Способ изготовления изделий из пенопласта и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

СОюз CoioTcxNx

Социал нстнческнх

Республик

680628

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 02.08.77 (21) 2507514/05 (51) М. Кл.

В 29 D 27/00 (23) Приоритет— (32) 02. 08, 76

25.02.77

Государственный комнтет

СССР

Ао делам нэобретеннй н открытнй (31) 76 23567, 77 05598 (33) Франция

ОпУбликовано15. 08.79,Бюллетень № 30 (53) УЯК 678. 027. 93 (088. 8) Дата опубликования описания 25.08.79 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Жерар Лезье и Бернар Вассер (Франция) (71) заявители (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЕНОПЛАСТА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Способ и устройство относятся к области предварительного вспенивания расширяющих пластмасс и, в частности, предварительного вспенивания сополимеров стирола . 5

Известен способ изготовления изделий из пенопласта, включающий операции предварительного вспенивания гранул путем их перемешивания и нагревания в потоке горячего теплоносите- 10 ля до температуры размягчения и формования (1).

Для осуществления предварительного вспеннвания сырья, имеющего вид гранул, в которые добавлен пороген, l5 их подвергают нагреванию до 90-105 С с помощью пара, в результате чего шарики расширяются. В противоположность другим газам этот пар имеет преимущество, заключающееся, с одной Ю 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 шари- 25 ков, 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 шариков, которое восполняют с помощью газа н, 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.

Известно также устройство для осуществления способа, включающее резервуар, систему подачи теплоносителя с выходным патрубком, средства подачи и вывода гранул, средство регулирования расхода гранул и теплоносителя.

Целью изобретения является повышение производительности и качества изготавливаемого иэделия.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем операции предварительного вспенивания гранул путем их перемешивания и нагревания в потоке горячего теплоносителя до температуры размягчения и формования, в качестве теплоноси680628 теля используют гаэ, перед предварительным вспениванием гранулы нагревают, а в качестве газа используют углекислый газ, воздух, азот, фреон 114. Кроме того, поставленная цель достигается устройством, включающим резервуар, систему подачи 5 теплоносителя с выходным патрубком, средства подачи и вывода гранул, средства для регулирования расхода гранул и теплоносителя и снабженным средством для турбулизации газа, вы- 10 полненным в виде установленной в центре резервуара трубы с отверстиями по винтовой линии на ее поверхности, выходное отверстие которой расположено над вершиной конического выступа, образованного дном резервуара, или в виде установленного на дне резервуара конуса и концентрично ему расположенной вращающейся пластины а также размещенных на стенке 20 резервуара щелей, или в виде перфорированных внутренних стенок резервуара, расположенного на дне его перфорированного элемента и смонтированного в трубопроводе подачи гранул выходного патрубка системы подачи га. за, причем выходной патрубок системы подачи. газа смонтирован с возможностью перемещения в трубопроводе подачи гранул, и снабженным расположенным на крнаке резервуара вентиля- 30 тором

Существо способа сводится к следующему.

Подлежащие вспениванию гранулы подают в аппарат, в котором они вспе- 35 ниваются путем перемешивания и нагревания в потоке горячего теплоносителя типа углекислого газа, воздуха, азота, фреона 114. Вспененные этими теплоносителями гранулы не требуют 4р операции созревания и могут сразу подаваться 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) содер- 50 жит расширяющуюся кверху камеру 1, в центре которой закреплен генератор 2. Сбоку над резервуаром установлен нагнетатель 3 горячего воздуха. S5

В верхнюю часть камеры 1 постоянно подаются гранулы из расширяемого материала, нагретые предварительно

О в бочке 4 приблизительно до 50 С.

Стенка 5 резервуара нагревается снаружи рубашкой 6, по которой протекает нагретый жидкий или газообразный теплоноситель. Его температура постоянна и такова, чтобы шарики могли достичь температуры их раэмягче- 65 ния.

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, например горячего воздуха, который сильно турбулизирован, так как он выходит внизу камеры 1 с каждой стороны конического элемента 9, а также через отверстия 8, расположенные на патрубке по спиральной линии. В результате этого воздействия гранулы вспениваются ° Только 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 пластиной

680628

16 между коническим элементом 13 и входом в патрубок 10 горизонтальнонатянута 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 сама приводится во вращение струей горячего воздуха иэ патрубка 10. Проволока 17 способствует отделению гранул от пластины 16. Гранулы струей горячего воздуха закручиваются во.круг конического элемента 13 и затем поднимаются по винтовой линии к верхней части камеры 1. Поступление воздуха через щели 20 усиливает действие струи горячего воздуха. Наиболее расширившиеся гранулы увлекаются к верхней части камеры 1, тогда как другие, более тяжелые шарики, стремятся опуститься и вновь подвергаются действию горячей поднимающейся струи до тех пор, пока они полностью не расширятся. Предварительно расширившиеся шарики засасываются в отверстие 29 отводящего трубопровода 11.

