DE1935069C - Verfahren zur Herstellung von Glas kugeln - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Glas kugelnInfo
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Description
1 2
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von dor beschichteten Glasteilchen stattfindet. Dieses Ge-
Glaskugeln aus gestoßenen Glasteilchen, misch wird dann in einen Drehofen eingeführt, Der
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Her- Ofen wird auf eine ausreichende Temperatur erhitzt,
stellung von Glaskugeln vorgeschlagen, welches da- um die Temperatur des Gemischs auf einen Punkt
durch ausgeführt wird, daß man gestoßene Glasteil- 5 anzuheben, bei der die Glasteilchen in einem solchen
eben mit einem Binder mischt, auf die Teilchen eine Ausmaß erweichen, daß sie in Kugeln überführt wer-
feinzcrtcilte Beschichtungssubstanz aufbringt, welche den, wenn sie von einem Ende zum anderen Ende des
verhindert, daß die Teilchen beim Erweichungspunkt Drehofens verlaufen,
des Glases agglomerieren, um einen dünnen Belag Ein wichtiges Merkmal der Wärmebehandlung
aus der genannten Substanz auf der Oberfläche der io innerhalb des Drehofens besteht darin, daß keine der
Glasteilchen zu schaffen, die genannten beschichteten Komponenten der Matrix verlorengeht. Beim Er-
Glasleilchen mit einer feinzerteilten Matrix mischt, reichen des Austrittsendes des Drehofens wird das
welche im wesentlichen das gleiche spezifische Ge- Material auf ein Schüttelsieb gebracht, welches dazu
wicht wie die genannten Glasteilchen aufweist, das dient, die Glaskugeln, die sich gebildet haben, von
Gemisch aus beschichteten Glasteilchen und Matrix 15 der Matrix abzutrennen. Letztere wird vom Sieb in
einer von außen zugeführten Wärme unterwirft, um einen Kessel abgelassen, von wo aus sie in den Behäl-
die Temperatur des genannten Gemisches auf 760 ter zurückgeführt wird, in welchem die Matrix und
bis 9550C zu erhöhen, und das Gemisch eine aus- andere Komponenten zu Beginn zusammengebraeht
reichende Zeit auf dieser Temperatur hält, um eine werden. Dieses Verfahren besitzt mindestens zwei
Erweichung der Glasteilchen zu veranlassen und um 20 Vorteile: erstens es muß nur eine kleine Menge
es der Oberflächenspannung der Glasteilchen zu er- frische Matrix zum Gemisch im Behälter zugeführt
möglichen, die Teilchen in Kugeln umzuwandeln, und werden; und zweitens es wird eine beträchtliche
hierauf die Glasteilchen von der Matrix abtrennt. Wärmemenge in den Behälter übergeführt, so daß
Die gemäß der Erfindung hergestellten Glasperlen das dem Ofen zugeführte Gemisch vorerhitzt ist.
besitzen eine hohe Festigkeit und eignen sich für die 35 Die Glaskugeln, die vom Schüttelsieb zurückge-
verschiedenstcn Verwendungen. Beispiele hierfür halten werden, werden auf Grund der Schwerkraft
sind die Verwendung als vorzügliches Stützmittel in von der Oberseite des Schüttelsiebs in einen Kessel
Ölquellen, als Schußpinnenmedien bei der Pinnen- geführt, in den eine bestimmte Menge Öl eingebracht
plattierung von Metallen, als Farbmahlmedium, als wird, um die Kugeln abzuschrecken. Das Gemisch
Finishing- oder Reinigungsmalerial in Drchtrommeln 30 aus Glaskugeln und öl wird einem Extraktor zuge-
oder vibrierenden Finishingmaschinen, als Isolier- führt, der dazu dient, das öl abzutrennen und es in
medium und als Batterieabstandhalter. Die Perlen ein Reservoir zu führen, in welchem es vorzugsweise
können auch bei der Herstellung von reflektierenden abgekühlt wird und von wo aus es für eine weitere
Signalen und Markierungen und in reflektierenden Verwendung zurückgeführt wird. Gewünschtenfalls
Trennlinien od. dgl. auf den Oberflächen von Straßen 35 können die Glaskugeln auf einem anderen Weg in
verwendet werden. Für gewisse Zwecke ist ein be- einen Entfetter und dann in einen Trockenofen ge-
trächtlicher Unterschied des Durchmessers der Perlen führt werden.
zulässig. Bei anderen Anwendungen dagegen ist es In der Folge wird die Erfindung an Hand der
ziemlich wichtig, daß sie einen Durchmesser aufwei- Zeichnung, die eine bevorzugte Vorrichtung und
sen, der innerhalb vorbestimmte Grenzwerte fällt. 40 Durchführungsart der Erfindung darstellt, näher er-
Die Erfindung ermöglicht die leichte Herstellung von läutert.
