WO2010108208A2 - Herstellung eines baustoffes - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a building material, such as paint, coating of boards, plaster, especially clay plaster, or the like, from water and from raw materials, wherein as starting materials at least loam and / or clay and fibers and / or sand are used.
  • a building material such as paint, coating of boards, plaster, especially clay plaster, or the like
  • the invention relates to a premix of starting materials for later mixing with at least one additional starting material and water for producing a building material, such as paint, coating of boards, plaster, in particular clay plaster, or the like.
  • the invention relates to a building material, such as paint, coating of slabs, plaster, especially clay plaster, or the like, from raw materials, wherein the building material starting materials having a lower grain size and starting materials having an upper grain size and wherein the starting materials at least loam and / or Clay as well as fibers and / or sand are.
  • a building material such as paint, coating of slabs, plaster, especially clay plaster, or the like
  • Clay plaster is produced as a dry mixture of mainly sands with clay, clays and small amounts of biogenic fibers.
  • a disadvantage of the previous production of clay plaster is that the sand used is washed industrially, which leads to the fact that fine particles of sand are lost.
  • the chemical binders adversely affect other properties of the clay plaster, such as e.g. Processability or water binding capacity.
  • a building material mixture of unfired clay and / or clay, of fibers and other additives and a method for producing such a building material mixture is known from EP 0 903 328 B1.
  • the building material is produced by mixing clay and / or clay, fibers and other additives in a single-stage mixing process to form the building material.
  • a disadvantage of this single-stage mixing process, in which fibers and loam and / or clay are mixed together in the direct production of building materials, is that the fibers can be used only in a certain state and with certain properties for the production of the building material. According to the teaching of EP 0 903 328 B1 only fibers in the order of 5 to 15 mm can be used.
  • the size of the fibers and their properties have a direct effect on the properties of the building material. Since the fibers have so far only limited possible states could be used, could subsequently be obtained only resulting building materials with correspondingly limited properties.
  • the invention is based on the object that a building material can be produced which does not have the disadvantages of the prior art.
  • the invention can be applied to paints, coatings of boards, plasters or the like, it is also an object of the invention to be able to obtain the widest possible range of properties of these building materials due to the fibers used.
  • existing grain types of a first starting material are determined, that the existing grain types are compared with a predetermined distribution, that missing or insufficiently available grain types are determined and that a further starting material containing at least the missing or insufficiently present grain types partially, is mixed with the first starting material.
  • the grain shape can be determined as the type of grain.
  • sand can be divided into five conformations. These can be between sharp-edged (a) and strongly rounded (e).
  • another starting material eg also correspondingly prepared quartz sand, can be added for producing the building material which has these particle shapes.
  • the particle size in particular in the form of a particle size distribution and / or the grading curve, can also be determined as the type of grain.
  • the indication of the grading curve is in the form of a graph with logarithmic grain size on the x-axis and the amount in wt.% On the y-axis. Those grain sizes which are not or not adequately covered by the first starting material are compensated by addition of a further starting material, which was optionally treated separately in this respect.
  • clay consists of sand (> 0.63 ⁇ m), silt (> 2 ⁇ m) and clay ( ⁇ 2 ⁇ m).
  • silt > 2 ⁇ m
  • clay ⁇ 2 ⁇ m
  • building materials such as e.g. Clay plasters necessary to aim for a closed grading curve from 0 to 2 mm, which can be represented with the mathematical model of optimal cavity filling (if possible, all diameters of grains lead to the greatest possible space filling).
  • the particle size distribution should ideally be from 0 to 2 mm for fine plaster and from 0 to 4 mm for coarse plaster.
  • the sand used for the preparation of plaster, in particular quartz sand, as the first starting material has hardly any shares between 0 and about 63 microns, since these fines, which interfere with lime plaster, are washed out during industrial washing.
  • Industrially washed and screened sand for preparing plaster has a grain size mainly from about 63 microns to 2 mm (for fine plaster) and from about 63 microns to 4 mm (for coarse plaster) on.
  • the invention in particular determined whether in the first starting material particles with particle sizes of 0.1 .mu.m to 0.1 mm, in particular up to 63 microns are present. If this is not the case or if there are insufficient particles with the desired grain sizes in this range, fines having a corresponding particle size of from 0.1 ⁇ m to about 63 ⁇ m are added to the first starting material.
  • the required fines can make up for example about 18% by weight of the building material mixture.
  • a fines clay in particular unfired clay, and / or clay and / or silt and / or fibers, in particular a pulp, are preferred. Clays can have very small particle sizes between about 0.1 ⁇ m and about 2 ⁇ m.
  • Sludge can have particle sizes between 2 ⁇ m and about 63 ⁇ m.
  • An essential effect of the invention is that, by determining the grain shape and / or grain size and / or the grain density of at least one first starting material, further starting materials can be selected such that the building material to be produced has a particularly high grain density.
  • grain density does not mean the material density of a grain but the bulk density of a starting material or a mixture of starting materials per unit volume. In terms of grain size, this means that the grain density is greater when the larger particles formed between Cavities are filled by correspondingly smaller particles. In terms of the grain shape, this means that, for example, round or very angular grains do not pool so well, so they can not be compacted as well as a mixture of them.
  • the achievement of a higher grain density in turn has the effect that the physical stability, which is an essential criterion for example of a real clay plaster, is significantly increased.
  • the melting point or aluminum content of the clay is not important, but a mix of swellable crystals and less swellable crystals. These crystals of the receipt of the crystal water is very important and therefore to avoid heating above 120 0 C as the test method, the spectral analysis with which the CEC value (Cation Exchange Capacity), the 4.5 to 5 must be determined suitable becomes.
  • the clay should be as free of lime as possible (calcium content ⁇ 1%), otherwise the binding power will be reduced.
  • multi-layered clay minerals e.g. Smectite, montmorillonite, verminkulite, etc .
  • the function of these multi-layer clay minerals is the increased binding force, the compressive strength and the large specific surface area to ensure the water adsorption capacity (water bound to grain surface) of several 100%.
  • the further part by weight should consist of two- and / or three-layer clay minerals, e.g. Illite, kaolite, geodite, etc ..
  • the function of these clay minerals is the stabilization of Baustofffes and the lower swelling and shrinkage capacity.
  • clay is prepared for use as a further starting material, in particular dried and ground, it must be ensured that the temperature does not exceed 120 ° C, otherwise the water of crystallization will escape.
  • the right mixture of fine, medium and coarse materials is important. In the context of the invention, therefore, it is also determined how the particle sizes in the first starting material particles in the range of about
  • the first starting material is a further starting material having a particle size of about 0.1 mm to about 2 mm or added to about 4 mm. This is preferably as another
  • Starting material fibers in particular a pulp, and / or sand and / or clay used.
  • the fibers used in the invention preferably have one
  • Length (the length of the fibers is understood as their grain size) from 1 ⁇ m to 3 mm. They can also have a length of 4 mm or more.
  • the further starting material added to the first starting material can be prepared, in particular dried and / or ground, to the particle sizes of the missing or insufficiently present particle sizes.
  • the starting materials together have a water content of less than 5 wt .-%, in particular less than 3, 5 wt .-%, on.
  • the building material they are mixed with water.
  • the fibers used may be vegetable fibers, preferably purely biogenic fibers, in particular typha, hemp, flax, kenaf or nettle fibers, and / or synthetic fibers.
  • fillers and / or binders selected from the group consisting of starch, corn cob, straw, reed, silicic acid, minerals, animal hair, marble sand, iron oxide, pigments or other mineral or organic substances may be used as additional starting material.
  • dispersants can also be used as additional starting material.
  • starting materials can be mixed directly with the first starting material after the determination of missing or insufficient existing grain types of the first starting material (for example Knauf PTF G4 / G5 cleaning machines).
