CH677487A5

CH677487A5 -

Info

Publication number: CH677487A5
Application number: CH2405/89A
Authority: CH
Inventors: Albrecht Dr-Ing Knauf
Original assignee: Perlite Gmbh
Priority date: 1988-07-16
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1991-05-31
Also published as: DK349689D0; AT395314B; IT1230333B; ATA163789A; DE3824180C1; FR2634477B1; BE1003391A5; HUT55727A; DK167613B1; FR2634477A1; NL8901703A; DK349689A; HU211191B; IT8921162A0

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von leichten keramischen Formteilen, mit einem Gehalt an Perlit als Leichtzuschlagstoff und einer Trockenrohdichte kleiner 2,0 g/cm3.

insbesondere im Bereich von Ziegelprodukten ist der Einfluss von Magerungs- und Porosierungsmit-teln schon häufig untersucht worden.

Eine zusammenfassende Darstellung gibt Mackedanz in «Sprechsaal», Heft 9/80,559.

Durch porosierende Zusatzmittel wie Sägemehl, Papierschlamm und Schaumkunststoff wird die Scherbenrohdichte zwar zum Teil deutlich herabgesetzt, gleichzeitig ist aber auch auf eine ausreichende Druckfestigkeit der so hergestellten Form-teiie zu achten. So beschreibt Mackedanz, dass bei Zusatz von Sägemehl die Scherbenrohdichte nur geringfügig abnimmt, jedoch relativ gute Druckfestigkeitswerte erzielt werden, während mit «Styro-por» eine drastische Rohdichteerniedrigung ermöglicht wird, die jedoch auch einen starken Druckfestigkeitsabfall mit sich bringt.

Einen ähnlichen Stand der Technik beschreibt auch die Einleitung der DE-A 2 853 709, die auch andere Porosierungsmittel wie Torf, Kohlenstaub, Perlit, Geireidespelzen oder Flotationsberge anspricht, gleichzeitig jedoch darauf hinweist, dass diese nur wenig praktische Bedeutung erlangt haben und ähnliche Nachteile wie die zuerst beschriebenen Stoffe aufweisen.

Nach der DE-A 2 853 709 können die genannten Zuschlagstoffe nur dann eingesetzt werden, wenn ein brennbares, pulverförmiges bis feinkörniges Material mit Schaum versetzt und granuliert wird. Auf diese Weise soll ein brennbares Granulat mit lockerer, schaumartiger Struktur erzeugt werden.

Als Vorteil wird insbesondere angesprochen, dass durch das erhöhte Schüttvolumen der Heizwert des Zuschlagstoffes gegenüber einem Mas-sivkorn erheblich herabgesetzt ist und dieser verringerte Heizwert beim Ausbrennen dem Ofenpro-zess zugute kommt und eine Brennenergieersparnis mit sich bringt.

Unter anderem ist auch der Zusatz von Perlit angesprochen. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Zusatz von unbehandeltem Perlit zum Rohton meistens nicht den gewünschten Effekt bringt, da die Perlitkörper beim Pressen zerbröckeln. Die Stabilität der Körner soll nach der deutschen Offenlegungsschrift dann jedoch erhalten bleiben, wenn man sie zusammen mit Kohlenstaub oder dergleichen in einen Schaum einbettet.

Es ist offensichtlich, dass ein derartiges zweistufiges Verfahren, bei dem in der ersten Stufe der Zuschlagstoff zu einem Schaum aufbereitet werden muss und bei dem in der zweiten Stufe der Schaum mit dem Ton vermischt wird, für ein Massenprodukt wie Ziegel oder dergleichen relativ aufwendig ist.

Der in der DE-A 2 853 709 beschriebene Zerfall des Zuschlagstoffes Perlit beim gemeinsamen Ver-pressen mit einer Ton-Matrixmasse wird auch durch die DE-C 3 614 943 bestätigt, die aus diesem Grunde die Verwendung von glasierten, geblähten Perlit-körnern zur Herstellung von Tonziegeln vorsieht.

Durch die Glasierung wird das einzelne Perlit-korn stabilisiert, so dass es auch beim anschliessenden Vermischen mit der Ton-Matrixmasse und der sich anschliessenden Formgebung durch Ver-pressen oder dergleichen nicht zerstört wird.

