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Faserproduktrückgewinnung in einer Vliesenherstellung aus Fasern
[0001] Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Mineralfasermatten.
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Industriell werden diese Matten durch ein Verfahren in zwei Phasen
hergestellt, der eigentlichen Faserherstellung durch Ausziehen und Erstarrenlassen eines
erschmolzenen Mineralienmaterials zu einem ersten Zeitpunkt, und dann die
Verbindung einer sehr großen Anzahl von Fasern, die zusammengefaßt werden, um eine Matte
zu bilden. Zwischen den zwei Phasen werden die Glas- oder Steinfasern mit einem
Bindemittel benetzt, das zu Ende der zweiten Phase polymerisiert wird. Sobald die Matten
fertiggestellt sind, muß noch die Bearbeitung zur Bildung eines anwendungsfertigen
Produktes abgeschlossen werden. Insbesondere müssen die Längskanten des Streifens
beschnitten werden, damit sie ganz sauber sind. Dieser Arbeitsschritt verursacht einen
Rest, die Ränder der Matten, die man wiederverwenden möchte. Ebenso stellen
bestimmte Schneidabfälle, die sich aus der Weiterverwendung der Platten oder der
Rollen ergeben, Nebenprodukte dar, deren Wiederverwertung vielversprechende
Möglichkeiten bietet. Bisher besteht der erste Arbeitsschritt, die Wiederverwertung der von
den Rändern stammenden Schneidabfälle, falls er überhaupt stattfindet, im Zerkleinern
der Schneidabfälle und im Zurückbefördern der Flocken stromaufwärts zum
Herstellungsort der Matten. Dieser einfache Arbeitsschritt weist jedoch zwei Nachteile auf:
einerseits ist der Durchsatz der wieder in die Matte eingebrachten Schneidabfälle nicht
gleichmäßig, und andererseits ist es unmöglich, die Schneidabfälle bei einer
Produktionsumstellung einzubringen, wenn der Dichtenunterschied der hergestellten Produkte
über einer gewissen Grenze liegt, da es nicht möglich ist, Schneidabfälle einzubringen,
deren Dichte sich von derjenigen der Matten, in die man sie einführt, zu stark
unterscheidet, und da des weiteren die Zeit sehr lang ist, die zwischen dem Zeitpunkt, in dem
die Schneidabfälle stromabwärts von der Linie geschnitten werden und dem Zeitpunkt,
in dem sie nach stromaufwärts gelangen, verstreicht. Auch was die Verwendung der
(gegebenenfalls) darauffolgend bei der Verwendung der Matte erzeugten Schneidabfälle
im Verlauf der Arbeitsschritte zur Oberflächenbehandlung, des Schneidens in
Längsrichtung, der Verpackung und selbst des Versands betrifft, so ist sie sehr schwierig und
erfordert viele Eingriffe seitens des Personals, um die Abfälle aufzubereiten, sie nach
der Umwandlung in Flocken individuell zu lagern und dann die Entscheidung zu treffen,
sie wiedereinzuführen, und diese schließlich auszuführen.[0002]
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Wiederverwertung aller fasrigen
Schneidabfälle, die bei der Herstellung und der Verwendung der Mineralfasermatten
anfallen, zu vereinfachen, mechanisieren und generalisieren, oder zumindest den durch
die herzustellende Qualität maximal tolerierten Anteil davon wiedereinzuführen und
diese Grenze gegenüber den herkömmlichen Verfahren anzuheben.[0003]
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Die Wiedereinführung der Schneidabfälle der Fasermatten ist eine
herkömmliche Praxis, sowohl an den Produktionslinien für Matten auf der Basis von
Steinfasern wie den nach dem in der Patentschrift EP-A-0 059 152 Verfahren beschrieben
hergestellten als auch an den Produktionslinien für Glasfasern, beispielsweise nach
einem Verfahren von der Art des in der Patentschrift EP-A-0 091 866 beschriebenen. Es
besteht darin, die Schneidabfälle während der Ausbildung der Fasermatte in Form von
Flocken wiedereinzubringen. Bei dem ersten oben erwähnten Verfahren, das eine
einzige Faserquelle anwendet, haben die Schneidabfälle die Form von Flocken und werden
in den Ablageschacht eingeblasen, die Flocken werden zur gleichen Zeit wie die neuen
Fasern auf der Fördervorrichtung angesaugt, die ein Lochband ist, auf dem die
Primärmatte sich ausbildet. Bei dem anderen Verfahren, das eine Mehrzahl von
Faserherstellungseinheiten in Reihe verwendet, wurden zwei Techniken angewandt, entweder die
Einbringung der Schneidabfälle in Form von Flocken oberhalb der Fördereinrichtung,
zwischen zwei Faserproduktionsköpfen, oder - gemäß dem in der französischen
Patentschrift FR 2 559 793 beschriebenen Verfahren - unmittelbar in einen oder mehrere der
Ablageschächte. Abgesehen von der Erfordernis hinsichtlich der Umwandlung der
Schneidabfälle in Flocken sind zwei weitere Einschränkungen auferlegt, einerseits ist es
vorgeschrieben, daß die Schneidabfälle vor der Umwandlung in Flocken eine Dichte,
d. h. eine volumenbezogene Masse haben, die sich maximal von der volumenbezogenen
Masse der herzustellenden Matten unterscheidet mit einem Grenzwert, der von der
Beschaffenheit und der Verwendung der Matte abhängt. Des weiteren ist es nötig, daß
die Menge von wiederverwerteten Fasern einen bestimmten Anteil nicht übersteigt. Dies
hängt auch von der Qualität ab, die man bei den hergestellten Matten einzuhalten
anstrebt. Diese wiederum hängt von technischen Kriterien ab, wie beispielsweise der
praktischen Anwendung, für die das Produkt bestimmt ist, oder kommerziellen
Kriterien, wie beispielsweise der Herstellung eines Produktes im oberen oder unteren
Bereich, usw. Dieser Anteil muß jedenfalls in der Mehrzahl der Fälle unterhalb von
12% bleiben. Es ist des weiteren anzumerken, daß der akzeptierte Anteil umso geringer
ist, je mehr sich die volumenbezogene Masse der wiederverwerteten Fasern von
derjenigen der Matten unterscheidet. Es zeigt sich also, daß die beiden oben genannten Werte
