DE2509685A1

DE2509685A1 - Verfahren zur herstellung von glasierten baumaterialien

Info

Publication number: DE2509685A1
Application number: DE19752509685
Authority: DE
Inventors: Carl Bengt Alfred Engstroem; Goesta Allan Persson
Original assignee: Euroc Administration AB
Current assignee: Euroc Administration AB
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1975-03-06
Publication date: 1975-09-18
Also published as: FR2263988A1; FI750654A; US4261938A; GB1506051A; CA1057486A; JPS50123108A

Description

"Verfahren zur Herstellung von glasierten Baumaterialien"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Keramik-Baumaterialien in der Form von Backsteinen, Blöcken, Stäben, Platten, Wandelementen,.Bodenelementen, Dachelementen oder dergleichen, bestehend aus einem harten und porösen Kern aus sogenannter Zellularkeramik, hauptsächlich Schaumkeramik, wobei mindestens eine Seite des Materials mit einer durchgehenden, vorzugsweise farbigen oder gemusterten Glasur aus einem wetterbeständigen Glasmaterial beschichtet ist.

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Der Begriff "Zellularkeramik", wie er hier verwendet wird, bedeutet irgendeine Art eines zellularen Keramikmaterials unabhängig von der Herstellungsmethode, während "Schaumkeramik" solche porösen verfestigten Keramikmaterialien bedeutet, die durch Erhitze:, zum Sintern und Ausdehnen (Blähen) von Materialgemischen hergestellt v/erden, welche einen hohen SiOp-Gehalt haben und ein Blähmittel enthalten, das ein Gas bei Erhitzung auf Temperaturen im Bereich der Sinter- und Erweichungstemperatur des SiOp enthaltenden Materials entwickelt. Material dieser Art wird auch als "Schaumglas" oder als "Zellularglas" bezeichnet. Mitunter wird auch die Bezeichnung "geblähter Ton" verwendet, da der Hauptbestandteil bei der Fertigung von Materialien dieser Art in bestimmten Fällen ein geeignetes Tonmaterial sein kann.

Zellularkeramikmaterialien und Schaumkeramikmaterialien können in der Form von Kugeln oder kleinen Stücken zur Verwendung als Leichtballastmaterial in Gußkonstruktionen hergestellt werden, außerdem als fertig ausgebildete Bauelemente verschiedener Arten und verschiedener Größen von kleineren Baublöcken bis zu großen Bauelementen. In neuerer Zeit sind Schaumkeramikmaterialien mit einer so hohen mechanischen Festigkeit hergestellt worden (höher als die mechanische Festigkeit beispielsweise von leichtem Beton, der das gleiche Yo Ium enge wicht hat), so daß sie ohne weiteres in Tragkonstruktionen verwendet werden können.

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Leichtballast in der Form von porösen Kf-r^nnklnigeln kann in fluidisierten Betten oder auf mobilen Rosier hergestellt werden, während Schauinkeramik, wenn dieses in größeren Abmessungen gewüns.cht wird, in Formen aus feuerfestem Material hergestellt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung \'on Zellularkeramik, hauptsächlich Schaumkeramik, in relativ großen Stücken, wobei mindestens eine Seite der Stücke mit einer dichten, vorzugsweise farbigen oder gemusterten Glasur aus einem wetterbeständigen Glasmaterial bedeckt ist.

Einzelheiten der Herste]lung von reiner Schaumkeramik sind u.a. in der schwedischen Patentschrift 364 699 dargelegt.

