DE3824180C1 - Process for producing ceramic shaped parts - Google Patents

Abstract

The invention relates to a process for producing light ceramic shaped parts, in particular bricks or the like, with a perlite being used as porosity-inducing agent.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von leichten keramischen Formteilen mit einer Trockenrohdichte kleiner 2,0 g/cm³ mit einem Gehalt an Perlit als Leichtzuschlagstoff.The invention relates to a method for producing lightweight ceramic moldings with a dry bulk density of less than 2.0 g / cm ³ and containing pearlite as a light aggregate.

Insbesondere im Bereich von Ziegelprodukten ist der Ein­ fluß von Magerungs- und Porosierungsmitteln schon häufig untersucht worden.Especially in the field of brick products, the one flow of thickening and porosity agents already frequently been examined.

Eine zusammenfassende Darstellung gibt Mackedanz in "Sprech­ saal", Heft 9/80, 559.Mackedanz gives a summary in "Spoken hall ", issue 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 Formteile zu achten. So beschreibt Mackedanz, daß bei Zusatz von Sägemehl die Scherbenrohdichte nur geringfügig abnimmt, jedoch relativ gute Druckfestigkeitswerte erzielt werden, während mit "Styropor" eine drastische Rohdichte­ erniedrigung ermöglicht wird, die jedoch auch einen starken Druckfestigkeitsabfall mit sich bringt.By porosity additives, such as sawdust, paper sludge and foam plastic, the cullet density becomes Part significantly reduced, but is also at the same time to a sufficient compressive strength of the thus produced To pay attention to molded parts. So Mackedanz describes that at Addition of sawdust only slightly reduces the body density decreases, but achieves relatively good compressive strength values become a drastic bulk density with "Styrofoam"  humiliation is possible, but also a strong one Pressure drop.

Einen ähnlichen Stand der Technik beschreibt auch die Einleitung der DE-A-28 53 709, die auch andere Porosierungs­ mittel, wie Torf, Kohlenstaub, Perlit, Getreidespelzen oder Flotationsberge anspricht, gleichzeitig jedoch darauf hinweist, daß diese nur wenig praktische Bedeutung erlangt haben und ähnliche Nachteile wie die zuerst beschriebenen Stoffe aufweisen.The describes a similar prior art Introduction of DE-A-28 53 709, which also other porosity medium, such as peat, coal dust, pearlite, grain husks or flotation mountains, but at the same time indicates that this is of little practical importance and have disadvantages similar to those described first Have fabrics.

Nach der DE-A-28 53 709 können die genannten Zuschlagstoffe nur dann eingesetzt werden, wenn ein brennbares, pulver­ förmiges bis feinkörniges Material mit Schaum versetzt und granuliert wird. Auf diese Weise soll ein brennbares Granulat mit lockerer, schaumartiger Struktur erzeugt werden.According to DE-A-28 53 709, the additives mentioned can can only be used if a flammable, powder shaped to fine-grained material mixed with foam and is granulated. This is said to be a flammable Granules produced with a loose, foam-like structure will.

Als Vorteil wird insbesondere angesprochen, daß durch das erhöhte Schüttvolumen der Heizwert des Zuschlagstoffes gegenüber einem Massivkorn erheblich herabgesetzt ist und dieser verringerte Heizwert beim Ausbrennen dem Ofen­ prozeß zugute kommt und eine Brennenergieersparnis mit sich bringt.As an advantage is particularly addressed that the increased bulk volume the calorific value of the aggregate is significantly reduced compared to a solid grain and this reduced calorific value when the stove burns out process benefits and a saving in energy consumption brings itself.