Glasperlen für alle diese und für eine Reihe von Die Vorrichtung oder das System für die bevoranderen
Verwendungen, für welche solche Perlen zugte Durchführung der Erfindung besitzt einen Vorbisher
verwendet wurden oder in der Zukunft ver- ratstank 10 für gestoßene Giasteilchen. Dieses Glas
wendet werden können. Ein wichtiger Vorteil der 45 kann gegebenenfalls gesiebt werden, um eine beErfindung
liegt darin, daß sie die Herstellung von stimmte Teilchengröße auszusortieren, oder es kann
Perlen mit den gewünschten Eigenschaften in einer durch das Verfahren behandelt werden, um Glaswirksamen
und wirtschaftlichen Weise erlaubt. kugeln mit verschiedenen Größen herzustellen, die
Kurz gesagt, die Erfindung umfaßt die Einführung dann gegebenenfalls gesiebt werden, um Perlen mit
von drei getrennten Komponenten in einen Dreh- 50 einem bestimmten Größenbcrcich herzustellen. Von
mischer. Diese Komponenten sind: erstens gestoßene der Unterseite des Tanks 10 wird das gestoßene Glas
Glasteilchen, zweitens ein Binder und drittens eine kontinuierlich in irgendeiner geeigneten Weise, bei-
Bcschichtungssubstanz, wie z. B. Graphit, die ver- spielsweisc durch Schwerkraft, durch einen Kanal
mittels des Binders an Glas haftet und die sicherstellt, oder eine Leitung 11 in einen erhitzten Drehmischer
daß die einzelnen Glasteilchen voneinander getrennt 55 12 eingeführt, der in einem geeigneten Winkel zur
bleiben und eine Agglomerierung verhindert wird. Horizontalen angeordnet ist. Ein Lösungstank 13 ist
Zwar kann eine große Reihe von Bindern verwendet in der Nähe des Mischers 12 vorgesehen und mit
werden, aber besonders gute Resultate weiden erhui- Cumaronharz und Toluol beschickt, wodurch eine
ten, wenn man ein Harz wie para-Cumaron/Indcn- Cumaronlösung entsteht, die vorzugsweise ungefähr
Harz, welches in einem flüchtigen Lösungsmittel, wie 60 4 Gewichtsprozent des Harzes enthält. Diese Lösung
z. B. Toluol, gelöst ist, verwendet. wird durch eine Leitung 14' und durch Kanäle 14"
Vom Mischer werden die beschichteten Glasteil- zum Mischer 12 geführt. Die Lösung versieht die
dien in einen Behälter überführt, in den auch eine äußeren Oberflächen der gestoßenen Teilchen mit
geeignete Matrix eingebracht wird. Die Matrix be- einem Bindemittel, welches geeignet ist, eine Haftung
steht beispielsweise aus einem Gemisch aus Magne- 65 eines geeigneten pulverisierten Materials an der Ober-
• siumoxyd und Graphit. Das Einbringen der verschic- flächen der Teilchen zustande zu bringen,
denen Komponenten in den Behälter wird so ausgc- Hei der erläuterten Ausführungsform ist das pulve-
fiihrt, daß eine gute Durciimischung der Matrix und risierte Material Graphit, welches vorzugsweise in
ciiicr sehr fein pulverisierten Form vorliegt. Der
Graphit wird durch Schwerkraft oder durch, ein anderos
Mittel aus oinom Tank 15 durch eine Leitung
oder einen Kanal 16 zu einem Punkt innerhalb des Drehmischers 12 geführt, welcher Punkt in bezug auf
das Ende des Mischers, in welches das gestoßene Glas und die Cumaronlüsung eingeführt werden, sich
etwas weiter links (gesehen in der Zeichnung) befindet. Dies stellt sicher, daß die Cumarcnlösung auf
die Oberfläche des Glases aufgebracht ist, bevor der
Graphit mit diesen Oberflächen in Kontakt kommt, wodurch eine richtige Bindung des Graphits mit dem
Glas geschaffen wird. Der Mischer wird durch einen Motor 17 über ein Getriebe 18 mit einer geeigneten
Geschwindigkeit in Drehung versetzt. Es wird darauf hingewiesen, daß der Mischer in geeigneter Weise in
Lagern befestigt ist, um eine leichtere Drehung um die geneigte Achse zu ermöglichen, wie dies oben
erwähnt ist. Der Mischer wird vorzugsweise auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, um kontinuierlich
die Toluoldämpfe abzutreiben, so daß die graphitbeschichteten Teilchen in einem vollständig getrockneten
Zustand austreten.