nur beispielhaft sein können, da sie in Abhängigkeit von sehr unterschiedlichen
technischen oder kommerziellen Kriterien zusammenpassen müssen.[0004]
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Wie man sehen konnte, können die Abfälle zwei Ursprünge haben, zum
einen den systematischen, nämlich die begradigten Kanten der Matten, zum anderen den
zufälligen, nämlich die bei der Verwendung dieser Matte erzeugten Abfälle, wobei diese
Verwendung Abfälle unter den verschiedensten Bedingungen zur Verfügung stellen
kann: die meisten beruhen auf Produktionsschwierigkeiten: aus diesem oder jenem
Grund kommt es vor, daß unverkäufliche Produkte hergestellt werden, und je weiter
verarbeitet das Produkt oder je anspruchsvoller die Behandlung ist, desto höher ist das
Risiko. So können die sogenannten "oberflächenbehandelten" Produkte, d. h. solche, auf
deren Oberflächen eine Kaschierung aufgeklebt wurde, Schichtablösungen, Risse,
optische Mängel, usw. aufweisen. Es ist dann unmöglich, die hergestellte Platte oder Rolle
zu verkaufen oder sogar zu verwenden. In diesem Fall gibt es nur eine Alternative: das
fertige Produkt entweder wegzuwerfen oder seinen wesentlichen Bestandteil, d. h. den
Faseranteil, wiederzuverwerten. Die erstere Lösung verursacht Probleme im Hinblick
auf die Umwelt, und aus diesem Grund versucht man, die Fasern solcher
unverkäuflichen Platten oder Rollen im höchstmöglichen Grad wiederzuverwenden. Es wurden
unterschiedliche Verfahren vorgeschlagen, um die Kaschierung von dem Fasermaterial
abzutrennen, und es sei angenommen, daß sie angewandt wurden und daß man hier über
die Platten oder die Rollen aus bloßen Fasern verfügt. Es sind diese Fasern - ebenso wie
die von den Rändern der Matten stammenden Fasern - die man wiederzuverwerten
beabsichtigt. Es ist ein Verfahren zur Durchführung dieser Wiederverwertung, welches
die Erfindung vorschlägt.[0005]
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Weitere bekannte Verfahren wie die in den Patentschriften DE-A-
22 23 683 oder US-A-2 702 069 beschriebenen betreffen die Einbringung von Fasern
mit unterschiedlicher Beschaffenheit in die Herstellung von Dämmatten.[0006]
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Gemäß der Erfindung umfaßt das Verfahren zur Herstellung der
Mineralfasermatte die folgenden Schritte: Bildung von Fasern ausgehend von einem
Schmelzematerial, Ausziehen, Mitnahme durch einen Gasstrom; wobei das Fasergut bzw. die
Fasermasse anschließend auf eine Fördereinrichtung hingeführt wird, welche sie
sammelt und mitnimmt. Anschließend werden der Faserhauptmasse allogene
Fasermaterialien beigemengt, und diese wurden in Abhängigkeit von ihrer Dichte ausgewählt,
abge
wogen, homogenisiert, destrukturiert und mit einem konstanten volumetrischen
Durchsatz mitgenommen, um der Faserhauptmasse beigemengt zu werden.[0007]
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Vorzugsweise werden diese Materialien in Flocken umgewandelt.[0008]
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Des weiteren wurden die allogenen Fasermaterialien vor ihrem Einbringen
in die Faserhauptmasse gelagert, ihre Lagerung findet in Silos statt, in denen die Fasern
jeweils eine begrenzte mittlere Dichte besitzen.[0009]
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Die allogenen Fasermaterialien werden in den Lagervorräten mit
unterschiedlichen mittleren Dichten in solchen Mengen abgefaßt, daß die resultierende
mittlere Dichte mit derjenigen der Fasern der Hauptmasse kompatibel ist. Die Erfindung
sieht also vor, daß beim Austritt aus jedem Silo fortlaufend Wägungen durchgeführt
werden. In einem gleichen Silo werden die allogenen Fasermaterialien in Abhängigkeit
von ihrer jeweiligen Dichte und Menge und unabhängig von ihrer Herkunft vermischt.[0010]
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Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren werden die allogenen
Fasermaterialien zwischen dem Austritt aus den Silos und der Einbringung in die
Faserhauptmasse vermischt und dann destrukturiert.[0011]
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Es wird auch eine Vorrichtung zur Verwendung des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens vorgeschlagen.[0012]
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Des weiteren ist es bei einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit die erste
Kammwalze, die den volumetrischen Durchsatz begrenzt. Die zweite wiederum ist
derart reguliert, daß sie den wesentlichen Teil der bis zu ihr gelangten Fasermaterialien
extrahiert.[0013]
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit die Wiederverwertung von
Produkten im höchstmöglichen Grad, ermöglicht also die fast vollständige Beseitigung
der Umweltverschmutzung durch von Fasermatten stammende Mineralfasern, des
weiteren ermöglicht es dieses Verfahren, die Produktionskosten bedeutend zu senken,
insofern neue Fasern im Endprodukt durch Fasern ersetzt sind, die andernfalls verloren
gewesen wären.[0014]
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Die Beschreibung und die Figuren ermöglichen im folgenden das
Verständnis der Funktionsweise der Erfindung und ihrer Vorteile.[0015]
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Es zeigt:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung der Verfahren des Standes der Technik,
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Fig. 2 eine schematische Zusammenfassung all der durch die Erfindung
vorgeschlagenen Arbeitsschritte für die Wiederverwertung von Abfällen
auf einer Produktionslinie für Mineralfasern,
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Fig. 3 eine schematische Darstellung der für die Aufbereitung und Dosierung
der Flocken verwendeten Vorrichtung.
