DE2334101A1 - Glasprodukt sowie verfahren und mischung zur herstellung desselben - Google Patents
Glasprodukt sowie verfahren und mischung zur herstellung desselbenInfo
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Description
PATENTANWALT
DR. HANS ULRICH MAY
E-16-P-1/1198 München, 4. Juli 1973
sch
(1279-104)
The Regents of the University of California, Berkeley, Gal., V.St.A,
Glasprodukt sowie Verfahren und Mischung zur Herstellung
desselben
Kurze Zusammenfassung (Abstrakt) der Erfindung: Die Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
von Glasprodukten, wobei zerkleinertes gebrauchtes Hohlglas mit einem ausgewählten Behandlungsmittel vermischt wird
zur Bildung einer besonderen Glasrnischung. Das gebrauchte Hohlglas hat einen vorbestimmten ungefähren Konzentrationsbereich von Fremdeinschlüssen und ein mittleres Reflexionsvermögen
von etwa 5-95 %» Die Mischung wird auf eine Temperatur
und einen Druck oberhalb des Sinter- und Erweichungspunktes des Glases, aber unterhalb des Schmelzpunktes desselben,
erhitzt, und zwar innerhalb eines Bereiches, der ausreicht zur Aktivierung des Behandlungsmittels, um das Glas
entweder zu schäumen oder zu strecken. Im letzteren Pail wird erhöhter Druck zur Anwendung gebracht, um das Glas zu einem
hartgepreßten Erzeugnis, beispielsv/eise einem Ziegel, zu formen. Im ersteren Pail wird Schaumglas mit einem charakteristischen
Aussehen erzeugt. Das gebrauchte Hohlglas weist eine Vielzahl von Partikeln verschiedener Parben auf, und in
die Oberflächen des gepreßten Erzeugnisses können Oxidfarb-
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körper eingebettet sein. Jiin bevorzugtes Behandlungsmittel
besteht aus wärmebehandelten Exkrementen.
Allgemein bezieht sich die Erfindung auf Glas und insbesondere auf Glasprodukte von gebrauchten Behälterglas mit einer
ausgewählten Konsentration von. Fremdeinschlüssen, wobei ein derartiges Glasprodukt insbesondere durch die Verwendung von
wärmebehandelten Exkrementen als Schäumungsmittel erhalten wird.
Gebrauchte Glasbehälter stellen ein ungeheures Abfallbeseitigungsproblem
dar. Allein in Kalifornien werden ,jede Woche etwa 50 Millionen Flaschen weggeworfen. Bemühungen zur Lösung dieses
durch derart große Mengen von Abfallglas gebildeten Umweltproblems sind weitgehend darauf gerichtet, das Glas wiederzugewinnen
mittels Verfahren, bei denen typischerweise' die Glasbehälter nach Art und Farbe sortiert, alle Fremdmaterialien
wie Zellulosekunststoffetiketten, Metallverschlüsse,
metallische Haltebügel u. ä. entfernt und schließlich die Flaschen wiedereingeschmolzen werden. Die vor dem Wiedereinschmelzen
durchzuführenden Sortier- und Reinigungsverfahren sind kostspielig und zeitraubend, so daß bisher die Rückführung
von Glas nicht in großem Umfang durchgeführt wurde. Hohlglas wird auch dadurch rückgeführt, daß es nach dem Entfernen
von metallischen Verschlüssen, Bügeln u. ä. zu feinkörniger Form gebrochen und dann in kleineren Mengen als Füllstoff zu
Bitumen und Teer zugegeben wird. Die sich ergebende Mischung wird als dauerhafter Straßenbelag verwendet. Bis jetzt wird
diese Verwendung von Glas nicht in so weitem Umfang durchge-
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führt, daß einem steigenden Bedarf zur Säuberung der Umwelt nachgekommen werden könnte, wie dies durch die Entwicklung
von wirtschaftlich attraktiven Verfahren und Verwendungszwecken für gebrauchte Hohlgläser möglich wäre.'Derartige
neue Verfahren müßten billige Rückführschritte enthalten, um
ihre weitverbreitete Anwendung bezüglich der sich von Woche zu Woche ansammelnden riesigen Mengen von Hohlgläsern zu
fördern.
Ein weiteres Abfallbeseitigungsproblem, das damit im Grunde nicht verwandt ist, besteht in der Beseitigung von tierischen
Exkrementen. Täglich v/erden in städtischen und anderen Kläranlagen riesige Mengen fester menschlicher Exkremente verarbeitet
mittels Verfahren, die in der Niederschlagung und Sterilisierung der Exkremente und der Bildung von Klärschlammkuchen
resultieren. Beispielsweise erzeugt Los Angeles in Kalifornien täglich 150 t und Orange County in Kalifornien
täglich 200 t derartiger Klärschlammkuchen. Außerdem werden diese Klärschlammkuchen normalerweise ni'cht als Düngemittel
verwendet, sondern v/erden in Trocknungsbereichen gesammelt und später von dort abgeführt und in Abfallbeseitigungsgruben
u. ä. abgeladen.
Allein in Kalifornien fällt jährlich eine Million Tonnen fester tierischer Exkremente von weidendem Vieh an, und der
größte Teil davon wird einfach aufgehäuft und trocknet und verwittert an der Sonne, wobei sich unerwünschte und schwer
zu handhabende Anhäufungen derartiger Exkremente ergeben.
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Ähnliche Mengen fester Exkremente von weidenden Schafen, Schweinen und anderen Tieren sowie von Geflügel sammeln sich
ebenfalls jährlich an und stellen in "bezug auf ihre Beseitigung ein ernstes Problem dar. Nur wenig dieser festen Exkremente
wird für irgendwelche nützlichen Zwecke verwendet. Die gleiche Situation ergibt sich auf Bauernhöfen, auf Viehweiden
und anderswo in bezug auf Exkremente von Haustieren aller Art einschließlich ^der Exkremente von Pferden, die in Ställen an
Rennstrecken in größerer Anzahl gehalten v/erden.
