DE1954399C3

DE1954399C3 - Process for the production of a light, fired, fire-resistant and insulating molded article

Info

Publication number: DE1954399C3
Application number: DE19691954399
Authority: DE
Inventors: Adam Smith Martinsville N.J. Rankine (V.StA.)
Original assignee: Johns Manville Corp
Current assignee: Johns Manville Corp
Priority date: 1968-11-04
Filing date: 1969-10-24
Publication date: 1977-03-17

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines leichten, gebrannten, feuerbeständigen und isolierenden Formkörper;; aus Kaolinton, Pyrophyllit, gebranntem Ton und Sägespänen oder dergleichen brennbarem kohlenstoffhaltigen Material.The invention relates to a method for producing a light, fired, fire-resistant and insulating moldings ;; made of kaolin clay, pyrophyllite, burnt clay and sawdust or like combustible carbonaceous material.

Isolierende Steine bzw. Formkörper dieser Art sind bekannt (US-PS 2499229). Die bekannten Mischungen zur Herstellung leichter, feuerbeständiger Formsteine bestehen aus 15 bis 25% Sägemehl, 10 bis 30% gebranntem Ton bzw. gemahlener Schamotte, 30 bis 60% Kaolin, 5 bis 20% Pyrophyllit, 5 bis 20% Kyanit und wahlweise 10 bis 25% Bindeton. Wesentlich bei der Herstellung derartiger Materialien, die mit hoher Wirtschaftlichkeit und damit großem Produktionsausstoß verarbeitbar sein müssen, sind eine hohe Widerstandsfestigkeit und gute Isolationswerte für den fertigen Formstein. Hierzu eignen sich Mischungen, die aus Kaolinton und Pyrophyllit bestehen, welche Sägemehl, Sägespäne oder dergleichen für eine ausreichende Porosität innerhalb des gebrannten Produkts einer vorgebrannten Mischung aus Gips und Kaolinton in fein zerkleinerter Form enthalten, besonders vorteilhaft. Die Zugabe von zerkleinertem,vorgebranntemGips und Kaolinton zu einer Kalk-Aluminium-Kieselerde oder einer entsprechenden Silikatverbindung erhöht merklich die Widerstandskraft sowie die Resistenz des Materials.Insulating stones or shaped bodies of this type are known (US Pat. No. 2,499,229). The well-known mixtures for the production of light, fire-resistant shaped bricks consist of 15 to 25% sawdust, 10 to 30% burnt Clay or ground chamotte, 30 to 60% kaolin, 5 to 20% pyrophyllite, 5 to 20% kyanite and optionally 10 to 25% binding clay. Essential in the production of such materials, which are highly economical and thus large production output must be processable, is a high resistance and good insulation values for the finished molded stone. Mixtures that consist of Kaolin clay and pyrophyllite are made, which sawdust, sawdust or the like for sufficient porosity within the fired product a pre-fired mixture of plaster of paris and kaolin clay in fine contain shredded form, particularly advantageous. The addition of crushed, pre-fired gypsum and Kaolin clay to a lime-aluminum-silica or a corresponding silicate compound increases noticeably the resistance as well as the resistance of the material.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mischung oder Zusammenstellung von Ausgangsprodukten für die Herstellung der genannten Formsteine derart weiter zu verbessern, daß insbesondere nach ihrer Fertigstellung kein erkennbarer Schwund, d.h. keinerlei Schrumpfung bei Beibehaltung eines vorteilhaften Wärmeleitvermögens bzw. eines hohen Temperaturisolationsvermögens zu verzeichnen ist, und zwar unter gleichzeitiger hoher Widerstandsfestigkeit und verringerter Ausschußmöglichkeit während des fabrikmäßigen Fertigungsprozesses.The present invention is based on the object, the mixture or combination of To further improve starting products for the production of said shaped bricks in such a way that in particular no noticeable shrinkage after completion, i.e. no shrinkage if one is retained advantageous thermal conductivity or a high thermal insulation capacity is recorded, and while at the same time high resistance and reduced rejectability during the factory manufacturing process.

Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß 24 bis 48 Gewichtsteile Kaolinton, 0 bis 42 Teile Pyrophyllit, 0 bis 42 Gewichtsteile gebrannter Ton, 13 bis 26 Teile Sägespäne und 4 bis 20 Teile einer bei mindestens 1100⁰C vorgenannten Mischung aus 20 bis 30 Teilen Gips und 60 bis 80 Teilen Kaolinton gemischt, ausgeformt und gebrannt werden.The object is achieved according to the invention in that 24 to 48 parts by weight of kaolin clay, 0 to 42 parts of pyrophyllite, 0 to 42 parts by weight of baked clay, 13 to 26 parts of sawdust and 4 to 20 parts of a mixture of 20 to above ^{at 1100 ° C.} 30 parts plaster of paris and 60 to 80 parts kaolin clay can be mixed, shaped and fired.

Das vorliegende Verfahren ermöglicht die Herstellung von feuerfesten, porösen, isolierenden Formkörpern von geringer Dichte, wobei sich diese in einem Bereich von 0,48 bis 0,88 kg pro dm³ bewegt. Ein solches Produkt ist durch das Brennen einer Beimischung von annähernd folgenden Gewichtsanteilen zu erhalten:The present process enables the production of refractory, porous, insulating molded bodies of low density, this moving in a range from 0.48 to 0.88 kg per dm ³ . Such a product can be obtained by burning an admixture of approximately the following weight proportions:

Beimischung Beimischungsbereich
in Gewichtsteilen Admixture admixture area
in parts by weight

Bevorzugter Beimischungsbereich Preferred admixture area

KaolintonKaolin clay 24-4824-48 30-4030-40 PyrophyllitPyrophyllite 0-420-42 20-2520-25 Ton der gleichen ZusammenSound the same together setzung wie nach dem Brandsettlement like after the fire 0-420-42 18-2518-25 Brennbares, kohlenstoffhaltigesFlammable, carbonaceous Material, etwa Sägemehl bzw.Material, such as sawdust or Sägespäne od. dgl.Sawdust or the like 13-2613-26 18-2418-24

Der aus Ton bestehende Zusatz in Form von Tonstücken stammt von Produkten der gleichen Zusammensetzung, wie sie etwa Bruchstücke von Mauersteinen, Trümmer anderer Art und dergleichen liefern. Dieser gebrannte T^n wird weiter zerkleinert, um ihn auf eine annähernd vergleichbare Teilchengröße zu zermahlen, die sich im Bereich von etwa 336 bis 0,105 mm, vorrangig um 1,19 mm, bewegt.The clay additive in the form of pieces of clay comes from products of the same composition, how they deliver fragments of masonry stones, rubble of other kinds and the like. This burnt T ^ n is further crushed in order to put it on a To grind approximately comparable particle size, which is in the range of about 336 to 0.105 mm, primarily by 1.19 mm, moved.

Das brennbare Material besteht vorzugsweise aus Sägemehl bzw. -späne und wird in das Gemisch eingebracht, um durch Ausbrennen Löcher zu bilden, so daß das gebrannte Material eine niedrige Dichte und einThe combustible material consists preferably of sawdust or shavings and is introduced into the mixture, to form holes by burning out, so that the fired material has a low density and a

gesteigertes Isolations vermögen aufweist Eine wünschenswerte und bevorzugte Porosität bzw. Dichte des erfindungsgemäßen Produktes liegt zwischen etwa 0,64 und etwa 0,80 kg/dm³. Da, wie ersichtlich, die primäre Funktion des brennbaren Zusatzes in der Herstellung einer Vielzahl von Zellen bzw. Löchern in dem Fertigprodukt liegt, kann außer dem erwähnten Beispiel des Sägemehls ein beliebiges anderes brennbares Material geeigneter Größe hierfür Anwendung finden, beispielsweise Harz, Kork, Bagasseteilchen und dergleichen mehr.has increased insulation capacity A desirable and preferred porosity or density of the product according to the invention is between approximately 0.64 and approximately 0.80 kg / dm ³ . Since, as can be seen, the primary function of the combustible additive is to produce a large number of cells or holes in the finished product, any other combustible material of suitable size can be used in addition to the mentioned example of sawdust, for example resin, cork, bagasse particles and the like.