Unter anderem ist auch der Zusatz von Perlit angesprochen. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Zusatz von unbehandel­ tem Perlit zum Rohton meistens nicht den gewünschten Effekt bringt, da die Perlitkörper beim Pressen zerbröckeln. Die Stabilität der Körner soll nach der deutschen Offen­ legungsschrift dann jedoch erhalten bleiben, wenn man sie zusammen mit Kohlenstaub oder dergleichen in einen Schaum einbettet. Among other things, the addition of perlite is also addressed. It should be noted that an addition of untreated Perlite to the raw tone usually does not have the desired effect brings because the pearlite bodies crumble when pressed. The stability of the grains should according to the German Offen However, the application can be retained if one them together with coal dust or the like into one Foam embedded.  

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.It is obvious that such a two-stage Process in which in the first stage the aggregate must be processed into a foam and in which the second stage the foam is mixed with the clay for a mass product such as brick or the like, relative is complex.

Der in der DE-A-28 53 709 beschriebene Zerfall des Zuschlag­ stoffes Perlit beim gemeinsamen Verpressen mit einer Ton- Matrixmasse wird auch durch die DE-C-36 14 943 bestätigt, die aus diesem Grunde die Verwendung von glasierten, ge­ blähten Perlitkörnern zur Herstellung von Tonziegeln vor­ sieht.The decay of the supplement described in DE-A-28 53 709 perlite when pressed together with a clay Matrix mass is also confirmed by DE-C-36 14 943, which is why the use of glazed, ge puffed pearlite grains for the production of clay bricks sees.

Durch die Glasierung wird das einzelne Perlitkorn stabili­ siert, so daß es auch beim anschließenden Vermischen mit der Ton-Matrixmasse und der sich anschließenden Formgebung durch Verpressen oder dergleichen nicht zerstört wird.The glaze makes the individual pearlite grain stable siert, so that it is also in the subsequent mixing with the clay matrix mass and the subsequent shaping is not destroyed by pressing or the like.

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.Here too, however, the aggregate must be mixed prepared separately with the clay matrix mass (here: glazed) what causes additional time and cost what for mass products such as bricks or the like, not always is acceptable.

Aus der AT-PS 2 52 091 ist bekannt, daß Perlit in expandiertem Zustand sehr viel Wasser aufnehmen kann. Um das Aufnahme­ vermögen für Wasser herabzusetzen, wird vorgeschlagen, Silikone in wäßriger Lösung auf einen Strom oder ein Bett durch den Expansionsvorgang noch warmer Perlitkörner aufzusprühen und die besprühten Körner zu durchmischen.From AT-PS 2 52 091 it is known that perlite in expanded Condition can absorb a lot of water. To record property for water, it is proposed Silicones in aqueous solution on a stream or a The bed is still warm due to the expansion process spray on and mix the sprayed grains.

Schließlich ist aus der DE-AS 12 53 133 ein Verfahren zum Behandeln von Perlit bekannt, bei dem Perlit mit ver­ nebelten, gelösten, dispergierten oder verflüssigten Binde- und Imprägnierungsmitteln getränkt oder besprüht und zentrifu­ giert 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.Finally, DE-AS 12 53 133 is a method known for the treatment of perlite, in which perlite with ver foggy, dissolved, dispersed or liquefied binding agents and impregnating agents soaked or sprayed and centrifuged is greeded. Spraying serves the purpose in the water  dissolved impregnation materials in contact with the pearlite bring to. Then the material treated in this way dried.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik preiswertere und einfachere Möglichkeit anzugeben, poröse Zuschlag­ stoffe, wie Perlit, so zu stabilisieren, daß sie bei der anschließenden Vermischung mit Ton und Formgebung nicht zerstört werden.The invention is based on the object the above-mentioned prior art cheaper and easier way to specify porous aggregate stabilize substances such as perlite so that they subsequent mixing with clay and shaping not be destroyed.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Stabilität eines Zuschlagstoffes, wie expandierter Perlit, dadurch drastisch erhöht werden kann, wenn das offene Poren­ volumen vor dem Zusammenmischen mit der Ton-Matrixmasse vollständig mit einer Flüssigkeit gefüllt wird.Surprisingly, it has been shown that the stability an aggregate, such as expanded pearlite,  this can dramatically increase when the pores are open volume completely before mixing with the clay matrix mass is filled with a liquid.

