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Verfahren zur Herstellung von feinkörnigem Glasbruch
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feinkörnigem Glasbruch, bei dem annähernd die Transformationstemperatur aufweisendes Glas mit einem Kühlmedium rasch abgekühlt wird. Der
Glasbruch ist insbesondere zur Weiterverarbeitung in Glasmehl grosserspezifischBi Oberfliche vorgesehen, welches für die Erzeugung von Schaumglas und Sinterglas benötigt wird.
Derartige Glasmehl werden mit Hilfe von Mahlmaschinen hergestellt, die ein feinkörniges Mahlgut benötigen, das für den als Beispiel genannten Verwendungszweck frei von Eisen und Feuchtigkeit sein muss.
Allgemein bekannt ist ein Verfahren, bei dem grössere Glasbrocken mit Hilfe von Brechmaschinen, z. B. Backenbrecher oder Walzenbrecher, zu einem feinkörnigen Mahlgut zerkleinert werden. Dieses Verfahren ist für den genannten Verwendungszweck nicht geeignet, da das Mahlgut durch Stahlabrieb und Stahlsplitter stark verunreinigt wird und ein grosser Verschleiss der Zerkleinerungswerkzeuge auftritt.
Ein weiteres Verfahren besteht bekanntlich darin, dass ein Strahl flüssigen Glases von relativ hoher Temperatur in kaltes Wasser eingeleitet wird und dadurch eine Auflösung des erstarrenden Glasstrahles in ein System von Bruchkörpern erfolgt.
Dieses Verfahren, bei dem das kalte Wasser ständig erneuert werden muss, ergibt ein Mahlgut von unregelmässig grossen Bruchstücken ungleichförmiger Korngrösse, das in feuchtem Zustand aus dem Wasser entfernt und zur weiteren Verwendung getrocknet werden muss. Diese nachfolgende Trocknung erschwert die weitere Verwendung, da die unregelmässig grossen Bruchstücke eine ausserordentlich grosse Anzahl von Kapillarrissen aufweisen, in welche sich das flussige Wasser einsaugt.
Dieses in die Risse eingedrungene Wasser entzieht sich teilweise der Trocknung und übt bei einer Lagerung des Mahlgutes einen hydrolytischen Einfluss auf die Glassubstanz aus. Weitere Schwierigkeiten treten bei der Ausübung dieses Verfahrens dadurch auf, dass die Fördermittel, welche die unregelmässig grossen Bruchstücke von Glas aus dem Wasser befördern, einem erheblichen Verschleiss unterliegen.
Schliesslich besteht ein besonderer Mangel dieses Verfahrens noch darin, dass sich in einer nicht kontrollierbaren Weise Teile des so gewonnenen Mahlgutes zu kugel ähnlichen Körpern zusammenballen und durch die plötzliche Abkühlung im kalten Wasser derartig gehärtet werden, dass eine weitere Zerkleinerung praktisch nicht mehr möglich ist.
Es ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem ein flüssiger Glasstrom, der eine an die Schmelztemperatur grenzende Temperatur aufweist, in dünner Schicht zwischen zwei sehr stark gekühlten Stahlwalzen geleitet und zu einem dünnen Band gewalzt wird.
Im Zeitpunkt des Erstarrens des dünnen Glasbandes zerspringt dasselbe in Scherben, die anschliessend mechanisch weiter zerkleinert werden. Obwohl bei diesem Verfahren einige Nachteile gegenüber dem vorher beschriebenen Verfahren vermieden werden, bei welchem ein Strahl flüssigen Glases in kaltes Wasser eingeleitet wird, führt jedoch die Struktur des dünnen Glasbandes dazu, dass sich das Glas bei der Lagerung schieferartig zusammenlegt, wodurch sich Schwierigkeiten bei der Weiterbeförderung ergeben.
Ausserdem entstehen bei technischen Gläsern, ausgenommen bei leichtflüssigen Emaillen, ebenso
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erhebliche Schwierigkeiten, obwohl die Zeitpunkte des Abschreckung, der Erstarrung und des Zerfalls durch thermische Spannungen praktisch zusammenfallen. Das wegen der erforderlichen Dünnflüssigkeit eine sehr hohe Temperatur aufweisende Glas greift die Zuleitungswege, wie Rinnen und Schieber, stark an. Zum Walzen des Glases ist ausserdem ein hoher Walzendruck und demnach ein hoher Bedarf an An- triebsenergie erforderlich.
Ein ebenfalls bekanntes Verfahren besteht darin, ein kaltes Glasband durch Erwärmen zu erweichen und anschliessend daran zu einem dünnen Glasband zu ziehen, welches dann wieder mit mechanischen
Mitteln weiter zerkleinert wird. Der Zerfall der Glasstruktur in völlig erstarrtem Zustand wird hiebei ausschliesslich durch das Einwirken mechanischer Kräfte von aussen ausgelöst.
