DE2641631B2

DE2641631B2 - Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen Leichtgewichterzeugnisses

Info

Publication number: DE2641631B2
Application number: DE19762641631
Authority: DE
Inventors: Sven Ponte Capriasca Fernhof (Schweiz); Peter 7582 Buehlertal Glienke
Original assignee: GLIENKE PETER O 7582 BUEHLERTAL
Current assignee: GLIENKE PETER O 7582 BUEHLERTAL
Priority date: 1976-09-16
Filing date: 1976-09-16
Publication date: 1979-08-09
Also published as: DE2641631C3; DE2641631A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines porösen, keramischen Leichtgewichtserzeugnisses in Form tragender oder nichttragender Konstruktionselemente für Bauzwecke, Isolierkörper, keramische Filter, Kühlkörper und Drainagerohre, bei dem einer keramischen Rohmasse verdampfbare und/oder ausbrennbare granulatförmige, eine Glasurmasse enthaltende Porenbildner mit einem Durchmesser von etwa 0,5 bis 6,0 mm zugegeben werden, die Rohmischung geformt wird und die Formlinge getrocknet und gebrannt werden.

Zur Herstellung poröser keramischer Leichtgewichtserzeugnisse, insbesondere Mauerziegel in der Form von Hochlochziegeln ist bekannt, granulatförmige organische Stoffe, wie geschäumte Kunststoffkügelchen, Sägemehl, Torf, Kohlenstaub, Samenkörner od. dgl. in die keramische Rohmasse, zu der aufbereitete Tonmassen, feuerfeste Tonversätze, Diatomeenerden u. dgl. gehören, einzumischen, die nach der Formgebung beim Trocknen und Brennen der Formlinge entsprechende Poren hinterlassen. Die nach diesen Verfahren hergestellten porösen keramischen Produkte sind in Abhängigkeit von der zugemischten Menge Porenbildner wesentlich leichter als die ohne solche Porenbildner hergestellten Produkte.

Eine bedeutende Anwendung hat ein Verfahren zur Herstellung von Hochlochziegeln gefunden, bei dem als Porenbildner geschäumte Polystyrolkügelchen mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 4 mm Verwendung finden. Die geringere Scherbendichte erlaubt die Fertigung großer Blocksteine. Weiterhin zeichnen sich diese Mauerziegel durch eine sehr gute Wärmedämmung aus.

Der Porosierungsgrad solcher porösen, keramischen Leichtgewichtserzeugnisse ist jedoch in nachteiliger Weise begrenzt, da mit zunehmender Porosierung die Druckfestigkeiten erheblich abnehmen. In der Praxis war man daher gehalten, einen Porosierungsgrad zu wählen, bei dem die durch die Bauvorschriften vorgeschriebenen Druckfestigkeiten eingehalten werden.

Als verdampfbare und/oder ausbrennbare Porenbildner sind die verschiedenartigsten organischen Stoffe vorgeschlagen worden, von denen viele, beispielsweise Samenkörner, Papierschnitzel, Hobelspäne, massive Kunststoffpartikel od. dgl. aus Kostengründen oder aus technischen Gründen nicht zur praktischen Anwendung gelangten. Praktische Bedeutung hat nur die Verwendung von Sägemehl und vor allem von geschäumten Polystyrolkügelchen erhalten. Während Sägemehl relativ feine Poren hinterläßt, liegen die Porendurchmesser bei den mit geschäumten Polystyrolkügelchen hergestellten keramischen Produkten in der Größenordnung von etwa 1,0 bis 4,0 mm. Die geschäumten Polystyrolkügelchen werden aus expandierbarem Polystyrolgranulat durch Wärme- und Dampfeinwirkung vorgefertigt.