Es liegen dann quasi wassergesättigte Perlitkörner vor, wobei die Flüssigkeit auch beim anschließenden Vermischen mit der Ton-Matrixmasse weitestgehend in den Poren ver­ bleibt, wofür in erster Linie die Oberflächenspannung des Wassers verantwortlich ist. Dieser Effekt kann zusätz­ lich 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.Then there are quasi water-saturated pearlite grains, the liquid also during the subsequent mixing ver largely in the pores with the clay matrix mass remains for what primarily the surface tension of the water is responsible. This effect can Lich by adding a surfactant such as of a surfactant can be optimized. It may be the case to be advantageous in case the liquid under light Bring pressure into the pearlite pores, especially pores smaller diameter can be filled with liquid can.

Wie bereits ausgeführt, behält das einzelne Perlitkorn die Flüssigkeit auch bei der anschließenden Vermischung mit der Ton-Matrixmasse weitestgehend.As already stated, the individual pearlite grain retains the liquid also during the subsequent mixing largely with the clay matrix mass.

Das so gebildete Ton-Perlit-Gemisch kann danach auf konven­ tionelle Art und Weise weiterverarbeitet werden.The clay-pearlite mixture thus formed can then be convex tional way are processed.

Weder in einer Strangpresse (Schneckenpresse) noch in diskontinuierlich arbeitenden Pressen kommt es zu einer nennenswerten Zerstörung der mit Wasser gefüllten Perlit- Teilchen. Die inkompressiblen 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. Neither in an extrusion press (screw press) nor in discontinuously operating presses significant destruction of the water-filled pearlite Particles. The incompressible liquids, like water, rather stabilize the fragile framework of a puffed pearlite grain that also after shaping practically its entire original pore volume, the is still filled with water at that time can put.  

Das Wasser wird anschließend während der üblichen Trocknung aus den Poren ausgetrieben, und das Produkt kann danach auf bekannte Art und Weise gebrannt werden.The water is then during normal drying expelled from the pores and the product can be used afterwards be burned in a known manner.

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 Festigkeit des gebrannten Formteils zu­ sätzlich zugute kommt.Depending on the chosen firing temperature, the pearlite will burn either from or it forms at least partially Melting phase, which leaves a glass-like framework, the the mechanical strength of the fired molding also benefits.

Selbst bei relativ geringen Brenntemperaturen, wie sie heute zum Teil angestrebt werden, ist jedoch stets sicherge­ stellt, daß das hohe Porenvolumen eines expandierten Per­ lits die Scherbenrohdichte des gebrannten Produktes in einem Maße herabsetzt, wie es für gute Wärmedämmeigen­ schaften gewünscht wird, ohne größere Festigkeitseinbußen in Kauf nehmen zu müssen.Even at relatively low firing temperatures like the one below to be sought in part today, but is always certain represents that the high pore volume of an expanded Per lits the body density of the fired product in to a degree that is good for thermal insulation is desired without major loss of strength to have to put up with.

Der erfolgreiche Einsatz von Perlit als Porosierungsmittel in Tonwaren überrascht in zweifacher Hinsicht. Zum einen, weil im Stand der Technik beschrieben ist, daß die Verwen­ dung von Perlit als Zuschlagstoff sich technisch nicht hat realisieren lassen; zum anderen, weil gleichzeitig die Festigkeitsverluste durch zerfallende Perlitkörner beschrieben werden.The successful use of perlite as a porosity agent in pottery surprises in two ways. On the one hand, because it is described in the prior art that the use Perlite as an aggregate is technically not has realized; on the other hand, because at the same time the loss of strength due to disintegrating pearlite grains to be discribed.