Besonders vorteilhaft ist die Zugabe der weiteren vorgebrannten Mischung, die vor dem Brennen aus Gips und Kaolinton mit brennbarem Material, beispielsweise Sägespänen, vermischt besteht Vor dem Brennen setzt sich der Zusatz aus etwa 60 bis 75 Gewichtsanteilen Kaolinton, 20 bis 30 Anteilen Gips und 5 bis 20 Gewichtsanteilen Sägespänen zusammen. Es wird eine Zusammenstellung von annähernd 10 bis 20 Gewichtsprozent Kalk, 35 bis 45 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und 40 bis 50% der Gewichtsanteile Kieselerde gebrannt Eine bevoizugte Anteilzusammensetzung an Gips und Kaolinton mit Sägespäne für die vorgebrannten Zugaben besteht aus ungefähr 65 bis 75 Gewichtsanteilen Kaolinton, 20 bis 30 Anteilen Gips und 10 bis 15 Gewichtsanteilen Sägespänen.It is particularly advantageous to add the additional pre-fired mixture, which is made before the firing Plaster of paris and kaolin clay mixed with combustible material, such as sawdust, exist before Burning is made up of about 60 to 75 parts by weight of kaolin clay, 20 to 30 parts of gypsum and 5 to 20 parts by weight of sawdust. It will be a compilation of approximately 10 to 20 percent by weight lime, 35 to 45 percent by weight aluminum oxide and 40 to 50% by weight Burnt silica A preferred proportion of gypsum and kaolin clay with sawdust for the prefired additions consists of approximately 65 to 75 parts by weight of kaolin clay, 20 to 30 parts Plaster of paris and 10 to 15 parts by weight of sawdust.

Die Sägespäne und weitere brennbare Materialien werden selbstverständlich in einem Vorbrennvorgang ausgebrannt, so daß innerhalb der zuzugebenden Mischung des gebrannten Materials Löcher oder Zellen vorliegen, welche die geringe Dichte und den hohen Isolationswert des Materials mitbestimmen. An Stelle des Kaolintons kann auch Bindeton oder ein Feuerton Verwendung finden oder es kann auch irgendein anderes geeignetes Aluminiumsilikat an seine Stelle treten.The sawdust and other combustible materials are of course in a pre-burning process burned out, so that holes or cells within the mixture of the burned material to be added which determine the low density and the high insulation value of the material. Instead of of the kaolin clay, binding clay or a fire clay can also be used, or any of them can also be used other suitable aluminum silicate take its place.

Der Anteil an vorgebrannte', Mischung von Gips und Kaolinton, welcher in verhältnismäßig feine Teilchen von vorzugsweise gleicher Größe zerkleinert wird, wobei diese ungefähr in einem Bereich zwischen 0,149 bis 4,76 mm und vorzugsweise um 1,00 mm liegt, wird dem ursprünglichen isolierenden und feuerbeständigen Gemisch in einem Betrag von etwa 4 bis etwa 20 Gewichtsanteilen hinzugegeben, vorzugsweise in einer Menge von etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsanteilen.The proportion of prefired ', mixture of plaster of paris and kaolin clay, which in relatively fine particles of preferably the same size is crushed, this being approximately in a range between 0.149 to 4.76 mm, and preferably around 1.00 mm, becomes the original insulating and fire-resistant Mixture added in an amount of about 4 to about 20 parts by weight, preferably in one Amount from about 5 to about 15 parts by weight.

