МИКРОВОЛНОВОЙ СПОСОБ ВСПЕНИВАНИЯ ГРАНУЛ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА Российский патент 2012 года по МПК B29B9/00 C08J9/16 

Изобретение относится к технологии вспенивания гранул полистирола, содержащих пентан или изопентан. Изобретение может использоваться как для первичного (предварительного) вспенивания гранул полистирола, содержащих пентан или изопентан, так и для дополнительного вспенивания гранул пенополистирола, полученных после первичного вспенивания гранул полистирола. Гранулы вспененного пенополистирола применяются в качестве теплоизоляционных засыпок, при изготовлении газифицируемых моделей, для изготовления пенополистирольных формованных изделий для теплоизоляции и упаковок, а также в качестве компонента композиционных материалов формованных изделий.

Известен статический способ вспенивания гранул полистирола, при котором вспенивание осуществляется в автоклаве - гранулы на противне помещаются в автоклав, после чего он закрывается и в него подается пар при температуре 100-105°С. Известен кинетический способ вспенивания гранул полистирола, при котором вспенивание осуществляется в лопастных и шнековых мешалках, в камеру которых непрерывно или дискретно подаются гранулы полистирола и острый пар при давлении 50-180 кПа. По мере вспенивания гранулы перемещаются лопастями или шнеком к разгрузочному окну. Известен динамический способ вспенивания гранул полистирола, основанный на непрерывном течении пара через неподвижный объем гранул при атмосферном давлении (B.C.Шуляк. Литье по выплавляемым моделям. - Санкт-Петербург, НПО «Профессионал», 2007, стр.51-52).

Известен способ вспенивания полистирола, выбранный в качестве прототипа и 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 /см. Ю.Л.Спирина "Справочник по производству теплозвукоизоляционных материалов", М.: Стройиздат, 1975 г., стр.364/, реализованный на линии для изготовления гранул пенополистирола, при котором исходные гранулы пенополистирола дозируются в загрузочном устройстве, подаются в камеру вспенивания, вспениваются в камере вспенивания под действием пара, затем высушиваются в камере сушки, охлаждаются в камере охлаждения и проходят вылеживание в бункерах (SU 1458244 А1, В29В 9/16, Линия для изготовления гранул пенополистирола. / В.Г.Дороженко и др./, опубл. 15.02.89, бюл. N 6).

Общими недостатками упомянутых способов являются необходимость использования внешнего источника пара с определенными параметрами, высокая остаточная влажность вспененных гранул, большие габариты устройства. Предлагаемый способ не требует использования внешнего источника пара, оборудование для его реализации является мобильным, автономным.

Технический результат при осуществлении изобретения - исключение внешнего источника пара, уменьшение остаточной влажности гранул, уменьшение габаритов технологического оборудования, возможность создания мобильного оборудования.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе вспенивания гранул полистирола, содержащих пентан или изопентан, включающем дозирование исходных гранул полистирола, вспенивание гранул обработкой паром в камере вспенивания, сушку в камере сушки, охлаждение гранул в камере охлаждения и вылеживание вспененных, высушенных и охлажденных гранул в бункерах, особенностью является то, что вспенивание гранул производят в поле СВЧ в вертикальной камере-волноводе под воздействием пара, образующегося во всем объеме между загруженными гранулами за счет испарения при СВЧ-нагреве воды, находящейся в СВЧ-камере в 2-х источниках - ограниченном, представляющем собой пленку воды, нанесенную на гранулы при их дозированной загрузке и обволакивающую каждую гранулу, и восполняемом, представляющем собой интенсивно поглощающее СВЧ-излучение, насыщенное водой рабочее тело парогенератора на основе пористого, легко впитывающего воду или водный раствор материала, встраиваемое в активную, имеющую максимальную напряженность электрического поля волн СВЧ-излучения зону камеры-волновода.

