СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ВСПЕНИВАНИЯ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА И ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК B29B9/16 C08J9/16 B29K105/04 

Изобретение относится к способам получения гранулированного пенополистирола из гранул полистирола, содержащих изопентан или пентан, гранулы пенополистирола применяются в качестве заполнителя для бетонов, а также для монолитной и сборной теплоизоляции зданий и сооружений с применением цемента.

Известен способ предварительного вспенивания полистирола, заключающийся в том, что гранулы полистирола при непрерывном перемешивании в вертикальном аппарате непрерывного действия подвергают обработке паром при давлении 0,3-1,8 МПа и температуре 95-105°С.

Недостатками указанного способа являются: высокая плотность гранул от 10 до 20 кг/м³, длительность процесса вспучивания гранул /см. Ю.Л.Спирина "Справочник по производству теплозвукоизоляционных материалов", М., Стройиздат, 1975 г., стр.364/.

Наиболее близким по технической сущности является способ, где гранулы полистирола предварительно вспенивают до насыпного веса 10-30 кг/м³ в растворе солей, например в двухпроцентном растворе алкомона /см. а.с. СССР №317638, кл. С 04 В 45/00, 1971 г./.

Основным недостатком способа является высокая плотность гранул пенополистирола /в среднем 20 кг/м³/.

Известно устройство с паровым носителем для реализации данного способа - линия для изготовления гранул полистирола, включающая в себя дозатор гранул полистирола, камеру вспенивания гранул, камеру их сушки, камеру охлаждения, бункеры вылежки вспученных, высушенных и охлажденных гранул, систему пневмотранспорта. Последняя позволяет подавать сырье в дозатор, транспортировать вспененные гранулы в бункеры и из них направлять вспененные гранулы из бункеров вылежки в камеру вспенивания /вместо сырья/ для проведения вторичного вспучивания, сушки, охлаждения, вылежки с целью получения более легких гранул /ниже от 20 до 10 кг/м³/ см. а.с. СССР №1458244 А1, МКИ В 29 В 9/16, 1989 г./.

Недостатками этого устройства являются: многоступенчатость процесса, его длительность, связанная с необходимостью суточной вылежки вспененных гранул, необходимость повтора всех операций для получения особо легких гранул. Причем в последнем случае устройство уже не работает непрерывно, т.е. работает циклически. Все это, а также чрезвычайная сложность устройства, сложность управления им, необходимость 4-х энергоносителей /электроэнергии, водяной пар, сжатый воздух, горячий воздух для сушки/, большие габариты устройства, необходимость в больших производственных площадях, делают устройство и процесс его малоэффективным.

В качестве прототипа изобретения принято устройство - линия для изготовления гранул пенополистирола, включающая емкость с исходными материалами, соединенная с рабочей камерой устройства для вспенивания гранул, средства выгрузки гранул, оснащенные струйным насосом, подключенные к источнику сжатого воздуха и пневмотурбопроводу с регулируемой заслонкой, воздухоотделители бункеров вылежки гранул. Бункеры разделены перегородкой и в нижней части подключены к средству выгрузки гранул, содержащему струйный насос, подключенный к источнику сжатого воздуха. Пневмотрубопровод для гранул оснащен основной и дополнительными регулируемыми заслонками. Емкость исходных материалов оснащена материалопроводом, имеющим входное отверстие на верхнем контролируемом уровне и выходное отверстие на нижнем контролируемом уровне. Материалопровод оснащен датчиком наличия материала.

Бункеры оснащены материалопроводами с входными и выходными отверстиями и датчиками. Датчики и регулируемые заслонки подключены к системе управления.

Выполнение материалопроводов емкости исходных материалов и бункеров вертикальными позволяет гранулам свободно без сводообразований просыпаться с верхнего до нижнего уровня.

Использование линии для изготовления гранул пенополистирола дает возможность интенсифицировать процесс созревания гранул путем активного перемешивания и пересыпания гранул и интенсивного их обдува /аэрирования/ во время транспортирования по пневмотрубопроводу.

Недостатками этого устройства являются многоступенчатость процесса, необходимость многочисленной перегонки вспененных гранул по пневмотрубопроводу с целью снижения их плотности от 15 до 10 кг/м³, большие энергозатраты, длительность процесса получения легких гранул до 10 кг/м³ /см. а.с. СССР №1682185 А2, МКИ В 29 В 9/16, 1991 г./.

Задачей настоящего способа предварительного вспенивания гранул полистирола является снижение плотности гранул.

Это достигается тем, что в способе предварительного вспенивания гранул полистирола гранулы полистирола обрабатывают суперпластификаторами для раствора и бетона с концентрацией 20-40% в количестве 0,3-0,4% от веса полистирола в паровоздушной среде при давлении 0,35-0,4 МПа.

