DE4432019A1

DE4432019A1 - Stein- oder plattenförmiges Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE4432019A1
Application number: DE19944432019
Authority: DE
Inventors: Heinz B Mader
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1996-03-14

Description

Die Erfindung betrifft ein stein- oder plattenförmiges Bauelement und ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei denen in bestimmten Industrien in größeren Mengen anfallende Reststoffe umweltschonend verwertet werden.

Es sind bereits zahlreiche Vorschläge bekannt, um Holzabfälle der verschiedensten Art in Verbindung mit einem Wasserglasbinder und Zuhilfenahme weiterer Füllstoffe und Bindestoffe zu Bauelementen zu verarbeiten. Es wird hierzu nur beispielsweise auf die "Betonstein-Zeitung" 1952, Heft 5, Seite 186, sowie auf die deutsche Offenlegungsschrift 43 16 901, die deutsche Offenlegungsschrift 26 36 313 oder die deutsche Patentschrift 551 227 verwiesen.

Die vorliegende Erfindung schlägt einen anderen Weg für die Herstellung eines stein- oder plattenförmigen Bauelementes vor. Dieser Vorschlag wird realisiert bezüglich des Bauelementes durch die Lehre der Ansprüche 1 oder 3 und bezüglich der Herstellung durch die Lehre der Ansprüche 9 bzw. 15 oder 16.

Es ist bekannt, daß das bei der Herstellung von Papier verwendete Holz zum größten Teil für die Papierherstellung ausgenützt werden kann, während geringere Anteile, wie Rinden und nicht verwendbare Holzbestandteile sowie Papiersedimente abfallen, die zumeist bisher zwecks Gewinnung von Wärmeenergie in Feuerungsanlagen verbrannt werden.

Die nach dem Verbrennungsprozeß vorhandene Asche enthält zum überwiegenden Teil Silizium, Kalzium, Aluminium und andere Bestandteile in kleineren Mengen. Die Verbrennungsasche wird bisher auf Deponien gelagert.

Durch die Lehre der Erfindung wird aus den bei der Herstellung von Papier abfallenden Reststoffen, insbesondere den Verbrennungsrückständen, ein vor allem für den Innenausbau von Gebäuden und Räumen verwertbares Produkt geschaffen. Gleichzeitig wird das Problem der Lagerung von Stoffen auf Deponien wesentlich verringert.

Ein wesentlicher Anteil des Bauelementes ist die gemahlene, also pulverförmige Asche, die bei der Verbrennung der Holz/und Seminentrückstände anfällt. Wesentlich ist dabei, daß die Trockenmasse des Bauelementes mittels zweiter Bindemittel unterschiedlicher Art gebunden wird.

Zur Trockenmasse können vorteilhafterweise noch Vermiculitgranulate und/oder Textilglasfaserschnitzel beigefügt werden, die Letzteren in vergleichsweise kleinem Anteil.

Es hat sich in einigen Fällen auch als vorteilhaft erwiesen, wenn man der Preßmasse auch einen Anteil von nicht verbrannten, bei der Papierherstellung abfallenden Papiersedimenten zufügt, wobei diese mit üblichem Tapetenkleister vermengt sein sollten.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein großer Anteil der Bauelemente aus Fällen oder Reststoffen der Papierherstellung bestehen. Die dabei verwendete Verbrennungsasche ist selbst nicht mehr brennbar, so daß die Bauelemente schon von daher ein hohes Maß an Hitze und Flammwiderstand aufweisen. Dies gilt auch dann, wenn ein Anteil von nicht verbrannten Reststoffen, wie Papiersedimeten eingesetzt werden.

Die geringen Mengen an zugefügten Textilglasfaserschnitzeln dienen der mechanischen Stabilität des Bauelementes. Statt dessen können auch Holzspäne oder Basaltsteinwolle zugesetzt werden.

Das fertiggestellte Bauelement läßt sich wie Holz leicht bearbeiten und weist nur ein geringes Gewicht auf, ist selber widerstandsfähig gegen Einfluß von Wasser und ist im besonderen Maße feuerhemmend. Bei diesem Bauelement kann vor allem auf den bei Holzbetonbausteinen bisher üblichen Zement verzichtet werden. Die beigefügten Vermiculite dienen der Feuchtigkeitsspeicherung, welche zur Flammhemmung beiträgt. Der verwendete PVAC-Leim wird mit entsprechendem Härter verwendet.