Tatsächlich läßt sich trockener, expandierter Perlit auch nur sehr schwer oder gar nicht in eine Ton-Matrixmasse einarbeiten, insbesondere läßt sich keine homogene Ver­ teilung der Perlitkörner in der Matrixmasse erreichen. Die Oberfläche der Perlitkörner ist offensichtlich zu rauh, als daß eine homogene Vermischung möglich wäre. In fact, dry, expanded pearlite can also be used very difficult or not at all in a clay matrix mass incorporate, in particular, no homogeneous Ver achieve division of the pearlite grains in the matrix mass. The surface of the pearlite grains is obviously too rough, so that homogeneous mixing would be possible.  

Selbst wenn man aber einmal eine inhomogene Ton/Perlit- Mischung akzeptieren würde, so ließen sich daraus keine technisch verwendbaren Produkte herstellen, wil die Per­ litkörner - wie beschrieben - bei der anschließenden Form­ gebung zerquetscht würden. Dabei würde gleichzeitig der gewünschte Effekt einer Porosierung verlorengehen.But even if you have an inhomogeneous clay / pearlite Would accept mixture, so none could be made produce technically usable products, the Per lit grains - as described - in the subsequent form would be crushed. At the same time, the the desired effect of porosity is lost.

Die genannten Mängel können zwar möglicherweise durch eine Glasierung der einzelnen Perlitkörner überwunden werden, jedoch mit einem unverhältnismäßig hohen techno­ logischen Aufwand.The deficiencies mentioned can possibly be caused by a glaze of the individual pearlite grains was overcome be, but with a disproportionately high techno logical effort.

Demgegenüber ist das erfindungsgemäße 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 Perlitkorn.In contrast, the inventive method is not just particularly simple, but of high efficiency, and it enables in a surprisingly simple manner without further ado the introduction of the pearlite grains into the clay matrix mass and their homogeneous distribution there. The water works on the one hand, obviously as a lubricant, at the same time but also - as described - as a stabilizer for the single pearlite grain.

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.The use of an expanded pearlite is proposed in a grain size smaller than 10 mm, whereby for most Areas of application a grain size smaller than 6 mm the upper one Limit will represent.

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 Pro­ duktes gleichzeitig noch in das gebildete keramische Gerüst eingelagert (eingebunden) werden können. The liquid used is primarily water be. Wastewater from industrial plants can also be used Find use, with pollutant proportions of these waters, such as heavy metals etc., when the ceramic pro fires product at the same time in the ceramic framework can be stored.  

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 beträgt.The pearlite should be added in such a way that the finished product has a dry bulk density of less than 2.0 g / cm ³ , preferably less than 1.7 g / cm ³ .

In der Regel werden sich diese Werte bei einer Perlit- Zugabemenge zwischen 50 bis 500 l je 1000 kg Ton einstellen lassen.As a rule, these values will change with a pearlite Set the addition quantity between 50 to 500 l per 1000 kg of clay to let.

Bevorzugt ist eine Perlit-Zugabemenge zwischen 100 bis 250 l je 1000 kg Ton-Matrixmasse.A perlite addition amount between 100 to is preferred 250 l per 1000 kg clay matrix mass.

Sofern von einer Ton-Matrixmasse gesprochen wird, umfaßt dieser Begriff selbstverständlich nicht nur eine Masse aus einem Ton, sondern übliche Versätze, wie sie zur Her­ stellung von keramischen Formteilen dienen.If one speaks of a clay matrix mass, includes this term, of course, is not just a mass from one tone, but usual offsets, such as those to the forth position of ceramic molded parts.

Auch die Aufbereitung erfolgt im übrigen im wesentlichen auf bekannte Art und Weise. Wird dabei ein Kollergang ausgeführt, so soll nach dem erfindungsgemäßen 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.The rest of the preparation is essentially done in a known way. It becomes a pan mill executed, so according to the inventive method the pearlite is added after this pan mill, because of the high mechanical stress on the material in the pan mill there are also those stabilized with water Pearlite grains would be crushed.