Задачей, решаемой в части устройства, является уменьшение плотности гранул, сокращение срока получения сверхлегкого пенополистирола, снижение удельных энергозатрат.

Это достигается тем, что устройство для предварительного вспенивания гранул полистирола, содержащее систему управления, загрузочную емкость для исходных гранул полистирола, соединенную с узлом вспенивания, включающим лопастную мешалку, узел ввода пара, причем выход узла вспенивания через средства выгрузки гранул и пневмотрупровод с регулируемыми заслонками соединен с воздухоотделителями бункеров для вылеживания гранул, включающих средства их выгрузки, соединенные в свою очередь посредством пневмотрубопровода выгрузки, имеющего регулируемого заслонку, которая соединена с воздухоотделителем загрузочной емкости, при этом загрузочная емкость и бункеры для вылеживания гранул снабжены вертикальным материалопроводом с входным и выходным отверстиями, расположенными соответственно на верхнем и нижнем контролируемых уровнях, в нижней части которого размещен датчик наличия материала, отличающееся тем, что устройство снабжено средством для обработки гранул жидкими суперпластификаторами для бетона и раствора, смонтированным на одном уровне с осью вращения шнекового питателя и перпендикулярно ей и содержащим емкость с датчиком наличия материала, соединенную с распылительным узлом посредством пробкового крана, регулирующего подачу суперпластификатора пневмоцилиндром, соединенным с воздухосборником через пневмораспределитель, а узел ввода пара содержит четыре перфорированных диска-распылителя, сумма диаметров которых равна радиусу дна узла вспенивания и которые размещены по координатам: первый диск - [0; r] второй диск - [3r, 0], третий диск - [-5r, 0], четвертый диск - [0, -7r] в дне узла вспенивания, где r - радиус дисков-распылителей пара, перфорированную решетку в виде сетки с ячейками 0,14 мм, установленную над дном по всей площади на высоте, равной /0,05-0,1/ от высоты Н рабочей камеры узла вспенивания, и трубчатую ось лопастной мешалки узла вспенивания, выполненную герметичной сверху и соединенную с трубчатыми лопастями, герметичными на концах и перфорированными снизу.

На фиг.1 представлена схема устройства для предварительного вспенивания гранул полистирола, на фиг.2 - схематично размещение перфорированной решетки и вид средства обработки гранул жидкими суперпластификаторами для бетона и раствора, на фиг.3 - схематично расположение осей координат.

Устройство для предварительного вспенивания гранул полистирола содержит средство для обработки гранул жидкими суперпластификаторами 1, состоящее из емкости для жидких суперпластификаторов 2, с датчиком наличия материала 3, распылительного узла 4, подключенного к источнику сжатого воздуха 5, с воздухосборником 6, краном пробковым для дозирования жидких суперпластификаторов 7, соединяющим емкость 2 с распылительным узлом 4 и регулирующим подачу раствора суперпластификатора с помощью пневмопластификатора 8, подключенного к воздухосборнику 6 через пневмопровод 9 и пневмораспределитель 10, емкости 11 с гранулами полистирола, шнековый питатель 12, соединенный с рабочей камерой 13 узла 14 для вспенивания гранул, четыре перфорированных диска-распылителя пара 15, размещенных в дне 16 узла вспенивания, перфорированную решетку /сетку/ 17, мешалку 18 с перфорированными лопастями 19 снизу, средство выгрузку гранул 20, оснащенное струйным насосом 21, подключенное к источнику сжатого воздуха 22 и пневмопроводу 23 с регулируемой заслонкой 24 и далее к воздухоотделителям 25 и 26, бункерам для вылеживания гранул 27 и 28.

Бункеры 27 и 28 разделены перегородкой 29 и в нижней части подключены к средству выгрузки гранул 30, содержащему струйный насос 31, подключенный к источнику сжатого воздуха 32. Пневмотрубопровод для выгрузки и рециркуляции гранул 33 оснащен основной 34 и дополнительными 35 и 36 регулируемыми заслонками. Средство для выгрузки гранул 30 из бункеров 27 и 28 имеет свои регулируемые заслонки 37 и 38. Регулируемая заслонка 36 пневмотрубопровода 39 подключена к воздухоотделителю 40 емкости 11, оснащенной материалопроводом 41, имеющим входное отверстие 42 на верхнем контролируемом уровне и выходное отверстие 43 на нижнем контролируемом уровне. Материалопровод 41 оснащен датчиком 44 наличия материала.

