DE2849476A1

DE2849476A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von abfaellen von glasfaeden

Info

Publication number: DE2849476A1
Application number: DE19782849476
Authority: DE
Inventors: Herbert William Barch; Patrick Charles Chardello; Martin Avrum Grodin; Frank Edward Harvey
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1978-04-26
Filing date: 1978-11-15
Publication date: 1979-10-31
Also published as: CA1115144A; IT1109080B; GB2019831B; GB2019831A; JPS5649859B2; BE871880A; FR2424237A1; NL7811197A; JPS54142221A; DE2849476C2; IT7869753A0

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung .zum Behandeln von Abfällen von Glaseinzelfäden oder Glasseidenspinnfäden, die Überzüge aus organischen Materialien besitzen.

Bei einer typischen Herstellung von Glaseinzelfäden wird das feinteilige Ausgangsmaterial in Teilchengrößen von weniger als 325 bis 100 Maschen nach der TJS Siebserie sorgfältig gemischt und einem Glasschmelzofen zugeführt. Das geschmolzene Glas, das aus dem Ofen austritt, wird einem Spurofen bzw. Vorderherd zugeführt unter dem sich die Spinndüsen für die Herstellung von Glaseinzelfäden befinden. Aus dem Spurofen geht das geschmolzene Glas zu den Spinndüsen und wird in Glaseinzelfäden durch die öffnungen der Spinndüsen, die am Boden der Spinndüsen angeordnet sind, ausgezogen. Die Spinndüsen werden elektrisch geheizt, um das darin enthaltene geschmolzene Glas bei der gewünschten Temperatur zu halten. Die aus den Düsen ausgezogenen Einzelfäden werden mit einem Binder und/oder einer Schlichte überzogen und werden dann in einen oder mehrere Glasseidenspinnfäden oder Glasfadenbündel vereinigt. Der Spinnfaden oder die Spinnfäden können dann auf einer rotierenden Spule aufgewickelt werden, in Stabelfasern zerhackt werden, in einer Ziehvorrichtung, z.B. mit einem endlosen Band oder einem Rad, ausgezogen werden und in eine Containerpackung oder als Matte auf einer beweglichen Oberfläche, wie z.B. auf einem kettenartigen Band, abgelegt werden.

Bei allen diesen Vorgängen für die Herstellung und weitere Verarbeitung von Glasfaden entstehen beachtliche Mengen an Abfällen von Fäden und Spinnfäden. Da bei der Herstellung der Spinnfäden auf die Fäden,Binder und/oder Schlichte aufgebracht wird, erhält man Abfälle von Fäden und Spinnfäden, die mit diesen Materialien überzogen sind.

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Auch, bei der Erzeugung von Glasseidenspinnfäden von honer Qualität und Veiterverarbeitung der Spinnfäden entstehen zusätzliche Abfälle an derartigen Glasmaterialien. Beispielsweise muß bei einer Formpackung das Ende des Spinnfadens gefunden werden und bis das tatsächliche Ende der Packung ermittelt wird, werden beträchtliche Mengen des Spinnfadens zu Abfall gemacht. Die während der Erzeugung der Spinnfäden angefeuchteten Fäden werden danach getrocknet, wobei die Gefahr besteht, daß der Überzug entweder zu stark oder zu wenig gehärtet wird. Derartige Spinnfäden entsprechen deshalb nicht den Anforderungen und müssen infolgedessen von ihren Überzügen befreit werden. Abfälle entstehen ferner, wenn Glasmatten in vorher bestimmten Weiten zugeschnitten werden müssen, wobei sowohl die Randbereiche als auch nicht dimensions— genaue Matten verworfen werden. Damit sind einige typische Beispiele für das Entstehen von Abfällen von Glaseinzelfäden und Glasseidenspinnfäden gegeben, doch ist es klar, daß derartige Abfälle noch bei zahlreichen anderen Vorgängen entstehen können.

Es ist geschätzt worden, daß 15% oder mehr der gesamten Herstellung von Glaseinzelfäden und/oder Glasseidenspinnfäden in irgendeiner Form als Abfall auftreten. Dieses bedeutet einen beachtlichen Ausfall, da diese Abfälle an Fäden und Spinnfäden nicht wieder in den Prozeß eingeführt werden können, was eine erhebliche Kostensteigerung zur Folge hat. Zusätzliche Aufwendungen werden durch die Beseitigung dieser Abfälle hervorgerufen. Die als Abfälle auftretenden Fäden und Spinnfäden können nicht im Kreislauf in den Glasschmelzofen zurückgeführt werden, weil sie auf ihrer Oberfläche als Schlichte, Binder und/oder Überzüge Stoffe enthalten, die bei der Glasherstellung nicht erwünscht sind.