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[0016] Fig. 1 zeigt eine Produktionslinie einer Matte aus Mineralfasern, in diesem
Fall Glasfasern, hier mit dem Verfahren unter Verwendung der Zentrifugierung eines
Stromes von flüssigem Glas durch die Öffnungen in der Wand eines Behälters, der sich
in schneller Drehung befindet. Dieses Verfahren ist beispielsweise in der Patentschrift
EP-A-0 091 866 beschrieben. Bei einem solchen Verfahren werden im allgemeinen
mehrere Faserquellen verwendet, die aufeinanderfolgend Bahnen ablegen, welche durch
ihre übereinanderliegende Anordnung die Fasermatte bilden. In der Figur sind vier
davon dargestellt. Unter 1 ist das Schleuderorgan schematisch dargestellt, welches einen
Regen von Fasern 2 versprüht, der sich auf der Fördervorrichtung ablegt, im
vorliegenden Fall einem Lochband 3 aus Metall. Durch das Band wird Luft 4 angesaugt, so daß
die Matten 5 auf das Band gedrückt werden. Jede Schleudervorrichtung 1 ist nach außen
hin durch eine Wand 6 abgegrenzt, die einen Ansaugschacht bildet. Die Fasermatte 5
wird über eine sehr große Länge in der Richtung des Pfeiles 7 mitgenommen. Diese
Länge beträgt meistens um hundert Meter. Das System für den Transport der Matte ist
nicht dargestellt. Ebenso ist die Vorrichtung nicht dargestellt, die in jedem
Ansaugschacht das Versprühen eines flüssigen Bindemittels auf die Fasern durchführt, das
anschließend getrocknet und im Ofen 8 polymerisiert wird.
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[0017] Die Matte 5 wird danach zugeschnitten, um entweder Rollen oder Platten
zu bilden. Die Formgebung der Matte zur Herstellung des Endproduktes macht es
erforderlich, daß die unregelmäßigen Längskanten der Matten zuvor entfernt werden. Auf der
Produktionslinie muß daher ein systematisches Schneiden der Ränder in Längsrichtung
vorgenommen werden. Diese sind als 9 in Fig. 1 zu sehen. Sie werden zu einer
Zerkleinerungsvorrichtung 10 mitgenommen, welche sie in Faserflocken umwandelt, deren
Dimensionen von einem bis zu mehreren Zentimetern reichen. Diese Flocken, die
mit
tels der von einem Gebläse 11 herbeigeführten Luft bewegt werden, werden auf
klassische Weise direkt nach stromaufwärts befördert, dort wo die Fasermatte sich
herausbildet. Dort werden sie wieder in die Matte eingebracht, entweder zwischen den
Ansaugschächten, oder auf eine gleichmäßigere Weise, gemäß dem in der Patentschrift
FR 2 559 793 beschriebenen Verfahren, unmittelbar in die Fasermasse in jedem der
Ansaugschächte. In Fig. 1 ist diese Technik der Einbringung der Fasern im
Ansaugschacht schematisch dargestellt, die Einbringung findet an jeder Bahn von neuen Fasern
wie etwa 2 durch die Leitungen 12 statt, deren Zahl in jedem der Ansaugschächte zwei
beträgt. Zwischen dem Gebläse 11 und den Leitungen 12 müssen die
wiedergewonnenen Fasern dann einen langen Weg 13 bis zu einem Verteiler 14 durchlaufen, der
identische Durchsätze von wiederverwerteten Fasern auf die vier dargestellten
Ansaugschächte hinführt. Sie durchlaufen also die vier Kanäle 15 vor ihrer Ankunft an den
Verteilern 16, die den für jede der Leitungen 12 bestimmten Strom gleichmäßig
aufteilen.
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[0018] Bei stabilisiertem Betrieb, d. h. wenn über lange Perioden hinweg die
gleiche Art von Endprodukt, d. h. mit der gleichen Dichte und mit dem gleichen
Bindemittel, hergestellt wird, werden die von den Rändern 9 stammenden Flocken ohne
Schwierigkeit in die Matte 5 eingebracht.
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[0019] Dennoch ist es klar, daß die Zeit, die zwischen der Herstellung einer
gegebenen Matte und der Einbringung der von dieser Matte stammenden Schneidabfälle in
die Ansaugschächte vergeht, sehr lang ist. So beispielsweise auf einer Linie von der Art
in Fig. 1 mit vier Einheiten mit einer Zerfaserungsleistung von 15 Tonnen pro Tag und
einer Mattenbreite von 1,20 m, wird im Fall der Herstellung einer Matte mit 60 kg/m³
bei 10 cm Dicke eine Verzögerung in der Größenordnung von 20 Minuten zwischen der
Produktion einer Matte und der Wiedereinführung ihrer Ränder in die darauffolgend
hergestellte Fasermatte gemessen. Bei einer beständigen Produktion bleibt diese
Verzögerung ohne Folgen, wenn die Produktion jedoch umgestellt wird, gibt es bei einem
großen Unterschied zwischen den Dichten der beiden Matten, der die Wiederverwertung
der alten Fasern unmöglich macht, keine andere Lösung als eine Lagerung von großen
Mengen (bei dem gewählten Beispiel 14 m³) in Erwartung einer zukünftigen gleichen
Produktion oder das Wegwerfen der betreffenden Schneidabfälle. Die Lösung der
Wiederverwertung der Fasern im Schmelzofen für das Glas oder die Schlacken kann
ebenfalls ins Auge gefaßt werden, ist aber kostspielig (erfordert das erneute Schmelzen der
Fasern) und kann gewisse Schmelzparameter wie das Redox-Gleichgewicht des
Schmelzbades durcheinanderbringen.
