DE2241502B2

DE2241502B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Agglomerieren verglasbarer Chargen zu bandartigen Gebilden

Info

Publication number: DE2241502B2
Application number: DE2241502A
Authority: DE
Inventors: Marcel Paris Mabru
Original assignee: Saint Gobain Industries SA
Current assignee: Saint Gobain Industries SA
Priority date: 1971-08-24
Filing date: 1972-08-23
Publication date: 1978-08-31
Also published as: BE787916A; FR2150227A1; DE2241502C3; FR2150227B1; GB1398165A; IT964186B; ZA725764B; DE2241502A1; ES406043A1; CA976758A; LU65943A1; AU4589272A; US3896201A; NL7211394A; JPS4830716A; BR7205773D0

Description

Transportbandes auf einer Walze 5 ab, die dem Transportband an dieser Stelle Halt bietet und seine Durchbiegung unter der Wirkung der Laminierwalze 4 verhindert

Das Transportband 1 und die Laminiei-v/alze 4 werden unabhängig voneinander von einem regelbaren Motor angetrieben, wodurch die Möglikchkeit gegeben ist, die Umfangsgeschwindigkeiten unabhängig voneinander einzustellen. Diese liegen in der gleichen Größenordnung, sofern sie nicht gleich sind. ·ο

Nach F i g. 2 wird die pulverförmige Charge, die unter Verwendung von Mischern nach gebräuchlichen Verfahren zum Vorbereiten verglasbarer Chargen in geeigneter Weise homogenisiert und angefeuchtet worden ist, über einen Förderer 10 in die Laminieran-Ordnung eingeführt Der Förderer entlädt die Charge in einen Speichertrichter 11, der als Pyramiden stumpf ausgebildet und oberhalb eines Förderbandes 12 angeordnet ist, welches die eigentliche Laminiervorrichtung versorgt

Die pulverförmige Charge 13 fällt schubweise vom Förderband 12 auf ein Förderband 14 der Lamiiiiervorrichtung. Sodann wird sie in Richtung auf die Laminierwalze 4 transportiert, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die deutlich oberhalb der Geschwindigkeit des Förderbandes 12 liegt.

Um die Verhältnisse klarzulegen, sei darauf hingewiesen, daß die Geschwindigkeit des Förderbandes 14 achtmal so groß wie die Geschwindigkeit de» Förderbandes 12 sein kann. Dementsprechend ist die Schichtdicke des pulverförmigen Materials auf dem Förderband 14 sehr viel geringer als die auf dem Förderband 12. (Das Verhältnis beträgt etwa 1 : IiO.)

Stromaufwärts der Laminierwalze 4 bildet sich eine Anhäufung 15 der pulverförmigen Charge aus, die sicherstellt, daß der Raum, in dem das Material zu seiner Laminierung komprimiert wird, ganz kontinuierlich beschickt wird. Die Rückströmung des Materials sorgt außerdem mit Sicherheit für eine Verteilung der pulverförmigen Charge über der gesamten Breite des Förderbandes. Die pulverförmige Charge wird von dem Förderband 14 zwischen die beiden Walzen 4 und 5 gebracht, wo sie stark komprimiert und laminiert wird, und zwar derart, daß man hinter dem Walzenpaar eine kontinuierliche und homogene Bahn der pulverförmigen, kpmprimiert&n Charge erhält. Am Ende des Förderbandes 14 wird diese Bahn von einer Rakelplatte 16 aufgenommen. Am Ende dieser Rakelplatte zerbricht die Bahn in Querrichtung unter der Wirkung ihres Eigengewichtes und fällt in Form von Stangen auf einen Förderer 17 einer Trockenvorrichtung 18.

Die Laminiervorrichtung umfaßt gleichermaßen nicht gezeigte Platten, die in Längsrichtung oberhalb des Förderbandes 14 angeordnet sind, um die Führung der pulverförmigen Charge sicherzustellen und um zu verhindern, daß die Charge vom Förderband herunterfließt. Der Abstand zwischen diesen Platten kann regelbar sein.

