NO794068L - Fremgangsmaate til fremstilling av poroesitetsgivende middel - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av.et porøsitetsgivende middel.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av et porøsitetsgivende middel for fremstilling av porøse formlegemer av leiremateriale.

I mursteinsindustrien har det lengde-vært kjent for å for-bedre varméisolasjonen til murstein og tilsette råmateriale for dampbare eller brennbare porøsitetsgivende midler. Et avsnitt i tidsskriftet "Ziegelindustrie" 9 (1978), side 500 - til 526 inneholder en sammenfatning hvori det er angitt mer enn 30 referanser som befatter seg med dette tema.

Bare få av de tallrike angitte porøsitetsgivende midler har fått en praktisk betydning. Sannsynligvis sterkest utbredt er anvendelsen av polystyrenskum. Dette materialet tilsettes i form av kuler med diameter mellom 1 og 4 mm. En fin korn-andel er ikke tilstede. Derfor mangler mikroporøsiteten i de ferdige murstein som er spesielt viktig for å oppnå høye varmeisolasjonsverdier. Den maksimale tilsettbare mengde er temmelig<*>snevert begrenset'f ordi det ikke blir tilbake tilstrekkelig mange steg mellom de dannede hull, slik at fastheten blir lav og ujevn. Derfor er det knapt mulig ved tunge leirematerialer å oppnå de nødvendige verdier. Allerede i oppvarmningssonen forgasser styrenmaterialet ved ca. 160°C. Ved den unnvikende gass dannes uønskede, utad åpne kanaler i mursteinene. Den i og for seg høye varmeverdien til materialet går uutnyttet gjennom skorsteinen. Avgass-ene er en belastning for omgivelsene, når de ikke fjernes i kostbare etterforbrenningsanordninger. Som følge av materialets kompressibilitet har de formede gjenstander alltid tendens til å utvide seg etter pressingen, strekkes eller sprekke.

En viss betydning har også tilsetningen av sagflis fått som porøsitetsgivende middel. Dette har imidlertid alltid en fiber- eller nålformet struktur. Derved forstyrres strøm-ningsforholdet ved pressing. Kraftbehovet tiltar betydelig. Kompresjonen, blir ujevn, og det danner seg skiktstrukturer, hvilke nedsetter styrken og frostbestandigheten. Sagflisen j forbrennes i ovn ved temperaturer over 500°C. Herigjennom vanskeliggjøres ovnsføringen. For utbrenningen kan bare skje langsomt, idet på den ene side det nødvendige oksygen bare diffunderer langsomt inn og på den annen side en for rask utbrenning pga. den høye varmeverdien frigjør en for stor varmemengde, hvilken ved rask utbrenning fører til glødriing og ødeleggelse av mursteinslegemene. Av sistnevnte grunn kan bare en relativt liten tilsetning aksepteres og dermed også bare en lav porøsitet oppnås. Ofte er utbrenningen bare ufullstendig. Svarte kjerner fylt med rester blir tilbake som bevirker en forsemring av varméisolasjonen og styrken, påvirker utseendet sterkt og gir fare for etter-glødning.

Andre kjente tilsetninger som båre har fått liten praktisk betydning er f.eks. torv, kullstøv, perlitt, kornspelter eller fIotasjonsberg. Herunder opptrer i det vesentlige lignende ulemper som ved de først beskrevne stoffer.

Også anvendelse av kork er kjent. På grunn av sin meget

høye pris kommer disse i praksis bare til anvendelse ved spesielt høyverdige stein for spesialanvendelser.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å angi en fremgangsmåte for fremstilling av et porøsitetsgivende middel som ved normal ovnsdrift uten forstyrrende rester, uten miljø-belastning og uten overoppvarming av ovnsfyllingen kan ut-brennes under utnyttelse av den iboende varmeverdi, som muliggjør fremstillingen av lett murstein med stor styrke,

god varméisolasjon og god målstabilitet og derved er billig å fremstille ut fra godt tilgjengelige utgangsstoffer.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved de handlinger

som er angitt i krav l's karakteriserende del.

På denne måte fremstilles'et brennbart granulat med løs, skumaktig struktur. Derunder er bulkfaktoren til det ferdige skumkull ca. 3 til 4 ganger så stort som for utgangsstoffene. Derved nedsettes varmeverdien vesentlig overfor massivkornet. Den således reduserte varmeverdi kommer ovnsprosessen fullt til gode ved utbrenningen og muliggjør.en betraktelig brenn-energiinnsparing. Den er imidlertid lav nok til å unngå en materialbeskadigelse ved overoppvarming. Tross den løse strukturen er granulatet mekanisk stabilt.og praktisk talt inkompressibelt.