Bei der Ansammlung tierischer Exkremente ergeben sich eine Reihe von Hygieneproblemen. Es wird beispielsweise darauf
hingewiesen, daß es üblich ist, bestimmtes Vieh und Geflügel zu mästen durch Beigabe einer beträchtlichen Dosis synthetischer
Hormone wie Diäthylstilböstrol zum üblichen Futter. Auf diese Weise gemästete Tiere werden dann für etwa zwei Wochen
gehalten, bis ihr im Gewebe vorhandener Gehalt derartiger mit dem Putter aufgenommener Hormone so weit reduziert ist,
daß er unterhalb der erlaubten Grenze liegt. Diese Verringerung des Gehalts an mit dem Putter aufgenommenen Hormonen
findet teilweise durch Ausscheidung statt. Die Hormone können Jedoch durch Wasser aus den Exkrementen ausgezogen werden und
damit in Wasser gelangen, das/später als Trinkwasser verwendet wird. Sterilisationsverfahren für Wasser, wie beispielsweise
Chlorinierung, haben keine merkliche Wirkung auf die Legjgeit
dieser Hormone, so daß sie mit dem Trinkwasser aufgenommen werden können, was äußerst unerwünscht ist.
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Es ist daher wünschenswert, ein wirksames und wirtschaftliches Verfahren zu schaffen für die Nutzung eines großen Teils
der sich täglich ansammelnden großen Mengen tierischer Exkremente. Ein solches Verfahren sollte vorzugsweise Anwendung
finden können mit festen Exkrementen, "beispielsweise mit menschlichen, Vieh- und Geflügelexkrementen sowie anderen
entsprechenden festen Exkrementen, und sollte hygienische Probleme der oben genannten Art lösen. Es ist besonders
wünschenswert, eine Möglichkeit zu schaffen, um in einem einzigen Verfahren die großen Mengen tierischer Exkremente und
die großen Mengen von gebrauchtem Behälterglas nutzbar zu machen.
Gemäß der Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
von Glas geschaffen, das sowohl gebrauchte Hohlgläser als auch tierische Exkremente verwendet und die vorgenannten
Forderungen erfüllt. Das erfindungsgemäße Verfahren resultiert in einer Vielzahl neuer Produkte, die in großem
Umfang in der Bauwirtschaft und in anderen Industriezweigen Verwendung finden. Das Verfahren ist nicht teuer, es ist einfach
und wirksam, und die damit gewonnenen Produkte können Verwendung finden entweder als Schaumglas von charakteristischem
dekorativem Aussehen oder als gepreßte Erzeugnisse wie Platten, Ziegel u. ä.
Schaumglas kann innerhalb eines weiten Bereiches von Dichten, Größen und Formen erzeugt werden durch Veränderung der Schäumungs-
und lOrmungsparameter. Es hat ausgezeichnete isolierende
Eigenschaften in bezug auf Wärme, Schall und Elektrizitat, es ist nicht brennbar, kräftig, leicht, chemisch wider-
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standsfähig und dauerhaft. Außerdem v/eisen die Schaumglaserzeugnisse
gemäß der Erfindung in bezug auf Farbe, Struktur und Reflexionsvermögen Verbesserungen auf infolge der Verwendung
von gebrauchtem Behälterglas. Dementsprechend können die Schaumglasprodukte gemäß der Erfindung sowohl als Baumaterialien
als auch als dekorative Materialien sowie für eine Vielzahl v/eiterer Anv/endungszwecke Verwendung finden.
Gepreßte erfindungsgemäße Erzeugnisse, wie beispielsweise Platten, sind nützlich als dekorative und strukturelle Verkleidungen
für Böden, Wände, Möbel u. ä. Ihr spezielles Aussehen hängt von der Verv/endung von gebrauchtem Behälterglas
ab und kann leicht durch Einfügen bestimmter Einschlüsse in die Oberflächen der Produkte verändert werden. Derartige gepreßte
Erzeugnisse sind hart, dauerhaft, schlagwiderstandsfähig, sie haben geringes Gewicht und sind nicht teuer. Ihre
weit verbreitete Anwendung zusammen mit erfindungsgemäSen Schaumglasprodukten wird eine äußerst günstige Wirkung auf die
Umwelt haben, da hierdurch die verfügbaren Mengen von Abfallglas wesentlich reduziert werden.
In spezifischen Ausführungsbeispielen wird gebrauchtes Behälterglas,
das bestimmte Metallanteile enthält und ein Reflexionsvermögen im Bereich von 5-95 % aufweist, mit festen Exkrementen
vermengt, die in einem geschlossenen System bei Temperaturen von etwa 200-1000 C wärmebehandelt wurden, wie noch beschrieben
wird. Die Mischung wird so behandelt, daß Schaumglas oder gepreßte Produkte erhalten werden. Weitere Merkmale
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
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Es wird nunmehr zuerst der Mischvorgang beschrieben. Gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird gebrauchtes Hohlglas in Partikelform mit einem ausgewählten Behandlungsmittel vermengt,
wobei dieses Mittel bei einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung aus wärmebehandelten tierischen Exkrementen
besteht, so daß das erfindungsgemäße Gemenge gebildet wird.
Das gebrauchte Hohlglas besteht aus einer Vielzahl von gebrauchten
Glasbehältern unterschiedlicher Art, Größe, Form und Parbe, die ohne vorheriges Reinigen oder Entfernen von Etiketten,
Verschlüssen, Verschlußrückständen wie metallischen Dichtungsstreifen, Kunststoffen und ähnlichen Materialien vermischt
sind. Diese Mischung aus Behälterglas wird im unsortierten Zustand zusammen mit den Verschlüssen, Streifen, Etiketten
u. ä. auf eine gewünschte Partikelgröße zerkleinert, so daß sich zerkleinertes Behälterglas mit folgender ungefährer
Konzentration von Fremdeinschlüssen ergibt:
Gewichtsprozentbereich Einschlüsse im Glas
JFe 0,1-3
Sn 0,1-2
Al ' 0,1-2
andere Metalle 0,1-1
Zellulosederivate 0,1-1
andere organische η τ ι
Stoffe u, .l-j.