Das leichte, isolierende und feuerbeständige Produkt, welches etwa in Form von Bausteinen oder Blöcken gefertigt werden kann, wird mittels bekannter herkömmlicher Verfahren gefertigt und besteht z.B. aus der gleichbleibenden Beimischung der hinzuzugebenden Bestandteile, welche den ungebrannten Kaolinton, das Pyrophyllit, die Sägespäne und den von Abfallprodukten, Abriebmaterial usw. herstammenden Ton ein und desselben Produktes beinhalten, und welche der vorgebrannten Mischung aus Gips und Kaolinton mit Sägespänen hinzugegeben werden, und zwar zusammen mit einer entsprechenden Menge Wasser, um so ein formbares und gleichzeitig formbeständiges Produkt zu erhalten. Das erfindungsgemäße Ausgangsprodukt wird dann in Form von Backsteinen, Blöcken oder dergleichen ausgeformt, und zwar wie bisher bekannt, und anschließend gebrannt Nach der Ausformung der Bausteine oder Blöcke oder ähnlicher Produkte, werden dieselben gebrannt Die Brenntemperaturen liegen hierbei wenigstens bei 1090⁰C oder höher, wobei diese Temperatur abhängig von der Zusammensetzung des gewünschten Produktes ist. Eine hevorzuete Brenntemperatur liegt bei etwa 1370° C; der zum Brennen des erfindungsgemäßen Materials verwendete Ofen ist ein solcher wie er für isolierende gebrannte Bausteine allgemein Verwendung findetThe light, insulating and fire-resistant product, which can be manufactured in the form of building blocks or blocks, is manufactured using known conventional processes and consists, for example, of the constant admixture of the ingredients to be added, which include the unfired kaolin clay, the pyrophyllite, the sawdust and the Waste products, abrasion material, etc., originating clay contain the same product, and which are added to the pre-fired mixture of gypsum and kaolin clay with sawdust, together with an appropriate amount of water, so as to obtain a malleable and at the same time dimensionally stable product. The starting product according to the invention is then bricks, blocks or the like formed in the form of, namely as previously known, and then fired After the formation of the blocks or blocks or similar products, are the same fired the firing temperatures are in this case at least at 1090 ⁰ C or higher, this temperature being dependent on the composition of the desired product. A preferred firing temperature is around 1370 ° C; the furnace used for firing the material of the present invention is of the type generally used for insulating fired building blocks

Die erfindungsgemäß hergestellten Materialien und Endprodukte können selbstverständlich in joder beliebigen Form und Größe geformt werden, wobei auch solche Bausteine herstellbar sind, die die üblichen Standardabmessungen aufweisen. Hergestellte Platten oder Blöcke können für ihre Verwendung gegebenenfalls in kleinere Einheiten oder Konfigurationen zerschnitten werden. Jedes der erfindungsgemäß hergestellten Produkte zeigt eine hohe Widerstandsfähigkeit und Belastbarkeit, wie auch einen hohen Widerstandswert Bezüglich des Zerreißmoduls gegenüber Zugbelastung oder Querkräften wird auf die weiter unten folgenden Tabellen verwiesen.The materials and end products produced according to the invention can of course be used in any Shape and size are shaped, and those building blocks can also be produced which are the usual ones Have standard dimensions. Manufactured panels or blocks can be used for their use if necessary be cut into smaller units or configurations. Any of those made in accordance with the present invention Products shows a high resistance and resilience, as well as a high resistance value Regarding the tensile modulus against tensile load or transverse forces, reference is made to the refer to the tables below.

Die folgenden spezifischen und bevorzugt angeführten Ausfuhrungsbeispiele für die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Materialien zur Herstellung isolierender gebrannter Bausteine, demonstrieren die entsprechenden Kraftbelastungen wie auch weitere Vorzüge der Erfindung. Diese beispielsweisen Mischungen bzw Zusammensetzungen werden für den Zweck der Illustration und Demonstration der möglichen Kombinationen für die Mischung einzelner Komponenten gemäß der Erfindung wiedergegeben, wobei sich die Erfindung selbstverständlich nicht auf die angefahrten Beispiele beschränktThe following specific and preferred examples of the composition of the materials according to the invention for the production of insulating fired building blocks, demonstrate the corresponding force loads as well as other advantages of the invention. These, for example, mixtures respectively compositions are made for the purpose of illustration and demonstration of the possible Combinations for the mixture of individual components according to the invention shown, wherein The invention is of course not limited to the examples approached