Бункеры 27 и 28 оснащены подобными материалопроводами 45, входными 46 и выходными 47 отверстиями и датчиками 48. Датчик 3 и 48, регулируемые заслонки 7, 24, 34, 35, 36, 37 и 38 подключены к системе управления 49. Регулируемые заслонки 35 и 36 подключены к пневмотрубопроводам 50-52.

На фиг.3 дано схематичное расположение осей координат.

Ось абсцисс проходит через плоскость, которой является дно 16 узла вспенивания 14. Ось ординат проходит через плоскость оси вращения мешалки 18 узла вспенивания 14.

Центром осей координат является центр дна 16 узла вспенивания 14.

Н - высота рабочей камеры 13 узла вспенивания 14.

r - радиус дисков-распылителей пара 15.

Сущность способа поясняется работой устройства.

Из емкости 11 гранулы полистирола попадают в шнековый питатель 12, а дальше в рабочую камеру 13 узла вспенивания 14, для вспенивания одновременно включают источник сжатого воздуха 5 и открывают кран воздухосборника 6, затем с помощью пневмоцилиндра 8 система управления 49 открывает пробковый кран 7, который подает раствор жидкого суперпластификатора в распылительный узел 4 из емкости 2 средства для обработки гранул полистирола 1, которое обрабатывает гранулы полистирола при включенной лопастной мешалке 18 и выходящим паром из четырех круглых дисков-распылителей 15, размещенных в дне 16, через распределительную решетку /сетку/, вверх, а через полую ось мешалки 18 и полые перфорированные лопасти 19 вниз. Начинается интенсивный процесс вспенивания гранул полистирола. Вспененные гранулы поднимаются в верхнюю часть камеры 13, где через средство 20 выгрузки гранул вспененные гранулы пересыпаются в струйный насос 21, из которого воздушной струей от источника сжатого воздуха 22 по пневмопроводу 23 через регулируемую заслонку 24 вспененные гранулы поступают в воздухоотделитель 25 и далее в бункер 27. Когда гранулы в бункере 27 достигают верхнего контролируемого уровня, они пересыпаются через отверстие 46 в материалопровод 45, датчик наличия материала 48 через систему управления 49 дает команду заслонке 24 начать загрузку бункера 28 через пневмотрубопровод 23 и воздухоотделитель 26.

Когда гранулы, например, из бункера 27 готовы для использования, система управления 49 дает команду заслонке 38 закрыться и после кратковременной паузы открывает заслонки 37 и 34, подключив пневмотрубопровод 50. Бункер 27 освобождается от гранулята, открывается отверстие 47, и из материалопровода 45 высыпаются гранулы, датчик 48 дает сигнал системе управления 49 о готовности к новой загрузке.

Аналогично происходит выгрузка из бункера 28. При необходимости получения сверхлегкого пенополистирола вспененные гранулы неоднократно перегоняются воздушным потоком /рециркулируют/, что способствует их интенсивному созреванию. Это происходит следующим образом: вспененные гранулы поднимаются в верхнюю часть 13, где средством выгрузки гранул 20 пересыпаются в струйный насос 21, из которого воздушной струей от источника сжатого воздуха 22 по пневмопроводу 23 через регулируемую заслонку 24 поступают в воздухоотделитель 25 и далее в бункер 27. Включается струйный насос 31 средства выгрузки гранул 30 из бункера 27, открывается заслонка 37, и вспененные гранулы, подхваченные потоком воздуха от источника 32, начинают рециркулировать по пневмотрубопроводу 33 с регулируемыми заслонками 34-36 через пневмотрубопровод 52 и воздухоотделитель 25 бункера 27. По мере наполнения бункера 27 вспененные гранулы неоднократно перегоняются воздушным потоком /рециркулируют/, что способствует их интенсивному созреванию.

Когда гранулы в бункере 27 достигают верхнего контролируемого уровня, они пересыпаются через отверстие 46 в материалопровод 45, датчик наличия материала через систему управления 49 дает команду заслонке 24 начать загрузку бункера 28 через пневмотрубопровод 23 и воздухоотделитель 26. Заслонки 38, 34, 35 и пневмотрубопровод 33 и 51 обеспечивает рециркуляцию в бункере 28. Когда гранулы, например, в бункере 27 полностью созрели, система управления 49 дает команду заслонке 38 закрываться и после кратковременной паузы открывает заслонки 37 и 34, подключив пневмотрубопровод 50. Бункер 27 освобождается от вспененных гранул, открывается отверстие 47, из материалопровода 45 высыпаются гранулы, и датчик 48 дает сигнал системе управления 49 о готовности к новой загрузке. Аналогично происходит выгрузка из бункера 28.

Примеры, иллюстрирующие способ и работу заявленного устройства, приведены ниже.