  • a premix comprising loam and / or clay as well as fibers and / or sand can be prepared, which contains starting materials which at least partially have the missing or insufficiently present grain types.
  • This premix is mixed in a later step with the first starting material, in particular sand and / or clay, for producing the building material.
  • the starting materials are still mixed with water.
  • the premix according to the invention (also called premix) contains in particular starting materials having a particle size of 0.1 ⁇ m to about 2 mm or up to about 4 mm.
  • the length of the fibers which is understood as the grain size of the fibers, is in particular between 1 ⁇ m to 3 mm. They can also have a length of 4 mm or more.
  • the premix has as a technical process advantage that the fibers are easier to handle. It has been shown that comminuted fibers can be better distributed in a premix, which leads to a more uniform water conductivity of the building material produced later, eg a clay plaster. With such a premix fiber conditions and properties can be achieved, which can not be achieved in a one-stage mixing process, ie when bringing together clay and / or clay with fibers in the direct production of eg building materials. By appropriate storage and stockpiling of the premix can at a later date depending on the requirement immediately and flexible different building materials, paints, plasters or the like can be produced.
  • the premix according to the invention accordingly has the advantage that it allows a particularly wide range of properties of the building material to be achieved on the basis of the fibers used.
  • the premix has the advantage that a particularly high grain density of the building material to be produced can be effected.
  • the masterbatch according to the invention can be used for the industrial production of building material mixes, plasters and paints, using e.g. Building material mixtures with different novel properties allows and / or enhances existing properties.
  • Building material mixtures with different novel properties allows and / or enhances existing properties.
  • further materials, especially sand and water, can be added and mixed with the premix.
  • premix worldwide available industrial sand, washed as stated above and therefore from a particle size of approx.
  • a high-quality building material e.g. a clay plaster
  • a high-quality building material e.g. a clay plaster
  • Grain size of particular smaller than 63 microns are mixed.
  • certain missing or insufficiently available molds can also be supplemented.
  • the weight proportion of the premix can only make up about 2 to 5%, preferably 3%, of the building-product mixture (without water), with sand about 84% and clay about 13% of this weight turn off.
  • Natural building materials often have a predominantly proportion by weight (for example more than 80) of sand, which is why the production of natural building materials then takes place either in the vicinity of a large amount of sand or requires an expensive transport of sand. Since just no sand is absolutely necessary for the production of the premix according to the invention, the premixing can take place independently of logistical problems relating to sand processing.
  • the fibers can be introduced into the premix, for example, with an already small order of magnitude, or can be comminuted only during the mixing with loam and / or clay during the preparation of the premix.
  • vegetable fibers preferably purely biogenic natural fibers (in particular typha, hemp, flax, kenaf, nettle fibers or similar biogenic fibers) are used.
  • further possible fillers such as starch, corn kernels, straw, reeds, silicic acid, mineral substances or animal hair can be added to the premix.
  • Typhafasern can be processed into a pulp with a fiber length of 1 micron to 3 or 4 mm. The pulp is mixed with clay and / or silt and sand (cable sand). If silt is already added with cable sand, then only the fibers and the clay are mixed.
  • certain fibers may swell by admixture with dispersing aids.
  • the fibers thus change their properties in a targeted manner (for example an increase in tear resistance).
  • synthetic fibers, substances / components / constituents can also be used for the premix, this type of premix not being used for natural building materials based on sand, but for final mixtures of building materials, plasters and paints based on lime, cement or gypsum (or similar) is used.
  • mixers as well as cutting and / or separating and / or abrassion and / or grinding tools can be used to produce the premix.
  • a dissolver mixer For the preparation of the premix, a dissolver mixer can be used, which provides the possibility of an automatic supply of several (suitable for automatic processing substances). These substances can be weighed individually or in succession and dosed into the mixing area. Furthermore, a manual input with weighing cell, as well as a flange for the supply of an air-fiber stream can be provided.
  • a machine could be used for the production, which is a kind of mixer (horizontal or vertical runner), Planetendissolvermischer, shredder, mixer or the like.
  • the raw materials, fibers, flasks, clay, etc. are simultaneously, in a certain order or in intermediate stages in the mixing tank filled (container volume goes from about 5Ol to 20001). Subsequently, the ingredients in the container by rotating tools (eg horizontally and / or vertically running blades, pancake, cutter heads or the like) are mixed and optionally crushed, the rotational speed of slow running to high-speed can be regulated.
  • rotating tools eg horizontally and / or vertically running blades, pancake, cutter heads or the like
  • the cut pistons in contrast to the aforementioned single-stage mixing process for producing a building material completely pre-weighed and added.
  • the rotating blades equally disintegrate the pistons and seeds, the fiber length being defined here by the type of comminution tools used (e.g., pancake, cutterhead, etc.) as well as the duration of processing.
  • the fiber length and the processing time are directly related depending on the fiber type.
  • the addition of clay and / or clay or other materials into the mixing vessel is either by automatic feed (e.g., via auger or blowing in material) or by hand.
  • each ingredient is weighed prior to addition or mixing vessel to ensure the ratio of components.
  • the ingredients of the premix are first recorded accurately in terms of weight and thus allow an exact dosage of the additives in the final product (the building material, plaster, paint or the like).
  • the application of the finished mixture (or an intermediate step) via a lock is by means of a suitable device (conveyor belt, screw conveyor, blowing, etc.) discharged and stored in a suitable container.
  • a suitable device conveyor belt, screw conveyor, blowing, etc.
  • a premix produced in this way may have, for example, the following properties:
  • the consistency of the premix ranges from cotton or fleece-like (with larger fiber length) to granular or powdery (in "crushing or smashing the fiber").
  • the premix can also be produced in pasty form.
  • the premix is storable.
  • a pure pulp is produced in powder form, with or without additives as a premix.
  • the ratios of the weight proportions in the premix of loam and / or clay: fiber may for example be between 0.8: 1 and 10: 1, with any additives or fillers not here are considered.
  • a variety of mixing ratios is possible.
  • the specific optimization of the premixes improves the properties of the final mixture (building materials, plasters and paints) (eg improvement of elasticity, drying speed, adhesive properties on the substrate, prevention of cracking, etc.).
  • material properties of the end product are changed or intensified which can not be achieved with the previous single-stage mixing operations.
  • Premix (natural fiber, loam, clay, etc.) remains the building biology property.
  • the ingredients of the premix are varied, and produced by different methods. It is particularly noteworthy that for a building material final mixture which represents a 100% biogenic and biodegradable natural product, also for the premix only ingredients are used that meet this requirement.
  • a major component of such a premix is the natural fiber.
  • the Typhamaschine is mainly used, but other fibers can be used or added such as hemp, bast, reed, or the like.
  • the Typhamaschine is either added to the mixture as aerosol from the flask (required if the fiber length of up to 20mm is to be preserved as far as possible - cotton or flax-like consistency), or else adhering to the flask (predominantly at the production of short fiber premixes possible - granular or fine, powdery consistency).
  • clay - which in turn is a mixture of clay minerals and silt.
  • the clay minerals two and multi-layered clay minerals
  • the silt are selected. If, as is customary in the industrial production of building materials, plaster and paints, fractionated and washed sand is used for the final mixture, the proportion of silt in the clay must be increased in order to improve the adhesive properties of the final mixture. If suitable sand (with sufficient silt content) is used for the final mixture, then the addition of silt in the premix can be dispensed with and pure clay minerals can be used.
  • premix is used for paints
  • further additives, fillers and binders may be added, such as:
  • Starch e.g., corn or potato starch
  • Both the long fiber and short fiber premixes are produced in a mixer (e.g., a dissolver).
  • the rotating mixing tool is moved either vertically or with a planetary gear through the substances to be mixed.
  • the peripheral speed of the mixing tool can be about 5 - 50 m / s.
  • the introduction of the materials is either automatic, e.g. via screw conveyors, wherein the mixer is designed as a load cell, or by hand.
