DE19900849A1 - Verfahren zur Veredelung und Weiterverarbeitung der anorganischen veredelten Granulate - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veredelung und Weiterbehandlung von Granulaten aus organischen Materialien und Gemengeprodukten mit einer Korngröße im Bereich zwischen 0,2-8,0 mm. DOLLAR A Um aus derartigen Granulaten mit relativ geringen Energieaufwand beliebig formbare Körper herzustellen, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß die Oberfläche der Granulate mit Silikatflüssen, oder Glasurfritten sowie Phosphatsilikatflußverbindungen in Mengen von 3-16% Gewichtsanteil, vorzugsweise 6-8%, beschichtet werden und daß in der Folge die Granulatsorten einer Wärmebehandlung im Bereich der Schmelzpunkte der Silikatflüsse unterzogen werden, bei welcher sich die Silikatflüsse mit der Oberfläche der Granulate verbinden, wodurch sie sich durch Zusammenschmelzen in ihren Berührungsflächen vereinen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren von Keramikbruchgranulaten, mineralischen Gesteinsgranulaten mit hohem Quarzanteil, verglaste Granulate sowie Blähstoffgranulate. In unserer heutigen Industriegesellschaft fallen sehr große Mengen von Reststoffen und Recyclingprodukten an. Aus Umweltschutzüberlegungen heraus erscheint es wünschenswert wenn diese Produkte einer erneuten Anwendung zugeführt werden, mit Hilfe bestehender Technologien.

Im Rahmen einer erneuten Verwendung dieser Produkte oder Abfälle, stehen vor allen Dingen Keramikbruch aus Fliesen, Porzellan, Steinzeug, Ceran und Abfallglasprodukte sowie Blähstoffgranulate in größten Mengen billigst zur Verfügung.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zu schaffen, mit welchem eine Weiterverarbeitung von derartigen Granulatprodukten mit geringem Energieaufwand und geringsten Umweltbelastungen unter Einsatz einfachster Technischer Verfahren möglich zu machen, wobei neuartige, vielseitig anwendbare Produkte entstehen, die im Industriellen­ wie auch in handwerklichen Bereichen einsetzbar sind.

Erfindungsgemäß wird dies durch Einsatz der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. aufgeführten Verfahrensschritte erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche 2.-6.

Im Rahmen der Erfindung werden die Oberflächen der angewandten anorganischen Granulatsorten mit einem auf ihnen gut haftenden Silikatfluß beschichtet, worauf der Verarbeitungsgrundstoff fertig gestellt ist. Diese so beschichteten Granulate können nun bei Temperaturen im Bereich der Schmelzpunkte der Silikatflüsse um 600°C-1200°C in geeigneten Brennöfen, Hauben, Kammern oder Durchlauföfen in Formatritzen eingebracht und zusammengeschmolzen werden. Durch diese Maßnahme lassen sich im Grunde drei verschiedene Dingen erreichen.

• 1. Eine sehr preiswerte, schnellst vielseitigste Farbbeschichtung der Granulate.
• 2. Eine sehr einfache Verbindung der unterschiedlichsten Granulatsorten zu stabilen Verbünden mit einstellbarer Porösität.
• 3. Äußerst leichte, weitgehendst Thermoschock unempfindliche Verbundelemente aus Blähstoffgranulaten mit einer hochesthetischen Oberflächenwirkung, für Brandschutz und Isolationszwecken.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung.

Als Ausgangsmaterialien werden Recyclinggranulate oder Blähstoffgranulate verwendet. Diese Produkte mit Durchmessern von 0,20 bis 2,00 mm in Form von Keramik, Stein und Glasgranulten und 0,20 bis 8,00 mm Korn bei Blähstoffgranulaten. Diese werden in der Folge mit einem klebrigen leicht vergasenden oder verdampfenden Vernetzungsmittel gleichmäßig benetzt, zu dem klebrig beschichteten Granulat wird nun Silikatflußpulver oder Glasurfritte zugemischt, bis sich die Granulate gleichmäßig damit beschichtet haben. Durch die Schichtdichte des Klebfilms kann die Silikatflußstärke geregelt werden. Vorzugsweise kommen 6-8% des Silikatflusses am Granulatgewichtsanteil, oder 10-16% der Volumenmenge der Leichtgranulate zur Anwendung.