Auch dabei muss jedoch der Zuschlagstoff vor der Vermischung mit der Ton-Matrixmasse separat aufbereitet (hier: glasiert) werden, was zusätzliche Zeit und Kosten verursacht, was für Massenprodukte wie Ziegel oder dergleichen nicht immer akzeptabel ist.

Aus der AT-PS 252 091 ist bekannt, dass Perlit in expandiertem Zustand sehr viel Wasser aufnehmen kann. Um das Aufnahmevermögen für Wasser herabzusetzen, wird vorgeschlagen, Silikone in wässri-ger Lösung auf einen Strom oder ein Bett durch den Expansionsvorgang noch warmer Perlitkörner aufzusprühen und die besprühten Körner zu durchmischen.

Schliesslich ist aus der DE-AS 1 253 133 ein Verfahren zum Behandeln von Perlit bekannt, bei dem Perlit mit vernebelten, gelösten, dispergierten oder verflüssigten Binde- und Imprägnierungsmitteln getränkt oder besprüht und zentrifugiert wird. Dabei dient das Besprühen dem Zweck, im Wasser gelöste Imprägnierungsstoffe mit dem Perlit in Kontakt zu bringen. Anschliessend wird das so behandelte Material getrocknet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik preiswertere und einfachere Möglichkeit anzugeben, poröse Zuschlagstoffe wie Perlit so zu stabilisieren, dass sie bei der anschliessenden Vermischung mit Ton und Formgebung nicht zerstört werden.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die Stabilität eines Leichtzuschlagstoffes wie expandierter Perlit durch Aufnahme einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, drastisch erhöht werden kann. Dabei wird die Stabilisierung jedes einzelnen Periit-korns dann maximal, wenn das offene Porenvolumen vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt ist. Das Einbringen der Flüssigkeit in die offenen Poren kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Die Flüssigkeit kann entweder vollständig separat zugegeben werden, zum Beispiel durch Tränken des expandierten Perlits in einer Flüssigkeit oder durch Besprühen der expandierten Perlitkörner, zum Beispiel über entsprechende Wasserdüsen an der Innenwand einer Förderschnecke, durch die der Perlit hindurchgeführt wird. Je nach Konsistenz des Tons kann dies aber auch zuviel sein, weil zusammen mit der Eigenfeuchtigkeit des Tons das Gemisch dann zu wässrig wird. Für diese Fälle wird vorgeschlagen, vor dem Zusammenmischen mit dem Ton dem expandierten Perlit nur einen Teil der theoretisch maximalen Wassermenge zuzugeben, die das offene Porenvolumen des Perlits aufnehmen kann. Dabei sollten aber mindestens 50% der theoretischen Wassermenge bereits zugegeben werden, um eine homogene Verteilung des Perlits im Ton zu ermöglichen. In diesem Fall saugt der Perlit die noch fehlende Restflüssigkeit aufgrund der hohen kapillaren Saugkräfte der offenen Poren aus dem Ton bis zu einer «vollständigen Sättigung». Die

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hochporösen Perlitteilchen erfüllen dann gleichzeitig eine Funktion als «Trocknungsmittel» für den Ton, gleichzeitig können grössere Oberflächenporen mit Ton-Matrixmaterial ausgefüllt werden, von denen wieder Feuchtigkeit in die Kapillarporen des Perlits abgesaugt wird.

Auf jeden Fall ist sicherzustellen, dass stets eine ausreichende Flüssigkeitsmenge zur Verfügung steht, um das offene Porenvolumen des Perlites vollständig mit der Flüssigkeit zu füllen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Ton-/Perlit-Gemisch anschliessend eine ausreichende Konsistenz aufweist, um die Mischung weiterverarbeiten zu können. Entsprechend setzt sich die Gesamt-Flüssig-keitsmenge aus der im Ton befindlichen Flüssigkeit und der extern zugegebenen Flüssigkeit zusammen und wird so gewählt, dass auch bei vollständiger Befüllung der offenen Poren des Perlits eine Konsistenz der Mischung Ton/Perlit erreicht wird, wie sie für die nachfolgenden Aufbereitungsschritte notwendig ist.

In jedem Fall liegen dann wassergesättigte Perlitkörner vor, wobei die Flüssigkeit auch beim anschliessenden beziehungsweise weiteren Vermischen mit der Ton-Matrixmasse weitestgehend in den Poren verbleibt, wofür in erster Linie die Oberflächenspannung des Wassers verantwortlich ist. Dieser Effekt kann zusätzlich durch Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels wie eines Tensides, optimiert werden. Dabei kann es von Fall zu Fall vorteilhaft sein, die Flüssigkeit unter leichtem Druck in die Perlitporen zu bringen, zumal dann auch Poren kleineren Durchmessers mit Flüssigkeit ausgefüllt werden können.

