Линия для производства кровельно-строительного материала и состав для изготовления кровельного листа

Изобретение относится к производству строительных изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов и может быть использовано для получения черепичных, кровельных материалов, химически стойких покрытий полов, плитки и других строительно-отделочных материалов. Технический результат заключается в повышении технологичности, упрощении и эффективности линии для возможности использования различного по природе происхождения наполнителя. Линия для производства кровельно-строительного материала содержит накопительные бункеры для исходного раздробленного сырья и для красителей и добавок, поступающих в заданной пропорции по транспортеру в аппарат смешивания, из которого перемешанная смесь по транспортеру поступает в устройство нагревания смеси до получения расплавленной полимеросодержащей массы, перемещаемой к устройству прессования для формования в листовой форме готового изделия. Каждый накопительный бункер выполнен с дозатором, выполненным с функцией выдачи весовой порции исходного сырья в общую для всех накопительных бункеров камеру смешения, выполненную в виде вращающегося барабана с ребрами на внутренней поверхности стенки и лопастями на оси и имеющую окно выдачи перемешанной смеси на транспортер перемещения перемешанной смеси в устройство нагревания смеси до получения тягучей расплавленной полимеросодержащей массы, по транспортеру направляемой на вальцы для формования в листовой форме полотна, подаваемого по ленточному транспортеру к устройству прессования для формования в листовой форме готового изделия и укладки его на пост приема готовой продукции. Устройство нагревания смеси представляет собой экструдер, имеющий трубчатый корпус, внутри которого размещен вал со спиралевидными лопастями для перемещения при вращении смеси, а на трубе в окружном направлении установлены нагревательные электрические тены для нагревания смеси до состояния тягучей расплавленной полимеросодержащей массы на выходе из корпуса. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к производству строительных изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов и может быть использовано для получения черепичных, кровельных материалов, химически стойких покрытий полов, плитки и других строительно-отделочных материалов.

В настоящее время для изготовленное полимеросодержащих плит или панелей различного назначения широко применяется способ производства строительных изделий, в котором используется система изготовления строительных изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов. Система включает устройства дробления полимерных материалов с нагревателем песка, соединенных между собой технологическими линиями, а также пресс-форму готовых изделий с транспортирующей линией подачи продукции на склад (RU №94008420, С04В 26/00, опубл. 10.11.1995).

Для реализации такого способа применяется линия для производства кровельно-строительного материала, содержащая устройство дробления полимерных отходов и нагрева песка, входы которых соединены соответственно с линией подачи полимерных отходов и песка, а выход со смесителем песка и полимерных отходов, пресс-форму готовых изделий, соединенную на выходе с линией подачи продукции на склад, дополнительно снабжена гидравлическим прессом, вход которого соединен с выходом смесителя, а выход соединен со входом пресс-формы готовых изделий, датчиками температуры песка и смеси песка и полимерных отходов, соединенных электрическими линиями связи со входами вычислительного устройства, выходы которого соединены линиями связи с электрическими управляющими устройствами, установленными соответственно на пресс-форме готовых изделий, устройстве нагрева песка, устройстве дробления полимерных отходов, смесителе песка и полимерных отходов, гидравлическом прессе (RU № 2185959, В28В 15/00, В28В 3/00, С04В 26/00, опубл. 27.07.2002 г.).

Из этого же источника известен состав для изготовления изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов, содержащий полимерные отходы и песок.

Данное решение принято в качестве прототипа для заявленных объектов.

Недостаток данного решения заключается в повышенном расходе электроэнергии и высоких требованиях к температурным режимам исходного сырья. Так, согласно этого решения предполагается, что песок, находящийся в бункере хранения, поступает на пост его разогрева и нагрева до температуры, при которой происходит плавление полимеросодержащей компоненты в исходном сырье, поступающем из другого накопительного бункера. Таким образом, в общей камере смешения разогретый песок и неразогретая полимеросодержащая компонента должны смешаться, песок должен отдать такую часть своего тепла этой компоненте, чтобы она расплавилась до образования (при смешивании) полимеросодержащей смеси с песком в качестве наполнителя. При этом в камере смешения дополнительно производят разогрев смеси с тем, чтобы процесс плавления полимеросодержащей компоненты был гарантирован. В данной линии разогрев песка носит неоправданный характер, так как идет большой расход электроэнергии, а при достижении заданной температуры песка последний перемещается в камеру смешения, но особенностью песка как кварцевого материала является то, что он очень быстро отдает тепло в окружающую среду. Если учитывать эту особенность. То путь песка из камеры его разогрева до камеры смешения должен быть минимален или вообще отсутствовать, но это практически невозможно, так как условия работы узлов и агрегатов, относящихся к разогреву печка и к смешиванию, отличаются, имеют особенности, присущие каждому процессу и не могут находиться в непосредственной близости друг к другу. Таким образом, разогретый песок после транспортировки поступает в камеру смещения с полимеросодержащей компонентой с сильно упавшей температурой, при которой полимер нагревается, но не плавится. Подвод дополнительного разогрева к камере смешения так же требует большого расхода энергии и, по сути, новый этот разогрев необходим, чтобы полимеросодержащая компонента расплавилась, что возможно только при достижении песком и этой компонентой общей температуры - температуры плавления полимера. Если учесть, что все исходное сырье, в том числе и песок, проходят стадию предварительного дробления и перемешивания, которое осуществляется в условиях цеха, то все сырье приобретает в итоге температуру среды цеха или близкую к ней, и можно предположить, что эта температура не отрицательная. В связи с этим двойной нагрев не дает эффективности и энергозатратен, что сказывается на стоимости готового изделия.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении технологичности, упрощении и эффективности линии для возможности использования в различного по природе происхождения наполнителя.

