DE2633500A1

DE2633500A1 - Zweistufiges verfahren zur herstellung von glasartikeln

Info

Publication number: DE2633500A1
Application number: DE19762633500
Authority: DE
Inventors: Emanuel M Terner
Original assignee: Midland Glass Co
Current assignee: Midland Glass Co
Priority date: 1975-08-06
Filing date: 1976-07-26
Publication date: 1977-02-24
Also published as: FI59975C; DK353676A; FR2320270B1; AU1627176A; GB1503137A; US3955956A; LU75546A1; IL50115A0; FI762205A; FI59975B; FR2320270A1; PT65429A; NL7608647A; CH598145A5; IL50115A; CA1068113A; IE43584L; IN144980B; ES450519A1; PT65429B

Description

PATENTANWÄLTE

DR A VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER REINER F. MEYER

DIPL-ING. (1934-1974) DIPL-CHEM. DIPL-ING.

8Q00 MÜNCHEN 80

LUCILE-GRAHN-STRASS622

TELEFON: (089) 47 2947 TELEX: 524624 LEDER D TELEGR.: LEDERERPÄTENT

2 6. Juli 1976

L/Hö

1431-21

MIDIAIiD GIASS COMPANY
Cliffwood, Mew Jersey 0772I₇ USA

Zweistufiges Verfahren zur Herstellung von Glasartikeln

Die Herstellung von Glasartikeln erfordert im wesentlichen drei Rohstoffe: Kieselsäure, Alkali und Energie. Glasgegenstände, im besonderen Glasbehälter, werden im allgemeinen in der Nähe größerer Wohngebiete hergestellt, wo sie vorwiegend Verwendung finden. Da diese Wohngebiete gewöhnlich nicht in der Nähe von Rohstoffquellen liegen, müssen die Rohstoffe an einen Ort transportiert werden, wo sie zu Glas raffiniert,, in Glasgegenstände geformt und anschließend zu ihrem Verwendungsort befördert werden können. . ■ .

Wegen der :iotwendigkeit, diese großen Rohstoff men gen von deren Verfiigbarkeitsort zum eigentlichen Verwendungsort zu transportieren, erscheint das Gesamtverfahren nicht so wirtschaftlich.

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wie es den Anschein hat. Besonders in heutiger Zeit außerordentlich hoher Energiekosten, erhöht die Raffinierung von Glas an einem Standort in der Nähe eines größeren Wohngebietes die Kosten erheblich, da die Energiekosten am Herstellungsort im allgemeinen höher sind, als an einem abseits gelegenen Ort, wo die Rohstoffe verfügbar sind.

Hoch wichtiger sogar als die Unbequemlichkeit und die Kosten des Transportes von Glasmaterialien. in die Nähe eines größeren Wohngebietes, ist das Problem der überwachung der Luftverschmutzung. Glasraffinierung erzeugt von Natur aus gashaltige und feste Abfallstoffe, die gewöhnlich vom Raffinierofen durch die Esse ausgestoßen werden. Glashersteller lassen nichts unversucht, diese Luftverschmutzung zu überwachen. Offensichtlich sind die liege, die die Glashersteller eingeschlagen haben, um die Luftverschmutzung hochgradig zu überwachen, ein weiterer Faktor, der zur Erhöhung der Kosten eines Glasfertigproduktes beiträgt.

Ein Verfahren, welches die Versandkosten reduzieren und das Problem der Luftverschmutzung vermindern würde, wäre äußerst wünschenswert.

Die Glasraffinierung und Verwendbarkeit dieses Glases' in Fertigerzeugnissen ist Thema zahlreicher Literatur und vieler erteilter Patente. Nur wenige - wenn überhaupt - haben sich mit den Problemen der Luftverschmutzungsüberwachung befaßt, wie Herabsetzung der Feststoff-Ausstoßung aus der Esse, und Rohstoff-Transport - vom Standpunkt aus betrachtet, einen technisch akzeptierbaren Weg zu finden.