Das partikelförmige gebrauchte Behälterglas ist außerdem identifizierbar durch sein mittleres Reflexionsvermögen von
etwa 5-95 % und sein vielfarbiges Aussehen. Das relative Re-
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— ο —
flexionsvermögen variiert mit der Partikelgröße. Pur jeden
Partikelgrößenbereich, solange dieser konstantgehalten wird,
wird jedoch das Reflexionsvermögen des weißen einfachen Glases mit 100 % "und das Reflexionsvermögen des farbigen Glases mit
0 % angenommen.
Die Zerkleinerung der Glasbehälter zur Bildung des gebrauchten Behälterglases kann durch irgendwelche geeigneten Mittel erreicht
werden, beispielsweise durch Mahlen, Pressen und Quetschen, Mahlen in der Kugelmühle o. ä. Es braucht vor oder nach
dem Zerkleinern kein Aussortieren, Klassifizieren oder Vorauswahlen
stattzufinden. Die Abfallglasbehälter, die den Werkstoff
bilden, aus dein das gebrauchte^ Behälterglas erhalten
wird, können das übliche repräsentative Sortiment von Glasbehältern umfassen. Üblicherweise werden durch die Zerkleinerung
das Glas und die Einschlüsse auf eine mittlere Partikelgröße für eine lichte Maschenweite von etwa 3,5-0,07 mm, beispielsweise
0,15 mm, reduziert, obwohl auch andere Partikelgrößen, die eine gewünschte Vermischung ergeben, vorgesehen sein können.
Bei einer umfassenden Ausfuhrungsform ist das ausgewählte Behandlungsmittel
ein G-lasschäumungsmittel und/oder Streckmittel, wobei Streckmittel dann verwendet werden, wenn heißgepreßte Erzeugnisse
hergestellt werden sollen. Schäumungsmittel wie
Lithiumkarbonat, Kaliumkarbonat und andere herkömmliche Glasschäumungsmittel
können verwendet werden sowie auch unübliche Mittel wie Dolomit, Strontiumkarbonat, Bariumkarbonat und
deren Mischungen.
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Das Sehäumungsmittel wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
mit dem zerkleinerten gebrauchten Behälterglas in einer Konzentration von etwa 0,5-10 Gew.-% der zusammengesetzten
Mischung verwendet,- obwohl, falls gewünscht, auch andere geeignete Konzentrationen Verwendung finden können. Es ist zu
beachten, daß in einer solchen Mischung auch Mischungen des Schäumungsmittels in fester und/oder flüssiger Form verwendet
v/erden können. Außerdem können herkömmliche Streckmittel, die die Schäumung nicht wesentlich beeinträchtigen, sowie Farblcörper
und ähnliche herkömmliche Zusätze in dem Gemenge vorhanden sein, aber derartige Zusätze bilden keinen Teil der
vorliegenden Erfindung.
Das Behandlungsmittel kann ein Streckmittel für das gebrauchte Behälterglas sein, und wenn es verwendet wird, ist es üblicherweise
in einer Konzentration von etwa 10-80 Gew.-% der Mischung in dieser vorhanden, vorzugsweise in einer Konzentration
von etwa 40-60 Gew.-%, obwohl auch andere Konzentrationen Verwendung finden können. Pur derartige Zwecke können herkömmliche
Streckmittel wie Ton, Asbest, Glasfasern u. ä. verwendet werden. Mischungen von zwei oder mehreren derartigen
Streckmitteln können verwendet werden, und zwar mit oder ohne Zusätze wie Farbkörper, Strukturierungsmittel usw.
Die Vermischung des Behandlungsmittels und des partikelförmigen
gebrauchten Behälterglases sollte hinreichend sein, um diese Bestandteile gleichmäßig miteinander zu vermengen. Um
dieses Vermengen zu erleichtern, hat das Behandlungsmittel
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üblicherweise eine feste Partikelform, beispielsweise für eine lichte Maschenweite von 0,15 mm o. ä. Die Vermengung
kann bewirkt v/erden durch mechanisches Rühren, Feinvermahieii,
Schleudern oder andere übliche Mittel. Diepesultierende Mischung
kann so, wie sie ist, verkauft werden und ist geeignet, bei Beaufschlagung mit Wärme (mit oder ohne Druck) in
nutzbare Glasprodukte umgewandelt zu v/erden.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung v/eist das Behandlungsmittel partikelförmige wärmebehandelte Exkremente
auf, die zur Bildung der erfindungsgemäßen Mischung dienen. Die Exkremente werden erhalten von Klärschlammkuchen, Viehexkrementen
und Geflügelexkrementen sowie anderen vergleichbaren Zusammensetzungen. Unter menschlichen Exkrementen werden
feste menschliche Exkremente verstanden, vorzugsweise nach Verarbeitung durch eine Kläranlage. Bei dieser Verarbeitung
ergibt sich normalerweise ein steriles festes Endprodukt in Form eines Kuchens. Viehexkremente in fester Form sind leicht
erhältlich von Viehweiden, aber auch Schafpferche, Schweineställe
u. ä. liefern geeignete Exkremente* Geflügelfarmen bilden eine Quelle weniger erwünschter, aber immer noch nutzbarer
fester Exkremente. Bauernhöfe und andere Tierzuchtbetriebe sind ebenfalls geeignete Stellen zum Erhalt derartiger
Exkremente.