Для осуществления способа используют следующие материалы.

Полистирол, вспенивающийся самозатухающий тип ПСВ-С, 4113, ОСТ301-05-202-92Е, производитель ОАО "Пластик" Тульская область. Полистирол ПСВ-С выпускается 5 марок: 1 марка, фр.2,8-3,2, 2 марка, фр.1,4-2,8 мм, 3 марка, фр.0,9-1,4 мм, 4 марка, фр.0,4-0,9 мм, 5 марка, фр.0,01-0,4 мм, нерассеянный ПВС-С, где присутствуют все фракции.

Суперпластификатор 40-03 - смесь натриевых солей продуктов поликонденсации с формальдегидом сульфированных ароматических углеводородов, выделяемых при каталитическом крекинге и пиролизе нефтепродуктов. Жидкость темно-коричневого цвета плотностью 1,05-1,2 г/см³, ТУ 38-02-588-82. Изготовитель завод ИНХП.

Суперпластификатор 10-03 - олигомерный продукт поликонденсации сульфированного триметилолмеламина. Прозрачная желтоватая слегка опалесцирующая жидкость, плотность 1,1 г/см³, Ту 44-3-505-81. Изготовитель - Енакиевский завод ЖБИ.

Разжижитель СМФ - смесь полимерных соединений разной молекулярной массы, получаемая при конденсации сульфакислот нефтолина и фенолсульфакислоты с формальдегидом, нейтрализованная едким натрием. Жидкость коричневого цвета плотностью 1,15-1,2 г/см³. Изготовитель - Новомосковское ПО" ОРГСИНТЕЗ".

Суперпластификатор С-3 - водный раствор синтетического продукта, содержащего в основном сульфированный нафталино-формальдегидный олигомер и карбоциклический сульфированный продукт. Примесью является продукт, содержащий сульфат натрия в количестве 10-15% массы сухого вещества. ТУ 6-14-19-2528-78. Суперпластификатор С-3 выпускается Новомосковским ПО "ОРСИНТЕЗ" Тульской области.

Пример 1.

Способ реализовался в устройстве для предварительного вспенивания гранул полистирола объемом 2,5 м³. Например, из склада сырья, из емкости 2, закачивают шестеренчатым насосом суперпластификатор 40-03 плотностью 1,1 г/см³ концентрацией 20% и подают его в емкость 2 с объемом =0,25 м³ средства 1 для обработки гранул полистирола. Когда жидкость достигает верхнего уровня, датчик 3 наличия материала /электродный сигнализатор уровня ЭРСУ-2/, дает сигнал системе управления 49 закрыть заслонку на материалопроводе /на схеме заслонка и материалопровод не показаны/. Далее со склада сырья по пневмопроводу и заслонке /на схеме не показаны/ гранулы полистирола марки 1, фр.2,8-3,2 мм подают через воздухоотделитель 40 в пустую емкость 11 объемом V=0,5 м³. По мере накопления емкости 11 гранулят просыпается в отверстие 42 материалопровода 41, датчик 44 дает сигнал системе управления 49 остановить накопление емкости 11. Затем, включив электропарогенератор ПЭ-30 электродный, ТУ 1-01-10010-90, подняв давление до 0,35 МПа, прогревают рабочую камеру 13 узла 14 для вспенивания гранул до температуры 100°С /температура фиксируется на манометрическом сигнализирующем термометре, на схеме он не показан/. Время прогрева 30 минут.

Далее, включив шнековый питатель 12 и открыв отверстие 42 емкости 11, гранулы по материалопроводу 41 высыпаются через отверстие 43 и попадают в шнековый питатель 12, затем в рабочую камеру 13, где при работающей лопастной мешалке 18 и подаваемом паре происходит обработка гранул полистирола. Подают команду системе управления 49 открыть пробковый кран 7, и при помощи пневмоцилиндра 8 жидкий суперпластификатор 40-03 в количестве 0,6 кг /в пересчете на сухое вещество/ попадает в распылительный узел 4, где он впрыскивается в рабочую камеру 13 под давлением 0,3 МПа, обволакивая гранулы полистирола. Время загрузки и обработки составляет 2 минуты. Начинается процесс вспенивания гранул под действием пара, поступающего из четырех круглых дисков-распылителей 15, через распределительную решетку /сетку/ 17, через полую ось мешалки 18 и полые лопасти 19, перфорированную снизу. Вспененные гранулы поднимаются вверх на всю высоту отверстия, где через средства выгрузки гранул 20 пересыпаются в струйный насос 21, из которого воздушной струей от источника сжатого воздуха 22 по пневмопроводу 23 через регулируемую заслонку 24 поступают в воздухоотделитель 25 и далее в бункер 27. Когда гранулы в бункере 27 достигают верхнего контролируемого уровня, они пересыпаются через отверстие через отверстие 46 в материалопровод 45, датчик 48 наличия материала через систему управления 49 дает команду заслонке 24 начать загрузку бункера 28, пневмотрубопровод 23 и воздухоотделитель 26. Когда созревшие гранулы, например, из бункера 27 готовы к разгрузке, система управления 49 дает команду заслонке 38 закрываться и после кратковременной паузы открывает заслонки 37 и 34, подключив пневмотрубопровод 50. Бункер 27 освобождается от вспененных гранул, открывается отверстие 47, из материалопровода 45 гранулы высыпаются, датчик 48 дает сигнал системе управления 49 о готовности к новой загрузке. Аналогично происходит выгрузка бункера 28.

