EA037814B1 - Аппарат и система для вспенивания вспениваемых полимерных микросфер - Google Patents
Аппарат и система для вспенивания вспениваемых полимерных микросфер Download PDFInfo
- Publication number
- EA037814B1 EA037814B1 EA201791285A EA201791285A EA037814B1 EA 037814 B1 EA037814 B1 EA 037814B1 EA 201791285 A EA201791285 A EA 201791285A EA 201791285 A EA201791285 A EA 201791285A EA 037814 B1 EA037814 B1 EA 037814B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- liquid material
- treatment zone
- polymer microspheres
- foamed
- certain embodiments
- Prior art date
Links
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 title claims abstract description 136
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 claims description 86
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 67
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 64
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 230000002411 adverse Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 54
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- -1 cable insulation Substances 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- ISRGONDNXBCDBM-UHFFFAOYSA-N 2-chlorostyrene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1C=C ISRGONDNXBCDBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920000103 Expandable microsphere Polymers 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920001756 Polyvinyl chloride acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1 FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- VZCCETWTMQHEPK-QNEBEIHSSA-N gamma-linolenic acid Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCCC(O)=O VZCCETWTMQHEPK-QNEBEIHSSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- 229920003214 poly(methacrylonitrile) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920000468 styrene butadiene styrene block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 229920002397 thermoplastic olefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/04—Heat treatment
- C04B20/06—Expanding clay, perlite, vermiculite or like granular materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B16/04—Macromolecular compounds
- C04B16/08—Macromolecular compounds porous, e.g. expanded polystyrene beads or microballoons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D13/00—Heat-exchange apparatus using a fluidised bed
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0007—Fluidic connecting means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
- B29C44/34—Auxiliary operations
- B29C44/3415—Heating or cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
- B29K2105/048—Expandable particles, beads or granules
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2210/00—Heat exchange conduits
- F28F2210/08—Assemblies of conduits having different features
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Аппарат включающий: (a) технологический трубопровод для жидкого материала, гидравлически соединенный с источником жидкого материала, в котором жидкий материал содержит невспененные, вспениваемые полимерные микросферы; (b) зону обработки в теплопереносящем соединении с источником тепла и гидравлически соединенную с технологическим трубопроводом для жидкого материала таким образом, что жидкий материал прямо или непрямо контактирует с теплом в зоне обработки; и (c) генератор встречного давления, гидравлически соединенный с зоной обработки, способный увеличить давление в зоне обработки, которое приводит в результате к вспениванию вспениваемых полимерных микросфер, когда жидкий материал находится в зоне обработки.
Description
Обеспечивается аппарат для вспенивания вспениваемых полимерных микросфер.
Циклы замораживания и оттаивания могут быть чрезвычайно вредящими для насыщенных водой твердеющих цементных композиций, таких как бетон. Наилучшей известной технологией, чтобы предупредить или снизить причиненный ущерб является введение в композицию микроскопически мелких пор или пустот. Поры или пустоты действуют как камеры, расширяющиеся внутри и, поэтому, могут защищать композицию от повреждения от повторных циклов замораживания - оттаивания, облегчая изменения гидравлического давления, вызванного цикличностью замораживания и оттаивания. Обычным способом, применяемым для получения таких пустот в цементных композициях, является введение воздухововлекающих добавок в композиции, которые стабилизируют крошечные пузырьки воздуха, которые улавливаются композицией во время смешивания.
К сожалению, этот подход получения воздушных пустот в цементных композициях создает массу неудобств количеством проблем получения и размещения, некоторые из которых следующие.
Содержание воздуха: изменения в содержании воздуха цементной композиции могут привести в результате, к композиции с плохой устойчивостью к повреждению от повторных циклов замораживания оттаивания, если содержание воздуха со временем падает, или к снижению прочности на сжатие композиции, если содержание воздуха со временем уменьшиться. Примерами являются перекачивание цементной композиции (уменьшение содержания воздуха повышением давления), добавление на строительной площадке суперпластификатора (часто повышает содержание воздуха или дестабилизирует систему воздушных пустот), и привлечение особых примесей с воздухововлекающим поверхностно-активным веществом (которое может увеличить или снизить содержание воздуха).
Стабилизация воздушных пустот: неспособность стабилизировать пузырьки воздуха может быть вызвана присутствием материалов, которые адсорбируют стабилизирующее поверхностно-активное вещество, то есть летучей золы, имеющей углерод с высокой удельной поверхностью, или недостаточным количеством воды для поверхностно-активного вещества, чтобы дать необходимый эффект, то есть, низкую усадку бетона.
Характеристики воздушных пустот: образование пузырьков, которые являются такими большими, чтобы обеспечить устойчивость к замораживанию, и повреждение вследствие размораживания могут быть результатом плохого качества или плохого гранулометрического состава заполнителей, применения других примесей, которые дестабилизируют пузырьки, и т.д. Такие пустоты часто неустойчивы и склонны к всплытию на поверхность свежего бетона.
Окончательная отделка: удаление воздуха окончательной отделкой, удаляют воздух с поверхности бетона, что обычно приводит к повреждению шелушением разгруженной зоны цементной пасты смежной с окончательной отделанной поверхностью.
Образование и стабилизация воздуха во время смешивания и обеспечение его уровней при достаточном количестве и размере воздушных пустот до тех пор, пока цементная композиция не затвердеет, остаются наибольшими ежедневными проблемами для производителя цементных композиций в Северной Америке. Содержание воздуха и характеристики системы воздушных пустот, включенных в цементную композицию, не могут быть проконтролированы прямыми количественными средствами, а только непрямыми, через количество и/или тип воздухововлекающей добавки, добавленной к композиции. Факторы, такие как композиция и форма частиц заполнителей, тип и количество цемента в смеси, консистенция цементной композиции, тип применяемого смесителя, время смешивания и температура, все влияют на рабочие характеристики воздухововлекающей добавки. Распределение пустот по размерам в обычном бетоне с воздухововлекающей добавкой может показать очень широкий диапазон вариаций, между 10 и 3,000 микрометров (мкм) или больше. В таких цементных композициях, кроме маленьких пустот, которые присущи устойчивости к циклическому повреждению от повторных циклов замораживания - оттаивания, может быть допустимым, в качестве неустранимой особенности, присутствие больших пустот, которые мало способствуют износоустойчивости цементной композиции, и могут снизить прочность композиции.