Um einen höheren Porosierungsgrad bei solchen porösen, keramischen Leichtgewichtserzeugnissen bei gleichbleibender Druckfestigkeit oder aber eine Erhöhung dei Druckfestigkeit bei gleichbleibendem Porosierungsgrad zu erreichen, ist es auch bereits bekanntgeworden, die durch die Porenbildner gebildeten Porenräume hohlkugelförmig auszubilden und deren Wandungen mit keramischer Schmelze bzw. mit Glasmasse auszukleiden. Dies erfolgt nach dem Stande der Technik durch den Einsatz von Kohlepellets mit einer Größe von 0,5 bis 5 mm als Porenbildner, wobei den Kohlepellets keramische Flußmittel, wie Salz, Soda, Sulfitablauge und Wasserglas, zugemischt ist. Die Verwendung dieser Kohlepellets hat jedoch erhebliche Nachteile, wobei der wesentliche Nachteil darin zu sehen ist, daß die Kohle, welche ja gleichmäßig verteilt in dem ganzen Formling eingeschlossen ist, nicht vollständig ausbrennt. Hierdurch verbleibt, auch bei oxidierendem Brennen ein nicht ausreichend gebrannter Kern im Formling, der zu einer starken Verringerung der Druckfestigkeit führt. Außerdem läßt sich gemahlener Kohlenstaub nur sehr schwierig mit den keramischen Flußmitteln vermischen, was zur Folge hat, diß die vorgesehenen Glasurschichten in den Poren ungleichmäßig sind oder gar fehlen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art derart auszubilden, daß eine bestmögliche Festigkeit des gebrannten keramischen Produkts erreicht wird, wobei die Glasurmasse besonders gleichmäßig in granulatförmigen Porenbildnern verteilt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß expandierbares Kunststoffgranulat mit einer feingemahlenen Glasurmasse vermischt und die Mi-

schung zu einem granulatformigen Porenbildner aufgeschäumt wird.

Durch die Verwendung des expandierbaren Kunststoffgranulats wird eine wesentlich gleichmäßigere Verteilung der Glasurmasse in dem Granulat erzielt, so daß auch eine gleichmäßigere Festigkeit des gebrannten Produkts über dessen gesamten Querschnitt gewährleistet ist. Darüber hinaus besteht der wesentliche Vorteil, daß im gebrannten Produkt keine unverbrannten Kohleteilchen verbleiben, die die Festigkeit beeinträchtigen. Die hierdurch zulässige größere Belastbarkeit ermöglicht es, den Anwendungsbereich der einer höheren Güteklasse entsprechenden porosierten Bauziegeln, insbesondere Hochlochziegel, zu erweitern. Andererseits können aber auch porosierte Bauziegel hergestellt werden, welche bei den bisher üblichen Druckfestigkeiten einen wesentlich höheren Porosierungsgrad aufweisen und damit eine verbesserte Wärmedämmung ergeben. Das Verhältnis zwischen Druckfestigkeit und Wärmedämmung kann daher in vorteilhafter Weise dem Verwendungszweck des porösen keramischen Produkts bestmöglich angepaßt werden.

Die Porenwandungen können durch den Glasurfiim völlig oder teilweise bedeckt sein. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß in den Porenräumen zusätzlich dünne Glasurfilme netzartig angeordnet sind, welche zu einer skelettartigen Versteifung und damit zu einer weiteren Festigkeitserhöhung beitragen.

Die Vorfertigung der mit einer Glasurmasse versetzten Porenbildner kann in einem weiten Rahmen den gewünschten Verhältnissen und den verwendeten Stoffen angepaßt werden. Zweckmäßigerweise wird das expandierbare Kunststoffgranulat durch Wärmeeinwirkung, z. B. in einem Extruder, plastifiziert. Eine feingemahlene Glasurmasse eingemischt und die Mischung zu einem granulatformigen Porenbildner mit einem Durchmesser von etwa 0,5 bis 6,0 mm aufgeschäumt. Das Aufschäumen erfolgt in bekannter Weise durch Dampfwärmeeinwirkung, bei der die in dem Kunststoffgranulat enthaltenen Blähmittel zur Wirkung kommen. Als expandierbares Kunststoffgranulat kann beispielsweise Polystyrol oder Polyurethan und als Glasurmasse können Glasurfritten, Glas oder mineralische Rohstoffe wie Kalifeldspat, Natronfeldspat, Nephelin, Syenit oder Colemanit im feingemahlenen Zustand verwendet werden. Eine geeignete Grundmischung besteht beispielsweise aus etwa 50 bis 75 Gewichtsteilen (nachfolgend abgekürzt GT bezeichnet) expandierbarem Polystyrol, die mit etwa 25 bis 50 GT auf eine Korngröße kleiner als 50 μηι gemahlenem Altglas vermischt werden. Dieser Grundmischung kann auch eine kleine Menge eines Gleitmittels, z. B. Talkum, zugegeben werden. Ebenso kann der Mischung auch Holzmehl, Kohlenstaub, Torfmehl oder Mischungen hieraus zugegeben werden. Die Glasurmasse ist in dem Porenbildner dann gleichmäßig verteilt.