Когда уровень полистирола в емкости 11 достигает нижнего отверстия 43, из материалопровода 41 высыпаются гранулы, датчик 44 дает сигнал системе управления 49 повторить цикл загрузки емкости 11. Аналогично происходит повторная и последующие загрузки емкости 2 жидких суперпластификаторов.

Ведя процесс непрерывного вспенивания гранул полистирола, наполняем бункер 27, V=30 м³ за 4 часа. Производительность в час составляет 7,5 м³/час. Время вспенивания 1 м³ составляет 8 минут. Расход электроэнергии на 1 м³ составляет 4 кВт/час. Отобрав пробу из бункера, измерили плотность гранул, которая составила 6 кг/м³. Сухие гранулы не прилипают к рукам. Результаты последующих примеров сведены в таблицу.

ПРИМЕР 2

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но для обработки гранул использовали суперпластификатор 10-03 в количестве 0,6 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания 1 м³ составило 8,5 минут. Отобрав пробу из бункера сразу после наполнения, измерили плотность гранул - 7 кг/м³. Производительность составила 7 м³/час. Расход электроэнергии на 1 м³ составил 4,5 квт/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составила 4,3 часа, сухие гранулы не прилипают к рукам. Влажность гранул сразу после наполнения бункера составила 3%.

ПРИМЕР 3.

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но для обработки гранул использовали суперпластификатор-разжижитель СМФ в количестве 0,6 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания 1 м³ гранул составило 8 минут. Отобрав пробу сразу после наполнения бункера, измеряли плотность гранул - 6 кг/м³, производительность составила 7,5 м³/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 4 часа. Расход электроэнергии 4 кВт/час. Сухие гранулы не прилипают к рукам. Влажность гранул сразу после наполнения составила 2%.

ПРИМЕР 4

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но для обработки гранул использовали суперпластификатор С-3 в количестве 0,6 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания 1 м³ гранул составило 8,5 минут. Отобрав пробу сразу после наполнения бункера, V=30 м³, измеряли плотность гранул - 7 кг/м³. Производительность составила 7 м³/час. Время наполнения бункера 4,3 часа. Расход на 1 м³ электроэнергии 4,5 кВт/час. Сухие гранулы к рукам не прилипают. Влажность гранул сразу после наполнения составила 3%.

ПРИМЕР 5.

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но давление поднимали до 0,4 МПа и температуру 105°С, использовали гранулы полистирола 3 марки, фр. 0,9-1,4 мм, для обработки применяли суперпластификатор 40-03 плотностью 1,2 концентрации 40% в количестве 0,8 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания 1 м³ гранул составило 8 минут. Отобрав пробу сразу после наполнения бункера, измеряли плотность вспененных гранул - 7 кг/м³. Расход электроэнергии на 1 м³ составил 4,5 кВт/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 4,3 часа. Гранулы сухие, не прилипают к рукам. Влажность гранул сразу после наполнения бункера составила 3%.

ПРИМЕР 6

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но давление поднимали до 0,4 МПа и температуру 105°С; использовали гранулы полистирола 3 марки, фр. 0,9-1,4 мм, в обработке использовали суперпластификатор 10-03, плотностью 1,1 концентрации 20% в количестве 0,8 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания 1 м³ гранул составило 8,5 минут, отобрав сразу после наполнения бункера, измерили плотность гранул - 7 мг/м³. Производительность составила 7 м³/час. Расход электроэнергии на 1 м³ составил 4,5 кВт/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 4,3 часа, гранулы сухие, не прилипают к рукам. Влажность гранул сразу после наполнения бункера составила 3%.