Воздухововлекающие добавки, как показали, обеспечивают устойчивость к повреждению от повторных циклов замораживания - оттаивания, также как и устойчивость к повреждению шелушением, которое происходит, когда поверхность затвердевшей цементной композиции крошиться по любой из многих причин, некоторые из которых обсуждались выше. Тем не менее, поскольку обычные воздухововлекающие добавки страдают от проблем обсужденных выше, индустрия цементных композиций ищет новые и лучшие примеси, чтобы обеспечить свойства, которые в данное время обеспечиваются обычными воздухововлекающими добавками.
Последней разработкой является применение полимерных микросфер, чтобы создать в цементных композициях пустоты с контролируемым размером. Тем не менее, все еще ведется разработка, чтобы улучшить функцию полимерных микросфер в цементных композициях, и чтобы снизить стоимость включения полимерных микросфер в цементные композиции.
Для того, чтобы обеспечить воздушные пустоты соответствующих размеров, полимерным микросферам может требоваться быть вспененными перед введением в цементные композиции. После вспенивания, вспененные полимерные микросферы могут иметь до около умноженного на 75 объема невспе- 1 037814 ненных микросфер. Обеспечение примесей цементных композиций, которые включают вспененные полимерные микросферы, может быть дорогим из-за высокой стоимости доставки, связанной с доставкой примеси, которая включает вспененные микросферы с высоким объемом, особенно, если они обеспечены в водной взвеси, которая может включать объем воды.
Ранее были предприняты попытки, чтобы найти решения проблемы, определенной выше, а именно, высокие затраты доставки, связанные с обеспечением вспененных полимерных микросфер конечным пользователям. Тем не менее, предыдущий аппарат для вспенивания вспениваемых полимерных микросфер потребляет большое количество энергии и имеет очень большой размер. Неожиданно было обнаружено, что вспениваемые полимерные микросферы могут быть в достаточной степени вспенены применением аппарата, который потребляет намного меньше энергии и имеет существенно меньший размер.
Необходимым, является средство для доставки вспененных полимерных микросфер конечным пользователям рентабельным способом.
Варианты осуществления объекта изобретения раскрыты со ссылкой на сопровождающие рисунки и только в иллюстративных целях. Объект изобретения не ограничивается его применением в деталях конструкции или расположением компонентов, проиллюстрированных на рисунках. Для определения аналогичных компонентов применяют аналогичные позиционные обозначения, если не обозначено иначе.
Фиг. 1 представляет собой схематическую блок-схему с изображением одного варианта осуществления данного объекта изобретения.
Фиг. 2 представляет собой схематическую блок-схему с изображением второго варианта осуществления данного объекта изобретения.
Обеспечен аппарат для вспенивания полимерных микросфер, включающий: (a) технологический трубопровод для жидкого материала, гидравлически соединенный с источником жидкого материала, где жидкий материал содержит невспененные, вспениваемые полимерные микросферы; (b) зону обработки в теплопереносящем соединении с источником тепла и, гидравлически соединенную с технологическим трубопроводом для жидкого материала таким образом, что жидкий материал прямо или непрямо контактирует с теплом в зоне обработки; и (c) генератор встречного давления, гидравлически соединенный с зоной обработки, способный увеличить давление в зоне обработки, которое приводит в результате к вспениванию вспениваемых полимерных микросфер, когда жидкий материал покидает зону обработки, причем источник тепла включает микроволновое излучение или электронагреватель, в случае которого провод сопротивления помещен в стенки зоны обработки.
В то время, как вспениваемые полимерные микросферы обсуждены здесь относительно применения в цементных композициях, данный аппарат не ограничивается обеспечением вспененных полимерных микросфер для применения в цементных композициях. Точнее, данный аппарат может быть применен, чтобы обеспечить вспененные полимерные микросферы для применения в изготовлении любых продуктов, в которых могут быть включены вспененные полимерные микросферы.
В определенных вариантах осуществления тепло, которое контактирует с жидким материалом в зоне обработки, может быть обеспечено прямым контактированием жидкого материала с нагретым теплоносителем, таким как газ или жидкость. В определенных вариантах осуществления нагретый теплоноситель может не содержать водяной пар. В определенных вариантах осуществления нагретый теплоноситель может содержать нагретую жидкость, такую как вода. Нагретый теплоноситель может быть доставлен через технологический трубопровод, гидравлически соединенный с зоной обработки.
В определенных вариантах осуществления тепло, которое контактирует с жидким материалом, может быть обеспечено нагреванием стенок зоны обработки, как например, помещение провода высокого сопротивления в стенки зоны обработки.
В определенных вариантах осуществления тепло, которое контактирует с жидким материалом, может быть обеспечено непрямым контактированием жидкого материала с теплом через теплообменник, такой как теплообменник типа труба в трубе. В этих вариантах осуществления любой теплообменник, известный специалистам в данной области техники, может быть применен для непрямого контакта жидкого материала с теплом.
В определенных вариантах осуществления тепло, которое контактирует с жидким материалом, может быть обеспечено действием на зону обработки излучения, такого как микроволновое излучение. В таких вариантах осуществления излучение может передавать тепло прямо вспениваемым полимерным микросферам, или может нагревать жидкость-носитель, такую как вода, которая в свою очередь нагревает вспениваемые полимерные микросферы.
Количество необходимого тепла будет зависеть от особенности микросферы, которая применяется, учитывая материал, из которого микросфера сформирована и вспенивающее вещество, инкапсулированное в микросферу. В то время, когда много типов микросфер коммерчески доступных сегодня, требуют существенных количеств тепла, чтобы вспенить микросферы, в промышленности есть современная тенденция создать микросферы, которые требуют меньших количеств тепла, чтобы вспенить микросферы, поскольку уменьшенные количества тепла приводят в результате к экономии затрат и повышению безопасности во время вспенивания микросфер.
- 2 037814
В определенных вариантах осуществления аппарат может дополнительно содержать теплообменник в теплопереносящем соединении с технологическим трубопроводом для жидкого материала. В этих вариантах осуществления теплообменник может предварительно нагревать жидкий материал так, чтобы энергия, необходимая для снабжения источника тепла в зоне обработки могла быть снижена или минимизирована.
В определенных вариантах осуществления аппарат может расходовать меньше чем или эквивалентно до около 100 кВт во время работы на установившемся режиме. В определенных вариантах осуществления аппарат может расходовать меньше чем или эквивалентно до около 90 кВт во время работы на установившемся режиме. В определенных вариантах осуществления аппарат может расходовать меньше чем или эквивалентно до около 80 кВт во время работы на установившемся режиме. В определенных вариантах осуществления аппарат может расходовать меньше чем или эквивалентно до около 70 кВт во время работы на установившемся режиме. В определенных вариантах осуществления аппарат может расходовать меньше чем или эквивалентно до около 60 кВт во время работы на установившемся режиме. В определенных вариантах осуществления аппарат может расходовать меньше чем или эквивалентно до около 50 кВт во время работы на установившемся режиме. В определенных вариантах осуществления аппарат может расходовать меньше чем или эквивалентно до около 45 кВт во время работы на установившемся режиме. В определенных вариантах осуществления аппарат может расходовать меньше чем или эквивалентно до около 35 кВт во время работы на установившемся режиме.