Die laminierte Charge kann in die Trockenvorrichtung in Form einer kontinuierlichen Bahn eingeführt werden. Es ist jedoch vorzuziehen, die Bahn am Eingang der Trockenvorrichtung aufzubrechen, wie e>> oben beschrieben wurde. Man kann die Bahn sogar noch mehr zerbrochen, indem man eine Schlitzvorrichtung vorsieht, die in Längsrichtung auf die laminierte Charge einwirkt, wenn diese über die Rakelplatte li!» läuft. Entsprechend F i g. 2 kann diese Schlitzvorrichtung in sehr einfacher Weise aus einer Reihe von Scheiben 19 bestehen, die lose auf einer Welle 20 angeordnet sind. Diese Welle liegt auf einer solchen Höhe, daß die Scheiben bis auf die Mitte oder bis auf zwei Drittel der Dicke in die laminierte Bahn eindringen. In diesem Fall zerbricht die Bahn, wenn sie auf den Förderer 17 der Trockenvorrichtung fällt, nicht allein in Querrichtung, sondern gleichermaßen auch in Längsrichtung an der Stelle der Einkerbungen, die von den Scheiben 19 erzeugt wurden.

Um bei der Vorrichtung einen gleichmäßigen Arbeitsablauf zu erzielen, muß man verhindern, daß das pulverförmige, angefeuchtete, zu agglomerierende Material an der Laminierwalze 4 festklebt Es ist daher erforderlich, daß die Laminierwalze 4 vollständig glatt ist.

Da andererseits das zu agglomerierende Material gleichmäßig zwischen den Walzen 4 und 5 angetrieben werden soll, muß das Förderband 14 gegenüber dem pulverförmigen Material einen beträchtlichen Reibungskoeffizienten besitzen. Hervorragende Ergebnisse werden mit gebräuchlichen, im Handel befindlichen Transportbändern aus Kautschuk erzielt, die gegebenenfalls gerillt sein können, jedoch ist letzteres keineswegs notwendig.

Dagegen soll die mit einer vollständig glatten Oberfläche versehene Laminierwalze 4 einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber dem zu verfestigenden Material besitzen. Versuche haben gezeigt, daß Walzen aus poliertem Stahl keine hervorragenden Resultate ergeben, da das pulverförmige, angefeuchtete Material auf einer derartigen Oberfläche haftet. Dies führt dazu, daß man Reinigungsvorrichtungen, wie Rakel oder Bürsten, vorsehen muß, deren Wirksamkeit nie vollkommen ist und die auf alle Fälle die Vorrichtung komplizieren.

NaJi vorliegenden Versuchsergebnissen ist es vorzuziehen, eine Laminierwalze zu verwenden, die mit einer Beschichtung aus Hartkautschuk oder Kunststoff versehen ist. Man kann verschiedene Kunststoffmaterialien verwenden, wie etwa Polyvinylchlorid oder Polyäthylen. Es wurde jedoch gefunden, daß sich die besten Ergebnisse mit Polytetrafluorethylen (Teflon) erzielen lassen. Dieses Material verdankt seine Wirksamkeit wahrscheinlich seinen besonderen Festigkeits-, Kohäsions-, Zähigkeits- und Benetzbarkeitseigenschaften, wozu noch eine vollständige Widerstandsfähigkeit gegen chemische Mittel hinzukommt, welche in der Charge enthalten sind, wie beispielsweise in bestimmten Fällen Ätznatron.

Die Shore-Härte des Förderbandes 14 soll vorzugsweise mindestens 60 betragen. Hervorragende Ergebnisse erzielt man mit einer Shorehärte von 70, wie man sie in der Regel bei im Handel befindlichen, mit Kautschuk beschichteten Förderbändern antrifft

Wie bereits oben erwähnt, ist es nicht erforderlich, bei der erfindungsgemäßen Verfestigung verglasbarer Chargen durch Laminieren auch nur das geringste an den gebräuchlichen Verfahren zum Vorbereiten dieser verglasbaren Chargen zu ändern. Insbesondere braucht man die gebräuchliche Körnung der verschiedenen Bestandteile der verglasbaren Charge nicht zu verändern. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil gegenüber früheren Verfestigungsverfahren durch Granulieren in einer Schale, in einem umlaufenden Zylinder oder in einer Extruder-Vorrichtung dar. Die dabei bestehenden Anforderungen an die Korngröße der Ausgangsmaterialien sind bekannt.