I kravene 2 til 4 er angitt foretrukne eksempler på egnede utgangsstoffer som kan velges avhengig åv de stedlige•forhold. Som sagflis forstås- herunder fortrinnsvis slipemasse

som har. en mer kornet enn fiberaktig struktur, hvor-

under kornstørrelsen bør ligge under 1 mm. Spesielt gjennom valget av flygeaske som ved siden av karbon også inneholder en betydelig andel av ikke-brennbare stoffer får man mulighet til å redusere varmeverdien betraktelig.

En videre mulighet for å redusere varmeverdien"er angitt i krav 5. Derunder er bemerkelsesverdig at tilsetningen av ubehandlet perlitt til det rå leirematerialet ifølge oppfinn-erens erfaringer oftest ikke bringer den ønskede virkning,

da de skumaktige perlittlegemer smuldrer'ved pressing. Hvis man likevel innstøper dem sammen med karbonstøv e.l. i skum, forblir de stabile.

Ifølge krav 6 kan om nødvendig granulatets fasthet forbedres ved tilsetninger, f.eks. gips, vannglass, sulfittavlut, stiv-else eller dekstrin.

En videre mulighet for å redusere varmeverdien består ifølge krav 7 i å tilsette findelt trebark. Denne har en meget lav varmeverdi som følge av sin løse struktur. Den dannes i treindustrien ved avbarkning for bearbeiding av bestemte felte stammer av forskjellige typer i store mengder som verdiløst avfall og er derfor praktisk talt gratis tilgjengelig. Da barken hittil knapt kunne utnyttes, måtte den enten legges på depoter, føres til et forbrenningsanlegg, eller

for å unngå skade på jorden gjennom det høye garvesyreinn-

holdet så vidt mulig fordeles på store flater i skogen. I ethvert tilfelle var fjerningen forbundet med betydelige om-kostninger.

De barkearter som er angitt i krav 8 utmerker seg ved en spesielt løs, porerik struktur gjennom den relativt raske veksten av nåletrær.

Gjennom tiltaket ifølge krav 9 oppnås overraskende at det ved maling og etterfølgende tørking av barken oppnås en tilnærmet kubisk korning, hvilken bark ved tørr maling p.g.a. sin hovedsakelig fiberaktige struktur har tendens til dannelse

av langstrakte splinter.

Blandingen med skum skjer ved en variant av oppfinnelsen ifølge krav 10.

Ved et volumforhold innenfor området ifølge krav 11 dannes

en masse med gunstig konsistens for den videre behandling. Det optimale volumforhold avhenger av typen av faste ut-gangsstof fer . Når denne allerede i stor grad er mettet med kapillart bundet fuktighet, er en relativt liten skummengde nok. Når imidlertid disse faste stoffene kan oppta ytterligere mye fuktighet, trenger man mer skum.

En annen mulighet for å bringe inn skummet er angitt i krav 12. Herunder innsuges skummidlet spesielt kraftig i barkens porer hhv. sagflisens porer. Den fuktighet som er til stede i porene forvandles til skum og fortrenges derved. Gjennom denne spontane fjerning av vann blir barken spesielt sprø, slik at den ved videre behandlinger spaltes i små, terning-lignende deler.

Ifølge krav 13 kan granulatet også tilblandes bark og/eller sagflis etterpå. Derved fyller barken fremfor alt grovkorn-området, sagflisen finkornområdet. Da sagflisen har en relativt lav, men barken en relativt høy varmeverdi, lar også varmeverdien av totalblandingen seg kontrollere innenfor j et visst område gjennom valg av blandingsforholdet. Gjennom disse tilsetninger lar det porøsitetsgivende middel opptaks-evne for kapillar fuktighet seg videre styre. Når en meget høy fuktighet er hensiktsmessig prossessteknisk, tilsettes en stor andel.bark. En normal fuktighet på ca. 35% lar seg imidlertid realisere med ren skumkull, uten at strømningsevnen påvirkes.

En foretrukket blanding er angitt i krav 14..

Gjennom maling ifølge krav 15 forbedres kornstørrelsefordel-ingen.

Ifølge krav 16 skal kornstørrelsen hensiktsmessig begrenses for at fastheten til de' gjenblivende steg spesielt ved hullede murstein ikke skal påvirkes ved for store porer.

