DE2543944A1 - Verfahren zur herstellung eines keramischen leichtbauwerkstoffes - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines keramischen leichtbauwerkstoffes

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635Compounding ingredients
    • C04B38/0645Burnable, meltable, sublimable materials
    • C04B38/0675Vegetable refuse; Cellulosic materials, e.g. wood chips, cork, peat, paper

Description

  • Verfahren zur Herstellung eines keramischen Leichtbauwerkstoffes Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen Leichtbauwerkstoffes, bei dem keramische Rohstoffe mit ausbrennbaren Materialien vermischt, danach zu Formkörpern verarbeitet und schließlich zu Bauelementen gebrannt werden.
  • Keramische Leichtbauwerkstoffe werden in der Bautechnik vor allem wegen ihres relativ geringen Gewichtes und wegen ihrer vorteilhaften bauphysikalischen Eigenschaften geschätzt. Sie zeigen nämlich u.a. eine hohe Schallabsorption und eine gute Wärmedämmung; außerdem besitzt das Porensystem in einem solchen Leichtbauwerkstoff einen günstigen Einfluß auf den Wetterschutz, auf das Feuchteverhalten und ganz allgemein auf das Raumklima im Inneren eines aus derartigen Baustoffen hergestellten Gebäudes.
  • Ein altbekannter und bewährter keramischer Leichtbaustoff ist der poröse Ziegel. Zur Herstellung solcher Ziegel ist es seit langem bekannt, in den Ziegelrohstoff ausbrennbare Materialien einzumischen, so daß dann durch das Brennen des Ziegels ein poröser, im Vergleich zu massiven Ziegeln relativ leichter Formkörper entsteht. Als ausbrennbare Materialien wurden bisher Holz in Form von Sägespänen und Sägemehl, Torf, Kohle und auch verschiedene Kunststoffe, z.B. Styropor verwendet. Besonders die mit Hilfe von Styropor hergestellten keramischen Leichtbauwerkstoffe haben bereits interessante Anwendungsgebiete gefunden.
  • Dsweiteren ist es bereits bekannt, keramische Leichtbauwerkstoffe durch sogenannte Kaltporosierung (vgl.: Dokumentation 3. Internationaler Mauerwerkskonferenz, Essen 1973, Keramische Leichtbauwerkstoffe, M. Albenque), d.h. durch Zugabe von Schäumungsmittel, wie Teepol (Shell), Aphrosol (ICI), Schäumungsmitteln aus der Gruppe der Tenside und anderen herzustellen; es entsteht dadurch sogenannter Schaumton.
  • Auch ist es möglich, durch geeignete brenntechnische Maßnahmen, wie sie aus der Herstellungstechnik von Blähton, dem sogenannten Thermoschaumton, bekannt sind, zu keramischen Leichtbauwerkstoffen zu gelangen. Häufig werden dabei auch chemische Hilfsstoffe, z.B. Gasbildner, der Ziegelmasse zugesetzt, um eine ausreichende Blähwirkung während der keramischen Verfestigung des Materials im sogenannten Blähbereich sicherzustellen.
  • Selbst geringe Zusätze von ausbrennbaren Materialien oder Schäumern erhöhen jedoch bereits die Produktkosten beträchtlich, und zwar sowohl von der Material- als auch von der Verfahrensseite her, weil zum einen die Materialien selbst recht teuer sind und weil sie zum anderen kostspielige Maßnahmen (wie Rauchgaswäsche) zur Reinhaltung der Umwelt bzw. zur Verringerung der Schadstoffemission erforderlich machen, Außerdem wird bei Verwendung der herkömmlichen ausbrennbaren Materialien die Korrosion der Brennanlagen stark erhöht.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebenen Nachteile zu beseitigen oder zumindest soweit zu reduzieren, daß der Gesamtaufwand für die Herstellung des keramischen Leichtbauwerkstoffes erheblich vermindert wird. Außerdem war eine Verbesserung oder Optimierung der in der Bautechnik gewünschten physikalischen Eigenschaften des Produktes erwünscht.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit dem im beigefügten Hauptanspruch beschriebenen Verfahren in überraschend einfacher Weise gelöst werden kann, Das Besondere des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht also darin, daß als ausbrennbares Material ein sprühgetrockneter Zellulose-Abfallstoff, z.B. ein Abfallstoff der Zellstoffindustrie oder aufbereitetes, d,h, mit Wasser versetztes und dann sprühgetrocknetes, Altpapier, Pulpe oder Zellulosebrei, verwendet wird; dieser Abfallstoff wird dann allein oder zusammen mit herkömmlichen ausbrennbaren Materialien den keramischen Rohstoffen in einem'Anteil von 5 bis 40 Vor.% - das ist die Gesamtmenge an ausbrennbarem Material bezogen auf das Gemisch aus Rohstoffen und ausbrennbarem Materialien - zugefügt. Die Masse wird danach in herkömmlicher Weise zu Formkörpern verarbeitet und schließlich zu Bauelementen, d.h. Ziegel, Fassadenplatten oder dgl., gebrannt0 Die erfindungsgemäß verwendeten Abfallstoffe fallen in großen Mengen an. Sie ließen sich bisher nicht verwerten, sondern mußten deponiert oder anderweitig mit hohen Kosten beseitigt werden.