Vom unteren Ende des erhitzten Drehmischers werden die gestoßenen Glasteilchen, die nunmehr den
Graphit sehr gleichmäßig über ihren äußeren Oberflächen verteilt aufweisen, durch eine Leitung oder
einen Kanal 19 zu einem Trichter 20 geführt. Dies kann durch einen geeigneten Förderer oder aber
durch Schwerkraft, sofern sich der Mischer über dem Trichter 20 befindet, geschehen. Im Trichter werden
die beschichteten Teilchen mit einer Matrix gemischt, die sich vorzugsweise aus einem Gemisch aus Magnesiumoxyd
und Graphit zusammensetzt. Eine Mischung aus diesen zwei Substanzen in einem Gewichtsverhältnis
von 1:1 wird bevorzugt; dies ist aber nicht unbedingt erforderlich. Es wurde gefunden,
daß es erwünscht ist, gleiche Gewichtsmengen Matrix und beschichtetes Glas zu verwenden, obwohl
auch gewisse Abweichungen von diesen relativen Mengen verwendet werden können. Es können an
Stelle oder in Kombination mit den obenerwähnten auch andere Bestandteilt: verwendet werden. Ein
wichtiger Gesichtspunkt besteht darin, daß das spezifische Gewicht der Matrix annähernd das gleiche wie
dasjenige des Glases sein sollte, wodurch eine willkürliche Verteilung der einzelnen Glasteilchen in der
Matrix ermöglicht wird. Bs ist auch erwünscht, daß die Matrix einen bestimmten Grad von Wärmeleitfähigkeit
zeigt, der ausreicht, eine gleichförmige Temperaturverteilung durch die Masse innerhalb
einer vernünftigen Zeit zu gewährleisten, und es ist weiterhin erwünscht, daß die Masse ihre physikalischen
und chemischen Eigenschaften während der gesamten Behandlungspenode und nach wiederholter
Verwendung beibehält. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist es erwünscht, eine Matrix mit solchem
Charakter zu verwenden, daß sie das Glas bei den verwendeten Temperaturen nicht benetzt, damit sie
leicht vom Glas abgetrennt und wiederverwendet weiden kann.
Vom unteren Ende des Trichters 20 wird das Gemisch aus Matrix und beschichtetem Glas durch
eine Leitung 23 zu einem stehenden Kopf am oberen Ende eines Drehofens 25 geführt. Der Ofen 25 besitzt
eine herkömmliche Konstruktion und ist in geeigneten Lagern 26 gelagert, um seine Drehung zu ermöglichen
und um ihn in einer Neigung zu hallen, die eine Bewegung des Inhalts uuf Grund von Schwerkraft
vom oberen Ende zum unteren Ende sicherstellt. Diese Neigung kann zwischen ungefähr 10,4
und 41,6 mm je horizontalem Meter liegen, Ein
Motor 27 ist vorgesehen, der den Ofen über Zahnräder 28 und 29 mit einer geeigneten Geschwindigkeit
dreht, die zwischen ungefllhr 4 und 13U/min liegen kann. Gegebenenfalls können sich spiralförmig
angeordnete Flügel (in der Zeichnung nicht zu
ίο sehen) innerlich von der zylindrischen Wandung des
Ofens erstrecken, um eine Vorwärtsbewegung des Gemische zu einem Kopf 30 am unteren Ende zu
unterstützen. Die Köpfe 24 und 30 dienen dazu, den Ofen weitgehend abzuschließen und die Aufrcchter-
haltung einer kontrollierten Atmosphäre im Ofen zu ermöglichen.
Der Drehofen 25 wird mit Gas befeuert. Der Ofen wird auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, die
Temperatur des Gemisches aus Matrix und beschich-
ao teten Glasteilchen auf den Punkt zu erhöhen, der erforderlich
ist, um das Glas ausreichend weich zu machen, so daß seine Oberflächenspannungskräfte
jedes einzelne Glasstück in eine Kugel umwandeln können. Es ist erwünscht, das behandelte Gemisch
as während eines Zeitraums von 10 bis 45 Minuten auf
eine Temperatur zwischen 760 und 955° C zu halten, wobei diese Werte von der Größe der Teilchen und
den Eigenschaften des Glases und der Matrix abhängen. Die Maximaltemperatur, auf welche das
Gemisch in vorteilhafter Weise erhitzt wird, liegt unterhalb des Entzündungspunk^s der Matrix, so daß
die Matrix leicht wieder verwendet werden kann. Beispielsweise liegt in den Fällen, in denen eine
Graphitmatrix verwendet wird, die Maximaltempcratur vorzugsweise unterhalb des Graphits von
892° C. Der Ofen sollte eine solche Größe und Länge aufweisen, daß das Gemisch auf dieser Temperatur
gehalten wird.
