Способ изготовления изделий из пенопласта и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕ Союз Советскнк Социал нстнческнх Республик(31) 76 23567%77 05 осударственный комнт СССР о делам нзобретеннй н открытнй(088.8) 8,79,Бюллетен Опубликовано та опубликования описания 25 8,(72) Авторы изобрете Иностранцыи Бернар Вассер) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ЛИЙ ИЗ ПЕНОПЛАСТАУЩЕСТВЛЕНИЯ устройство длясоба, включающееу подачи теплоном патрубком, сред- вода гранул, средя расхода гранул и Известно такж осуществления сп 15 резервуар, систем сителя с выходны ства подачи и вы ство регулирован теплоносителя. ЮЦелью изобретения являетщенке производительности иизготавливаемого иэделия.Поставленная цель достиг5 тем, что в способе, включающрации предварительного вспегранул путем их перемешивангревания в потоке горячегосителя до температуры размяЗ 0 и формования, в качестве те с к еств ется ем опеивания я и на- еплоноченияплоносиСпособ и устройство относятся к области предварительного вспенивания расширяющих пластмасс и, в частности предварительного вспенивания сополимеровстирола .Известен способ изготовления изде лий из пенопласта, включающий операции предварительного вспенивания гра нул путем их перемешивания и нагревания в потоке горячего теплоносителя до температуры размягчения и формования 1.Для осуществления предварительного вспенивания сырья, имеющего вид гранул, в которые добавлен пороген, их подвергают нагреванию до 90-105 оС с помощью пара, в результате чего шарики расширяются. В противоположность другим газам этот пар имеет преимущество, заключающееся, с одной стороны, в том, что он в момент своей конденсации отдает большое количество тепла без понижения температуры и, с другой стороны, в том, что он быстро диффундирует внутри шариков, что усиливает действие порогеиа. Однако полученные гранулы не могут быть немедленно использованы для формовки, так как при своем нагревании шарики абсорбируют пар, а при охлаждении конденсация пара приводит к некоторому разрежению внутри шари" ков, которое восполняют с помощью газа и, в частности, с помощью воздуха. Эта повторная абсорбция газа, которая составляет то, что называется созреванием, осуществляется при промежуточном хранении.Необходимость созревания гранул увеличивает цикл изготовления изделий.теля используют гаэ, перед предварительным вспениванием гранулы нагревают, а в качестве газа используют углекислый газ, воздух, азот,фреон 114. Кроме того, поставленнаяцель достигается устройством, включающим резервуар, систему подачи 5теплоносителя с выходным патрубком,средства подачи и вывода гранул,средства для регулирования расходагранул и теплоносителяи снабженнымсредством для турбулизации газа, выполненным в виде установленной вцентре резервуара трубы с отверстиями по винтовой линии на ее поверхности, выходное отверстие которойрасположено над вершиной конического выступа, образованного дном резервуара, или в виде установленного надне резервуара конуса и концентричноему расположенной вращающейся пластины а также размещенных на стенке 20резервуара щелей, или в виде перфорированных внутренних стенок резервуара, расположенного на дне его перфорированного элемента и смонтированного в трубопроводе подачи гранул выходного патрубка системы подачи газа, причем выходной патрубок системы подачи. газа смонтирован с возможностью перемещения в трубопроводеподачи гранул, и снабженным расположенным на крьзаке резервуара вентиляторомСущество способа сводится к следующему.Подлежащие вспениванию гранулы подают в аппарат, в котором они вспениваются путем перемешивания и нагревания в потоке горячего теплоносителя типа углекислого газа, воздуха,азота, фреона 114. Вспененные этимитеплоносителями гранулы не требуют 4операции созревания и могут сразуподаваться в устройство для формования что сокращает цикл изготовления изделий повышает производительность и позволяет осуществить автоматизацию процесса.На фиг. 1-3 представлены варианты выполнения устройства для вспенивания гранул в разрезе.Согласно первому варианту исполнения устройство (см. фиг. 1) содержит расширяющуюся кверху камеру 1,в центре которой закреплен генератор 2, Сбоку над резервуаром установлен нагнетатель 3 горячего воздуха. 