  • the premix is discharged or aspirated from the mixer via a bottom flap (or gate).
  • corresponding blenders or shredders could be used for this purpose.
  • the fiber length also plays a role here.
  • the fiber length is determined by the type and duration of the mixing process or an upstream comminution process. Fiber lengths from 1 ⁇ m to 200mm can be processed or produced.
  • the fibers used in the invention preferably have a length of 1 .mu.m to 3 mm. They can also have a length of 4 mm or more.
  • quartz sand is sometimes added. Its abrasive property enhances the comminution of the fiber during the mixing process.
  • the duration of the mixing time directly affects the fiber length.
  • a blunt mixing tool may be used, e.g. at a peripheral speed of e.g. 10 to 20m / s is moved through the material. Care should be taken to add the fibers first, then the clay.
  • the mixing tool mixes and mixes the fibers and clay into a flowing cloud.
  • the clay used should have a high content of clay minerals and low silt content.
  • Premix Tvpe cotton wool.
  • silt can also be omitted
  • the fiber is poured into the mixing container.
  • clay and silt are added in the specified ratios and the container is sealed.
  • a mixing tool e.g. a pancake for 3 to 5 minutes (at a
  • Fibers, clay minerals and silt are filled in the specified ratios in the mixing container and the container sealed.
  • a sharp mixing tool (knife head, disc knife, etc.) is moved in the material.
  • the mixing time for a batch size of approx. 35 kg. is about 20 to 150 seconds.
  • the peripheral speed of the tool can be 20 to 30 m / s.
  • the fibers are comminuted to a size of about 0.5 to 3 mm.
  • Fibers, clay minerals and silt as well as the optional additives are filled in the specified proportions in the mixing container and the container sealed.
  • For the mixing process is preferably a sharp mixing tool
  • the mixing time for a batch size of approx. 35 kg. can be about 1/2 to 3 minutes.
  • Circumferential speed of the tool is 25 to 40 m / s.
  • the fibers are comminuted to a size of about 1 micron to 1 mm.
  • Premix Type Coating powdered 2% by weight of fiber (Typhamaschine on the flask)
  • Fibers, clay minerals and marble sand as well as the optional additive are filled in the specified proportions in the mixing container and the container sealed.
  • a sharp mixing tool (knife head, disc knife, etc.) is moved in the material.
  • the mixing time for a batch size of approx. 35 kg. can be about 1/2 to 3 minutes.
  • the peripheral speed of the tool may be 20 to 30 m / s.
  • the fibers are comminuted to a size of about 0.2 to 1 mm.
  • Premixing can be a predominantly physically bound building material, in particular a clay plaster, produce, which has a continuous particle size distribution. This causes directly better processability, longer water-binding capacity or better subsequent wettability and better processability and better physical stability.
  • a significant advantage of the building material according to the invention is that it has a particularly high grain density, which significantly increases its physical stability.
  • the building material starting from about 0.1 .mu.m or 1 .mu.m to about 2 mm (fine plaster) or about 4 mm (rough plaster) has a continuous particle size distribution.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Baustoffes, wie Anstrich, Beschichtung von Platten, Putz, insbesondere Lehmputz, oder dergleichen, aus Wasser und aus Ausgangs- Stoffen, wobei als Ausgangsstoffe wenigstens Lehm und/oder Ton sowie Fasern und/oder Sand verwendet werden, werden vorhandene Kornarten eines ersten Ausgangsstoffes ermittelt. Die vorhandenen Kornarten werden mit einer vorgegebenen Verteilung verglichen, so dass fehlende bzw. nicht ausreichend vorhandene Kornarten ermittelt werden können und das ein weiterer Ausgangsstoff, der die fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten zumindest teilweise aufweist, mit dem ersten Ausgangsstoff vermischt werden kann. Nach Ermittlung der fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten des ersten Ausgangsstoffes kann eine Vormischung umfassend Lehm und/oder Ton sowie Fasern und/oder Sand für ein späteres Vermischen mit wenigstens einem zusätzlichen Ausgangsstoff und Wasser erstellt werden, die Ausgangsstoffe beinhaltet, welche die fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten zumindest teilweise aufweist. Somit kann ein Baustoff, insbesondere ein Lehmputz, aus wenigstens Lehm und/oder Ton sowie Fasern und/oder Sand erhalten werden, der eine durchgehende Korngrößenverteilung aufweist.

Description

Herstellung eines Baustoffes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Baustoffes, wie Anstrich, Beschichtung von Platten, Putz, insbesondere Lehmputz, oder dergleichen, aus Wasser und aus Ausgangsstoffen, wobei als Ausgangsstoffe wenigstens Lehm und/oder Ton sowie Fasern und/oder Sand verwendet werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vormischung aus Ausgangsstoffen für ein späteres Vermischen mit wenigstens einem zusätzlichen Ausgangsstoff und Wasser zum Herstellen eines Baustoffes, wie Anstrich, Beschichtung von Platten, Putz, insbesondere Lehmputz, oder dergleichen.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Baustoff, wie Anstrich, Beschichtung von Platten, Putz, insbesondere Lehmputz, oder dergleichen, aus Ausgangsstoffen, wobei der Baustoff Ausgangsstoffe mit einer unteren Korngröße und Ausgangsstoffe mit einer oberen Korngröße aufweist und wobei die Ausgangsstoffe wenigstens Lehm und/oder Ton sowie Fasern und/oder Sand sind.
Lehmputz wird als Trockenmischung aus vorwiegend Sanden mit Lehmen, Tonen und geringen Anteilen von biogenen Fasern hergestellt. Nachteilig bei der bisherigen Herstellung von Lehmputzen ist, dass der verwendete Sand industriell gewaschen wird, was dazu führt, dass Feinanteile des Sandes verloren gehen. Um die notwendige Stabilität des Lehmputzes erhalten ist es bekannt, dem Lehmputz beim Herstellen chemische Bindemittel (Klebstoffe) zuzugeben. Nachteilig daran ist jedoch, dass die chemischen Bindemittel negativen Einfluss auf sonstige Eigenschaften des Lehmputzes, wie z.B. Verarbeitbarkeit oder Wasserbindungsfähigkeit haben.
Eine Baustoffmischung aus ungebranntem Lehm und/oder Ton, aus Fasern und weiteren Zuschlagsstoffen sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Baustoffmischung ist aus der EP 0 903 328 B1 bekannt. Gemäß der EP 0 903 328 B1 wird der Baustoff hergestellt, indem Lehm und/oder Ton, Fasern und weitere Zuschlagsstoffe in einem einstufigen Mischverfahren unter Bildung des Baustoffes miteinander vermischt werden. Nachteilig bei diesem einstufigen Mischverfahren, bei dem Fasern und Lehm und/oder Ton beim direkten Herstellen von Baustoffen miteinander vermischt werden, ist, dass die Fasern nur in einem bestimmten Zustand und mit bestimmten Eigenschaften zum Herstellen des Baustoffes verwendet werden können. Gemäß der Lehre der EP 0 903 328 B1 können nur Fasern in der Größenordnung von 5 bis 15 mm verwendet werden.
Die Größe der Fasern sowie deren Eigenschaften haben direkte Auswirkung auf die Eigenschaften des Baustoffes. Da die Fasern bisher nur in begrenzt möglichen Zuständen verwendet werden konnten, konnten in weiterer Folge auch nur resultierende Baustoffe mit dementsprechend begrenzt möglichen Eigenschaften erhalten werden.
Alle genannten Probleme treten gleichermaßen beim Herstellen von Anstrichen, Putzen oder dergleichen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, dass ein Baustoff hergestellt werden kann, der die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
Da sich die Erfindung auf Anstriche, Beschichtungen von Platten, Putze oder dergleichen anwenden lässt, ist es zugleich Aufgabe der Erfindung, eine möglichst große Bandbreite an Eigenschaften dieser Baustoffe auf Grund der verwendeten Fasern erhalten zu können.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Des Weiteren wird diese Aufgabe gelöst mit einer Vormischung, welche die Merkmale des Anspruches 18 aufweist.