Die mit der Silikatflußschicht versehenen Granulatsorten werden nun in eine nicht damit verklebende Form, beispielsweise Keramikfaserplatten oder Bornitrit - beschichtete Quarz oder Schamottplatten, in formgebenden Rahmen eingestreut und oberflächlich geebnet. Diese mit den beschichteten, veredelten Granulat gefüllten Formen werden darauf hin in in Durchlauföfen oder Haubenöfen eingebracht, worauf die Granulate sich mittels ihrer Silikatflußschichten bei deren Schmelzpunkten untereinander an ihren Berührungsflächen verbinden.

Da im Rahmen der Erfindung nur die Außenschicht der Granulate farblos oder farbig beschichtet wird, lassen sich auf diese Weise Farbgranulate in allen Metalloxidfarben billigst herstellen. Das in Anspruch 1. bis 5. beschriebene Verfahren erlaubt eine schnelle höchstvariable Farbgebung der Granulate, mit allen Farbflüssen der verschiedensten Herstellerfirmen.

Das im Rahmen der Erfindung angewandte aufschmelzen der Metalloxidfarbflüsse auf die Granulate kann wahlweise in oxidierender oder reduzierender Atmosphäre geschehen, wobei sich entweder transparentfarbige, oder Opake, oder metallische Oberflächen bilden. Letztere sind für gezieltes Wärmedurchlässigkeitsverhalten von Nutzen, wodurch auf aufwendige Metallbedämpfung zu diesem Zweck verzichtet werden kann.

Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung hergestellten Granulatverbundelemente besitzen folgende Vorteile:

