NO327599B1 - Tunnelovn for skumming av glassmaterialer - Google Patents

Abstract

Tunnelovn for skumming av glassmaterialer, omfattende varmeelementer valgt blant elektriske og gassbaserte varmeelementer. Tunnelovnen omfatter minst følgende temperatursoner: - en forvarmesone (8) egnet til å forvarme materialet til en temperatur i området 400 - 900 °C, - en skummesone (9) egnet til å varme materialet til en temperatur over 900 °C, samt - en nedkjølingssone (10) egnet til å redusere temperaturen fra den temperatur materialet har oppnådd ved å passere gjennom skummesonen. Ifølge oppfinnelsen er forvarmesonen minst 15% lengre enn skummesonen (9).

Description

Tunnelovn

Foreliggende oppfinnelse angår en tunnelovn, og mer konkret en tunnelovn for skumming av glassmaterialer, ved fremstilling av produkter og materialer basert på glass som råvare.

Bakgrunn

Det er et ønske og et behov i størst mulig ustrekning å kunne gjenbruke glass av ulike slag for å hindre at det havner på deponi eller på andre søppelfyllinger. Samtidig er det et stort behov for lette, isolerende materialer i bygningsindustrien.

Det er videre vel kjent at glass kan benyttes som isolasjonsmateriale etter at det varmes opp og skummes slik at det danner en meget lett og forholdsvis sterk struktur av tette porer skilt av tynne vegger. Imidlertid er det bare bestemte typer glass som hittil har vist seg velegnet til formålet, og skummeprosessen er ømfintlig for forurensninger i glasset. Det har derfor vært påkrevd med høy grad av sortering av ulike typer glass, og tilsvarende høy grad av rensing av glasset for forurensninger for å sikre at skummingen av glasset lar seg gjennomføre uten problemer.

En prosess i henhold til kjent teknologi er beskrevet i EP 0 292 424 B1. Dersom det ved fremgangsmåten ifølge prosessen beskrevet i dette patent, inkluderes for eksempel lampeglass, som typisk inneholder tungtsmeltelig glass i kombinasjon med skummende elementer fra lim, bakelitt, plast mm i en mengde på mer enn ca. 5 vekt-%, vil prosessen ikke forløpe som ønsket, idet det oppstår liten og ukontrollert skumming med dannelse av store uregulære porer og ureagert glasspulver i det produserte materiale.

Ovn for formål er kjent fra MISAPOR AG i Sveits, Meråker i Norge og Grossenhain i Tyskland alle levert fra MUT Advanced Heating GmbH samt i Sjåk i Norge levert av Jenaer Schmelztechnik Jodeit GmBh. Disse ovner gir brukbare resultater når det benyttes en høy andel av et glassmateriale av mest egnet kvalitet, men ved for eksempel finnblanding av glassfraksjoner som nevnt over på minst 5 vekt-%, vil disse ovner ikke gi produkt av ønsket kvalitet, med mindre hastigheten på transportbåndet og derved produksjonskapasiteten reduseres vesentlig. Det samme gjelder dersom en glassblanding uten nevnte lampeglass inneholder forurensinger av keramikk, porselen og stein (KPS) på mer enn 2 vekt-% av total glassmengde.

JP A 62275 034 beskriver en prosess for å lage faste plater, et vi si formlegemer, av skumglass hvor det inngår en temperaturheving av råvaren før den kommer til skummesonen. Det er ikke i denne publikasjon lagt nærmere vekt på betydningen av denne temperaturhevingen i forhold til produktkvalitet og heller ikke sagt noe konkret om dens utstrekning/ størrelse.

Formål

Det er således et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en tunnelovn som er velegnet til på en mest mulig rasjonell måte å fremstille skumglass og skumglassprodukter, herunder skumglass og skumglassprodukter fra råmaterialer som omfatter skumglass fra ulike kilder.