Die durch Laminieren zu verfestigende Charge soll

angefeuchtet sein, wie es bei sämtlichen Verfestigungsverfahren der Fall ist. Der Anteil an Wasser stellt jedoch keineswegs eine kritische Größe dar. Optimale Werte variieren zwischen 5 und 16%, je nach der Zusammensetzung der verglasbaren Charge, und in den häufigsten Fällen erhält man die besten Ergebnisse mit Wasseranteilen von 9 bis 10%. Die pulverförmigen, verglasbaren Chargen, die sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verfestigen lassen, sind nach Art und Zusammensetzung äußerst unterschiedlich. So war es möglich, außer solchen Mischungen, von denen bestimmte Bestandteile bekantlich günstige Eigenschaften im Hinblick auf die mechanische Widerstandsfähigkeit und auf das Aushärten der verfestigten Chargen besitzen (Ätznatron unter Anwesenheit erdalkalischer Karbonate, Silikate, kohlensaurem Natron), auch solche angefeuchteten Mischungen aus pulverförmigen Bestandteilen zu agglomerieren, bei denen derjenige Bestandteil, auf den die Kohäsion zurückzuführen ist, ganz offensichtlich nicht vorhanden war. Im folgenden werden als Beispiele einige verglasbare Chargen aufgeführt, die dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen werden können:

Übliche Charge für Spiegelglas:

Klassische Charge für Spiegelglas,

in die 60% des Na2O in Form von

50%iger Natronlauge eingeführt

worden sind:

Charge für optisches Glas

(Crown extra-blanc):

Charge für Spezialgläser

(50% PbO):

Charge für Borsilikatglas

(PYREX):

Feuchtigkeit
(Gew.-%)

16

Die exakte Zusammensetzung der verschiedenen Chargen wird hier nicht angegeben, da sie allgemein bekannt ist. Auch ergibt sich auf jeden Fall aus der Mannigfaltigkeit in der Art der Zusammensetzungen, die mit Erfolg dem Verfahren unterworfen wurden, daß dieses Verfahren auf verschiedenartigste verglasbare Zusammensetzungen anwendbar ist.

Das Laminieren läßt sich unabhängig von der Zusammensetzung der jeweiligen Charge schwierigkeitslos durchführen. Die mechanische Widerstandsfähigkeit der nach dem Trocknen erhaltenen Plattenabschnitte kann allerdings in einem weiten Bereich variieren, und zwar in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der verglasbaren Charge. Immer jedoch genügt die mechanische Widerstandsfähigkeit den Anforderungen der Lagerung und der Ofenbeschickung.

Funktion der Vorrichtung

Man erteilt der Laminierwalze und dem Förderband Umfangsgeschwindigkeiten, die grundsätzlich gleich sind. Dies stellt jedoch keine unabdingbare Forderung dar, d. h., man kann diesen Elementen gegebenenfalls geringfügig unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten erteilen.

Im Falle der oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform bei gemeinsamer Verwendung eines mit Kautschuk beschichteten Förderbandes und einer mit Teflon beschichteten Laminierwalze läßt sich insgesamt folgendes feststellen:

a) Wenn die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Elemente gleich sind, liegt die Geschwindigkeit der laminierten, verfestigten Bahn geringfügig oberhalb dieser Geschwindigkeit;

b) wenn die Geschwindigkeit der Laminierwalze geringer ist als die des Förderbandes, besitzt die laminierte Bahn die gleiche Geschwindigkeit wie das Förderband;

c) wenn die Geschwindigkeit der Laminierwalze größer als die des Förderbandes ist, erhält die laminierte Bahn eine Geschwindigkeit, die oberhalb der Geschwindigkeit des Förderbandes liegt und gegebenenfalls sogar die Geschwindigkeit der Laminierwalze übersteigen kann.

Ganz allgemein wird vorgeschlagen, nach den oben aufgeführten Möglichkeiten a) oder c) zu arbeiten, d. h., mit einer Umfangsgeschwindigkeit der Laminierwalze, die größer oder gleich der Geschwindigkeit des Förderbandes ist.

Die Dicke der laminierten Bahn kann in weiten Grenzen variieren. Veränderungen in der Dicke erhält man ganz einfach dadurch, daß man den Abstand zwischen der Achse der Laminierwalze und der Ebene des Förderbandes ändert. Hierzu ist die Laminierwalze in der Höhe einstellbar angeordnet, während die Achse derjenigen Walze, die das Förderband unterhalb der Laminierwalze abstützt, eine unveränderbare Stellung in der Vorrichtung einnimmt.

Die Dicke, die man den laminierten Plattenabschnitten der verglasbaren Charge zu geben hat, hängt von den Trocknungsmöglichkeiten und von den durch die Verwendung gestellten Anforderungen ab. Die Dicke soll jedoch eine untere Grenze nicht unterschreiten, Diese Grenze liegt größenordnungsmäßig beim zweifachen Wert des größten Abmaßes der in die Zusammensetzung der Mischung eingeführten Körner. Bisher wurde durchgehend mit einer Dicke von 5 bis 12 mm gearbeitet. Erwartungsgemäß sinkt die scheinbare Dichte des laminierten Produkts, wenn die Dicke der Bahn ansteigt.