• 1. Im Vergleich zu anderen Stein oder Leichtdämmstoffen und hydraulisch oder chemisch gebundenen Baustoffen weisen sie hohe Feuerbeständigkeit auf, niedrigste Gewichte bei hoher Stabilität, die durch die Silikatflußummantelung der zum Teil weicheren Granulatpartikel entsteht.
• 2. Je nach Wahl der verwendeten Granulatkörnung oder Korngemischen kann die Porösität der Granulatverbundelemente unterschiedlichst eingestellt werden, sodaß auf diese Weise eine steuerbar Atmungsfähigkeit oder Auffüllkapazität der Verbundprodukte zur speziellen Anwendung gegeben ist.
• 3. Zur Erzielung der unterschiedlichsten Farbkompositionen und Oberflächenstrukturen können die verschiedenen, verschiedenfarbigst eingefärbten Granulatsorten zum Einsatz gelangen, ohne daß sie auf Grund ihrer unterschiedlichen Ausdehnungswerte Spannungsprobleme aufzeigen. Die Glasflußoberflächenschicht der Granulate und deren Körnungsstrukturen schaffen höchst dekorative esthetische Glitzereffekte, die äußerst dekorative Flächenwirkungen hervorbringen, die sonst nur bei Glas oder Edelsteinen auftreten.
• 4. Im Vergleich zu anderen hydraulisch gebundenen Baustoffprodukten erweisen sich alle erfindungsgemäßen Granulatverbunde als säurebeständig, wasserfest, Thermoschock unempfindlich und enorm Feuerbeständig, je nach welchen Granulatsorten sie zusammengesetzt sind, in verschiedenen Werten. Falls die Poren der Granulatverbundprodukte mit Monoaluminiumphosphaten oder Aluminiumsalzen oder Boralkaliverbindungen getränkt werden, die bei Feuereinwirkung, darauf Stickoxidverbindungen oder Blähschäume entwickeln, ist eine Zerstörung durch Brandeinfluß über Stunden hinweg verhindert.
• 5. Die erfindungsgemäßen veredelten Granulatverbundprodukte sind fernerhin bedingt statisch belastbar, wobei ihr Aufbau Konglomeratgestein oder dichten Sandsteinsorten gleichen. Die Belastbarkeit kann durch Granulatkornabstimmung verschieden eingestellt werden. Wenn die Granulatverbunde noch durch zusätzliche Beschichtungen oder Versiegelungen der Oberflächen mit Acryl oder Polyiitan, Polystyrol oder Venylprodukten thermisch aufgebracht behandelt werden, steigern sich die Isolationswerte und die Schlagfestigkeiten, sowie die Bruchfestigkeiten. Vor der Einbringung in den Verschmelzungsprozeß kann durch Zwischeneinlagen aus Silikatfasergeweben, Drahtnetzen oder Gittern in die Granulatverbunde, zusätzliche Bruchfestigkeiten erzeugt werden. Wodurch hochstabile, leichte, esthetische Zwischenelemente oder Wandelemente mit höchsten Dämmwerten und großer esthetischer Wirkung erzeugt werden.
• 6. Die erfindungsgemäßen Granulatverbunde benötigen zu ihrer Erzeugung gegenüber Keramik oder Glasprodukten niedrigen Energieaufwand, da Vortrocknung oder Abkühlzeiten wegfallen und sie im Schockbrandverfahren in Umluftöfen sofort auf ihre Schmelzpunkte gebracht werden können.
• 7. Die Produkte sind aus billigsten Abfallgranulaten und Recyclingsprodukten mit geringen Zuschlagsstoffmengen von teuren Silikatfluß oder Glasurfritten erstellbar, sodaß ein m³ Material als Platten oder Fliesen durchschnittlich DM 660,- kostet.
• 8. Die noch unverschmolzenen silikatflußbeschichteten Granulatsorten lassen sich von vielen Anwenderbranchen als billiger hochdekorativer Verarbeitungsgrundstoff zu den verschiedensten Produkten mit unterschiedlichen Eigenschaften mit Hilfe ihrer bestehenden Technologien in Industrie und Handwerk anwenden. Dadurch ist eine sinnvolle Rückführung der Abfallrecyclingsprodukte in den Wirtschaftskreislauf geschaffen. Alle Granulatverbundprodukte sind wiederum durch Zerkleinerung auf Granulate reyclingfähig ohne Neuzusätze von Silikatflüssen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Erstellung von untereinander vernetzbaren anorganischen Granulaten auf thermischen Weg im Bereich von Korngrößen von 0,2-0,8 mm dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Granulate mit Silikatflußverbindungen, beispielsweise mit Borsilikaten, Phosphatsilikatflußgemischen, Blei oder Bleisilikaten Barytsilikaten oder Glasurfrittten in Mengenanteilen von 3-16% vorzugsweise von 6-8% beschichtet werden und das in der Folge die Granulate einer Wärmebehandlung in Bereichen zwischen 600°C-1200°C ausgestzt werden, bei welcher die Silikatflüsse auf den Granulatoberflächen ausschmelzen. Als Granulate kommen vorzugsweise Recyclingprodukte wie Keramikbruchgranulate aus Porzellan, Steinzeug, Fliesenbruch oder silikatische glasige Granulate und Mineralien mit hohem Quarzanteil, wie Lavagesteinsbruch, Pimssteingranulat, Obsidianbruch, Basaltbruch, Feldspat, Quarzverbindungen, Amethyst, Karneol usw. in Frage. Ebenso können alle Blähstoffgranulate, aus Altglasprodukten oder Aluminiumsilikatprodukten wie da wären, Liaver, Liapor, Leca und Poroton benutzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1. sind dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der anorganischen Granulatarten vor ihrer Beschichtung mit den Silikatflüssen oder Fritten zuvor mit einem klebrigen