DE69407397T2

DE69407397T2 - Gebrochenes glas

Info

Publication number: DE69407397T2
Application number: DE69407397T
Authority: DE
Inventors: Martin Bursell; Lars Haerdelius; Sven Jaeras; Stephan Schwartz; Christopher Sylwan
Original assignee: SVENSK GLASATERVINNING AB
Current assignee: SVENSK GLASATERVINNING AB
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2014-02-01
Also published as: EP0682647A1; ATE161244T1; WO1994018136A1; DE69407397D1; SE9300398D0; FI953607A; FI953607A0; AU6047494A; NO953087D0; NO953087L; SE503699C2; EP0682647B1; DK0682647T3; SE9300398L; FI104978B

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine völlig neue Verwendung für Glasabfälle vom Einwegtyp und ähnlicher Art, insbesondere für Glas, wie es in Recyclingbehältern gesammelt wird. Im spezielleren hat es sich erwiesen, daß solches Glas nach einer besonderen Aufarbeitung ausnehmend gut als Weißpigment in verschiedenen Medien, besonders in Anstrichfarben, funktioniert. Die Erfindung kann demnach als zum Bereich der anorganischen Pigmente gehörig bezeichnet werden.

Hintergrund der Erfindung

Glasabfälle verschiedener Art, insbesondere gewöhnliches Haushaltsglas vom Einwegtyp, d.h. Flaschen und Einmachgläser und ähnliches, sind heutzutage im allgemeinen ein Zielobjekt für die Sammlung in speziellen Recyclingbehältern, d.h. zur Herstellung von neuem Glas. Allerdings besteht ein großes Problem bei diesem Glas darin, daß der Marktwert sehr gering ist. Das bedeutet, daß beispielsweise die Glashersteller zur Zeit lediglich etwa 0,16 Schwedische Kronen pro Kilogramm bezahlen, weil Rohglas sie nur etwa 0,40 Schwedische Kronen pro Kilogramm kostet und weil die Verwendung von gesammeltem Einwegglas kostspielige Maßnahmen, wie Waschen und Aussortieren von Metallen und Porzellan, einschließt. Mit anderen Worten, die Profitabilität ist derzeit in vielen Fällen nicht einmal ausreichend, um die Kosten längerer Transporte zu verschiedenen Glasfirmen zu decken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat es sich überraschenderweise herausgestellt, daß gesammeltes Einwegglas nach einer nicht besonders kostspieligen Behandlung ausnehmend gut als Weißpigment, besonders in Anstrichfarben, funktioniert. Dementsprechend sollten große Mengen solchen Glases als billiges und umweltverträgliches Pigment verwendbar sein, aber dennoch einen signifikant höheren Erlös liefern als die vorstehend erwähnten 0,16 Schwedischen Kronen pro kg. In diesem Zusammenhang kann erwähnt werden, daß der schwedische Jahresumsatz an Titandioxid in der Farbenbranche bei etwa 20000 Tonnen liegt.
Sowohl weißgefärbte Anstrichfarben als auch getönte Farben mit einer weißen Grundlage erfordern aus offensichtlichen Gründen das Zumischen eines weißen Farbpigmentes. Verschiedene Materialien anorganischen Ursprungs sind als Pigmente dieses Typs erhältlich, von denen das wertvollste Produkt im Hinblick auf Deckkraft und Weißgrad Titandioxid ist. Titandioxid ist jedoch auch das teuerste Material in diesem Zusammenhang und kostet derzeit etwa 15 Schwedische Kronen pro kg. Außerdem ist Titandioxid in vielen Färbemilieus viel zu weiß und aus diesem Grund sowie entsprechend aus Kostengründen wird manchmal der Ersatz oder das Strecken von Titandioxid mit billigeren Weißpigmenten gewählt. Zinkoxid und Kreide können als Beispiele für billigere Weißpigmente genannt werden, wobei Kreide beispielsweise nicht mehr als einige Schwedische Kronen pro kg kostet. Bei der Verwendung von Zinkoxid oder Kreide muß allerdings berücksichtigt werden, daß diese beiden Materialien schwächere Deckkraft und schwächeren Weißgrad als Titandioxid haben und es müssen deshalb viele Faktoren abgeschätzt werden, wenn Titandioxid als Weißpigment ausgetauscht oder ersetzt wird.