55В верхнюю часть камеры 1 постоянно подаются гранулы из расширяемогоматериала, нагретые предварительноов бочке 4 приблизительно до 50 С.Стенка 5 резервуара нагревается снаружи рубашкой 6, по которой протекает нагретый жидкий или газообразный теплоноситель. Его температурапостоянна и такова, чтобы шарики могли достичь температуры их раэмягчения. Генератор снабжен патрубком 7, в котором выполнены отверстия 8, расположенные по спиральной линии. Выход патрубка 7 расположен непосредственно над коническим элементом 9, обеспечивающим равномерное распределение воздуха в резервуаре. Нагнетатель 3 горячего воздуха с регулируемьм расходом подает воздух с помощью патрубка 10 напротив верхней части стенки камеры 1.таким образом, чтобы под действием имеющегося в этом месте разрежения шарики не слипались на стенке. Обработанные шарики выводятся в верхней части камеры 1 через трубопровод 11.Работа устройства осуществляется следующим образом.Гранулы постоянно вводят с помощью автоматического доватора в камеру 1, где они подвергаются действию поднимающегося газа, напримергорячего воздуха, который сильно турбулизирован, так как он выходит внизу камеры 1 с каждой стороны конического элемента 9, а также черезотверстия 8, расположенные на патрубке по спиральной линии. В результате этого воздействия гранулы вспениваютсяТолько достигшие определенной плотности шарики выводятся в верхней части резервуара через трубопровод 11, а остающиеся шарики вновь падают вниз и дополнительно нагреваются газовым потоком до тех пор, пока они в свою очередь не станут достаточно легкими для того, чтобы могли быть выведены из аппарата.Согласно второму, предпочтительному . варианту выполнения (см.фиг. 2) устройство содержит камеру 1, в которую через днище введен трубопровод 12 подачи необработанных гранул и патрубок 10 подачи горячего воздуха. В центре днища 15 камеры 1 укреплен конический элемент 13, предназначенный для создания вихревого движения струй горячего воздуха сразу после его проникновения в камеру 1. Трубопровод 11 для выведения предварительно расширенных шариков расположен в верхней части камеры 1.Перед введением в камеру предварительного вспенивания необработанные гранулы нагреваются в бочке 4, соединенной с доватором 14, который регулирует подачу в камеру необработанных гранул. Конический элемент 13 окружен подвижной пластиной 16, которая может вращаться на шарикоподшипниках (на фиг. не показаны) под действием струи горячего воздуха, поступающего иэ патрубка 10. Следует отметить, что можно использовать скрепленные между собой конический элемент 13 и . пластину 16, которые, следовательно, будут оба подвижными. Над пластиной16 между коническим элементом 13 ивходом в патрубок 10 горизонтально- натянута проволока 17, например металлическая, служащая для подьема гранул, которые могут оказаться на пластине.Подача горячего воздуха осуществляется также и через расширяющийся трубопровод 18, который выходит в смежную с камерой 1 полость 19, имеющую щели 20, Расход воздуха, нагреваемого в камере 21, контролируется датчиком 22, который управляет открытием или закрытием заслонок 23 и 24 и работой двигателя 25 с изменяемой скоростью вращения, который приводит в действие вентилятор 26, подающий воздух в камеру 1. Для компенсации утечек воздуха его периодически добавляют через патрубок 27 в трубопровод 11, соединяющий вентилятор 26 и сетку 28, расположенную вверху и предпочтительно в центре камеры 1 и предназначенную для отделения от воздуха гранул, отверстие 29 всасывающего трубопровода с прямоугольным сечением регулируется посредством большого или меньшего приближения двух изображенных пунктиром элементов. 30 и 31 скользящей заслонки.Работа устройства заключается в следующем.Как только необработанные, предварительно нагретые гранулы проникают в камеру 1, они приводятся во вращение на пластине 16, которая самаприводится во вращение струей горячего воздуха иэ патрубка 10. Проволока 17 способствует отделению гранул от пластины 16. Гранулы струейгорячего воздуха закручиваются во.