Darüber hinaus wird diese Aufgabe gelöst mit einem Baustoff, welcher die Merkmale des Anspruches 28 aufweist.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass vorhandene Kornarten eines ersten Ausgangsstoffes ermittelt werden, dass die vorhandenen Kornarten mit einer vorgegebenen Verteilung verglichen werden, dass fehlende bzw. nicht ausreichend vorhandene Kornarten ermittelt werden und dass ein weiterer Ausgangsstoff, der die fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten zumindest teilweise aufweist, mit dem ersten Ausgangsstoff vermischt wird.
Im Rahmen der Erfindung kann als Kornart die Kornform ermittelt werden. Bei z.B. Sand kann zwischen fünf Konrformen unterschieden werden. Diese können zwischen scharfkantig (a) und stark gerundet (e) liegen. Für Lehmputz geeigneter Sand, insbesondere Quarzsand, sollte idealerweise rundkantig (c) sein. Wird nach Ermittlung der Kornform festgestellt, dass Kornformen zwischen (b) und (d) fehlen bzw. nicht ausreichend vorhanden sind, so kann ein weiterer Ausgangsstoff, z.B. auch entsprechend aufbereiteter Quarzsand, zum Herstellen des Baustoffes zugegeben werden, der diese Kornformen aufweist. Im Rahmen der Erfindung kann als Kornart auch die Korngröße, insbesondere in Form einer Korngrößenverteilung und/oder die Sieblinie, ermittelt werden. Die Angabe der Sieblinie erfolgt in Form eines Diagramms mit logarithmischer Korngröße auf der x-Achse und der Menge in Gew.-% auf dery-Achse. Diejenigen Korngrößen, die durch den ersten Ausgangs- stoff nicht oder nicht ausreichend abgedeckt sind, werden durch Zugabe eines weiteren Ausgangsstoffes, der gegebenenfalls extra diesbezüglich aufbereitet wurde, ausgeglichen.
Grundsätzlich besteht Lehm aus Sand (> 0,63 μm), Schluff (> 2 μm) und Ton (< 2μm). Für eine bessere Verarbeitbarkeit, längere Wasserbindungsfähigkeit bzw. nachträgliche Benetzbarkeit und Weiterverarbeitbarkeit sowie für die physikalische Stabilität ist es für Baustoffe wie z.B. Lehmputze notwendig, von 0 bis 2 mm eine geschlossene Sieblinie anzustreben, was mit dem mathematischen Modell der optimalen Hohlraumausfüllung (möglichst alle Durchmesser von Körnern führen zur größtmöglichen Raumfüllung) darstellbar ist.
Die Korngrößenverteilung sollte für Feinputz idealerweise von 0 bis 2 mm gehen und für Grobputz von 0 bis 4 mm. Der für die Herstellung von Putzen verwendete Sand, insbesondere Quarzsand, als erster Ausgangsstoff weist jedoch zwischen 0 und ca. 63 μm kaum Anteile auf, da diese Feinanteile, welche für Kalkputz stören, bei der industriellen Waschung herausgewaschen werden. Industriell gewaschener und gesiebter Sand zum Herstellen von Putzen weist eine Korngröße hauptsächlich von ca. 63 μm bis 2 mm (für Feinputz) und von ca. 63 μm bis 4 mm (für Grobputz) auf.
Um auf die Zugabe von chemischen Bindemitteln verzichten zu können wird im Rahmen der Erfindung insbesondere ermittelt, ob im ersten Ausgangsstoff Teilchen mit Korngrößen von 0,1 μm bis 0,1 mm, insbesondere bis 63 μm vorhanden sind. Ist dies nicht der Fall bzw. sind nicht ausreichend Teilchen mit den gewünschten Korngrößen in diesem Bereich vorhanden, werden dem ersten Ausgangsstoff Feinanteile mit einer entsprechenden Korngröße von 0,1 μm bis ca. 63 μm zuzugeben. Die erforderlichen Feinanteile können beispielhaft ca. 18 Gew.-% der Baustoffmischung ausmachen. Als Feinstoff sind Lehm, insbesondere ungebrannter Lehm, und/oder Ton und/ oder Schluff und/oder Fasern, insbesondere ein Faserbrei, bevorzugt. Tone können sehr kleine Korngrößen zwischen ca. 0,1 μm und ca. 2 μm haben. Schluff kann Korngrößen zwischen 2 μm und ca. 63 μm haben.
Ein wesentlicher Effekt de Erfindung liegt darin, dass durch Ermittlung der Kornform und/oder Korngröße und/oder der Korndichte wenigstens eines ersten Ausgangsstoffes weitere Ausgangsstoffe derart ausgewählt werden können, dass der herzustellende Baustoff eine besonders hohe Korndichte aufweist. Unter Korndichte wird nicht die Materialdichte eines Korns verstanden sondern das Schüttgewicht eines Ausgangsstoffes bzw. einer Mischung von Ausgangsstoffen pro Volumeneinheit. Bezogen auf die Korngröße bedeutet dies, dass die Korndichte größer ist, wenn die zwischen größeren Teilchen gebildete Hohlräume durch entsprechend kleinere Teilchen aufgefüllt werden. Bezogen auf die Kornform bedeutet dies, dass sich z.B. runde oder sehr eckige Körner nicht so gut zusammenlegen, sich also nicht so gut verdichten lassen, wie eine Mischung davon. Das Erreichen einer höheren Korndichte hat wiederum den Effekt, dass die physikalische Stabilität, welche ein wesentliches Kriterium z.B. eines echten Lehmputzes darstellt, deutlich erhöht wird.
Für Lehmputz ist nicht wie bei anderen keramischen Produkten der Schmelzpunkt oder Aluminiumgehalt des Tons wichtig, sondern ein Mix aus quellfähigen Kristallen und wenig quellfähigen Kristallen. Bei diesen Kristallen ist der Erhalt des Kristallwassers sehr wichtig und daher eine Erhitzung über 120 0C zu vermeiden Als Testverfahren eignet sich die Spektralanalyse, mit welcher der CEC- Wert (Cation Exchange Capacity), der zwischen 4,5 und 5 liegen muss, ermittelt wird. Der Ton sollte möglichst kalkfrei (Kalziumanteil < 1 %) sein, da sonst die Bindekraft reduziert wird.
Von der Gesamttonmenge sollte eine Gewichtsanteil von ca. 30 bis 50 % an Mehrschichttonmineralien bestehen, z.B. Smektit, Montmorillonit, Verminkulit, etc.. Die Funktion dieser Mehrschichttonminerale ist die erhöhte Bindekraft, die Druckfestigkeit und durch die große spezifische Oberfläche die Wasseradsorptionsfähigkeit (an Kornoberfläche gebundenes Wasser) von mehreren 100 % zu gewährleisten. Der weitere Gewichtsanteil sollte aus Zwei- und/oder Dreischichttonmineralien bestehen, z.B. Illit, Kaolit, Geodit, etc.. Die Funktion dieser Tonminerale ist die Stabilisierung des Baustofffes und die geringere Quellungs- und Schwindungsfähigkeit.
Wenn Ton zur Verwendung als weiterer Ausgangsstoff aufbereitet wird, insbesondere getrocknet und gemahlen, so ist darauf zu achten, dass die Temperatur 120 °C nicht übersteigt, da sonst das Kristallwasser austritt.
Um einen vorwiegend physikalisch gebundenen Lehmputz herzustellen ist die richtige Mischung aus Fein-, Mittel- und Grobstoffen wichtig. Im Rahmen der Erfindung wird daher ebenfalls ermittelt, wie die Korngrößen im ersten Ausgangsstoff Teilchen im Bereich von ca.