  • Ein weiterer sehr wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens geht darauf zurück, daß die sprühgetrockneten Zellulose-Abfallstoffe in Form von relativ gleichmäßigen Kügelchen vorliegen Die Verwendung solcher Partikel führt zu einer vergleichsweise sehr gleichmäßigen Porosität in dem fertigen keramischen Leichtbauwerkstoff. Dies wiederum. begünstigt die bereits genannten physikalischen Eigenschaften, wie Schallabsorption, Wärmedämmung usw., was schließlich zur Verbesserung des Raumklimas und zu energiesparenden Bautechniken beiträgt. Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung werden sprühgetrocknete Zellulose-Abfallstoffe in Form von Kügelchen in der Größenordnung zwische 50 und 500 /u bevorzugte Durch die verbesserte Gleichmäßigkeit in der Porosität des erfindungsgemäß hergestellten Leichtbauwerkstoffes wird auch die mechanische Festigkeit des Endproduktes erhöht. Für die Dekorfähigkeit des Werkstoffes ist die gleichmäßige Porengröße ebenfalls günstig, was sich z.B.
  • beim Aufbringen dünner Farbglasuren zeigt Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Porosität durch Zumischung von pulverförmigen Treibmittel in den Zellulose-Abfallstoff noch gesteigert0 Die Treibmittel können dabei organischer oder anorganischer Natur sein, z0B. übliche N2-Abspalter, Chlorkalk, Aluminiumpulver, Calciumcarbid und andere In einer noch weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich ausbrennbares, aus zerkleinerten Abfall-Textilien hergestelltes Fasermaterial den keramischen Rohstoffen zugemischt, wodurch sich eine richtungsorientierte, für manche Anwendungszwecke günstigere Porosität erreichen läßt.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also nicht nur eine erhebliche Einsparung im Herstellungsaufwand - vor allem wegen der geringen Kosten fiir das ausbrennbare Material und wegen der Umweltfreundlichkeit des Verfahrens - erreicht, sondern auch gleichzeitig ein technisch fortschrittlicher Lechtbauwerkstoff erzeugt.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung anhand von speziellen Ausführungsbeispielen der Erfindung hervor.
  • Beispiel 1: Der schlammartige Abfall aus einer Fabrik der Zelluloseindustrie, der bis ca. 35 % Feststoff-Anteile - vornehmlich Zellulose und andere organische Substanzen - enthält, wird zunächst sprühgetrocknet. Die Viskosität des Schlammes und die Verfahrensparameter für die Sprühtrocknung werden dabei so eingestellt, daß das getrocknete Gut in Form von rieselfähigem, kugelförmigem Granulat der Korngröße 100 bis 150 /um vorliegt. Die Restfeuchte des Granulats ist kleiner als 1,0 %. Diese Bedingungen sind bei Einhaltung folgender Verfahrensparameter zu erzielen: Feststoff-Anteil 32 % Viskosität (gemessen mit dem Aus auf viskosimeter nach Lehmann) 12 sec Eingangstemperatur im 350 -3800C Sprühturm 350 -380°C Sprühdüse 0,8 mm Druck 2,5 atü Ausgangstemperatur 120°-140°C Das kugelförmige Granulat wurde in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung über eine im Ziegeleiwesen übliche Dosiereinrichtung (Dosierfilter, Kastenbeschicker o.ä.) dem Ziegelrohstoff Lehm oder Ton in einem Anteil von ca. 35 Vor.%' zugemischt, und die Masse anschließend mit Hilfe einer Vakuumstrangpresse zu Ziegeln verpreßt. Je nach den gewählten Brennbedingungen wurden bei Maximaltemperaturen zwischen 9000 und 10000C Körper mit Raumgewichten zwischen 1,4 kr und 1,65 kr erhalten.