Указанный технический результат достигается тем, что в линии для производства кровельно-строительного материала, содержащей накопительные бункеры для исходного раздробленного сырья, состоящего из полимерных отходов и наполнителя, поступающих в заданной пропорции по транспортеру в аппарат смешивания, из которого перемешанная смесь по транспортеру поступает в устройство нагревания смеси до получения расплавленной полимеросодержащей массы, перемещаемой к устройству прессования для формования в листовой форме готового изделия, каждый накопительный бункер выполнен с дозатором, выполненным с функцией выдачи весовой порции исходного сырья в общую для всех накопительных бункеров камеру смешения, выполненную в виде вращающегося барабана с ребрами на внутренней поверхности стенки и лопастями на оси и имеющую окно выдачи перемешанной смеси на транспортер перемещения перемешанной смеси в устройство нагревания смеси до получения тягучей расплавленной полимеросодержащей массы, по транспортеру направляемой на вальцы для формования в листовой форме полотна, подаваемого по ленточному транспортеру к устройству прессования для формования в листовой форме готового изделия и укладки его на пост приема готовой продукции, при этом. устройство нагревания смеси представляет собой экструдер, имеющий трубчатый корпус, внутри которого размещен вал со спиралевидными лопастями для перемещения при вращении смеси, а на трубе в окружном направлении установлены нагревательные электрические тены для нагревания смеси до состояния тягучей расплавленной полимеросодержащей массы на выходе из корпуса.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг.1 представлена схема линии для производства кровельно-строительного материала.

Согласно настоящего изобретения рассматривается линия для производства кровельно-строительного материала, которая используется для получения изделий, изготовленных из любого по природе наполнителя и полимеросодержащих отходов. В качестве полимеросодержащих отходов используются агломерат (вторичная агломерированная пленка высокого давления всех марок) и агломерированная стрейч пленка, а в качестве наполнителя - речной песок, рисовая шелуха, стекловата, древесные опилки, резиновая крошка (отходы автомобильных покрышек), переработанная фракция пластиковых бутылок ПЭТ.

Линия для производства кровельно-строительного материала (фиг.1) содержит накопительные бункеры для исходного раздробленного сырья (поступает в готовом раздробленном виде или поступившее сырье дробится в отдельных дробилках), состоящего из полимерных отходов и наполнителя. Линия включает три основных бункера 1 (резервуара) для разных видов главных компонентов исходного сырья и четыре вспомогательных бункера 2 (резервуара) под красители и добавки. Указанное количество бункеров (резервуаров) носит условный характер, так как определяется количеством компонентов смеси. У каждого бункера на выходе сырья устанавливается дозатор 3, который позволяет подавать установленные порционные дозы находящегося в бункере сырья на весы до формирования весовой порции, соответствующей заданному составу смеси. Выверенный по весу компонент исходного сырья из каждого резервуара в отдельности поступает в общую камеру 4, откуда отсыпанное сырье поступает в заданной пропорции в приемную часть камеры аппарата 5 для смешивания всех компонентов. Таким образом, каждый накопительный бункер, имеющий дозатор, выполнен с функцией выдачи весовой порции исходного сырья в общую для всех накопительных бункеров камеру и оттуда в аппарат смешивания. Аппарат смешивания сырья - это круглый резервуар (вращающийся от привода барабан) в виде овала в продольном сечении, закрепленного на оси, внутри на внутренней поверхности стенки закреплены ребра, а на оси лопасти. С одной торцевой стороны отверстие для загрузки компонентов с другой торцевой стороны головка в виде конуса для выгрузки смеси (окно выдачи перемешанной смеси). В аппарате смешивания, имеющем в полости барабана ребра и лопасти, происходит перемешивание компонентов до получения гомогонезированной смеси, при этом происходит дополнительное дробление компонентов смеси за счет контактных соударений и трения и выравнивание температурного режима, который определяется начальными температурами компонентов сырья и нивелируется за счет передачи тепла от теплых компонентов к более холодным.