Beispiel 1

Es wird eine erdfeuchte Mischung aus der gemahlenen, also pulverförmigen Verbrennungsasche, die bei der Verbrennung von bei der Papierherstellung abfallenden Reststoffen entsteht, Vermiculit-Granulaten und Textilglasfaserschnitzeln hergestellt. Die Granulatgröße liegt zwischen 0 und 3 mm Durchmesser. Die Schnitzellänge liegt bei etwa 13 mm. Die trockene Mischung wird zunächst mit dem ersten Bindemittel gut verrührt. Diese Mischung bildet zum Beispiel etwa 85 Gew.-% der feuchten Preßmasse. Dabei betragen die Anteile in der Mischung

gemahlene Asche etwa 25,3 Gew.-%
Vermiculite etwa 12,6 Gew.-%
Textilglasfaserschnitzel etwa 1,3 Gew.-%
1. Bindemittel etwa 45,6 Gew.-%.

Der Rest von 100 Gew.-% Preßmasse wird durch das zweite Bindemittel gebildet, das selbst aus etwa 10 Gew.-% Leim und etwa 5 Gew. -% Wasser besteht.

In den Gewichtsangaben zum Leim ist der entsprechende Härter enthalten. Das zweite Bindemittel wird dem Gemenge von Trockenmasse und erstem Bindemittel nach dessem innigen Verrühren beigemengt. Unmittelbar nach dem Verrühren aller Anteile wird die Preßmasse einmal in Einzelformen, zum anderen in einer Strangpresse zu den Bauelementen verarbeitet. Dabei werden die Bauelemente verpreßt und die Preßmasse härtet aus. Zur Beschleunigung des Aushärtevorganges kann die Preßform auf 60°C bis maximal 80°C erwärmt werden. Die fertigen Bauelemente werden dann zweckmäßigerweise bis auf eine Restfeuchte von etwa 7 Gew.-% nachgetrocknet.

Die Eigenschaften des Bauelementes entsprechen den technischen Anforderungen der bisher insbesondere für den trockenen Innenausbau verwendeten Baumaterialen. Darüber hinaus zeigen sie einen hohen Feuerwiderstand. So haben Versuche gezeigt, daß eine Einwirkung von Temperaturen von etwa 1200°C in einem Brennofen einer Ziegelei selbst über eine Zeit von 24 Stunden zu keinen Verformungen des Bauelementes führte, wobei das Bauelement selbst entgast und versintert wird. Wiederholte Brandversuche mit den gesinterten Bausteinen zeigen keinerlei beeinträchtigende Einwirkung der hohen Temperaturen oder der Flammen.

Beispiel 2

Es wurden Bausteine oder Formziegel von etwa 1200 cm³ Volumen aus einer feuchten Preßmasse hergestellt. Diese bestand aus

900 g gemahlener Asche von verbrannten Rückständen der Papierherstellung,
250 g Vermiculitgranulaten,
20 g geschnitzelten Textilglasfasern,
950 g erstes Bindemittel, wobei Wasserglas 900 g und Wasser 50 g ausmachen,
275 zweites Bindemittel, von denen 225 g PVAC-Leim (mit Härter) und 50 g Wasser ausmachen.

Zunächst wurden die Trockenanteile sorgfältig gemischt und innig mit dem ersten Bindemittel vermengt. Danach wurde die Masse wiederum gründlich mit dem zweiten Bindemittel verrührt und dann die Preßmasse - zur Vermeidung einer vorzeitigen Aushärtung - sofort zu Ziegeln verpreßt. Die Preßform wurde dabei auf einer Temperatur zwischen 60°C und 70°C gehalten. Das fertige Bauelement ist wie Holz bearbeitbar und wie Holz schneidbar.

Beispiel 3

Fünf Gewichtsanteile an bei der Papierherstellung abfallendem Papiersediment, vermischt mit Methylzellulose (trockener Kleister 1 Teil, angemischt mit 50 Teilen Wasser), werden mit einer Trockenmasse aus zwei Gewichtsanteilen pulverförmiger Verbrennungsasche, 5 Gewichtsanteilen vom ersten Bindemittel und 3 Gewichtsanteilen Vermiculitgranulaten innig vermischt. In diesem Fall konnte - wegen des Tapetenkleisters - auf das zweite Bindemittel gegebenenfalls auch verzichtet werden.

Beispiel 4

Es werden bei der Papierherstellung abfallende Reststoffe, insbesondere Papiersedimente oder Papierschlamm im unverbrannten Zustand und im verbrannten Zustand (Asche) im Verhältnis 2 : 3 bis 1 : 1 vermischt. Diese Mischung wird ähnlich wie Beispiel 3 weiterverarbeitet, wobei der Mischung Textilglasfaserschnitzel, oder unverbrannte Holzspäne oder Basaltsteinwolle zur Erhöhung der Stabilität beigefügt sind.

