DE1253132C2

DE1253132C2 - Verfahren zur Herstellung hochporoeser, mit durchgehenden Poren versehener Formkoerper aus Lehm oder Ton

Info

Publication number: DE1253132C2
Application number: DE1964G0041779
Authority: DE
Inventors: Reinhard Giesen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-10-14
Filing date: 1964-10-14
Publication date: 1974-01-03
Also published as: DE1253132B

Description

bei Wärmeeinwirkung sich unterhalb 250° C zersetzenden Kunststoffen, anschließendes Formen und Brennen des Gemisches nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man geschnitzelte und/ oder gefaserte Kunststoffe in einer Länge von 0,2 bis 15 mm verwendet.

Hierbei können grundsätzlich alle nach dem genannten Zersetzungspunkt vom Fachmann leicht zu ermittelnden vorpolymerisierten oder durchpolymerisierten bekannten Kunststoffe verwendet werden, wobei selbstverständlich ist, daß nicht alle diese Kunststoffe zu gleichen oder gleichwertigen Ergebnissen führen. Der bevorzugte Kunststoff für die Benutzung in dem Verfahren nach der Erfindung ist Polystyrol, das in Faser- oder Schnitzelform dem Lehm- oder Tonmaterial zugemischt wird, wobei man günstigerweise dieses Material in feuchter Form verwendet.

Je nach dem Verwendungszweck, d. h. nach der erforderlichen Porengröße und nach den Ausmaßen der herzustellenden Ton- oder Lehmformlinge, wird die Faser- oder Schnitzellänge des zugesetzten Kunststoffes variieren. Bei kleineren Gegenständen, die eine möglichst gleichmäßige Oberfläche besitzen sollen, wird man dabei eine kleinere Fasergröße wählen, während etwa bei Herstellung von größeren Bauelementen Faser oder Schnitzel mit größerer Länge und Dicke benutzt werden.

Nach dem Verfahren der Erfindung gelingt es so, bis etwa 60 Volumprozent, bezogen auf die zu brennende Gesamtmasse, porenbildendes Kunststoffmaterial zu dem Ton oder Lehm zuzusetzen, was den Vorteil gegenüber bekannten Verfahren hat, daß man wesentlich höherporöse Formlinge mit vermindertem Gewicht erhält, ohne daß man während des Brennvorganges ein Durchgehen des Ofens oder Zerplatzen des Formlings befürchten müßte. Vorzugsweise werden hierbei 20 bis 60 Volumprozent, bezogen auf die Gesamtmasse, an Kunststoffschnitzeln oder -fasern zugemischt. Dabei erfolgt die Zersetzung der porenbildenden Kunststoffe während des Brennvorganges relativ früh und gemäßigt, so daß die Ofentemperatur stets gut zu kontrollieren ist. Außerdem werden nicht plötzlich größere Mengen von gasförmigen Verbrennungsprodukten erzeugt, die die Formlinge zerreißen können.

Außer Lehm, Lößlehm oder Ton können nach dem Verfahren der Erfindung auch andere übliche Materialien, wie etwa Kaolin u. dgl. verwendet werden.

Eine zweckmäßige und bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß man zusätzlich zu den Kunststoffschnitzeln oder -fasern, günstigerweise Polystyrol, bekannte porenbildende Stoffe, wie Kohlemehl, Graphit, Holzmehl, Holzfasern oder Gemische dieser Stoffe in das Ton- oder Lehmmaterial einmengt. Diese Materialien werden zweckmäßigerweise in Mengen von 5 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Lehm- und/ oder Tongewicht, zugesetzt. Da die Kunststoffasern oder -schnitzel sich bereits bei wesentlich niedrigeren Temperaturen während des Brennvorganges zersetzen und dabei durchgehende Poren bilden, haben die Verbrennungsgase, die bei der um 300⁰C einsetzenden Verbrennung der Holz- oder Kohleteilchen entstehen, die Möglichkeit, durch diese vorgebildeten Kanülen ins Freie zu gelangen, ohne die Gefahr eines Zerplatzens des Formlings hervorzurufen. .