Das Gemisch aus Matrix und beschichteten Glaskugeln wird kontinuierlich aus dem Drehofen 25 auf
ein Schüttelsieb 31 entlassen. Das Sieb 31 kann irgendeine geeignete Konstruktion sein, die sicherstellt,
daß die Glaskugeln von der Matrix getrennt werden. Die verhältnismäßig feine Matrix geht durch
das Sieb 31 hindurch und wird in ein Auffangbecken 32 entlassen. Vom Becken 32 wird das zurückgewonnene
Gemisch vermittels einer geeigneten Einrichtung durch einen Kanal 33 geführt und zur Oberseite des
Trichters-20 zurückgebracht. Durch die Arbeitsweise des Schüttelrichters wird auch etwas Matrix in Staub
überführt, und dieser wird durch einen Staubsammler 34 gesammelt. Der Sammler 34 erzeugt an seinem
Eintritt 34' eine Saugwirkung. Die Matrixstaubteilchen, die durch den Sammler abgezogen werden,
werden durch eine Leitung 34" zu einem Kanal 33 geführt und mit dem Hauptteil der Matrix zum
Trichter 20 zurückgebracht.
Die Glaskugeln, die auf der oberen Oberfläche des Schüttelsiebs 31 verbleiben, können durch Schwer-
6" kraft vum letzteren in einen geeigneten Vorratstrichter
(nicht gezeigt) geführt werden. Bei bestimmten bevorzugten AusfUhrungsformcn werden die Kugeln
jedoch zu einem Abschreckvorgang geführt. Ein Behälter 35, der ein geeignetes öl enthält, dient dazu,
die Kugeln abzuschrecken, sofern dies erwünscht ist, um den Kugeln Spannungen zu verleihen, damit sie
eine größere Festigkeit besitzen. Zur Erzielung bester Resultate sollte die Temperatur der Kugeln, wenn sie
1 Q1ZC OßQ T
5 6
das öl berühren, vorzugsweise mindestens 6750C Prozentsätze bis zu 8 % wurden ebenfalls für geeignet
betragen. Vom Behälter 35 aus werden die abge- gefunden. Die Konzentration sollte so sein, daß die
schreckten Kugeln gemeinsam mit etwas öl konti- Lösung ein gutes Mittel für die Verbindung des
nuierlich in einen Extraktor36 geführt, der dazu Graphits mit dem Glas ergibt, sie sollte aber ausdient,
die Kugeln vom öl abzutrennen. Der Extraktor . 5 reichend niedrig sein, eine Agglomeration der Glaskann
von einer Zentrifugaltype sein. Wenn eine teilchen zu vermeiden.
weitere ölabtrennung gewünscht ist, dann werden die Es wurden verschiedene Tests mit anderen fein-
Kugeln in einen Entfetter 37 geführt. Der Entfetter pulverisierten Substanzen als Graphit zur Beschtch-
bewirkt die Entfernung jeglichen restlichen Öls, tung der Glasteilchen ausgeführt. Bei diesen Tests
welches nicht durch den Extraktor 36 von den Perlen io wurden 25 g Glas mit 2 ml einer 4°/oigen Cumaron-
abgetrennt worden ist. Abschließend werden die lösung in Toluol und hierauf mit 0,5 g des einen oder
Kugeln in einen Trockenofen 38 eingeführt, um das des anderen von verschiedenen Oxyden behandelt,
mitgeführte Entfettungslösungsmittel zu entfernen. Oxyde, die gute Resultate ergaben, sind Zirkonoxyd,
Das Abschrecköl im Extraktor 36 wird in ein Auf- Mangandioxyd, Molybdäntrioxyd, Kupfer(II)-oxyd
fangbecken 39 geführt, wo das öl abgekühlt wird. 15 und Siliciumdioxyd, Weitere Tests zeigten, daß, wenn
Um diese Kühlwirkung zu unterstützen, ist das Bek- ein zweiter Belag aus Graphit auf den einen oder
ken 39 vorzugsweise mit einer Kühlschlange 40 aus- anderen Oxydbelag aufgebracht wurde, eine gewisse
gerüstet, durch die ein geeignetes Kühlmittel im Verbesserung der Resultate gegenüber der alleinigen
Kreise geführt wird. Das abgekühlte öl wird dann Verwendung von Oxyd erzielt wurde. Wenn beisp'iels-
aus dem Becken 39 durch eine Pumpe 41 abgezogen 20 weise Arsenoxyd als erster Belag und dann Graphit
und in den Behälter 35 zurückgeführt. als zweiter Belag aufgebracht wurden, dann wurden
Als Ergebnis verschiedener Versuche wurde fest- sehr gute Resultate erhalten. Es wurde weiterhin
gestellt, daß es bei verschiedenen bevorzugten Aus- gefunden, daß, wenn ein Mangandioxydbelag durch
führungsformen erwünscht ist, gleiche Gewichts- einen Graphitbelag bedeckt wurde, verbesserte Resulmengen
gestoßener beschichteter Glasteilchen und 25 täte erzielt wurden. Der Einfachheit halber wird vorMatrix
zu verwenden. Diese Komponenten sollten zugsweise ein einfacher Belag einer geeigneten Type
dem Drehofen mit einer konstanten Geschwindigkeit verwendet, aber in einigen Fällen zeigen Mehrfachzugeführt
und von diesem abgeführt werden. Der beläge bestimmte Vorteile.