Ved avstemming av kornstørrelsen til tett kulepakning ifølge krav 17 oppnås at også porene i mursteinene danner en tett pakning, uten at fastheten påvirkes alt for mye.. Derunder er det viktig at også en finkornandel er til stede som sørg-er for den spesielt ønskede mikroporøsitet.

Ifølge krav 18 ligger varmeverdien fortrinnsvis i et område som er.ca. i/10 til halvparten av varmeverdien for ristet brunkull av middels kvalitet. Det nøyaktige valg av den optimale varmeverdi avhenger fremfor alt av mengden av det nødvendige porøsitetsgivende middel.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen går man f.eks. slik fram: lied et vanlig skumapparat fremstilles ut fra en blanding av ca. 99 % vann og ca. 1 % skumkonsentrat (vaskemiddel, fettalkoholsulfat, alkylsulfonat e.l.) et stabilt, mikro-porøst skum, hvis densitet bare er ca. 30 - 60 g/l. Separat fra dette fremstilles en blanding av følgende bestanddeler:

8 vektdeler brunkullstøv

8 vektdeler sagflis

27 vektdeler bark

2,6 vektdeler perlittavfall

27 vektdeler sulfittavlut som bindemiddel

26Vektdeler tilsetningsvann.

Denne blandingen blandes med 1,4 vektdeler skum og blandes kraftig i f.eks. en betongblander eller en dobbelt akselbland-er. Derved dannes en skummet masse med pastalignende konsistens. Denne granuleres idet den f.eks. trykkes gjennom en hullplate med en skrue. Strengene tørkes og males. Male-.godset har allerede et kontinuerlig kornstørrelsesspektrum som kan komme temmelig nær en tett pakning. Gjennom sikting kan kjernestørrelsesspekteret optimeres videre, slik at f.eks. følgende fordeling oppstår:

Det således erholdte materiale har også i tørr tilstand en

løs skumstruktur. Kornene er stabile og ikke sammentrykk-bare. Materialet kan forsendes og lagres.

Materialets fuktighet innstilles slik at den stemmer overens med fuktigheten til det rå leirematerialet hvilket er optimalt for pressing. Denne.ligger generelt mellom 17 og 37 %. Ved denne fuktighet har det porøsitets<g>ivende middel ennå strømm-ingsevne, da dets vanninnhold er kapillart bundet som følge av den porøse struktur.

Ved lette rå leirematerialer er en tilsetning på 10 til 20 volumprosent tilstrekkelig til å gi en legemsvekt på maksi-malt 1,4 5 kg/l. Ved tunge leirematerialer ligger den nød-vendige mengde porøsitetsgivende middel på ca. 25 til 40 %. Disse mengder lar seg lett innblande som følge av den gun-stige kornformen og det porøsitetsgivende middels overflate-beskaffenhet.. Det ér til å med mulig å tilsette betydelig større mengder og på denne måten regulere legemenes vekt.langt under den foreskrevne størrelse, hvilket ikke kunne, oppnås ved vanlige porøsitetsgivende midler.

Det har vist seg at blandingen kan presses med betydelig redu-sert kraftforbruk. Ved et forsøk ble det på en presse målt en strømstyrke på 40 A i sammenligning med 100 A ved anvendelse av et vanlig porøsitetsgivende middel. Åpenbart forbedres strømningsevnen betydelig gjennom skummidlet, slik at partiklene innordner seg i den gunstigste spennirigsfrie S'til = ling under liten motstand. De uønskede spiralstrukturer, hvilke som kjent kan oppstå i skrupressen ved hastighetsfor-skjellen mellom midten av strengen og det ytre området, opptrer ikke ienger.

Ved brenning av murstein forbrennes det porøsitetsgivende middel fullstendig i den normale brenntiden. Det oksygen som dif funderer inn fra ovnsatmosfæren i forbindelse med oksygenet som er innesluttet i de skummede korn er tilstrekkelig for"dette. Det dannede karbondioksyd unnviker åpenbart gjennom diffusjon. I hvert fall observerer man ingen gass-kanaler i de ferdige mursteinene. Varmeverdien til det porøsitetsgivende middel kommer fullt til nytte i brenn-prosessen.. Er varmeverdien til det porøsitetsgivende middel f.eks. 8 x 10 3 kJ/kg og går man ut fra en tilsetning på 30 volum-% til det rå leirematerialet, får man en varmeinnspar-ing på ca. 8 x 10 5 kJ/m 3 hullede murstein.