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat es sich somit erwiesen, daß transparentes Glas, beispielsweise von der Art, wie es in Behältern für Einwegglas gesammelt wird, bei ausreichend feiner Verteilung ein sehr weißes Pulver liefert, welches hervorragend als Pigment in verschiedenen Umgebungen funktioniert. Unter anderem zeigt das resultierende weiße Pulver einen solchen Weißgrad und andere in diesem Zusammenhang wertvolle Eigenschaften, etwa hoher Brechungsindex, Inertheit, Deckkrafi und Klarheit, daß es sogar Titandioxid in vielen Umgebungen ersetzen kann. Die enormen Kosteneinsparungen, die dies mit sich bringt sind leicht einzusehen und obendrein ist das neue erfindungsgemäße Pigment umweltfreundlich und die neue erfindungsgemäße Verwendung löst zumindest teilweise die Probleme, die heute im Zusammenhang mit der Aufarbeitung von Einwegglas oder zerkleinertem Glas bestehen.
Selbst in jenen Fällen, wo das erfindungsgemäße neue Produkt Titandioxid nicht ersetzen kann, ist es in diesen Milieus zumindest ein herausragendes Ersatzmaterial beispielsweise für Zinkoxid oder Kreide.
Wenngleich die Erfindung nachstehend primär in Bezug auf die Verwendung des Weißpigmentes als Farbpigment d.h. in Anstrichfarben, erklärt wird, ist das neue erfindungsgemäße Pigment selbstverständlich in zahllosen anderen Umgebungen verwendbar, wo Weißpigmente aus anorganischen Materialien benutzt wurden. Beispiele für solche Anwendungen sind die Verwendung des Pigmentes in Papier und Papierbeschichtungen, Drucktinten, Kunststoffen, Ledermaterialien, Gummimaterialien, keramischen Materialien und Emaillacken.
Eine völlig überraschende Entdeckung im Zusammenhang mit der Erfindung ist außerdem, daß das verwendete Ausgangsmaterial, in Form von transparentem Glas, nicht einmal unbedingt ungefärbt sein muß. Selbst ffir gefärbtes derartiges Glas, zum Beispiel grüne oder braune Gläser, hat sich so erwiesen, daß sie ein völlig weißes Pigment ergeben. Dies liefert den zusätzlichen Vorteil, daß während der Abfallaufarbeitung nicht einmal der Einsatz der Verfahren erforderlich ist, die mehr und mehr im Entstehen sind und die bedeuten, daß ungefärbte und gefärbte Gläser separat sortiert werden. Da es nicht allein eine Angelegenheit jedes Haushaltes ist, dieses Sortieren vorzunehmen, sondern ein solches Sortieren dann auch am Ort der Glaswiederverwertung stattfinden muß, weil ein hundertprozentiges Sortieren nach Farben in der Praxis nicht funktioniert, bedeutet dies auch Zeit- und Kostenerspatnis für den Verwender.
Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß gesammeltes Einwegglas bei erfindungsgemäßer Verwendung einen Ertrag weit über dem Wert von 0,16 Schwedischen Kronen pro kg liefern sollte, welcher zur Zeit für wiederverwendetes Glas gilt. In dieser Hinsicht ist der Marktwert von Glas, wenn es als Weißpigment verwendet wird, in gewisser Weise abhängig von dem gewünschten Weißheitsgrad, da sich gezeigt hat, daß dieser vom Grad der Mahlfeinheit abhängt. So erfordert gefärbtes Glas erwiesenermaßen einen etwas höheren Grad der Feinvermahlung, damit das resultierende Pulver völlig weiß erscheint, aber das Mahlen bis beispielsweise herunter zu einer Teilchengröße von etwa 1 µm bedeutet, daß die Mahlkosten derzeit auf etwa 0,50 Schwedische Kronen pro kg geschätzt werden können. Mit anderen Worten, selbst in diesem Fall sind es zum Beispiel gegenüber dem Hintergrund der vorstehenden 15 Schwedischen Kronen pro kg für Titandioxid keine abschreckend hohen Kosten.