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Obwohl es deshalb bekannt ist, daß die Kreis lauf führung der Abfälle an Glasfaden und Glasseidenspinnfäden in den Glasschmelzofen erwünscht ist, und daß eine derartige Rückführung die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Glasfaden sehr verbessern würde, sind bisher keine Verfahrensverbesserungen auf diesem Gebiet gemacht worden. Vor jeder Rückführung der Fäden oder Spinnfäden zu dem Glasschmelzofen ist es erforderlich die Binder, Überzüge und/oder Schlichten von den Oberflächen der Fäden oder Spinnfäden zu entfernen. Dieses ist eine komplexe Aufgabe, da typischerweise zahlreiche und recht verschiedene Binder und/oder Schlichten auf einer Vielzahl von Fäden oder Spinnfäden an einer einzigen Fabrikationsstelle erzeugt werden, um die Fäden auf ihre spezielle Verwendung abzustimmen.

So werden typischerweise für GlasSpinnfäden,die zur Verstärkung in der Kunststoffindustrie dienen, Überzüge oder Binder verwendet, die wärmehärtbare und thermoplastische Harze enthalten. Einige Spinnfäden enthalten Latexüberzüge und andere Phenolharze für die Verwendung zum Verstärken von Gummi. Typischerweise sind Silanschlichten auf Glasfaden als Kupplungsmittel vorhanden, wogegen Wachse, öle und ähnliche Materialien dazu dienen, den Fäden und Spinnfäden während der Herstellung und der Verarbeitung eine hohe Gleitfähigkeit zu erteilen. Einige der Abfälle von Fäden und/oder Spinnfäden, insbesondere solche aus dem Bereich der Herstellung dieser Erzeugnisse sind feucht, wenn sie als Abfallmaterial aufgesammelt werden. Andere Fäden und/oder Spinnfäden sind bevor es zur Abfallbildung kommt, getrocknet oder sogar eingebrannt worden. Ein wirkungsvolles Kreislaufsystem für Abfälle von Glasfaden oder Glasseidenspinnfäden muß deshalb den zahlreichen und verschiedenen Bindern, Überzügen und/oder

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Schlichten, der Anwesenheit oder Abwesenheit von ¥asser und dem sonstigen physikalischen. Zustand der Fäden oder Spinnfäden Rechnung tragen.

In der US-PS 38 4-7 664 ist ein Verfahren zum Entfernen eines Binders von einem Glasfaserisolationsmaterial beschrieben, bei dem eine gasförmige Mischung, die Sauerstoff und Wasserdampf enthält, über das Abfallmaterial bei einer kontrollierten höheren Temperatur geführt wird. Die Eontrolle der Temperatur ist bei diesem Verfahren wesentlich, um ein Verschmelzen der Faser zu vermeiden, das durch sogenannte heiße Punkte, die sich durch das Verbrennen des Phenolharzbinders bilden, entstehen kann. Dieses Verfahren ist jedoch nicht geeignet, um Abfälle von Glasfäden oder GlasSpinnfäden zu behandeln, die Binder und Überzüge verschiedenartiger chemischer Zusammensetzung besitzen, wie das für die Herstellung von kontinuierlichen Glasseidenspinnfäden für textile Verwendungen und zur Verstärkung von Kunststoffen und Gummi erforderlich ist.

In der US-PS 38 52 108 ist ein Verfahren zum Aufarbeiten von Abfällen von der Herstellung von Glasfasermatten beschrieben. Auch diese Patentschrift zeigt kein geeignetes Verfahren, das für die Aufarbeitung von Glasfaserabfällen mit verschiedenartigen Überzügen und Schlichten geeignet ist.

Die vorliegende Erfindung richtet sich deshalb auf ein Verfahren, daß für die Rückgewinnung und Kreislaufführung von Abfällen von Glasfäden oder GlasSpinnfäden, die mit beliebigen Überzügen beschichtet sind. Die Erfindung umfaßt außerdem eine Vorrichtung, die sich zur Durchführung eines derartigen Verfahrens eignet.

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Behandeln von Abfällen von Glaseinzelfäden und/oder Glasseidenspinnfäden, die Überzüge aus organischen Materialien besitzen, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Abfälle auf eine erste Behandlungstemperatur für einen ausreichenden Zeitrum erwärmt, um im wesentlichen ihre gesamte Feuchtigkeit zu entfernen, die Abfälle dann auf eine zweite höhere Behandlungstemperatur erwärmt, die ausreichend ist, um die organischen Komponenten der Überzugsmaterialien zu verflüchtigen, die Abfälle schließlich auf eine höhere Behandlungstemperatur erwärmt, die ausreichend ist, um etwa noch vorhandenes rückständiges Überzugsmaterial zu verbrennen, jedoch niedriger als der Erweichungspunkt der Abfälle ist, und dann die Abfälle aufsammelt.