Durch den erforderlichen zweiten Formungsgang ist nur eine geringe spezifische Leistung mög- lich.
Wesentlich umfangreicher in ihrer Anwendung sind solche Verfahren, die auf die Herstellung von
Sicherheitsglas gerichtet sind und wobei Glasscheiben erwärmt und durch geeignete Vorrichtungen mit- tels gleichmässig aufgeblasener Luft in einen Spannungszustand versetzt werden, der jedoch nicht zu einem Zerfall der Scheibe ohne äussere mechanische Einwirkungen führt. Man könnte wohl diese Ver- fahren abwandeln und den Spannungszustand so weit führen, dass ein Zerfall von selbst eintritt, doch scheidet die Anwendung eines derartigen Verfahrens bei der Herstellung von körnigem Glasgut aus Grün- den der Wirtschaftlichkeit aus.
Schliesslich soll noch ein allgemein bekanntes Verfahren erwähnt werden, durch welches zur Her- stellung von Effektgläsern ein Risse aufweisendes Glas hergestellt wird. Dabei wird ein vorgeformtes und angewärmte Glasband, solange dieses noch dunkelrot glüht, sehr schnell in Wasser eingetaucht oder mit Wasser besprüht. Dadurch überzieht sich die Oberfläche des Glasbandes mit einem Netzwerk von
Rissen. Unmittelbar danach wird das Glasband bis zum Erweichen wieder erwärmt und langsam gekühlt.
Hiebei ist nicht die Auflösung der Struktur des Glases beabsichtigt, sondern im Gegenteil die Erzie- lung einer eigenartigen geschmacklichen Wirkung beabsichtigt, ohne die Struktur des Glases aufzu- lösen.
Bei diesem Verfahren muss erreicht werden, dass sich die Sprünge möglichst wenig vertikal zur
Oberfläche des Glasbandes orientieren. Im übrigen tritt auch hiebei der Umstand ein, dass eine rest- lose Entfernung des Wassers im Prozess der Wiedererwärmung nicht gewährleistet ist.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren soll erreicht werden, dass auf einfache Weise ein Glasbruch- gut hergestellt werden kann, das unter weitgehender Vermeidung des Einsatzes mechanischer Zerklei- nerungselemente in einem kontinuierlichen Arbeitsgang einen feinkörnigen, trockenen und eisenfreien
Glasbruch liefert.
Das erfindungsgemässe Verfahren basiert auf der Beobachtung, dass ein auf eine ebene Glastafel von annähernde Transformationstemperatur einzeln auftreffender Wassertropfen sich nicht nach der be- kannten Erscheinung verhält, bei der auf eine glühende Platte fallende Wassertropfen Kugelgestalt an- nehmen und durch den um sie entstehenden Dampfpolster, weil Dampf ein schlechter Wärmeleiter ist, vor sofortiger Verdampfung geschützt werden, und somit längere Zeit auf dieser Platte tanzen, sondern sich durch eine Erscheinung auszeichnet, die ebenfalls allgemein bekannt ist.
Die Erscheinung besteht in der Ausbreitung einer Flüssigkeit auf der Oberfläche eines Feststoffes oder einer andern Flüssigkeit zu einem Film und tritt insbesondere bei Wasser oder wässerigen Lösungen auf ; sie findet beispielsweise Anwendung bei der Ausbreitung eines fetten Ölfilmes auf Wasser zur Wel- lenberuhigung oder bei sogenannten Kriechölen.
Die beschriebene Erscheinung besteht bei einem auf eine ebene Glastafel von annähernde Trans- formationstemperatur auftretenden Wassertropfen darin, dass derselbe sich zu einer relativ grossflächigen, runden und dünnen Wasserlamelle ausbreitet, welche in diesem Zustand schlagartig verdampft und auf der Projektion der Lamellenfläche zur Glastafel einen entsprechenden grossen und undurchsichtig erscheinenden Fleck hinterlässt. Dieser Fleck besteht zunächst aus einem enggegliederten, feinmaschigen Netz von waagrechten Oberflächenkapillarrissen, das auf jene Bereiche beschränkt bleibt und somit auch keine bevorzugten Einrisse in die benachbarten Bereiche der Glastafel hervorruft, die nicht von der Wasserlamelle bedeckt wurden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass das tafelförmige Glas über seinem gesamten Oberflächenbereich mit gleichmässig verteilten Flüssigkeitstropfen beaufschlagt wird, wobei vorzugsweise die Fallfrequenz und die Masse der einzelnen Flüssigkeitstropfen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der relativ zu den Flüssigkeitstropfen bewegten Glasbahn geregelt wird, und dass dann das aus dem Glas entstandene mechanisch labile Mosaik aus kleinen Sprungkörpern spontan
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oder unter mechanischer Krafteinwirkung zum Zerfall gebracht wird.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine kontinuierlich ausgewalzte Glas- tafel bzw. ein Glasband einem System räumlich gruppiert angeordneter Tropfstellen zugeführt und mit in im wesentlichen gleichmässiger Folge gebildeten Flüssigkeitstropfen, insbesondere Wassertropfen, beregnet.