Erfindungsgemäß wird das gewünschte glasierte Fchaumkeramikprodukt dadurch hergestellt, daß mindestens der Boden einer Form, die aus feuerfestem Material gefertigt ist, mit einer ersten Lage Glasmaterial oder glasbildender Substanz bedeckt wird, das bzw. die sich bei Erhitzung nicht ausdehnt und das bzw. die einen Schmelzpunkt von 800 bis 1200° C hat; daraufhin wird das

p enthaltende Ausgangsmaterial, das für die Herstellung der Zellularkeramik verwendet wird, in Gestalt einer zweiten Lage auf die erste Lage in der Form aufgegeben, und danach wird die Form mit dem Inhalt auf 800 bis 1000° G so lange erhitzt, daß das Keramikausgangsmaterial und das Glasmaterial zusammen-

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aintern und das Keramikausgangsmaterial eine poröse Struktur erlangt. Die Form und ihr Inhalt werden dann auf Raumtemperatur unter solchen Bedingungen abgekühlt, daß das Entstehen von Brüchen als Folge von Wärmespannungen vermieden wird, die in der Schaumkeramik und in der Glasur und an dem Übergang zwischen diesen beiden Materialien vorherrschen.

Im Anschluß an das Abkühlen kann die fertig glasierte Schaumkeramik aus der Form entnommen werden. Um ein Entformen der Schaumkeramik zu erleichtern, muß die Innenseite der Form mit einem geeigneten Lösemittel beschichtet sein, beispielsweise Kaolin, Aluminiumoxid (AIpO,) oder eiaaivanderen Material, das nicht ohne weiteres schmilzt. Vor der Verwendung kann die Innenseite der Form beispielsweise mit einer wässerigen Suspension des Lösungsmittels beschichtet werden, das auf Wunsch mit einem anorganischen oder organischen Bindemittel gemischt v/ird. Der Wassergehalt der Suspension wird vor dem Brennen der Schaumkeramik verdampft, und das organische Bindemittel wird auf Wunsch während des tatsächlichen Brennvorgangs abgebrannt. Einer der Vorteile, der sich durch die Verwendung einer Lösemittelsuspension ergibt, welche ein Bindemittel enthält, besteht darin, daß sie auch zum Binden des Glasmaterials in der Form während der Handhabung der Form verwendet werden kann, ehe das tatsächliche Schaumkeramikbrennen erfolgt. Da die Glaslage nur zur Bildung einer dekorativen Oberflächenlage vorgesehen ist, soll die Dicke dieser Lage drei bis fünf Millimeter nicht überschrei-

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ten, und eine Glasurlage von 1 bis 2 mm oder darunter reicht im allgemeinen aus. Da das Glasmaterial in der Form durch das Bindemittel fixiert werden kann, ist es möglich, Glasuren jeder beliebigen Musterung und jeder beliebigen Farbe herzustellen, die größere oder kleinere gegenseitig orientierte Glasstücke enthalten, während die Zwischenräume mit einem feiner verteilten Glasmaterial oder einem glasbildenden Material gefüllt werden.

Aus herkömmlichen Glasurtechniken ist es bekannt, daß ein granuläres Material verschiedene Partikelfraktionen (Partikelgrößen) enthalten muß, damit eine dichte Glasur entsteht. Das gilt auch für das erfindungsgemäße Verfahren.

Das Glasmaterial kann auch durch eine sogenannte Fritte gebildet sein, d.h. ein ungefärbtes, feingemahlenes Glaspulver, das mit einem feinkörnigen Keramikfarbkörper oder feingemahlenem farbigem Glas gemischt ist.

Glasierte Schaumkeramik mit Reliefmustern kann in Formen hergestellt werden, deren Böden mit einem dreidimensionalen Muster versehen sind, das Höhen und Tiefen bildet.

Glasierte Schaumkeramikelemente begrenzter Größe, beispielsweise kleine Backsteine, werden zweckmäßigerweise durch Zersägen größerer Schaumkeramikblöcke hergestellt. Selbst Schaum-

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keramik mit einer relativ hohen mechanischen Festigkeit kann ohne weiteres mit der Hand unter Verwendung einer Handsäge mit Hartmetallzähnen oder mit entsprechenden Maschinensägen zersägt werden.