Zur Herstellung von porösen keramischen Produkten werden die erfindungsgemäß vorgefertigten Porenbildm ■ in bekannter Weise Tiit einer keramischen Rohmasse, die aus Ton, feuerfestem Ton, Tonschiefer, Kaolin, Schamotte oder Mischungen hieraus bestehen kann, vermischt und diese Rohmischung dann zu Ziegeln, Platten, Rohren od. dgl. geformt. Die Formlinge werden anschließend getrocknet und gebrannt. Diese Verfahrensweise empfiehlt sich vor allem für die Massenproduktion von Ziegelsteinen, Ziegelplatten oder anderen Ziegelerzeugnissen für Bauzwecke oder zur Wärmeisolierung, wo der Porosierungsgrad in Abhängigkeit von den erforderlichen > Festigkeiten begrenzt ist und in der Regel bis zu etwa 50% des Scherbenvolumens einnimmt. Die Formgebung kann durch Strangpressen, Gießen oder als Stampfmassen erfolgen. Auch kann die Rohmischung zusätzlich mit Schaumbildnern oder Gastreibmitteln

i" versetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert, wobei auf die beigefügte Tabelle Bezug genommen wird. In den Beispielen 1-4 wurden Lochziegel, deren Format L/B/H -

i"> 240/300/113 mm betragen, mit verschiedenen Lochanteilen und Porenbildnern, und im Beispiel S halbfeuerfeste Vollziegel auf einer Strangpresse hergestellt.

Alle in den Beispielen expandierten Porenbildner

2i) wurden über Extruder produziert und die kugel- bzw. linsenförmigen Granulate in Dampfwärme expandiert.

Die Mischungsverhältnisse für die Bestandteile der Porenbildner sind in Gewichtsteile (GT) und für die

r> Porenbildner und keramische Masse in Raumteilen (RT) angegeben.

Die Dichte und das Volumen der Porenbildner wurde na;h tier Wasserverdrängungsmethode ermittelt.

Beispiel 1

Aus 50 GT expandierbarem Polystyrol und 50 GT gemahlenem Altglas mit einer Korngröße < 50 um wurden aufgeschäumte Porenbildner mit einer Dichte von 48 kg/m³ und Durchmessern zwischen 1,0 und 5,0 mm hergestellt. Die Zusammensetzung des Altglases war:
73% SiO₂

1% AI₁O₃
•ίο 11% CaO
14% Na₂O
1% K₂O.

27 RT aus diesen Porenbildnern wurden mit 73 RT

aufbereitetem Ton gemischt, zu Lochziegeln mit 31 % Lochanteil geformt und in üblicherweise getrocknet und bei 980° C gebrannt. Die Ausgangsrohdichte des

verwendeten Tones betrug 1,78 kg/dm¹.

Die hergestellten Lochziegel hatten eine Scherbenrohdichte von 1,35 kg/dm , eine Rohdichte von •io 0,93 kg/dm³ und eine Druckfestigkeit von 166 kg/ cm². Die Porenflächen waren völlig und gleichmäßig mit Glasur gedeckt.

Zum Vergleich hergestellte Lochziegel mit gleichem Mischungsverhältnis von Ton und aufgeschäumten Polystyrol hatten eine Druckfestigkeit von 114 kg/cm².

Beispiel 2

Wie im Beispiel 1 wurden Lochziegel hergestellt,

bo wobei aufgeschäumte Porenbildner mit einer Dichte

von 33 kg/m³ und Durchmessern von 0,5 bis 3,0 mm verwendet wurden. Die Porenbildner bestanden aus 75 GT expandierbarem Polystyrol, 23 GT Glasur mit einer Korngröße von <40 um und 2 GT Gleitmittel

_h5 (Talkum).

Die Glasur hatte folgende Zusammensetzung:

60% SiO₂

30% Na₂O

10% Al₂O₃

Die hergestellten Lochziegel hatten eine Scherbenrohdichte von 1,32 kg/dm³, eine Rohdichte von 0,91 kg/dm³ und eine Druckfestigkeit von 148 kg/ cm². Die Glasur hatte sich netzartig und gleichmäßig auf die Porenfläche verteilt.

