DE19654532A1 - Porosierter Ziegel und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ziegel oder andere Tonerzeugnisse, insbesondere aus gebranntem Ton, mit zumin­ dest einem ausbrennbaren Porosierungsmittel und gegebenen­ falls wenigstens einem Zuschlagstoff und darüber hinaus auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen porosierten Ziegels

Ziegel, z. B. Bauziegel, Isolierziegel, feuerfeste Ziegel und dergleichen oder andere Tonerzeugnisse verwenden als Rohmasse zumindest mit größerem Anteil Ton, Tonschiefer, Kaolin und Schamotte sowie Mischungen solcher Stoffe. Im folgenden werden diese als Ton oder Tonmischungen bezeich­ net. Der Ton wird mit Wasser gemischt und daraus ein Strang gepreßt. Aus dem Strang werden Ziegelrohlinge geschnitten, die getrocknet und anschließend bei etwa 800 bis 1100°C ge­ brannt werden.

Häufig werden dem Ton oder der Tonmischung für den Ziegel verbrennbare organische Stoffe, beispielsweise Sägemehl, Torf, Kohlenstaub, Papierfangstoffe und dergleichen beige­ mischt, um das Gewicht des Ziegels zu verringern und dessen Scherbenrohdichte sowie Ziegelrohdichte zu vermindern. Da­ bei kann die Porosität des Ziegels erhöht und die Scherben­ leitfähigkeit λ erniedrigt werden.

Aus der DE 42 00 981 A1 ist es bekannt, durch Feinstmahlung zerkleinertes Papier zur Erzeugung von Mikroporen zu ver­ wenden, wobei die Zerkleinerung des Papiers soweit getrie­ ben wird, daß das Papier nur noch aus Flocken besteht, die aus verfilzten Papierfasern aufgebaut sind. Die Papierfloc­ ken weisen eine Korngröße von weniger als 0,2 mm auf, wo­ durch sich agglomerierte, miteinander verfilzte Papierfa­ serflocken bilden. Die Flocken bilden nach der Mischung mit Ton und Wasser im ungebrannten Produkt ein verfilztes Ge­ rüst, ähnlich einem Verbundwerkstoff, in dem die ummantel­ ten Flocken und Fasern homogen verteilt sind und sich ge­ genseitig abstützen. Die Ziegelrohlinge werden nach dem Einmischen des Porosierungsmittels in die Tonmischung ge­ brannt, wobei das Porosierungsmittel vollständig ausbrennen soll. Dabei erfolgt eine Verbindung der porösen Zellen un­ tereinander, wobei die Festigkeit des Ziegels für viele An­ wendungszwecke nicht hinreichend groß ist.

Ferner ist aus der DE-PS 11 26 302 ein Verfahren zur Her­ stellung von leichten keramischen Erzeugnissen bekannt, bei welchem eine Tonmischung vor dem Trocknen und Brennen mit einem Füllmittel in Gestalt von Kunstharzteilchen als Aus­ brennstoff gemischt wird. Die Kunstharzteilchen werden als plastische Hohlkörper in Form von Blasen bzw. hohlen Kugeln gebildet. Der plastische Stoff in hohler Teilchenform wird in den Ton in irgendeiner geeigneten Stufe der Aufbereitung der Tonmischung vor dem Formen eingebracht und beispiels­ weise mit dem Ton vor oder nach dem Zusatz von Wasser ge­ mischt. Wenn die hohlen Kunststoffteilchen in der Tonmi­ schung gleichmäßig verteilt sind, wird die Mischung ge­ formt. Der geformte Ziegel wird dann getrocknet und ge­ brannt. Während des Brennens wird der plastische Stoff ver­ brannt und das daraus entstehende Gas entweicht durch die laminierte Struktur des Tones. Die Festigkeit des Ziegels sinkt allerdings bei ansteigender Zugabe von Kunstharzteil­ chen zur Tonmischung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen porosierten Ziegel oder ein anderes Tonerzeugnis geringen Gewichts der eingangs ge­ nannten Art mit verbesserten Wärmedämmungseigenschaften und ausreichender Festigkeit zu schaffen, wobei insbesondere industrielle Abprodukte als Porosierungsmittel eingesetzt werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Porosierungsmittel aus voluminösen, im wesentlichen vollku­ geligen Granalien mit einer äußeren Abmessung von 1 bis 10 mm besteht. Bevorzugt weisen die Granalien eine äußere Ab­ messung von 1 bis 5 mm auf. Die Granalien sind zweckmäßi­ gerweise entweder aus einem organischen und/oder einem an­ organischen Fasermaterial gebildet.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung be­ steht das Fasermaterial aus Papier bzw. Papierfangstoffen, insbesondere Papierfangstoff aus Deiking-Prozessen. Darüber hinaus kann das Fasermaterial aus Zellulose bzw. zellulose­ haltigen Stoffen, Zellstoff bzw. zellstoffhaltigen Stoffen, Kunststoffen, Polymerstoffen, Celluloseacetat, Stoffresten, Naturfasern, Pflanzenfasern, Pflanzenstaub und/oder der­ gleichen bestehen. Weiterhin können die Granalien aus Kie­ selgur bzw. Diatomeenerde und/oder dergleichen gebildet werden.

