NO760582L

NO760582L -

Info

Publication number: NO760582L
Application number: NO760582A
Authority: NO
Inventors: Poul Jorgen Jensen; Christian Kjellerup Hansen
Original assignee: Poul Jorgen Jensen; Christian Kjellerup Hansen
Priority date: 1975-02-24
Filing date: 1976-02-20
Publication date: 1976-08-25
Also published as: BE838904A; FR2301490A1; DK69475A; NL7601832A; DE2606975A1; FR2301490B3; LU74414A1; IT1055999B; SE7602092L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av lette, porøse bygnings- og isolasjonsmaterialer. The present invention relates to a method for the production of light, porous building and insulation materials.

Ved en rekke av de kjente fremgangsmåter for fremstilling av porøse, keramiske byggematerialer tilveiebringes porøsi-teten ved at det i et råmateriale for fremstilling av keramiske produkter inkorporeres såkalte utbrenningsstoffer hvorpå produk-tet formes, tørkes og brennes. In a number of the known methods for the production of porous, ceramic building materials, the porosity is provided by incorporating so-called burn-out substances into a raw material for the production of ceramic products, after which the product is shaped, dried and fired.

Under bortbrenningsprosessen brenner utbrenningsstof-fet bort og etterlater hulrom, hvorved det ferdige produkt oppnår During the burn-out process, the burn-out fat burns away and leaves voids, whereby the finished product achieves

en større eller mindre porøsitet. Som utbrenningsstoff har man f. eks. anvendt brennbare organiske materialer, som f. eks. sagmugg>torv, kork, kullstøv og celluloseprodukter. Disse materialer gir imidlertid årsak til sprekkdannelse og derav følgende dårlig trykkstyrke, hvorfor man neppe i praksis kan oppnå en ønskelig lav spesifik vekt. a greater or lesser porosity. As combustion material, you have e.g. used combustible organic materials, such as e.g. sawdust>peat, cork, coal dust and cellulose products. These materials, however, give rise to cracking and the resulting poor compressive strength, which is why it is hardly possible to achieve a desirable low specific weight in practice.

Det er videre kjent å blande inn sammenpressbare legemer av plantestengelmarv i et keramisk herdende råmateriale. Marvens store sammentrykkbarhet vil imidlertid bevirke en sammen-presning allerede ved formningen av råmaterialet, f. eks. leire, og ved den etterfølgende tørking vil man derfor neppe kunne oppnå lette, og likevel trykksterke produkter. Det er videre et problem at plantemarven, i likhet med de ovennevnte organiske materialer opptar vann, hvilket vanekeliggjør den senere tørkingsprosess. It is further known to mix compressible bodies of plant stem pith into a ceramic hardening raw material. Marven's high compressibility will, however, cause compression already during the shaping of the raw material, e.g. clay, and in the subsequent drying it will therefore hardly be possible to obtain light, yet pressure-resistant products. It is also a problem that the plant pith, like the above-mentioned organic materials, absorbs water, which makes the later drying process unusual.

I tysk utlegningsskrift nr. 1.126.302 er det videre foreslått å innarbeide delvis sammentrykkbare, ferdig oppskum-mede plastpartikler i leirarter og forme den dannede blanding, In German specification no. 1,126,302, it is further proposed to incorporate partially compressible, fully foamed plastic particles into clays and shape the resulting mixture,

f. eks. ved uthelling eller stamping eller strengpressing i en maskin, hvorpå de formede produkter tørkes og brennes til et e.g. by pouring or tamping or strand pressing in a machine, after which the shaped products are dried and fired to a

sluttprodukt, hvorved plastmaterialet unnviker. Den anvendte plast er fortrinnsvis et skumstoff, særlig ekspanderte polystyrenpar- end product, thereby avoiding the plastic material. The plastic used is preferably a foam material, especially expanded polystyrene

tikler, og disse har en diameter på 0.5 - 10 mm.ticks, and these have a diameter of 0.5 - 10 mm.