Вода к рабочему телу парогенератора подается через запредельные отверстия и (или) неизлучающие щели волновода-камеры по трубчатым или щелевым питателям, регулирующим поток жидкости, поступающей из расположенной вне камеры емкости. Интенсивность поглощения СВЧ-энергии парогенератором, а следовательно, интенсивность образования паровой фазы и, соответственно, интенсивность вспенивания гранул, попадающих в зону действия парогенератора, могут управляться модификацией состава пористого тела, в части изменения его радиопоглощающих свойств, например, за счет его пропитки суспензиями радиопоглощающих материалов. Повышение интенсивности вспенивания гранул, попадающих в зону действия парогенератора, может также достигаться применением для насыщения пористого тела водных растворов солей, имеющих повышенный уровень СВЧ-потерь (тангенса угла диэлектрических потерь) по сравнению с водой и температуру кипения более 100°С при атмосферном давлении (например, водные растворы солей натрия или кальция различных концентрацией), вместо воды.

Электромагнитные волны СВЧ-диапазона, распространяясь вдоль оси рабочей камеры-волновода, поглощаются материалом пористого тела парогенератора, водой, заполняющей поры парогенератора, а также и пленкой воды, покрывающей поверхность каждой гранулы. Интенсивное вспенивание гранул происходит непосредственно над поверхностью пористого тела парогенератора в активной рабочей зоне камеры с максимальной напряженностью электрического поля СВЧ-излучения и достаточно высокой равномерностью плотности энергии поля. Разогрев в СВЧ-поле пленки влаги, обволакивающей гранулы, способствует более равномерному вспениванию гранул и уменьшению их остаточной влажности. Степень увлажнения гранул регулируется в задаваемых пределах при перемешивании в дозаторе перед загрузкой и убывает в процессе вспенивания гранул. В процессе вспенивания в СВЧ-поле в рабочей камере осуществляется также вибрация парогенератора, передающаяся прилегающим к его поверхности гранулам, с частотой 50-60 Гц и амплитудой, достаточной для эффективного, исключающего их слипание, перемешивания гранул в процесса вспенивания.

Применение способа обеспечивает реализацию непрерывного или периодического вспенивания гранул.

Предлагаемый способ, например, для СВЧ-камеры в форме прямоугольного волновода с волной типа Н10 реализуется следующим образом (см. фигуру, на которой показан фрагмент камеры с установленным парогенератором /сечение по широкой стенке/).

Включается вибрация встроенного в камеру-волновод 9 парогенератора, состоящего из радиопрозрачного корпуса 5 и насыщенного влагой пористого тела 6 (устройство подвода воды на фигуре не показано). В нижнюю часть активной зоны 4 дозатором 3 известной конструкции, имеющим увлажняющее устройство, на поверхность пористого тела 6 парогенератора, по направляющим радиопрозрачного корпуса 5 парогенератора, установленного внутри камеры-волновода, подаются исходные увлажненные гранулы полистирола. Попадая в активную зону 4, гранулы подвергаются интенсивному энергетическому воздействию СВЧ-излучения 1, вспениваются и под воздействием создаваемой виброприводом 7 вибрации перемещаются навстречу направлению распространения СВЧ-излучения, продолжая вспениваться и заполняя объем рабочей зоны 2 камеры, вверх, таким образом, что более вспененные гранулы поднимаются вверх, а менее вспененные опускаются вниз рабочей зоны камеры в область более интенсивного энергетического воздействия. В результате в рабочей зоне формируется псевдоожиженный столб из гранул различной плотности, наиболее легкие из которых оказываются сверху, поступая в зону выгрузки 8.