Bei der Erfindung werden die Abfälle aus Glasfäden und/ oder Spinnfäden bevorzugt in geeignete verarbeitbare Längen geschnitten und werden dann in einer Zone einer kontrollierten thermischen Behandlung unter Anwendung von einigen bestimmten Temperaturen unterworfen. In zahlreichen Fällen ist es möglich, die Glasabfälle der thermischen Behandlung ohne eine vorherige Zerkleinerung oder Schneiden zuzuführen. In der thermischen Behandlungszone werden die Fäden und/oder Spinnfäden anfangs auf eine Temperatur erwärmt, die ausreichend ist, um im wesentlichen ihre gesamte Feuchtigkeit zu entfernen. Die Fäden und/oder Spinnfäden werden dann für einen ausreichenden Zeitraum auf eine Temperatur erwärmt, bei der die flüchtigen Komponenten des Binders, der Überzüge und/oder der Schlichte entfernt werden. Die thermischen Bedingungen werden dann so geändert, daß etwa auf den Fäden und/oder Spinnfäden noch vorhandene Überzugsmaterialien verbrennen, wobei jedoch das Glasmaterial unterhalb seines Erweichungspunktes gehalten wird. Die regenerierten Fäden und/oder Spinnfäden

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werden dann bevorzugt einer Zerkleinerung unterworfen, um ihre Teilchengröße auf etwa 60 bis 325 Maschen nach der US-Siebreihe oder noch kleiner zu reduzieren, bevor sie in den Schmelzofen zurückgeführt werden. Diese Zerkleinerungsstufe kann jedoch unterbleiben, wenn bei der thermischen Behandlung ein ausreichend kleines Material erhalten wird, das als solches für die Wiederverarbeitung in dem Schmelzofen geeignet ist. Außerdem können physikalische Trennvorgänge für die Entfernung von etwa vorhandenen Fremdmaterialien, wie Metallabfällen, vorgesehen sein.

Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zum Behandeln von Abfällen von Glaseinzelfäden und/oder Glasseidenspinnfäden, die gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung zum Schneiden der Fäden und/oder Spinnfäden in verarbeitbare Längen, Einrichtungen zum Erwärmen, um Binder und/oder Schlichte von den Fäden und/oder Spinnfäden zu entfernen, wobei diese Einrichtungen in der Lage sind eine erste Temperatur aufrecht zu erhalten, um die Fäden und/oder Spinnfäden zu trocknen, eine zweite Temperatur aufrecht zu erhalten, um die organischen Komponenten der Überzugsmaterialien der Fäden und/oder Spinnfäden zu verflüchtigen und eine dritte Temperatur aufrecht zu erhalten, um etwa noch vorhandenes rückständiges Überzugsmaterial der Fäden und/oder Spinnfäden zu verbrennen und eine Fördereinrichtung um die Schneideinrichtung und die Erwärmeinrichtung zu verbinden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert, die folgendes zeigen:

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm für das Verfahren nach der Erfindung;

Fig. 2 ist eine diagrammatische Skizze für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 3 zeigt eine alternative Vorrichtung gemäß der Erfindung.

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In Fig. 1 sind für die Vorbehandlung des Abfalls aus Glasfaden oder Glasseidenspinnfäden - im folgenden kurz als "Glasabfall" bezeichnet - drei Stufen vorgesehen, die alle oder keine durchgeführt werden können. Durch die Entwässerung kann, falls erwünscht, möglichst viel Wasser entfernt werden, um den Energieaufwand in der Trocknungsstufe zu vermeiden. Bevorzugt wird zur Entwässerung der Glasabfall in einen geeigneten Behälter für einen ausreichenden Zeitraum gegeben, um das Wasser unter dem Einfluß der Schwerkraft abfließen zu lassen. Man kann den Glasabfall auch auf einem kettenförmigen Band anordnen, so daß das freie Wasser oder die wässrigen Lösungen des Binders und/oder der Schlichte unter dem Einfluß der Schwerkraft durch die Löcher der Kette abfließen. Außerdem ist es möglich, Saugräume an der Unterseite von bewegten kettenförmigen Bändern anzuordnen, wobei durch das Saugen die Entfernung des Wassers gefördert wird. Ähnliche physikalische Hilfsmittel können angewandt werden, wenn sich der Glasabfall in einem Behälter zur Entwässerung befindet. Wenn der Glasabfall in erster Linie aus getrocknetem Material besteht, ist diese Entwässerungsstufe nicht nötig. Die Entwässerungsstufe kann auch dann entfallen, wenn die Trocknungskapazität ausreichend ist, um das feuchte Material zu behandeln, und wenn es aus Produktionsgründen oder anderen Gründen nicht erwünscht ist, eine Entwässerungsbehandlung durchzuführen.