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[0020] Aber auch bei den traditionnellen Produktionslinien strebt man an, die
Abfälle außerhalb der Linie, beispielsweise infolge von Mängeln hergestellter
Fasermaterialien wiederzuverwerten. Beabsichtigt man, solche Produkte wiederzuverwerten
nachdem man sie von allogenen Bestandteilen befreit hat, wie beispielsweise von
Materialien, die als Kaschierungen dienen, bieten sich zwei Fälle an: entweder sind sie mit
der augenblicklichen Produktion kompatibel (gleiches Bindemittel und ähnliche Dichte)
und können somit den Rändern zugegeben werden, bis sie mit diesen einen begrenzten
Bruchteil der fertigen Matten darstellen, beispielsweise 10%, wobei dieser Grenzanteil
von der angestrebten Qualität und der Dichte der hergestellten Matte abhängt. Wenn
hingegen die Materialien nicht kompatibel sind und man anstrebt, die Abfälle
wiederzuverwenden, ist die einzige Möglichkeit, abgesehen von einer Wiederverwertung im
Schmelzofen, die Lagerung in Erwartung einer erneuten Produktion des Materials,
dessen herzustellende Dichte und/oder Qualität die Wiedereingliederung der gelagerten
Abfälle erlaubt.
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[0021] Immer noch mit Bezug auf Fig. 1 findet man den Kreislauf zur
Wiederverwertung der fertigen Produkte. Mit 17 ist eine Zerkleinerungsvorrichtung bezeichnet,
in welche die von ihrer Oberflächenkaschierung befreiten Platten 18 (oder Rollen)
eingebracht sind. Das Gebläse 19 treibt die in der Luft suspendierten Flocken zum Verteiler
20, der sie - je nach der ursprünglichen Dichte der Platte 18 (oder der Rolle) durch den
Kanal 21 zum Lagersilo 23 fördert - das beispielsweise für die leichten Produkte
reserviert ist, wobei die übrigen durch die Leitung 22 zum Silo 24 gebracht werden, das in
diesem Beispiel für die dichteren Produkte reserviert ist.
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[0022] Je nach der Art (Dichte, angestrebte Qualität) der in Produktion
befindlichen Matte 5 wird aus dem Lagervorrat von leichten Materialien des Silos 23 oder
demjenigen von schweren Materialien des Silos 25 abgegriffen. Bei dem traditionellen
Verfahren wird zur Einstellung des Durchsatzes der wiederverwerteten Produkte auf den
Zielwert, der von den wiederzuverwertenden Mengen und den tolerierbaren Maxima
abhängt, was wiederum von der Art des in der Herstellung befindlichen Produktes und
den schon wiedereingebrachten Mengen der von den Rändern stammenden Flocken
abhängt, eine diskontinuierlich arbeitende Wippe 25 verwendet, die sich fortlaufend mit
Flocken belädt und dann leert, wenn die Ladung ein vorher festgelegtes Gewicht
erreicht. Die gesamte Ladung wird dann auf die Förderbänder 26 und 27 geschüttet, um
schließlich mittels eines hier nicht näher dargestellten Gebläses in den Kreislauf 13
ein
zutreten. Die von dieser zweiten Sorte von Abfällen durchlaufene Bahn ist dann die
gleiche wie diejenige der von den Rändern stammenden Abfälle.
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[0023] Das soeben beschriebene System der Wiederverwertung von Abfällen, das
es auf einer auf eine einzige bestimmte Art von Fabrikation ausgelegten Linie
ermöglichen würde, eine größtmögliche Menge von Abfällen wiederzuverwerten, weist, wie
man gesehen hat, zahlreiche Nachteile auf. Unter diesen betreffen die einen die
Wiederverwertung der Seitenstreifen bei Produktionsumstellungen und sind im
Vorhergegangenen ausführlich erläutert worden; sie sind sehr hinderlich, da es vorkommt, daß eine
Produktion weniger als eine Stunde dauert, wobei die übrigen Nachteile die Dosierung
und Eingliederung der von fertigen Produkten stammenden Abfälle betrifft. Der erste
Schritt des Zyklus, der mit dem Einbringen der Platte 18 in die
Zerkleinerungsvorrichtung 17 beginnt, um mit der Lagerung der Flocken von leichten Produkten im Silo 23
und der dichten Flocken im Silo 24 abzuschließen, funktioniert im allgemeinen sehr gut.
Es ist der zweite Abschnitt zwischen dem Abfassen in den Silos bis zur Einbringung in
den Verteiler 14, der bei der Dosierung der Abfälle große Probleme verursacht.