In jedem Fall v/erden die festen Exkremente zerkleinert und
dann in einer abgeschlossenen Zone, beispielsweise einer f IaLimenerhitzten
Retorte, bei etwa 200-100O0C, üblicherweise etwa
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300-60O0C, wärmebehändeIt während einer Zeitdauer von normalerweise
etwa 15-120 Minuten, was ausreichend ist, um die meisten leichtflüchtigen Stoffe auszutreiben. Diese werden
üblicherweise gleich bei Erzeugung aus der Heizzone abgeführt. Die Wärmebehandlung wird innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs
fortgesetzt; bis der Kohlenstoffgehalt des festen Rückstandes sich auf etwa 15-50 Gew.-%, normalerweise etwa
15-35 Gew.-%, erhöht hat. Nach Abkühlung werden die Rückstände als die hier erwähnten wärmebehandelten Exkremente verwendet.
V/eitere Einzelheiten des Wärmebehandlungsverfallrens für diese Exkremente sind in der US-Patentanmeldung Hr. 268 972 vom
Juli 1972 beschrieben.
Wenn das Ausgangsmaterial für die Wärmebehandlung menschlicher Klärschlammkuchen ist, können die wärmebehandelten Rückstände
folgende typische ungefähre Zusammensetzung aufweisen:
Kohlenstoff 17,5
Wasserstoff 1,7
Silicium 14,7
Aluminium . 1,0
Typische wärmebehandelte Exkremente von Kuhmist haben die folgende ungefähre Zusammensetzung:
Kohlenstoff 31
Silicium 10
Aluminium . 3
309884/1U7 0
Wasserstoff 2
Die Zusammensetzung variiert natürlich, je nach der Herkunft,
der Behandlungstemperatur und der Behandlungszeit der Exkremente.
Die so erhaltene Mischung wird gemäß der Erfindung in einen geeigneten Behälter eingebracht, beispielsweise eine Form o. ä.,
und auf eine Temperatur und einen Druck gebracht, die innerhalb eines Bereiches liegen, der ausreichend ist zum Sintern
und Erweichen der Glaskomponente des Gemenges und zum Aktivieren des Behandlungsmittels, jedoch nicht ausreichend zum
Schmelzen des Glases. Die Mischung wird dann innerhalb dieses Bereiches gehalten, bis das Behandlungsmittel aktiviert ist
und das gewünschte Produkt erhalten wird.
Es ist wichtig, daß die Identifizierbarkeit der Glaspartikel
erhalten bleibt, während sie zu einer starken gleichmäßigen strukturellen Masse zusammenwachsen. Wenn man das Glas gründlich
schmelzen ließe, würde das vielfarbige charakteristische individuelle Aussehen des Produkts verlorengehen. Demzufolge
wird die Behandlungstemperatur normalerweise im Bereich zwischen etwa 500-10000G gehalten, üblicherweise bei etwa
600-90O0C, und es werden Behandlungsdrücke von etwa 0,7 kg/cm
bis etwa 703 kg/cm angewendet, je nach den speziellen Eigenschaften,
die das fertige Produkt aufweisen soll.
Die Verweilzeit der Mischung bei der Behandlungstemperatur und den Behandlungsdrücken variiert je nach den gewünschten
Ergebnissen, ist jedoch im allgemeinen hinreichend lang, so daß das Behandlungsmittel in der Mischung voll wirksam werden
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kann. Typische Verweilzeiten für Schäumungsmittel liegen zwischen
2-120 Minuten, während typische Verweilzeiten für Druckverfahren mit Streckmitteln zwischen 1 Sekunde Ms etwa
60 Hinuten liegen.
Falls ein Schaumglasprodukt gewünscht wird, ist das Behandlungsmittel
ein ßchäumungsmittel, und die üblichen Behandlungsparameter sind eine Temperatur von etwa 600-90O0G bei
Atmosphärendruck. Das Behandlungsmittel wird so gewählt, daß es bei der Behandlungstemperatur in der Anwesenheit des Glases
aktiviert wird und ein Gas v/ie beispielsweise Kohlendioxid, Stickstoff, Dampf o. ä. freigibt, und dieses Gas bewirkt
eine Expansion des erweichten Glases. Das Ausmaß der Schäumung hängt ab von dem ausgewählten Behandlungsmittel,
dessen Konzentration, der Temperatur, dem Druck und der Verweilzeit. Das Ausmaß der Schäumung kann so reguliert werden,
daß Produkte erzeugt werden mit Dichten von etwa 0,1 g/cm bis etwa 2,0 g/cm .
Die Oberflächenstruktur des Schaumglasproduktes kann reguliert
werden, beispielsweise durch mechanisches Glätten, während das Glas im erweichten Zustand ist, oder indem auf die Form oder
irgendeinen Behälter, in dem die Mischung wännebehandelt wird,
eine Abdeckung mit einer glatter. Fläche aufgebracht wird, so daß das Glas vor Abkühlung in den festen Zustand in Kontakt
mit der Abdeckung gelangt.
Wenn ein gepreßtes Erzeugnis gewünscht wird, wird das Pressen der Mischung während der Wärmebehandlung bewirkt, damit das
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Streckmittel (Behandlungsmittel) rait den Glaspartikeün zusammenwächst
und das Glas und das Streckmittel zu einer einheitlichen Masse verschweißt werden, wobei die Partikel des
G-lases und des Streckmittels ihre relativen Positionen behalten.
Nach Abkühlung auf eine Temperatur ixnterhalb des Erstarrungspunktes
erhält man ein hartes vielfarbiges Fertigprodukt. I1Ur derartige Zwecke v/erden Drücke von bis zu
703 kg/cm oder höher angewendet, und das Pressen kann in jeder
geeigneten v/eise durchgeführt werden, beispielsweise durch Verwendung einer bewegbaren Abdeckung, die in einer Form, in
der die Mischung wärmebehändeIt wird, nach unten gedruckt wird.
Es können auch andere geeignete Preßmittel verwendet v/erden.
Das Heißpressen kann noch dadurch ergänzt werden, daß auf eine
Oberfläche oder Oberflächen der Mischung oder des gepreßten Produktes Farbkörper in Form anorganischer Oxide wie Ferrioxid,
Bleioxid o. ä. aufgebracht v/erden oder Metalle und/oder Glasplatten, mit denen die Mischung oder das gepreßte Produkt
dann unter geeigneter Anwendung von Wärme und Druck verbunden wird, so daß sich ein Fertigprodukt mit einem bestimmten Aussehen
ergibt. Typische Drücke und Temperaturen liegen innerhalb der beschriebenen Wärmebehandiungsbereiche.