Grundsätzlich ist es zwar möglich, das Porosierungsmittel aus Neumaterial zu bilden, jedoch ist es wirtschaftlich be­ sonders vorteilhaft, recycelte Materialien oder industriel­ le Abprodukte als Porosierungsmittel für die Ziegel oder andere Tonerzeugnisse zu verwenden.

Insbesondere die Verwendung von Papierfangstoffen aus Pa­ pierfabriken, die dort in großen Mengen anfallen, ist wirt­ schaftlich besonders effektiv, denn diese Stoffe werden nicht in schädigender Weise der Umwelt ausgesetzt, sondern einer sinnvollen Weiterverwendung zugeführt. Eine Granu­ lier- bzw. Pelletiermaschine verarbeitet diesen Papierfang­ stoff zu kleinen Granalien beispielsweise in Form von Kü­ gelchen, die einen Durchmesser von 1 bis 10 mm, vorzugswei­ se von 1 bis 5 mm aufweisen. Dabei kann ein Vorfeld des ei­ gentlichen Granuliervorganges den vorstehend genannten Fa­ sermaterialien Kieselgur bzw. Diatomeenerde usw. zugesetzt werden. In gleicher Weise kann die Granulierung der vorge­ nannten Stoffe auch ohne eine Faserzugabe erfolgen.

Dem ausgewählten Porosierungsmittel können bei Bedarf Zu­ schlagstoffe, insbesondere Abmagerungsmittel, Bindemittel und/oder Härtermittel hinzugefügt werden. Als besonders ge­ eignet erweisen sich als Bindemittel bzw. Härtermittel Me­ thylcellulose oder flüssiges oder festes Wasserglas. Me­ thylcellulose sowie Wasserglas verleihen dem Granal eine stabile äußere Form, insbesondere nach dem Trocknen. Wei­ terhin können als Zuschlagstoffe expandiertes Polystyrol bzw. Polystyrolstaub verwendet werden. Darüber hinaus kom­ men als Zuschlagstoffe bei der Granal-Herstellung Koks, Kohle, Aktiv-Kohle, Brikettabrieb, Brikettstaub, Petrolkoks und/oder dergleichen Sekundärbrennstoffe in feinkörniger Form in Betracht. Ebenfalls als Zuschlagstoffe sind Kalk, Sägemehl, Holzmehl, Getreidemehl, Getreideextrudate, Pflan­ zenfasern, zerkleinerte oder gemahlene Pflanzenfasern, Pflanzenstaub und/oder dergleichen geeignet.

Um einen porosierten Ziegel oder ein anderes Tonerzeugnis geringen Gewichts mit verbesserten Wärmedämmungseigenschaf­ ten und ausreichender Festigkeit zu erhalten, wird ein Ver­ fahren zur Herstellung eines solchen porosierten Ziegels vorgeschlagen, bei dem eine mit einem ausbrennbaren Poro­ sierungsmittel versetzte, insbesondere Tonmischung verwen­ det wird, aus der die Ziegel gepreßt, getrocknet und an­ schließend gebrannt werden, wobei als Porosierungsmittel voluminöse, im wesentlichen vollkugelige Granalien mit ei­ ner äußeren Abmessung von 1 bis 10 mm verwendet werden. Idealerweise besitzen die Granalien eine vollvolumige reine Kugelform mit einem Durchmesser von 1 bis 10 mm. Dieses Porosierungsmittel wird gegebenenfalls mit Zuschlagstoffen getrennt von der Ziegeltonmischung zu Granalien verarbeitet und in dosierten Mengen der Ziegeltonmischung vor Presspro­ zeß beigegeben und mit dieser vermischt. Die Granalien wer­ den bevorzugt unter Verwendung von Wasser pelletiert. Al­ ternativ dazu können die Granalien während oder nach ihrem Herstellungsprozeß getrocknet, teilweise getrocknet, verfe­ stigt, ausgehärtet oder gebrannt werden.