Beispiel 3

Aus 25 GT expandierbarem Polystyrol, 20 GT Kohlenstaub und 55 GT Altglas gemäß Beispiel 1 wurden aufgeschäumte Porenbildner mit einer Dichte von 112 kg/m³ und Durchmessern zwischen 2,0 und 3,0 mm hergestellt.

Diese Porenbildner wurden zu 9 RT mit 91 RT Ton wie im Beispiel 1 gemischt und zu Lochziegeln mit 63% Lochanteil geformt. Die Stege zwischen den Löchern betrugen 4 mm. Die gebrannten Lochziegel hatten eine Scherbenrohdichte von 1,64 kg/dm³, eine Rohdichte von 0,61 kg/dm³ und eine Druckfestigkeit von 128 kg/cm^z. Die Glasurschicht deckte die Porenflächen vollständig und gleichmäßig.

Vergleichsziegel gleicher Dichte wurden mit aufgeschäumtem Polystyrol hergestellt. Diese wiesen eine Druckfestigkeit von 101 kg/cm² auf.

Beispiel 4

50 GT expandierbares Polystyrol, 48 GT Glasurmischung und 2 GT Gleitmittel (Talkum) wurden gemischt, geformt und zu Porenbildnern mit einer Dichte von 53 kg/m³ und Durchmessern von 0,5 bis 2,0 mm aufgeschäumt. Die Glasurmischung bestand aus 30 Teilen Kali-Feldspat

30 Teilen Nephelin-Syenit

40 Teilen Colemanit

74 RT der Porenbildner wurden mit 26 RT keramischer Mr₁SSe aus hochtonerdehaltigen Substanzen und Diatomeenerde gemischt und in üblicher Weise geformt, getrocknet und gebrannt. Der halbfeuerfeste Isolierstein hatte eine Dichte von 0,38 kg/dm³, 73% Porosität und eine Kaltdruckfestigkeit von 38 kg/cm².

Ein zum Vergleich hergestellter Isolierstein gleicher Masse und Porosität mit aufgeschäumtem Polystyrol als Porenbildner hatte eine Kaltdruckfestigkeit von 16 kg/cm².

	Beispiel	1	2	3	4
	0 Poren bildner mm	1,0-5,0	0,5-3,0	2,0-3,0	0,5-2,0
U)	Dichte Poren bildner kg/m³	48	33	112	53
I)	Brenn tempe ratur ⁰C	980	980	980	1120
	Ton kg/dm³	1,78	1,78	1,78	1,43
20	Scherben kg/dm³	1,35	1,32	1,64	0,38
	Ziegel kg/dm³	0,93	0,91	0,61	0,38
	Loch anteil %	31	31	63
	VoI. Ton	73	73	91	26
1(1	% Poren	27	27	9	74
	Porosität ca. %	24	26	8	73

Druckfestigkeit neues Verfahren kg/cm²

148

128

Druckfestigkeit Vergleich kg/cm²

28

114

101

16

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen Leichtgewichtserzeugnisses in Form tragender oder nichttragender Konstruktionselemente für Bauzwecke, Isolierkörper, keramische Filter, Kühlkörper, Drainagerohre, bei dem einer keramischen Rohmasse verdampfbare und/oder ausbrennbare granulatförmige, eine Glasurmasse enthaltende Porenbildner mit einem Durchmesser von 0,5 bis 6,0 mm zugegeben werden, die Rohmischung geformt wird und die Formlinge getrocknet und gebrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß expandierbares Kunststoffgranulat mit einer feingemahlenen Glasurmasse vermischt und die Mischung zu einem granulatförmigen Porenbildner aufgeschäumt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als expandierbares Kunststoffgranulat Polystyrol oder Polyurethan und als Glasurmasse keramische Glasurfritten, Glas oder mineralische Rohstoffe wie Kalifeldspat, Nephelin-Syenit oder Colemanit in feingemahlenem Zustand verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 50-75 GT expandierbares Polystyrol mit 25-50 GT auf eine Korngröße kleiner als 50 μπι gemahlenem Altglas vermischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung aus expandierbarem Kunststoffgranulat und Glasurmasse ein Gleitmittel zugegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung Holzmehl, Kohlenstaub, Torf oder Mischungen hieraus zugegeben wird.