Demgegenüber hat sich gezeigt, daß die mit Wasser gesättig­ ten Perlitkörner sowohl in einer kontinuierlichen Presse, wie einer Strangpresse, als auch in einer diskontinuier­ lichen Presse, wie einer Kniehebelpresse oder dergleichen, bei Anwendung üblicher Drücke nicht zerstört werden, viel­ mehr ihr Gerüst hoher offener Porosität nahezu unverändert aufrechterhalten werden kann. In contrast, it has been shown that saturated with water ten pearlite grains both in a continuous press, like an extrusion press, as well as in a discontinuous press, such as a toggle press or the like, not be destroyed when using normal pressures, much their framework of high open porosity is almost unchanged can be maintained.  

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich praktisch alle Arten von Tonwaren herstellen, die geringe Trocken­ rohdichten und damit günstige Wärmedämmeigenschaften auf­ weisen sollen. Beispielhaft seien Mauerziegel, Dachziegel, 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 zugerech­ net werden können - nach dem Verfahren hergestellt werden, wobei diese Teile dann lediglich so lange gebrannt werden, bis die offene Porosität weitestgehend verschwunden ist.With the method according to the invention can be practically manufacture all types of pottery, the low dry raw density and thus favorable thermal insulation properties should point. Examples include wall tiles, roof tiles, Ceiling bricks, drain pipes, chimney bricks or the like called. The process is said to be predominantly porous Products are manufactured; but can also, for example also clinker brick - according to the structure of the stoneware can be produced by the process these parts are then only burned for as long as until the open porosity has largely disappeared.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von leichten keramischen Form­ teilen mit einer Trockenrohdichte kleiner 2,0 g/cm³ mit einem Gehalt an Perlit als Leichtzuschlagstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Porenvolumen des expandierten Perlits mit einer Korngröße kleiner 10 mm vollständig mit einer Flüssigkeit gefüllt und der Perlit in dieser Konfektionierung in die Ton-Matrixmasse eingemischt, dann die Masse zu Formteilen verarbeitet sowie anschließend getrocknet und gebrannt wird.1. Process for the production of lightweight ceramic mold parts with a dry bulk density of less than 2.0 g / cm ³ containing pearlite as a light aggregate, characterized in that the open pore volume of the expanded pearlite with a grain size of less than 10 mm is completely filled with a liquid and the pearlite is mixed into the clay matrix mass in this packaging, then the mass is processed into moldings and then dried and fired. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Wasser verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized, that water is used as the liquid. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit vor der Befüllung der Perlitporen mit einem oberflächenaktiven Zusatzmittel vermischt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the liquid before filling the pearlite pores is mixed with a surface-active additive.   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzmittel ein Tensid verwendet wird.4. The method according to claim 3, characterized, that a surfactant is used as an additive. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ton-Matrixmasse so viel Perlit zugemischt wird, daß die Trockenrohdichte des gebrannten Teils unter 1,7 g/cm³ beträgt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the clay matrix mass is mixed so much pearlite that the dry bulk density of the fired part is less than 1.7 g / cm ³ . 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Perlit in einer Menge von 50 bis 500 l je 1000 kg Ton zugegeben wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that perlite in an amount of 50 to 500 l per 1000 kg Clay is added. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Perlit-Zugabemenge 100 bis 250 l beträgt.7. The method according to claim 6, characterized, that the amount of pearlite added is 100 to 250 l. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Flüssigkeit getränkte Perlit nach einem Kollergang und vor einer Formgebung in einer Strangpresse der Ton-Matrixmasse zugegeben wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized, that the pearlite soaked in the liquid after a Pan mill and before shaping in an extrusion press is added to the clay matrix mass. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Perlit vermischte Ton-Matrixmasse zu Formtei­ len, wie Ziegeln, verpreßt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized, that the clay matrix mass mixed with pearlite to form part len, like bricks, is pressed.