DE4333235A1 - Verfahren zur Herstellung keramischer Formkörper, insbesondere porosierter Leichthochlochziegel, und kermische Formkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung keramischer Formkörper, insbesondere porosierter Leichthoch­ lochziegel, bei dem der tonartigen Rohmasse vor dem Trocknen und Brennen mindestens ein Zuschlagstoff beigemischt wird, und auf keramische Formkörper aus einer tonartigen Rohmasse mit mindestens einem Zuschlagstoff.

Porosierte Leichthochlochziegel weisen in der Regel einför­ mig angeordnete, schmale, parallel oder schräg zur Außenflä­ che verlaufende Löcher und gradlinig zwischen der Außen- und Innenfläche verlaufende Stege auf. Diese Ziegel werden wegen ihrer hohen Wärmedämmung als Mauerziegel zur Herstellung der Außenwände von Bauwerken verwendet. Für eine hohe Wärmedäm­ mung wird der Lochanteil und die Porosität des Ziegelscher­ bens so erhöht, daß die Ziegelrohdichte höchstens 1,0 kg/dm³ beträgt. Eine günstige Wärmedämmung läßt sich durch schmale, parallel zur Außenfläche verlaufende, im Querschnitt recht­ eckige oder ovale Löcher erzielen. Zur Aufnahme der Druck­ kräfte sind die umschließenden Wände in der Regel etwa dop­ pelt so dick ausgebildet, wie die Stege des Ziegels. Dies ist jedoch insofern nachteilig, als die im Mauerwerk neben­ einanderliegenden, aus Festigkeitsgründen ohnehin dicken Stoßwände eine relativ breite Wärmebrücke bilden. Diese Wärmebrücken stellen gewissermaßen die wärmetechnische Schwachstelle dar. Die Optimierung der Leichthochlochziegel für Wärmedämmzwecke hat jedoch zu einer erheblichen Ver­ schlechterung der Schalldämmung geführt. Verantwortlich sind hierfür Dickenresonanzen, die durch einen sehr geringen Elastizitätsmodul senkrecht zur Wandfläche bedingt sind. Bei Ziegelsteinen tritt mit gegeneinander versetzten Stegen eine erhebliche Resonanzerhöhung auf. Um die Wärme- und Schall­ dämmung sowie die Druckfestigkeit zu verbessern, wurde bereits vorgeschlagen, daß die Dicke der die Stoßflächen bildenden Wandungen etwa der halben Dicke der geradlinig verlaufenden Stege entspricht. Hierdurch wird zunächst der wärmetechnische Vorteil erzielt, daß die nebeneinanderlie­ genden Stoßwände benachbarter Steine zusammen die gleiche Dicke haben, wie die rechtwinklig zur Außen- und Innenfläche verlaufenden Stege und somit Wärmebrücken vermieden werden. Gleichfalls wird aber durch die geradlinig verlaufenden Stege in Verbindung mit dem gleichdicken aneinanderliegenden Paar Stoßwände die erwünschte Steifigkeit der Ziegel senk­ recht zur Wandfläche erzielt, um ein hohes Maß an Schalldäm­ mung zu bilden. Schließlich werden die Druckkräfte gleich­ mäßig auf die Seitenwände und auf die im Innern des Ziegels angeordneten Stege verteilt.