Vernetzungsmittel in Form eines rückstandslos vergasenden Siebdrucköles oder Leimeisklebers oder Salzes, wie Amoniumcarbonat, oder einer klebrig wässrigen Lösung benetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1. und 2. sind dadurch gekennzeichnet, daß die Silikafflüsse oder die Glasurfritten farbig und farblos eingestellt sein können, sodaß im Anschluß an die Wärmebehandlung und einen eventuell beabsichtigten Vereinzelungsvorgangs, durch zerreiben der Granulatpartikel mit einer außen aufgeschmolzenen Silikatfarbschicht gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3. Sind dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung wahlweise in einer oxydierenden oder reduzierenden Ofenatmosphäre durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis 4. sind dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der klebrig eingestellten Granulatsorten mit farbigen oder farblosen Silikatflußpulvern innerhalb einer Rührwerk- oder Zwangsmischvorrichtung vorgenommen wird, wobei sich die Silikatflüsse mit den Klebschichten der Granulate verbinden und diese ummanteln. Je nach Silikatflußanteil können die Granulate rieselfähig oder noch leicht klebrig angemischt werden. Die so erzeugten Granulate werden in Formen eingebracht, wodurch nach der Durchführung einer geeigneten Wärmebehandlung, poröse Granulatverbünde in Form von Fliesen, Reliefplatten und Fußbodenbelägen gebildet werden können.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis 5. als Verbindung großer Mengen von unterschiedlichsten Granulatsorten zu Granulatverbundprodukten mit verschiedenen Eigenschaften angewandt. Als Ausgangsmaterial der Granulatverbindungen körnen alle mit Silikatflußbeschichteten Granulatsorten verwendet werden.
Die zur Herstellung des jeweiligen Granulatverbundproduktes angewandten Granulate werden innerhalb einer geeigneten Mischvorrichtung mit einem Haftmittel, beispielsweise Kristalleiskleber 33 der Firma Hereaus oder einer klebrigen hydrophilen rückstandslos verdampfenden Flüssigkeit, oder einem rückstandslos vergasenden Siebdrucköles benetzt. Durch die Benetzungsmaterialkonsistenz und Schichtdicke wird die nachträgliche Silikafflußbeschichtungsdicke eingestellt. Dabei kommen Schichtstärken von 0,08-0,2Smm auf den verschiedenen Granulaten zum Einsatz.
Der Silikatflußprozentsatz zum Granulatgewicht liegt zwischen 3 u. 16% bei Vollgranulaten und bei Blähstoffprvduktgranulaten 8 bis 16% des Raumvolumens der Granulate. Die klebrig eingestellten Granulate, werden durch zumischen der Silikatflußpulver oder der Glasurfrittenpulver, in geeigneten Mischmaschinen gemischt bis eine gleichmäßige Beschichtung erfolgt ist und ein rieselfähiges Produkt entsteht. Die auf diese Weise hergestellten Granulate werden dann in sich mit ihnen nicht verbindende Formen eingebracht und innerhalb eines entsprechenden Brennofens, vzgw. Tunnelöfen mit regelbaren Heizzonen bei Temperaturen von 600-1200°C vzgw. 640-980°C den Silikatflußschmelzpunkten oder den Granulattransformationspunkten angepasst und zusammengebacken. Dabei schmilzt der Silikatfluß, sodaß zwischen den einzelnen Granulatpartikeln Silikatflußbrücken entstehen, welche je nach Granulatgröße und Silikatflußschichtdicke den dabei entstehenden Granulatverbund die gewünschte mechanische Festigkeit verleihen. Die dabei gebildeten Silikatflußbrücken besitzen die Elastizität unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten auszupuffern.
Die Kontaktflächengrößen der Granulate liegen bei ca. 0,2-2,0 mm, die Schichtstärke der Silikatflußkontaktbrücken bei 0,08-0,4 mm, dadurch wird die Thermoschockgrenze der Glasflüsse unterschritten, sodaß aufwendige Abkühlprozesse, wie bei Keramik oder Glasprodukten überflüssig werden. Da die einzelnen Granulatpartikel nur im Bereich ihrer gegenseitigen Berührungsflächen miteinander verbunden sind, entsteht auf diese Weise ein Granulatverbundprodukt welches einstellbare Porösität und niedriges spezifisches Gewicht gegenüber massiven Produkten aus Stein, Keramik oder Glas und Beton haben. Bei Verwendung von Blähstoffgranulaten aus Liavergranulaten, Leca oder Porotonprodukten, ergeben sich Granulatverbundprodukte mit einem spezifischen Gewicht von 0,40-0,80. Im Vergleich zu bestehenden anorganischen, hydraulisch gebundenen Baustoffen sind diese Gewichte ausserordentlich niedrig. Durch die zusätzliche Versiegelung hygroskopischer Granulate mit dem Silikatflußüberzug entsteht eine zusätzliche Säure- und Witterungseinflußbeständigkeit, so daß das Eindringen von Luft oder Wasser nur über die regulierbare Porösität der Granulatverbunde möglich ist.

7. Verfahren nach Anspruch 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß die farbig oder farblos eingestellten, verschiedenen Granulatverbünde mit Zwischeneinlagenarmierungen aus Keramik oder Silikatnetzgeweben, als auch Drahtgittereinlagen versehen sind und deren Oberflächen mit thermisch eingeschmolzenen Polystirolen, Polyutanen, sowie Acrylaten versiegelt werden.