DE4410242A1

DE4410242A1 - Keramische Verklebung und Umhüllung von Blähton

Info

Publication number: DE4410242A1
Application number: DE19944410242
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Jehra
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1994-03-24
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2014-03-25
Also published as: DE4410242C2

Description

Stand der Technik

Es ist unbekannt, daß derartige Produkte fabriziert und eingesetzt werden. Freilich bekannt sind Blähton, die Materialien und die Produktionsaggregate.

Darstellung der Mängel der bisher bekannten Produkte

Blähton verschiedenster Provinienz wird hauptsächlichst als Zuschlagstoff gemäß Qualitätsdaten der DIN Norm 4226 für Leichtbeton mit Schüttgewichten von etwa 300-800 kg/m³ eingesetzt.

Die positiven Eigenschaften des Blähtons werden kaum genutzt. Genau das aber soll durch die Erfindung(en) erfolgen.

Zwar gibt es auch Blähton-Steine, aber kalt mit Zement gebunden. Ausnahmslos sind diese Steine fast allesamt im tatsächlichen Raumgewicht schwerer als Wasser, schwimmen also nicht und haben eine große Feuchtigkeits- bzw. Wasseraufnahme.

Die Nachteile liegen für jeden Sachverständigen auf der Hand. Die beiden nachfolgenden Darstellungen mögen demonstrieren, was die Erfindung bringen soll (siehe Zeichnung).

Der Unterschied wird deutlich:
Im Leichtbeton bzw. den zementgebundenen Blähtonsteinen sind kaum Hohlräume vorhanden, weil entsprechende Qualitätswerte erzielt werden müssen.

Wird Blähton als Körnung zu Filtermaterial eingesetzt, so stört die hohe Wasseraufnahme.

Farbiges Vorsatzmaterial für Betonfertigteile aus Blähton- Körnung ist unbekannt.

Problemlösung

In der normalen Keramik ist es, bedingt durch Trocken- und Brennschwindung, oft sehr schwierig großflächige und -volumige Produkte herzustellen, noch dazu präzise und bruchfrei. Entgegen den mitunter stark schwankenden Qualitätseigenschaften der Naturstoffe für keramische Produkte, hat man es beim Blähton mit einem fest definierten Ausgangsstoff zu tun, der als grobkeramisches Produkt schon "totgebrannt" (1200-1300°C) und formstabil ist.

Geschütteter Blähton verdichtet sich von selbst zu einem gleichmäßig formstabilen Raum und wird nachträglich nicht zusammengestaucht.

Auf die entsprechenden Qualitätseigenschaften, Herstellung usw. sei auf entsprechende Literatur, Firmenprospekte und DIN Normen (4226) verwiesen.

Angeboten werden Blähtonkörnungen 4-8, und 8-16 mm ⌀, darüberhinaus noch Blähtonmehl 0-4 mm.

Ein m³ Blähtonkörnung 8-12 mm ⌀ habe z. B. ein Schüttgewicht von 300 kg/m³. Unter Berücksichtigung von tatsächlichem ρ∼0,6 und von ∼2,2 g/cm³ ergibt sich folgende Raumaufteilung:

0,5 m³ eingenommener Raum zwischen Kugeln-Luft
0,33 m³ eingenommener Raum in den Kugeln-Luft
0,17 m³ eingenommener Raum Blähtonmaterial.

Bei ca. 25% Wasseraufnahme ergeben sich in den Kugeln 0,255 geschlossener und 0,075 m³ offener für Wasser zugänglicher Raum (offene und geschlossene Porosität).

In längeren theoretischen Studien und praktischen Laborarbeiten an einer Fach-Hochschule der Keramik im Rheinland konnten im Kräfte-Parallelogramm von Qualität, Technologie, Ökonomie und Ökologie die mitunter stark divergierenden Naturgesetze in Einklang gebracht werden, wobei naturgemäß die über 20jährige Berufspraxis und 10 Jahre als freier Unternehmer sehr von Nutzen war.

Von vornherein stand fest, daß die gesamte Problematik nur mit einer keramischen Heißbindung bzw. Umhüllung zu lösen war, bzw. sein konnte.

Entscheidende Probleme waren:

1) für den niedrigen Brennbereich das "Klebematerial" zu finden mit maximal 25%,
2) Verminderung bzw. Vermeidung der Wasseraufnahme,
3) Erhöhung der Druckfestigkeit oder zumindest gleiche Festigkeitswerte wie ähnliche Konkurrenzprodukte zu erzielen,
4) Auswahl der richtigen Blähtonsorte und -Körnung,
5) Erzielung hoher Produktionsgeschwindigkeiten,
6) Technologie,
7) Ökonomie usw. usf.