Beispiel 5

100 Gew.-% einer Trockenmischung, die zu 60 Gew.-% aus pulverförmiger Asche, zu 35 Gew.-% aus Holzrückständen oder Vermiculit und zu etwa 5 Gew. -% aus Textilglasfaserschnitzeln besteht, wird nacheinander mit Silikatbindemittel und PVAC mit Härter vermischt, wobei das erste Bindemittel zum zweiten Bindemittel im Verhältnis 2 : 1 verwendet wird.

Die Bausteine können zweckmäßigerweise im Strangpreßverfahren mit in Preßrichtung verlaufenden, etwa halbkreisförmigen Längsnuten in allen freiliegenden Flächen und gegebenenfalls mit einer oder mehreren, die Trocknung erleichternden Hohlkanälen hergestellt werden. Bei der Verlegung gelangen die Halbnuten der übereinanderliegenden Steine in Fluchtung und nehmen Glasfaserbündel oder dergleichen auf. Die Steine können miteinander verdübelt oder verklebt werden. Auf der freiliegenden Fläche der mit den Bausteinen hergestellten Wand können andere Deckmaterialien mit Hilfe der Halbnuten sicher verankert werden. Die Steine können miteinander mit Hilfe eines feuerfesten Zementes oder der noch feuchten Preßmasse selber miteinander "verklebt" werden.

Claims

1. Stein- oder plattenförmiges Bauelement, welches als Trockenmischung die pulverförmige Asche von der Verbrennung der bei der Papierherstellung abfallenden Holzrückstände und Papiersedimente und als Bindemittel sowohl Wasserglas als auch einen PVAC-Leim enthält.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenmischung zusätzlich Vermiculitgranulate und/oder Textilglasfaserschnitzel enthält.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Anteil an einer Mischung aus nichtverbrannten, bei der Papierherstellung abfallenden Papiersedimenten und Methylzellulose enthält.

4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in der Trockenmasse etwa 50 Gew. -% unverbranntes Papiersediment und etwa 20 Gew. -% Asche von bei der Papierherstellung abfallenden Holzrückständen und Papiersedimenten enthält.

5. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es pulverförmige Asche und Vermiculitgranulat etwa im Verhältnis von 2 : 1 enthält.

6. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Textilglasfaserschnitzel in einem Anteil von 1/20 bis 1/30 der pulverförmigen Asche enthalten sind.

7. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bindemittel im Verhältnis von etwa 2 : 1 zu der pulverförmigen Asche enthalten ist.

8. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bindemittel etwa im Verhältnis von 1 : 3 bis 1 : 4 zu dem ersten Bindemittel enthalten ist.

9. Verfahren zum Herstellen des Bauelementes nach Anspruch 2, bei dem zunächst eine trockene Mischung aus der pulverförmigen Verbrennungsasche, Vermiculitgranulaten und/oder Textilglasfaserschnitzel hergestellt wird, daß die Mischung dann mit dem ersten Bindemittel vermengt und dann mit dem zweiten Bindemittel verrührt wird, worauf das Gemenge in eine Einzelform gepreßt oder einer Strangpresse zugeführt und getrocknet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßmasse bei einer Formtemperatur von ca. 60°C bis 80°C verarbeitet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Bindemittel eine Mischung aus etwa 10 Teilen Natronwasserglas und etwa 0,5 bis 0,7 Teilen Wasser verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Bindemittel eine Mischung aus etwa 10 Teilen PVAC-Leim und etwa 1,5 bis 2,5 Teilen Wasser eingesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserglas des ersten Bindemittels und der PVAC-Leim des zweiten Bindemittels im Verhältnis zwischen 3 : 1 und 4,5 : 1 eingesetzt werden, wobei pulverförmige Asche und Wasserglas im Verhältnis von etwa 1 : 1,6 bis 1 : 2 verwendet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmige Asche und Vermiculitgranulat im Verhältnis von etwa 2 : 1 eingesetzt werden, während beim Einsatz von Textilglasfaserschnitzeln diese etwa 1/10 bis ein 1/15 des Vermiculitanteils ausmachen.

15. Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes gemäß Anspruch 3, nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß fünf Gewichtsanteile von der Papierherstellung abfallenden Papiersediment mit einem Gehalt an Methylzellulosekleister einer Mischung aus zwei Gewichtsanteilen pulverförmiger Asche und fünf Gewichtsteilen des ersten Bindemittels, und gegebenenfalls drei Gewichtsanteilen Vermiculitgranulaten zugemischt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtverbrannte Papiersediment wenigstens bezüglich eines Mengenanteils durch nicht verbrannte Holzrückstände ersetzt wird.

17. Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes gemäß Anspruch 3, nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß unverbrannte und verbrannte Reststoffe, die bei der Papierherstellung abfallen, im Verhältnis von 2 : 3 bis 1 : 1 verwendet werden.