круг конического элемента 13 и затем поднимаются по винтовой линии кверхней части камеры 1. Поступлениевоздуха через щели 20 усиливает действие струи горячего воздуха, Наиболее расширившиеся гранулы увлекаются к верхней части камеры 1, тогдакак другие, более тяжелые шарики,стремятся опуститься и вновь подвергаются действию горячей поднимающейся струи до тех пор, пока они полностью не расширятся. Предварительнорасширившиеся шарики засасываются вотверстие 29 отводящего трубопровода 11,Шарики из полистирола, например, нагревают до 95-100 фС, что соответствует их точке размягчения. При этой температуре порообразуюший агент, например пентан, расширяется и вызывает расширение шариков. За одну оп рацию получают расширенные шарики с плотностью 16 кг/м3Для того, чтобы регулировать эту плотность, изменяют в основном три параметра: количество подаваемых ша 5 1 О 15 20 25 30 35 40 4550 55 60 65 риков; расход расширяющего газа; длительность прохождения шариков черезгаз.Таким образом, достигается равномерное расширение шариков, которыепри той же плотности являются болееблестящими и обладают также большеймеханической прочностью, чем шарики,расширенные паром.Уместно заметить, что хотя длительность расширения в газовой среденесколько больше, чем в случае расширения паром, зато шарики обладают значительным преимуществом, состоящим втом, что они могут быть непосредст-венно использованы для формовки. Поэтому предварительный расширительможно включить в комплект формующеймашины и избежать потерь при перегрузках, которые могут достигать 2от веса материала.Согласно третьему варианту выполнения (см. фиг. 3) устройство содержит камеру 1 в форме усеченного конуса с двойной стенкой 32 и 33, надкоторым расположена система вентиляции горячего воздуха, содержащаявентилятор 26, круговой электронагреватель 34 воздуха, расположенныйнаверху между двумя стенками 32 и33, отверстие 29 для вывода расширенных гранул, причем высоты этихокон регулируются фильтром 35, препятствующим прохождению гранулВоздух нагревается приблизительио доо100 С электронагревателем 34 и приводится во вращение рабочим колесом36 вентилятора 26, которое завихряет поток воздуха между двумя стенками 32 и 33, Этот воздух проникает в центр резервуара через отверстия 37внутренней стенки 32, которые направлены по касательной к стенке таким образом, чтобы введенному горячему воздуху было придано вращательное и поступательное движение снизу вверх.Температура воздуха строго контролируется электронной системой, управляющей регулятором напряжения. Днище 15 камеры 1 прикреплено к корпусу камеры с помощью, например, хомутиков 38, которые позволяют быстро снимать его при разгрузке аппарата.Над днищем 15 расположен элемент 13 в форме конуса, имеющий большое количество отверстий 39. Часть воздуха, находящегося внутри двойной стенки, проникает под этот элемент 13 через отверстия 40 и 41.Второй высоконапорный вентилятор 42 малого расхода засасывает окружающий воздух и нагнетает его в трубопровод 43 и затем в нагреватель 58, Нагреватель 58 расположен внутри камеры 44, в которой находится резервуар 45, имеющий две перфорированные стенки 46 и 47, между которыми при работе устройства опускаются гранулы, поступающие через трубопровод 12.формула изобретения 1 О 15 20 25 за используют азот. 30 35 4 О 45 50 55 60 65 7 бТаким образом, в резервуаре 45 горячий воздух высушивает гранулы и выходит через центральную трубу, образованную стенкой 46. Камера 44 в еенижней части имеет электрод 48, соединенный с детектором 49, управляюцим температурой воздуха на выходеиз нагревателя, а также заслонкой50, служацей для регулировки подачивоздуха к резервуару 45.Выходящие иэ резервуара 45 предварительно нагретые гранулы опускаются по трубопроводу 51 переходящему в горизонтальный трубопровод52 радиально входящий в камеру 1.Патрубок 10 подачи горячего воздуха, снабженный регулировочным краном 53, соединенным с нагревателем58, продолжается прямолинейным патрубком 54, который может быть больше или меньше введен в горизонтальный трубопровод 52 посредством воздействия на штурвал 55 винта 56.Регулировочный кран 53 и винт 56позволяют регулировать количествосырья, вводимого в расширитель.Закрытие заслонки 57 позволяетполностью прекратить подачу сырья.Работа устройства осуцествляется,следующим образом.