DE19607129C2 - Verfahren zur Herstellung eines Leichtbausteins mit einem Porosierungsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Leichtbausteins, insbes. einen Wärmedämm-Zie­ gelsteins, der mittels mindestens eines Porosierungsmit­ tels erzeugte Poren aufweist, das ein geschäumtes organi­ sches Material ist.

Aus der DE-OS 21 36 117 ist es bekannt, Getreideprodukte, insbes. Getreidekörner, bei erhöhten Temperaturen und Drü­ cken in einem Extruder aufzublähen und dann durch eine Verkohlung das Blähprodukt zu stabilisieren, das dann ei­ ner Keramikrohmasse zugemischt wird, die dann geformt und bei hohen Temperaturen gebrannt wird, wobei der geblähte Zuschlagstoff verbrennt und Poren im Stein hinterläßt. Die Verkohlung des geblähten Getreideproduktes ist ein beson­ derer und energieaufwendiger Verfahrensschritt.

Weiterhin ist es aus der EP 0 555 826 A1 bekannt, feuchte kieselgurhaltige organische Filtermassen, deren Kieselgur­ anteil als Filterhilfsmasse diente und deren organischer Anteil aus industriellen Abfällen, z. B. Stärke, besteht, tonhaltigen Rohstoffen beizumischen und diese Mischung zu formen und zu brennen, wobei Ziegelsteine erniedrigter Dichte entstehen, da die organischen Anteile verbrennen und Poren hinterlassen. Der Kieselguranteil versintert mit der keramischen Masse und erhöht die Druckfestigkeit des fertigen porösen Steins. Entsprechend dem gewünschten Porenvolumenanteil muß ein relativ hoher organischer Mate­ rialanteil eingesetzt werden, dem jedoch eine Grenze durch die Verarbeitbarkeit gesetzt ist.

Es ist weiterhin seit langem bekannt, porosierte kerami­ sche Leichtbausteine, insbes. Wärmedämm-Ziegelsteine, da­ durch herzustellen, daß in die auszuhärtende, d. h. zu brennende Masse, insbes. Ton und Lehm, 2-20% Volumenan­ teil Porosierungsmittel eingemischt werden, die beim Bren­ nen zerfallen und dadurch Poren hinterlassen. Als Porosie­ rungsstoffe werden beispielsweise Mischungen aus Sägemehl, Papierfangstoffen, die beim Papierrecycling als Abfall an­ fallen, verwendet. Diese Stoffe haben den Vorteil, daß sie einen sol­ chen Heizwert besitzen, daß die Brennleistung des Ziegelo­ fens gesteigert wird. Nachteilig ist es jedoch, daß die dem Lehm zusetzbaren Mengenanteile beschränkt sind, so daß damit nur ein mittelporöser Stein ausreichender Festigkeit erzeugt werden kann. Eine weitere Steigerung der Porosität auf etwa 50% wird bekanntlich dadurch erreicht, daß als Porosierungsstoff zusätzlich oder ausschließlich expan­ diertes Styrolgranulat EPS eingesetzt wird. Damit werden Mischungen von etwa 50 Vol.-% Porosierungsstoffen und 50 Vol.-% Lehm-Tonmaterial verarbeitet und Porenziegelsteine einer Rohdichte von z. B. 0,8 g/Kubikzentimeter erzeugt. Das Porosierungsmaterial besteht zu 100% bis 50 Vol.-% aus EPS und zu 0%-50 Vol.-% aus Holzspänen oder Papierf­ angstoffen. Das EPS wird unter Verwendung eines flüchtigen Kohlenwasserstoffes, z. B. Pentan, gebläht, der die Umwelt belastet, und das Styrol zerfällt beim Brennen des Steines in organische Schadstoffgase, von denen Formaldehyd und insbesondere Benzol in solchen Konzentrationen anfallen, daß die zulässigen Arbeitsplatz- und Abluftgrenzwerte er­ reicht oder überschritten werden, wenn keine besonderen Schutzmaßnahmen ergriffen werden, insbesondere eine Nach­ verbrennung der Abluft vorgenommen wird. Nachteilig ist auch das langanhaltende spätere Ausgasen solcher Schad­ stoffe aus dem Stein.

Weiterhin ist es aus der DE 92 12 899 U1 bekannt, Stärke­ grieß in einem Extruder aufzuschäumen, so daß sie als um­ weltfreundliches Verpackungsmaterial Verwendung finden können. Versuche, durch solchen geblähten Stärkegrieß das EPS bei der Porenziegelherstellung zu ersetzen, scheitern an der geringen Feuchtebeständigkeit des Stärkematerials; die Stärke löst sich in der Zeit zwischen dem Einmischen, dem Ziegelformen und dem Trocknen in dem feuchten Lehm auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das eingangs beschriebene Verfahren zur Herstellung eines porosierten keramischen Leichtbausteins mit dessen Porosierungsmittel zu vereinfa­ chen und durch letzteres den Baustein zu verbessern.

Die Lösung ist im Hauptanspruch angegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüche angegeben.

Das neuartige Porosierungsmittel wird hergestellt, indem Stärkegrieß, insbes. Mais- und/oder Weizengrieß, mit ge­ trocknetem, feinkörnigem Kieselgur gemischt einem Schäumex­ truder zugeführt wird und darin auf eine Dichte von 10-80 kg/Kubikmeter, vorzugsweise 35-40 kg/Kubikmeter, auf­ geschäumt wird. Das aufgeschäumte Material wird ausgangs­ seitig durch eine Matrize gepreßt und granuliert zu Parti­ keln mit 0,5-15 mm, bevorzugt 1-5 mm, Durchmesser. Dieses Schaumstoffgranulat wird mehrere, vorzugsweise 2 Minuten lang im Durchlaufverfahren mit Dampf behandelt, so daß es eine Aushärtung und Formstabilisierung erfährt.