Das Schaum- oder Preßglasprodukt wird dann auf eine Temperatur unterhalb des Erstarrungspunktes desselben abgekühlt, beispielsweise
indem die Wärmezuführung zur lieiszone abgestellt
wird und das Produkt langsam abkühlen kann, 2. B. über Nacht, oder durch Überführung des Produktes in einen Abkühlungsbereich,
in dem die Wärme schneller abgeführt wird.
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Das abgekühlte Glaserzeugnis wird dann in gebrauchsfertigem
Zustand entnommen. Falls gewünscht, kann das Produkt geglüht werden durch Erhitzen auf übliche Glühtemperaturen und Drücke,
so daß sich ein Nachlassen innerer Spannungen ergibt.
Demgemäß werden gemäß der Erfindung verbesserte Glasprodul:te
von charakteristischem vielfarbigem Aussehen geschaffen. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den folgenden
Beispielen.
45,4 kg eines typischen gemischten Postens unsortierter, ungereinigter
gebrauchter Glasbehälter einschließlich der Etiketten, Verschlußstreifen, Verschlüsse und der üblichen zugehörigen
Materialien werden vermählen und auf eine mittlere Partikelgröße für eine lichte Maschenweite von etwa 0,15 mm
gesiebt, wobei das Produkt ein mittleres Reflexionsvermögen von 20 So und die folgenden ungefähren Konzentrationen von
Pr enid e ins chlüs s en hat:
Fremdeinschlüsse - Gew.-^o
Fe 0,2
Sn 0,1
Al 1,2
andere Metalle 0,1
Zellulosederivate 0,5
andere organische π ,
Stoffe υ>4
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Anschließend wird das gebrauchte Behälterglas mit 4,54 kg
zerkleinerten wärinebehandelten Yiehexkrementen einer mittleren
Partikelgröße für eine lichte Kaschenweite von etwa 0,15 nm
vermischt. Diese Exkremente wurden vorher in zerkleinerter* Form einer Wärmebehandlung unterworfen, und zwar in einem geschlossenen
System für eine Zeitdauer von etwa 30 Minuten bei einer Temperatur von etwa 5000C, wobei während dieser Wärmebehandlung
leichtflüchtige Stoffe entfernt wurden, und dieses Produkt hat die folgende ungefähre Zusammensetzung:
Kohlenstoff 51
Silicium 10 Aluminium 5
Wasserstoff 2
Die resultierende Mischung von zerkleinertem gebrauchtem Behälterglas
und zerkleinerten wänriebehandelten tierischen Exkremente'n
wird in eine oben offene Form eingeführt und in dieser auf etwa 975 G erhitzt und wird für etwa eine Stunde auf
dieser Temperatur gehalten, damit die Mischung auf etwa 350 °/o
ihres ursprünglichen Volumens aufschäumt und ihre Dichte auf etwa 0,25 g/cm reduziert wird. Während des Schäumens erweichen
die jlaspartikel (sie schmelzen jedoch nicht), sie expandieren
und werden miteinander verschweißt und bilden so ein einheitliches Schaumerzeugnis. Daraufhin kann das Schaumprodukt
während etwa einer Stunde auf Raumtemperatur abkühlen, und die Form wird abgenommen. Das Fertigprodukt hat ein
charakteristisches dunkles gemasertes Aussehen, ein durch-
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schnittliehes Reflexionsvermögen von etwa 25 % und eine Zugfestigkeit
von etwa 10,5 kg/cm . Das Produkt ist nützlich als Bau- und Dekorationsmaterial, es kann mit der Säge, dem Bohrer,
der Schleifmaschine oder auf andere Weise bearbeitet v/erden, und es ist widerstandsfähig gegen Wasser, Chemikalien
und Abnutzung.
Es wird das Verfahren gemäß Beispiel I angewendet, und die wärinebehandelten tierischen Exkremente wurden bereitet durch
Erhitzen von festen zerkleinerten Schweineexkrementen auf etwa
45O0C; sie wurden in einem geschlossenen System für etwa 30
Minuten auf dieser Temperattir gehalten, wobei leichtflüchtige
Stoffe entfernt wurden. Die wärmebehandelten Exkremente haben die folgende ungefähre Zusammensetzung:
Kohlenstoff 40
Silicium 9
Aluminium 2
"Wasserstoff 1
Dieses Behandlungsmittel v/ird in einer Konzentration von etwa 3,63 kg verwendet. Die Wärmebehandlung der Mischung erfolgt
bei etwa 8750C für etwa 30 Minuten bei etwa Atmosp'aär endruck,
und die Oberfläche des Schaumglasproduktes wird vor Abkühlung desselben auf eine Temperatur unterhalb des Erstarrungspunktes
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mechanisch geglättet. Das Fertigprodukt hat einen charakteristischen
vielfarbigen Glanz, wobei metallische Einschlüsse deutlich sichtbar sind. Es hat eine Dichte von
O»4 g/cnr3 und ist für die gleichen Zwecke wie das Produkt
des ersten Beispiels verwendbar.
3eispiel III
Hier gelangen allgemein das Verfahren und die Parameter von Beispiel I zur Anwendung, jedoch ist die Menge des aus wärmebehandelten
tierischen Exkrementen bestehenden Produkts, das mit dem gebrauchten Behälterglas vermengt wird, 2,27 kg. Außerdem
wurde das Exkrementenprodukt aus Stierexkrementen bereitet, indem diese in getrockneter zerkleinerter Form für
Minuten bei 6000C in einem geschlossenen Behälter erhitzt wurden,
wobei leichtflüchtige Stoffe entfernt wurden. Dieses Produkt hat die folgende ungefähre Zusammensetzung:
Bestandteile Gew.