После смешивания смесь, имеющая некоторую температуру, через окно выдачи перемешанной смеси поступает на транспортер 6 перемещения перемешанной смеси (транспортер ленточного или шнекового типа, или любой известный, обеспечивающий перемещение сыпучего материала, имеет привод от электродвигателя через редуктор) в накопительный резервуар 7 смешенных компонентов в виде контейнера прямоугольной формы с ленточным толкателем сырья, откуда смешенные компоненты дозировано направляются (ссыпаются) в устройство 8 нагревания смеси, применяемое для получения тягучей полимеросодержащей массы на выходе путем плавления (подплавления) полимерной компоненты и обволакивания наполнителя (одновременно происходит растворение красителей и взаимодействие добавок с массой полимера). Устройство нагревания смеси представляет собой экструдер, имеющий трубчатый корпус, внутри которого размещен вал со спиралевидными лопастями для перемещения при вращении смеси, а на трубе в окружном направлении установлены нагревательные электрические тены 9 для нагревания смеси до состояния тягучей расплавленной полимеросодержащей массы на выходе из корпуса (из формирующей головки корпуса). Более подробно конструкция такого экструдера описана в статье «Экструзия», выложенной на сайте «Пласт Эксперт» компании «Группа Полипластиик» в Интернет в режиме он-лайн доступа по адресу: http://www.e-plastic.ru/main/articles/r5, обнаружено 12.05.2011 г. Выполнение экструдера с наружно расположенными на трубе по ее длине тенами обеспечивает постепенный нагрев смеси и постепенное доведение температуры смеси до температуры плавления (подплавления) полимерной компоненты.

Особенностью данной линии является то, что непосредственные затраты электроэнергии на приготовление тягучей полимеросодержащей массы происходят на экструдере, где температура поддерживается по длине вала с лопастями в соответствии с таким режимом, при котором на выходе масса приобретает заданную консистенцию и это видно по состоянию самой массы. Процесс регулирования температуры нагрева по тенам по длине экструдера может осуществляться вручную, но может быть и автоматизирован. Остальные расходы электроэнергии, подаваемой на приводы транспортеров вальцов, аппарата смешивания и других агрегатов линии остаются в соответствии с требуемой нагрузкой на электродвигатели и редуктора и в соответствии с режимами их работы.

Выходящая из выпускного окна (из формирующей головки) тягучая полимеросодержащая масса попадает на транспортер 10 ленточный или овальный (имеющий привод от электродвигателя через редуктор) и перемещается на вальцы 11, где происходит формование этой массы в листовой форме полотно 12. Используются резинотехнические вальцы (6 штук). Полотно из раскатанной массы по транспортеру 13 (ленточного или саласочного типа) перемещают к устройству 14 прессования для формования в листовой форме готового изделия 15. Устройство прессования выполнено в виде, например, гидравлического пресса с пресс-формами 16, на выходе готовое изделие 15 обрезается до заданной формы по периметру с целью удаления наплывов и соблюдения габаритных размеров.

После прессования готовое изделие в листовой форме укладчиком 17 готовой продукции размещается в стопки и перемещается по роликовому конвейеру 18 на пост приема готовой продукции и отбраковки. Пригодные изделия укладываются в стопки 19 на паллеты, а отбракованные изделия 20 откладываются и направляются в устройство дробления 21 (дробилку) и перерабатываются в дробильном аппарате в крошку, которую направляют (любым известным средством транспортировки дробленной массы) в бункер 1 для полимерных отходов для повторного использования в процессе изготовления строительно-отделочных плит.

Производство носит периодически-непрерывный характер и зависит от поступления сырья. Компоненты поступают на весы, с весов в пропорции засыпаются в камеру смешивания сырья, после смешивания смесь по ленточному транспортеру засыпается в экструдер. В экструдере при заданной температуре, обеспечивающей плавление полимера, смесь проталкивается шнековым валом, при этом плавится и смешивается, превращаясь в однородную цветную, тягучую массу. Масса по ленточному транспортеру поступает на вальцы, где еще раз размешивается и раскатывается в полотно, далее срезается куском 2 метра на поддон. Поддон на роликовых салазках подает полотно в пресс-форму. Пресс-форма под давлением в течение 30-50 секунд формирует форму листа, затем лист выходит из под пресса и обрезается кромка, толкатель сталкивает на укладчик, где набирается стопка 150-200 листов, упаковывается лентой и по роликам отправляется на паллет.