Gewisse frühere Patente haben die Verwendung eines zweistufigen Prozesses für Glasentwicklung behandelt, im besonderen, um die Qualität des Glases zu verbessern; jedoch haben sich diese

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nicht mit den vorgenannten Problemen befaßt. 26 33500

Zum Beispiel/ beschreibt eine Anzahl von Patenten die Formung von Kügelchen aus den in der Glasherstellung verwendeten Materialien, um die Gleichförmigkeit des Glasgemenges, und danit die Gesamtqualität des erzeugten Glases, zu verbessern. Vergl. z.3. US-PS 1 543 770, US-PS 2 062 907, US-PS 2 366 473 und US-PS 2 970 924.

Die US-PS 3 57 3 887 beschreibt ein ähnliches Verfahren, in dem zusätzlich eine Stange oder ein Stab, der aus Rohmaterial für das Glasgemenge geformt ist, bei ca. 1600° bis 1700 C raffiniert wird, und das auf diese Weise raffinierte Glas wird entweder für spätere Verwendung gelagert oder in körnige Form für spätere Verarbeitung verwandelt. Ähnlich beschreibt die US-PS 1 646 488 die Herstellung von Glasbruch in einer Vorbearbeitungsstufe mit nachfolgender Schmelzung des Glasbruches · und seinen Verwendungszweck, Tafelglas zu erzeugen.

Keine dieser vorgenannten Patente zeigen eine Methode zur Reduzierung von Transportkosten und Verringerung von Luftverschmutzung in Nähe größer Wohngebiete in einem Glasartikel-Herstellungsprozess.

Gemäß vorliegender Erfindung wurde unerwarteterweise gefunden, daß Glasartikel aus Noriaalg las rohstoffen in einem zweistufigen Verfahren hergestellt werden können, wobei in der ersten Stufe das Glas bis ungefähr 60 zu 95% des vollraffinierten Zustandes raffiniert und das halbraffinierte Glas, gekühlt und in körnige Teilchen verformt wird. Diese Halbraffinierung wird vorzugsweise an einem Ort, entfernt von großen Wohngebieten und in der Mähe guter Bezugsquellen von Rohstoffen gelegen, durchge-• führt. Die halbraffinierten Körnchen werden dann an einen Zweitort versandt, v/o der Schmelzprozess zur Vervollständigung der

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Raffinierung des Glases fortgesetzt wird, und das jetzt gewonnene Scnoielzglas in Fertigglasartikel geformt wird. Bevorzugte Artikel dieser Formung sind Glasbehälter, wie Krüge, Flaschen usw..

Wie erwähnt, erfolgt der Halbraffinierungsvorgang bis etwa 60% bis 95% der Vollraffinierung. Das Raffinierungsverfahren wird vorzugsweise zu einem Fertigkeitsgrad von etwa 90% zu 95% ausgeführt oder sogar 90% bis zu 92%. Wie ferner erwähnt, wird der. Halbraffinierungsvorgang vorzugsweise an einem Ort, entfernt von großen Wohngebieten, ausgeführt. Im allgemeinen sind die hauptsächlichen Rohstoffe für Glasherstellung, Kieselsäure, Alkali und Energiequellen, eher an Orten verfügbar, die entfernt von Wohnzentren liegen, als in Nähe solcher Bevölkerungszentren. Auf diese Weise werden unnötige Transportkosten reduziert.

Das halbraffinierte Glasmaterial wird gekühlt und in körnigen Zustand verformt. Unter körnigen Zustand versteht man eine Gruppe von Teilchen ungleichförmiger Größenverteilung und irregulärer Anordnung, in Art und Weise wie Steinsalz. Dieses Abkühlen und Granulieren wird durch Kontakt des geschmolzenen, halbraffinierten Glases mit einem Wasserstrahl erzielt.-

Das körnige, halbraffinierte Glasprodukt wird dann zur Glasformungsbearbeitung transportiert, welche allgemein in Nähe eines großen Wohngebietes liegt, das am wirtschaftlichsten erscheint, das Fertigglasprodukt in solch einem Gebiet zu bearbeiten. Das Glas-Endprodukt kann zu Flachglas geformt werden, jedoch sind Glasbehälter, wie Krüge, Flaschen usw. mehr bevorzugt. Bei der Glas-Fertigverarbeitung wird der SchmelzVorgang, der das Glas raffiniert, an dem gekörnten, halbraffinierten Glasprodukt fortgesetzt, um geschmolzenes, raffiniertes Glas zu erzeugen. Das ge-

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schmolzene Glas wird einer Formungsanlage oder einem Glasmacher zugeführt, der, wie erwähnt, eine Flaschengießmaschine sein kann.

