Volumenprozent. Durch die Erwärmung vergrößert sich die in den einzelnen Zellen (Poren) eingeschlossene Luft, die zu verdampfen versucht. Die einzelnen Zellwände werden aufgebrochen; es bilden sich Kapillare. In diesem Prozessschritt wird also die Luft in den in großer Anzahl vorhandenen Poren erwärmt, die sich ausdehnt und die Zellen miteinander verbindet und öffnet. Hierdurch wird eine extreme Kapillarstruktur mit bevorzugt langkettigen Kapillaren gebildet. Gleichzeitig wird während der Prozessstufe des Temperierens die eigentliche Masse des Gemischs in einem natürlichen Festigkeitsprozess verfestigt. Aus dem Gemisch wird ein formstabiler Rohling.The process step of tempering lasts at least 12 hours, preferably at least 24 hours, and most preferably at least 36 hours. In a particularly preferred embodiment of the method, the mixture is introduced into the heating chamber for at least 48 hours. Within the heat chamber, more are formed in the mixture during the tempering process Hydrogranates that get harder. By hardening the cement (for example in the form of tobermorite), the cells in the mixture increase by about 7 to 25 volume percent. The warming increases the air trapped in the individual cells (pores), which tries to evaporate. The individual cell walls are broken up; capillaries form. In this process step, the air is heated in the large number of existing pores, which expands and the cells connects and opens. As a result, an extreme capillary structure is formed with preferably long-chain capillaries. At the same time, during the process stage of tempering, the actual mass of the mixture is solidified in a natural strength process. The mixture becomes a dimensionally stable blank.
In einer bevorzugten dritten Stufe des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird der Rohling einer Wärmebehandlung unterzogen, die in einem Autoklaven (Härtekessel) stattfindet. Die Wärmebehandlung wird bevorzugt bei einem Druck von ca. 8 bis 20 Bar durchgeführt. Besonders bevorzugt liegt der Druck zwischen 10 und 14 Bar. Durch den Druck im Autoklaven wird das Aufbrechen der einzelnen Zellen gefördert, so dass die Vernetzung der Zellen zu einer Kapillarstruktur und zu mehreren Hohlräumen unterstützt wird. Die einzelnen Hohlräume sind dabei gasenthaltend, bevorzugt luftenthaltend.In a preferred third stage of the invention Manufacturing process is the blank of a heat treatment undergone in an autoclave (hardening kettle). The heat treatment is preferably carried out at a pressure of approx. 8 to 20 bar performed. Particularly preferred is the Pressure between 10 and 14 bar. By the pressure in the autoclave becomes promoted the breaking up of individual cells, so that the networking of the cells into a capillary structure and several Cavities is supported. The individual cavities are while gas-containing, preferably containing air.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann diese dritte Stufe des Herstellungsprozesses zwei Abschnitte umfassen, in denen jeweils eine Temperaturänderung mit unterschiedlichen Änderungsgeschwindigkeiten vorgesehen sein kann.In In a preferred embodiment, this third stage of the manufacturing process include two sections in each of which a temperature change with different rates of change can be provided.
Vor der Wärmebehandlung des Rohlings und nach dem Temperieren werden die Rohlinge aus den Formen, die für den Herstellungsprozess des Temperierens notwendig waren, ausgeschalt. Zur Herstellung von Formplatten werden die Formkörper entsprechend geschnitten.In front the heat treatment of the blank and after tempering The blanks are made from the molds used for the manufacturing process tempering were necessary, turned off. For production of Molded panels are cut the moldings accordingly.