-%
Kohlenstoff 40
Silicium 9
Aluminium 3
Wasserstoff 1
Das gebrauchte Behälterglas hat ein durchschnittliches Reflexionsvermögen
von etwa 5-95 % und die folgenden ungefähren Konzentrationen von JFremdeinschlüssen:
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■K'remdeinschlüsse
Pe Sn Al andere Metalle Zellulosederivate
andere organische Stoffe
0,1-3 0,1-2 0,1-2 0,1-1 0,1-1
0,1-1
Die Wärmebehandlung der Mischung erfolgt bei 900 Ό und mit
einem erhöhten Druck von etwa 70,3 kg/cm während einer Verweilseit
von etwa 2 Minuten, wonach das gepreßte Produkt während einer Stunde auf Raumtemperatur abgekühlt wird und
als hartes, glattes, kräftiges schieferähnliches Produkt mit sehr guten Zugfestigkeitseigenschaften und einer Dichte von
Ij9 g/cni^ entnommen wird. Dieses Produkt ist nicht brennbar,
es ist widerstandsfähig gegen Wärmestoß, es ist billig und dauerhaft. Es hat ein charakteristisches dunkles gemasertes
Aussehen mit einem mittleren Reflexionsvermögen von 10 %, Es
ist nützlich als Bedachungsmaterial, als Boden- und Wandplatte, Kunstschiefer und Kunstmarmor.
Bei diesem Beispiel gelangen das Verfahren und die Parameter von Beispiel III zur Anwendung, wobei jedoch das Behandlungsmittel
aus wärmebehandelten Exkrementen besteht, die hergestellt wurden durch Wärmebehandlung von getrockneten menschliehen
Exkrementen für eine Zeitdauer von 30 Minuten bei 6000C
in einem geschlossenen System, während leichtflüchtige Stoffe
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daraus entfernt wurden. Der feste Rückstand hat folgende ungefähre
Zusammensetzung:
Bestandteile ' Gew.-%
Kohlenstoff 18
Silicium 17
Aluminium 2
Wasserstoff 2
Das Behandlungsmittel wird in der Mischung in einer Menge von 22,7 kg verwendet. Die' Wärmebehandlungstemperatur der Mischung
ist 80O0G, der aufgewendete Druck beträgt 140,6 kg/cm , und
die Verweilzeit ist 5 Minuten. Vor dem Abkühlen wird Perrioxidpulver
auf die Oberflächen des Glasproduktes gestreut, und das Produkt wird für etwa eine Minute nochmals bei 70,3 kg/cm
gepreßt; Das nach Abkühlung erhaltene Fertigprodukt hat eine
Zugfestigkeit von 421,8 kg/cm , eine Dichte von 2,0 g/cm sowie
ein charakteristisches vielfarbiges Aussehen mit einem mittleren Reflexionsvermögen von 20 c/o. Es ist für die gleichen
Verwendungszwecke wie bei Beispiel III verwendbar.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen umfassendere Ausführungsbeispiele,
bei denen andere Behandlungsmittel als bei den vorhergehenden Beispielen verwendet v/erden.
45,4 kg eines typischen gemischten Postens unsortierter, ungereinigter
gebrauchter Glasbehälter einschließlich der Eti-
309884/1 14 7
ketten, Verschlußstreifen, Verschlüsse und der üblichen zugehörigen
Materialien werden vermählen und zu einer mittleren Partikelgröße für eine lichte Maschenweite von etwa 0,07 mm
gesiebt, wobei das Produkt ein mittleres Reflexionsvermögen von 20 % und die folgenden ungefähren Konzentrationen von
Premdeinschlüssen hat:
Premdeinschlüsse G-ew.
-%
Pe 0,2
Sn 0,1
Al 1,2
andere Metalle 0,1
Zellulosederivate 0,5
andere organische n ,
Stoffe U>4
Sodann wird das gebrauchte Behälterglas mit 0,907 kg Strontiumkarbonat
einer mittleren Partikelgröße für eine lichte Masehenweite von etwa 0,15 mm vermischt. Die resultierende Mischung
aus parti_kelförmigem gebrauchtem Behälterglas und Strontiumkarbonat wird in eine am Oberende offene Form eingebracht
und in dieser auf etwa 95O0C erhitzt und für etwa 5 Minuten auf dieser Temperatur gehalten, so daß die Mischung auf
etwa 300 % ihres ursprünglichen Volumens aufschäumt und ihre
■2
Dichte auf etwa 0,2 g/cm reduziert v/ird. V/ährend des Schäumens
erweichen die Glaspartikel, schmelzen jedoch nicht, und sie expandieren und werden miteinander verschweißt und bilden
ein gleichmäßiges Schaumprodukt. Anschließend kann dieses während einer Zeitdauer von etwa 2 Stunden auf Raumtemperatur
abkühlen, und die Form v/ird abgenommen. Das Fertigprodukt hat
309884/1U7
ein spezifisches gemasertes Aussehen, ein mittleres Reflexionsvermögen
von etwa 20 % und eine Zugfestigkeit von etwa 14,1 kg/cm . Es ist verwendbar als Bau- und Dekorationsmaterial,
es kann mit Säge, Bohrer, Schleifwerkzeug oder anderweitig "bearbeitet werden, und es ist widerstandsfähig
gegen Wasser, Chemikalien und Abnutzung.
Das Verfahren gernaiS Beispiel V findet Anwendung, wobei jedoch
das Behandlungsmittel Dolomit ist, das in einer Konzentration von etwa 0,454 kg verwendet wird. Die 7/ärme behandlung
findet statt bei etwa 9000C für etwa 20 Minuten, und die Oberfläche
des Schaumglasproduktes wird mechanisch geglättet, bevor das Produkt auf eine Temperatur unterhalb des Erstarrungspunktes
abgekühlt wird. Das Fertigprodukt hat einen charakteristischen glänzenden vielfarbigen Schein, und metallische
Einschlüsse sind deutlich sichtbar. Es hat eine Dichte von 0,4 g/cm und ist für die gleichen Zwecke wie das Produkt von
Beispiel V verwendbar.