Wenn im Anschluß an das Brennen ein großer, glasierter Schaumkeramikblock in kleinere Blöcke zerteilt werden soll, wird die Form vorzugsweise für die Aufteilung des Blocks in Verbindung mit der Vorbereitung der Form zur Verwendung vorbereitet. Der hergestellte Schaumkeramikblock kann mit geeigneten Sägelinien versehen werden, indem am Boden der Form ein Reliefmuster von Erhöhungen versehen wird, die entsprechend der gewünschten Teilung des Blocks angeordnet sind. Zweckmäßigerweise läßt man das Glasmaterial und damit auch die entstandene Glasur die Flanken der Erhöhungen bedecken, jedoch nicht deren Kronen. Auf diese Weise ist es möglich, glasierte Schaumkeramikblöcke herzustellen, die mit unglasierten Sägelinien versehen sind, und das erleichtert eine Zerteilung des Blocks in kleinere Stücke erheblich, während gleichzeitig die Glasur in jedem der kleineren Blöcke gleichförmige Ränder erlangt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im einzelnen in den Ansprüchen offenbart, während das Verfahren zum Versehen des erhaltenen Produkts mit nicht glasierten Sägelinien in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist.

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Die Zeichnung zeigt einen Teil einer Form aus feuerfestem Material, die zur Herstellung von glasierten Schaumkeramiken vorgesehen ist und mit einem Reliefmuster am Boden versehen ist. Das Reliefmuster ist in einer Art vorgesehen, die für die Herstellung von glasierten Schaumkeramikblöcken verwendet werden kann, die mit nicht glasierten Sägelinien versehen sind, welche in die Schaumkeramik eingedrückt sind und als Trennlinien dienen, wenn der geformte Block in kleinere Blöcke zersägt wird. In der Zeichnung sind ein feuerfester Formboden 1, zwei Seitenflächen 2, 3 und eine Anzahl von Erhöhungen 4 gezeigt, die sich längs des Bodens 1 erstrecken und die schräge Flankenflächen haben, die oben an den Erhöhungen in einem Punkt in der Querschnittsdarstellung konvergieren, wobei sich die Erhöhungen schneiden, um ein Muster entstehen zu lassen, das der gewünschten Art der Aufteilung der Blöcke in kleinere Stücke entspricht. Die Erhöhungen brauchen keinen Teil des Bodens der Form bilden, sondern können auch die Form von Elementen haben, die lose in die Form eingelegt sind.

Wenn die Form für das Formen vorbereitet wird, werden die Innenflächen der Form zunächst mit einem geeigneten Lösemittel beschichtet, und danach wird der Form eine dünne und gleichförmige Lage Glasmaterial zugeführt, wobei sichergestellt wird, daß die Lage Glasmaterial auch die Flanken 5 der Erhöhungen 4 und die entsprechenden Flanken 7 bedeckt, die sich zu den Seitenrändern 2 und 3 der Form erstrecken, jedoch nicht die Kronen 6 der Er-

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höhungen 4. Das Glasmaterial wird gleichzeitig zweckmäßigerweise in der Form in der vorstehend beschriebenen Weise fixiert, und zwar mit Hilfe eines Bindemittels. Das Schaumkeramikausgangsmaterial wird dann in die Form gebracht und die Form ist für das Brennen fertig. Im Anschluß an das Brennen der Form und nach dem Abkühlen der glasierten Schaumkeramik und nach dem Entfernen derselben kann die Keramik oberflächenbehandelt werden, beispielsweise poliert oder graviert werden. Allgemein reicht es aus, die Keramik zu reinigen, um eventuell vorhandenes Lösemittel zu entfernen, das an der Außenfläche der Glasur hängengeblieben sein kann.

Nach einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Lage aus Glasmaterial oder einer glasbildenden Substanz, die sich nicht ausdehnt, wenn sie erhitzt wird und die einen Schmelzpunkt von 800 bis 1200° C hat, aus einem granulären Material oder einer granulären Substanz, und die Partikel bzw. Granulate sind zweckmäßigerweise miteinander gebunden, und zwar nach oder vorzugsweise vor der Eingabe in die Form.