Imidlertid er denne metode blitt mere uøkonomisk på grunn av de stigende priser på den plast som anvendes som ut-brenningsstof f , likesom partikkelstørrelsen nødvendigvis fører til makroporøse materialer med en ofte uhensiktsmessig stor vannopp-tagelse og alt etter utførelsen utilfredsstillende trykkstyrke og andre fysiske egenskaper. However, this method has become more uneconomical due to the rising prices of the plastic used as fuel, as well as the particle size necessarily leading to macroporous materials with an often inappropriately high water absorption and, depending on the design, unsatisfactory compressive strength and other physical properties.

Hvis plastpartiklene inkorporeres i hydraulisk herdende materialer, f. eks. ved betongfremstilling, iakttar man videre ofte en dårlig binding mellom plasten og råmaterialet. If the plastic particles are incorporated into hydraulically hardening materials, e.g. in concrete production, a poor bond between the plastic and the raw material is also often observed.

Et annet kjent prinsipp ved fremstilling av porøse bygge-og isolasjonsmaterialer er inkorporering av gassavgivende stoffer i keramisk eller hydraulisk herdende råmaterialer, som derpå enten ved den mekaniske blanding eller ved senere tørking og brenning fraspalter gasser, som bevirker en skumning eller oppblæring av utgangsmaterialet. Denne metode egner seg imidlertid bare til fremstilling av materialer,, hvor det stilles beskjedne krav til trykkstyrken, fordi man i praksis ikke kan kontrollere celle-størrelsen, som kan være særdeles uregelmessig. Videre medfører såvel selve bearbeidingen av utgangsmaterialet, iblandingen av gassavgivende stoffer som tørkingen og den eventuelle brenning eller autoklavering, et stort energiforbruk. Another well-known principle in the production of porous building and insulation materials is the incorporation of gas-emitting substances in ceramic or hydraulically hardening raw materials, which then, either by mechanical mixing or by subsequent drying and firing, release gases, which cause foaming or swelling of the starting material. However, this method is only suitable for the production of materials, where modest demands are placed on the compressive strength, because in practice you cannot control the cell size, which can be extremely irregular. Furthermore, the actual processing of the starting material, the mixing of gas-emitting substances as well as the drying and any burning or autoclaving entail a large consumption of energy.

I USA patentskrift nr. 3.175.918 er beskrevet en kombi-nasjon av ovennevnte to prinsipper ved en fremgangsmåte for fremstilling av porøse, ildfaste legemer av ildfaste materialer, som f. eks. silisiumkarbid og andre karbider, borider, nitrider og silicider, .ved anvendelse av f. eks. fenolplaster og epoksyplaster som bindemidler i nærvær av allerede oppskummete, herdete f. eks. fenolplastpartikler eller gassavspaltende plaster som f. eks. polyisocyanater, som oppskummer under eller etter blsndin-gen av de ovennevnte komponenter. In US patent document no. 3,175,918, a combination of the above-mentioned two principles is described in a method for the production of porous, refractory bodies from refractory materials, such as e.g. silicon carbide and other carbides, borides, nitrides and silicides, when using e.g. phenolic plastics and epoxy plastics as binders in the presence of already foamed, hardened e.g. phenolic plastic particles or gas-releasing plastics such as e.g. polyisocyanates, which foam during or after the combustion of the above-mentioned components.

Ved denne fremgangsmåte er det imidlertid nødvendigIn this method, however, it is necessary

å anvende relativt store mengder plastbindemiddel, som skal for-kulles ved oppvarmning og videreomdannes f. eks. til silisiumkarbid. Under forkullingen foreligger en tilbøyelighet til kraf-tig krymping, hvilket fører til produkter med uønskede sprekker og unøyaktige mål og form. to use relatively large amounts of plastic binder, which should be charred by heating and further transformed, e.g. to silicon carbide. During charring, there is a tendency for severe shrinkage, which leads to products with unwanted cracks and inaccurate dimensions and shape.