Der
mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
produzierte Formkörper bzw. die Formplatte zeichnet sich
dadurch aus, dass eine stellenfeste Lösung zwischen vier
verschiedenen Verbindungen, die beispielsweise bevorzugt Hydrogranate sind,
gebildet werden. Als stellenfeste Lösung ist dabei eine
Gitterstruktur bezeichnet, bei der die einzelnen Bestandteile stets
in die gleiche Position und Nachbarschaft aufweisen. Die vier Verbindungen
der stellenfesten Lösung sind dabei:
C3FH6
C3FS3 (Andradit)
C3AH6
C3AF3 (Grossular, Grosulartrit)The molded article produced by the production process according to the invention or the molding plate is distinguished by the fact that a solid solution is formed between four different compounds which, for example, are preferably hydrogranates. A fixed position solution is a grid structure in which the individual components always have the same position and neighborhood. The four compounds of the fixed solution are:
C 3 FH 6
C 3 FS 3 (Andradite)
C 3 AH 6
C 3 AF 3 (Grossular, Grosulartrit)
Hierbei steht der Platzhalter C für Calzium (Ca), A für Aluminium2 (Al2), H für Wasser (H2O), F für Eisen2 (Fe2) und S für ein Siliziumoxid (Si3O4). Damit ergeben sich für Andradit beispielsweise die Formel: Ca3Fe2Si3O12, für Grosulartrit (CA3Al2Si3O12).Here, the placeholder C stands for calcium (Ca), A for aluminum 2 (Al 2 ), H for water (H 2 O), F for iron 2 (Fe 2 ) and S for a silicon oxide (Si 3 O 4 ). For example, for Andradit the formula: Ca 3 Fe 2 Si 3 O 12 results, for Grosulartrit (CA 3 Al 2 Si 3 O 12 ).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von denen in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Die darin dargestellten Besonderheiten können einzelnen oder in Kombination verwendet werden, um weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Die beschriebenen Ausführungsformen stellen keine Einschränkung der Allgemeinheit des in den Ansprüchen definierten Gegenstands bzw. Verfahrens dar. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to those in the figures preferred embodiments explained in more detail. The peculiarities shown therein can be individual or used in combination to further preferred embodiments to provide the invention. The described embodiments do not restrict the generality of the in the Claims defined subject matter or method dar demonstrate:
In
einer Füllstation
In
der Vorwärmkammer vergrößert sich während
des Vorwärmprozesses (Temperieren) das Volumen innerhalb
der Zellen des Gemischs um 7 bis 25 Volumenprozent. Am Ende des
Temperiervorgangs ist aus dem Gemisch ein formstabiler Rohling entstanden,
der in einer Ausschalstation
Anschließend
werden die Platten mit Abstand auf einem Gestell gelagert oder übereinander gestapelt.
Das in der Regel fahrbare Gestell wird mit samt der beabstandeten
Platten in einem nächsten Verarbeitungsschritt in einem
Autoklaven
Im ersten Prozessabschnitt wird die
Temperatur (bevorzugt von Raumtemperatur ausgehend) um ca. 20°C
pro Stunde erhöht, bis eine Temperatur von ca. 140°C
erreicht wird. Während dieser Phase des Temperaturanstiegs
werden in dem Rohling weitere Hydrogranate und Kapillare gebildet.
Einzelne Zellen platzen förmlich auf und verbinden sich
miteinander, so dass langkettige Kanäle entstehen.Subsequently, the plates are stored at a distance on a rack or stacked on top of each other. The usually mobile frame is in an autoclave together with the spaced plates in a next processing step
In the first process section, the temperature (preferably starting from room temperature) is increased by about 20 ° C. per hour until a temperature of about 140 ° C. is reached. During this phase of the temperature rise further hydrogrencates and capillaries are formed in the blank. Individual cells literally burst and connect with each other to form long-chained channels.
In einem zweiten Abschnitt der Wärmebehandlung wird eine Temperaturerhöhung mit einer Temperaturänderung zwischen 23°C pro Stunde und 30°C pro Stunde, bevorzugt mit einer Temperaturänderung von 25°C pro Stunde statt. Die Temperatur wird solange erhöht, bis eine Endtemperatur von wenigstens 170°C, bevorzugt wenigstens 180°C und besonders bevorzugt wenigstens 190°C erreicht wird. Bevorzugt liegt die Endtemperatur unter 200°C, vorzugsweise unter 195°C.In a second portion of the heat treatment becomes a temperature increase with a temperature change between 23 ° C per Hour and 30 ° C per hour, preferably with a temperature change held at 25 ° C per hour. The temperature will stay that way increased until a final temperature of at least 170 ° C, preferably at least 180 ° C and more preferably at least 190 ° C is reached. Preferably, the final temperature is below 200 ° C, preferably below 195 ° C.
Im ersten Verfahrensabschnitt wird bevorzugt eine Endtemperatur (Zwischenendtemperatur) von wenigstens 120°C und höchstens 150°C, bevorzugt höchstens 140°C erreicht.in the first process section is preferably a final temperature (intermediate end temperature) of at least 120 ° C and at most 150 ° C, preferably reached at most 140 ° C.
Nach dem zweiten Prozessabschnitt der Wärmebehandlung hat das Material seine gewünschte Festigkeit erreicht und kann eingesetzt werden.To the second process section of the heat treatment has the Material achieves its desired strength and can be used.
Optional
wird das Formteil nach dem Trocknen in der Trockenstation
Ein
weiterer Prozessschritt kann eine Endverarbeitungsstation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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