Eigenschaften der laminierten Produkte

Die mechanische Widerstandsfähigkeit des laminierten Produktes vor der Trocknung ändert sich, unter anderem, in Abhängigkeit von der Dicke der Bahn Diese mechanische Widerstandsfähigkeit bleibt immer sehr gering, woraus auch das spontane Abbrechen der laminierten Bahn unter der Wirkung des Eigengewichtes am Ende der die Bahn tragenden Rakelplatte resultiert.

Um diese Verhältnisse zu verdeutlichen, sei angegeben, daß eine laminierte Bahn mit einer Dicke vor 10 mm beim quergerichteten Abbrechen Stäbe mit einer Breite von 3 cm liefert, während bei einer Bahn mil einer Dicke von 12 mm die Stäbe eine Breite von etwa 5 cm besitzen.

Messungen der mechanischen Widerstandsfähigkeil gegen eine Durchbiegung des laminierten Produktes wurden nach der Trocknung durchgeführt, und zwar ar einer klassischen verglasbaren Charge für Spiegelglas in die 60% des Na₂O in Form von 50%igei Ätznatronlauge eingebracht worden war. Die Abmaße der Plattenabschnitte betrugen 80x40x10 mm. Die ermittelten Werte liegen in der Größenordnung von 15( bis 180 g/mm².

Die chemische Stabilität und die Feuchtigkeitsaufnahme der gelagerten Plattenabschnittc sind zufriedenstel-

lend. Insbesondere besaßen die unverpackt aufeinander gelagerten Plattenabschnitte keine Neigung, sich zu zerdrücken oder zusammenzukleben.

Die Breite des Bandes aus laminierter, verglasbarer Charge kann sich in weiten Grenzen ändern und insbesondere einen Meter übersteigen. So besitzt eine zur Durchführung der Erfindung hergestellte Laminiervorrichtung Walzen von 20 cm Durchmesser und 1,3 m Länge. Mit einer derartigen Vorrichtung hat man eine laminierte Bahn aus verglasbarer Charge hergestellt, deren Dicke zwischen 4 und 12 mm lag und deren Breite zwischen 0,40 und 1 m betrug, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 6 m pro Minute.

Diese Vorrichtung, die einen Glasschmelzofen mit einer Kapazität von 150 t pro Tag versorgen kann, wird ohne weiteres von einem Elektromotor mit einer Leistung von 1,5 cV angetrieben, wohingegen ein Extruder zum Granulieren einer verglasbaren Charge mit einer Kapazität von 301 pro Tag einen Leistungsbedarf in der Größenordnung von 35 CV besitzt und die Herstellung von Eierbriketts aus verglasbarer Charge bei einer Kapazität von 3501 pro Tag in der Größenordnung 100 CV verbraucht. Diese Zahlen zeigen den Vorteil der Erfindung im Hinblick auf den Energiebedarf.

Trotz der bekannten Abriebeigenschaften verglasbarer Chargen wurden an einer Teflon-Laminierwalze und an einem Kautschuk-Förderband nach einer kontinuierlichen Betriebszeit von 10 Tagen keinerlei bemerkenswerte Abnutzungserscheinungen festgestellt.