Derartige Leichthochlochziegel erfüllen jedoch nicht die Anforderungen der neuen Wärmeschutzverordnung hinsichtlich einer entsprechend hohen Wärmedämmung. Um die aus Leicht­ hochlochziegeln gebildete monolithische Wand weiter wett­ bewerbsfähig zu halten, ist daher eine Verbesserung der Wärmeleitzahl des Ziegelscherbens unerläßlich. Eine Wärme­ leitzahl von Lambda 0,18 W/ (mK) ist nur durch ein optimales Lochbild, eine Nut-Feder-Verbindung und eine Absenkung der Ziegelrohdichte auf 0,8 kg/dm³ möglich. Untersuchungen haben gezeigt, daß nur durch die Absenkung der Scherbenrohdichte, d. h. stärke Porosierung der Stege dem Wärmedurchfluß ein entschiedener Widerstand entgegengebracht werden kann. Eine weitere Absenkung der Scherbenrohdichte auf 0,8 kg/dm³ ist mit den derzeitigen Porosierungsmitteln, wie Papierfang­ stoff, Sägemehl oder Polystyrol nicht mehr möglich, weil dadurch zuviel Heizenergie in den Ziegel eingebracht wird. Diese Energie wird bei dem Brennprozeß unkontrolliert frei und führt unweigerlich zu Ausschuß. Aus der DE-PS 11 26 302 ist das grundsätzliche Verfahren zur Herstellung von kera­ mischen Leichtgewichtserzeugnissen bekannt, bei dem eine Rohmasse, z. B. Ton, vor dem Trocknen und Brennen mit einem Füllmittel in Gestalt von Kunstharzteilchen gemischt wird, wobei als Ausbrennstoff Kunstharzhohlkörper, insbesondere von Kugelform, verwendet werden. Die aus plastischer Masse bestehenden Hohlkörper besitzen eine Zusammendrückbarkeit, die so groß ist, daß die Schrumpfung der Rohmasse während des Trocknungsvorganges nicht behindert wird. Der plastische Stoff in hohler Teilchenform kann in den Ton in irgendeiner geeigneten Stufe der Aufbereitung der Rohmasse vor dem For­ men eingebracht und z. B. mit dem trocknen Ton vor oder nach dem Zusatz von Wasser gemischt werden. Als plastischer Stoff werden verwendet: Polystyrol, Phenolharz, Polyvinylstoff, wie z. B. Polyvinylchlorid, ungesättigte Polyester, Harn­ stoffharz, Polyrethan, Polyäthylen, Polyisobutylen, Latex, Silikone und cellulose Derivate, wie z. B. Celluloseacetat. Dieses bekannte Verfahren gestattet zwar die Herstellung von zellenartig aufgebauten Ziegeln mit sehr dünnen Zellenwänden bei gleichzeitig gegebener geringer Dichte und hoher Druck­ festigkeit, jedoch wird ein solcher Ziegel der immer stärker werdenden Forderung nach höherer Wärmedämmung nicht gerecht.

Weiterhin bekannt sind Leichtziegel, bei deren Herstellung Ton mit verbrennbaren organischen Stoffen, z. B. Sägemehl, Torf, Kohlenstaub, Holzkohlenstaub, Naphtalin, Papier und dergleichen gemischt wird. Diese Leichtziegel haben den Nachteil einer relativ geringen Dichte, einer schlechten Vermischbarkeit der Rohstoffe, einer geringen Druckfestig­ keit mit steigendem Anteil an Ausbrennstoffen, weil die Trockenschwindung des Tones behindert wird, einer Verlänge­ rung der Trockenzeit infolge der Aufnahme von Feuchtigkeit durch die Ausbrennstoffe und einer Bruchbildung beim Bren­ nen, durch in die Zellen eingeschlossene Feuchtigkeit, die plötzlich verdampft wird. Auch diese Leichtziegel erfüllen nicht die Forderung nach höherer Wärmedämmung gemäß der neuen Wärmeschutzverordnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die bekannten Eigenschaften von keramischen Formkörpern, insbesondere von porosierten Leichthochlochziegeln unter Verwendung wieder­ verwertbarer Abfallmaterialien verbessert werden und sich ein formstabiler hochwärmedämmender porosierter Leichthoch­ lochziegel mit hohen Festigkeitseigenschaften ergibt, der bei der Herstellung keine brenntechnischen Probleme und keine nachteiligen Schadstoffemissionen bringt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Zuschlagstoff ein homogen aufbereitetes Recyclat aus ge­ brauchter, als Filterhilfsmittel eingesetzter Kieselgur verwendet wird.

Bei einer alternativen Lösung wird als Zuschlagstoff ein ho­ mogen aufbereitetes Recyclat aus gebrauchten Tiefenfilter­ schichten aus der Getränke- und Lebensmittelfiltration ver­ wendet.

Eine weitere alternative Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß als Zuschlagstoff ein homogen aufbereitetes Recyclat aus gebrauchtem, als Filterhilfsmittel eingesetzter Kieselgur und aus gebrauchten Tiefenfilterschichten aus der Getränke- und Lebensmittelfiltration verwendet wird.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Zu­ schlagstoffe, speziell für Leichthochlochziegel, erfüllen aufgrund ihrer Struktur und Beschaffenheit alle Anforde­ rungen an erhöhter Wärmdämmung, Festigkeit, Formstabilität und Gewichtsreduzierung und leisten einen hohen Beitrag für den Umweltschutz.

