57. Clemson Brick Forum „Back to the Basics“

1 Einleitung

Denis Brosnan, Professor und Programmdirektor, konnte rund 400 Teilnehmer zum diesjährigen Forum im Anderson Sports and Entertainment Center begrüßen.

Am Sonntagabend bot sich die erste Gelegenheit, die begleitende Ausstellung zu besuchen, sich über Neues aus der Zuliefererbranche zu informieren und erste Kollegengespräche zu führen. Wie schon im letzten Jahr fanden Lunch und Dinner direkt in der Ausstellungshalle statt, sodass sich alles an einem Platz konzentrierte.

Denis Brosnan gab in seinem Eröffnungsvortrag „Die Zukunft des Ziegels in der Kristallkugel“ eine Zusammenfassung der Forum-Geschichte. 1955 startete man mit 35 US-$ Eintritt in Clemson, alternativ in Raleigh. Das berühmte Steak Cookout gibt es bereits seit 1959. Tagungsstätten waren auch das Ramada Inn, das Conference Center der Clemson-Universität und das Sheraton Greensboro. Seit 2008 findet das Forum nun im Anderson Sports and Entertainment Center statt. 2011 gab es mit dem Forum-Bingo wieder etwas Neues.

Denis Brosnan danke J.C. Steele für die jahrelange Treue zum Forum und die Durchführung der „Reception“ als Einleitung zum Steak Cookout.

Mit Harold Newman, Pine Hall Brick, wurde ein Urgestein der amerikanischen Zieglergemeinde, ihr „Lehrer und Prediger“, in den Ruhestand verabschiedet. Newman wurde mit dem „Best Speaker Award“ ausgezeichnet.

2 Themen

Den Keynote-Vortrag hielt in diesem Jahr Dennis Knautz, CEO von Acme Brick: „NBRC-BIA – Buchstabensuppe oder mehr?“ Es sei ein Teufelskreis, die hohe Arbeitslosigkeit führt dazu, dass die Leute kein Geld haben und so auch keine Häuser bauen. Die Anzahl der zum Verkauf stehenden Häuser hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Waren es zwischen 1999 und 2001 noch rund 2 Mio. Häuser jährlich, stieg die Zahl 2007 auf rund 4 Mio. und 2011 immer noch auf mehr als 3,5 Mio. an. Früher wurden in „normalen“ Jahren zwischen 1,4 und 1,6 Mio. Eigenheime neu gebaut. 2009 bis 2011 waren es jährlich nur noch 500 000. Ein zusätzliches Problem sind konkurrierende Baustoffe wie Naturstein, Beton, Glas und Metall. Knautz sieht den Marktanteil für Ziegel im langfristigen Trend zwischen 15 und 25 %, Holz dagegen ist rückläufig; wurden 1985 noch über 40 % Holzhäuser gebaut, waren es 2009 nur noch zwischen 5 und 10 %. Sein Fazit war, dass die Ziegelindustrie stark sein muss, der Markt komme irgendwann wieder. Durch geeignete Marketingaktionen können sich die BIA (Brick Industry Association) und das NBRC (National Brick Research Center) gemeinsam stark für den Ziegel machen.

2.1 …bis zum Extruder

Unter diesem Schwerpunkt präsentierte sich der erste Teil der Vortragsreihe. Bobby Harris, Acme Brick, sprach über „Erkundung und Abbau“. Jede Erkundung soll mit dem Verständnis dafür beginnen, welcher Rohstoff für die Produktion benötigt wird. Bei der Suche nach neuen Rohstoffen sollte man auch Forschungsressourcen von außerhalb nutzen, wie Universitäten und Forschungseinrichtungen. Er schlägt einen 5-Jahresplan als Minimum vor, um langfristig zu planen. Da das Ausgangsmaterial über Top oder Flop der fertigen Produkte entscheidet, sind Kleinversuche bis hin zum Produktionstest im Werk notwendig, um die gewünschte Qualität zu sichern.