Auch die Verwendung eines Systems für die Entfernung von metallischen Verunreinigungen ist bei dieser Erfindung nur eine Eventualmaßnahme. Die Benutzung dieser Einrichtung hängt von der Qualität des Glasabfalls in einer gegebenen Anlage ab. Wenn beispielsweise bei der Herstellung von Glasfasermatten die Verunreinigung des Glasabfalls durch

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genaue Betriebskontrolle auf ein Minimum reduziert oder sogar vollständig eliminiert werden kann, ist eine derartige Stufe nicht erforderlich. In ähnlicher Weise kann der Glasabfall bei dem Finden des Endes von Formpackungen derartig kontrolliert werden, daß ein Glasabfall von hoher Qualität entsteht, bei dem eine Entfernung von Fremdmaterialien, wie z.B. Metallen, kaum notwendig ist. Venn der Glasabfall in erster Linie bei der Herstellung und Behandlung des Spinnfadens entsteht, kann es ratsam sein, eine derartige Trennstufe vorzunehmen. Es können übliche magnetische Separatoren und ähnliche Einrichtungen verwendet werden. Im wesentlichen Besteht diese Stufe darin, daß das Abfallmaterial auf Fremdstoffe, d.h. andere Stoffe als den Glasabfall, kontrolliert wird, und daß diese Stoffe vor der thermischen Behandlung entfernt werden. Bei dem Glasabfall von der Herstellung und Behandlung von Glasseidenspinnfäden sind dies typischerweise Metallmesser, Papierspulen und Zigaretten.

Es ist zweckmäßig, die Abfälle aus Glaseinzelfäden und/oder Glasseidenspinnfäden auf eine Länge von 2,5 bis 10 cm oder langer, insbesondere 2,5 bis 5»0 cm zu zerkleinern. Dieses ist besonders dann erwünscht, wenn die Zone für die thermische Verhandlung physikalisch in getrennte Abteilungen unterteilt ist oder wenn das Abfallmaterial sich kontinuierlich durch einige getrennte thermische Zonen während der thermischen Behandlung bewegt. Bei der Erfindung können aber auch Bündel der Glasabfälle in der Form in der sie vorkommen der thermischen Behandlung direkt unterworfen werden. In dieser zuletzt angeführten Form werden die Glasabfälle kontinuierlich während der thermischen Behandlung bewegt, so daß sie einer sorgfältigen und ausreichenden Einwirkung der Wärme für die erforderliche Zeit bei einer gegebenen Temperatur ausgesetzt sind.

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Die Glasabfälle werden in der Trocknungs- und Abbrennzone unter genau kontrollierten Temperaturbedingungen behandelt, so daß ein G-lasprodukt entsteht, das chemisch und in manchen Fällen auch physikalisch in der Lage ist, als Ausgangsmaterial in Schmelzofen für die Herstellung von Glasfasern verwendet zu werden. Diese Trocknungs- und Abbrennzone kann aus einer einzigen oder mehreren Einheiten für die thermische Behandlung bestehen. Wenn ein einziger Ofen für die thermische Behandlungszone verwendet wird, kann dieser Ofen in verschiedene Temperaturbereiche entlang seiner Länge oder Tiefe unterteilt sein. Es ist aber auch möglich diesen einzigen Ofen als Ganzes in zeitlich aufeinanderfolgenden Stufen für die verschiedenen Temperaturbehandlungen zu benutzen.

Der wesentliche Gesichtspunkt bei der thermischen Behandlung der Glasabfälle besteht darin, daß diese den bei der Erfindung vorgesehenen thermischen Behandlungen unterworfen werden, bevor sie aus der thermischen Behandlungszone entfernt werden.

Bei einer bevorzugten Arbeitsweise werden die Glasabfälle typischerweise in einer ersten Stufe einer thermischen Behandlung bei 93 bis 177⁰C für einen ausreichenden Zeitraum behandelt, um das vorhandene freie Wasser zu vertreiben. Wenn festgestellt wird, daß die Glasabfälle kein Wasser mehr abgeben, werden sie typischerweise auf eine Temperatur zwischen 260 bis 371⁰C erwärmt, um die organischen Materialien, die als Überzüge auf den Glasabfällen vorhanden sind, zu vertreiben. Bei dieser Behandlung sollte ausreichend Sauerstoff beispielsweise als Sauerstoff oder Luft vorhanden sein, um die Verbrennung des vorhandenen Kohlenstoffs zu CO und CO₂ zu ermöglichen. Diese thermische Behandlung erfolgt für einen Zeitraum, der ausreichend ist, um die flüchtigen

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organischen Materialien aus den Überzügen auf den Glasabfällen zu entfernen. Nachdem festgestellt worden ist, z.B. durch Beobachtungen oder durch Analysen der Abgase, daß die organischen Bestandteile der Überzüge beseitigt worden sind, werden die Glasabfälle typischerweise einer weiteren Behandlung bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise zwischen 482 und 677 C oder höher, aber unterhalb des Erweichungspunktes des Glases erwärmt, um etwa noch vorhandene Rückstände von ihren Oberflächen zu entfernen. Diese Behandlung erfolgt für einen ausreichenden Zeitraum, um derartige Rückstände zu beseitigen. Im Einzelfall lassen sich in Abhängigkeit von dem ttberzugsmaterial und der Glasart die Behandlungszeiten bei den in Betracht kommenden Temperaturen leicht ermitteln.