Die Ursache dafür, daß sogar gefärbtes, transparentes Glas bei kleinen Teilchengrößen völlig weiß erscheint, wurde nicht endgültig festgestellt. Ohne die Erfindung in irgendeiner Weise auf diese Erklärung einzuschränken, konnte eine Erklärung allerdings sein, daß, wenn ein gefärbter aber transparenter Partikel eine Größe ähnlich der Wellenlänge des Lichtes hat, mit dem er bestrahlt wird, das Licht abhängig vom Einfallswinkel hindurchläuft oder reflektiert wird, ohne absorbiert zu werden. Eine andere Erklärung könnte sein, daß ein transparenter aber gefärbter Partikel, der so klein oder dünn ist, eine so schwache Färbung verleiht, daß sie vom Auge nicht registriert werden kann. Ungeachtet dessen bleibt die Tatsache, daß wir festgestellt haben, daß eine ausreichend feine Zerteilung von transparentem Glas Partikel ergibt, die als Weißpigment verwendbar sind, was höchst überraschend ist und was entsprechend die Grundlage der vorliegenden Erfindung bildet.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Im spezielleren betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Weißpigment aus anorganischem Material, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus fein verteilten Partikeln aus transparentem, gefärbtem oder ungelärbtem Glas oder Gemischen aus solchem Glas besteht.
"Fein verteilte Partikel" sind in der vorliegenden Erfindung als Glas zu verstehen, das fein zerkleinert wurde, zum Beispiel durch Mahlen, und zwar so weit, daß das Auge die resultierenden Partikel als weiße Partikel wahrnimmt. In dieser Hinsicht ist die obere Grenze für die Partikel natürlich abhängig von dem Weißheitsgrad, der in einem bestimmten Fall gewünscht oder gefordert wird, und daher ist die Erfindung diesbezüglich nicht auf irgendeinen exakten Wert beschränkt. Gewöhnlich ist es jedoch eine Frage von mikronisierten Partikeln, was im vorliegenden Fall bedeutet, daß die maximale Teilchengröße wenige oder einige zehn µm, zum Beispiel 20 oder 30 µm, als obere Grenze beträgt. Oft ist es allerdings eine Frage von solch zwingenden Anforderungen wie dem Weißgrad, daß etwa 10 µm die obere Grenze für die Teilchengröße darstellen.
Im Prinzip wird der Begriff "Teilchengröße" im Kontext der Erfindung im gleichen Sinne verwendet wie in den Verfahren des Standes der Technik auf dem Gebiet der Pigmente, insbesondere der Farbenpigmente. Mit anderen Worten ist es im allgemeinen eine Frage der größten Dimension des Partikels in irgendeiner Richtung, d.h. des Durchmessers im Fall von weitgehend sphärischen Partikeln. Außerdem spielt, wie beim Stand der Technik, natürlich die mittlere Teilchengröße eine Rolle, was im allgemeinen natürlich bedeutet, daß die vorstehend angegebene obere Grenze der Teilchengröße nicht 100 % der Partikel betrifft, sondern eher, daß der Hauptanteil der Partikel vom angegebenen Typ sein sollte.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pigmentes liegt die Teilchengröße der fein verteilten Partikel innerhalb des Bereiches von 0,01 bis 10 µm, da dies dem Pigment im allgemeinen den nötigen Weißgrad verleiht. Dies beutetet typischerweise auch, daß es ausreicht, im Bereich von 0,1 bis 10 µm aufzuhören, denn es ist oft nicht erforderlich, die Kosten für das Mahlen der Partikel auf sich zu nehmen, um die Partikel kleiner als 0,1 µm zu machen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pigmentes haben die Partikel eine Größe in einem noch engeren Bereich, nämlich 0,01 - 2 µm, vorzugsweise 0,01 - 1 µm, speziell 0,01 - 1 µm. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn es hohe Anforderungen an den Weißgrad gibt, oder oft, wenn die Partikel von gelärbtem Glas erhalten werden, weil solches Glas im allgemeinen eine stärkere Feinzerkleinerung erfordert als ungefärbtes Glas, damit ein entsprechender Weißheitsgrad erreicht wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pigmentes reicht es aus, wenn die Partikel auf eine Größe im Bereich von 1 - 10 µm gebracht werden, was speziell dann zutrifft, wenn die Partikel von ungefärbtem Glas erhalten werden.