Der „Beste Redner“ Harold Newman, Pine Hall Brick, informierte dann über einfache Analysenmethoden, mit denen Rohstoffe direkt im Ziegelwerk charakterisiert werden können, z.B. den Kalktest, die Neigung zu Ausblühungen, Trocknungs- und Rissempfindlichkeit u.a. Labore, wie z.B. das NBRC, bieten weiterführende Untersuchungen an. Er ermahnte die Teilnehmer, ein Werk nach der Rohmaterialcharakteristik aufzubauen. Newman stellte auch Reststoffe, Möglichkeiten ihrer Beurteilung, Vor- und Nachteile sowie deren Effekte auf den Ziegel vor.

Wie die Untersuchung von Rohstoffen am besten funktioniert, darüber sprach Bill Daidone, Acme Brick. Nach der Überprüfung der angelieferten Proben und ihrer Nummerierung stehen die weiteren Schritte Trocknen, Zerkleinern, Vorbereitung für Analysen und Labortests sowie Probenfertigung auf dem Plan. Für die Rohstoffanalysen empfahl er u.a. auch DTA-/TG-Analysen, mineralische Untersuchungen und Schwefel- sowie Kohlenstoffbestimmungen.

David Denison, Stark RFID, präsentierte einen interaktiven „Shipping-Kiosk“, ein Computersystem für z.B. Tontransporte.

„Korngrößenreduzierung – jetzt und zukünftig“ war das Thema von Chris Nawalaniec und John Hewitt. Nawalaniec, Stedman, gab einen Überblick über den Stand der Technik und die verschiedenen Zerkleinerungsmethoden, wie Schlag, Scheren, Zerdrücken u.a. Anschließend stellte er die in der Ziegelindustrie am häufigsten verwendeten Zerkleinerungsmaschinen vor. Der Tipp war, bei einer Investition den Prozess anzuschauen und nicht die bisher eingesetzte Maschine. Außerdem sollten Versuche, bin hin zum Industrieversuch durchgeführt werden und ökonomische Größen wie Leistung, Ölverbrauch, Ersatzteilkosten, Laborkosten beachtet werden. Hewitt, Interstate Brick, präsentierte dann das Rohstoffkonzept seines Unternehmens, das über 10 lokale Tongruben verfügt. Ziel ist es, zweimal im Jahr eine Haldenkampagne zu fahren.

Über das Sieben von Tonen referierte Scott Mazon, Midwestern Industries, der die verschiedenen Siebarten verglich und Möglichkeiten präsentierte, wie schwer zu siebende Rohstoffe leichter zu handeln sind, z.B. mit warmen Siebdrähten. Um eine lange Haltbarkeit der Siebe zu gewährleisten, sollte man kein Material darauf liegen lassen.

Zum Forumsmotto „Back to the Basics“ sprach Tom Moorehead, J.C. Steele & Sons, am Beispiel der Extrusion. Für eine hohe Effizienz beim Pressvorgang sind eine konstante Rohmaterialqualität, die konstante Materialzuführung und eine optimal dafür ausgelegte Schnecke nötig.

Für Joe Spence, Acme Brick, ist ein Effizienz-Report der Schlüssel, um Probleme zu definieren und somit Kosten zu reduzieren. Je detailreicher und genauer dieser Report ist, desto besser sind die Ergebnisse. Am Beispiel der Zerkleinerung zeigte er dazu Möglichkeiten auf; beim Sieben sind das u.a. eine ideale Aufgabemenge und ein optimiertes Siebgewebe.

2.2 Farbgebung bis zum Ofen

Farbapplikationen, wie Trocken- bzw. Nassautrag, stellte Tom Henderson, Prince Minerals, vor. Ein Entwicklungsprozess fängt mit der Auswertung der Farbtrends für die nächsten Jahre an, führt von der Farbentwicklung der Engobe hin zu Probeplättchen und Probeziegeln, die unter Industriebedingungen gebrannt werden.

Über die Verbindung von „Mauerwerk und Mörtel“ referierte Don Abernathy, Southern Color, N. A. Bei der Charakterisierung des Mörtels spielen Pulverform, Partikelgröße und -verteilung, Oberflächentextur, Härte und Abrieb eine wesentliche Rolle, ebenso sein Verhalten im Verbund mit Wasser, hinsichtlich Fließrate, Feuchte, Temperatur und elektrostatischen Eigenschaften. Bei der Verarbeitung gilt es einiges zu beachten, gerade wenn Mörtel handgemacht wird. Auch das Wetter hat einen Einfluss auf die Mörtelkonsistenz.