flüssige Binder, der verwendet wird, um den Graphit Es gibt verschiedene weitere Faktoren, die bei der
im Mischer fest an dem gestoßenen Glas haften zu 30 Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
lassen, sollte ungefähr 4 Gewichtsprozent Cumaron- berücksichtigt werden müssen. Beispielsweise beeinharz
in Toluol enthalten. Diese Lösung wird mit dem fiußt die Temperatur, welcher das beschichtete geGlas
im Verhältnis von ungefähr 5 Gewichtsteilen stoßene Glas ausgesetzt wird, den Prozentsatz des
Lösung je 100 Gewichtsteile Glas gemischt. Die Glases, der innerhalb eines gegebenen Zeitraums in
Graphitmenge, die nötig ist, um die Glasteilchen 35 Kugeln umgewandelt wird. Bei niedrigeren Tempeausreichend
zu beschichten, braucht lediglich etwa raturen, beispielsweise 759° C, ist natürlich eine
2 Gewichtsprozent, bezogen auf da» Glas, betragen. Es längere Zeit für den Durchgang der Glasteilchen
wird darauf hingewiesen, daß gewisse Variationen durch den Drehofen erforderlich, um eine Umwanddieser
Verhältnisse zulässig sind, aber die bevor- lung eines hohen Prozentsatzes der Teilchen in
zupien Arbeitsbedingungen bestehen offensichtlich 40 Kugeln sicherzustellen. Bei einer höheren Tcmpebci
den angegebenen Verhältnissen. ratur, beispielsweise in der Nachbarschaft von
Es wurden verschiedene Graphitmaterialien ge- 926° C, wird ein kürzerer Zeitraum ausreichen, das
testet, nämlich drei Typen: a) natürlich kristallin, gewünschte Resultat zu erzielen,
b) künstlich amorph und c) natürlich amorph. Die Die obigen Verfahren und die dabei gemachten
Tests zeigten, daß alle drei Typen zufriedenstellend 45 Beobachtungen beruhen weitgehend auf Labortests,
sind, jedoch sind die amorphen Typen für den vor- die natürlich in einem kleinen Maßstab ausgeführt
liegenden Zweck besser geeignet. wurden. Weitcrc Tests wurden in einem beträchtlich
Zwar wurde festgestellt, daß eine Cumaronlösung größeren Maßstab ausgeführt, Bei einem solchen
in Toluol die bevorzugte Substanz für die Verbin- Verfahren wurden gestoßene Glasteilchen mit einem
dung des Graphits mit den gestoßenen Glasteilchen 5° Größenbereich von 1,18 bis 1,45 mm als Rohmaterial
ist, aber es wurden auch andere Binder ausprobiert, verwendet. Die Teilchen wurden in eine große Trom-
und es wurde festgestellt, daß sie zufriedenstellend mel aus rostfreiem Stahl eingebracht, deren Längssind.