В определенных вариантах осуществления аппарат может быть способен к вспениванию от около 0.1 гал/мин до около 4 гал/мин (от около 0.5 л/мин до около 15 л/мин) жидкого материала, содержащего невспененные, вспениваемые полимерные микросферы во время работы на установившемся режиме. В определенных вариантах осуществления аппарат может быть способен к вспениванию от около 0.1 гал/мин до около 3 гал/мин (от около 0.5 л/мин до около 14 л/мин) жидкого материала, содержащего невспененные, вспениваемые полимерные микросферы во время работы на установившемся режиме. В определенных вариантах осуществления аппарат может быть способен к производству от около 0.2 гал/мин до около 2 гал/мин (от около 0.9 л/мин до около 9 л/мин) жидкого материала, содержащего невспененные, вспениваемые полимерные микросферы во время работы на установившемся режиме. В определенных вариантах осуществления аппарат может быть способен к производству от около 0.4 гал/мин до около 1 гал/мин (от около 1.8 л/мин до около 5 л/мин) жидкого материала, содержащего невспененные, вспениваемые полимерные микросферы во время работы на установившемся режиме.
В определенных вариантах осуществления жидкий материал содержащий невспененные, вспениваемые полимерные микросферы может содержать от около 1 об.% до около 50 об.% невспененных, вспениваемых полимерных микросфер. В определенных вариантах осуществления жидкий материал, содержащий невспененные, вспениваемые полимерные микросферы может содержать от около 5 об.% до около 40 об.% невспененных, вспениваемых полимерных микросфер. В определенных вариантах осуществления жидкий материал, содержащий невспененные, вспениваемые полимерные микросферы может содержать от около 10 об.% до около 30 об.% невспененных, вспениваемых полимерных микросфер.
Без желания быть ограниченными теорией, функция аппарата может быть описана следующим образом. Жидкий материал, содержащий невспененные, вспениваемые полимерные микросферы может включать воду (и/или другую подходящую жидкость(жидкости)) и невспененные, вспениваемые полимерные микросферы, и может также включать другие примеси для цементных композиций, если вспененные полимерные микросферы будут применять в цементной композиции. Жидкий материал, содержащий невспененные, вспениваемые полимерные микросферы контактирует с теплом в зоне обработки таким образом, что невспененные, вспениваемые полимерные микросферы подвергаются действию увеличенной температуры, которая приводит в результате к вспениванию вспениваемых полимерных микросфер. В определенных вариантах осуществления вспениваемые полимерные микросферы также могут быть подвергнуты увеличенному давлению в зоне обработки, и после перехода в зону обработки, необязательно через генератор встречного давления, вспениваемые полимерные микросферы могут претерпевать перепад давления эквивалентный разнице между давлением в зоне обработки и давлением во внешней среде зоны обработки. Это уменьшение давления может привести в результате к дополнительному вспениванию вспениваемых полимерных микросфер.
В определенных вариантах осуществления температура внутреннего объема зоны обработки может составлять от около 60°C (140°F) до около 160°C (320°F), в определенных вариантах осуществления от около 70°C (158°F) до около 160°C (320°F), в определенных вариантах осуществления от около 80°C (176°F) до около 160°C (320°F), в определенных вариантах осуществления от около 100°C (212°F) до около 160°C (320°F), в определенных вариантах осуществления от около 105°C (221°F) до около 145°C (293°F), в определенных вариантах осуществления от около 135°C (275°F) до около 145°C (293°F). В определенных вариантах осуществления температура внутреннего объема зоны обработки может составлять от около 60°C (140°F) до около 145°C (293°F), в определенных вариантах осуществления от около 60°C (140°F) до около 135°C (275°F), в определенных вариантах осуществления от около 60°C (140°F) до около 105°C (221°F). В определенных вариантах осуществления, температура внутреннего объема зоны обработки может составлять от около 70°C (158°F) до около 145°C (293°F), в определенных вариантах
- 3 037814 осуществления от около 70°C (158°F) до около 135°C (275°F), в определенных вариантах осуществления от около 70°C (158°F) до около 105°C (221°F). В определенных вариантах осуществления температура внутреннего объема зоны обработки может составлять от около 80°C (176°F) до около 145°C (293°F), в определенных вариантах осуществления от около 80°C (176°F) до около 135°C (275°F), в определенных вариантах осуществления от около 80°C (176°F) до около 105°C (221°F).
В определенных вариантах осуществления давление внутреннего объема зоны обработки может составлять от около 46.1 кПа (6.69 фунт/кв. дюйм) до около 618.1 кПа (89.65 фунт/кв. дюйм), в определенных вариантах осуществления от около 101.3 кПа (14.69 фунт/кв. дюйм) до около 618.1 кПа (89.65 фунт/кв. дюйм), в определенных вариантах осуществления от около 120 кПа (17.4 фунт/кв. дюйм) до около 420 кПа (60.9 фунт/кв. дюйм), в определенных вариантах осуществления от около 315 кПа (45.7 фунт/кв. дюйм) до около 420 кПа (60.9 фунт/кв. дюйм).
В определенных вариантах осуществления технологический трубопровод для жидкого материала может содержать устройство для диспергирования частиц, которое действует, чтобы отделить невспененные, вспениваемые полимерные микросферы, для того, чтобы увеличить размер площади поверхности невспененных, вспениваемых полимерных микросфер, которые контактируют с теплом в зоне обработки. В определенных вариантах осуществления, устройство для диспергирования частиц может быть форсункой.
Жидкий материал, содержащий вспененные, вспениваемые полимерные микросферы потом может быть добавлен к или смешан с технологической водой или другими жидкими примесями, и потом введен в цементную композицию или другой продукт производства. Альтернативно, жидкий материал, содержащий вспененные, вспениваемые полимерные микросферы может быть введен прямо в цементную композицию (до или во время смешивания цементной композиции) или другого продукта производства без первого добавления жидкого материала к технологической воде или другим жидким примесям.