ПРИМЕР 7

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но давление поднимали до 0,4 МПа и температуру 105°С, использовали гранулы полистирола 3 марка, фр. 0,9-1,4 мм, для обработки применяли суперпластификатор-разжижитель СМФ, плотность 1,2 г/см³ концентрации 40% /в пересчете на сухое вещество/ в количестве 0,8 кг. Время вспенивания 1 м³ гранул составило 8,5 минут, отобрав пробу сразу после наполнения бункера, измеряли плотность вспененных гранул - 7 кг/м³. Производительность в час составила 7 м³/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 4,3 часа, гранулы сухие, не прилипают к рукам. Влажность гранул сразу после наполнения бункера составила 2%.

ПРИМЕР 8.

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но давление поднимали до 0,4 МПа и температуру 105°С, использовали гранулы полистирола 3 марки, фр. 0,9-1,4 для обработки применяли суперпластификатор С-3 плотностью 1,2 г/см³ концентрации 40% в количестве 0,8 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания 1 м³ гранул составило 8,5 минут. Отобрав пробу сразу после наполнения бункера, измеряли плотность вспененных гранул - 7 кг/м³. Производительность в час составила 7 м³/час. Расход электроэнергии на 1 м³ составил 4,5 кВт/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 4,3 часа. Гранулы сухие, к рукам не прилипают. Влажность гранул сразу после наполнения бункера составила 3%.

ПРИМЕР 9

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но давление поднимали до 0,2 МПа и температуру 95°С, использовали гранулы полистирола 1 марки, фр. 2,8-3,2 мм, для обработки применяли суперпластификатор 40-03 плотностью 1,1 г/см³, концентрации 30% в количестве 0,6 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания гранул составило 12 минут. Отобрав пробу сразу после наполнения бункера, измеряли плотность вспененных гранул - 12 кг/м³. Производительность составляет 5 м³/час. Расход электроэнергии на 1 м³ составил 5,8 кВт/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 6 часов. Гранулы сухие, к рукам не прилипают. Влажность гранул сразу после наполнения бункера составила 10%.

ПРИМЕР 10.

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но давление поднимали до 0,25 МПа и температуру 95°С, использовали гранулы полистирола 1 марки, фр. 2,8-3,2 мм, для обработки применяли суперпластификатор 10-03 плотностью 1,1 г/см³, концентрации 20% в количестве 0,6 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания гранул составило 12 минут. Отобрав пробу сразу после наполнения бункера, измеряли плотность гранул - 12 кг/м³. Производительность составляет 5 м³/час. Расход электроэнергии на 1 м³ составил 5,8 кВт/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 6 часов. Гранулы сухие, к рукам не прилипают. Влажность гранул сразу после наполнения бункера составила 9%.

ПРИМЕР 11.

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но давление поднимали до 0,25 МПа и температуру 95°С, использовали гранулы полистирола 3 марки, фр. 0,9-1,4 мм, для обработки применяли суперпластификатор-разжижитель СМФ плотностью 1,2 г/см³ концентрации 40% в количестве 0,8 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания гранул составило 12 минут. Отобрав пробу сразу после наполнения бункера, измеряли плотность вспененных гранул - 15 кг/м³. Производительность составляет 5 м³/час. Расход электроэнергии на 1 м³ составил 5,8 кВт/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 6 часов, гранулы сухие, не прилипают к рукам. Влажность гранул сразу после наполнения бункера составила 11%.

ПРИМЕР 12.

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но давление поднимали до 0,25 МПа и температуру 95°С, использовали гранулы полистирола 3 марки, фр. 0,9-1,4 мм, в обработке применяли суперпластификатор С-3, плотность 1,1 г/см³ концентрации 20% в количестве 0,6 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания гранул составило 12 минут. Отобрав пробу сразу после наполнения бункера, измеряли плотность вспененных гранул - 15 кг/м³. Производительность составляет 5 м³/час. Расход электроэнергии на 1 м³ составил 5,8 кВт/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 6 часов, гранулы сухие, не прилипают к рукам. Влажность гранул сразу после наполнения бункера составила 12%.

ПРИМЕР 13.

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но давление поднимали до 0,5 МПа и температуру 110°С, использовали гранулы полистирола 1 марки, фр. 2,8-3,2 мм, в обработке применяли суперпластификатор С-3, плотность 1,2 г/см³ концентрации 40% в количестве 0,8 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания гранул составило 6 минут. Отобрав пробу сразу после наполнения бункера, измеряли плотность вспененных гранул - 15 кг/м³. Часть гранул съежилась. Производительность составляет 7,5 м³/час. Расход электроэнергии на 1 м³ составил 4 кВт/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 4 часа, гранулы сухие, не прилипают к рукам. Влажность гранул сразу после наполнения бункера составила 6%.

ПРИМЕР 14.