Wie vorstehend angedeutet wurde, wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung durch den Fall repräsentiert, daß die Partikel von Einwegglas oder Bruchglas, beispielsweise von der Art, wie es in Sammelbehältern vorkommt, erhalten wird, da dies auch viele der Probleme löst, die im Zusammenhang mit der Wiederverwertung von Glasabfall auftreten.
Die Erfindung betrifft desweiteren ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend genannten Weißpigmentes aus anorganischem Material, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß von transparentem, gefärbtem oder ungeflirbtem Glas oder Gemischen von diesen ausgegangen wird und dieses Glas in einem geeigneten Feinzerkleinerer fein verteilt wird, um Partikel zu erhalten, die als Weißpigment nutzbar sind.
Die Feinzerkleinerung des Glases kann in irgendeinem Feinzerkleinerer vom Stand der Technik vorgenommen werden, welcher ausreichend kleine Partikel erzeugen kann. Insbesondere kann es sich um die Art von Mikronisierungsvorrichtungen handeln, die auf dem Gebiet der Farbpigmentherstellung erhältlich sind, z.B. Kugelmühlen verschiedener Art.
Sehr oft wird das Ausgangsglas nicht ausreichend gebrochen, um direkt beispielsweise in einer Kugelmühle verwendet werden zu können, selbst wenn ein anfängliches Brechen zum Beispiel in einem Behälter der vorstehend angegebenen Art erfolgt ist. In einem solchen Fall schließt das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich einen einleitenden Schritt ein in dem das Glas in irgendeiner geeigneten Weise grob gebrochen wird, zum Beispiel mit einer Art Hammervorrichtung.
Ein anderer Aspekt der Erfindung erwägt eine Materialzusammensetzung, die ein Weißpigment aus anorganischem Material als farbgebendes Pigment umfaßt, um ein völlig weißes Produkt oder ein gefärbtes Produkt bereitzustellen, in welchem eine andere Tönung oder Farbe vorliegt, aber in dem das Weißpigment dennoch als ein Teil der Pigmentzusammensetzung enthalten ist. Charakteristisch für die neue erfindungsgemäße Materialzusammensetzung ist daher, daß dieses Weißpigment aus dem neuen Weißpigment der vorliegenden Erfindung, d.h. den fein verteilten Glaspartikeln der vorstehend angegebenen Art, besteht. In diesem Zusammenhang kann das neue erfindungsgemäße Weißpigment ein anderes Weißpigment vom Stand der Technik bei der Verwendung in der Materialzusammensetzung ganz oder teilweise ersetzen.
Die Materialzusammensetzung kann eine Zusammensetzung irgendeiner bereits bekannten Art sein in der ein Weißpigment benutzt wurde zum Beispiel irgendeines der Materialien, die vorstehend bezüglich der allgemeinen Beschreibung der vorliegenden Erfindung angeführt wurden. Eine gemäß der Erfindung besonders bevorzugte Materialzusammensetzung wird allerdings von einer Anstrichfarbe repräsentiert, bezüglich derer das neue Weißpigment erwiesen hat, daß es gute Ergebnisse und wesentliche Vorteile erbringt. Die Zusammensetzung der Anstrichfarbe ist ansonsten ähnlich zu jenen vom Stand der Technik, d.h. Bindemittel, Pigmente etc. werden prinzipiell in den gleichen Mengen verwendet, wie sie auf diesem technischen Gebiet üblich sind.
Schließlich kann die vorliegende Erfindung auch als eine völlig neue Verwendung von transparentem gefärbtem oder ungefärbtem Glas oder Gemischen solcher Glassorten definiert werden, und zwar als Weißpigment der vorstehend angegebenen Art, wobei das Glas in Form von Partikeln vorliegt, die ausreichend fein zerkleinert sind, um als weiß wahrgenommen zu werden.
Was die besonders bevorzugten Ausführungsformen der Verwendung betrifft, so haben sie die gleichen Merkmale wie das vorstehend definierte neue erfindungsgemäße Pigment und die vorstehend definierte neue erfindungsgemäße Materialzusammensetzung und deshalb müssen diese Merkmale nicht nochmals wiederholt werden.