Шарики из полистирола, например, нагревают до 95-100 С, 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/м

Для того, чтобы регулировать эту плотность, изменяют в основном три параметра: количество подаваемых ша5

1О

l5

65 риков; расход расширяющего газа; длительность прохождения шариков через газ.

Таким образом, достигается равномерное расширение шариков, которые при той же плотности являются более блестящими и обладают также большей механической прочностью, чем шарики, расширенные паром.

Уместно заметить, что хотя длительность расширения в газовой среде несколько больше, чем в случае расширения паром, зато шарики обладают зна. чительным преимуществом, состоящим в том, что они могут быть непосредст- венно использованы для формовки. Поэтому предварительный расширитель можно включить в комплект формующей машины и избежать потерь при перегрузках, которые могут достигать 2% от веса материала.

Согласно третьему варианту выполнения (см. фиг. 3) устройство содержит камеру 1 в форме усеченного конуса с двойной стенкой 32 и 33, над которым расположена система вентиляции горячего воздуха, содержащая вентилятор 26, круговой электронагреватель 34 воздуха, расположенный наверху между двумя стенками 32 и

33, отверстие 29 для вывода расширенных гранул, причем высоты этих окон регулируются фильтром 35, препятствующим прохождению гранул ° Воздух нагревается приблизительио до о

100 С электронагревателем 34 и приводится во вращение рабочим колесом

36 вентилятора 26, которое завихряет поток воздуха между двумя стенками 32 и 33. Этот воздух проникает в центр резервуара через отверстия 37 внутренней 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

25 за используют азот.

55

7 б

Таким образом, в резервуаре 45 горячий воздух высушивает гранулы и выходит через центральную трубу, образованную стенкой 46. Камера 44 в ее нижней части имеет электрод 48, соединенный с детектором 49, управляюцим температурой воздуха на выходе из нагревателя, а также заслонкой

50, служацей для регулировки подачи воздуха к резервуару 45.

Выходящие иэ резервуара 45 предварительно нагретые гранулы опускаются по трубопроводу 51„ переходящему в горизонтальный трубопровод

52 радиально входящий в камеру 1.

Патрубок 10 подачи горячего воздуха, снабженный регулировочным краном 53, соединенным с нагревателем

58, 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 56 позволяют регулировать количество сырья, вводимого в расширитель.

Закрытие заслонки 57 позволяет полностью прекратить подачу сырья.

Работа устройства осуцествляется, следующим образом.

Гранулы вводят непрерывно через трубопровод 12. После нагрева в камере 44 они проникают в нижнюю часть камеры 1 с заданным расходом, который может регулироваться посредством воздействия на штурвал 55.

Там гранулы подвергаются действию нескольких потоков воздуха, выходяцего из отверстий 39, иэ патрубка 54 и иэ отверстий 37 во внутренней стенке 32 камеры 1. Воздух завихряется, поднимается вверх и засасывается рабочим колесом 36, которое направляет его 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 части под отверстиями 29 и воздух, проникающий через перфорированные отверстия, отталкивает шарики, которые имеют 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 изменения трех параметров, а именно высоты отверстия

29, расхода воздуха, вводимого через кран 53, и выдвижения или втягивания патрубка 54 посредством вращения штурвала 55.

Использование этого устройства позволяет получить шарики превосходного качества ввиду того, что они ьюгут обладать насыпным весом около

80628

8-25 кг/м и не прилипают ни друг к другу, 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 и 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 шийся тем, что перед предварительным вспениванием гранулы нагревают.

3., Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в качестве газа используют углекислый газ.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве газа используют воздух.

5. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю ц и и с я тем, что в качестве raб. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся 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 по 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 в виде установленного на дне резервуара конуса и концентрично ему расположенной вращающейся пластины, а также размещенных на стенке резервуара щелей.

10. Устройство по и. 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 подачи

9 68062 гранул выходного патрубка системы подачи 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 10 снабжено расположенным на крыаке резервуара вентилятором.

Приоритет по пунктам:

02.08.76 — по пп. 1-8;

25.02.77 — по пп. 9-12.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Павлов В. A. Пенополистирол.

М., Химия,1973,с. 41-56 (прототип) . фиг. 2

10 24

6806 28

ФАЗ

Составитель N. Осипова

Редактор Т. Девятко ТехредМ.Келемеш КорректорГ.

Заказ 4679/57 Тираж 771 Подписное

БИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППН Патеит, г. Ужгород, ул. Проектная, 4