Da gemäß vorstehendem Verfahren die Abfallstoffe in entlegener Gegend abgeworfen werden, brauchen sie nicht an die Stelle umgeladen -.und befördert zu werden, wo die Glasformungsanlage liegt; daher werden die Versandkosten weitgehendst reduziert. Darüber hinaus neigt das körnige, halbraffinierte Glasprodukt viel weniger zu Beschädigung durch atmosphärische Bedingungen im besonderen Luftfeuchtigkeit - als die hauptsächlichen Roh-* materialien Kieselsäure und Alkali. Daher ist das Material, das in ausgeglichenem Zustand versandt wird, zusätzlich zu den bestehenden Vorteilen stabiler.

Gemäß vorliegender Erfindung ist ein zweistufiges Verfahren für die Formung eines Glasproduktes aus Glasrohmaterialien entwickelt worden. Die Rohmaterialien werden in der ersten Stufe in ein festes, halbraffiniertes, körniges Glasmaterial umgewandelt. Vorteilhaft ist, die erste und zweite Stufe des Prozesses an verschiedenen Orten auszuführen; der Gesamtprozess resultiert in verminderten Problemen in der Luftverschmutzung, wirtschaftlichere Ausnutzung von Rohmaterialien, verbesserte Einrichtungsauswertung, reduziertem Energiebedarf in Nähe von Wohngebieten und verschiedenen anderen Vorteilen. "

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 - die Herstellung eines körnigen, halbraffinierten Glasproduktes; und

Fig. 2 - die Verwendung eines körnigen, halbraffinierten Glasproduktes zur Herstellung von Glasbehältern„

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden in bekannter Weise die Rohmaterialien für die Herstellung von Glas vermengt. Die eigentliche Bearbeitung wird von der Art des Endproduktes abhängen,

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welches endgültig entstehen soll, wie Behälter, Krüge, Tafelglas USV7. , und die Vermengungsmethode wird gewissermaßen von den Rohmaterialien, die verwendet werden, abhängen. Beides, Methode und Rohmaterialien, sind Fachkundigen bekannt und bedürfen keiner Erläuterung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, v/erden Alkali 1 und Kieselsäure 2 in einen Behälter 3 gefüllt. Man weiß natürlich, da3 andere glasfertigende Rohmaterialien, wie Bor enthaltende Stoffe, falls gewünscht, hier zugefügt werden. Von dem Behälter 3 werden die Rohmaterialien einem Mischer 4 zugeführt, wo eine gewöhnlich gleichmäßige Vermischung der Rohmaterialien entsteht. Die vermischten Rohmaterialien werden mittels Fördergerät 5 in einen Glasofen 6 gegeben. Während Einschmelzungs- und Raffiniervorgang in dem Glasofen 6 gewöhnlich einem Normal-Glasraffinierungsverfahren gleicht, v/erden gewisse Vorteile in der Bedienung des Ofens bei Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erzielt. In heutigen Glasfertigungsbetrieben, wo Raffinieröfen und Glasfertigungsanlagen sich am gleichen Ort befinden, hängt die Bedienung des Glasofens notwendigerweise tfon dem Durchgang ab, den die Glasfertigungsanlage zuläßt. Aus ökonomischen Gründen werden Glasfertigungsöfen in Standard-Glasfabriken gewöhnlich bei höchstmöglichen Temperaturen betrieben, zum Beispiel zwischen 155O°C und 157O°C. Die Glasfertigungsöfen sind mit hitzebeständigem Material ausgekleidet, um diesen Temoeraturen zu widerstehen. Je höher die Schmelztemperatur, desto besser ist die Qualität der Feuerfestigkeit, die benötigt wird. Selbst bei sehr hohem Material-Gütegrad erfolgt bei diesen erhöhten Temperaturen eine erhebliche Abnutzung und die hitzebeständige Auskleidung muß häufig ausgewechselt werden. Wurden jedoch die Temoeraturen weitgehend reduziert, wäre nicht genug Durchgang von geschmolzenem, raffinierten Glas vorhanden um die Glasfertigungsanlage zu versorgen und, als Ergebnis könnte die Endprodukt-Herstellung, im besonderen die Behältererzeugung, nicht wirtschaftlich ausgeführt werden.