Die Probleme konnten erfolgreich und zufriedenstellend gelöst werden. Entsprechende Proben sind vorhanden! Dadurch ergab sich zwangsläufig die entsprechende Projektplanung mit allem drum und dran.

Es lohnt sich wahrlich!!!

Ausführungsbeispiel

Entsprechende Körnungen werden vorerhitzt und mit einem Schlicker-Mineralgemisch umhüllt und verklebt mit Metallformen geformt, getrocknet und gebrannt.

Claims

1. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man Blähton-Körner/Kugeln - handelsüblich - mit einem keramischen Material-Mineralgemisch veredeln, d. h. umhüllen und verkleben kann, so daß sie wasserfest und druckfest für verschiedenste Zwecke angewendet und eingesetzt werden können. Diese Produkte sind:

a) umhüllt und verklebt - Bausteine, Sonderformate, Platten, Elemente und Blumenkübel.
b) nur umhüllt: Filter und Vorsatzmaterial.

2. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man maximal insbesondere aus energieökonomischen Gründen etwa 800°C - SK 015 a - brennt.

3. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man für den tiefen Temperaturbereich nur Fritten - handelsüblich - mit viel B₂O₃ mit breitem Schmelzintervall und möglichst niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) verwenden kann.

4. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man aus ökologischen Gründen - trotz Vorteilen - für die Fritten kein PbO, BaO oder sonstige Schadstoffe verwendet.

5. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man insbesondere auch aus Gründen der Materialkosten einen hohen Anteil an "Füllstoffen" verwendet. Dazu gehören handelsübliche Stoffe wie Glas- bzw. Sintermehl und Hartstoffe wie Blähton-, Ziegel- und Schamottemehl. Je nachdem werden plastische Anteile wie Ton und Kaolin und Verflüssiger hinzugefügt. Die Glasuren bzw. Engoben werden feinkeramisch zu Schlicker und Pulver aufbereitet.

6. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man insbesondere durch Einsatz von Glasmehl die Umwelt entlastet und dadurch ein Abfallstoff recycelt wird.

7. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man aus Kostengründen Fritten nicht wie üblich feingemahlen und getrocknet einsetzt, sondern als Frittengranulat vom Produzenten beziehen kann, da der Versatz sowieso insgesamt mit Wasser gemahlen und als Schlicker - für Bausteine - weiterverarbeitet werden muß. Das Pulver für Filtermaterial wird üblich trocken - der gemahlenen und getrockneten Rohstoffe - gemischt und als 2. Überzug auf geschlickerte Kugeln aufgebracht. Bekanntermaßen kann man als Rohstoffe gemahlen im Quirl "auflösen".

8. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man das "Überfangverfahren" wie in der Glasindustrie für Spezialgläser einsetzt, so daß man beim 2maligen Beschichten in jedem Fall die äußere umhüllende Schicht mit Sicherheit auf mehr oder weniger hohe und gewünschte Druckspannungen bringen kann. Damit werden Haarrisse, wo das Wasser eindringen kann, vermieden und bei entsprechender WAK Anpassung kann auch einer Erhöhung der Druckfestigkeit erzielt werden.

9. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man aus Gründen der zwar anwendungstechnisch gewünschten niedrigen Wärmeleitung des Blähtons - produktionstechnisch aber negativ - eher größere als kleinere Kugeln verwenden sollte. Dadurch ergeben sich größere Zwischenräume, die Produktionsgeschwindigkeiten erhöhen sich und der Materialverbrauch sinkt. Das alles ist mit den entsprechenden und gewünschten Qualitätseigenschaften zu optimieren.

10. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen organischen Kleber bzw. Leim (CMC) in geringen Mengen bis maximal 1,5% verwendet, um

a) in "Zusammenarbeit" mit dem plastischen Rohstoff das Absetzen der Hartstoffe zu verhindern,
b) bei geschlickerten Kugeln für das Filtermaterial die Pulvermenge variieren zu können.
c) eine gute Trockenfestigkeit, für das gute "handling" von Steinen und Kugeln, zu erzielen.

11. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man den in der Kugelmühle oder im Quirl aufbereiteten Schlicker für Bausteine mit möglichst wenigen Na₂O freien Ionen materialmäßig ausstattet, um eine hohe Oberflächenspannung und Materialverbindung zwischen den einzelnen Kugeln zu erzielen, die sich später im Brand positiv fortsetzt in festigkeitserhöhenden "Brücken". Demzufolge sollte man für die Steine auch einen hoch-ergiebigen und -viskosen Na₂O freien Leim und sowenig wie möglich Tonverflüssiger verwenden. Bei Kugeln ist es genau umgekehrt.

12. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man für den jeweiligen Anwendungszweck den richtigen Wassergehalt und Schlicker-Litergewicht verwendet, wodurch sich Materialverbrauch und Produktionsgeschwindigkeiten steuern.

13. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Blähtonkugeln im Mischer mit Schlicker bzw. Pulver pelletiert bzw. coatet, d. h. bis zu einigen 100 µm umhüllt.

14. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Blähtonkugeln entweder in einem Vortrockner auf etwa 120°C vorerhitzt oder aus Drehrohrofen abgesiebt heiß weiterverarbeitet. So erzielt man eine bessere Verbindung.

15. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man die mit Schlicker umhüllten Blähton-Körner/Kugeln gießen, also zu größeren Formlingen auch mit Hohlräumen formen kann. Die entsprechenden Metallformen bestehen aus Draht- bzw. Siebgewebe mit quadratischer Lochung und hoher offener Siebfläche und trotzdem hoher Formstabilität. Seitenteile, Boden und Einsätze. Verwendet man z. B. für Bausteine eine Blähtonkörnung von 8-12 mm ⌀, so sollte die Maschenweite etwa 8 mm sein. Zwecks höherer Verdichtung wird eingerüttelt, überschüssiges Material abgestreift und die Oberseite mit einer heißen Metallwalze glattgestrichen. Das Überschüssige wird natürlich weiter verwendet. Übrigens Tauchen geht auch.
Die Metallformen mit Inhalt können dann problemlos durch den Trockner laufen bei 100-120°C. Danach werden sie entformt und dem Formgebungsprozeß wieder zugeführt. Wegen der sehr geringen Schwingung kann mit hohen Geschwindigkeiten getrocknet und gebrannt werden ohne Rißbildung. Je nachdem können Steine mit 25% Feuchtigkeit ab 1/2 h trocken sein.
Blähton-Kugeln für Filter und Vorsatz bedürfen bei ca. 10% Feuchte keiner Formgebung und können mit noch höheren Geschwindigkeiten produziert werden. Das Gleiche gilt für das Brennen bei nur sehr wenig freiem Quarzgehalt vom Blähton.

16. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man zwecks Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeiten im Trockner und Ofen für die Kugeln Metallprofile während derer Produktionsphase quer zur Transportrichtung ein- und ausbringen kann. Das vermindert auch die Anbackungsgefahr bei evtl. Überbrand. Die Glasuren bzw. Engoben sollten jedoch in der Oberflächenspannung und Viskosität so eingestellt sein, daß das garnicht erst passieren kann.
Kaum Probleme ergeben sich, wenn man Stein-Blöcke und Kugeln, also Schüttgut, abwechselnd durch Trockner und Ofen "jagt", und zwar auf Bändern.

17. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man farbiges, leichtes und wetterfestes Filter- bzw. Vorsatzmaterial, am zweckmäßigsten und ökonomischsten in der Korngröße von etwa 12-16-20 mm ⌀ üblich mit Schlicker geringeren Litergewichts umhüllt und dann im farbigen Pulver wälzt.
Dieses enthält je nachdem einige Prozente Farbkörper, hellbrennende Schamotte und Zirkonsilikat.

18. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man kleine ca. 4 mm ⌀ Blähtonkörner zunächst mit Schlicker umhüllt und dann in mit nur maximal 20% Fritte enthaltendem versetzten Blähtonmehl 0-4 mm ⌀ wählzt, wodurch sich große hochporöse Kugeln ergeben, die zu mancherlei Zwecken eingesetzt werden können. Natürlich ist auch Granulierung möglich.

19. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man zwecks Vermeidung des Anbackens im Brand und auch zur Erzielung noch niedrigerer Raumgewichte quasi "Abstandhalter" in Form "weniger" grober Körner von Blähtonmehl entweder am Ende des Mahlungsprozesses in den Schlicker einbringt oder aber auf die geschlickerten Kugeln.

20. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine bestimmte Produktions-Technologie verwendet mit zwar bekannten Maschinen und Aggregaten, aber eben nicht in der Art, wie es für die Umhüllung und Verklebung von Blähton notwendig ist.
So werden als Hauptaggregate dafür verwendet:
Stapler/Schaufler, Waage, Kugelmühle, Sieb, Pumpe, Pelletier- bzw. Coating Teller-Mischer, Metallformen aus Drahtgewebe, Schnell-Bandtrockner, Schnell-Band-Brand-Ofen und Umsetzautomatik.
Es versteht sich von selbst, daß da noch einige andere wenige Maschinen hinzukommen. Natürlich kann die ganze Produktion auch stark automatisiert werden.