Et tredje prinsipp er beskrevet i tysk utlegningsskrift nr. 2.022.419 og 2.023.419. Disse skrifter beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av porøse, brente granulater eller formlegemer ut fra støvformede mineralske stoffer, f. eks. leire, flyvesand eller flyveaske, hvorunder disse stoffer blan-des med vann til en grøtaktig formbar masse, hvoretter det tilsettes en skummasse, hvorpå den samlede blanding tørkes, brennes eller herdes på kjent måte. A third principle is described in German explanatory documents no. 2,022,419 and 2,023,419. These documents describe a method for the production of porous, burnt granules or shaped bodies from dust-shaped mineral substances, e.g. clay, fly sand or fly ash, during which these substances are mixed with water to a mushy malleable mass, after which a foam mass is added, after which the combined mixture is dried, burned or hardened in a known manner.

Den nevnte skummasse består av i og for seg kjente skumdannere som skummer ved vanntilsetning, og kan f. eks. være tensider, f. eks. fettalkoholpolyglykolestere, fettalkoholsulfa-ter, alkylsulfonater, fettalkoholetersulfater og alkylfenolpoly-glykoletere. The aforementioned foam consists of known foam formers that foam when water is added, and can e.g. be surfactants, e.g. fatty alcohol polyglycol esters, fatty alcohol sulfates, alkyl sulfonates, fatty alcohol ether sulfates and alkylphenol polyglycol ethers.

Det har imidlertid vist seg at disse skummasser ikkeHowever, it has been shown that these foams do not

har den nødvendige styrke til å motstå trykket fra f. eks. leire, og ved bearbeidingen forøvrig når massene sammenblandes, hvorfor størstedelen av luftblærene brister og man får en utilfredsstillende porøsitet som i praksis sjeiden overstiger 10%. Dette forhold er særlig uttalt når f. eks. leirmassen underkastes den vanlige plastifisering<y>fd behandling med vanndamp, idet største-delen av skummet da faller sammen I has the necessary strength to withstand the pressure from e.g. clay, and during the processing otherwise when the masses are mixed together, which is why the majority of the air bubbles burst and you get an unsatisfactory porosity which in practice often exceeds 10%. This relationship is particularly pronounced when, e.g. the clay mass is subjected to the usual plastification<y>fd treatment with steam, as the greater part of the foam then collapses in

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å angi en fremgangsmåte for. fremstilling av lette, porøse bygge- og isolasjonsmaterialer som ikke er beheftet med ovennevnte ulemper, og som både kan anvendes ved arbeide i marken og ved industriell fremstilling. The purpose of the present invention is to specify a method for. production of light, porous building and insulation materials which are not affected by the above-mentioned disadvantages, and which can be used both for work in the field and for industrial production.

Dette oppnåes ifølge oppfinnelsen ved at det til det utvalgte råmateriale i finfordelt og plastisk tilstand- tilsettes en enda ikke herdet mekanisk oppskummet to-komponent skummasse, inneholdende en første komponent i form av et tradisjonelt skumdannende overflateaktivt middel, og en annen komponent i form av et strukturmateriale i vandig oppløsning, dispersjon eller emulsjon. Det skumdannende overflateaktive middel kan f. eks. være av den ovennevnte art, mens strukturmaterialet ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis er: a) vannoppløselige syntetiske eller naturlige termoherdende plaster, f. eks. aminoplaster, som f. eks. karbamidplaster This is achieved according to the invention by adding to the selected raw material in a finely divided and plastic state a not yet hardened mechanically foamed two-component foam mass, containing a first component in the form of a traditional foam-forming surfactant, and a second component in the form of a structural material in aqueous solution, dispersion or emulsion. The foam-forming surfactant can e.g. be of the above-mentioned type, while the structural material according to the invention is preferably: a) water-soluble synthetic or natural thermosetting plasters, e.g. aminoplasts, such as carbamide patch