Det er videre et formål å tilveiebringe en tunnelovn som gjør det mulig å fremstille et lett isolasjonsmateriale fra glass og spesielt returglass, også når returglasset inneholder slike mengder av lampeglass og eller urenheter av keramikk, porselen, stein, plast, papir, organisk materiale eller fukt at kjente ovner og kjente prosesser ikke ville føre til ønskede produktkvaliteter.

Det er videre et formål å tilveiebringe en tunnelovn som er lite ømfintlig med hensyn til valg av glassmateriale, slik at det kan benyttes glass av mer variert sammensetning og renhet enn det som hittil har vært mulig samtidig som materialegenskaper og produktkvalitet opprettholdes eller forbedres.

Oppfinnelsen

De ovenfor nevnte formål er i henhold til foreliggende oppfinnelse tilfredsstilt gjennom en tunnelovn som angitt i patentkrav 1.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

I en tunnelovn passerer materiale gjennom fra innløp til utløp med en jevn hastighet. Ved å inkludere en forvarmesone oppnås det en fjerning av vesentlige andeler av de forurensninger som ville forstyrre skummeprosessen dersom de var til stede i skummesonen i vesentlige konsentrasjoner.

I en tunnelovn blir materialet som behandles typisk transportert langsomt gjennom ovnen på et varmeresistent, endeløst bånd. Ved å la ovnens forvarmesone være lengre enn ovnens skummesone, oppnås det lengre tids opphold i forvarmesonen enn i skummesonen. Dette innebærer at lettflyktige fragmenter i glasset damper av før temperaturen i materialene kommer opp på et nivå der sammensintring av glasspartikler begynner.

Et eksempel på dette er når det benyttes renset glass fra glødelamper og eller lysrør. Dette glasset vil inneholde fragmenter av bakelitt, plast, keramiske fragmenter og limstoffer. Med ovnen ifølge foreliggende oppfinnelse kan så vel produktkvalitet som produksjonskapasitet opprettholdes også med et innhold av slike glassfraksjoner på over 5 vekt-% av den totale glassblanding, for eksempel en innblanding på 10 vekt-% eller mer av slikt glass.

Et annet eksempel er bruk av returglass fra husholdninger hvor det som regel er innblanding av keramikk, porselen, stein og andre uønskede materialer (utover 2%) som gir ukontrollert poredannelse i skumglasset. Alternativet til en forlenget forvarmesone er i dette tilfellet en kostbar forhåndsseparering av glasset eller redusert kapasitet som beskrevet ovenfor.

Ved bruk av tunnelovnen ifølge foreliggende oppfinnelse blir knust returglass underkastet et første behandlingstrinn ved en temperatur lavere enn 900 °C, fortrinnsvis i området 500 til 700 °C. Ved dette behandlingstrinn blir forurensninger i form av kalsium karbonater, plast eller andre hydrokarbonholdige materialer, papir, fuktighet m.m. fordampet eller på annen måte fjernet fra reaksjonsblandingen.

I ovnens etterfølgende sone skjer skummingen av glasset, og for å oppnå skumming må temperaturen opp til minst 900 °C. I sin enkleste form er dette andre behandlingstrinn likt behandlingen i kjente prosesser og ovner.

Glassmaterialet som benyttes som råvare i den foreliggende prosess kan inneholde glass fra mange ulike kilder, og vil typisk omfatte glass valgt blant vindusglass, laminert glass (hvitt glass), lampeglass, keramisk glass, CRT-glass (bl.a. benyttet til frontglass i TV-skjermer), herdet glass og emballasjeglass. Emballasjeglass (flaskeglass) bør være til stede i en mengde tilsvarende minst 20 vekt-% av vekten av alt glasset.

Temperaturen i skummesonen velges eller tilpasses etter sammensetningen av det aktuelle returglass. Ved høy andel av lampeglass og/ eller keramisk glass, er det nødvendig med noe høyere temperatur i det andre behandlingstrinn.