Es ist festgestellt worden, daß die in die erste Lage aufgenommenen Partikel miteinander gebunden sein sollen, wenn das blähende Material der Form zugeführt wird. Wenn die Partikel nicht miteinander gebunden sind, besteht die Gefahr, daß das blähende Material in die Zwischenräume zwischen den Partikeln der ersten Lage gelangt, und das führt zu Problemen, wenn die

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Form erhitzt wird. Ein Eindringen des blähenden Materials in die Zwischenräume kann durch das Gewicht des blähenden Materials und durch Bewegung desselben in der Form hervorgehoben werden. Da die Formen relativ teuer sind und die Bereitstellung solcher Formen ein Kostenfaktor ist, ist es zweckmäßig, die Partikel der ersten Lage zur Bildung eines Kuchens der Partikel vor ihrer Einführung in die Form zu binden. Der die erste lage bildende Kuchen kann dadurch hergestellt werden, daß auf einer Plastikfolie ein Gemisch des nicht blähenden Glasmaterials oder der glasbildenden Substanz und ein Bindemittel in der Form einer Lage gelegt wird, und danach läßt man die Lage erstarren. Die Plastikfolie kann dann vor der Einführung des Kuchens in die Form entfernt werden, oder sie kann mit dem Kuchen in die Form gelegt werden, wobei die Plastikfolie in diesem Fall während des Brennens zerstört wird. Wenn die Seiten der Baumaterialien, die an den Wänden der Form entstehen, gemustert oder mit Reliefs zu versehen sind, kann die Oberfläche der Form in entsprechender Weise ausgelegt sein. Es hat sich herausgestellt, daß ein Kuchen gemäß der Erfindung sich gut an die Musteroberfläche anpassen kann, so daß die Materialoberfläche des entstandenen Baumaterials eine besonders hochklassige glasierte Oberfläche erlangt.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Partikel des Glasmaterials oder der glasbildenden Substanz auf ein dünnes Substrat gelegt und durch ein organisches Bindemittel miteinander verbunden. Es kann jedes geeignete Bindemittel verwendet v/erden, beispielsweise Acrylatkleber und dergleichen.

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Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das dünne Substrat nach dem Binden der Partikel miteinander entfernt werden, und daraufhin werden die gebundenen Partikel in die feuerfeste Form gebracht.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das dünne Substrat auch durch ein Material gebildet sein, das zerstört wird, wenn die Form zusammen mit ihrem Inhalt auf Temperaturen zwischen 800 bis 1000° 0 erhitzt wird, wobei durch das Substrat ein Paket gebildet wird und die Partikel darauf durch das Bindemittel außerhalb der Form miteinander verbunden sind, wobei das Paket anschließend in die Form eingeführt wird.

Nach einem besonders geeigneten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die Partikel des Materials, das sich beim Erhitzen nicht bläht, aus gemahlener Glasfritte. Das Glasmaterial kann zweckmäßigerweise durch einfaches Glas gebildet sein, und Farbstoffe können der Lage zugeführt werden, entweder durch Vermischen mit dem zermahlenen Glas oder durch Beimischen eines weiteren gemahlenen gefärbten Materials, beispielsweise Glasmaterial. Eisenoxid kann dem gemahlenen Material ebenfalls zugegeben werden, wenn eine gelb gefärbte Oberfläche erwünscht ist.

In der Praxis kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch durchgeführt werden, daß eine Bahn, beispielsweise Polyäthylenfolie, an einer ersten Station (Station I) vorbeigeschickt wird, in der

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die Bahn mit einer Klebeschicht versehen wird. In einer zweiten Station (Station II) wird die Bahn mit einer Lage gemahlenen Glases versehen, wobei die Glaspartikel auf der Bahn miteinander verbunden werden. Die Folienbahn mit der Lage gemahlenen Glases, das darauf liegt, wird dann durch eine Heizzone geführt, in der eine Anzahl von Infrarotlampen angeordnet sind, die so gerichtet sind, daß die Klebelage bestrahlt wird, um diese auszuhärten (Station III). Im Anschluß an das Aushärten der Klebelage wird die nun erstarrte koherente Bahn durch eine Schneidestation (Station IV) geleitet, in der die Bahn in Stücke geschnitten wird, die sich um Einlegen in die Formen eignen. Diese Stücke werden dann in Formen gelegt, die mit einem Lösemittel (Station V) behandelt sind. Das blähbare Material wird dann oben auf die erste Lage in die Formen gebracht, und danach werden die Formen in Öfen zum Erhitzen und zum Blähen (Station VI) eingeführt. Im Anschluß an das Brennen der Formen entsteht ein Baumaterial in Blockform mit einer hochwertigen glasierten Oberfläche.