(urinstof-formaldehyd-plaster) og melaminplaster, fenol-(urea-formaldehyde plaster) and melamine plaster, phenolic

eller epoksyplaster, og/eventueltor epoxy plaster, and/possibly

b) plastdispersjoner, f. eks. an vinylacetat-,vinylklorid-, vinylidenklprid- eller akrylpolymere eller kopolymere, b) plastic dispersions, e.g. any vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride or acrylic polymers or copolymers,

og/ellerand or

c) syntetiske eller naturlige latexer og/eller voksemulsjonerc) synthetic or natural latexes and/or wax emulsions

d) modifiserte eller umodifiserte.polysakarider, herunder stivel-ses- og celluloseprodukter, f. eks. CMC. d) modified or unmodified polysaccharides, including starch and cellulose products, e.g. CMC.

De ovennevnte strukturmaterialer kan anvendes såvel en-keltvis som i innbyrdes blanding, alt avhengig av det ønskede sluttprodukt, og de derav avledede bearbeidings-, særlig blan-dings- og pressetrinn, idet styrkekravene til skummet varierer etter bearbeidingens art.'Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som erkarakterisert veddet i karakteristikken til krav 1 angitte,er anvendelig både■for fremstilling av alle arter av byggelementer (mursten) og for fremstilling av klinker og granulater, samt til form-artikler og stampemasser, inklusive ildfaste materialer. De fremstilte granulater kan f. eks. anvendes som tilslagsmaterialer ved fremstilling av lettchamotte eller lettbetong, eller de kan ved pressing i nærvær av egnete bindemidler formes til materialer med forhøyet porøsitet. The above-mentioned structural materials can be used both individually and in a mixture, all depending on the desired end product, and the resulting processing, especially mixing and pressing steps, as the strength requirements for the foam vary according to the type of processing. The method according to the invention, which is characterized by the characteristic specified in claim 1, is applicable both for the production of all types of building elements (bricks) and for the production of clinker and granules, as well as for shaped articles and stamping compounds, including refractory materials. The manufactured granules can e.g. are used as aggregates in the production of lightweight chamotte or lightweight concrete, or they can be formed into materials with increased porosity by pressing in the presence of suitable binders.

Anvendelige utgangsmaterialer ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er: Usable starting materials for the method according to the invention are:

a) Keramisk herdende materialer,a) Ceramic hardening materials,

som f. eks. leire, leirskifer, kaolin, chamotte etc. og/eller like for example. clay, shale, kaolin, chamotte etc. and/or

b) Kemisk bindende<p>g/eller hudraulisk herdende materialer herunder også latent hydrauliske materialer b) Chemically binding<p>g/or hydraulically hardening materials including also latent hydraulic materials

som f. eks. sement,magnesit, gips, flyveaske,. lateritisk jord, bauxit og kalk eventuelt i forbindelse med vann og/eller visse metallsalter, f. eks. magnesiumsulfat eller natrium-sulfat. like for example. cement, magnesite, gypsum, fly ash. lateritic soil, bauxite and lime possibly in connection with water and/or certain metal salts, e.g. magnesium sulfate or sodium sulfate.

Det er av avgjørende betydning for fremgangsmåtens gun-stige forløp at de ovennevnte utgangsmaterialer har en meget høy finhetsgrad ( 1 p eller lavere og opp til 1 mm), som hvis produk-tet ikke i seg selv er tilstrekkelig fint, må tilveiebringes It is of decisive importance for the favorable course of the process that the above-mentioned starting materials have a very high degree of fineness (1 p or lower and up to 1 mm), which, if the product itself is not sufficiently fine, must be provided

ved findeling.by comminution.