0,1 mm bis ca. 2 mm oder bis ca. 4 mm verteilt sind. Wird dabei festgestellt, dass Teilchen mit einer Korngröße in diesem Bereich fehlen bzw. nicht ausreichend vorhanden sind, wird dem ersten Ausgangsstoff ein weiterer Ausgangsstoff mit einer Korngröße von ca. 0,1 mm bis ca. 2 mm oder bis ca. 4 mm zugegeben. Hierzu wird vorzugsweise als weiterer
Ausgangsstoff Fasern, insbesondere ein Faserbrei, und/oder Sand und/oder Ton verwendet. Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Fasern haben vorzugsweise eine
Länge (die Länge der Fasern wird als deren Korngröße verstanden) von 1μm bis 3 mm. Sie können auch eine Länge von 4 mm oder mehr aufweisen. Der dem ersten Ausgangsstoff zugegebene weitere Ausgangsstoff kann im Rahmen der Erfindung auf die Korngrößen der fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Korngrößen aufbereitet, insbesondere getrocknet und/oder gemahlen, werden.
Vorzugsweise weisen die Ausgangsstoffe zusammen einen Wassergehalt von weniger als 5 Gew.-%, insbesondere von weniger als 3, 5 Gew.-%, auf. Zum Herstellen des Baustoffes werden diese mit Wasser vermischt.
Im Rahmen der Erfindung können als Fasern pflanzliche Fasern, vorzugsweise rein biogene Fasern, insbesondere Typha-, Hanf-, Flachs-, Kenaf- oder Nesselfasern, und/oder synthetische Fasern verwendet werden. Ebenfalls können Füllstoffe und/oder Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Maiskoben, Stroh, Schilf, Kieselsäure, mineralische Stoffe, Tierhaaren, Marmorsand, Eisenoxyd, Pigmente oder andere mineralische oder organische Stoffe als zusätzlicher Ausgangsstoff verwendet werden. Ebenfalls können auch Dispergiermittel als zusätzlicher Ausgangsstoff verwendet werden.
Zum Herstellen des Baustoffes können nach Ermittlung von fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten des ersten Ausgangsstoffes weitere Ausgangsstoffe direkt mit dem ersten Ausgangsstoff vermischt werden (z.B. Putzmaschinen Knauf PTF G4/G5). Alternativ dazu kann nach Ermittlung von fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten des ersten Ausgangsstoffes eine Vormischung umfassend Lehm und/oder Ton sowie Fasern und/oder Sand erstellt werden, die Ausgangsstoffe beinhaltet, welche die fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten zumindest teilweise aufweist. Diese Vormischung wird in einem späteren Schritt mit dem ersten Ausgangsstoff, insbesondere Sand und/oder Ton, zum Herstellen des Baustoffes vermischt. In beiden Varianten werden die Ausgangsstoffe werden noch mit Wasser vermischt.
Die erfindungsgemäße Vormischung (auch Premix genannt) beinhaltet insbesondere Ausgangsstoffe mit einer Korngröße von 0,1 μm bis ca. 2 mm oder bis ca. 4 mm. Die länge der Fasern, welche als Korngröße der Fasern verstanden wird, liegt insbesondere zwischen 1μm bis 3 mm. Sie können auch eine Länge von 4 mm oder mehr aufweisen.
Die Vormischung hat als prozesstechnischen Vorteil, dass die Fasern besser handhabbar sind. Es hat sich gezeigt, dass zerkleinerte Fasern in einer Vormischung besser verteilt werden können, was zu einer gleichmäßigeren Wasserleitfähigkeit des später hergestellten Baustoffes, z.B. ein Lehmputz, führt. Mit einer solchen Vormischung können Faserzustände und -eigenschaften erzielt werden, die in einem einstufigen Mischprozess, d.h. beim Zusammenbringen von Lehm und/oder Ton mit Fasern beim direkten Herstellen von z.B. Baustoffen, nicht erzielt werden können. Durch entsprechende Lager- und Vorratshaltung der Vormischung können zu einem späteren Zeitpunkt je nach Anforderung sofort und flexibel unterschiedlichste Baustoffe, Anstriche, Putze oder dergleichen hergestellt werden. Die erfindungsgemäße Vormischung hat demnach den Vorteil, dass mit ihr eine besonders große Bandbreite an Eigenschaften des Baustoffes auf Grund der verwendeten Fasern erzielt werden können. Zudem hat die Vormischung den Vorteil, dass eine besonders hohe Korndichte des herzustellenden Baustoffes bewirkt werden kann.
In weiterer Folge kann die erfindungsgemäße Vormischung für die industrielle Erzeugung von Baustoffmischungen, Putzen und Anstrichen verwendet werden, wobei sie z.B. Baustoffmischungen mit unterschiedlichen neuartigen Eigenschaften ermöglicht und/oder bestehende Eigenschaften verstärkt. Bei der Weiterverarbeitung zum Endprodukt können weitere Materialien, insbesondere Sand und Wasser, zugegeben und mit der Vormischung vermischt werden.
Ein besonderer wirtschaftlicher Vorteil der Vormischung ist, dass weltweit erhältlicher Industriesand, der wie oben ausgeführt gewaschen und daher ab einer Korngröße von ca.
63 μm lieferbar ist, zu einem hochwertigen Baustoff, z.B. ein Lehmputz, verarbeitet werden kann, indem die fehlenden oder nicht ausreichend vorhandenen Teilchen mit einer
Korngröße von insbesondere kleiner als 63 μm eingemischt werden. Mit der erfindungsgemäßen Vormischung können auch bestimmte fehlende oder nicht ausreichend vorhandene Komformen ergänzt werden.
Wenn die Vormischung insbesondere zum Ergänzen von Feinstoffen verwendet wird, kann der Gewichtsanteil der Vormischung nur ca. 2 bis 5 %, vorzugsweise 3 %, der baustoffmischung (ohne Wasser) ausmachen, wobei Sand ca. 84 % und Ton ca. 13 % dieses Gewichtes ausmachen.
Naturbaustoffe weisen oft einen stark überwiegenden Gewichtsanteil (z.B. über 80) an Sand auf, weshalb die Herstellung von Naturbaustoffen dann entweder in der Nähe eines großen Sandaufkommens erfolgt oder einen aufwendigen Transport von Sand bedingt. Da zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vormischung eben kein Sand zwingend benötigt wird, kann die Vormischung unabhängig von logistischen Problemen betreffend die Sandverarbeitung erfolgen.
Im Gegensatz zum bekannten einstufigen Mischverfahren, bei dem im Mischer oftmals Probleme z.B. hinsichtlich Homogenität auftreten, die direkte Auswirkungen auf die Qualität des Baustoffes haben, traten bei praktischen Versuchen bei der Zugabe der erfindungsgemäßen Vormischung (die gegebenenfalls als Konzentrat zugegeben werden kann) keinerlei derartige Probleme mehr auf. Die Weiterverarbeitung der Vormischung zum Endprodukt erfolgte ohne die in der Praxis sonst aufgetretenen Schwierigkeiten. Im Rahmen der Erfindung können die Fasern beispielsweise mit bereits geringer Größenordnung in die Vormischung eingebracht werden oder können erst während des Vermischens mit Lehm und/oder Ton beim Herstellen der Vormischung zerkleinert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden pflanzliche Fasern, vorzugsweise rein biogene Naturfasern (insbesondere Typha-, Hanf-, Flachs-, Kenaf-, Nesselfasern oder ähnliche biogene Fasern) eingesetzt. Im Rahmen der Erfindung können weitere mögliche Füllstoffe wie Stärke, Maiskoben, Stroh, Schilf, Kieselsäure, mineralische Stoffe oder Tierhaare der Vormischung beigemengt werden. Beispielsweise können Typhafasern zu einem Faserbrei mit einer Faserlänge von 1 μm bis 3 oder 4 mm verarbeitet. Der Faserbrei wird mit Ton und/oder Schluff und Sand (Kabelsand) vermischt. Wenn Schluff bereits mit Kabelsand zugesetzt wird, dann werden nur die fasern und der Ton gemischt.