Obwohl auch durch einfaches Vermischen der Fasern oder Schnitzel eines auspolymerisierten Kunststoffes, wie Polystyrol, mit Holzmehl, Holzfasern, Graphit oder Kohlemehl ausgezeichnete Produkte erhalten werden, besteht eine besonders bevorzugte Methode nach der Erfindung darin, Monomere oder Vorpolymere des verwendeten Kunststoffs nach innigem Vermischen mit Holzmehl, Holzfasern, Kohlemehl oder Graphit auszupolymerisieren, dieses in Gemisch mit den genannten Stoffen vorliegende Polymerisat dann zu fasern oder zu schnitzeln und erst dann der Lehm- oder Tonmasse zuzusetzen. Auch bei dieser Modifizierung des Verfahrens ist es zweckmäßig, 5 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Lehm- und/oder Tongewicht, Kohlemehl, Holzmehl, Holzfasern und/oder Graphit zu benutzen.

Um eine besondere Stabilität und Druckfestigkeit der nach der Erfindung hergestellten Formlinge zu erhalten, ist es zweckmäßig, beim Brennvorgang über den Sinterpunkt des jeweils verwendeten Lehms oder Tons, jedoch auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes dieser Materialien zu erhitzen. Günstige Brenntemperaturen liegen dabei normalerweise im Bereich von 1000 bis 1300⁰C, doch ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß die Brenntemperatur je nach dem verwendeten Material auch oberhalb oder unterhalb dieses Bereiches liegen kann.

Die Vorzüge der nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Formlinge gegenüber solchen nach bekannten Verfahren hergestellten bestehen darin, daß sie bei ausgezeichneter Formstabilität und Druckfestigkeit nur ein geringes Eigengewicht besitzen, gegenüber Säuren und Laugen, wie etwa Molken, absolut unempfindlich sind und zusammenhängende, durch den gesamten Körper verlaufende Poren aufweisen, so daß sie je nach dem Verwendungszweck eine ausgezeichnete Atmungsfähigkeit oder einen hohen Flüssigkeitsdurchlauf besitzen.

Die nach der Erfindung hergestellten Formlinge können etwa zur Erhöhung der Säurestabilität oder zur Erzeugung eines gefälligeren Aussehens nach bekannten Tauchglasur- oder Salzglasurverfahren glasiert werden, wobei die Salzglasurverfahren den Vorteil bieten, daß die Poren auch in ihrem Inneren durchgehend glasiert werden und damit erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber korrodierenden und aggressiven Flüssigkeiten oder Gasen erhalten.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung können mit Vorteil etwa hochporöse Sickerrohre, Drainagerohre, Filterplatten, Bausteine mit leichtem Gewicht, Absorptionskörper, Pflanzenschalen, Blumentöpfe usw. hergestellt werden. Auf diese Weise erzeugte Filterkörper oder Filterrohre können z.B. auch für Kläranlagen oder zur Filtrierung industrieller Abwasser verwendet werden, gegenüber denen sie vollkommen beständig sind. Besonders ist es dabei zu emp-

j₅ fehlen, salzglasierte Filterkörper zu verwenden.

Bauelemente, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurden, besitzen trotz ausgezeichneter Druckfestigkeit ein gegenüber bekannten Tonmaterialien stark vermindertes Gewicht, das bis auf die Hälfte bekannter Bauelemente aus Ton herabgesetzt werden kann. Die Verwendung als Füllkörper für Destillationskolonnen, Wärmeaustauscher u. dgl. erweist sich als besonders günstig, da solche Füllkörper eine sehr große innere Oberfläche besitzen und gleichzeitig gegen Säuren und Laugen stabil sind. Blumentöpfe, Blumenschalen u. dgl. können außerdem nunmehr auch glasiert werden, so daß Ausblühungen des Tons verhindert werden, was bei bis-

her bekannten und üblichen Blumentöpfen aus Ton nicht möglich war, ohne die Porosität und Atmungsfähigkeit in unzulässiger Weise zu vermindern.