Die Granalien sind um so stabiler je trockener sie sind. Feuchte oder nasse Granalien würden sich in der Ziegelpres­ se deformieren. Da in der Ziegelpresse ein Druck von etwa 12 bar herrscht, würden sich die Granalien durch Schervor­ gänge mit dem Ton bzw. der Tonmischung wieder deformieren und so die Struktur ähnlich einer reinen Faser zurückblei­ ben und die Kugelform verschwinden. Aus diesem Grunde ist bevorzugt das Porosierungsmittel nach dem Granuliervorgang zu trocknen, beispielsweise in einem Wirbelschichtreaktor, wobei die Abwärme des Tunnelofens zur Trocknung des Ziegels genutzt werden kann. Die durch den Trocknungsprozeß immer leichter werdenden Granalien werden im Wirbelschichtreaktor nach oben transportiert und können dann in ein Silo einge­ blasen werden. Besonders stabil sind die Granalien, wenn beispielsweise Wasserglas oder Methylcellulose oder ein an­ deres Härtungsmittel zugegeben wird. Das getrocknete Poro­ sierungsmittel riecht dann nicht mehr und ist silierfähig.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die feuchten, getrockneten oder gebrannten Granalien während des Ziegel­ herstellungsprozesses deformiert oder zerkleinert werden.

Die Granalien können auch von der Kugelform mehr oder weni­ ger abweichen und die Gestalt von Stäbchen, Würfeln, Zylin­ dern und dergleichen aufweisen, die nicht durch einen Gra­ nuliervorgang hergestellt werden, sondern durch Pressen, Extrudieren, Kollern, Stanzen, Schroten, Schaben oder Mah­ len. Somit können diese granulierten Formkörper rund oder auch linsenförmig, elliptisch, länglich oder dergleichen sein.

Die Granalien werden über eine Dosierschnecke oder eine Zellenradschleuse in einen Doppelwellenwischer oder an ei­ ner Stelle vor der Ziegelpresse der Tonmischung hinzudo­ siert und mittels eines Siebrundbeschickers oder eines Dop­ pelwellenmischers mit der Tonmischung homogen vermischt. Dabei bleibt die voluminöse Form der Granalien erhalten. Durch den Kontakt der Granalien mit dem preßfeuchten Ton bzw. der Tonmischung können die Granalien zwar durch Was­ seraufnahme wieder feucht und weich werden, jedoch ist zu diesem Zeitpunkt der eigentliche Ziegelpreßvorgang bereits abgeschlossen, so daß die Granalien weiterhin in voluminö­ ser Form im preßfeuchten Ziegel vorhanden sind.

Beim anschließenden Trocknungsprozeß schrumpfen die Ziegel­ rohlinge durch den Wasserverlust, wobei die feuchten und weichen Granalien durch den Schwindungsprozeß leicht zusam­ mengedrückt werden können.

Beim Ziegelbrand, der bei Temperaturen zwischen 800 bis 1100°C durchgeführt wird, wirken die Granalien als Porosie­ rungsmittel und gleichzeitig als Sekundärbrennstoff. Wäh­ rend des Brennens der Ziegel verbrennen die organischen Be­ standteile der Granalien in einem Temperaturbereich von 200 bis 400°C vollständig. Oberhalb von 400°C Materialtemperatur ist dann kein Kohlenstoff mehr im Ziegel vorhanden, und es bleiben die Hohlporen zurück, die vorher mit Porosierungs­ mittel und/oder Zuschlagstoffen ausgefüllt waren. Anorgani­ sche Bestandteile der Granalien hingegen reagieren voll­ ständig oder teilweise oder gar nicht mit dem keramischen Scherben.

Beim Ausbrennen der Granalien entstehen die gewünschten Po­ ren mit einer Abmessung von 1 bis 10 mm, vorzugsweise von 1 bis 5 mm, die auch von der idealen Kugelform abweichen kön­ nen. Die Form der Poren ist abhängig von der Form der Gra­ nalien, insbesondere nach dem Ziegelpreßvorgang. Diese Gra­ nalien können unterschiedliche Größe, Form und Konsistenz aufweisen, entscheidend ist jedoch ein gewisser voluminöser Charakter der Granalien. Beim Ausbrennen entstehen somit voluminöse Poren, die die Scherbenrohdichte sowie die Scherbenleitfähigkeit des Ziegels vermindern und das Wärme­ dämmungsvermögen des Ziegels erhöhen.