Das so gebildete Ton-Perlit-Gemisch kann auf konventionelle Art und Weise weiterverarbeitet werden.

Weder in einer Strangpresse (Schneckenpresse) noch in diskontinuierlich arbeitenden Pressen kommt es zu einer nennenswerten Zerstörung der mit Wasser gefüllten Perlit-Teilchen. Die inkompres-siblen Flüssigkeiten wie Wasser stabilisieren vielmehr das an sich zerbrechliche Gerüst eines geblähten Perlitkorns, das auch nach der Formgebung praktisch sein gesamtes ursprüngliches Porenvolumen, das zu dieser Zeit noch mit Wasser gefüllt ist, zur Verfügung stellen kann.

Das Wasser wird anschliessend während der üblichen Trocknung aus den Poren ausgetrieben, und das Produkt kann danach auf bekannte Art und Weise gebrannt werden.

Je nach gewählter Brenntemperatur brennt der Perlit dann entweder aus oder aber er bildet eine zumindest teilweise Schmelzphase, die ein glasartiges Gerüst hinterlässt, das der mechanischen Fèstig-keit des gebrannten Formteils zusätzlich zugute kommt.

Selbst bei relativ geringen Brenntemperaturen, wie sie heute zum Teil angestrebt werden, ist jedoch stets sichergestellt, dass das hohe Porenvolumen eines expandierten Perlits die Scherbenrohdichte des gebrannten Produktes in einem Masse herabsetzt, wie es für gute Wärmedämmeigenschaften gewünscht wird, ohne grössere Festigkeitseinbussen in Kauf nehmen zu müssen.

Der erfolgreiche Einsatz von Perlit als Porosierungsmittel in Tonwaren überrascht in zweifacher Hinsicht. Zum einen, weil im Stand der Technik beschrieben ist, dass die Verwendung von Perlit als Zuschlagstoff sich technisch nicht hat realisieren lassen; zum anderen, weil gleichzeitig die Festigkeitsverluste durch zerfallende Perlitkörner beschrieben werden.

Tatsächlich lässt sich trockener, expandierter Perlit auch nur sehr schwer oder gar nicht iri eine normale Ton-Matrixmasse einarbeiten, insbesondere lässt sich keine homogene Verteilung der Perlitkörner in der Matrixmasse erreichen. Die Oberfläche der Perlitkörner ist offensichtlich zu rauh, als dass eine homogene Vermischung möglich wäre.

Selbst wenn man aber einmal eine inhomogene Ton-/Perlit-Mischung akzeptieren würde, so Hessen sich daraus keine. technisch verwendbaren Produkte herstellen, weil die Perlitkörner - wie beschrieben - bei der anschliessenden Formgebung zerquetscht würden. Dabei würde gleichzeitig der gewünschte Effekt einer Porosierung verlorengehen.

Die genannten Mängel können zwar möglicherweise durch eine Glasierung der einzelnen Perlitkörner überwunden werden, jedoch mit einem unverhältnismässig hohen technologischen Aufwand.

Demgegenüber ist das eriindungsgemässe Verfahren nicht nur besonders einfach, sondern von hoher Effizienz, und es ermöglicht in überraschend einfacher Weise ohne weiteres die Einbringung der Perlitkörner in die Ton-Matrixmasse und ihre homogene Verteilung dort. Dabei wirkt das Wasser zum einen offensichtlich als Gleitmittel, gleichzeitig aber auch - wie beschrieben - als Stabilisator für das einzelne Periitkorn. Durch diese Doppelfunktion kann der Wasseranteil nach oben begrenzt werden, in Abhängigkeit von der gewünschten Konsistenz.

Vorgeschlagen wird die Verwendung eines expandierten Perlits in einer Korngrösse kleiner 10 mm, wobei für die meisten Anwendungsbereiche eine Korngrösse kleiner 6 mm die obere Grenze darstellen wird. Dabei soll ein Feinkornanteil unter 1 mm möglichst nicht verwendet werden, weil er relativ viel Wasser aufnimmt, das später ausgetrieben werden muss und kaum zur wärmetechnisch wirksamen Porosierung beiträgt. Insbesondere bei Verwendung fetter Tone liegt eine bevorzugte Korngrösse deshalb zwischen 1 und 6 mm.