I et nøytralt laboratorium ble en serie murstein som var brent under tilsetning av 30 % av det porøsitetsgivende middel som fremstilles ifølge foreliggende oppfinnelse i et normalt produksjonsanlegg (murstein 1) sammenlignet med murstein som.var fremstilt i samme anlegg under anvendelse av

50 volum-% polystyrenskumkuler (murstein 2). Man fikk følg-ende middelverdier:

Varmeledningsevnen ble målt ifølge den norm DIN 51048 foreskrevne varmtråd-metode. Varmtråd-metoden gir erfarings-messig ca. 30-50 % høyere verdier overfor den hittil i Tyskland mest anvendte kalorimetriske metoden (f.eks. ifølge' AS TM) eller overfor sammenligningsmetodén. Detté "må tas "heh-syn til ved én sammenligning av de angitte resultater .med de. foreliggende verdier i den tilgjengelige faglitteratur.

Med hensyn til disse egenskaper stemmer altså verdiene praktisk talt overens med begge mursteinstyper. Ifølge offent-lige forsøkskarakterer ble det for murstein 1 dog fastslått en midlere trykkfasthet på 11,3 N/mm 2 i sammenligning med 7,5 N/mm 2 ved vanlige murstein som er fremstilt under anvendelse av. skummet polystyren. -

Fremgangsmåten lar seg.variere på mange måter innenfor rammen, av kravene. Således kan f.eks. steinkullstøv selvfølgelig også anvendes i stedet for brunkullstøv når førstnevnte er lettere tilgjengelig. Det er ingenting i veien for å øke kullandelen i totalblandingen betydelig i forhold til det angitte eksempel.

Blandingen av de faste utgangsstoffer med skummet kan utfør-es uten særlig problemer og i hvilke som helst blandere. Gjennom tilmålt lengre blanding kan det for det meste også oppnås at massen blir smuldrende, slik at det er unødvendig med en ytterligere arbeidsoperasjon for granulering. Pak-ningstettheten og dermed den maksimale porøsitetsgrad hos mursteinene lar seg innstille ved sikting.

Til forskjell for fremgangsmåten ifølge det angitte utførel-seseksempel kan det porøsitetsgivende middels fuktighet også innstilles høyere eller lavere før tilblandingen til det rå leirematerialét enn fuktigheten til det rå léirematerialet. Dette gjelder når det rå leirematerialet er fuktigere eller tørrere enn det som er optimalt for pressingen. Det porøsi-tetsgivende middels fuktighet velges da slik at totalblandingen får det foreskrevne vanninnhold.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av et <p> orøsitetsgivende middel for. fremstilling av porøse formlegemer av leiremateriale, karakterisert ved at et brennbart pulverformet til finkornet materiale blandes med skum og granuleres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som brennbart materiale anvendes kullstøv.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes sagflis. .

4.. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at det anvendes flygeaske.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at man tilsetter perlitt.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at man tilsetter bindemidler.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at det tilsettes findelt trebark.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at det tilsettes bark fra edelgran, gran eller furu.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at trebarken males våt.

10. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-9, karakterisert ved at de faste råstoffer først blandes med hverandre og deretter sammen med skummet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, k a r a k t.e r i - i sert ved at man anvender et volumforhold mellom faste råstoffer og skum som ligger mellom 2:1 og 1:2.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 3, 7 eller 8, karakterisert ved at trebarken og/eller sagflisen 1 våt tilstand gjennomblandes med skummiddel og at derpå de øvrige faste stoffer tilblandes.

13. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 - 12; karakterisert ved at det ferdige granulatet tilblandes ytterligere finfordelt trebark og/eller sagflis.

1 4. Fremgangsmåte ifølge ett av. kravene 7-11, karakterisert ved at man anvender følgende blanding (i vekt-%)

5 til 30 % brunkullstøv

5 til 20 %. tremel 20 til 5-0 % malt trebark

2 til 5 % perlitt

15 til 30 % sulfittavlut

15 til 30 % tilsatsvann

1 til. 2 % skum idet skummet består av 98 til 99 % vann og 1 til .2 % vaskemiddel .

15. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-14, karakterisert ved at granulatet males'.

16. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-15, karakterisert ved at den maksimale korn-størrelse begrenses til 5 mm ved frasikting.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at kornstørrelsespekteret innstilles på tetteste pakning.

18. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-17, karakterisert ved at man holder varmeverdien i et område på 1 - 6 x 10 6 kJ/m 3 , fortrinnsvis 1-4x10 <6> kJ/m 3 beregnet på det øste materialet.