Der entscheidende Unterschied zu den bekannten Ziegeln wird folgendermaßen begründet:

Der Ziegelscherben aus dem Rohstoff "Ton" hat ein Gewicht von ca. 1,65kg/dm³ Kieselgur, welche auch anorganisch ist, hat ein Gewicht von ca. 0,6 kg/dm³, während Filterschichten aufgrund des Celluloseanteils ein Gewicht von nur ca. 0,4 kg/dm³ aufweisen. Diese "leichtgewichtigen" Rohstoffe tau­ schen erfindungsgemäß "schweren" Ton aus. Die starke Ge­ wichtsverminderung wird somit mit einem anorganischen Roh­ stoff, der keine brenntechnischen Probleme bringt, vollstän­ dig erreicht.

Bei der Filtration von Getränken kommen neben Tiefenfilter­ schichten auch Kieselguren als Anschwemm-Materialien zum Einsatz. Die weitaus größten Mengen an Filterhilfsmitteln fließt dabei in die Bierfiltration/Lebensmittelfiltration ein. Beim Gebrauch der Tiefenfilterschichten, die aus 50% Kieselgur und 50% Cellulose bestehen, wird der Rohstoffcha­ rakter des Materials nicht verändert. Durch den Filtrations­ vorgang werden die Filterschichten jedoch mit Stoffen ange­ reichert, die eine Wiederverwendung im Herstellungsprozeß nicht zulassen. Kieselgurschlamm kann ohne vorhergehende Aufbereitung ebenfalls nicht für die Filtration wiederver­ wendet werden. Allein in der Bundesrepublik Deutschland fal­ len jährlich ca. 100 000 Tonnen derartiger Abfallprodukte an, die entsorgt werden müssen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nunmehr eine vorteilhafte Zweitverwertung der wertvollen Grundsubstanzen dieser Abfallprodukte erreicht.

Die Entwicklung der zugehörigen Technologien bei der Aufbe­ reitung dieser Abfallprodukte als Zuschlagstoffe für kera­ mische Formkörper hat ergeben, daß bei Einsatz von ca. 20% VOL-Bestandteilen dieser Zuschlagstoffe die Festigkeit und Formstabilität der keramischen Formkörper, insbesondere der Leichthochlochziegel, erhalten bleibt, die Wärmedämmung wesentlich erhöht wird und ein hoher Nutzen aus der Abfall­ verwertung erzielt wird.

Bevorzugt wird als weiterer Zuschlagstoff ein homogen auf­ bereitetes Recyclat aus einem Rest an Kieselgur enthaltenen Papiersäcken verwendet. Solche leeren Papiersäcke, mit denen Kieselgur den Anwendern geliefert wird, können wegen des Restinhaltes an Kieselgur nicht in üblicher Weise entsorgt werden. Eine Verwertung derartiger Säcke auf einer niedri­ geren Stufe wird somit erstmals erfindungsgemäß durch den unmittelbaren Einsatz bei der Herstellung keramischer Form­ körper aufgezeigt. Hierbei werden die Säcke mechanisch zer­ kleinert und bilden mit dem Rest an Kieselgur einen weiteren vorteilhaften Zuschlagstoff, der eine hohe Porosierung mit guten Wärmedämmeigenschaften und Gewichtsreduzierung des Formkörpers bewirkt.

Um eine einwandfreie Vermischung der tonartigen Rohmasse mit der gebrauchten Kieselgur und den gebrauchten Tiefenfilter­ schichten sicherzustellen, werden nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die gebrauchte Kieselgur und die gebrauchten Tiefenfilterschichten nach einem Trocknungspro­ zeß zu einem Recyclat in krümeliger Form zerkleinert. Mit einem solchen Recyclat wird eine hohe Porosierung, Formsta­ bilität und Festigkeit des keramischen Formkörpers bei gleichzeitig gegebenen hohen Wärmedämmeigenschaften erzielt.