Fremgangsmåten har den ytterligere fordel at det-anvendte skum foruten å være så stabilt at det kan motstå påvirkningene fra f. eks. leirmaterialet under sammenblandingen, og den herunder forekommende mekaniske bearbeiding, og således har en høy utnyttelsesgrad, forstått som det ferdige produkts porevolum, videre har en meget høy oppskumningsgrad, dvs. volumforholdet mellom skummiddel plus strukturmaterialet og. det ferdige skum, på 1:24-1:30 i ekstreme tilfeller 1:40, hvilket gir et tørrere skum og hermed lavere energiforbruk ved tørking og/eventuelt brenning enn ved de i ovennevnte utlegningsskrifter fremstilte skummasser The method has the further advantage that the foam used, in addition to being so stable that it can withstand the effects of e.g. the clay material during the mixing, and the subsequent mechanical processing, and thus has a high degree of utilization, understood as the finished product's pore volume, furthermore has a very high degree of foaming, i.e. the volume ratio between foaming agent plus the structural material and. the finished foam, of 1:24-1:30 in extreme cases 1:40, which gives a drier foam and thus lower energy consumption during drying and/or burning than with the foam masses produced in the above-mentioned specifications

hvor man i praksis sjelden vil kunne oppnå skumningsgrader påwhere in practice you will rarely be able to achieve degrees of foaming

over 1:14, hvortil kommer de øvrige beskrevne ulemper. Det tør-rere skum er også en fordel ved råmaterialer som undergår hydraulisk herding, idet man herved nedsetter mengden av overskuddsvann som senere skal fjernes ved uttørking. above 1:14, to which are added the other described disadvantages. The drier foam is also an advantage for raw materials that undergo hydraulic hardening, as this reduces the amount of excess water that must later be removed during drying.

Det ifølge oppfinnelsen anvendte skum, som virker som bæremedium for små luftblærer, har en meget stor spesifik overflate, og vil på overflaten oppta de fine partikler av råmateriale, likesom'det, hvis råmaterialet er keramisk eller kjemisk herdende, er mulig å tilsette større eller mindre mengder av de kjente organiske og/eller uorganiske utbrenningsmaterialer, f. eks. sagmugg, torv, fibere eller ekspandert polystyren som kan være fin-delt til en passende størrelse. The foam used according to the invention, which acts as a carrier medium for small air bubbles, has a very large specific surface area, and will absorb the fine particles of raw material on the surface, just as, if the raw material is ceramic or chemically hardening, it is possible to add larger or smaller quantities of the known organic and/or inorganic combustion materials, e.g. sawdust, peat, fibers or expanded polystyrene which can be finely divided to a suitable size.

Strukturen av den iblandede skummasse vil som sådan bevirke at det ferdige produkt får en mikroporøs struktur, som imidlertid alt etter de eventuelt ytterligere anvendte tilslags-og/eller utbrenningsmaterialer kan være blandet mikro- og makro-• porøs. As such, the structure of the mixed foam mass will cause the finished product to have a microporous structure, which, however, depending on the additional aggregates and/or burnout materials used, may be mixed micro- and macro-porous.

Anvendelsen av temperaturbestandig og termoherdende skum i dets enda formbare,ikke-herdede tilstand er særlig hen-siktsmessig, idet de keramisk herdende masser som nevnt ofte umiddelbart før formgivningen,plastifiseres ytterligere ved hjelp av vanndamp, likesom det utvikles friksjonsvarme i presser og andre behandlingsapparater. The use of temperature-resistant and thermosetting foam in its still malleable, non-hardened state is particularly appropriate, as the ceramic hardening masses, as mentioned, often immediately before shaping, are further plasticized with the help of steam, just as frictional heat is developed in presses and other processing devices.

Fremgangsmåten er som nevnt anvendelig såvel ved porosering av keramiske materialer som ved porosering av hydraulisk herdende materialer. I forbindelse med skumporosering av hydraulisk herdende materialer ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, oppnåes en fremskyndet herding på grunn av den naturlige hydratiseringsvarme og f. eks. ved vinterbygging tildels av den vanlige anvendelse av damp for å fremskynde herdeprosessen og ned-sette risikoen for frostskader. Det samme forhold gjør seg gjel-dende ved eventuell etterherding av oppskummete sementprodukter, kalksandsten etc. i autoklaver og liknende. As mentioned, the method can be used both for the porosity of ceramic materials and for the porosity of hydraulically hardening materials. In connection with foam porosis of hydraulically hardening materials by the method according to the invention, an accelerated hardening is achieved due to the natural heat of hydration and e.g. during winter construction partly by the usual use of steam to speed up the hardening process and reduce the risk of frost damage. The same situation applies to any post-hardening of foamed cement products, sand-lime stone etc. in autoclaves and the like.