Beisipiele

Abschließend wird die Erfindung nun anhand der nachstehenden Arbeitsbeispiele beschrieben, welche die Verwendung des neuen erfindungsgemäßen Pigmentes in einer Anstrichfarbe zeigen.

Beispiel 1

1000 g transparentes, grünes und braunes Flaschenglas wurden sorgfältig gewaschen und mit Hämmem grob gebrochen und danach zusammen mit 1000 g Wasser in einer Porzellankugelmühle mit 1,5 kg Porzellankugeln als Mahlkörper 24 Stunden gemahlen. Der nach diesem Mahlen erhaltene Schlamm wurde mit einem herkömmlichen Farbenbindemittel in Form von 100 g PVP (Polyvinylpyrrolidon) vermischt.
Die erhaltene Farbe wurde für Testanstriche verwendet, wobei sich erwies, daß die Farbe, nach visueller Beurteilung, ähnlich weiß erschien wie eine gewöhnlich im Handel erhältliche Wandfarbe. Die Schicht hatte eine Dicke von etwa 70 µm.
Die Teilchengrößenanalyse der gemahlenen Glaspartikel zeigte, daß sie im Bereich von 0,1 - 2 µm lag.
Obwohl Glas ein amorphes Material ist, erschien es unter dem Mikroskop kristallin, was möglicherweise das gute Reflexionsvermögen erklärt.

Beispiel 2

Das Experiment aus Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß transparentes, ungefärbtes Glas anstelle des gefärbten Glases verwendet wurde. Die erhaltene Farbe konnte beim Testanstrich als noch weißer als die Farbe in Beispiel 1 beurteilt werden.

Claims

1. Weißpigment aus anorganischem Material, dadurch gekerinzeichhet, daß es aus fein zerkleinerten Partikeln von transparentem, gefärbtem oder ungefärbtem Glas oder Gemischen davon besteht, wobei die Teilchengröße der Partikel innerhalb des Bereiches von 0,01 - 10 µm liegt.

2. Pigment nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichhet, daß die Teilchengröße der Partikel im Bereich von 0,1 - 10 µm liegt.

3. Pigment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichhet, daß die Partikel eine Teilchengröße im Bereich von 0,01 - 2 µm, vorzugsweise 0,01 - 1 µm, speziell 0,01 - 1 µm haben.

4. Pigment nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel von gefärbtem Glas erhalten werden.

5. Pigment nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel eine Teilchengröße im Bereich von 1 - 10 µm haben.

6. Pigment nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel von ungefärbtem Glas erhalten werden.

7. Pigment nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel von Einwegglas oder Bruchglas erhalten werden.

8. Stoffzusammensetzung, umfassend ein Weißpigment aus anorganischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das Weißpigment aus den wie in einem der Ansprüche 1 - 7 definierten fein verteilten Glaspartikeln besteht.

9. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Anstrichfarbe aufgebaut ist.

10. Verwendung von transparentem, gefärbtem oder ungefärbtem Glas oder Gemischen davon als Weißpigment, wobei das Glas in der Form fein zerkleinerter Partikel mit einer Teilchengröße innerhalb des Bereiches von 0,01 - 10 µm vorliegt.

11. Verwendung nach Anspruch 10, wobei die Teilchengröße der fein zerkleinerten Partikel im Bereich von 0,1 - 10 µm liegt.

12. Verwendung nach Anspruch 10, wobei die Teilchengröße im Bereich von 0,01 - 2 µm, vorzugsweise 0,01 - 1 µm, speziell 0,1 - 1 µm liegt.

13. Verwendung nach Anspruch 12, wobei die Partikel von gefärbtem Glas erhalten werden.

14. Verwendung nach Anspruch 11, wobei die Teilchengröße im Bereich von 1 - 10 µm liegt.

15. Verwendung nach Anspruch 14, wobei die Partikel von ungefärbtem Glas erhalten werden.

16. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 - 15, wobei die Partikel von Einwegglas oder Bruchglas erhalten werden.

17. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 - 16, wobei das Weißpigment in einer Anstrichfarbe benutzt wird.