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[0024] Es sei wie oben das Beispiel der Produktion einer Matte auf der Basis von
dichten Produkten mit einer Breite von 1,20 m mit den vier in Fig. 1 dargestellten
Schleuderorganen angenommen. Bei diesem Beispiel erzeugt das Beschneiden der
Seitenstreifen 8% Abfälle, die mittels des Kanals 13 kontinuierlich wiederverwertet
werden. Die durchgeführte Produktion ist hier für einen Endverbrauch bestimmt, der
beispielsweise 12% Abfälle toleriert. Es hätte also möglich sein müssen, ein Maximum
von 4% aus dem Silo 24 stammender Abfällen einzubringen. Der theoretisch
einzubringende Strom ist, wenn die weiter oben beschriebenen Parameter vorgegeben sind,
1,6 kg/min. Die Waagen 25 funktionieren folgendermaßen: beim Austritt aus den Silos
wird ein annäherungsweise bei dem angestrebten Durchsatz liegender, eingeregelter
Flockendurchsatz hergestellt, in gleichmäßigen Zeitabständen wird die genaue
angestrebte Ladung freigegeben und fällt auf das Förderband 26. Bei dem in Rede stehenden
Beispiel ist es eine Ladung von 530 Gramm, die alle 20 Sekunden herabfällt. Ein
solches System stellt somit einen guten mittleren Durchsatz, jedoch einen sehr
unterschiedlichen momentanen Durchsatz zur Verfügung. Im Verlauf des darauffolgenden
Transports gleichen sich zwar die Unterschiede leicht aus, man trägt jedoch zu einer
Schwankung der globalen Quantität von wiederverwerteten Flocken um den Zielwert
bei. Da im vorliegenden Fall aus kommerziellen Gründen der Wert von 12% nicht
überschritten werden darf, ist man gezwungen, die Quantität von wiederverwerteten
Flocken ausgehend vom Silo 24 beispielsweise auf 10% zu verringern, um
sicherzugehen, daß die maximale Toleranz niemals überschritten wird.
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[0025] Die traditionellen Verfahren der Wiederverwertung der von mangelhaften
fertigen Produkten stammenden Abfälle sind durch die Schwierigkeiten der
Eingliederung von Flocken allogener Herkunft in die Matten eingeschränkt. Die in den Silos 23
und 24 gelagerten Flocken werden nämlich abgegriffen und dann befördert und
schließlich als solche der Masse von neuen Fasern beigemischt. Sie bleiben also in
unveränderter Form in der fertigen Matte, wo sie Ungleichmäßigkeiten von beachtlichen
Abmessungen bilden.
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[0026] Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung, Auswahl,
Lagerung, Dosierung bei gleichzeitiger Destrukturierung, und dann schließlich
Verteilung der Abfälle, die von den Rändern an der Linie ebenso wie von Schneidabfällen wie
auch von Ausschuß außerhalb der Linie stammen. Gewisse Einzelteile sind die gleichen
wie in Fig. 1, insbesondere im Hinblick auf die eigentliche Linie, von den
Ansaugschächten 28 bis zu der Matte 5 am Ende der Linie. Die Verarbeitung der Längskanten 9
wendet die Zerkleinerungsvorrichtungen 10 und die Gebläse 11 an.
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[0027] Die Zerkleinerungsvorrichtungen werden hier auf die folgende Weise
versorgt:
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Der durch Sägen, Scheiben oder Wasserstrahlen abgeschnittene
Seitenstreifen tritt in eine horizontale Leitung ein, auf die eine vertikal oder schräg
verlaufende Leitung folgt, die an der Hammermühle endet, welche entweder
unterhalb der Linie oder vorzugsweise in der Grube angebracht ist, was die
Wartungsarbeiten erleichtert und den Lärm verringert. Pro Seitenstreifen ist
eine Hammermühle vorhanden. Die Mindestlänge der horizontalen Leitung
beträgt 500 mm. Ihr Querschnitt beträgt beispielsweise 340 · 350 mm.
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[0028] Stromaufwärts von der horizontalen Leitung drückt eine motorgetriebene
Rolle den Randstreifen flach und hält ihn dabei fest. Dies verhindert das Reißen des
Randes hinter der Schneidsäge. Die Länge des vertikal oder des schräg verlaufenden
Abschnitts beträgt ca. 2,5 m (je nach der Tiefe der Grube).
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[0029] Je nach der Breite des Produkts kann der Abstand zwischen den
horizontalen Leitungen mittels zweier Motoren und zweier Spindeleinheiten eingestellt werden.
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[0030] Die vertikalen Leitungen haben an ihrem oberen Ende einen Konus, der es
ermöglicht, den vertikalen Abschnitt trotz der Änderungen des Abstands zwischen den
horizontalen Leitungen fest zu halten.
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[0031] Als Zerkleinerungsvorrichtung werden Hammermühlen verwendet. Die
Hammermühle besteht aus einem Rotor mit 450 mm Durchmesser, einer Länge von
400 mm, und weist 90 Schlagorgane auf, die auf drei Reihen verteilt sind, seine
Drehgeschwindigkeit ist in der Größenordnung von 1500 U/min. Der Rost ist aus Manganstahl
mit den Abmessungen 40 · 40 mm.
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[0032] Beim Austritt aus jeder Zerkleinerungsvorrichtung führt ein Ventilator 11
den Abtransport der Flocken durch.
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[0033] Die technischen Daten des Ventilators sind so berechnet, daß eine
Geschwindigkeit von 20 m/s in den Rohrleitungen mit einem Durchmesser von 200 bis
250 mm erreicht wird, entsprechend einem Durchsatz 4 von ca. 3500 m³/h. Der
Gesamtdruck ist hierbei in Abhängigkeit von den Lastverlusten aufgrund der
Zwischenschaltung der Rohrleitungen berechnet.
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[0034] Die für den Rotor und das Gehäuse verwendeten Materialien besitzen eine
gute Abriebfestigkeit.