Die Trocknung der laminierten Bahn aus verglasbarer Charge soll vorzugsweise fortschreitend vor sich gehen, um eine plötzliche Aushärtung der Außenschicht zu verhindern, die das Austrocknen der inneren Bereiche der Plattenabschnitte sehr viel schwieriger gestalten könnte. Hervorragende Ergebnisse wurden mit einer Trockenvorrichtung erzielt, mit der es möglich war, die Temperatur der Plattenabschnitte fortschreitend bis auf etwa 400° C zu steigern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Agglomerieren verglasbarer Chargen zu bandartigen Gebilden durch Walzen auf einem Transportband, dadurch gekennzeichnet, daß das aus pulverförmiger angefeuchteter Charge gewalzte Band über das Transportband hinaus geführt wird, worauf es aufgrund des Eigengewichts zu Stäben zerbricht, die zum Zwecke der Zwischenlagerung anschließend getrocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich das Band in Längsrichtung geschwächt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Laminierwalze gleich oder geringfügig höher als die Bewegungsgeschwindigkeit des Transportbandes gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknen des zu Stäben gebrochenen bandartigen Gebildes fortschreitend vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der gebrochenen Abschnitte fortschreitend bis auf etwa 400⁰C erhöht wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem endlosen Förderband, dessen oberes im wesentlichen horizontales Trum sich auf einer Walze abstützt, deren Achse parallel zum oberen Trum und quer zu dessen Bewegungsrichtung ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (5) von dem Förderband (1; 14), das einen erheblichen Reibungskoeffizienten aufweist, angetrieben wird und daß eine zur ersten Walze (5) parallele Laminierwalze (4) gegenüber der ersten Walze (5) unter geringem Abstand oberhalb des Förderbandes (1; 14) angeordnet ist und eine glatte Oberfläche aus Hartkautschuk oder Kunststoff wie insbesondere Polytetrafluoräthylen aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminierwalze (4) in der Höhe bezüglich des Förderbandes (1; 14) verstellbar ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß Förderband (1; 14) und Laminierwalze (4) unabähngig voneinander steuerbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Rakelplatte (16) hinter dem Förderband (14), an deren Ende das bandartige Gebilde in Querrichtung bricht; und durch ein unter dem Ende der Rakelplatte anschließendes Förderband (17...) einer Trocknervorrichtung (18).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9 und insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Scheiben (19) oberhalb der Rakelplatte (16) zur Erzeugung von Schwächungslinien in Längsrichtung im bandartigen Gebilde.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband (14) mit der pulverförmigen Charge über ein Förderband (12) versorgt wird, dessen Geschwindigkeit geringer als die Geschwindigkeit des erstgenannten Förderbandes (14) ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 8 33 995 ist es bekannt, eine Charge in einen Schmelzofen in Form eines dünnen endlosen Bandes einzuführen, das vorher verdichtet und gepreßt und unter Ausnutzung der Ofenabgase gesintert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die es ermöglikcht wird, verglasbare Chargen, bevor sie zur

ίο weiteren Verarbeitung in einen Schmelzofen eingebracht werden, zwischenzulagem.

Bekanntlich kann man verglasbare Chargen in Pulverform in Glasschmelzofen einbringen. Diese Arbeitsweise ist jedoch nachteilig, da die Gefahr besteht, daß sich die verschiedenen Bestandteile entmischen, sei es nun während der Lagerung im Silo oder in Trichtern unter der Wirkung der Schwerkraft, sei es auf Förderbändern infolge von Vibrationen. Nachteilig ist auch, daß besonders kleine Partikel der verglasbaren Charge im Brennraum und in den Rekuperatorkammern wegfliegen, was sich auf die Qualität des hergestellten Glases und die Lebensdauer der Wände des Ofens und der Rekuperatorkammern auswirkt Außerdem ist es schwierig, pulverförmige Chargen im Inneren des Ofens ausreichend zu erwärmen, und zwar aufgrund der schlechten Wärmeübertragung durch Wärmeleitung und aufgrund einer verfrühten Verschmelzung der besonders leicht schmelzenden Bestandteile der Charge, wodurch sich erneut eine Entmischung ergibt.

Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, verglasbare Chargen in Form von Kugeln, Körnern, Eierbriketts, Plättchen und dergleichen zu agglomerieren und zu verfestigen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Ausgangsstoffe, um sie verfestigen zu können, eine sehr feine Korngröße aufweisen müssen; dies macht vorausgehende teuere Verkleinerungs- und Siebvorgänge erforderlich. Für die Verkleinerung sind erhebliche mechanische Kräfte erforderlich, die zu einem hohen Energiebedarf und einer schnellen Abnutzung der Apparaturen führen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch diese Ausbildung wird auf einfache Weise und ohne großen Energieaufwand ein Zwischenprodukt geschaffen, das sowohl die für eine Zwischenlagerung

so als auch die für eine spätere Verarbeitung erforderlichen Voraussetzungen erfüllt und zu einem beliebigen Zeitpunkt in einen Schmelzofen eingesetzt werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Arbeitsprinzips der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und

Fig.2 eine schematische Gesamtanordnung der Vorrichtung.

Nach F i g. 1 ist ein Transportband 1 zwischen zwei Rollen 2 und 3 gespannt, wobei sich das obere Trum des Transportbandes in Richtung des Pfeiles F bewegt. Nahe dem stromabwärts gelegenen Ende des Transportbandes ist eine Laminierwalze 4 angeordnet. Sie dreht sich in Richtung des Pfeiles F'und läßt sich in ihrer Höhe relativ zum Transportband einstellen. Gegenüber der Laminierwalze 4 Mutzt sich das obere Trum des