Die getesteten Binder, die besonders gute Resul- achse ungefähr um 45° zur Horizontalen geneigt war,
täte gezeigt haben, sind z. B. Binder aus natürlichen 22,68 kg von dem gestoßenen Glas wurden in die
Gummis, wie z.B. Schellack und Gum sandarac, 55 Trommel eingebracht, und diese wurde mit einei
Binder aus wasserlöslichen Harzen, wie z. B. Geschwindigkeit von 25 U/min in Drehung versetzt
Nntriumcarboxymcthylzellulose und Polyvinylalko- Eine 4%igc Lösung des »Cumarone-Harzcs in Toluol
hol, sowie Binder aus den Familien der Acrylharze, wurde der Trommel in einem Verhältnis von
Epoxyharze, Polyurcthnnharze, Alkydharze und 70 ml/kg gestoßenes Glas zugegeben. Die Harzlösunj
Vinylharze. Die natürlichen Gummi werden in Aiko- 60 wurde mit den Ginsteilchen 5 Minuten lung gemischt
hol oder in boraxhnltigcm Wasser aufgelöst, die um eine vollständige Benetzung aller Oberflächen dci
Natriumcarboxymethylzcllulosc und der Polyvinyl- Glasteilchen sicherzustellen. Hierauf wurde Graphit·
alkohol werden in Wasser aufgelöst, die Acryl-, pulver in die Trommel eingeführt. Das Pulver wurdi
Epoxy- und Vinylharze werden in Aceton aufgelöst, In einem Verhältnis von 19,8 g/kg Glas eingeführt
wobei für die Kpoxyhurze ein Harter zugesetzt wird, 65 Die Trommel wurde gedreht, bis eine gleichförmig!
und die Polyurethan- und Alkydharze werden in Grnphitvertcilung uuf dem mit Harz benetzten GIa1
Toluol aufgelöst. Es wurde gefunden, daß die bevor- erhalten war. Hierauf wurde Wlirme von einen
zugtc Lösung eine 4"/oigc Lösung ist, aber höhere Uulkren Gasbrenner angewendet, um das Tokio
abzutreiben und um die Charge der mit Graphit beschichteten Glasteilchen zu trocknen. Wenn man
das Glas zu dieser Zeit untersuchte, dann hatte jedes Teilchen einen festen Graphitbelag, und es gab nur
eine geringe oder gar keine Agglomeration des Glases.
Zwei Chargen der obigen Type wurden hergestellt und mit zwei verschiedenen Matrixes verwendet.
Jede Matrix enthielt 50 Gewichtsprozent des obenerwähnten Graphits. Eine dieser Matrixes enthielt
weiterhin 50 Gewichtsprozent gereinigtes Magnesiumoxyd, während die zweite Matrix 50 Gewichtsteile
technisch reines Magnesiumoxyd enthielt.
Es wird darauf hingewiesen, daß das erstgenannte Magnesiumoxyd viel teurer ist als das zweite. Jede
Matrix wurde durch Trommelmischung in der obenerwähnten geneigten Trommel aus rostfreiem Stahl
hergestellt.
Die beschichteten Teilchen und die obenerwähnten Matrixes wurden sorgfältig in Mengen von
45,4 kg zusammengemischt, wobei jede 22,68 kg Teilchen und,22,68 kg Matrix enthielt. Das resultierende
Gemisch wurde dann unter Verwendung einer sich drehenden Schnecke in aufeinanderfolgenden
Testversuchen in den Drehofen eingeführt. Der Ofen besaß ein Rohr aus rostfreiem Stahl mit einem
Durchmesser von 16,5 cm und einer Länge von 3,35 m. Das Rohr wurde von außen mit Gasbrennern
erhitzt, um vier Temperaturzonen zu erzeugen, die gleichmäßig entlang des Rohrs angeordnet waren..
Das fertige Material verließ das untere Ende des Ofens durch einen Materialauslaß und wurde dann
in einen Behälter fallen gelassen. Das ausgetretene Material enthielt sowohl die Glaskugeln wie auch die
ίο Matrix. Diese beiden Bestandteile wurden dann durch
Sieben getrennt.