Генератор встречного давления способен ограничивать и/или контролировать поток жидкого материала через зону обработки, чтобы обеспечить то, что температура в зоне обработки будет достаточной для возможности вспениваемых полимерных микросфер, вспениться до желательной степени. В определенных вариантах осуществления генератор встречного давления также может обеспечить увеличенное давление в зоне обработки, для того, чтобы дать возможность дополнительному вспениванию вспениваемых полимерных микросфер, если вспениваемые полимерные микросферы претерпевают перепад давления после перемещения в зону обработки. Генератор встречного давления может содержать, например, клапан регулирования потока или устройство ограничения потока, такое как сопло. Альтернативно или дополнительно, в определенных вариантах осуществления генератор встречного давления может содержать: (i) отрезок технологического трубопровода достаточный, чтобы блокировать поток через зону обработки таким образом, что температура и/или давление внутреннего объема зоны обработки поддерживается или увеличивается; и/или (ii) технологический трубопровод, имеющий внутренний размер, который меньше, чем внутренний размер технологического трубопровода для жидкого материала таким образом, что температура и/или давление внутреннего объема зоны обработки поддерживается или увеличивается; и/или (iii) технологический трубопровод, который имеет неравномерную структуру внутренней стенки, такую как нарезной технологический трубопровод таким образом, что температура и/или давление внутреннего объема зоны обработки поддерживаются или увеличиваются.
В определенных вариантах осуществления, аппарат имеет общую занимаемую площадь, которая дает возможность аппарату быть размещенным во внутреннем объеме промышленного предприятия, которое применяет вспененные вспениваемые полимерные микросферы в продуктах производства без существенно негативного влияния на изготовление продуктов производства. Как применяют здесь, термин общая занимаемая площадь означает горизонтальную площадь аппарата, например, общую площадь, занимаемую аппаратом, когда он размещен во внутреннем объеме промышленного предприятия. Например, аппарат может быть размещен в существующем внутреннем объеме промышленного предприятия цементных композиций без существенного негативного влияния на цементную композицию и без необходимости добавления площади промышленному предприятию. Подобные меры возможны на промышленных предприятиях, которые изготовляют другие продукты. В некоторых вариантах осуществления общая занимаемая площадь аппарата может быть меньше чем или эквивалентна до около 60 фт2.
В определенных вариантах осуществления может быть желательным дать возможность вспененным, вспениваемым полимерным микросферам достичь стабилизирующего условия для оболочки после того, как они покинут зону обработки, перед введением вспененных, вспениваемых полимерных микросфер в воду и/или цементную композицию. Возможно, что впрыскивание вспененных, вспениваемых полимерных микросфер прямо в воду и/или цементную композицию может вызвать деформирование микросфер, которое может быть нежелательным, когда микросферы применяют в определенных продуктах производства. Под стабилизирующее условие для оболочки имеют в виду условие, при котором вспененные, вспениваемые полимерные микросферы не будут больше деформироваться, после вспенивания способом вспенивания.
Не желая быть ограниченными теорией, можно полагать, что деформация микросфер может быть вызвана, по меньшей мере, частичным повторным ожижением вспенивающего вещества, применяемого,
- 4 037814 чтобы вспенить вспениваемые полимерные микросферы. По меньшей мере, частичное повторное ожижение вспенивающего вещества может привести в результате к отрицательному давлению во внутреннем объеме вспененных, вспениваемых полимерных микросфер. Для того, чтобы избежать деформации микросфер в этих условиях, необходимо дать возможность давлению внутреннего объема вспененных микросфер уравновеситься с давлением среды вокруг микросфер. Это может быть выполнено, возможностью газа, такого как воздух, проникать внутрь микросфер, чтобы уравновесить давление внутреннего объема микросфер для компенсации снижения давления, вызванного, по меньшей мере, частичным повторным ожижением вспенивающего вещества.
Возможность вспененным, вспениваемым полимерным микросферам достигать стабилизирующего условия для оболочки может быть выполнена применением камеры, гидравлически соединенной с выходного конца зоны обработки, где камера обеспечивает достаточное охлаждение и время пребывания, чтобы дать возможность вспененным микросферам достигать стабилизирующего условия для оболочки, чтобы предотвратить деформацию вспененных микросфер. В определенных вариантах осуществления к входу камеры может быть подана любая подходящая текучая среда, такая как воздух, для того, чтобы охладить вспененные, вспениваемые полимерные микросферы до стабилизирующего условия для оболочки. В определенных вариантах осуществления выходной конец камеры может быть гидравлически соединенным с сосудом, который собирает вспененные, вспениваемые полимерные микросферы, и сосуд необязательно может содержать объем воды, в которой микросферы могут быть диспергированы. В определенных вариантах осуществления камера может содержать отрезок технологического трубопровода, такой как труба или шланг.
В определенных вариантах осуществления аппарат может быть доставлен с источником воды и/или электроэнергии, обеспеченной промышленным предприятием, на котором аппарат может быть размещен. Помимо применения воды и/или электроэнергии, обеспеченной промышленным предприятием, аппарат не может иным способом существенно влиять на режим работы и/или эффективность промышленного предприятия, на котором аппарат может быть размещен в малозаметном месте предприятия так, что ход работы на предприятии не потребует существенных изменений для приспособления аппарата.
Вспененные полимерные микросферы обеспечивают пустые пространства в цементных композициях перед окончательной обработкой, и такие пустые пространства действуют, чтобы увеличить морозостойкость цементного материала. Вспененные полимерные микросферы вводят пустоты в цементные композиции, для получения полностью сформированной структуры пустот в цементных композициях, которая противодействует разрушению бетона, производимого насыщенным водой циклическим замораживанием, и не зависит от стабилизации пузырьков воздуха во время смешивания цементных композиций. Улучшение морозостойкости, производимое вспененными полимерными микросферами на основе физического механизма для снятия напряжений, производимых, когда вода замерзает в цементном материале. В уровне техники, пустоты, надлежащего размера и распределения, генерируют в затвердевшем материале, применяя химические примеси, чтобы стабилизировать воздушные пустоты, вовлеченные в цементную композицию во время смешивания. В обычных цементных композициях эти химические примеси как класс называют воздухововлекающими добавками. Применение вспененных полимерных микросфер для формирования структуры пустот в цементных композициях не требует производства и/или стабилизации воздуха, который был вовлечен во время процесса смешивания.