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[0035] Beim Austritt aus den Ventilatoren 11 finden sich hier Verteiler 29, die in
der Lage sind, den Flocken eine Richtung zu geben, entweder in die Leitung 30,
beispielsweise wenn sie leicht sind, oder in die Leitung 31, wenn sie eine größere Dichte
haben, sie treten also in den leichten Hauptkreislauf 21 oder in den schweren
Hauptkreislauf 22 ein, der sie auf das Silo 23 bzw. 24 hin leitet. Der Kreislauf der
Schneidabfälle oder der von Ausschuß stammenden fertigen Produkte 18:
Zerkleinerungsvorrichtung 17, Gebläse 19, Verteiler 20 und dann Hauptkanal 21 bzw. 22 besteht wiederum
aus Bestandteilen, die genau die gleichen wie die schon beschriebenen sind. In Fig. 2 ist
einfach zu erkennen, daß der Kreislauf für die Ränder nach der Trennung nach Dichte
wieder in den Kreislauf für Schneidabfälle und Ausschußware eingemündet ist, so daß
ein einziger Kreislauf gebildet ist, derjenige der allogenen Fasermaterialien. Die
Förderung in Silos wie 23 oder 24 ist somit systematisch. Diese Silos sind beispielsweise
Zylinder mit vertikaler Achse mit einem Fassungsvermögen von jeweils 4 m³. Über
jedem von ihnen ist ein Kondensator (43, 44) angeordnet, der die Trennung von Luft
und Flocken ermöglicht. Sie sind mit Filtern ausgerüstet, um die Stäube vor der
Rückleitung der Luft zu eliminieren. In den Figuren sind nur zwei Silos dargestellt: das eine,
24, für die dichten Produkte, das andere, 23, für die leichten Produkte. Im Verlauf der
Versuche wurde die Grenze zwischen leichten Produkten und schweren Produkten auf
eine volumenbezogene Masse von 20 kg/m³ festgelegt. Die Verteiler 20 oder 29 in
jedem der Kreisläufe für die Zuführung von Flocken werden je nach der
volumenbezogenen Masse der Flocken geschaltet, mit denen sie versorgt werden, entweder in der
Leitung 21, wenn ihre Dichte gering ist, oder in der Leitung 22, wenn ihre
volumenbezogene Masse die festgesetzte Grenze überschreitet. Diese Grenze hängt vom Bereich
der auf den Linien hergestellten Produkte ab (im Fall von Fig. 2 kann sie von 8 bis
110 kg/m³ betragen), aber sie hängt genausogut von den jeweils in den
unterschiedlichen Dichten hergestellten Mengen ab, ebenso wie sie auch von dem jeweils tolerierten
Beimengungsverhältnis abhängt, das je nach der letztlichen Anwendung des Produktes
unterschiedlich ist: eine als Füllstoff in einem Asphalt vorgesehene Faser hat in dieser
Hinsicht nicht die gleichen Anforderungen zu erfüllen wie die, die beispielsweise eine
zur Dämmung von Dachstühlen vorgesehene Rolle bildet.
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[0036] Die Anzahl der in Fig. 2 dargestellten Silos ist zwei, aber es ist
offensichtlich, daß eine feinere Einteilung der wiederzuverwertenden Flocken von Interesse sein
kann. Es wird also die Anzahl von Silos erhöht, was eine Verfeinerung der Angleichung
zwischen den jeweiligen Dichten der wiederverwerteten Flocken und der in Produktion
befindlichen Matten ermöglicht.
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[0037] Der darauffolgende Verlauf der wiederverwerteten Flocken ist beim
Austritt aus den Silos (23, 24) identisch mit demjenigen von Fig. 1, dort finden sich
aufeinanderfolgend die Waagen 25, die Förderbänder 26 und das Hauptförderband 27. Der
wesentlich neue Bestandteil im Kreislauf ist die Maschine 32. Es handelt sich um eine
als "Ballenbrecher" bezeichnete Maschine mit mehrfacher Funktion. Zuallererst ist es
für gewöhnlich die Funktion dieser Art von Maschine, die Verschlingungen zwischen
den Fasern zu "brechen". Im Verlauf der mannigfaltigen vorausgegangenen
Arbeitsschritte können die Flocken nämlich zusammengepreßt, verdichtet, verklumpt worden
sein, und man muß versuchen, ihnen ihre anfängliche Konfiguration wiederzugeben,
ihre Eingliederung unter die neuen Fasern wird dann umso besser sein. Man möchte
sogar noch weiter gehen: die ursprünglichen Flocken destrukturieren, "aufplatzen"
lassen, um ihre Eingliederung in die Masse von neuen Fasern und somit in die Matten zu
erleichtern. Eine zweite Funktion dieser Maschine, die von den Ballenbrechern für
gewöhnlich nicht verlangt wird, ist es, die Flocken zu vergleichmäßigen, die mehrfach
unterschiedlicher Herkunft sind: Ränder einerseits und feine Produkte andererseits, aber
unter ihnen ebenso Flocken mit einer voneinander unterschiedlichen Historie. Eine
völlig neuartige dritte Funktion wird ebenfalls von dieser Maschine erfüllt. Die
Funktion ist neuartig, weil das hier gestellte Problem gewöhnlich nicht an den
Produktionsstätten auftritt, wo solche Maschinen aufgestellt sind, es handelt sich darum, den
Durchsatz beim Austritt aus den Waagen konstant zu machen, der periodisch schwankt, wie
man gesehen hat. Die zyklischen Schwankungen müssen derart "geglättet" werden, daß
darüberliegende Durchsätze im Verhältnis zum mittleren Durchsatz die
darunterliegenden ausgleichen. Somit wird ein konstanter volumetrischer Durchsatz erzielt.
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[0038] Die Maschine 32 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Das Produkt verläßt
das in Fig. 2 dargestellte Förderband 33, das die Flocken auf der linken Seite über die
Maschine heraufbefördert hat. Der Einlaß in die Maschine bei 34 stellt sich als ein Trog
dar, dessen Boden aus dem Förderband 35 besteht. Dieses letztere ist mit konstanter
Geschwindigkeit angetrieben, also lagern sich die Flocken periodisch darauf ab, wie sie
im Betrieb von der Waage 25 zugeführt werden.