Die folgenden Beispiele dienen lediglich der Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung, doch ist dieses keinesfalls auf die wiedergegebenen Stoffe oder Mischungsverhältnisse beschränkt.

Beispi eil

31 (entsprechend 29 g) Polystyrolfasern mit einer Länge zwischen 0,8 und 3 mm und einer Dicke von etwa 0,5 mm wurden mit 400 g feuchtem Holzmehl vermengt, und das Gemisch wurde mit 21 (entsprechend 4 kg) grobem feuchtem Ton innig vermengt. Dieses Gemisch wurde dann in Form von Rohren gepreßt und bei etwa 1200⁰C gebrannt.

Die Prüfung zweier so hergestellter Rohre mit verschiedenem Durchmesser auf ihre Scheitel-Druckfestigkeit ergab folgende Ergebnisse:

Erste Probe .
Zweite Probe

Wanddicke

1,2

Durchmesser

dichte Weite)

mm

Länge
mm

370
340

Bruchlast
kp

1020
880

Beispiel2

250 ecm (entsprechend 20 g) vorpolymerisierte Polystyrolgranalien wurden mit 100 g Holzmehl innig vermischt, dann auspolymerisiert und schließlich zu Fasern von einer Länge von etwa 0,5 bis 2 mm gefasert. Diese Fasern wurden mit 500 ecm grobem feuchtem Ton innig durchmengt, zu Bauelementen geformt, getrocknet und bei etwa 1200⁰C gebrannt.

Beispiels

250 ecm (entsprechend 20 g) Polystyrolvorpolymerisat in Form von Granalien wurden mit 100 g Kohlemehl vermischt, auspolymerisiert und dann zu Flocken von einer Länge zwischen etwa 1 und 3 mm geschnitzelt. Die Flocken wurden dann mit 750 ecm grobem feuchtem Lößlehm innig vermengt, zu Rohren verformt und in ungetrocknetem Zustand bei etwa 1200⁰C gebrannt.

Beispiel 4

21 (entsprechend 30 g) Polyurethanschaumstoff (Kondensationsprodukt eines Polyesters aus einer Dicarbonsäure und einem dreiwertigen Alkohol und einem Diisocyanat) wurden zu Schnitzeln von etwa 0,6 bis 0,8 mm geschnitzelt, mit 20 g feuchtem Holzmehl vermengt, und dieses Gemisch wurde in 11 groben feuchten Lehm gleichmäßig eingearbeitet. Danach wurde die Masse geformt und in feuchtem Zustand bei etwa 1200⁰C gebrannt.

Beispiel 5

Dieses Beispiel dient dem Nachweis der Tatsache, daß nach dem Verfahren der Erfindung Formkörper

ίο mit durchgehenden Poren gewonnen werden, während man nach dem in der .deutschen Auslegeschrift 1126 302 beschriebenen Verfahren Formkörper mit flüssigkeitsundurchlässigen geschlossenen Poren erhält. Aus je 2 kg entsprechend. 11 feuchtem plastischem Ton und je 40 g Schnitzeln mit einer Länge von 0,6 bis 0,8 mm aus geschäumtem Polystyrol nach der Erfindung einerseits und 40 g Kügelchen mit einem Durchmesser von etwa 1,5 mm aus geschäumtem Polystyrol nach der deutschen Auslegeschrift 1126 302 andererseits wurden Tonrohre mit einer Länge von 20 cm, einer Wandstärke von 1,2 bis 1,3 cm und einer lichten Weite von 6 cm geformt, bei einer Brenntemperatur von etwa 1150 bis 1200⁰C während üblicher Brennzeiten gebrannt und anschließend in ebenfalls üblicher Weise salzglasiert. Man erhielt dabei in allen Fällen standfeste Tonrohre, deren eine Seite mit einer nicht wasserdurchlässigen Tonmasse verschlossen wurde. Dann wurden die Rohre bis zum Rand mit Wasser gefüllt, und im Fall des Durchlaufens wurde das Wasser ständig durch neu zulaufendes Wasser auf dem gleichen Stand gehalten. In einem Auffanggefäß wurde für jedes einzelne Rohr das durchlaufende Wasser aufgefangen und volujnenmäßig gemessen.