Применение вспененных полимерных микросфер существенно устраняет некоторые практические проблемы, с которыми сталкиваются в нынешнем уровне техники. Оно также дает возможность применить некоторые материалы, то есть, низкокачественную, высокоуглеродную летучую золу, которая может быть захоронена, потому что она считается непригодной в цементных композициях с воздухововлекающей добавкой, без дополнительной обработки. Это приводит в результате к снижению стоимости цемента, и поэтому к экономии. Поскольку пустоты созданные этим подходом намного меньше, чем таковые, полученные обычными воздухововлекающими добавками, объем вспененных полимерных микросфер, который необходим, чтобы достигнуть желательной износоустойчивости также намного ниже, чем в обычных цементных композициях с воздухововлекающей добавкой. Поэтому, при таком же уровне защиты против замораживания и повреждений вследствие размораживания может быть достигнута более высокая прочность на сжатие. Следовательно, наиболее дорогой компонент, применяемый чтобы достичь прочности, то есть цемент, может быть сэкономленным.
Вспениваемые микросферы и вспененные микросферы, производимые с применением аппарата объекта изобретения, могут подходить для различных применений, таких как производство бумаги, печатных красок, шпаклевок, пломбировочных материалов, папье-маше, покрытий днища кузова, связывающих материалов, разрыхления связывающих материалов, кожезаменителя, натуральной кожи, краски, нетканых материалов, бумаги и картона, покрытия для различных материалов, таких как бумага, картон, пластики, металлы и текстиль, взрывчатых веществ, кабельных изоляций, термопластических материалов (таких как полиэтилен, поливинилхлорид и этилен-винилацетат) или термопластических эластомеров (таких как сополимер стирол-этилен-бутилен-стирол, сополимер стирол-бутадиен-стирол, термопластические полиуретаны и термопластические полиолефины), стирол-бутадиеновой резины, природной резины, вулканизованной резины, силиконовых резин, термореактивных полимеров (таких как эпок
- 5 037814 сидные смолы, полиуретаны и сложные полиэфиры).
Вспененные микросферы также могут быть применены в применениях, таких как шпаклевки, пломбировочные материалы, папье-маше, натуральная кожа, краска, взрывчатые вещества, кабельные изоляции и термореактивные полимеры (подобные эпоксидным смолам, полиуретанам и сложным полиэфирам). В некоторых случаях может быть возможным применение смеси вспененных и вспениваемых микросфер, например, в покрытиях днища кузова, силиконовых резинах и легковесных пенах.
Вспениваемые полимерные микросферы могут содержать полимер, который является по меньшей мере одним из полиэтилена, полипропилена, полиметилметакрилата, поли-о-хлорстирола, поливинилхлорида, поливинилиденхлорида, полиакрилонитрила, полиметакрилонитрила, полистирола и их сополимеров, таких как сополимеры поливинилиденхлорид-акрилонитрил, полиакрилонитрил-сополиметакрилонитрил, поливинилиденхлорид-полиакрилонитрил или винилхлорид-поливинилиденхлорид и подобное. Поскольку микросферы содержат полимеры, стенка должна быть гибкой так, чтобы она двигалась в ответ на давление. Материал, из которого делают микросферы, поэтому, может быть гибким, и, в определенных вариантах осуществления, устойчивым к щелочной среде цементных композиций. Без ограничения, подходящие вспениваемые полимерные микросферы доступны от Akzo Nobel Pulp и Performance Chemicals, Inc. (Duluth, GA), AkzoNobel company, под торговым названием EXPANCEL®.
В определенных вариантах осуществления невспененные, вспениваемые полимерные микросферы могут иметь средний диаметр около 100 мкм или меньше, в определенных вариантах осуществления около 50 мкм или меньше, в определенных вариантах осуществления около 24 мкм или меньше, в определенных вариантах осуществления около 16 мкм или меньше, в определенных вариантах осуществления около 15 мкм или меньше, в определенных вариантах осуществления около 10 мкм или меньше, и в других вариантах осуществления около 9 мкм или меньше. В определенных вариантах осуществления средний диаметр невспененных полимерных микросфер может составлять от около 10 мкм до около 16 мкм, в определенных вариантах осуществления от около 6 мкм до около 9 мкм, в определенных вариантах осуществления от около 3 мкм до около 6 мкм, в определенных вариантах осуществления от около 9 мкм до около 15 мкм, и в других вариантах осуществления от около 10 мкм до около 24 мкм. Полимерные микросферы могут иметь полое ядро и сжимающуюся стенку. Внутренняя часть полимерных микросфер содержит пустую полость или полости, которые могут содержать газ (заполняющий газ) или жидкость (заполняющая жидкость).
В определенных вариантах осуществления вспененные, вспениваемые полимерные микросферы могут иметь средний диаметр от около 200 до около 900 мкм, в определенных вариантах осуществления, от около 40 до около 216 мкм, в определенных вариантах осуществления от около 36 до около 135 мкм, в определенных вариантах осуществления от около 24 до около 81 мкм, и в определенных вариантах осуществления от около 12 до около 54 мкм.
Диаметры, выраженные выше представляют собой среднеобъемные диаметры. Диаметры невспененных и/или вспененных, вспениваемых полимерных микросфер могут быть определены любым способом, который известен в уровне техники. Например, среднеобъемный диаметр вспениваемых полимерных микросфер может быть определен методом рассеивания света, таким как применение прибора для рассеивания света доступного от Malvern Instruments Ltd (Worcestershire, UK).
Было обнаружено, чтобы достигнуть желательной устойчивости к повреждениям от повторных циклов замораживания - оттаивания в цементных композициях необходим меньший диаметр вспениваемых полимерных микросфер, меньшее количество микросфер. Это выгодно с точки зрения рабочих характеристик, тем, что происходит меньшее снижение прочности на сжатие добавлением микросфер, а также экономических перспектив, поскольку необходимо меньшее количество сфер. Аналогично, толщина стенок полимерных микросфер может быть оптимизирована до минимальной стоимости материала, но обеспечить то, что толщина стенок соответствует устойчивости к повреждениям и/или трещинам во время процессов смешивания, укладки, уплотнения и отделки цементной композиции.
В определенных вариантах осуществления аппарат дополнительно содержит прибор управления для ручного и/или автоматического управления функциями аппарата. Прибор управления может содержать, например, блок механического управления, который приводит в движение аппарат. Прибор управления может альтернативно или дополнительно содержать процессор. Например, прибор управления может быть компьютером, включающим процессор и экран, который способен дать возможность оператору электронно управлять прибором через экран и процессор. В определенных вариантах осуществления прибор управления может включать программное логическое управляющее устройство, визуальный прибор с интерфейсом человек-машина, и различные механические управляющие устройства, которые могут управляться программным логическим управляющим устройством так, что человек будет способен вручную и/или автоматически управлять аппаратом через визуальный прибор с интерфейсом человек-машина и программное логическое управляющее устройство.