Bei der Entfernung der behandelten Glasabfälle aus der Zone für die thermische Behandlung ist es zweckmäßig die Teilchengröße der Abfälle durch geeignete physikalische Einrichtungen zu bestimmen. Wenn die Glasabfälle eine Teilchengröße im Bereich von 60 bis 325 Maschen nach der US-Siebreihe haben, können sie direkt einem Glasschmelzofen oder den Mischeinrichtungen für die Rohstoffe eines solchen Ofens zugeführt werden, wobei sie mit den üblichen Ausgangsstoffen für die Herstellung von Glasfasern gemischt werden können. Wenn die Teilchengröße der Glasabfälle zu groß ist, können sie mit bekannten Einrichtungen auf die vorhin angegebene Teilchengröße zerkleinert werden.

Vie aus der Fig. 1 hervorgeht, können verschiedene Arbeitsweisen für die Entfernung der flüchtigen Materialien verwendet werden, die in der thermischen Behandlungszone, bei der Zerkleinerung, bei der Lagerung oder in dem Schmelzofen abgegeben werden. Hierzu können beispielsweise Staubsammler, elektrostatische Fällungseinrichtungen und

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ähnliche "bekannte Einrichtungen benutzt werden.

In Fig. 2 wird eine Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. In dieser Vorrichtung wird das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt, wobei die Glasabfälle 10 über einen Schacht 12 einer Schneidvorrichtung 14 zugeführt werden. Die Schneidvorrichtung 1.4 ist eine handelsübliche Zerkleinerungsvorrichtung mit einem rotierenden Zylinder 16 im Inneren der Vorrichtung und mit Klingen 18, die an der Peripherie des Zylinders montiert sind. Durch die Anordnung der Klingen an der Peripherie des Zylinders in bestimmten Abständen wird die Länge der geschnittenen Fäden oder Spinnfäden bestimmt. Die Glasabfälle werden durch die Klingen 18 der Schneidvorrichtung in das Innere der Maschine gezogen und durch die Klingen 18 im Zusammenwirken mit der Innenseite des Mantels der Maschine geschnitten. Die geschnittenen Abfälle 21 gehen über ein Sieb 15 in einen Einfülltrichter 20 von wo sie kontinuierlich durch einen Schraubenförderer 26 in den Ofen 30 transportiert werden. Am Boden des Einfülltrichters 22 befinden sich die Öffnungen 22 und 24, durch welche Wasser von den eventuell feuchten Glasabfällen 10 entfernt werden kann. Die Schneidvorrichtung 14 ist bevorzugt ein handelsüblicher Schaufelzerkleinerer (grinding hog) wie der "Hog-Type Granulator, Model No. 3250" von der Cumberland Engineering Co., Ing.

Der Ofen 30 kann ein beweglicher Gefäßofen (hearth furnace) sein, durch den die Glasabfälle von einem Ende zum anderen Ende durch drei bestimmte thermische Behandlungszonen geführt werden. Die Abgase werden aus dem Ofen 30 einer Eauchverbrennungsanlage 34 zugeführt, wo die flüchtigen organischen Bestandteile verbrannt werden, bevor die Abgase in die Atmosphäre geführt werden.

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Der Ofen 30 besitzt bevorzugt drei bestimmte thermische Behandlungszonen. Es können jedoch auch drei verschiedene öfen benutzt werden, die jeweils bei verschiedenen Temperaturen betrieben werden. Unabhängig davon ob mehrere öfen oder ein einziger Ofen verwendet wird, wird die erste Zone bei einer Temperatur gehalten, die ausreichend ist, um die Glasabfälle zu trocknen. Typische Temperaturen in dieser Zone liegen bei 93 bis 177°C, bevorzugt bei etwa 121⁰G.

Die zweite Zone des Ofens oder der zweite Ofen wird so eingestellt, daß seine Temperatur wesentlich höher ist als diejenige der ersten Zone. Die Temperaturen in der zweiten thermischen Zone werden ausreichend hoch gehalten, um die organischen Bestandteile des Binders und/oder der Schlichte der Glasabfälle zu verflüchtigen. Derartige Temperaturen liegen typischerweise bei 260 bis 371°C und besonders bevorzugt bei etwa 316°C.

Die letzte Stufe in der thermischen Behandlung im Ofen wird bei einer Temperatur gehalten, die noch höher ist als die Temperatur der zweiten Stufe. Diese Temperatur soll ausreichend sein, um die Reste des Binders und/oder der Schlichte, die auf den Glasabfällen nach dem Durchgang durch die erste und die zweite Zone verbleiben, abzutrennen. Typische Temperaturen in dieser Zone liegen bei 482 bis 677°C, bevorzugt etwa 538⁰C.