En typisk oppholdstid i forvarmingssonen er i området 4 til 10 minutter, mens en typisk oppholdstid i skummesonen er i området 3 til 7 minutter. I henhold til oppfinnelsen oppnås de ønskede resultater når forvarmingssonen - og derved oppholdstiden i denne sonen - er minst 15 % lengre enn skummesonen.

Mens ovnen obligatorisk omfatter to soner som beskrevet ovenfor, er det hensiktsmessig at den inkluderer også et tredje sone som er plassert foran forvarmesonen omtalt ovenfor og som kan betegnes som en tempereringssone. I tempereringssonen varmes materialet opp til en mer moderat temperatur enn ved forvarmingen, og typisk til en temperatur i området 200 til 400 °C. En ytterligere hensikt med tempereringssonen er å eliminere de mest lavflyktige forurensninger, så som rester av plast og papir, allerede før materialet underkastes behandlingen i forvarmingssonen.

Det man spesielt oppnår ved tunnelovnen ifølge oppfinnelsen, er som nevnt adgang til å benytte glass av mer variert opprinnelse uten at dette skader prosessen. Videre oppnås en lavere følsomhet eller ømfintlighet overfor forurensninger generelt, idet disse i stor grad blir eliminert før skummetrinnet. Den høyeste mengde KPS (keramikk, porselen, stein) type forurensninger som ovnen hittil er matet med, er ca. 7 vekt-% av glassmaterialet, og dette har vist seg å gi et fullt tilfredsstillende isolasjonsmateriale.

Detaljert beskrivelse

1 det følgende er det under henvisning til den vedlagte figur vist et eksempel på en ovn ifølge foreliggende oppfinnelse.

Ved en knusestasjon 1 blir glass av forskjellig kvalitet og opprinnelse knust og inntil videre lagret adskilt fra andre kvaliteter og opprinnelser. Deretter blir det knuste glass i stasjoner 2 og 3 utveid i bestemte mengder/ rater i henhold til type og kvalitet og blandet sammen i en målestasjon 4 hvor glasset finknuses/siktes ned til ønsket kornstørrelse. Derfra overføres det knuste glass til beholder 5 hvor det tilsettes regulert mengde aktivator som blandes med det knuste glass til man har en homogen blanding. Fra beholderen 5 overføres i en materialstrøm 6 det aktiverte glasset satsvis eller kontinuerlig til en ikke obligatorisk tempereringssone 7, hvor glasset varmes (tempereres) til en temperatur på inntil 400 °C. Fra tempereringssonen overføres temperert glass til forvarmingssonen 8 hvor det oppvarmes ytterligere til en temperatur i intervallet 500- 700 °C. I denne sonen befinner glasset seg typisk i et tidsrom på 4 til 10 minutter. Det siste aktive trinn i prosessen er skummesonen 9 som glasset blir ført inn i fra forvarmesonen, og varmet ytterligere til en temperatur mellom 900 og 1000 °C, noe avhengig av glassets sammensetning. Oppholdstiden i dette trinnet er omtrent 3 til 7 minutter. Endelig føres glasset ut av skummesonen og inn i en nedkjølingssone 10 hvor glasset gis anledning til å bli kjølt til en temperatur i første omgang til under 900 °C, og deretter typisk til en temperatur ikke høyere enn ca. 300-400 °C.

Forløp i de enkelte trinn kan kort beskrives som følger.

Temperering

Ved tempereringen 7 elimineres de mest lettflyktige, oksiderbare eller brennbare forurensninger fra blandingen, så som papir og plast. Videre bidrar dette trinnet til å forkorte tiden i forvarmingstrinnet siden råmaterialet allerede er ved en forholdsvis høy temperatur når det kommer inn til forvarmingstrinnet.

Forvarming

Ved forvarmingen 8 elimineres gjennom fordampning eller på annen måte forurensninger av blant annet keramikk, porselen og stein (KPS) som inneholder midler som virker som skummeaktivatorer på et for lavt temperaturnivå og derved vil virke skadelig inn på kvaliteten av det ferdige produkt dersom de er til stede under skummetrinnet.