Гранулы вводят непрерывно черезтрубопровод 12. После нагрева в камере 44 они проникают в нижнюю частькамеры 1 с заданным расходом, который может регулироваться посредствомвоздействия на штурвал 55.Там гранулы подвергаются действиюнескольких потоков воздуха, выходяцего из отверстий 39, иэ патрубка 54и иэ отверстий 37 во внутренней стенке 32 камеры 1. Воздух завихряется,поднимается вверх и засасывается рабочим колесом 36, которое направляетего во внутреннюю часть двойной стенки. Поток воздуха подхватывает гранулы и они поднимаются вверх, не касаясь стенок камеры 1,Кроме того, стенка 32 камеры перфорирована также и в верхней частипод отверстиями 29 и воздух, проникающий через перфорированные отверстия, отталкивает шарики, которыеимеют тенденцию прилипать к фильтру 35.Поскольку гранулы не могут преодолеть фильтр 35, они выводятся через отверстия 29 .перед их использованием для формовки.Регулировка плотности гранул достигается путем изменений трех параметров, а именно высоты отверстия29, расхода воздуха, вводимого черезкран 53, и выдвижения или втягиванияпатрубка 54 посредством вращенияштурвала 55.Использование этого устройствапозволяет получить шарики превосходного качества ввиду того, что ониьюгут обладать насыпным весом около 806288-25 кг/м и не прилипают ни друг кдругу, ни к элементам устройства.Кроме того, количество изготовленных шариков может достигать 1250 кг/ч с точностью примерно 1,1. Способ изготовления изделий из пенопласта, включаюций операции предварительного вспенивания гранул путем их перемешивания и нагревания в потоке горячего теплоносителя до температуры размягчения и формова-. ния., о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью повышения производительности и качества изготавливаемого изделия, в качестве теплоносителя используют гав.2. Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что перед предварительным вспениванием гранулы нагревают.3., Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что в качестве газа используют углекислый газ.4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве газа используют воздух.5. Способ по п, 1, о т л и ч а - ю ц и й с я тем, что в качестве габ, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве газа используют фреон 114.7, Устройство для осуществления способа, включающее резервуар, систему подачи. теплоносителя с выходным патрубком, средство подачи и вывода гранул, средство для регулирования расхода гранул и теплоносителя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено средством для турбулиэации газа.8. Устройство по п. 7, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что .средство для турбулизации газа выполнено в виде установленной в центре резервуара трубы с отверстиями ио винтовой линии на ее поверхности, выходное отверстие которой расположено над вершиной конического выступа, образованного дном резервуара.9. Устройство по и. 7, о т л и - ч а ю щ.е е с я тем, что средство для турбулиэации газа выполнено ввиде установленного на дне резервуара конуса и концентрично ему расположенной вращающейся пластины, а также размещенных на стенке резервуара щелей. 10. Устройство по п. 7, о т л ич а ю щ е е с я тем, что средство для турбулизации газа выполнено в виде перфорированных внутренних стенок резервуара, расположенного на дне его перфорированного элемента и смонтированного в трубопроводе подачй9 68062гранул выходного патрубка системыподачи гаэа. 11. Устройство по п. 10, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что выходной патрубок системы подачи гаэа смонтирован с воэможностью перемещения в трубопроводе подачи гранул.12. Устройство по п. 10, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно 8 10снабжено расположенным на крыаке резервуара вентилятором.Приоритет по пунктам:02.08.76 - по пп. 1-8 у25.02.77 - по пп. 9-12,Источники информации, принятые вовнимание при экспертиэе1. Павлов В. А, Пенополистирол,М Химия,1973,с. 41-56 (прототип),680628 Составитель М. ОсиповаТехредМ.Келемеш КорректорГ. Решетни едактор Т ятк Заказ 4679/5 раж 77 писно ИПИ ГосУдарственного комитета СС по делам изобретений и открытий Москва, %-35, Раушская наб д. 13 илиал ППН Патеит, г. Ужгород, ул. Проектная, 4