Beim Verlassen des Ofens 30 sind die Glasabfälle im wesentlichen frei von Binder und/oder Schlichte. Der Ofen 30 kann direkt mit einer Lagereinrichtung verbunden sein, in der die Glasabfälle 21 mit anderen Materialien gemischt werden können. Gegebenenfalls können die regenerierten Glasabfälle auch direkt aus dem Ofen 30 einem Glasschmelzofen zugeführt und für die Herstellung von Glasfaden verwendet werden. Bevorzugt wird aber die Teilchengröße der Glasabfälle 21 weiter herabgesetzt, Z₀B₀ durch Mahlen,

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um ein Produkt zu erhalten, das in dem Schmelzofen schneller schmilzt. Um dieses Ergebnis zu erreichen ist eine Zerkleinerungsvorrichtung 38 vorgesehen, wie z.B. ein Desintegrator, der mit dem Ofen 30 in Verbindung steht und aus dem die zerkleinerten regenerierten Glasabfälle 23 mit Hilfe einer pneumatischen Fördereinrichtung weiter befördert werden. Bevorzugt werden die regenerierten Glasabfälle auf eine Teilchengröße entsprechend 60 bis 325 Maschen nach der US-Siebserie zerkleinert. Für die Zerkleinerung können mit gutem Erfolg auch Strahlmühlen verwendet werden, wie z.B. das Modell "24 Micron Master Jet Pulverizer" von der Jet Pulverizer Company.

Um eine Staubbelästigung der Umgebung zu vermeiden sind Abzüge 37 und 36 vorgesehen, die über den Zerkleinerungseinrichtungen 14 und 38 angeordnet sind. Diese Abzüge sind mit einer Staubsammelanlage 32 verbunden.

In Fig. 3 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt, bei der ein vertikaler Gefäßofen als thermische Behandlungszone verwendet wird. Die zu behandelnden Glasabfälle 10 werden auch hier einer Schneidvorrichtung 14 zugeführt, die einen rotierenden Zylinder 16 besitzt, auf dessen Peripherie Klingen 18 montiert sind. Die Klingen 18 schneiden die Glasabfälle 10 an der Innenseite der Zerkleinerungsvorrichtung 14 in die gewünschten Längen und die geschnittenen Glasabfälle 21 gehen in den Einfülltrichter 20 über den Schirm oder das Sieb 15. Über die Leitung 84 kann warme Luft zugeführt werden, um die Entfernung der Feuchtigkeit von den Glasabfällen zu erleichtern.

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Die geschnittenen G-lasabfälle werden von dem Schneckenförderer 26 in einen vertikalen Gefäßofen 50 mit einem oberen Herd 51 befördert. Der Ofen 50 kann eine beliebige Anzahl von Herden besitzen, wobei hier zur Erläuterung die vier Herde 51» 52, 53 und 54 gezeigt werden. Der Ofen besitzt ferner eine vertikale drehbare Welle 55· Auf der Welle ist eine Heihe von Abhebern 56, 57» 58 und 59 montiert, die die Glasabfälle auf der Oberfläche von jedem Herd 51, 52, 53 und 54- während ihrer thermischen Behandlung bewegen. Die Herde 51» 52 und 53 besitzen jeweils die Öffnungen 61, 62 und 63, durch die das thermisch behandelte Material kontinuierlich in Abwärtsrichtung bis zum untersten Herd 54- befördert werden kann, von wo es durch die Öffnung 64, die in Verbindung mit einer Zerkleinerungsvorrichtung 65 steht, ausgetragen wird. In dem Ofen 50 werden die Glasabfälle auf den Herden 51 und 52 auf eine Temperatur erwärmt, die ausreichend ist, um im wesentlichen das gesamte vorhandene Wasser zu vertreiben. Das Wasser und andere flüchtige Bestandteile werden aus dieser ersten Zone, die den Herden 51 und 52 entspricht, über die Schornsteine 67 und 68 und die Leitung 69 entfernt, von wo sie in den Rauchgasverbrenner 34- eintreten. Die Temperaturen der Herde 51 und 52 liegen im Bereich von etwa 93 bis 177°C.

Die Glasabfälle gehen dann vom Herd 52 durch die Öffnung 61 auf den Herd 53, wo sie bei Temperaturen im Bereich von etwa 260 bis 371⁰C behandelt werden. In dieser thermischen Behandlungszone wird der größte Teil des organischen Überzugsmaterials entfernt, wobei die flüchtigen Produkte über die Leitung 70 ebenfalls in die Leitung 69 geführt werden. Das Abfallmaterial wird dann durch die Öffnung 62 auf den Herd 54- transportiert. Auf dem Herd 54 wird das Abfallmaterial auf eine Temperatur von etwa 482 bis 677°C erwärmt. Hier werden etwaige Rückstände der Überzüge der Glasabfälle abgebrannt und die heißen Gase gehen aus dieser

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Zone durch die Leitung 71 zur Leitung 69. Das gesamte Gas geht aus der Leitung 69 zu dem Rauchgasverbrenner 34- und nach der Verbrennung der brennbaren Bestandteile in den Schornstein 85.

Die Herde 51 und 52 werden durch die Brenner 80 und 81, der Herd 53 durch den Brenner 82 und der Herd 54- durch den Brenner 83 beheizt. Es wird Sorge dafür getragen, daß in Jeder Zone ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, um die Verbrennung der von den Glasabfällen abgegebenen flüchtigen organischen Bestandteile sicherzustellen. Ein typischer vertikaler Gefäßofen, der bei dieser Ausführungsform verwendbar ist, ist ein handelsüblicher etwa 90 cm Ofen mit 6 Herden (6 Hearth Mchols Hereshoff Furnace von der Nichols Engineering and Research Corporation).