Blandingsforholdet mellom skummet og utgangsmaterialet kan variere innenfor vide grenser avhengig av den ønskede porøsitet og arten av det ønskede sluttprodukt, utformning og kvalitet. The mixing ratio between the foam and the starting material can vary within wide limits depending on the desired porosity and the nature of the desired end product, design and quality.

Eksempel 1.Example 1.

Det anvendes en velbearbeidet plastisk gulbrennende A well-processed plastic yellow burning is used

leire med en kornstørreIse på 0-1 mm, en utgangsfuktighet påclay with a grain size of 0-1 mm, an initial humidity of

13.8% og en tetthet på o 1.73 kg/dm 3 i ureagert brent tilstand.13.8% and a density of o 1.73 kg/dm 3 in the unreacted burnt state.

Til denne leire ble tilsatt en skummasse i volumforholdet 1:1. Skummassen var fremstilt ut fra en oppløsning be-stående av 1.5% overflateaktivt skumningsmidde1, 1% av et høymole-kylært polysakarid, 20% av en 50% karbamidplastoppløsning og 77.5% vann. Oppskumningsforholdet for skummet var 1:20. A foam mass was added to this clay in a volume ratio of 1:1. The foam mass was prepared from a solution consisting of 1.5% surfactant foaming agent1, 1% of a high-molecular polysaccharide, 20% of a 50% carbamide plastic solution and 77.5% water. The foaming ratio of the foam was 1:20.

Etter blanding formning og tørking og brenning ved ca. 950°C ble oppnådd en mikroporøs helsten med en spesifik vekt på 0.78 kg/dm 3, dvs. en vek.tf orminskelse, henholdsvis en poroserings-grad' på mere enn 50%. De oppnådde sten hadde en tilfredsstillende trykkstyrke. After mixing, shaping and drying and firing at approx. 950°C, a microporous solid stone with a specific weight of 0.78 kg/dm 3 was obtained, i.e. a reduction in weight, respectively a degree of porosity of more than 50%. The stones obtained had a satisfactory compressive strength.

Eksempel 2.Example 2.

Med en liknende blanding som i eksempel 1 ble vedWith a similar mixture as in example 1 was used

en spesiell formningsprosess fremstilt perleformete, lette tegl-stengranulater. Som eksempel på kornstørrelsesfordelingen av slike granulater, bestemt som fin sand, kan anføres følgende siktresuj,-tater: a special shaping process produced pearl-shaped, light brick-stone granules. As an example of the grain size distribution of such granules, determined as fine sand, the following sieve measurements can be cited:

Claims

1. Process for the production of light porous building or insulation materials, characterized by mixing one or more fine-grained, ceramic hardening, hydraulic hardening or chemical hardening materials in a plastic state with a not yet hardened mechanically foamed two-component foam mass, whichever comes first component includes, one or more foam-forming surfactants, and as a second component one or more structural materials in aqueous solution or emulsion, that before or during the hardening of the foam mass, the formed mixture is shaped, and that, depending on the material chosen, the shaped mixture is dried and burned or allowed to harden hydraulically or chemically.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that one or more are used as structural material a) water-soluble synthetic or natural, thermosetting plastics, preferably amino plastics, such as e.g. carbamide plaster and melamine plaster, phenolic or epoxy plaster and on request b) plastic dispersions, preferably vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride or acrylic polymers and/or copolymers and/or c) synthetic or natural latexes and/or wax emulsions and/or d) modified or unmodified polysaccharides, including starch. and cellulose products.

3. Process as specified in claim 1 or 2, characterized in that one or more organic or inorganic combustion substances are added to the mixture of the ceramic or chemical hardening material and the foam mass which are later burned away.