Способ реализовался в устройстве предложенной конструкции, как в примере 1, но давление поднимали до 0,5 МПа и температуру 110°С, использовали гранулы полистирола 3 марки, фр. 0,9-1,4 мм, в обработке применяли суперпластификатор 10-03, плотность 1,1 г/см³ концентрации 20% в количестве 0,6 кг /в пересчете на сухое вещество/. Время вспенивания гранул составило 8 минут. Отобрав пробу сразу после наполнения бункера, измеряли плотность вспененных гранул - 16 кг/м³. Большая часть гранул съежилась. Производительность составляет 7,5 м³/час. Расход электроэнергии на 1 м³ составил 4 кВт/час. Время наполнения бункера, V=30 м³, составило 4 часа, гранулы сухие, не прилипают к рукам. Влажность гранул после наполнения бункера 6%.

Результаты примеров сведены в таблицу. Преимущество предлагаемого способа перед прототипом заключается в том, что суперпластификаторы, обволакивая гранулы полистирола /все суперпластификаторы, применяемые в способе ПАВ анионо-активные/, уменьшают поверхностное натяжение водонасыщенных гранул, тем самым дают толчок к интенсивному вспениванию при данном давлении 0,35-0,4 МПа и температуре 95-105°С и в то же время создают полимерную пленку, снижающую электрический заряд с поверхности гранул, что в дальнейшем способствует повышению адгезии к цементу, а значит, и к росту прочностных характеристик получаемых материалов.

Преимущества предлагаемого устройства перед прототипом заключается в том, что вспененные гранулы проходят через рабочую камеру не горизонтальным монослоем /как в прототипе/, а по вертикали высоким столбом при довольно плотном расположении гранул. Поток пара, направленный в рабочей камере снизу вверх четырьмя круглыми дисками-распылителями с указанными горизонтальными координатами, позволяет пару смывать перемещаемые гранулы в нижнем горизонтальном слое принудительно лопасной мешалкой по всей площади дна, проходя все распылители последовательно, а пар, поступающий сверху вниз из полых лопастей, перфорированных снизу, распределенных по всей высоте рабочей камеры, распределяется по всему объему рабочей камеры и смывает гранулы не кратковременно, как в прототипе, а длительно в течение всего времени подъема гранул и интенсивно, поэтому гранулы успевают вспениваться до низких значений плотности 6-7 кг/м³ без рециркуляции.

№ п/п примерыПрименяемый материалОбработка паромНазвание суперпластификатораВремя вспенивания, минПлотность, кг/м³Давление, МПаТемпература, °С1.Полистирол ПСВ-С марка 1, фр. 2,8-3,2 мм0,35100°С40-03862.То же0,3510010-038,5.73.То же0,35100Разжижитель СМФ8.64.То же0,35100С-38,5.75.Полистирол ПСВ-С фр. 0,9-1,4 мм, марка 30,410540-038.76.То же0,410510-038,5.77.То же0,4105Разжижитель СМФ8,5.78.То же0,4105С-35,8.7.9.Полистирол ПСВ-С марка 1, фр. 2,8-3,20,29540-0312.12.10.То же0,259510-0312.12.11.Полистирол ПСВ-С марка 3, фр. 0,9-1,4 мм0,2595Разжижитель СМФ12.15.12.То же0,2595С-312.1513.Полистирол ПСВ-С марка 1, фр. 2,8-3,2 мм0,5110С-36.15.14.Полистирол ПСВ-С, марка 3 фр. 0,9-1,4 мм0,511010-038.16.

Продолжение таблицы№Производительность, м³/часРасход электроэнергии, кВт/часВлажность, %Электрический заряд1.7,54,02Снят с поверхности гранул2.7,54,53Снят3.7,54,02Снят4.7,04,53Снят5.7,05,53Снят6.7,04,53Снят7.7,04,52Снят8.7,04,53Снят9.5,05,810Снят10.5,05,89Снят11.5,05,811Снят12.5,05,812Снят13.7,04,06Снят14.7,54,06Снят

Как видно из таблицы, сверхлегкий пенополистирол /6-7 кг/м³/ можно получить без рециркуляции гранул и тем самым уменьшить время созревания гранул и снизить энергозатраты /не работает длительно компрессор/. Снижение плотности гранул по сравнению с прототипом составило 30-40%. Изменение давления и температуры в любую сторону приводит к повышению плотности гранул /примеры 9-14/.