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Claims

- 12 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Zellularkeraiaik-Baumaterialien aus SiCp enthaltenden Ausgangsmaterialien, hauptsächlich Schaumkeramik, in der Form von Backsteinen, Blöcken, Stäben, Platten, Wandelementen, Bodenelementen, Dachelementen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Boden einer feuerfesten Form mit einer ersten Lage Glasmaterials oder einer glasbildenden Substanz bedeckt wird, das bzw. die sich bei Erhitzung nicht bläht und das bzw. die einen Schmelzpunkt von 800 bis 1200° hat, daß anschließend das SiOp enthaltende Ausgangsmaterial, das für die Herstellung der Zellularkeramik verwendet wird, in Gestalt einer zweiten Lage auf die erste Lage in die Form gebracht wird, und daß danach die Form und ihr Inhalt auf 800 bis 1000° G so lange erhitzt werden, daß das Keramikausgangsmaterial und das Glasmaterial zusammensintern und das Keramikausgangsmaterial eine poröse Struktur erlangt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasmaterial mindestens teilweise große, auf Wunsch verschiedenfarbige Stücke aufweist, die in der Form zur Bildung eines Musters angeordnet sind, und daß die Zwischenräume des Musters mit einem Glasmaterial oder einer glasbildenden Substanz kleinerer Partikelgröße als die auf Wunsch verschiedenfarbigen Stücke gefüllt werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Glasmaterial oder die glasbildende Substanz mindestens teilweise der Form in Gestalt kleiner Stücke oder Granulate zugeführt wird, wobei die Größenverteilung der Partikel so eingerichtet wird, daß beim Zusammensintern ein dichtes Produkt entsteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennz eichnet , daß das Glasmaterial mindestens teilweise in Gestalt eines gemahlenen Glaspulvers zugeführt wird, dem feinkörnige Keramikfarben beigemengt sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die feuerfeste Form vor dem Einführen des Glasmaterials mit einem dreidimensionalen Muster versehen wird, das Erhöhungen und Vertiefungen bildet, und daß mindestens die Flanken der Erhöhungen vor dem Eingeben des Keramikausgangsmaterials in die Form mit Glasmaterial oder einem glasbildenden Material bedeckt v/erden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Vertiefungen, die in das fertige Produkt durch die Erhöhungen in der Form

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eingeformt werden, als Trennlinien zum Schneiden des Produktes in kleinere Stücke verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die durch das gesinterte Glasmaterial gebildete Glasur im Anschluß an die Abkühlung der Glasur einem mechanischen Behandlungsverfahren unterzogen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Glasmaterials oder der glasbildenden Substanz, das bzw. die sich beim Erhitzen nicht bläht und die einen Schmelzpunkt von 800 bis 1200° C hat, in granulärer Form vorgesehen ist und daß die Granulate im Anschluß an die Eingabe oder vorzugsweise vor ihrer Eingabe in die Form miteinander verbunden werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulate auf ein dünnes Substrat gelegt werden und durch ein organisches Bindemittel miteinander verbunden werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das dünne Substrat von dem Kuchen der miteinander verbundenen Granulate entfernt wird und dann

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- 15 der Kuchen in die feuerfeste Form eingeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das dünne Substrat aus einem Material gebildet ist, das bei Erhitzung der Form zusammen mit ihrem Inhalt auf Temperaturen zwischen 800 und 1000° G zerstörbar ist, wobei ein Paket aus dem Substrat und den miteinander verbundenen Granulaten außerhalb der Form hergestellt wird und das Paket in die Form eingeführt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennz eichnet , daß das Bindemittel ein organischer Kleber wie Acrylatkleber ist.

1?. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das granulierte Material, das sich bei der Erhitzung nicht bläht, durch gemahlene Glasfritte gebildet ist.

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