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[0039] Dieses Förderband 35 versorgt wiederum ein Transportband 36, das den
Boden eines Bottichs mit konstanter Füllhöhe bildet, da er mit einem hier nicht näher
dargestellten Ultraschallsystem ausgerüstet ist, das es den Flocken von allogenen
Fasermaterialien, die diesen füllen, erlaubt, eine konstante Dicke einzunehmen. Wenn
die gewählte Füllhöhe erreicht ist, hält der Antriebsmotor für das Förderband 35 an und
die Faserzuführung wird augenblicklich unterbrochen. Auf diese Weise nehmen die
Flocken im Bottich 37 eine begrenzte Höhe ein, die derart gewählt ist, daß die Fasern
mit einem konstanten Durchsatz nach oben mitgenommen werden, der der
Durchschnittswägung der Waage 25 entspricht. Die Mitnahme nach oben wird mittels des mit
Spitzen versehenen Förderbandes 38 in Verschiebung mit einer konstanten
Geschwindigkeit durchgeführt. Diese Geschwindigkeit kann mittels einer hier nicht dargestellten
manuellen Steuerung eingestellt werden.
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[0040] Oberhalb des mit Spitzen versehenen Förderbandes gelangen die Flocken
zur Kammwalze 39, die vier mit Spitzen versehene Mantellinien aufweist und
gegenläufig dazu dreht, sie schleudert überschüssige Flocken nach unten und gewährleistet
dadurch einen völlig regelmäßigen Faserdurchsatz. Des weiteren dringen die Zähne der
Kämme in die von den Spitzen des Bandes gehaltenen Flocken ein und führen hierdurch
die angestrebte "Destrukturierung" herbei. Eine zweite identische Walze 40, die in der
Richtung des Stromes dreht, erfüllt eine ähnliche Funktion und nimmt alle Fasern von
der mit Spitzen versehenen Oberfläche ab und befördert sie auf die schiefe Ebene 41
zum Auslaß 42 der Maschine.
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[0041] Unterhalb dieses Auslasses befindet sich das Transportband 45, das einen
hier nicht näher dargestellten Ventilator beliefert. Dieser fördert den gleichmäßigen
Strom der von der Maschine 32 herbeigeführten allogenen Fasermaterialien zum
Verteiler 46, der so viele Kanäle versorgt, wie es Ansaugschächte 28 gibt. Vor dem
Verteilen in jeden der Schächte trennen Verteiler 47 aufs neue den Strom von
wiederverwerteten Fasern in zwei gleiche Ströme, die jeweils als Zweiergruppen die
Ansaugschächte versorgen, wo sie der Faserhauptmasse beigemischt werden.
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[0042] Es ist somit ersichtlich, daß es die Verwendung der Maschine 32
ermöglicht, einen konstanten und gut begrenzten volumetrischen Durchsatz zu liefern, da er
der von der Waage 25 durchgeführten Wägung entspricht.
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[0043] Die Erfindung erlaubt also die Versorgung der Produktionslinien für
Steinfasern oder Glasfasern unmittelbar nach den Zerfaserungseinheiten mit einem
gleichmäßigen Durchsatz von destrukturierten, geöffneten Flocken. Diese beiden Elemente,
gleichmäßige Zuführung einerseits und Destrukturierung der Flocken andererseits,
tragen jeweils dazu bei, die Eingliederung der allogenen Fasern in das neue Fasergut zu
erleichtern. So kann man nötigenfalls immer den maximalen Durchsatz von
wiederverwerteten Fasern wählen, der mit den augenblicklich vorherrschenden
Qualitätsanforderungen kompatibel ist, die, wie es sich gezeigt hat, von der Art der hergestellten
Produkte, ihrer letztendlichen Bestimmung und der Art der wiederzuverwertenden Fasern
abhängen.
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[0044] Die folgenden Beispiele vermitteln ein Verständnis davon, wie es die
Lagerung der allogenen Fasermaterialien ermöglicht, die mittlere Dichte der in die
Faserhauptmasse wiedereingebrachten Fasern in den Silos, in denen die mittlere Dichte
begrenzt ist, zu kontrollieren.
Beispiel 1
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[0045] Auf einer Linie für Glasfasern mit Schleuderorgan, welche vier
Zerfaserungsköpfe aufweist und pro Tag 60 Tonnen mit 1,30 m Bruttobreite bei einer
Nutzbreite von 1,20 m produziert, hat man folglich in der Größenordnung von 8%
Seitenstreifenabfällen. Der Eintrag von Abfällen aus fertigen Produkten war an diesem Tag
Null. Die Linie ist mit zwei Lagersilos, dem Silo A für die leichten Produkte und dem
Silo B für die dichten Produkte, ausgerüstet. Zu dem beispielhaften Zeitpunkt war die
Grenzdichte zwischen A und B 30 kg/m³, die mittlere Dichte war im Silo A:
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dA = 20 kg/m³
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und im Silo B:
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dB = 60 kg/m³
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[0046] Die bei dem Beispiel durchgeführte Herstellung war die eines Produktes
mit sehr hoher Dichte df = 90 kg/m³. Es zeigt sich, daß bei einem gegebenen Markt, und
insbesondere wenn seine Verwendungsbedingungen einzig in Bezug auf die
Verdichtung vorgegeben sind, kein Problem mit dem Zusammenhalt der Matten auftritt, und der
tolerierte Anteil von leichten Flöcken ist hoch. Empirisch hat es sich gezeigt, daß dieser
Anteil bei Anwendung der erfindungsgemäßen Techniken mit einem Produkt, dessen
Dichte gleich derjenigen der hergestellten Matten ist, d. h. gleich df, 8 Vol.-% erreichen
kann, daß sie aber bis zu 15% betragen kann, wenn seine mittlere Dichte 15 kg/m³
beträgt. Zwischen den beiden ist eine Interpolation möglich, d. h. beispielsweise, wenn
man Flocken mit einer mittleren Dichte von 30 kg/m³ wiedereinführen möchte, kann
man davon 13,5% wiedereinführen und, wenn ihre Dichte 60 kg/m³ beträgt, 11%. Im
konkreten Beispielsfall wurde diese letztere Möglichkeit gewählt, und es wurde also die
Gesamtheit der wiederzuverwertenden Produkte im Silo B verwendet, dessen Waage
darauf eingestellt wurde, im Durchschnitt 275 kg/h zu liefern. Die Maschine 32 von Fig.