Skumming

I skummesonen 8 "skummer" glasspartiklene og tilstedeværende aktivator og danner en porøs struktur av glass og innelukkede porer med en porøsitet typisk i området 65 - 87 % og med en tetthet i området 215 - 580 kg/ m<3>. Skumglasset har en typisk trykkfasthet i området 3-13 N/mm<2> og er kapillærbrytende, det vil si at det ikke oppviser noen tendens til å suge opp vann som det måtte komme i kontakt med.

Oppholdstiden i forvarmingstrinnet må økes noe ved økende andel KPS forurensning i glasset. Det er imidlertid ikke påkrevd med en proporsjonal økning av oppholdstiden. Ved et KPS innhold på 1 %, er en egnet oppholdstid funnet å være ca. 5 minutter. Økes KPS innholdet (andelen) til 5%, det vil si en relativ økning på 400 %, må oppholdstiden økes til ca. 7 minutter, det vil si en økning på ca. 40 %.

I praksis er det hensiktsmessig å sette sammen en tunnelovn ifølge oppfinnelsen ved hjelp av modulelementer, slik at ovner med varierende lengde kan bli satt sammen av noen få, fortrinnsvis standardiserte byggeelementer. Det er videre hensiktsmessig at slike modulelementer har en fast basislengde eller en lengde som utgjør et multiplum av en slik basislengde. En egnet basislengde kan for eksempel være 32 cm.

For å oppnå en hensiktsmessig oppholdstid for en hensiktsmessig produksjonskapasitet i et industrielt anlegg, er det hensiktsmessig og foretrukket at ovnens totale lengde er i området 12-30 meter. Typisk produksjonskapasitet er av størrelsesorden 500 kg/ time. Med ovnens totale lengde menes lengden av eventuell tempereringssone, forvarmingssone, skummesone og avkjølingssone. Foretrukket hastighet på transportbåndet er en hastighet i området 20-100 cm/ minutt.

Claims (9)

1. Tunnelovn for skumming av glassmaterialer, omfattende varmeelementer valgt blant elektriske og gassbaserte varmeelementer samt kombinasjoner av slike, omfattende minst følgende temperatursoner: - en forvarmesone (8) egnet til å forvarme materialet til en temperatur i området 400-900°C, - en skummesone (9) egnet til å varme materialet til en temperatur over 900 °C, - en nedkjølingssone (10) egnet til å redusere temperaturen fra den temperatur materialet har oppnådd ved å passere gjennom skummesonen, karakterisert ved at forvarmesonen (8) er minst 15% lengre enn skummesonen (9).

2. Tunnelovn i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at veggene av ovnens forvarmesone (8) er laget av modulelementer som er innrettet til å bli satt sammen til varierende lengder.

3. Tunnelovn i samsvar med patentkrav 2, karakterisert ved at modulelementene er elementer med en fast basislengde eller med en lengde som er et multiplum av en fast basislengde.

4. Tunnelovn i samsvar med patentkrav 3, karakterisert ved at den faste basislengde er ca. 32 cm.

5. Tunnelovn i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at ovnen også omfatter en tempereringssone (7) som er anordnet foran forvarmesonen (8) og er innrettet til å temperere råmaterialet til en temperatur over 200 °C, fortrinnsvis til en temperatur i området 200-400 °C.

6. Tunnelovn i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at nedkjølingssonen (10) er egnet til å kjøle materialet til en temperatur på omtrent 400 °C før materialet forlater ovnen.

7. Tunnelovn i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at den omfatter et endeløst transportbånd av varmeresistent materiale, som er innrettet til å transportere råmaterialet gjennom ovnens alle soner.

8. Tunnelovn i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at transportbåndet er innrettet til å beveges gjennom ovnens soner med en hastighet mellom 20 og 100 cm/ minutt.

9. Tunnelovn i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at ovnens totale lengde er i området mellom 12 og 30 meter.