Vorteilhafterweise können bestimmte Fasern durch Beimengung von Dispergier-Hilfsmitteln aufquellen. Die Fasern verändern so gezielt ihre Eigenschaften (z.B. eine Erhöhung der Reißfestigkeit).
Alternativ oder zustätzlich zur Verwendung von rein biogenen Fasern können für die Vormischung auch synthetische Fasern, Stoffe / Komponenten / Bestandteile verwendet werden, wobei diese Art der Vormischung nicht für Naturbaustoffe auf Basis von Sand zum Einsatz kommt, sondern für Endmischungen von Baustoffen, Putzen und Anstrichen auf Basis Kalk, Zement oder Gips (oder ähnlichem) verwendet wird.
Eine beispielhafte Möglichkeit, die erfindungsgemäße Vormischung herzustellen, kann wie folgt dargestellt werden:
Grundsätzlich können zum Herstellen der Vormischung Mischer sowie Schneid- und/oder Trenn- und/oder Abrassions- und/oder Mahlwerkzeuge verwendet werden.
Zur Herstellung der Vormischung kann ein Dissolvermischer verwendet werden, der die Möglichkeit einer automatischen Zufuhr von mehreren (für die automatische Verarbeitung geeigneten Stoffen) vorsieht. Diese Stoffe können einzeln oder hintereinander verwogen und in den Mischbereich dosiert werden. Des weiteren kann eine Handeingabe mit Wiegezelle, sowie ein Flansch für die Zubringung eines Luft-Faserstromes vorgesehen sein. Prinzipiell könnte für die Herstellung auch eine Maschine verwendet werden, die eine Art Mischer (Horizontal- oder Vertikalläufer), Planetendissolvermischer, Häcksler, Mixer oder ähnliches darstellt.
Die Rohstoffe, Fasern, Kolben, Lehm etc. werden gleichzeitig, in bestimmter Reihenfolge oder in Zwischenstufen in den Mischbehälter gefüllt (Behältervolumen geht von ca. 5Ol bis 20001). Anschließend werden die Inhaltsstoffe im Behälter durch rotierende Werkzeuge (z.B. horizontal oder/und vertikal laufende Klingen, Scheibenläufer, Messerköpfe oder ähnliches) vermengt und gegebenenfalls zerkleinert, wobei die Rotationsgeschwindigkeit von langsam laufend bis hin zum Schnellläufer regelbar ist.
Bei der Faserzugabe z.B. der Typhafaser (eine Art Schilfkolben) können die geschnittenen Kolben im Gegensatz zum eingangs genannten einstufigen Mischverfahren zum Herstellen eines Baustoffes komplett vorgewogen und beigemengt werden. Durch die rotierenden Messer werden die Kolben und die Samen gleichermaßen zerkleinert, wobei die Faserlänge hier durch die Art der verwendeten Zerkleinerungswerkzeuge (z.B. Scheibenläufer, Messerkopf, etc.) sowie durch die Dauer der Bearbeitung definiert wird.
Die Faserlänge und die Bearbeitungszeit stehen je nach Faserart in direktem Zusammenhang.
Die Zugabe von Lehm und/oder Ton oder anderen Stoffen in den Mischbehälter, erfolgt entweder über eine automatische Zufuhr (z.B. über Förderschnecke oder Einblasen des Materials) oder von Hand. In jedem Fall wird jeder Inhaltsstoff vor der Zugabe oder im Mischbehälter gewogen, um so das Verhältnis der Komponenten gewährleisten zu können. Dadurch werden die Inhaltsstoffe der Vormischung gewichtsmäßig erstmalig genau erfasst und ermöglichen so ein exakte Dosierung der Zusatzstoffe in das Endprodukt (dem Baustoff, Putz, Anstrich oder ähnliches).
Die Ausbringung der fertigen Mischung (oder eines Zwischenschrittes) erfolgt über eine Schleuse und wird mittels einer geeigneten Einrichtung (Förderband, Schneckenförderer, Ausblasen, etc.) ausgebracht und in einem geeigneten Behältnis gelagert.
Eine derart hergestellte Vormischung kann beispielsweise folgende Eigenschaften aufweisen:
- Die Konsistenz der Vormischung reicht von watte- bzw. vliesähnlich (bei größerer Faserlänge) bis zu körnig bzw. pulverförmig (bei „Zerkleinern bzw. Zerschlagen der Faser").
- Faserlänge von 1 μm bis 200 mm.
- Die Vormischung kann auch in pastöser Form produziert werden. - Die Vormischung ist lagerfähig.
Im Rahmen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass ein reiner Faserbrei in Pulverform, mit oder ohne Zusatzstoffe als Vormischung erzeugt wird. Die Verhältnisse der Gewichtsanteile in der Vormischung von Lehm und/oder Ton : Faser können beispielsweise zwischen 0,8 : 1 und 10 : 1 liegen, wobei etwaige Zusatz- oder Füllstoffe hier nicht berücksichtigt sind. In der erfindungsgemäßen Vormischung ist eine Vielfalt an Mischungsverhältnissen möglich.
Allgemeine Vorteile der erfindungsgemäßen Vormischung für eine spätere Erzeugung von Endprodukten wie Baustoffen, Putzen, Anstrichen oder dergleichen können wie folgt zusammengefasst werden:
- Die mengenmäßige Zusetzung der Bestandteile der Vormischung in das Endprodukt ist prozesstechnisch eindeutig dosierbar und damit protokollierbar und rückverfolgbar. - Die Bestandteile der Vormischung können unter Verwendung von Standard-Mischern (Trocken- und Nassmischer, die in der Baubranche üblich sind) gleichmäßig homogen in das Endprodukt eingemischt werden.
- Die gleichmäßige, homogene Mischung der Baustoffe und damit die Qualität und in Folge die Sicherheit, bei der Endverarbeitung ein hochwertiges Ergebnis zu erzielen, wird deutlich erhöht.
- Durch die gezielte Optimierung der Vormischungen werden die Eigenschaften der Endmischung (Baustoffe, Putze und Anstriche) verbessert (z.B. Verbesserung der Elastizität-, Trocknungsgeschwindigkeit-, Hafteigenschaften am Untergrund, Verhinderung von Rissbildung, etc.) Erfindungsgemäß werden Materialeigenschaften des Endproduktes verändert bzw. verstärkt, die mit den bisherigen, einstufigen Mischvorgängen nicht erzielt werden können.
- Gesichertes Verarbeiten der Endprodukte (Baustoffe, Putze und Anstriche) durch Standardmaschinen, wie sie von Verarbeitern bereits verwendet werden, z.B. Putzmaschinen Knauf PTF G4/G5. - Bei Verwendung von rein biogenen und biologisch abbaubaren Inhaltsstoffen der
Vormischung (Naturfaser, Lehm, Ton, etc.) bleibt die baubiologische Eigenschaft erhalten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen.
Je nach den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes (des Baustoffes, Putzes bzw. Anstriches) werden die Inhaltsstoffe der Vormischung variiert, und mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt. Es ist besonders hervorzuheben, dass für eine Baustoff-Endmischung die ein 100%-ig biogenes und biologisch abbaubares Naturprodukt darstellt, auch für die Vormischung nur Inhaltsstoffe verwendet werden die diesem Anspruch gerecht werden.