Zwecks Erreichung einer anforderungsgerechten mechanischen Aufbereitung der verbrauchten Tiefenfilterschichten, die mit einem Verstärkungsband zur Verstärkung der Faltung versehen sind, werden nach einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung die gebrauchten Tiefenfilterschichten ohne Zerstörung des zugehörigen Verstärkungsbandes in einem Pul­ per mechanisch aufgeschlagen und zerkleinert, wobei gleich­ zeitig eine Aussortierung des Verstärkungsbandes erfolgt, und anschließend wird der aufbereitete Filterbrei einem Ent­ wässerungsvorgang unterzogen, der so das Recyclat bildet.

Die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten kera­ mischen Formkörper sind in den Unteransprüchen 7 bis 10 näher gekennzeichnet.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß große Mengen der bei der Filtration in der Getränkeindu­ strie, vor allem bei der Bier- und Weinherstellung anfal­ lenden Abfallprodukte, die einer teueren Entsorgung zuge­ führt werden müßten, für die Herstellung keramischer Form­ körper, insbesondere Leichthochlochziegel als Zuschlagstoff verwendet werden. Die Zuschlagstoffe bewirken aufgrund ihrer porosierenden Wirkung eine entsprechende Verminderung der Scherbenrohdichte und damit eine Verbesserung der Wärmeleit­ zahl des Ziegelscherbens, wo hingegen die Zuschlagstoffe keine Veränderungen im Formgebungs-, Trocknungs- und Brenn­ verhalten sowie in der Scherbenfestigkeit (bezogen auf eine einheitliche Scherbenrohdichte) bewirken. Beim erforderli­ chen Brennprozeß entstehen keine nennenswerten Schadstoff­ emissionen, wodurch insgesamt von einer umweltfreundlichen Rohstoffverwertung gesprochen werden kann.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung keramischer Formkörper, ins­ besondere porosierter Leichthochlochziegel, bei dem der tonartigen Rohmasse vor dem Trocknen und Brennen min­ destens ein Zuschlagstoff beigemischt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Zuschlagstoff ein homogen aufbe­ reitetes Recyclat aus gebrauchter, als Filterhilfsmittel eingesetzten Kieselgur verwendet wird.

2. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff ein homogen aufbe­ reitetes Recyclat aus gebrauchten Tiefenfilterschichten aus der Getränke- und Lebensmittelfiltration verwendet wird.

3. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff ein homogen aufbe­ reitetes Recyclat aus gebrauchter, als Filterhilfsmittel eingesetzter Kieselgur und aus gebrauchten Tiefenfilter­ schichten aus der Getränke- und Lebensmittelfiltration verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Zuschlagstoff ein homogen aufbereitetes Recyclat aus einem Rest an Kieselgur enthaltenen Papiersäcken verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrauchte Kieselgur und die gebrauchten Tiefenfilterschichten nach einem Trock­ nungsprozeß zu einem Recyclat in krümeliger Form zerkleinert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrauchten Tiefenfilter­ schichten ohne Zerstörung des zugehörigen Verstär­ kungsbandes in einem Pulper mechanisch aufgeschlossen und zerkleinert werden, wobei gleichzeitig eine Aus­ sortierung des Verstärkungsbandes erfolgt, und daß anschließend der aufbereitete Filterbrei einem Entwäs­ serungsvorgang unterzogen wird und so das Recyclat bildet.

7. Keramischer Formkörper, insbesondere porosierter Leicht­ hochlochziegel aus einer tonartigen Rohmasse mit minde­ stens einem Zuschlagstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff ein homogen aufbereitetes Recyclat aus gebrauchter, als Filterhilfsmittel eingesetzter Kieselgur ist.

8. Keramischer Formkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zuschlagstoff ein ho­ mogen aufbereitetes Recyclat aus gebrauchten Tiefenfil­ terschichten aus der Getränke- und Lebensmittelfiltra­ tion ist.

9. Keramischer Formkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff ein homogen aufbereitetes Recyclat aus gebrauchter, als Filterhilfsmittel eingesetzter Kieselgur und aus ge­ brauchten Tiefenfilterschichten aus der Getränke- und Lebensmittelfiltration ist.

10. Keramischer Formkörper nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Zuschlagstoff ein homogen aufbereitetes Recyclat aus einem Rest an Kieselgur enthaltenen Papiersäcken vorhanden ist.