Im Fall der nach der Erfindung hergestellten Tonrohre erhielt man in 15 Sekunden einen Wasserdurchlauf von etwa 1,5 1, während im Fall der nach der deutschen Auslegeschrift 1 126 302 hergestellten Tonrohre in der gleichen Zeit überhaupt kein Durch-

lauf zu verzeichnen war.

Bei einem anderen Vergleichsversuch wurde an Stelle der nach der Erfindung verwendeten Polystyrolschnitzel Polystyrolfasern mit einer Dicke von etwa 0,2 bis 0,5 mm verwendet, wobei gleiche Ver-Suchsbedingungen und Mengenverhältnisse wie im Beispiel 5 angewendet wurden. In diesem Fall erhielt man bei den nach der Erfindung hergestellten Tonrohren in 15 Sekunden einen Wasserdurchlauf von 1,21, während auch hier bei den nach der deutschen Auslegeschrift 1126 302 hergestellten Tonrohren in der gleichen Zeit überhaupt kein Durchlauf zu verzeichnen war.

Claims

1 2 Materials verbrennbare Substanzen in der Form von Patentansprüche: - Holzstäben oder Bindfaden in der Richtung und den Abständen der beabsichtigten durchgehenden Poren

1. Verfahren zur Herstellung flüssigkeitsdurch- einlegt und nach dem Trocknen des Formkörpers lässiger hochporöser, mit durchgehenden Poren 5 ausbrennt. Dieses Verfahren hat aber keinerlei prakversehener Formkörper durch inniges Vermischen tische Bedeutung, da nach diesem die Formkörper von Lehm und/oder Ton mit einem oder mehre- von Hand hergestellt werden müssen.

ren festen, bei Wärmeeinwirkung sich unterhalb Auch ist es bereits beispielsweise aus den deut-

250° C zersetzenden Kunststoffen, anschließendes _schen Patentschriften 606 067 und 845 626 bekannt, Formen und Brennen des Gemisches, dadurch io Formkörper aus Lehm oder Ton für Isolierungs- oder gekennzeichnet, daß man geschnitzelte Bauzwecke, wie Ziegel- oder Mauersteine, in der und/oder gefaserte Kunststoffe in einer Länge Weise herzustellen, daß man dem Ton- oder Lehmvon etwa 0,2 bis 15 mm verwendet. material vor dem Brennen brennbare Stoffe, wie

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Holzmehl, Holzfasern, Kohlemehl oder Graphit, zukennzeichnet, daß man als Kunststoff Polystyrol 15 setzt, die während des Brennvorganges zersetzt werverwendet. den und dabei Hohlräume bilden. Dabei entstehen

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch aber keine flüssigkeitsdurchlässigen durchgehenden gekennzeichnet, daß man zusätzlich zu dem Poren, sondern Hohlräume mit ungebrochenen Zeil-Kunststoff Kohlemehl, Graphit, Holzmehl, Holz- querwänden. Von diesen verbrennbaren Stoffen könfasern oder Gemische dieser Stoffe Zumischt. 20 _{nen auc}h nur verhältnismäßig geringe Mengen zu-

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gesetzt werden, da sie erst bei etwa 300° C oder gekennzeichnet, daß man den Lehm und/oder darüber beginnen, sich zu zersetzen, was zur Folge Ton mit einem im Gemisch mit Kohlemehl, Gra- hat, daß bei Zumischung größerer Mengen dieser phit, Holzmehl, Holzfasern oder Gemischen die- Materialien durch ihre Verbremmngswärme die Ofenser Stoffe auspolymerisierten Kunststoff ver- 25 temperatur in dem genannten Temperaturbereich mischt. 1 schnell stark ansteigt und der Öfen »durchgeht«.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch Dieses schnelle Ansteigen der Ofentemperatur und gekennzeichnet, daß man 5 bis 25 Gewichtspro- die plötzliche Entwicklung gasförmiger Verbrenzent, bezogen auf das Lehm- und/oder Tonge- nungsprodukte führt daher zu einem Zerplatzen wicht, Kohlemehl, Graphit, Holzmehl, Holzfasern 30 der Formlinge, wenn eine Mindestmenge von etwa oder Gemische dieser Stoffe verwendet. 25% der zugesetzten verbrennbaren Stoffe über-