2 ist so geregelt, daß genau der konstante volumetrische Durchsatz der festgelegten
Quantität gewährleistet ist. Durch diese. Wahl wird der Vorrat von Abfällen im Silo B
leicht gesenkt. Die stündlich eingeführte Quantität (in das Silo B, da ihre Dichte,
90 kg/m³, über der festgelegten Grenze von 30 kg/m³ liegt) entspricht dann 8% der
Produktion, wenn die abgegriffene Menge 11% beträgt. Des weiteren nimmt die
mittlere Dichte des Lagervorrats zu. Dieser Parameter - Disposition der Abfallvorräte -
kommt noch zu den vorher erwähnten hinzu. Er bildet einen Teil der vor der Wahl der
mittleren Dichte und der wiedereinzuführenden Quantität in Betracht zu ziehenden
Elemente.
Beispiel 2
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[0047] Die Produktionslinie für Glasfasern gemäß dem Verfahren der
europäischen Patentschrift EP A 0 091 866 weist sechs Zentrifugierköpfe mit einer Produktion
von 120 Tonnen/Tag auf. Die Nettobreite beträgt 2,40 m, und die Kantenabfälle machen
4% der Produktion aus. Die Lagerung findet in drei Silos A, B und C statt, deren
mittlere Dichte dA = 12 kg/m³, dg = 20 kg/m³ bzw. dc = 50 kg/m³ beträgt.
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[0048] Am Tag des Beispiels war die Produktion die einer Matte mit einer Dichte
von 30 kg/m³ und die Einträge von wiederzuverwertenden fertigen Produkten, die in die
Silos eingebracht werden sollten, machten eine Quantität von 200 m³ pro Tag mit einer
Dichte von 10 kg/m³ aus. Aus produktionstechnischen Gründen strebt man hierbei an,
die gleiche mittlere Dichte im Silo B einzuhalten, man führt also in dieses alle von den
Seitenstreifen stammenden Schneidabfälle (200 kg, d. i. 6,7 m³ pro Stunde) ein, und es
wird das gleiche Volumen von Abfällen von fertigen Produkten mit einer Dichte von
10 kg/m³ eingebracht. Der Rest der Abfälle von fertigen Produkten wird im Silo A
gelagert, in dem die mittlere Dichte etwas geringer wird. Das an dem betreffenden Tag
hergestellte Produkt vertrug 8 Vol.-% Abfälle, aber mit einer mittleren Dichte ähnlich
derjenigen der Produkte in Herstellung. Es wurde also aus dem Silo B ein Strom von
8,9 m³/h (178 kg) und aus dem Silo C von 4,4 m³/h (220 kg) abgefaßt; diese Mengen
werden vermischt und nach gleichmäßiger Verteilung in die Ablageschächte der 6
Faserherstellungseinheiten eingebracht.
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[0049] Es wäre aber ebenfalls möglich gewesen, ein Volumen c vom Silo C und
ein Volumen a vom Silo A abzufassen wie:
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a + c = 13,3
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13,3 · 30 = 12a + 50c
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Daraus ergibt sich
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a = 7 m³/h
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und
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c = 6,3 m³/h
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[0050] Es zeigt sich also, daß dies zahlreiche Möglichkeiten in der Wahl der
Parameter sind, die dem Produktionsplaner dank der Erfindung zur Verfügung stehen.
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[0051] Die erfindungsgemäße Technik ermöglicht also nicht nur eine fortlaufende
Wiedereinführung der von den Seitenstreifen der Matten stammenden Schneidabfälle,
wo die vormaligen Techniken eine Unterbrechung dieser Wiedereinführung bei
Produktionsumstellungen verlangten, sondern läßt des weiteren die Wiederverwertung von
Abfällen unbesehen ihrer Herkunft und der Art ihrer Fasern zu. Die einzige
Einschränkung ist, daß es nötig ist, über eine ausreichende Lagerung zu verfügen, so daß
abgewartet werden kann, bis die Produktion mit der Art der Fasern, die man
wiedereinzuführen beabsichtigt, kompatibel ist.
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[0052] Die systematische Wiederverwertung der von fertigen Produkten
stammenden Fasern ist insbesondere günstig für den Schutz der Umwelt.
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[0053] Des weiteren verwirklicht man durch Ermöglichung der Wiedereinführung
der maximal tolerierbaren wiederverwerteten Fasermenge eine wichtige Einsparung auf
die Gestehungskosten. Man ersetzt nämlich in dem fertigen Produkt neu hergestellte
Fasern durch Fasern, die andernfalls weggeworfen worden wären und nichts gekostet
haben und es ermöglicht haben, die Kosten zu eliminieren, die ihre Beseitigung
verursacht hätte. Die Zusatzkosten beschränken sich auf diejenigen für die Umwandlung des
fertigen Produktes in in den Silos lagerbare Flocken und auf einige darauffolgende
Förderschritte.
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[0054] Es zeigt sich also, daß der im Bereich des Umweltschutzes verwirklichte
Fortschritt demjenigen der 80er Jahre gleichkommt, als die industrialisierten Länder mit
der Wiederverwertung von Glasflaschen begannen.