Eine Abänderung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fallfre- quenz und die Masse der einzelnen Flüssigkeitstropfen unabhängig voneinander geregelt wird.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeich- nungen näher erläutert werden, in denen Fig. 1 die Draufsicht auf eine von Flüssigkeitstropfen beaufschlagt Glastafel und Fig. 2 den Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 darstellen.
Eine kontinuierlich undvorzugsweise imWalzverfahren hergestellte Glastafel bzw. ein Glasband 2 wird einer Betropfungseinrichtung zugeführt, die in ihrem Aufbau aus bekannten Mitteln besteht und ein
Betropfen der Tafel im Gebiet der Transformationstemperatur des Glases ermöglicht.
Die sich in Richtung der Betropfungseinrichtung kontinuierlich bewegende Glastafel bzw. das Glas- band kühlt sich nach Verlassen der Walzen allmählich ab und weist schliesslich in einem Gebiet seiner
Oberfläche einen Temperaturbereich auf, der allgemein als Transformationstemperatur bekannt ist und mit allgemein bekannten Mehtoden ermittelt werden kann. Die Betropfungseinrichtung ist so vorge- sehen, dass der die Transformationstemperatur aufweisende Bereich des Glasbandes im wesentlichen unter ihr liegt.
Die Betropfungseinrichtung gibt beispielsweise Wassertropfen 1 mit einer bestimmten Masse und
Fallfrequenz aus einer Höhe von z. B. etwa 1 m ab, die zunächst beim Auftreffen auf dem Glasband 2 einen im Verhältnis zum Tropfendurchmesser vielfach grösseren, annähernd kreisförmigen Wasserfilm 3 bilden, der nach schnellem Freiwerden der Verdampfungswärme auf der Glastafeloberfläche scharf ab- gegrenzte Rissinseln 4 aus vernetzten Oberflächenrissen hinterlässt.
Durch geeignete räumliche Gruppierung der Tropfstellen, durch die Einstellung einer zweckmässigen
Tropfenfolge sowie durch die Regelung der Relativbewegung wird dafür gesorgt, dass die Rissinseln schliesslich lückenlos ineinandergreifen und die behandelte Glastafeloberfläche 5 gleichmässig von einem Netzwerk aus kapillaren Oberflächenrissen bedeckt wird.
Die Anordnung mehrerer Tropfstellen wird vorteilhaft so gewählt, dass die Tropfen auf dem sich be- wegenden Glasband in einer Gruppierung auftreffen, wie sie in Fig. 1 in den beiden obersten Reihen dargestellt ist. Weitere Tropfstellen sind so angeordnet, dass deren Tropfen die Lücken der vorher- gehenden Gruppierung auf dem Glasband ausfüllen und eine Darstellung ergeben, wie sie in Fig. 1 aus der 5. Reihe von oben zu ersehen ist. Durch die geregelte Abhängigkeit der Fallfrequenz und Masse der
Tropfen von der Bewegung des Glasbandes wird schliesslich nach dessen Verlassen der Betropfungsein- richtung eine Gruppierung betropfter Stellen auf der Oberfläche des Glasbandes erzielt, wie sie etwa der
Darstellung auf dem unteren Teil der Fig. 1 entspricht.
Auf Grund von Temperaturunterschieden zwischen der Ober- und Unterseite des Glasbandes wachsen die zunächst horizontal orientierten Risse derart und ausreichend schnell in die Tiefe, dass sich das Glas- band unter Verlust des grössten Teiles seiner Kohärenz in ein mechanisch labiles, wasserfreies Mosaik aus kleinen Sprungkörpern verwandelt, welches von selbst oder infolge von Erschütterungen bei der För- derung in Gruppen von Einzelkörner auseinanderfällt. Hiebei ist es gleichgültig, ob eine kalte Ein- zeltafel zunächst auf die geeignete, dem Transformationsgebiet des Glases benachbarte Temperatur er- wärmt und den fallenden Tropfen ausgesetzt oder ob diese Behandlung an einem unmittelbar vorher durch kontinuierliches Ziehen oder Walzen erzeugten Glasband vorgenommen wird.
Die Grösse der Einzelkörner kann durch die Wahl der Glasart, der Dicke der Glastafel, der Fall- frequenz und Masse der Tropfen, Tropfenabstand und Fallhöhe in regelbarer Weise beeinflusst werden.
Als sehr vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn im Anschluss an die Betropfungseinrichtung eine Vibrationsförderanlage bekannter Art angeschlossen wird, die das betropfte Glasband aufnimmt und den gebildeten Glasbruch der weiteren Verarbeitung zuführt.
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