Das Verfahren und die Parameter von Beispiel VI finden Anwendung, wobei jedoch anstelle von Dolomit Bariumkarbonat in
einer Menge von 0,907 kg verv/endet wird. Die V/ärmebehandlungstemperatur
ist 95O0C, und die Verweilzeit beträgt 10 Minuten bei Atmosphärendruck. Eine niedrigschmelzende Glasur wird
309884/1147
dem wärnebehandelten Produkt vor dessen Abkühlung zugefügt.
Die erhaltenen Resultate sind vergleichbar mit denen der Beispiele V und VI, wobei jedoch die Dichte des Produkts 0,5 g/cm
ist.
Das Verfahren und die Parameter von Beispiel I finden allgemein Anwendung, jedoch die Menge des mit dem gebrauchten Behälterglas
vermischten Behandlungsmittels ist 45,4 kg. Das gebrauchte Behälterglas hat ein mittleres Reflexionsvermögen von
40 % und die folgenden ungefähren Konzentrationen an Fremd-
einschlüssen:
Fremde ins chlüs se Gew.-$£
Pe 0,1
Sn ' 0,1
Al 1,0
andere Metalle 0,1
Zellulosederivate 0,7
andere organische Q ^
Stoffe f ■
Die Wärmebehandlung findet bei einer Temperatur von 85O0C und
einem erhöhten Druck von etwa 140,6 kg/cm während einer Verweilzeit von etwa 2 Minuten statt, wonach das gepreßte Produkt
während einer Zeit von zwei Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt und als hartes, glattes, festes, schieferähnliches Pro-
dukt entnommen wird, das eine Zugfestigkeit von etwa 421,8 kg/cm
30988A/ 1 U7
, 233Α101
und eine Dichte von 2,5 g/cm hat. Dieses Produkt ist nicht
■brennbar, es ist widerstandsfähig gegen Wärmeschock, "billig
und dauerhaft. Es hat ein charakteristisches gemasertes Aussehen und ein mittleres Reflexionsvermögen von 60 %. Es ist
verwendbar als Bedachungsmaterial, Boden- und Wandverkleidung, Kunstschiefer und Kunstmarmor.
Das Verfahren und die Parameter von Beispiel VIII finden Anwendung,
wobei das Behandlungsmittel Flugasche ist und in einer Menge von 45,4 kg in der Mischung verwendet wird. Die
Wärmebehandlungstemperatur beträgt 9000C, der Druck ist
70,5 kg/cm und die Verweilzeit 2 Minuten. Vor dem Abkühlungsvorgang wird Perrioxidpulver auf Oberflächen des Glasproduktes
gestreut, und das Produkt wird nochmals für etwa eine Minute und mit einem Druck von 70,3 kg/cm gepreßt. Das nach dem Abkühlen
erhaltene Fertigprodukt hat eine Zugfestigkeit von 429,1 kg/cm , eine Dichte von 2,2 g/cm und ein charakteristisches
vielfarbiges glänzendes Aussehen mit einem mittleren Reflexionsvermögen von 50 %, Es ist für die gleichen Zwecke
wie das Produkt von Beispiel VIII verv/endbar.
Das Verfahren und die Parameter von Beispiel VIII finden Anwendung,
wobei das Streckmittel Sand ist und in einer Menge von 36,5 kg in der Mischung verwendet wird. Die Wärmebehand-
309884/1U7
lungsbedingungen sind wie folgt: Temperatur 1000 C, Druck
35,2 kg/cm und Verweilzeit eine Minute. Vor dem Abkühlen wird das gepreßte Produkt unter einem Druck von 35,2 kg/cm
und bei einer Temperatur von 7000G mit einer Klarglastafel
verschweißt, so daß sich ein Fertigprodukt mit einem mittleren Reflexionsvermögen von 60 Ya9 einer Zugfestigkeit von
2 * 3
351,5 kg/cm und einer Dichte von 2,3 g/cm ergibt. Das Produkt
hat ein charakteristisches glänzendes vielfarbiges Aussehen, es hat eine harte blanke Oberfläche und ist besonders
gut verwendbar als dekorative Platte.
Gemäß der Erfindung v/erden ein verbessertes Verfahren, eine
Glasmischung und Glasprodukte geschaffen. Die Produkte haben ein charakteristisches Aussehen und sind mittels des erfindungsgemäßen
Verfahrens in billiger V/eise herstellbar. Das Umweltproblem der Beseitigung großer Mengen gebrauchten Behälterglases
und tierischer Exkremente wird in wirksamer V/eise gelöst.
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Claims (27)
1. Verfahren zur Herstellung von Glasprodukten, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Vermischen von partikelförmigem gebrauchtem Behälterglas mit einem ausgewählten Behandlungsmittel, wobei das gebrauchte Behälterglas
mit der folgenden ungefähren Konzentration von Fremdeinschlüssen vermischt ist:
ffrenideinschlüsse Gew.->o im Glas
Pe 0,1-3
Sn 0,1-2 !
Al 0,1-2
andere Metalle 0,1-1
Zellulosederivate 0,1-1
andere organische η ι ι
Stoffe ■ U.J.-X
und wobei das gebrauchte Behälterglas ein mittleres Reflexionsvermögen
zwischen etv/a 5 und 95 % hat; Erhitzen der resultierenden Mischung auf eine Temperatur und
einen Druck innerhalb eines zum Sintern und Erweichen des Glases und zum Aktivieren des Behandlungsmittels ausreichenden
Bereiches, ohne daß ein Schmelzen des Glases erfolgt; Halten der Mischung innerhalb der genannten Temperatur- und
Druckbereiche, bis das Glas zu einer zusammenhängenden Masse umgewandelt ist;
und Abkühlen des Glases auf eine Temperatur unterhalb des Erstarrungspunktes
desselben und Entnahme des fertigen Glasprodukts.