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Da der Raffiniervorgang gemäß der vorliegenden Erfindung in der ersten Arbeitsstufe nicht vervollständigt wird, braucht die Temperatur, die der Glasofen benötigt, nicht so hoch zu sein. Aus diesem Grunde ist die Lebensdauer der hitzebeständigen Auskleidung erheblich langer, was das Verfahren wirtschaftlicher gestaltet. Im allgemeinen wird der erststufige Halbraffiniervorgang bei einer Temperatur von etwa 14OO°C bis 143O°C ausgeführt. Unter solcher Voraussetzung wird nicht nur die Lebensdauer der Hitzebeständigkeit ausgedehnt; es wird auchfoeniger Energie benötigt.

Würde verlangt, den Glasofen im erststufigen Halbraffiniervorgang bei der gleichen Temperatur zu bedienen wie jene, die gegenwärtig normalerweise in einem einstufigen Glasbe— arbeitungsvorgang./ibenutzt wird, so könnten umso größere Durchgänge erzielt werden, die wiederum verbesserte Wirtschaftlichkeit ergeben.

Obwohl hitzebeständige Auskleidung dennoch in etwa dem gleichen Schema ausgewechselt werden muß wie bei gegenwärtigen Glasfertigungsanlagen, wird das Ergebnis größerer Durchgang sein. ".■.""■"·"

Gemäß vorliegender Erfindung werden die Glasrohmaterialien ungefähr zu 60% bis 95% der gesamten Raffinierung in der ersten Stufe des Glasherstellungnprozesses raffiniert. Von Vorteil ist, das Material bis zu einem Grad· von 90 bis 95% zu raffinieren, jedoch noch bevorzugter sind 90 bis 92%. Es ist bei dieser Entwicklungsstufe wichtig, daß das Glas nicht voll raffiniert wird; vollraffiniertes Glas, welches im Fertigungsprodukt nicht verwendet wird, ist als Glasbruch definiert. Wie vorstehend erwähnt, enthält das Verfahren gemäß U3-P3 1 6 46 die Formung von Glasbruch in dieser Entwicklungsstufe. Würde jedoch in diesem erststufigen Verfahren das Glas zu Glasbruch raffiniert, dann hätte dasFertig-Glaserzeugnis, besonders ein Glasbehälter, nicht die erwünschte Haltbarkeit. Wie in

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"Modern Glas Practice, Schooles, Industrial Publications, Inc., Chicago (1935)" auf Seite 81-82 beschrieben, können Glasfacharbeiter und Glashersteller leicht den Unterschied zwischen geschmolzenem Glasbruch und aus Rohmaterial geformtem Glas feststellen. Wie auf diesen Seiten erwähnt wird das Glas steif, wenn das Glasbruchverhältnis zu hoch ist, oder es ist hoch in seiner Viskosität und ergibt ein Erzeugnis, das schwieriger zu handhaben ist. Obwohl man nicht an Theorie gebunden sein möchte, setzt der Artikel voraus, daß dies auf Verlust gelöster Gase oder Abtrieb von Alkali beim Schmelzen des Glasbruches beruht.

Das halbraffinierte Glasprodukt wird vom Glasofen in der ersten Stufe des Verfahrens abgelassen, abgekühlt und gekörnt. Eine Methode,diese Abkühlung und Körnung zu erzielen, besteht darin, die geschmolzene Glasmasse einem Wasserstrahl 7 auszusetzen, der auf das geschmolzene Glas 8 gerichtet wird', z.B. durch einen Druckstrahl 9. Das erstarrte, halbraffinierte Glaserzeugnis wird in einem Behälter 11 für Weiterverwendung in der zweiten Stufe des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gesammelt.