In den folgenden Beispielen sind die trockenen Zugaben angegeben, welche zusammen mit etwa 70 Gewichtsanteilen Wasser vermischt werden, um hierdurch eine steife und formbare, nach erfolgter Ausformung konsistente Masse zu erhalten. Eine geeignete Konsistenz des Materials war dann erreicht, wenn ein 0,95 cm im Durchmesser aufweisender Stab mit einem Gewicht von 325 g in die Oberfläche eines geformten Mauersteines oder Stückes zu einer Tiefe von 8 bis 12 mm einzudringen vermochte, nachdem dieser vertikal eine Distanz von etwa 2,5 bis etwa 0,32 cm durchgefallen ist. Die feuchte Mischung wurde in die gewünschten Konfigurationen uiäd Abmessungen geformt, und nach erfolgter Trocknung wurden die einzelnen Stücke bei einer Temperatur von etwa 1400⁰C gebrannt. Dieser Brenntemperatur wurden die Stücke über eine Zeit von etwa 4 Stunden ausgesetzt, bis die gewünschte Keramikbindung erhalten worden war.In the following examples the dry additions are given, which are mixed together with about 70 parts by weight of water in order to obtain a stiff and malleable mass that is consistent after molding. A suitable consistency of the material was achieved when a 0.95 cm diameter rod weighing 325 g was able to penetrate the surface of a molded brick or piece to a depth of 8 to 12 mm after it was vertically a distance of dropped about 2.5 to about 0.32 cm. The damp mixture was formed into the desired configurations uiäd dimensions, and after drying the pieces were fired at a temperature of about 1400 ⁰ C. The pieces were exposed to this firing temperature for a period of about 4 hours until the desired ceramic bond had been obtained.

Die für sich vorgebrannte Mischung aus Gips und Kaolinerde bestand in den folgenden Beispielen aus etwa 65 Gewichtsanteilen Kaolinton, aus etwa 27 Gewichtsanteilen Gips mit annähernd 8 Gewichtsanteilen Sägespänen. Diese Mischung wird mit etwa den gleichen Gewichtsanteilen Wasser beaufschlagt, getrocknet und anschließend bei etwa 1300⁰C gebrannt. Anschließend wird das gebrannte Produkt zerkleinert und zu annähernd 1,68 mm aufbereitet bzw. klassifiziert und ein spezieller poröser bzw. lockerer Zusatz von annähernd 16 Gewichtsprozent Kalk, 39 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und 45 Gewichtsprozent Silikat bzw. Kieselerde hinzugegeben.The pre-fired mixture of plaster of paris and kaolin clay in the following examples consisted of about 65 parts by weight of kaolin clay, about 27 parts by weight of gypsum with approximately 8 parts by weight of sawdust. This mixture is applied to the same weight of water, dried and then fired at about 1300 ⁰ C and approximately. The fired product is then crushed and prepared or classified to a size of approximately 1.68 mm and a special porous or loose addition of approximately 16 percent by weight lime, 39 percent by weight aluminum oxide and 45 percent by weight silicate or silica is added.

Zur Verdeutlicnung de.· durchschnittlich über eine sechsmonatige Produktionsperiode gewonnenen Produkte sei nachfolgend die Tabelle I angeführt. Ein Standard für das Produktionsmaterial besteht aus isolierendem gebrar.rten Baustein, welcher aus der Zusammensetzung folgender Gewichtsteile hergestellt wurden ist: etwa 50 Anteile Kaolinton, 25 Anteile Pyrophyllit, 25 Anteile Ton bzw. gebrannter Ton der gleichen Zusammensetzung und 25 Anteile Sägespäne.To illustrate the products obtained on average over a six-month production period Table I is given below. A standard for the production material consists of insulating Gebrar.rten building block, which from the composition the following parts by weight have been produced: about 50 parts kaolin clay, 25 parts pyrophyllite, 25 parts clay or fired clay of the same composition and 25 parts sawdust.

Die Mischung und ihre entsprechenden Wirkungen im Verhältnis zu dem Standard sind in den folgenden Tabellen wiedergegeben. Es ist augenscheinlich, daß die spezielle vorgebrannte Mischung aus Gips und Kaolinton mit Sägespänen, welche selbstverständlichThe mixture and its respective effects relative to the standard are in the following Tables reproduced. It is evident that the special pre-fired mixture of plaster of paris and Kaolin clay with sawdust, which of course

Table 1

Zusammensetzung, gebrannt bei 140D⁰C.Composition fired at 140D ⁰ C.

ausgebrannt werden, im allgemeinen und vorzugsweise statt des Kaolintcns der Standardzusammensetzung beigefügt werden können.burned out, generally and preferably can be added to the standard composition instead of kaolin.