„Grundlagen der Trocknung“ war der Schwerpunkt von Rod Schutt, General Shale Brick. Seine Kernaussage war, dass eine unterschiedliche Schwindung im Ziegel eine der Haupt-ursachen für Risse ist. Eine Maßnahme, um eine gleichmäßige Schwindung zu erreichen und so Risse zu vermeiden, ist eine gute Plastizität.

Charlie McNeil, Boral Bricks, stellte alternative Brennstoffe vor. Die Stromerzeugung in den USA gliederte sich 2010 auf in Kohle: 45 %, Erdgas: 23 %, Nuklearenergie: 20 %, Wasser: 6 %, erneuerbare Energien: 5 %, Petroleum: 1 %.

Vincent Stempfer, Direxa Engineering, fokussierte feste Brennstoffe. Eine Entscheidung dafür sei von vielen Parametern abhängig, wie Heizwert, Feuchte- und Aschegehalt. Die Partikelgröße beeinflusse nicht nur das Brennresultat, sondern auch die CO₂-Emissionen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um feste Brennstoffe einzusetzen: in der Masse, im Ofen... Sein Fazit war: Es funktioniert!

Brennstoffe waren auch der Schwerpunkt von Brian Sims, Jenkins Brick, der über die 12-jährige Erfahrung mit Deponiegas sprach. Siams stellte einige typische Deponien und deren Funktionsweise bis hin zur Übergabe des Gases an die Ziegelei vor und präsentierte eine Anwendung im Ziegelwerk. Ein zukünftiges Problem beim Einsatz von Deponiegas sieht er in einem zunehmenden Sauerstoff- und abnehmenden Methangehalt der Deponiegase. Ein großer Vorteil liegt auf der Imageseite, da der Einsatz von Deponiegas als „grüne Technologie“ gesehen wird.

Don Denison, Denison Inc./Lingl, sprach über die Möglichkeiten der derzeitigen Ofenkontrolle. Ein Problem vieler Ziegelwerke sei es, dass es oft keinen Brennermeister mehr gibt und der Manager oder sein Assistent die Betreuung des Ofens mitübernehmen. Ein geeignetes Ofenkontrollsystem erleichtert hier die Arbeit.

Am Beispiel eines Verblenderziegelwerkes stellte Frank Appel, Lingl, die Möglichkeit der Energieeinsparung durch eine Entkopplung von Trockner und Ofen vor. Maßnahmen wie eine optimale Wand- und Deckenisolierung, eine Verringerung des TOW-Gewichtes, die Verringerung von Wärmeverlusten durch die Beseitigung von Leckagen sowie der Einsatz von Wärmetauschern sind weitere Varianten, um den Energieverbrauch und damit auch die CO₂-Emissionen zu senken.

Zum Thema „Flashen“ informierte Brian J. Taylor, Boral Bricks, über den Einfluss der eingesetzten Brennstoffe und des Rohmaterials ebenso wie über die Vor- und Nachteile dieser Farbgebungsmethode.

In Zeiten wie diesen, in denen sich der Ziegelabsatz deutlich verringert, laufen viele Öfen nur noch mit gedrosselter Geschwindigkeit. Dabei müssen aber viele Faktoren beachtet werden, um das gleiche Brennergebnis erzielen zu können. Jim Hopkins stellte Einflussgrößen wie Anpassen der Besatzhöhe, der Druckprofile, der Brennkurve und der Flashbedingungen vor.

David McKeown, Hanson Brick, referierte im letzten Vortrag des Tages über den Einsatz von Nassabscheidern.

2.3 Vom Ofen bis zur Baustelle

Der zweite Vortragstag startete mit der Rede von Thuc Nguyen, Acme Brick, zum Thema „Energieeinsparungen“. Nguyen präsentierte die verschiedensten, auch einfachen Möglichkeiten, um den Stromverbrauch zu senken. Dazu gehören das Ausschalten von unnötiger Beleuchtung, die Vermeidung von Spitzenzeiten, ein früherer Start des Produktionsbeginns, eine Optimierung der Tagesproduktion u.a. Die Entwicklung neuer Brennkurven kann dazu beitragen, den Erdgasverbrauch zu reduzieren.