Material / Inhaltsstoffe der Vormischunq
Ein Hauptbestandteil einer solchen Vormischung ist die Naturfaser. Hier wird hauptsächlich die Typhafaser verwendet, es können jedoch andere Fasern verwendet oder zugesetzt werden wie z.B. Hanf, Bast, Schilf, oder ähnliches. Die Typhafaser wird je nach gewünschter Konsistenz der Vormischung entweder als vom Kolben gelöster Flugsamen der Mischung zugeführt (erforderlich wenn die Faserlänge von bis zu 20mm möglichst erhalten bleiben soll - Watte bzw. Flies ähnliche Konsistenz), oder aber noch am Kolben anhaftend (ist vorwiegend bei der Produktion von Kurzfaser-Vormischungen möglich - körnige bzw. feine, pulverförmige Konsistenz).
Ein weiterer Bestandteil ist Lehm - der wiederum eine Mischung aus Tonmineralien und Schluff darstellt. Je nach Qualität und Eigenschaften der Materialien (z.B. Sand) die in der Endmischung des Baustoffes zum Einsatz kommen, werden die Tonmineralien (zwei und mehrschichtige Tonmineralien) und der Schluff ausgewählt. Wird, wie in der industriellen Produktion von Baustoffen, Putzen und Anstrichen üblich, für die Endmischung fraktionierter und gewaschener Sand verwendet so ist der Anteil an Schluff im Lehm zu erhöhen um die Klebeeigenschaften der Endmischung zu verbessern. Wird für die Endmischung geeigneter Sand (mit ausreichend Schluffanteil) verwendet so kann auf die Zugabe von Schluff im Premix verzichtet werden und es können reine Tonmineralien verwendet werden.
Insbesondere wenn die Vormischung für Anstriche verwendet wird, können weitere Zusätze, Füllstoffe und Bindemittel beigemengt werden wie zum Beispiel:
- Marmorsand in unterschiedlichen Farben (als Füllstoff und zur Farbgebung)
- Kieselsäure als Dispergiermittel,
- Stärke (z.B. Mais oder Kartoffelstärke) als Bindemittel
- Eisenoxyd zur Farbgebung, - Mineralische und organische Stoffe
Mischer / Mechanik
Sowohl die Langfaser- wie auch das Kurzfaser- Vormischung werden in einem Mischer (z.B. einem Dissolver) erzeugt. In jedem Fall wird das rotierende Mischwerkzeug entweder vertikal oder mit einem Planetengetriebe durch die zu mischenden Stoffe bewegt. Die Umfangsgeschwindigkeit des Mischwerkzeuges kann ca. 5 - 50 m/s betragen. Die Einbringung der Materialien erfolgt entweder automatisch, z.B. über Schneckenförderer, wobei der Mischer als Wiegezelle ausgeführt ist, oder aber von Hand. Nach dem Mischvorgang wirddie Vormischung über eine Bodenklappe (oder einen Schieber) aus dem Mischer ausgebracht oder abgesaugt. In vereinfachter Form könnten hierfür auch entsprechende Mixer oder Häcksler verwendet werden.
Beispielhafte Rezepte / Beispielhafte Herstellung Neben der Auswahl der jeweiligen Faser spielt hier auch die Faserlänge eine Rolle. Die Faserlänge wird durch die Art und die Dauer des Mischvorganges oder eines vorgelagerten Zerkleinerungsvorganges bestimmt. Es können Faserlängen von 1μm bis 200 mm verarbeitet, bzw. hergestellt werden. Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Fasern haben vorzugsweise eine Länge von 1 μm bis 3 mm. Sie können auch eine Länge von 4 mm oder mehr aufweisen.
Um Vormischungen mit möglichst kleiner Faserlänge herzustellen wird teilweise Quarzsand zugesetzt. Dessen abrassive Eigenschaft verstärkt das Zerkleinern der Faser während des Mischvorganges. Die Dauer der Mischzeit beeinflusst die Faserlänge direkt. Für die Herstellung von Vormischungen mit langer Faser kann ein stumpfes Mischwerkzeug verwendet werden, dass z.B. mit einer Umfangsgeschwindigkeit von z.B. 10 bis 20m/s durch das Material bewegt wird. Hierbei ist darauf zu achten, dass zuerst die Fasern und dann der Lehm zugegeben werden. Durch das Mischwerkzeug werden die Fasern und der Lehm in eine fließende Wolke versetzt und vermengt. Der verwendete Lehm soll einen hohen Anteil an Tonmineralien und wenig Schluff Anteile aufweisen.
Vormischunq-Tvpe: Watte. Vlies 1 Gewichtsanteil Faser (gelöste Typhafaser) 2 bis 5 Gewichtsanteil Ton
0,1 bis 0,4 Gewichtsanteil Schluff (kann auch entfallen)
Zuerst wird die Faser in den Mischbehälter eingefüllt. Anschließend werden Ton und Schluff in den angegeben Verhältnissen beigemengt und der Behälter dicht verschlossen. Dann wird ein Mischwerkzeug, z.B. ein Scheibenläufer für 3 bis 5 Minuten (bei einer
Chargengröße von ca. 35 kg) mit einer Umfangsgeschwindigkeit von z.B. 10-20 m/s durch das Material bewegt. Die Typhafaser bleibt in einer Länge von ca. 5 bis 15mm erhalten. Für diese Art von Vormischung ist der Tonanteil unbedingt erforderlich, da ansonsten eine Verknotung und damit eine Klumpenbildung der Faser bei der Erzeugung der Vormischung auftritt. Diese Klumpen lösen sich dann beim Endmischen zum Endprodukt nicht auf und reduzieren die Qualität des fertigen Baustoffes erheblich da keine homogene Mischung erzielt wird..
Vormischunq-Tvpe: pulverförmiq 1 Gewichtsanteil Faser (Typhafaser am Kolben)
0.5 bis 10 Gewichtsanteil Ton
0,5 bis 5 Gewichtsanteil Schluff
0,1 bis 0,9 Quarzsand
0.1 bis 0,5 Gewichtsanteil Hanf (optional) Fasern, Tonmineralien und Schluff werden in den angegeben Verhältnissen in den Mischbehälter eingefüllt und der Behälter dicht verschlossen. Für den Mischvorgang wird vorzugsweise ein scharfes Mischwerkzeug (Messerkopf, Scheibenmesser, o.a.) im Material bewegt. Die Mischzeit für eine Chargengröße von ca. 35 kg. beträgt von ca. 20 bis 150 Sekunden. Die Umfangsgeschwindigkeit des Werkzeuges kann 20 bis 30 m/s betragen. Die Fasern werden auf eine Größe von ca. 0,5 bis 3 mm zerkleinert.
Vormischunα-Type: feinst pulverförmiq
1 Gewichtsanteil Faser (Typhafaser am Kolben) 0.5 bis 10 Gewichtsanteil Ton
0,1 bis 2 Gewichtsanteil Schluff
0,1 bis 0,9 Quarzsand (ungewaschen, franktioniert)
0,1 bis 0,5 Stärke (Kartoffel oder Maisstärke) (optional) ca. 0.1 Gewichtsanteil Hanf (optional)
Fasern, Tonmineralien und Schluff sowie die optionalen Zusatzstoffe werden in den angegeben Verhältnissen in den Mischbehälter eingefüllt und der Behälter dicht verschlossen. Für den Mischvorgang wird vorzugsweise ein scharfes Mischwerkzeug
(Messerkopf, Scheibenmesser, o.a.) für im Material bewegt. Die Mischzeit für eine Chargengröße von ca. 35 kg. kann ca. 1/2 bis 3 Minuten betragen. Die
Umfangsgeschwindigkeit des Werkzeuges beträgt 25 bis 40 m/s. Die Fasern werden auf eine Größe von ca. 1 μm bis 1 mm zerkleinert.