Die in Tabelle I wiedergegebenen Produkte wurden alle bei einer Temperatur von etwa 1400⁰C gebrannt.The reproduced in Table I. Products were all fired at a temperature of about 1400 ⁰ C.

Zugabe in GewichtsanteilenAddition in parts by weight Standarddefault
mittelwert inmean in
6 Monaten6 months Beispiele
1Examples
1 22 4545 33 4040 44th 5050 55 5050 KaolintonKaolin clay 5050 4040 22,522.5 2525th 2020th 17,517.5 PyrophyilitPyrophilite 2525th 27,527.5 2525th 2525th 2525th 2525th (gebrannter) Ton(burned) clay 2525th 2525th 2424 2424 2424 2424 Sägemehlsawdust ?5? 5 2424 7,57.5 1010 55 7,57.5 Vorgebrannter Gips
und KaolinPre-fired plaster
and kaolin -- 7,57.5 0,80.8 0,810.81 0,7830.783 0,7830.783 Dichte kg/dm³ Density kg / dm ³ 0,750.75 0,7730.773 12501250 13001300 13951395 13701370 Biegefestigkeit kg/dm² Flexural strength kg / dm ² 970970 12211221 20502050 19401940 20002000 18601860 Zugfestigkeit kg/dm² Tensile strength kg / dm ² 16801680 18801880

In der folgenden Tabelle sind alle Materialien bei 1343°C gebrannt, wobei alle übrigen Bedingungen die gleichen sind wie in den Beispielen der Tabelle I.In the following table, all materials are fired at 1343 ° C, with all other conditions as are the same as in the examples in Table I.

Table 11

Gebrannt bei etwa 1345°C.Fired at around 1345 ° C.

Zugabe in GewichtsanteilenAddition in parts by weight

Standarddefault

Beispiele 6Examples 6

1010

KaolintonKaolin clay 5050 4040 5050 4545 4040 4545 PyrophyilitPyrophilite 2525th 2525th 1515th 2020th 2020th 1515th (gebrannter) Ton(burned) clay 2525th 2525th 2525th 2525th 2525th 2525th Sägemehlsawdust 2222nd 2020th 2121 20,520.5 2020th 2020th Vorgenannter GipsThe aforementioned plaster und Kaolinand kaolin —- 1010 1010 1010 1515th 1515th Dichte kg/dm ^l Density kg / dm ^l 0,7650.765 0,7680.768 0,8050.805 0,7830.783 0,79:,0.79 :, 0,8150.815 Hiegcfestigkeit kg/dm² Rigidity kg / dm ² 845845 945945 11801180 10501050 13451345 13951395 Zugfestigkeit kg/dm² Tensile strength kg / dm ² 11551155 13701370 17601760 15301530 18201820 20302030

Claims

Patent claims:

1. A process for the production of a light, fired, fire-resistant and insulating molded body from kaolin clay, pyrophyllite, burnt clay and sawdust, characterized in that 24 to 48 parts by weight of kaolin clay, 0 to 42 parts of pyrophyllite, 0 to 42 parts by weight of fired clay, 13 to 26 Parts of sawdust and 4 to 20 parts of a mixture of 20 to 30 parts of gypsum and 60 to 80 parts of kaolin clay, pre-fired ^{at at least 1100 ° C., are mixed, shaped and fired.}

2. The method according to claim 1, characterized in that 0 to 42 parts of the fired clay the same composition as the finally fired, insulating molded body, added will.

3. The method according to claim 1, characterized in that that instead of 13 to 26 parts by weight of sawdust a powdery, combustible carbonaceous one Material is used.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that a pre-burned mixture made of plaster of paris, kaolin clay and sawdust, which in the fired state have a composition of 10 up to 20 parts by weight of lime, 35 to 45 parts by weight of clay and 40 to 50 parts by weight of silica have, is added.