309884/1147
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Behandlungsmittel ein Glasschäu- ■
Eiungsmittel ist, wobei die genannte Mischung innerhalb des genannten
Bereichs geschäumt wird und ein Schaumglasprodukt von spezifischem dekorativem Aussehen erhalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Schäumungsmittel ein festes partikelförmiges
Schäumungsmittel in einer Konzentration von etwa ■0,5-10 Gew.-56 der Mischung ist und daß das gebrauchte Behälterglas
vielfarbig ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der genannte Temperaturbereich zwischen
6000C und 9000C liegt und daß die Mischung innerhalb dieses
Bereiches gehalten wird, bis die Schäumung im wesentlichen durchgeführt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet
, daß das Schäumungsmittel aus Pestkörperpartikeln in einer Konzentration von etwa 0,5-10 Gew.-;o der
Mischung vorhanden ist und daß der Druck etwa Atmosphärendruck ist.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Schäumungsmittel aus partikelförmigen
wärmebehandelten Exkrementen besteht.
309884/1 U7
7. Verfahren nach Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet
, daß die genannten Exkremente menschliche oder Vieh- oder Geflügelexkremente sind.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schäumungsmittel Dolomit ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß das Behandlungsmittel ein Glasstreekmittel ist, daß die genannte Mischung innerhalb des genannten
Bereiches mit Druck beaufschlagt wird und daß ein hartes gepreßtes Glasprodukt von spezifischem dekorativem vielfarbigem
Aussehen erhalten wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet
, daß der genannte temperaturbereich zwischen etwa 500-10000G liegt und daß ein Druck von etwa 0,7-703 kg/cn
zur Anwendung gelangt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet
, daß das Streckmittel in einer Konzentration von etwa 10-30 Gew.-% der Mischung vorhanden ist und daß
das gebrauchte Behälterglas vielfarbig ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet
, daß das Streckmittel aus Festkörperpartikeln besteht und in einer Konzentration von etwa 40-60 Gew.-Jo
der Mischung vorhanden ist und daß ein Oxidfarbkörper in die Oberfläche des gepreßten Produkts eingebettet ist.
309884/1 147
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Beaufschlagung mit Druck für einen
Zeitraum von etwa 1 Sekunde Ms etwa 1 Stunde erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Streckmittel aus partikelförmigen
wärmebehandelten'Exkrementen besteht.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Exkremente menschliche
oder Rinder- oder Geflügelexkremente sind.
16. Mit Wärme zu behandelnde Glasmischung, dadurch
gekennzeichnet , daß die Mischung aus gebrauchtem Behälterglas mit der folgenden ungefähren Konzentration von
damit vermengten Premdeinschlüssen besteht:
Einschlüsse Gew.-% im Glas
Pe 0,1-3
Sn 0,1-2
Al 0,1-2
andere Metalle 0,1-1
Zellulosederivate 0,1-1
andere organische π ι τ
Stoffe υ,i-i
wobei das gebrauchte Behälterglas ein mittleres Reflexionsvermögen
zwischen etwa 5 und 95 % hat, und daß mit der genann-. ten Glasmischung ein ausgewähltes Behandlungsmittel vermengt
ist, das aktivierbar ist bei Erhitzung des gebrauchten Behälterglases auf eine Temperatur und Beaufschlagung desselben mit
309884/ 1 14 7
einem Druck innerhalb eines Bereiches, der ausreichend ist
zum Sintern und Erweichen des Glases, ohne daß dieses schmilzt.
17. Glasmischung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet
, daß das Behandlungsmittel ein Glasschäumungsmittel in einer Konzentration von etwa 0,5-10
Gew.-% der Mischung ist.
18. Glasmischung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet
, daß das Schä.umungsinittel aus partikelförmigen
wärmebehandelten Exkrementen besteht.
19. Glasmischung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet
, daß das Schäumungsmittel Dolomit ist,
20. Glasmischung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet
, daß das Behandlungsmittel ein
Glasstreckmittel ist und in einer Konzentration von etwa
10-80 Gew.-^ in der Mischung vorhanden ist.
Glasstreckmittel ist und in einer Konzentration von etwa
10-80 Gew.-^ in der Mischung vorhanden ist.
21. Glasmischung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Streckmittel aus partikeiförmigen
wärmebehandelten Exkrementen besteht, die in einer Konzentration von etwa 40-60 Gew.-% der Mischung vorgesehen sind,
22. Glasmischung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Streckmittel Dolomit ist
und in einer Konzentration von etwa 4-0-60 Ge\^.-% der Mischung
vorgesehen ist.
309884/1147
23. Festglasprodukt, dadurch gekennzeichnet,
daß es aus einem gleichmäßigen Gemenge von gesintertem partikelförmigem gebrauchtem Behälterglas und partikeiförmigen
wärmebehandelten Exkrementen besteht, wobei das Glas die folgende ungefähre Konzentration an Fremdeinschlüssen hat:
Einschlüsse ■ .Gew.-% im Glas
Fe 0,1-3
Sn 0,1-2
Al 0,1-2
andere Metalle 0,1-1
Zellulosederivate 0,1-1
andere organische η τ η
Stoffe υ, x-j.
und wobei das Glas ein Reflexionsvermögen zwischen etwa 5 und
95 % hat.
24. Glasprodukt nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet
, daß das Glas vielfarbig und von geschlossener zellenförmiger Schaumstruktur ist.
25. Glasprodukt nach Anspruch 23, dadurch ge-·
kennzeichnet , daß das Glas etwa 10-80 Gew.-C,o
eines Streckmittels enthält und ein gepreßtes Produkt ist.
26. Glasprodukt nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet
, daß das Streckmittel in einer Konzentration von etwa 40-60 Gew.-7o vorgesehen ist.
3098 84/ 1 1 4 7
27. Glasprodukt nach Anspruch 25, dadurch gele en η zeichnet , daß in die Oberflächen dos gepreßten
Produkts farbige Oxidfarbkörper eingebettet sind.
309884/1147
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