Im ersten der Testversuche wurde ein Gemisch aus der Matrix, die gereinigtes Magnesiumoxyd enthielt,
und den beschichteten gestoßenen Glasteilchen in das Rohr des Drehofens mit einer Geschwindigkeit von
125 g/min eingeführt. Das Rohr wurde auf eine Neigung von 10,4 mm/m eingestellt und mit einer
Geschwindigkeit von 6,6 U/min gedreht. Bei diesen Werten betrug die Verweilzeit des Gemisches im
so Drehofen 39,2 Minuten. Die Zeit in der dritten und
in der vierten Temperaturzone betrug bei diesem Versuch 21,4 Minuten. Der Versuch wurde in vier
Teilen ausgeführt, während denen das Gemisch auf immer höhere Temperaturen gehalten wurde, und
as zwar gemäß der folgenden Tabelle:
Teil | Zonel | Temperaturen der Zone in ° C Zone 2 | Zone 3 |
814 bis 858 863 bis 869 869 bis 875 880 |
Zone 4 | Mischungs temperatur |
I II III IV |
775 bis 842 808 bis 820 814 bis 825 820 bis 825 |
820 bis 885 835 bis 869 869 bis 875 880 bis 886 |
825 bis 858 858 bis 869 869 bis 886 886 |
830 bis 858 858 bis 869 869 bis 892 892 |
Das beim Versuch verwendete Glas besaß eine Größe von 1,18 bis 1,45 mm. Beim Austritt aus dem
Drehofen wurden die Glaskugeln von der Matrix abgetrennt und unter einem Mikroskop sorgfaltig mit
den üblichen Kugelprüf verfahren geprüft, wobei festgestellt wurde, daß sie zufriedenstellend waren. Die
Prozentsätze der in den verschiedenen Teilen des Versuchs erhaltenen Kugeln waren wie folgt.
Versuch Nr. 1 | Kugeln |
Teil I Teil II Teil III Teil IV |
87% 87% 100% 96% |
Beim zweiten Versuch war das Verfahren ähnlich wie das oben beschriebene, aber das Gemisch wurde
in den Ofen mit einer Geschwindigkeit von 175 g/min eingeführt, und die Drehgeschwindigkeit wurde auf
9 U/min erhöht. Die gesamte Verweilzeit im Drehofen war 27 Minuten. Die Verweilzeit in der dritten
und in der vierten Zone betrug 15 Minuten. Der Versuch wurde in sechs aufeinanderfolgenden Teilen
ausgeführt. Bei den ersten vier Teilen wurde eine Matrix mit dem gereinigten Magnesiumoxyd verwendet,
während die letzten beiden Teile mit dem technischen Magnesiumoxyd ausgeführt wurden. Die
Temperaturen des Gemisches während der verschiedenen Teile des Versuchs waren wie folgt:
Teil
II
III
IV
VI
Zone 1
703 bis 814
703 bis 7.25
687 bis 714
725 bis 758
747 bis 764
708
703 bis 7.25
687 bis 714
725 bis 758
747 bis 764
708
Temperaturen der Zone in ° C
Zone 2 | Zone 3
Zone 2 | Zone 3
785 bis 853
780 bis 803
753 bis 847
820 bis 836
780 bis 836
797 753 bis 853
780 bis 803
753 bis 847
820 bis 836
780 bis 836
797 753 bis 853
820 bis 858
836 bis 875
880
864 bis 880
858
Zone 4
814 bis 858
847 bis 864
836 bis 875
880 bis 886
864 bis 908
858
847 bis 864
836 bis 875
880 bis 886
864 bis 908
858
Mischungstemperatur
814 bis 869 847 bis 880 836 bis 875 875 bis 886 880 bis 886 858 bis 864
ν n»\n Hie wtthrend des werte Erhöhung ihrer Festigkeit und Widerstands-Dic ProzentsUtzc an Kugcln^diL J™™^ fln_ fahigkci^gegenüber Deformation bei hohen Drücken
.,.v . .*«.-...»«.— -■·■;- ,„,„„ «limmtcn an- lanigKCit gcgcnuDcr uciormation bei hohen Drücken
zweiten Versuch gebildet wurden, sim crzicU Das Abschrecken wurde durch Erhitzen der
nUhcrncl mit den oben bei Vcrsucn ι hub tt Kugdn Mf cinc Tempcratur von fi7So c und on.
übul'Cin, . . ·-! f..-l «nlitinftnnrliM! KSniunrfn« An- ViiiuIm !~ ~!.. T«_J _!
„ur'ch Abschrecken tier wiihrend der obigen Testversuche hergestellten Kugeln wurde eine bcnurkens
g p und an
schließendes Einwerfen der Kugeln in ein Bad eines SAE-20-Motorois ausgeführt. Beim normulen konti-
109627/380
Q1ZC
nuierlichen Verfahren zur Herstellung der Kugeln
kann die Abschreckstufe auch dann eingeschaltet werden, nachdem die Kugeln durch den Ofen hindurchgegangen
sind und bevor sie auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des
Glases abgekühlt sind.
Ein Vorteil der Verwendung eines indirekt beheizten Drehofens zur Herstellung der Kugeln besteht
darin, daß die Verbrennungsprodükte von den Verfahrensprodukten innerhalb des Rohrs ferngehalten
und daß der Graphit und das andere Matrixmaterial leicht durch das System im Kreis geführt werden
kann. Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere in solchen Fällen, bei denen die Matrix
nicht im Kreis geführt wird, kann auch ein direkt beheizter Drehofen oder ein anderes direkt beheiztes
geneigtes Rohr mit gutem Effekt verwendet werden.