Бракованные листы перерабатываются на дробилке путем перемалывания на кусочки площадью 3-6 см. Далее размельченный материал подается в экструдер, минуя весы и камеру смешивания.

Настоящее изобретение промышленно применимо, опробована и позволяет выпускать экономичные строительные листовые пластины или изделия, обладающие высокой экономической эффективностью и практичностью в целом ряде областей. Например, на такой линии было освоено производство кровельного листа. Для производства одного кровельного листа или листа для отделки пяти миллиметровой толщины и размером два метра в длину и один метр в ширину, необходимо:

- 6 (шесть) килограммов агломерата (вторичная агломерированная пленка высокого давления всех марок);

- 2 (два) килограмма агломерированной стрейч-пленки;

- 8 (восемь) килограммов каолина или мела;

- 1 (один) килограмм любого наполнителя: речной песок, рисовая шелуха, стекловата, древесные опилки, резиновая крошка (отходы автомобильных покрышек), переработанная фракция пластиковых бутылок ПЭТ.

- 200 (двести) грамм красителя Байферрокс/Bayferrox (Германия) (пигменты для бетона применяются в строительстве для окрашивания цементных растворных смесей и бетонов, в первую очередь при производстве тротуарной плитки, ЖБИ, малых архитектурных форм) (http://белыйцемент.рф/pigmentibayferrox).

Управляя устройствами и параметрами (температурой смеси), повышается эффективность работы системы за счет ритмичности работы устройств, а используя полимерные отходы и различные наполнители (природных, металлургических и химических производств), производится их утилизация, что улучшает экологию окружающей среды и снижает себестоимость готовой продукции

1. Линия для производства кровельно-строительного материала, содержащая накопительные бункеры для исходного раздробленного сырья, состоящего из полимерных отходов и наполнителя, поступающих в заданной пропорции в аппарат смешивания, из которого перемешанная смесь по транспортеру поступает в устройство нагревания смеси до получения расплавленной полимеросодержащей массы, перемещаемой к устройству прессования для формования в листовой форме готового изделия, отличающаяся тем, что каждый накопительный бункер выполнен с дозатором, выполненным с функцией выдачи весовой порции исходного сырья в общую для всех накопительных бункеров камеру смешения, выполненную в виде вращающегося барабана с ребрами на внутренней поверхности стенки и лопастями на оси и имеющую окно выдачи перемешанной смеси на транспортер перемещения перемешанной смеси в устройство нагревания смеси до получения тягучей расплавленной полимеросодержащей массы, по транспортеру направляемой на вальцы для формования в листовой форме полотна, подаваемого по ленточному транспортеру к устройству прессования для формования в листовой форме готового изделия и укладки его на пост приема готовой продукции и отбраковки, при этом устройство нагревания смеси представляет собой экструдер, имеющий трубчатый корпус, внутри которого размещен вал со спиралевидными лопастями для перемещения при вращении смеси, а на трубе в окружном направлении установлены нагревательные электрические тены для нагревания смеси до состояния тягучей расплавленной полимеросодержащей массы на выходе из корпуса.

2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что она содержит бункеры для исходного раздробленного сырья и бункеры для красителей и добавок.

3. Линия по п.1, отличающаяся тем, что транспортеры для перемещения исходного сырья и перемещения перемешанной смеси выполнены ленточного или шнекового типа.

4. Линия по п.1, отличающаяся тем, что она содержит дробилку для переработки бракованной продукции и средством транспортировки дробленной массы в качестве исходного сырья в бункер для полимерных отходов.

5. Состав для изготовления кровельного листа, содержащий полимеросодержащий компонент и наполнитель, отличающийся тем, что полимеросодержащий компонент представляет собой агломерат в виде вторичной агломерированной пленки высокого давления, а наполнитель представляет собой речной песок, или рисовую шелуху, или стекловату, или древесные опилки, или резиновую крошку от автомобильных покрышек, или переработанную фракцию пластиковых бутылок ПЭТ, при этом состав дополнен агломерированной стрейч-пленкой, каолином или мелом и красителем в следующем соотношении для изготовления одного кровельного листа пятимиллиметровой толщины и размером два метра в длину и один метр в ширину, кг:

агломерат в виде вторичной
агломерированной пленки	6,0
высокого давления
наполнитель	1,0
агломерированная стрейч-пленка	2,0
каолин или мел	8,0
краситель	0,2