Das Denton-Werk braucht einen neuen Ofen! Was tun? Brian Christenson/John Hobbs, Acme Brick, stellten ihr Eigenbau-Projekt vor. Eine Kopie des vorhandenen Ofens hätte rund 100 000 US-$ gekostet, der Neubau durch einen traditionellen Lieferanten 130 000 US-$ und der Eigenbau nach Plänen eines Generalunternehmers 118 000 US-$. Da man einige Dinge optimieren wollte, entschied man sich für den Eigenbau. Dieser umfasste u.a. eine verbesserte Heißluftumwälzung, mehrere Zonen für eine Unterwagenkühlung, ein Tor an der Ofenausfahrt, vorgeheizte Verbrennungsluft, Temperatur- und Druckkontrolle. Es konnten nicht nur der Gasverbrauch gesenkt, sondern auch die Produktivität erhöht werden. Allerdings wurde viel mehr Zeit benötigt als geplant, um alle Details zu bearbeiten.

Lynn Burchfield, Acme Brick, informierte über eine neue Setzeinrichtung im Denton-Werk. Ziel des Vorhabens war eine Erhöhung von Qualität und Flexibilität, sodass zwischen verschiedenen Formaten in kürzester Zeit gewechselt werden kann.

Terry Schimmel, Boral Brick, und Susan Miller, Brick Industry Association, informierten wieder über Neuigkeiten auf dem Gebiet der Emissionen und gaben einen Überblick über die Kontrolleinrichtungen. Sie erteilte den Ratschlag, dass jedes Werk seine Emissionswerte unbedingt kennen sollte.

Aus Großbritannien war Dr. Andrew Smith, Ceram, angereist, der den Einfluss der verschiedenen UK-Tone auf die CO₂-Emissionen vorstellte, vom Abbau über die Ziegelproduktion bis hin zum Transport. Er appellierte an die Teilnehmer, genau zu prüfen, wie effektiv ein langer Rohstofftransport gerade im Hinblick auf die CO₂-Emissionen sei. Ein weiterer wichtiger Punkt in Sachen Nachhaltigkeit sei auch der Wasserverbrauch im Werk. Hier sollte man die einzelnen Prozessschritte auf Einsparpotenzial untersuchen.

Das Thema von Brad Cobbledick, Brampton Brick, waren Kontrollmechanismen beim Farbauftrag. Dabei gibt es Unterschiede zwischen nassen und trockenen Methoden. Beim Nassauftrag seien z.B. die korrekte Dichte und Viskosität entscheidend. Aber auch die Einflüsse des Brandes sind zu beachten, da sich Temperatur, Brennzeit und Atmosphäre auf die Farbe der Produkte auswirken.

Patrick Kelly, Hanson Brick, stellte eine Studie des Kanadischen Ziegelverbandes (CBAC) vor, in der verschiedene Wandkomponenten untersucht wurden.

Im letzten Vortrag der Veranstaltung widmete sich Bryan Light, BIA Southeast Region, dem „Ziegel auf der Baustelle“. Mit relativ einfachen Methoden kann man viel erreichen: Auf Paletten gesetzte Ziegel werden z.B. vor aufsteigender Feuchte geschützt und somit vor Salzen, in Folie eingeschweißte Mörtelsäcke ebenso. Wichtig seien auch die Verarbeitungshinweise der Ziegelhersteller, z.B. wie Anker richtig gesetzt werden.

3 Ausblick

Ab Januar 2012 wird John P. Sanders neuer Direktor des „National Brick Research Center“. Denis Brosnan wird sich zukünftig intensiver seiner Passion widmen – der Mikroskopie. Im neuen Zi-Jahrbuch 2012 ist ein Artikel der beiden über die „Mikroskopische Charakterisierung von Tonziegeln und deren Verwendung in der forensischen Analyse“ veröffentlicht.

Der Wechsel an der Spitze des Centers findet in schwierigen wirtschaftlichen Zeiten statt. Drücken wir John P. Sanders die Daumen, dass er die Forschungseinrichtung der amerikanischen Ziegelindustrie sicher durch die Krise bringt. Denis Brosnan danken wir für seine jahrelange Arbeit für die Ziegelindustrie!

Das nächste Forum findet vom 30. September bis 2. Oktober 2012 statt.