Das stabilisierte Granulat besteht zu 70-99 Gewichts­ prozenten aus Stärke und im übrigen aus dem fast inerten getrockneten Kieselgur. Beides sind unschädliche Natur­ stoffe.

Das Kieselgur stammt aus Ablagerungen von Kieselalgen in Urmeeren und besteht zum größten Teil aus Siliziumoxid so­ wie aus Aluminium- und Eisenoxid und Alkali- und Erdalka­ lioxiden. Die Skelettstrukturen der Kieselalgen weisen 70-90% Porosität auf, so daß eine über 150-gewichtspro­ zentige Wasseraufnahmefähigkeit gegeben ist. Als Beimi­ schung zum Grieß wird eine Körnung des Kieselgur von unter 1,5 mm bevorzugt und insbes. Kieselgurmehl eingesetzt. Die feste Struktur des Kieselgur gibt dem geschäumten Granulat Formstabilität, und seine Wasseraufnahmefähigkeit sorgt dafür, daß die Form auch erhalten bleibt, während das feuchteresistente Granulat in den feuchten Lehm bei der Ziegelherstellung eingearbeitet wird und bei der anschlie­ ßenden Lagerung bis der geformte Ziegelstein getrocknet ist.

Das mit Kieselgur stabilisierte und feuchteresistent ge­ machte Extrudat ist auch als Dämm- und Füllstoff verwend­ bar. Außerdem läßt es sich anstatt als Granulat auch als Profil extrudieren und dabei insbes. als Vierkant-, Win­ kel- oder U-Profil ausformen. Derartiges Strangmaterial ist u. a. in der Möbelindustrie und als Kantenbesatz als Stoßschutz einsetzbar und ersetzt dort Schaumstoffe aus Kunststoff.

Beim Brennen des Ziegelsteins oxidieren die linearen Koh­ lenwasserstoffe der Stärkemoleküle zu Wasser und Kohlen­ dioxid, und die Kieselgurbestandteile bleiben chemisch un­ verändert; es findet jedoch eine Verhärtung letzterer durch eine Versinterung der Oxide statt. Da der poröse Stein beim Brennen keine aromatischen Kohlen­ wasserstoffe enthält, entsteht beim Abbau des neu­ artigen Porosierungsmittels kein Benzol.

Fig. 1 zeigt schematisch die Herstellvorrichtung des Porosierungsmittels.

Von einem ersten Dosierer D1 wird Maisgrieß MG und von einem zweiten Dosierer D2 wird getrocknetes Kieselgur KG einem expandierenden Extruder EX zugeführt. Am Extru­ derausgang ist eine Lochmatrize M angeordnet, der ein Granulator GR nachgeordnet ist. Das Rohgranulat wird auf einem Förderband F mit Dampf D, insbes. Sattdampf, beauf­ schlagt und dann als verfestigtes Porosierungsmaterial PM ausgegeben. Es ist so für das Einbringen in den feuchten Lehm, ggf. zusammen mit weiteren bekannten Porosierungs­ stoffen vermengt, bereitet. Eine längere Zwischenlagerung und ein Transport des Porosierungsmittels in großen Gebin­ den oder in Tankzügen ist wegen der verfestigten Form und der leicht sauren, feuchteabsorbierenden und antimykoti­ schen Eigenschaft des Kieselgurs schadlos möglich.

Das Dosieren und Vermengen der beiden Ausgangsstoffe kann auch separat vom Extruder erfolgen.

Falls das Extrudat als Dämmstoff verwandt werden soll, sind dessen Querschnitte zwischen 5 und 15 mm und unter­ schiedliche Längenschnitte wählbar. Insbes. lassen sich auch Rechteck-, Winkel- und U-Profile extrudieren, wenn eine entsprechende Matrize eingesetzt wird. Das Profilma­ terial eignet sich als widerstandsfähige Dämmeinlage oder als Kantenbesatz. Vorteil ist dabei die umweltfreundliche Herstellung und Entsorgbarkeit. Das Material ist fein granuliert bei der Herstellung neuen Exdrudats zumischbar und somit voll recyclefähig.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Leichtbausteins, bei dem

• a) Stärkegrieß (MG) mit Kieselgur (KG) als Stabiliserungsmittel in einem Gewichtsverhältnis von 70/30 bis 90/10 vermengt, einem expandierenden Extru­ der (EX) zugeführt und von diesem expandiert wird,
  das Extrudat durch eine Matrize (M) als ein Stranggut gepreßt wird,
  das Stranggut in einem Granulator (GR) auf eine Körnung von 0,5-15 mm zerlegt wird,
  dann das Granulat mehrere Minuten lang einer aushärtenden Dampfbehandlung unterzogen wird und
• b) das gehärtete, geschäumte Granulat einer keramischen Bausteinrohmasse beigemischt wird, die dann zu einem Leichtbaustein geformt und gebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kieselgur (KG) vor dem Zumengen getrock­ net und auf eine Körnung von kleiner 1,5 mm gebrochen und gesichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stärkegrieß (MG) aus Mais und/oder Wei­ zen hergestellt wird.