Vormischunqs-Type: Anstrich pulverförmiq 2 Gewichtsanteil Faser (Typhafaser am Kolben)
0.5 bis 5 Gewichtsanteil Ton 0,1 bis 1 Marmorsand 0,1 bis 0,5 Stärke (Kartoffel oder Maisstärke) (optional)
Fasern, Tonmineralien und Marmorsand sowie der optionale Zusatzstoff werden in den angegeben Verhältnissen in den Mischbehälter eingefüllt und der Behälter dicht verschlossen. Für den Mischvorgang wird vorzugsweise ein scharfes Mischwerkzeug (Messerkopf, Scheibenmesser, o.a.) im Material bewegt. Die Mischzeit für eine Chargengröße von ca. 35 kg. kann ca. 1/2 bis 3 Minuten betragen. Die Umfangsgeschwindigkeit des Werkzeugeskann 20 bis 30 m/s betragen. Die Fasern werden auf eine Größe von ca. 0,2 bis 1 mm zerkleinert.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und gegebenenfalls mit der erfindungsgemäßen
Vormischung lässt sich ein vorwiegend physikalisch gebundener Baustoff, insbesondere ein Lehmputz, herstellen, der eine durchgehende Korngrößenverteilung aufweist. Dies bewirkt direkt eine bessere Verarbeitbarkeit, längere Wasserbindungsfähigkeit bzw. bessere nachträgliche Benetzbarkeit und bessere Weiterverarbeitbarkeit sowie eine bessere physikalische Stabilität. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Baustoffes liegt darin, dass er eine besonders hohe Korndichte aufweist, was seine physikalische Stabilität deutlich erhöht.
Im Rahmen der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass der Baustoff ausgehend von ca. 0,1 μm oder 1 μm bis ca. 2 mm (Feinputz) oder ca. 4 mm (Grobputz) eine durchgehende Korngrößenverteilung aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Baustoffes, wie Anstrich, Beschichtung von Platten, Putz, insbesondere Lehmputz, oder dergleichen, aus Wasser und aus Ausgangs- Stoffen, wobei als Ausgangsstoffe wenigstens Lehm und/oder Ton sowie Fasern und/oder Sand verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass vorhandene Kornarten eines ersten Ausgangsstoffes ermittelt werden, dass die vorhandenen Kornarten mit einer vorgegebenen Verteilung verglichen werden, dass fehlende bzw. nicht ausreichend vorhandene Kornarten ermittelt werden und dass ein weiterer Ausgangsstoff, der die fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten zumindest teilweise aufweist, mit dem ersten Ausgangsstoff vermischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Kornarten die Korngröße und/oder die Kornform herangezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieblinie und/oder die Korngrößenverteilung und/oder die Korndichte des ersten Ausgangsstoffes ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Ausgangsstoff ein weiterer Ausgangsstoff als Feinstoff mit einer Korngröße von ca. 0,1 μm bis ca. 0,1 mm, insbesondere bis ca. 63 μm, zugegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Feinstoff Lehm, insbesondere ungebrannter Lehm, und/oder Ton und/ oder Schluff und/oder Fasern, insbesondere ein Faserbrei, zugegeben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Ausgangsstoff ein weiterer Ausgangsstoff mit einer Korngröße von ca. 0,1 mm bis ca. 2 mm oder bis ca. 4 mm zugegeben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Ausgangsstoff Fasern, insbesondere ein Faserbrei, und/oder Sand und/oder Ton zugegeben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Ausgangsstoff auf die Korngröße der fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Korngrößen aufbereitet, insbesondere getrocknet und/oder gemahlen, wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstoffe derart gewählt und miteinander vermischt werden, dass ein vorwiegend physikalisch gebundener Baustoff entsteht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstoffe zusammen einen Wassergehalt von weniger als 5 Gew.-%, insbesondere von weniger als 3, 5 Gew.-%, aufweisen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern pflanzliche Fasern, vorzugsweise rein biogene Fasern, insbesondere Typha-,
Hanf-, Flachs-, Kenaf- oder Nesselfasern, und/oder synthetische Fasern zugegeben werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass Füllstoffe und/oder Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stärke,
Maiskoben, Stroh, Schilf, Kieselsäure, mineralische Stoffe, Tierhaaren, Marmorsand, Eisenoxyd, Pigmente oder andere mineralische oder organische Stoffe als zusätzlicher Ausgangsstoff zugegeben werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Dispergiermittel als zusätzlicher Ausgangsstoff zugegeben werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Lehm verwendet wird, der zwei- und/oder mehrschichtige Tonmineralien aufweist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ermittlung von fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten des ersten Ausgangsstoffes die weiteren Ausgangsstoffe direkt mit dem ersten Ausgangsstoff zum Herstellen des Baustoffes vermischt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ermittlung von fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten des ersten Ausgangsstoffes eine Vormischung umfassend Lehm und/oder Ton sowie Fasern und/oder Sand erstellt wird, die Ausgangsstoffe beinhaltet, welche die fehlenden bzw. nicht ausreichend vorhandenen Kornarten zumindest teilweise aufweist.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormischung in einem späteren Schritt mit dem ersten Ausgangsstoff, insbesondere Sand und/oder Ton, zum Herstellen des Baustoffes vermischt wird.
18. Vormischung aus Ausgangsstoffen für ein späteres Vermischen mit wenigstens einem zusätzlichen Ausgangsstoff und Wasser zum Herstellen eines Baustoffes, wie Anstrich, Beschichtung von Platten, Putz, insbesondere Lehmputz, oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass sie ungebrannten Lehm und/oder Ton und Fasern als Ausgangsstoffe beinhaltet.
19. Vormischung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie Ausgangsstoffe mit einer Korngröße von 0,1 μm bis ca. 2 mm oder bis ca. 4 mm beinhaltet.
20. Vormischung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern pflanzliche Fasern, vorzugsweise rein biogene Fasern, insbesondere Typha-, Hanf-, Flachs-, Kenaf- oder Nesselfasern, und/oder synthetische Fasern sind.
21. Vormischung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie Füllstoffe und/oder Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Stärke, Maiskoben, Stroh, Schilf, Kieselsäure, mineralische Stoffe, Tierhaaren,
Marmorsand, Eisenoxyd, Pigmente oder andere mineralische oder organische
Stoffe, als Ausgangsstoffe aufweist.
22. Vormischung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Dispergiermittel aufweist.
23. Vormischung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Lehm zwei- und/oder mehrschichtige Tonmineralien aufweist.
24. Vormischung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 bis 2 Gewichtsanteile an Fasern aufweist.
25. Vormischung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,1 bis 15, vorzugsweise 0,5 bis 10, insbesondere 2 bis 5, Gewichtsanteile Ton aufweist.
26. Vormischung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,01 bis 10, vorzugsweise 0,1 bis 5, insbesondere 0,4 bis 0,5, Gewichtsanteile Schluff aufweist.
27. Vormischung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,01 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 0,9 Gewichtsanteile Sand aufweist.
28. Baustoff, wie Anstrich, Beschichtung von Platten, Putz, insbesondere Lehmputz, oder dergleichen, aus Ausgangsstoffen, wobei der Baustoff Ausgangsstoffe mit einer unteren Korngröße und Ausgangsstoffe mit einer oberen Korngröße aufweist und wobei die Ausgangsstoffe wenigstens Lehm und/oder Ton sowie Fasern und/oder Sand sind, dadurch gekennzeichnet, dass er eine durchgehende Komgrößen- Verteilung aufweist.
29. Baustoff nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Korngröße zwischen 0,1 μm und 1 μm liegt.
30. Baustoff nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Feinputz ist und dass die obere Korngröße bei ca. 2 mm liegt.
31. Baustoff nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Grobputz ist und dass die obere Korngröße bei ca. 4 mm liegt.
32. Baustoff nach einem der Ansprüche 28 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass er nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 hergestellt ist.
33. Baustoff nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage einer Vormischung nach einem der Ansprüche 18 bis 27 und wenigstens einem weiteren Ausgangsstoff und Wasser hergestellt ist.
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