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung von Glaskugeln, ao dadurch gekennzeichnet, daß man gestoßene
Glasteilchen mit einem Binder mischt, auf die Teilchen eine feinzerteilte Beschichtungssubstanz
aufbringt, welche verhindert, daß die Teilchen beim Erweichungspunkt des Glases agglomerieren, um einen dünnen Belag aus der
genannten Substanz auf der Oberfläche der Glasteilchen zu schaffen, die genannten beschichteten
Glasteilchen mit einer feinzerteilten Matrix mischt, welche im wesentlichen das gleiche spezifische
Gewicht wie die genannten Glasteilchen aufweist, das Gemisch aus beschichteten Glasteilchen
und Matrix einer von außen zugeführten Wärme unterwirft, um die Temperatur des genannten
Gemisches auf 760 bis 955° C zu erhöhen, und das Gemisch eine ausreichende Zeit auf dieser Temperatur hält, um eine Erweichung
der Glasteilchen zu veranlassen und um es der Oberflächenspannung der Glasteilchen zu ermöglichen,
die Teilchen in Kugeln umzuwandeln, und hierauf die Glasteilchen von der Matrix abtrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus ein oder mehre- ■
ren der folgenden Bestandteile besteht: Graphit, Magnesiumoxyd, Eisen(III)-oxyd, Siliciumdioxyd
und Titandioxyd.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus einem oder
mehreren der folgenden Bestandteile: Magnesiumoxyd, Eisen(HI)-oxyd, Siliciumdioxyd und so
Titandioxyd allein oder in Kombination mit Ora-, phit besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Belag Graphit ist
und daß der Binder eine etwa 4°/oige Lösung von para-Cumaron/Inden-Harz in Toluol ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Matrix im wesentlichen aus gleichen Gwichtsteüen Magnesiumoxyd und
Graphit besteht. «0
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch
aus beschichteten Glasteilchen und Matrix in einen sich drehenden Zylinder eingeführt wird, in
welchem das Gemisch einer indirekten, auf die äußere Oberfläche des Zylinders angewendeten
Erhitzung ausgesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder mit seiner Längsachse
eine Neigung von ungefähr 10,4 bis 41,6 mm/horizontaler Meter besitzt, wobei das
Gemisch dem Zylinder in der Nähe seines oberen Endes zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder mit einer Geschwindigkeit
zwischen 4 und 13 U/min in Drehung versetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung
der Glaskugeln von der Matrix dadurch ausgeführt wird, daß man das Gemisch auf ein Vibrationssieb
aufbringt, welches öffnungen solcher Größe aufweist, daß der Durchgang der Kugeln
. verhindert wird, aber die Matrix hindurchgeht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der durch das Vibrationssieb erzeugte Staub gesammelt wird und dem Gemisch aus Glasteilchen und Matrix zugesetzt wird, welches
anschließend in den Zylinder eingeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichntit,
daß die Glaskugeln, während sie eine Temperatur von ungefähr 675° C oder mehr
aufweisen, durch eine Flüssigkeit, wie z. B. öl, welches eine wesentlich niedrigere Temperatur
aufweist, abgeschreckt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschrecken der Glaskugeln
dadurch ausgeführt wird, daß sie nach dem Abtrennen von der Matrix direkt in einen
verhältnismäßig kalten ölkörper eingeführt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskugeln vom Abschrecköl
abgetrennt werden und daß das öl dann abgekühlt und zum Abschrecken weiterer
Glaskugeln zurückgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Er-,
hitzen des Gemisches aus beschichteten Glasteilchen und Matrix auf eine Temperatur erfolgt, die
unterhalb des Entzündungspunkts der Matrix Hegt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix nach dem Abtrennen von den Glaskugeln zum Mischen mit weiteren beschichteten Glasteilchen zurückgeführt
wird, bevor letztere der Erhitzung unterworfen werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß als feinzerteilte Substanz Graphit, Siliciumdioxyd, Zirkonoxyd,
Mangandioxyd, Molybdäntrioxyd oder Kupfer-(Il)-oxyd verwendet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Harzbinder para-Cumaron/
Inden-Harz, natürliche Gummiharze, wasserlösliche Harze, Acrylharze, Epoxyharze, Polyurethanharze, Alkydharze und Vinylharze verwendet
werden.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung auf 760 bis 955° C durch äußere wärmeanwendung erfolgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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