Прибор управления также может быть способен к соединению с мастером прибора управления, который управляет одним или несколькими другими аппаратами или функциями на промышленном предприятии, таким образом, что мастер прибора управления будет способен к управлению прибором управления аппарата. Таким образом, аппарат может быть способен к управлению мастером прибора управле- 6 037814 ния автоматически для того, чтобы обеспечить вспененные вспениваемые полимерные микросферы во время изготовления продуктов производства на промышленном предприятии.
В определенных вариантах осуществления аппарат может дополнительно содержать центр измерительного прибора с ручным и/или автоматическим управлением, приведенный в контакт с технологическим трубопроводом для жидкого материала. В случаях, в которых вспененные, вспениваемые полимерные микросферы будут применять в продуктах производства, которые подвергаются правительственному регулированию, может быть необходимой проверка содержания жидкого материала во время эксплуатации аппарата. Например, если вспененные микросферы должны применяться в цементной композиции, может быть необходимой проверка количества вспениваемых микросфер в жидком материале, перед введением в цементную композицию, для того, чтобы соответствовать определенным правительственным регуляциям, диктующим количество вспененных микросфер, необходимых, чтобы обеспечить определенный уровень защиты против повреждения от повторных циклов замораживания-оттаивания.
Центр измерительного прибора может наблюдаться вручную, как например, с помощью оператора, смотрящего через центр измерительного прибора, чтобы проверить присутствие вспениваемых полимерных микросфер в жидком материале. Альтернативно или дополнительно, центр измерительного прибора может эксплуатироваться автоматически, как например автоматическим шаровым клапаном, который перенаправляет часть жидкого материала в стеклянную ампулу для осмотра. В определенных вариантах осуществления, центр измерительного прибора также может включать выходное отверстие таким образом, что часть жидкого материала может быть отобрана для анализа.
В определенных вариантах осуществления диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для жидкого материала может составлять от около 0.2 до около 6 дюймов (от около 0.5 до около 15 см). В определенных вариантах осуществления диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для жидкого материала может составлять от около 0.2 до около 4 дюймов (от около 0.5 до около 10 см). В определенных вариантах осуществления диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для жидкого материала может составлять от около 0.2 до около 3 дюймов (от около 0.5 до около 7.6 см). В определенных вариантах осуществления диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для жидкого материала может составлять от около 0.2 до около 2 дюймов (от около 0.5 до около 5 см). В определенных вариантах осуществления диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для жидкого материала может составлять от около 0.2 до около 1.5 дюймов (от около 0.5 до около 3.8 см).
В определенных вариантах осуществления зона обработки может содержать технологический трубопровод для обработки. В определенных вариантах осуществления диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для обработки может составлять от около 0.1 до около 3 дюймов (от около 0.25 до около 7.6 см). В определенных вариантах осуществления диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для обработки может составлять от около 0.1 до около 2 дюймов (от около 0.25 до около 5 см). В определенных вариантах осуществления диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для обработки может составлять от около 0.1 до около 0.75 дюймов (от около 0.25 до около 1.9 см). В определенных вариантах осуществления диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для жидкого материала и/или технологический трубопровод для обработки может зависеть от желательного расхода жидкого материала. В определенных вариантах осуществления диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для обработки может составлять около половины диаметра внутреннего объема технологического трубопровода для жидкого материала.
В определенных вариантах осуществления зона обработки может содержать тонкопленочный теплообменник, такой как теплообменник SOLIDAIRE® доступный от Bepex International LLC, Minneapolis, Minnesota. В определенных вариантах осуществления тонкопленочный теплообменник может содержать горизонтальный, цилиндрический сосуд с центральным вентилем с регулируемыми лопастями, который вращается, по меньшей мере, чтобы частично предотвратить укрупнение полимерных микросфер во время вспенивания. Внешние стенки тонкопленочного теплообменника могут быть нагреты любыми подходящими способами, такими как нагретый тепловой экран, размещенный вокруг наружной стенки, или нагревающие элементы, расположенные снаружи, внутри или во внешней стенке тонкопленочного теплообменника. В определенных вариантах осуществления температура внешней стенки тонкопленочного теплообменника может быть меньше чем около 100°C (212°F), необязательно около 97°C (207°F). Жидкий материал может быть добавлен к тонкопленочному теплообменнику вдоль, или дополнительная жидкость, такая как вода, может быть добавлена к тонкопленочному теплообменнику в дополнение к жидкому материалу. Внутренний диаметр тонкопленочного теплообменника может быть до около 0.5 м (20 дюймов), в определенных вариантах осуществления до около 0.35 м (14 дюймов). Длина тонкопленочного теплообменника может быть до около 3 м (10 футов), в определенных вариантах осуществления до около 2.5 м (8 футов).
В определенных вариантах осуществления, аппарат дополнительно содержит: (d) прибор управления для ручного и/или автоматического управления функциями аппарата; и (e) центр измерительного прибора с ручным и/или автоматическим управлением, приведенный в контакт с технологическим трубопроводом для жидкого материала; в котором: (i) зона обработки содержит технологический трубопро- 7 037814 вод для обработки; и (ii) генератор встречного давления приводят в контакт с выходным концом технологического трубопровода для обработки.
В определенных вариантах осуществления обеспеченной является система для обеспечения вспененных полимерных микросфер, содержащая аппарат, описанный выше и, по меньшей мере, один дозировочный резервуар, чтобы принимать вспененные вспениваемые полимерные микросферы. В определенных вариантах осуществления система может содержать множество дозировочных резервуаров, чтобы принимать вспененные полимерные микросферы. Дозировочный резервуар(ы) может быть применен, чтобы временно хранить вспененные полимерные микросферы перед применением в продуктах производства. В определенных вариантах осуществления дозировочный резервуар(ы) может содержать, по меньшей мере, одну мешалку для того, чтобы поддерживать однородность суспензии вспененных, вспениваемых полимерных микросфер, пребывающих в дозировочном резервуаре(ах). Обеспечение множества дозировочных резервуаров может увеличить эффективность системы, в которой аппарат может действовать постоянно, в течение периода времени для того, чтобы заполнить все из множества дозировочных резервуаров вспененными полимерными микросферами для последующего применения в продуктах производства. Таким образом, аппарат не нужно запускать и останавливать каждый раз, когда необходимы вспененные полимерные микросферы, избегая множественных операций запуска аппарата, которые могут требовать дополнительной энергии для того, чтобы неоднократно запустить аппарат.