Изобретение относится к способам получения гранулированного пенополистирола из гранул полистирола, содержащих изопентан или пентан, который применяется в качестве заполнителя для бетонов, а также для монолитной и сборной теплоизоляции зданий и сооружений с применением цемента. В способе вспенивания гранулы полистирола подвергают обработке паром при температуре 95-105°С при непрерывном перемешивании. При этом гранулы полистирола обрабатывают суперпластификаторами для раствора и бетона с концентрацией 20-40% в количестве 0,3-0,4% от веса полистирола в паровоздушной среде при давлении 0,35-0,4 МПа. Устройство для осуществления способа содержит систему управления, загрузочную емкость для исходных гранул полистирола, соединенную с узлом вспенивания, включающим лопастную мешалку и узел ввода пара. Выход узла вспенивания через средства выгрузки гранул и пневмотрубопровод с регулируемыми заслонками соединен с воздухоотделителями бункеров для вылеживания гранул. Бункеры включают средства их выгрузки, соединенные посредством пневмотрубопровода выгрузки, имеющего регулируемую заслонку, которая соединена с воздухоотделителем загрузочной емкости. Загрузочная емкость и бункеры для вылеживания гранул снабжены вертикальным материалопроводом с входным и выходным отверстиями, расположенными соответственно на верхнем и нижнем контролируемых уровнях, в нижней части которого размещен датчик наличия материала. Устройство снабжено средством для обработки гранул жидкими суперпластификаторами для бетона и раствора, смонтированным на одном уровне с осью вращения шнекового питателя и перпендикулярно ей и содержащим емкость с датчиком наличия материала. Емкость соединена с распылительным узлом посредством пробкового крана, регулирующего подачу суперпластификатора пневмоцилиндром, соединенным с воздухосборником через пневмораспределитель. Узел ввода пара содержит четыре перфорированных диска-распылителя, сумма диаметров которых равна радиусу дна узла вспенивания и которые размещены по координатам: первый диск - [0, r], второй диск - [3r, 0], третий диск - [-5r, 0], четвертый диск - [0, -7r] в дне узла вспенивания, где r - радиус дисков-распылителей пара. Имеется также перфорированная решетка в виде сетки с ячейкой 0,14 мм, установленная над дном по всей площади на высоте, равной (0,05-0,1) от высоты Н рабочей камеры узла вспенивания, и трубчатая ось лопастной мешалки узла вспенивания, выполненная герметичной сверху и соединенная с трубчатыми лопастями, герметичными на концах и перфорированными снизу. Изобретение позволяет уменьшить плотность гранул, сократить срок получения сверхлегкого пенополистирола, снизить удельные энергозатраты. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Способ предварительного вспенивания гранул полистирола, при котором гранулы полистирола подвергают обработке паром при температуре 95-105°С при непрерывном перемешивании, отличающийся тем, что гранулы полистирола обрабатывают суперпластификаторами для раствора и бетона с концентрацией 20-40% в количестве 0,3-0,4% от веса полистирола в паровоздушной среде при давлении 0,35-0,4 МПа.2. Устройство для предварительного вспенивания гранул полистирола, содержащее систему управления, загрузочную емкость для исходных гранул полистирола, соединенную с узлом вспенивания, включающим лопастную мешалку, узел ввода пара, причем выход узла вспенивания через средства выгрузки гранул и пневмотрубопровод с регулируемыми заслонками соединен с воздухоотделителями бункеров для вылеживания гранул, включающих средства их выгрузки, соединенные, в свою очередь, посредством пневмотрубопровода выгрузки, имеющего регулируемую заслонку, которая соединена с воздухоотделителем загрузочной емкости, при этом загрузочная емкость и бункеры для вылеживания гранул снабжены вертикальным материалопроводом с входным и выходным отверстиями, расположенными соответственно на верхнем и нижнем контролируемых уровнях, в нижней части которого размещен датчик наличия материала, отличающееся тем, что устройство снабжено средством для обработки гранул жидкими суперпластификаторами для бетона и раствора, смонтированным на одном уровне с осью вращения шнекового питателя и перпендикулярно ей и содержащим емкость с датчиком наличия материала, соединенную с распылительным узлом посредством пробкового крана, регулирующего подачу суперпластификатора пневмоцилиндром, соединенным с воздухосборником через пневмораспределитель, а узел ввода пара содержит четыре перфорированных диска-распылителя, сумма диаметров которых равна радиусу дна узла вспенивания и которые размещены по координатам: первый диск - [0, r], второй диск - [3r, 0], третий диск - [-5r, 0], четвертый диск - [0, -7r] в дне узла вспенивания, где r - радиус дисков-распылителей пара, перфорированную решетку в виде сетки с ячейкой 0,14 мм, установленную над дном по всей площади на высоте, равной (0,05-0,1) от высоты Н рабочей камеры узла вспенивания, и трубчатую ось лопастной мешалки узла вспенивания, выполненную герметичной сверху и соединенную с трубчатыми лопастями, герметичными на концах и перфорированными снизу.