Заявляемое изобретение представляет собой способ вспенивания гранул пенополистирола, содержащих пентан или изопентан. Предлагаемый способ включает дозирование с одновременным увлажнением исходных гранул и последующее вспенивание гранул в СВЧ-поле в камере-волноводе под воздействием пара, образующегося во всем объеме между загруженными гранулами за счет СВЧ-нагрева воды, находящейся в 2-х источниках - ограниченном, представляющем собой пленку воды, нанесенную на поверхность исходных гранул при их дозировании, и восполняемом, представляющем собой интенсивно поглощающее СВЧ-излучение насыщенное водой рабочее тело парогенератора на основе пористого, легко впитывающего воду или водный раствор, материала, встраиваемое в активную, имеющую максимальную напряженность электрического поля волн СВЧ-излучения зону камеры-волновода. С целью достижения более равномерного вспенивания гранул, исключения их слипания парогенератор с его пористым телом подвергаются вибрации с частотой 50-60 Гц и амплитудой, достаточной для эффективного перемешивания вспенивающихся гранул.

Изобретение относится к технологии вспенивания гранул пенополистирола, содержащих пентан или изопентан, и может быть использовано для производства теплоизоляции в строительстве, при изготовлении газифицируемых моделей, в производстве формованных изделий и упаковки. Изобретение может использоваться как для первичного вспенивания гранул полистирола, содержащих пентан или изопентан, так и для дополнительного вспенивания гранул пенополистирола, полученных после первичного вспенивания гранул полистирола. Способ вспенивания гранул пенополистирола, содержащих изопентан или пентан, включает дозирование исходных гранул полистирола, вспенивание гранул обработкой паром в камере вспенивания, сушку гранул в камере сушки, охлаждение гранул в камере охлаждения, вылеживание вспененных, высушенных и охлажденных гранул в бункерах. Вспенивание гранул производят в поле СВЧ в вертикальной камере-волноводе под воздействием пара, образующегося во всем объеме между загруженными гранулами за счет испарения при нагреве СВЧ-излучением воды, находящейся в СВЧ-камере в двух источниках - ограниченном и восполняемом. Ограниченный источник представляет собой пленку воды, нанесенную на гранулы при их дозированной загрузке и обволакивающую каждую гранулу. Восполняемый источник представляет собой интенсивно поглощающее СВЧ-излучение насыщенное водой рабочее тело парогенератора на основе пористого, легко впитывающего воду материала, встраиваемое в активную, имеющую максимальную напряженность электрического поля волн СВЧ-излучения, зону камеры-волновода. Техническим результатом является исключение внешнего источника пара, уменьшение остаточной влажности гранул, уменьшение габаритов технологического оборудования, возможность создания мобильного оборудования. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ вспенивания гранул пенополистирола, содержащих изопентан или пентан, включающий дозирование исходных гранул полистирола, вспенивание гранул обработкой паром в камере вспенивания, сушку гранул в камере сушки, охлаждение гранул в камере охлаждения, вылеживание вспененных, высушенных и охлажденных гранул в бункерах, отличающийся тем, что вспенивание гранул производят в поле СВЧ в вертикальной камере-волноводе под воздействием пара, образующегося во всем объеме между загруженными гранулами за счет испарения при нагреве СВЧ-излучением воды, находящейся в СВЧ-камере в двух источниках - ограниченном, представляющем собой пленку воды, нанесенную на гранулы при их дозированной загрузке и обволакивающую каждую гранулу, и восполняемом, представляющем собой интенсивно поглощающее СВЧ-излучение насыщенное водой рабочее тело парогенератора на основе пористого, легко впитывающего воду материала, встраиваемое в активную, имеющую максимальную напряженность электрического поля волн СВЧ-излучения зону камеры-волновода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для достижения более равномерного вспенивания гранул, исключения их слипания парогенератор подвергается вибрации с частотой 50-60 Гц и амплитудой, достаточной для эффективного перемешивания вспенивающихся гранул.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения интенсивности вспенивания гранул для пористого тела парогенератора применяют радиопоглощающий впитывающий влагу пористый материал.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения интенсивности вспенивания гранул пористое тело парогенератора насыщают водными растворами солей, имеющими повышенный уровень СВЧ-потерь, а также температуру кипения более 100°С при атмосферном давлении.