Wie vorstehend begründet, ist es äußerst vorteilhaft, daß die erste Stufe des Verfahrens an einem Ort in der Nähe von Rohmaterialquellen für die Glaserzeugung durchgeführt wird, der meist von Wohnzentren entfernt liegt. Das halbraffinierte Erzeugnis wird dann zu einer Glaszurichtungsanlage transportiert, welche gewöhnlich in der Nähe eines Wohnzentrums liegt. In der Glaszurichtungsanlage, die die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, wird das Schmelzverfahren ausgeführt, um die Raffinierung des Erzeugnisses 10 zu vervollständigen, und das Schmelzprodukt dann in das Fertig-Glas-Produkt zu verarbeiten.

Wie in Fig. 2 erläutert, wird das halbraffinierte Produkt 10 in einen Behälter 20 gefüllt. Der Behälter 20 wird nur zum besseren Verständnis dargestellt und es ist ersichtlich, daß das

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haitiraffinierte Erzeugnis 10 in einen Glasofen 21 gefüllt werden kann, was Fachkundigen bekannt ist. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung hat einen weiteren Vorteil in dieser Verfahrensstüfe. Sollte ein Fehler in der Formulierung des Gemenges unterlaufen sein, das für die Erzeugung des halbraffinierten Produktes TO verwendet wird, kann ein anderes Gemenge in anderer Variation von Rohmaterialien angesetzt werden, um den Fehler in dem Erstgemenge auszugleichen. Diese beiden Gemenge, oder - falls erwünscht - zusätzliche Gemenge, sind in dem Behälter 20 vor Fortsetzung des Schmelzprozesses im Glasofen 21 zu vermischen.

Im Glasofen 21 wird der Schmelzvorgang, der im Glasofen 6 begonnen wurde, bis zur vollen Raffinierung des Glasproduktes fortgesetzt. Das geschmolzene, voll raffinierte Glas 22 wird dann, wie Im Fach bekannt, zu einer Glasfertigungsanlage 23 befördert. Die Art der verwendeten Glasherstellungseinrichtung wird hier nicht beschrieben; solche Einrichtungen sind in Fachkreisen bekannt. Gemäß Ausführungsbeispiel, Fig. 2, wird eine Glasfertigungsanlage 23 dargestellt, die Behälter 24 fertigt. Während die Behälter insbesondere Flaschen das Produkt darstellen, das vorzugsweise nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, ist offensichtlich, daß andere Erzeugnisse, wie Krüge usw. hier gleichfalls geformt werden können.

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Claims

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Patentansprüche

^r1. Verfahren zur Herstellung eines Glasartikels, wobei die Rohmaterialien für den Glasartikel an einem ersten Ort vermischt, geschmolzen und raffiniert werden, das Glasvorprodukt dann gekühlt und in körnigen Zustand verwandolt wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Glaserzeugnis vor genannter Abkühlung zu einem Grad von 60% bis 95% raffiniert wird, dieses halbraffinierte Glasprodukt gekühlt und in Granulate für den Transport zu einem anderen Ort geformt wird und am zweiten.Ort fertig raffiniert und zu einem Glasartikel geformt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte andere Ort außerhalb und an anderer Stelle als der ursprüngliche Ort liegt.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Raffinierungsgrad in der ersten Steife zwischen 90% und 95%, vorzugsweise jedoch zwischen 90% und 92% liegt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zwei oder mehr halbraffinierte Glasgemenge zum Glaszurichtungsprozess transportiert werden«
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Glas-Rohmaterialien bei einer Temperatur von 1400⁰C bis 1430⁰C geschmolzen werden.

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6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung und Granulierung des halbraffinierten Gemisches durch Einwirkung eines Wasserstrahls erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

g e kenn zeichnet , daß Flachglas oder Glasbehälter wie Krüge, Flaschen oder Becher hergestellt werden.

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