Das vollständig behandelte Material wird dann durch die öffnung 64 entfernt und einer Strahlmühle 65 von der gleichen Art wie in Fig. 2 zugeführt. Wenn das regenerierte Material eine für seine Wiederverwendung geeignete Teilchengröße hat, kann man es aber auch direkt einem Schmelzofen oder einem Lagerbehälter zuführen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren chargenweise durchgeführt werden. In einem derartigen Fall ist es in der Regel nicht erforderlich die Glasabfäile zu Beginn der Behandlung zu schneiden, sondern man kann die feuchten Abfälle direkt einem Ofen von der Art wie in den Fig. 2 oder 3 oder einem Drehofen zuführen. Bei dieser Ausführungsform werden die Glasabfälle unter Benutzung der gleichen Temperaturstufen wie bei den Fig. und 3 behandelt, doch werden diese Temperaturbehandlungen in diskontinuierlichen Stufen angewandt. So wird beispielsweise der Ofen mit den bevorzugt unzerkleinerten Glasabfällen gefüllt und die Glasabfälle werden zuerst

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auf eine Temperatur von etwa 93 bis 177⁰C zur Entfernung der Feuchtigkeit erwärmt. Nachdem die gesamte Feuchtigkeit entfernt worden ist, wird der Ofen und sein Inhalt dann auf etwa 260 bis 371⁰C erwärmt, um die organischen Materialien von den Glasabfällen zu entfernen. Sobald die flüchtigen organischen Bestandteile entfernt worden sind, wird die Temperatur des Ofens dann auf etwa 482 bis 677°G erhöht, um etwa vorhandene Rückstände abzubrennen. Bei einem derartigen Chargenbetrieb ist es vorteilhaft, das Abfallmaterial während der thermischen Behandlung zu bewegen, um sicherzustellen, daß ein guter Wärmeübergang der Ofenhitze auf die Glasabfälle stattfindet, insbesondere dann, wenn diese unzerkleinert sind.

Beispiel

Es wurden 22 680 kg Abfall-Glaseinzelfäden auf eine Länge von 3>81 cm zerkleinert. Die zerkleinerten Glasabfälle wurden dann einem dreistufigen Drehofen von Nichols Engineering and Research zugeführt. In der ersten Stufe wurde der Ofen bei etwa 150⁰C gehalten, um die Glasabfälle zu trocknen. In der zweiten Stufe wurde der Ofen bei etwa 315°C gehalten, um die organischen Bestandteile der Überzüge, Binder und/oder Schlichten von den Glasabfällen zu entfernen. Die Abbrennstufe des Ofens wurde bei etwa 650°C gehalten. Dabei wurden im wesentlichen sämtliche Rückstände der überzüge, Binder und/oder Schlichten beseitigt.

Nach der Verbrennung wurden die regenerierten Glasabfälle zerkleinert, so daß keine Teilchen größer waren als Teilchen entsprechend 60 Maschen nach der US-Siebreihe und mit dem größeren Teil des pulverförmigen Materials

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kleiner als entsprechend 325 Maschen der US-Siebreihe. Das erhaltene pulverisierte regenerierte Glasmaterial konnte in einem Schmelzofen allein oder in Kombination mit anderen Rohstoffen für die Herstellung von Glasfaden verwendet werden.

Aus dieser Schilderung der Erfindung geht hervor, daß sie ein wirksames Verfahren und eine wirksame Vorrichtung für die Regenerierung von Abfällen von Glasfaden und Glasseidespinnfäden betrifft und daß es mit Hilfe der Erfindung möglich ist, die Kosten für die Aufarbeitung derartiger Abfälle sehr niedrig zu halten.

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Leerseite

Claims

Dr. Michael Hann

Patentanwalt

Ludwigstr. 67

Giessen (1184) H/Fe

PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania 15222 USA

YERFAHREU UND VORRICHTUNG ZUM BEHANDELN VON ABFÄLLEN VON GLASFÄDEN

Priorität: 26. April 1978 / USA / Ser.No. 900,391

Patentansprüche;