  • dm dm Beispiel 2: Ein sprühgetrockneter Zellulose-Abfallstoff wurde als Porenbildner in einer Menge von 10 - 40 Vol.% in eine konventionelle keramische Masse zur Herstellung von Hintermauerziegeln, die aus Ziegellehm und Sand als Magerungsmittel bestehen - Raumgewicht 1,8 - 2,0 kg/l -,eingeführt, Der Anteil an Porenbildner wurde zur Erzielung von unterschiedlichen Gewichtserleichterungen, die unter Beibehaltung der erforderlichen Normfestigkeit erzielt werden sollten, in den angegebenen Grenzen variiert, Wichtig war dabei, daß die Porenbildner-Kügelchen eine bestimmte Teilchengröße, vorzugsweise 50 - 100 /U, nicht überstiegen, damit die Stege zwischen den einzelnen Löchern der Gittersteine nicht in ihrer statischen Festigkeit geschwächt wurden. Würde nämlich z.B. die Stegdichte 5 mm und der Kugeldurchmesser des Ausbrennstoffes 3 mm annehmen, so verbliebe nur noch ein Rest an statischer Festigkeit. Bei der dngestrebten Mikroporosität wurde der Querschnitt des Steges deshalb gleichmäßig porosiert und damit eine bessere Verteilung der Statik erreicht, Die zu erzielende Porengröße konnte, je nach Anwendungszweck des fertigen Baustoffes, eingestellt werden.
  • Die Zugabe des Porosierungsmittels erfolgte im Zwangsmischer; sehr gut bewährte sich ein Doppelwellenmischer zum Homogenisieren der Masse. Die so aufbereitete Masse wurde dann durch die Vakuumanlage dem entsprechenden Mundstück der Ziegelpresse zugeführt.
  • Der Einsatz eines Porenbildners der erfindungsgemäß vorgesehenen Art ermöglichte die Anwendung von Vakuum ohne Einschränkung seiner Menge und Art Gleichzeitig wurde es möglich, kontinuierlich zu fertigen und Massenartikel zu produzieren Die mit dem Porenbildner hergestellten Steinrohlinge wurden dann im üblichen Produktionsgang (Trocknen und Brennen) weiterverarbeitet. Beim keramischen Brand erfolgte der Ausbrennvorgang Ein zusätzlicher Energieaufwand war nicht erforderlicho Die nach diesem Verfahren erzielte Gewichtserleichterung betrug 5 bis 40 %.
  • Zweck der Herstellung solcher Leichtbauwerkstoffe ist es, entsprechend der gültigen DIN-Norm ein Raumgewicht der Steine von 0,8 kg/l und darunter zu erreichen. Dieser Wert ist erforderlich, um die geforderte Wårmedämmung x = 0,25 kcal/ moh¢°C zu erhalten.
  • Beispiel 3: Eine feuerfeste Masse, bestehend aus Schamotte verschiedener Körnungen und einem feuerfesten Bindeton, wurde mit dem erfindungsgemäß verwendeten Porenhildner gemischt und entsprechend der konventionellen Steinherstellung über eine Strangpresse plastisch verformt oder in einer Trockenmischung zu Steinen verpreßt. Die so geformten Steinrohlinge wurden in der üblichen Art und Weise getrocknet und gebekannt, Auf diese Weise war es möglich, feuerfeste Leichtsteine jeder Qualität und Größe mit einem beliebig einstellbaren Raumgewicht herzustellen.

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1.
  2. Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen j Leichtbauwerkstoffes, bei dem keramische Rohstoffe mit ausbrennbaren Materialien vermischt, danach zu Formkörpern verarbeitet und schließlich zu Bauelementen gebrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als ausbrennbares Material allein oder zusätzlich ein sprühgetrocknete Zellulose-Abfallstoff verwendet und den keramischen Rohstoffen in einem Anteil von 5 - 40 Vol.% bezogen auf die Gesamtmenge zugemischt wird0 2e Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sprühgetrocknete Zellulose-Abfallstoff im wesentlichen aus kugelförmigen Teilchen mit einem Durchmesser von 50 - 500 /u besteht,
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zellulose-Abfallstoff pulverförmige Treibmittel zugesetzt werden0
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zellulose-Abfallstoff zusätzlich ein ausbrennbares, aus zerkleinerten Abfall-Textilien bestehendes Fasermaterial zugemischt wird0
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