Bezüglich der Rauchgasemission sind keine negativen Um­ welteinflüsse zu erwarten, weil die aus dem Brennofen kom­ menden Gase thermisch nachverbrannt werden. Diese Abgase werden nicht einfach in die Umwelt emittiert, sondern in einer thermischen Nachverbrennung schadlos beseitigt.

Claims (20)

1. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse, insbesondere aus gebranntem Ton, mit zumindest einem ausbrennbaren Porosierungsmittel und gegebenenfalls wenigstens einem Zuschlagstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das Poro­ sierungsmittel aus voluminösen, im wesentlichen voll­ kugeligen Granalien mit einer äußeren Abmessung von 1 bis 10 mm besteht.

2. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Granalien eine äußere Abmessung von 1 . . . 5 mm aufweisen.

3. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Granalien aus einem organischen oder anorganischen Fasermaterial gebildet sind.

4. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus Papier bzw. Papierfangstoffen, insbesondere Papierfangstoff aus Deinking-Prozessen, besteht.

5. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus Zellu­ lose bzw. zellulosehaltigen Stoffen, Zellstoff bzw. zellstoffhaltigen Stoffen, Kunststoffen, Polymerstof­ fen, Celluloseacetat Stoffresten, Naturfasern, Pflan­ zenfasern, Pflanzenstaub und/oder dergleichen besteht.

6. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Granalien aus Kie­ selgur bzw. Diatomeenerde und/oder dergleichen gebil­ det sind.

7. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Poro­ sierungsmittel aus Neumaterial und/oder recyceltem Ma­ terial gebildet ist.

8. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu­ schlagstoff ein Abmagerungsmittel, Bindemittel und/oder Härtermittel sind.

9. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß als Bindemittel bzw. Härter­ mittel Methylcellulose oder flüssiges oder festes Was­ serglas vorgesehen ist.

10. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Zu­ schlagstoff expandiertes Polystyrol bzw. Polystyrol­ staub vorgesehen ist.

11. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Zu­ schlagstoff Koks, Kohle, Aktiv-Kohle, Brikettabrieb, Brikettstaub, Petrolkoks und/oder dergleichen Sekun­ därbrennstoffe in feinkörniger Form vorgesehen ist.

12. Ziegel oder andere Tonerzeugnisse nach einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Zu­ schlagstoff Kalk, Sägemehl, Holzmehl, Getreidemehl, Getreideextrudate , Pflanzenfasern, zerkleinerte oder gemahlene Pflanzenfasern, Pflanzenstaub und/oder der­ gleichen vorgesehen ist.

13. Verfahren zur Herstellung porosierter Ziegel oder der­ gleichen, insbesondere von Ziegeln nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, bei dem eine mit ei­ nem ausbrennbaren Porosierungsmittel versetzte Tonmi­ schung verwendet wird, aus der die Ziegel gepreßt, ge­ trocknet und anschließend gebrannt werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Porosierungsmittel voluminöse, im wesentlichen voll kugelige Granalien mit einer äuße­ ren Abmessung von 1 bis 10 mm verwendet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Granalien aus mindestens einem der Porosierungsmittel nach den An­ sprüchen 3 bis 7 und gegebenenfalls mindestens einem der Zuschlagstoffe nach den Ansprüchen 8 bis 12 beste­ hen, dadurch gekennzeichnet, daß das Porosierungsmit­ tel gegebenenfalls mit Zuschlagstoffen getrennt von der Ziegeltonmischung zu Granalien verarbeitet und in dosierten Mengen der Ziegeltonmischung vor deren Trocknungsprozeß beigegeben und mit dieser vermischt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Granalien pelletiert werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Granalien während oder nach ihrem Herstellungsprozeß getrocknet, teilweise ge­ trocknet, verfestigt, ausgehärtet oder gebrannt wer­ den.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchten, getrockneten oder gebrannten Granalien während des Ziegelherstellungs­ prozesses deformiert oder zerkleinert werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Granalien durch Pressen, Ex­ trudieren, Kollern Stanzen, Schroten, Schaben oder Mahlen hergestellt werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Granalien beim Brennen der Ziegel vollständig verbrannt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Granalien während des Brennens der Ziegel bei einer Temperatur von 200 bis 400°C verbrennen.