В определенных вариантах осуществления источник жидкого материала не является частью аппарата. Например, источник жидкого материала может быть, по меньшей мере, одним сосудом с жидким материалом близлежащим или удаленным от аппарата, который может быть приспособлен, чтобы быть гидравлически соединенным с технологическим трубопроводом для жидкого материала. Особенным неограничивающим примером является сосуд с жидким материалом, соединенный с аппаратом через отсоединяемый технологический трубопровод, приведенный в контакт с технологическим трубопроводом для жидкого материала.
В определенных вариантах осуществления обеспеченной является система для обеспечения вспененных полимерных микросфер, включающая аппарат, описанный выше, и, по меньшей мере, один сосуд с жидким материалом, гидравлически соединенный с технологическим трубопроводом для жидкого материала.
Также обеспеченной является система для обеспечения вспененных полимерных микросфер, включающая: (i) аппарат для вспенивания жидкого материала, содержащего невспененные, вспениваемые полимерные микросферы, аппарат, включающий: (a) технологический трубопровод для жидкого материала, гидравлически соединенный с источником жидкого материала; (b) зону обработки в теплопереносящем соединении с источником тепла и, гидравлически соединенную с технологическим трубопроводом для жидкого материала таким образом, что жидкий материал прямо или непрямо контактирует с теплом в зоне обработки; и (c) генератор встречного давления, гидравлически соединенный с зоной обработки, способный увеличить давление в зоне обработки, которое приводит в результате к вспениванию вспениваемых полимерных микросфер, когда жидкий материал покидает зону обработки; (ii) по меньшей мере один сосуд с жидким материалом, гидравлически соединенный с технологическим трубопроводом для жидкого материала; и (iii) по меньшей мере один дозировочный резервуар, чтобы принимать вспененные вспениваемые полимерные микросферы. В определенных вариантах осуществления система может дополнительно содержать центр измерительного прибора, приведенный в контакт с технологическим трубопроводом для жидкого материала. В определенных вариантах осуществления, система может содержать множество дозировочных резервуаров, чтобы принимать вспененные полимерные микросферы. В определенных вариантах осуществления по меньшей мере один дозировочный резервуар может содержать по меньшей мере одну мешалку.
Фиг. 1 изображает варианты осуществления аппарата и систем, описанных здесь. Аппарат 10 содержит источник горячей жидкости 12, гидравлически соединенный с технологическим трубопроводом 14, который, в свою очередь, гидравлически соединен с соединением технологического трубопровода 24. Технологический трубопровод для жидкого материала 16, необязательно включающий центр измерительного прибора 22, приведенный в контакт с ним, гидравлически соединен с соединением технологического трубопровода 24. Соединение технологического трубопровода 24 является близлежащим или приведенным в контакт с концом входа зоны обработки 18. Генератор встречного давления 20 приведен в контакт с выходным концом зоны обработки 18. Аппарат может быть частью системы 30, которая включает, по меньшей мере, один дозировочный резервуар 26, гидравлически соединенный с зоной обработки 18 и, по меньшей мере, один сосуд с жидким материалом 28, гидравлически соединенный с технологическим трубопроводом для жидкого материала 16. Прибор управления 32 может быть в электронной связи с любым количеством элементов, которые составляют аппарат 10, и может дополнительно управлять объектами системы 30.
Фиг. 2 изображает варианты осуществления аппарата и систем, описанных здесь. Аппарат 10 содержит источник горячей жидкости 12, гидравлически соединенный с технологическим трубопроводом 14, который, в свою очередь, гидравлически соединен с соединением технологического трубопровода 24. Технологический трубопровод для жидкого материала 16, необязательно включающий центр измери- 8 037814 тельного прибора 22, приведенный в контакт с ним, гидравлически соединен с соединением технологического трубопровода 24. Соединение технологического трубопровода 24 является близлежащим или приведенным в контакт с концом входа зоны обработки 18. Технологический трубопровод для жидкого материала необязательно включает устройство для диспергирования частиц 34 на конце технологического трубопровода для жидкого материала, близлежащее к соединению технологического трубопровода 24. Генератор встречного давления 20 приведен в контакт с выходным концом зоны обработки 18. Аппарат может быть частью системы 30, который включает по меньшей мере один дозировочный резервуар 26, гидравлически соединенный с зоной обработки 18 и по меньшей мере один сосуд с жидким материалом 28, гидравлически соединенным с технологическим трубопроводом для жидкого материала 16. Система 30 может включать камеру 36 для возможности вспененным, вспениваемым полимерным микросферам достигать стабилизирующих условий для оболочки. Прибор управления 32 может быть в электронной связи с любым количеством элементов, которые составляют аппарат 10, и может дополнительно управлять объектами системы 30.
На фиг. 1 и 2, источник тепла содержит горячую жидкость, которая прямо контактирует с жидким материалом в зоне обработки, чтобы обеспечить тепло необходимое для вспенивания вспениваемых полимерных микросфер. Как описано здесь, возможны другие схемы, которые могут привести в результате к прямому или непрямому контакту между источником тепла и жидким материалом в зоне обработки. Например, источник горячей жидкости 12, технологический трубопровод 14, и соединение технологического трубопровода 24 могут быть исключены, а зона обработки 18 может быть подвергнута излучению, такому как микроволновое излучение, чтобы непрямо нагревать жидкий материал, содержащий вспениваемые полимерные микросферы. В другом примере, источник горячей жидкости 12, технологический трубопровод 14, и соединение технологического трубопровода 24 могут быть исключены, а зона обработки 18 может содержать провод высокого сопротивления в стенках зоны обработки 18, чтобы нагревать стенки зоны обработки 18, и непрямо нагревать жидкий материал, содержащий вспениваемые полимерные микросферы.
Должно быть понятно, что варианты осуществления, описанные здесь, являются только иллюстративными, и что специалист в данной области техники может сделать вариации и модификации, не отступая от сути и объема изобретения. Все такие вариации и модификации подразумевают включение в объем изобретения, как описано выше. Дополнительно, все раскрытые варианты осуществления не являются обязательной альтернативой, поскольку могут быть соединены различные варианты осуществления изобретения, чтобы обеспечить желательный результат.
Claims (14)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Аппарат для вспенивания полимерных микросфер, включающий:a) технологический трубопровод для жидкого материала, соединенный по потоку с источником жидкого материала, при этом жидкий материал включает невспененные, вспениваемые полимерные микросферы;b) зону обработки в теплопереносящем соединении с источником тепла и соединенную по потоку с технологическим трубопроводом для жидкого материала таким образом, что жидкий материал прямо или непрямо контактирует с теплом в зоне обработки; иc) генератор встречного давления, соединенный по потоку с зоной обработки, предназначенный для увеличения давления в зоне обработки, которое приводит в результате к вспениванию вспениваемых полимерных микросфер, когда жидкий материал покидает зону обработки;причем источник тепла включает электронагреватель, у которого провод сопротивления помещен в стенки зоны обработки.