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch schritten wird.

gekennzeichnet, daß man die Kunststoffschnitzel Aus der deutschen Patentschrift 845 626 und der

und/oder -fasern in einer Menge von etwa 20 bis Druckschrift »Glas-Email-Keramo-Technik«, 1956, 60 Volumprozent, bezogen · auf die gesamte'35 S. 326 bis 328, ist außerdem ein Verfahren zur Her-Masse, verwendet, stellung von porösen keramischen Bauelementen bekannt, das darin besteht, daß man aus in fein zerkleinertem Zustand befindlichem brennbarem Stoff, wie vorzugsweise Torf, Sägemehl oder Kohlenstaub,

40 Formkörper bildet und diese mit Ton vermischt, wonach aus diesem Gemisch Bauelemente geformt, getrocknet- und gebrannt werden. Diese besitzen jedoch ebenfalls nur voneinander abgegrenzte Hohlräume

Gegenstand der Erfindung ist ein neuartiges Ver- oder Poren, aber keine flüssigkeitsdurchlässigen fahren zur Herstellung flüssigkeitsdurchlässiger hoch- 45 durchgehenden Poren. Das gleiche gilt für keramische poröser, mit durchgehenden Poren versehener Form- Erzeugnisse, wie Ziegel, die nach den Verfahren der körper aus Lehm und/oder Ton. Diese Formkörper französischen Patentschrift 935 609 und der deutzeichnen sich durch besonders hohe Porösität, er- schen Auslegeschrift 1126 302 hergestellt werden, höhte Stabilität gegenüber aggressiven Stoffen und Bei diesen Verfahren werden als Ausbrennstoffe Druckfestigkeit aus. ⁵° Kunstharzteilchen in der Form von Vollkörpern oder

Als flüssigkeitsdurchlässige Rohre und ähnliche Hohlkörpern, insbesondere von Kugelform, verwen-Bauelemente, etwa zur Verwendung als Sickerrohre, det. Auch hier erhält man wegen der fehlenden werden üblicherweise Betonrohre verwendet, die je- Bruchbildung in der Zellenwand Erzeugnisse, bei doch in vielen Fällen keine genügende Durchlässig- denen die Zellen untereinander keine Verbindung keit für das Sickerwasser besitzen und vor allem den 55 haben und eine Kapillarität des Erzeugnisses lediglich Nachteil zeigen, gegenüber aggressiven Stoffen, wie auf der Art der verwendeten Rohmassen und nicht Öl, Streusalz, Säuren und Laugen, nicht beständig zu auf der Zellenstruktur beruht. Auch bei diesem Versein. Aus diesem Grund ist man vielfach darauf an- fahren bekommt man also keine flüssigkeitsdurchgewiesen, Steinzeugsickerrohre mit eingestanzten oder lässigen durchgehenden Poren,
gestochenen Löchern zu verwenden, deren Herstel- ^6o Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe beliing jedoch relativ umständlich und teuer ist und die steht somit darin, ein großtechnisch anwendbares ebenso wie die Betonrohre ein beträchtliches Gewicht Verfahren zur Herstellung flüssigkeitsdurchlässiger besitzen, wodurch ihre Verlegung und ihr Transport hochporöser, mit durchgehenden Poren versehener erschwert wird. Formkörper aus Lehm und/oder Ton zu bekommen.

Aus der deutschen Patentschrift 12 943 ist es be- ⁶5 . Dieses Verfahren zur Herstellung flüssigkeitsdurchkannt, flüssigkeitsdurchlässige hochporöse FormkÖr- lässiger hochporöser, mit durchgehenden Poren verper aus Porzellan, Steingut oder Ton zu bekommen, sehener Formkörper durch inniges Vermischen von indem man zwischen verschiedene Schichten dieses Lehm und/oder Ton mit einem oder mehreren festen,