Die verwendete Flüssigkeit wird in erster Linie Wasser sein. Ebenso können aber auch Abwässer industrieller Anlagen Verwendung finden, wobei Schadstoffanteile dieser Wässer, wie Schwermetalle etc. beim Brand des keramischen Produktes gleichzeitig noch in das gebildete keramische Gerüst eingelagert (eingebunden) werden können.

Die Perlit-Zugabe soll in einer solchen Weise erfolgen, dass das fertige Produkt eine Trockenrohdichte kleiner 2,0 g/cm3, vorzugsweise kleiner 1,7 g/cm3 aufweist.

In der Regel werden sich diese Werte bei einer Perlit-Zugabemenge zwischen 50 bis 5001 je 1000 kg Ton einstellen lassen.

Bevorzugt ist eine Perlit-Zugabemenge zwischen 100 bis 2501 je 1000 kg Ton-Matrixmasse,

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Sofern von einer Ton-Màtrixmasse gesprochen wird, umfasst dieser Begriff selbstverständlich nicht nur eine Masse aus einem Ton, sondern übliche Versätze, wie sie zur Herstellung von keramischen Formteilen dienen.

Auch die Aufbereitung erfolgt im übrigen im wesentlichen auf bekannte Art und Welse. Wird dabei ein Kollergang ausgeführt, so soll nach dem erfin-dungsgemässen Verfahren die Perlit-Zugabe erst nach diesem Kollergang erfolgen, da aufgrund der hohen mechanischen Belastung des Materials im Kollergang dort auch die mit Wasser stabilisierten Perlitkörner zerquetscht würden.

Demgegenüber hat sich gezeigt, dass die mit Wässer gesättigten Perlitkörner sowohl in einer kontinuierlichen Presse wie einer Strangpresse, als auch in einer diskontinuierlichen Presse wie einer Kniehebelpresse oder dergleichen bei Anwendung üblicher Drücke nicht zerstört werden, vielmehr ihr öerüst hoher offener Porosität nahezu unverändert aufrechterhalten werden kann.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich praktisch alle Arten von Tonwaren herstellen, die geringe Trockenrohdichten und damit günstige Wärmedämmeigenschaften aufweisen sollen. Beispielhaft seien Mauerziegel, Dachziegel, Schamotteteile, Deckenziegel, Drainrohre, Schornsteinziegel oder dergleichen genannt. Überwiegend sollen nach dem Verfahren poröse Produkte hergestellt werden? ebenso können aber zum Beispiel auch Klinker - die ihrem Gefüge nach dem Steinzeug zugerechnet werden können - nach dem Verfahren hergestellt werden, wobei diese Teile dann lediglich so lange gebrannt werden, bis die offene Porosität weitestgehend verschwunden ist. Ebenso ist es möglich, das Ton-/Perlitgemisch zu brennen und anschliessend zur Herstellung entsprechender Schamotteprodukte weiter aufzubereiten.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von leichten keramischen Formteilen mit einem Gehalt an expandiertem Perlit als Leichtzuschlagstoff und einer Trockenrohdichte kleiner 2,0 g/cm3, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Porenvolumen des Perlits mit einer Korngrösse Weiner 10 mm vollständig mit einer Flüssigkeit gefüllt und gleichzeitig und/oder danach homogen in einer Ton-Matrixmasse verteilt wird, dann die Masse zu Formteilen verarbeitet sowie anschliessend getrocknet und gebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit Wasser verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit vor der Befüllung der Perlitporen mit einem oberflächenaktiven Zusatzmittel vermischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmittel ein Tensid verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ton-Matrixmasse soviel Perlit zugemischt wird, dass die Trockenrohdichte des gebrannten Teils unter 1,7 g/cm3 beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Perlit in einer Menge von 50 bis 5001 je 1000 kg Ton zugegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Perlit-Zugabemenge 100 bis 250 I beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Flüssigr keit getränkte Perlit nach einem Kollergang und vor einer Formgebung in einer Strangpresse der Ton-Matrixmasse zugegeben wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Perlit vermischte Ton-Matrixmasse zu Ziegeln verpresst wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Perlit mit einer Korngrösse zwischen 1 und 6 mm sowie einem Schüttgewicht zwischen 80 und 130 kg/m3 eingesetzt wird.

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