* Verfahren zum Behandeln von Abfällen von Glaseinzel- ^ fäden und/oder Glasseidenspinnfäden, die Überzüge aus organischen Materialien besitzen, dadurch gekennzeichnet , daß man die Abfälle auf eine erste Behandlungstemperatur für einen ausreichenden Zeitraum erwärmt, um im wesentlichen ihre gesamte Feuchtigkeit zu entfernen, die Abfälle dann auf eine zweite höhere Behandlungstemperatur erwärmt, die ausreichend ist, um die organischen Komponenten der Überzugsmaterialien zu verflüchtigen, die Abfälle schließlich auf eine höhere Behandlungstemperatur erwärmt, die ausreichend ist, um etwa noch vorhandenes rückständiges Überzugsmaterial zu verbrennen, jedoch niedriger als der Erweichungspunkt der Abfälle ist, und dann die Abfälle aufsammelt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle vor dem Erwärmen auf eine Länge von 2,5 bis 5,0 cm geschnitten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Abfälle bei der ersten thermischen Behandlung auf 93 bis 177°C erwärmt werden, bei der nächsten thermischen Behandlung auf 260 bis 371⁰C behandelt werden und bei der letzten thermischen Behandlung auf 482 bis 677°C erwärmt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ι dadurch gekennzeichnet , daß die Abfälle nach den thermischen Behandlungsstufen zerkleinert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 2 ,

dadurch gekennzeichnet , daß die Abfälle kontinuierlich der thermischen Behandlung zugeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 2 ,

dadurch gekennzeichnet , daß die Abfälle in kurze Längen geschnitten werden und kontinuierlich der thermischen Behandlung zugeführt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 >

dadurch gekennzeichnet , daß die aufgesammelten Abfälle einer Zerkleinerungsstufe zugeführt werden.

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8. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle aufgesammelt und zerkleinert werden.
9· Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle zerkleinert werden, so daß ein Pulver entsteht, daß Teilchen entsprechend einer Größe von 60 bis 325 Maschen der US-Siebreihe oder kleiner entstehen.
10. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet , daß' die Abfälle nach dem Aufsammeln direkt einem Glasschmelzofen zugeführt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 4 ,

dadurch gekennzeichnet , daß die Abfälle nach dem Aufsammeln und Zerkleinern einem Glasschmelzofen zugeführt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet , daß die Abfälle nach dem Erwärmen in einem Gebäude für eine Charge aufbewahrt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 4 ,

dadurch gekennzeichnet , daß die Abfälle nach dem Zerkleinern in einem Gebäude für eine Charge aufbewahrt werden.
14. Vorrichtung zum Behandeln von Abfällen von Glaseinzelfäden und/oder Glasseidenspinnfäden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (14) zum Schneiden der Fäden und/oder Spinnfäden in verarbeitbare Längen, Einrichtungen (30)

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zum Erwärmen, um Binder und/oder Sch.lich.ter von den Fäden und/oder Spinnfäden zu entfernen, wobei diese Einrichtungen in. der Lage sind eine erste Temperatur aufrecht zu erhalten, um die Fäden und/ oder Spinnfäden zu trocknen, eine zweite Temperatur aufrecht zu erhalten, um die organischen Komponenten der Überzugsmaterialien, der Fäden und/oder Spinnfäden zu verflüchtigen und eine dritte Temperatur aufrecht zu erhalten, um etwa noch vorhandenes rückständiges Überzugsmaterial der Fäden und/oder Spinnfäden zu verbrennen und eine Fördereinrichtung (26) um die Schneideinrichtung und die Erwärmeinrichtungen zu verbinden.
15· Vorrichtung nach. Anspruch 14- , dadurch gekennzeichnet , daß sie zusätzlich noch eine Zerkleinerungsvorrichtung

(38) nach den Erwärmungseinrichtungen besitzt.
16. "Vorrichtung nach Anspruch. 14- , dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Lagereinrichtung für die Fäden und/oder Spinnfäden zwischen der Schneideinrichtung und den Heizeinrichtungen besitzt.
17· Vorrichtung nach Anspruch 16 , dadurch gekennzeichnet , daß die Lagereinrichtung (20) Mittel (20,24-) zum Abziehen von überschüssigem Binder und/oder Schlichte von den Fäden und/oder Spinnfäden besitzt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 14- , dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Fördereinrichtung (4-0) zum Fördern der behandelten Fäden und/oder Spinnfäden von den Heizeinrichtungen zu einem Gebäude für eine Charge oder einem Glasschmelzofen besitzt.

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19. Vorrichtung nach Anspruch 14 , . dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine Einrichtung zum Abtrennen von. Eremdstoffen von den Fäden und/oder Spinnfäden besitzt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19 ,

d ad urch gekennzeichnet , daß die Trennvorrichtung magnetische und unmagnetische Separatoren besitzt.
21. Vorrichtung nach Anspruch

dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Einrichtung (34) zur Verbrennung der Abgase aus den Heizvorrichtungen besitzt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet , daß diese Einrichtung ein Rauchgasverbrenner ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 15 *

d a du rch gekennzeichnet , daß sie Einrichtungen (36,37) zur Abführung von Staub aus der Schneidvorrichtung (14) bzw. der Zerkleinerungsvorrichtung (38) besitzt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23 , dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtungen zur Abführung von Staub Abzüge sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 14 _t dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtung (30) ein horizontaler Ofen ist.

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26. Vorrichtung nach Anspruch 14- , ,„

dadurch gekennzeichnet;', daß die Heizeinrichtung (30) ei'n vertikaler Ofen ist.

27· "Vorrichtung nach Anspruch 14- , dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtung (30) ein Drehrohrofen ist,

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