- 2. Аппарат по любому из п.1, в котором аппарат расходует меньше чем или эквивалентно до около 100 кВт, необязательно меньше чем или эквивалентно до около 70 кВт, во время работы на установившемся режиме.
- 3. Аппарат по любому из пп.1-2, в котором аппарат имеет общую занимаемую площадь, которая дает возможность аппарату быть размещенным во внутреннем объеме промышленного предприятия, которое применяет вспененные вспениваемые полимерные микросферы в продуктах производства без существенно негативного влияния на изготовление продуктов производства.
- 4. Аппарат по п.3, в котором общая занимаемая площадь аппарата равна или менее около 60 фт2 (5,5742 м2).
- 5. Аппарат по любому из пп.1-4, дополнительно включающий центр измерительного прибора с ручным и/или автоматическим управлением, приведенный в контакт с технологическим трубопроводом для жидкого материала.
- 6. Аппарат по любому из пп.1-5, в котором диаметр внутреннего объема технологического трубопровода для жидкого материала составляет от около 0.2 до около 6 дюймов (от 0,508 до 15,24 см).
- 7. Аппарат по любому из пп.1-6, в котором зона обработки включает технологический трубопровод для обработки.- 9 037814
- 8. Аппарат по п.7, в котором генератор встречного давления приведен в контакт с выходным концом технологического трубопровода для обработки.
- 9. Аппарат по любому из пп.1-8, в котором температура во внутреннем объеме зоны обработки составляет от около 60°C до около 160°C.
- 10. Аппарат по любому из пп.1-9, в котором давление во внутреннем объеме зоны обработки составляет от около 46,1 кПа до около 618,1 кПа.
- 11. Аппарат по любому из пп.1-4, 6, 9 или 10, дополнительно включающий:d) прибор ручного управления и/или автоматического, чтобы управлять функциями аппарата; иe) центр измерительного прибора с ручным и/или автоматическим управлением, приведенный в контакт с технологическим трубопроводом для жидкого материала;в котором:i) зона обработки включает технологический трубопровод для обработки; и ii) генератор встречного давления приведен в контакт с выходным концом технологического трубопровода для обработки.
- 12. Система для получения вспененных полимерных микросфер, включающая аппарат по любому из пп.1-11 и по меньшей мере один дозировочный резервуар, чтобы принимать вспененные вспениваемые полимерные микросферы, в которой по меньшей мере один дозировочный резервуар включает по меньшей мере одну мешалку.
- 13. Система по п.12, включающая множество дозировочных резервуаров, чтобы принимать вспененные полимерные микросферы.
- 14. Система для получения вспененных полимерных микросфер, включающая аппарат по любому из пп.1-11 и по меньшей мере один сосуд с упомянутым жидким материалом, соединенный по потоку с технологическим трубопроводом для жидкого материала.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201462090777P | 2014-12-11 | 2014-12-11 | |
| PCT/EP2015/078630 WO2016091739A1 (en) | 2014-12-11 | 2015-12-04 | Apparatus and system for expanding expandable polymeric microspheres |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201791285A1 EA201791285A1 (ru) | 2018-03-30 |
| EA037814B1 true EA037814B1 (ru) | 2021-05-24 |
Family
ID=55025002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201791285A EA037814B1 (ru) | 2014-12-11 | 2015-12-04 | Аппарат и система для вспенивания вспениваемых полимерных микросфер |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20180072856A9 (ru) |
| EP (1) | EP3230225B1 (ru) |
| CN (1) | CN107257822B (ru) |
| CA (1) | CA2969868C (ru) |
| EA (1) | EA037814B1 (ru) |
| WO (1) | WO2016091739A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102732857B1 (ko) | 2018-04-05 | 2024-11-20 | 누리온 케미칼즈 인터내셔널 비.브이. | 팽창된 미세구를 제조하기 위한 장치 |
| DE102019125962A1 (de) * | 2019-09-26 | 2021-04-01 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | Trockener, syntaktischer Schaum als elektrisch isolierendes Material |
| CN113248339A (zh) * | 2020-02-11 | 2021-08-13 | 安徽理工大学 | 一种乳化炸药用含能微球的发泡装置及使用方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4513106A (en) * | 1982-11-26 | 1985-04-23 | Kemanord Ab | Process for expanding microspheres |
| JP2005254213A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Sekisui Chem Co Ltd | 熱膨張済みマイクロカプセルの製造方法、および熱膨張済みマイクロカプセルの製造装置 |
| US20090093558A1 (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-09 | Nova Chemicals Inc. | Mobile expanded polymer processing systems and methods |
| US20110281964A1 (en) * | 2008-12-08 | 2011-11-17 | Tesa Se | Process for preparing foamable polymer compositions, process for preparing foamed polymer compositions therefrom, foamed polymer compositions and adhesive tape therewith |
| WO2013156589A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | Construction Research & Technology Gmbh | Method for manufacturing a cementitious composition |
| US20130280364A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | Construction & Technology Gmbh | Apparatus And System For Expanding Expandable Polymeric Microspheres |
| WO2014198532A1 (en) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Akzo Nobel Chemicals International B.V. | Method and a device for preparation of expanded microspheres |
| US20150093468A1 (en) * | 2012-04-19 | 2015-04-02 | Construction Research And Technology Gmbh | Apparatus And System For Expanding Expandable Polymeric Microspheres |
-
2015
- 2015-12-04 US US15/529,297 patent/US20180072856A9/en not_active Abandoned
- 2015-12-04 CN CN201580067736.3A patent/CN107257822B/zh active Active
- 2015-12-04 WO PCT/EP2015/078630 patent/WO2016091739A1/en not_active Ceased
- 2015-12-04 EP EP15816681.9A patent/EP3230225B1/en active Active
- 2015-12-04 EA EA201791285A patent/EA037814B1/ru unknown
- 2015-12-04 CA CA2969868A patent/CA2969868C/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4513106A (en) * | 1982-11-26 | 1985-04-23 | Kemanord Ab | Process for expanding microspheres |
| JP2005254213A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Sekisui Chem Co Ltd | 熱膨張済みマイクロカプセルの製造方法、および熱膨張済みマイクロカプセルの製造装置 |
| US20090093558A1 (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-09 | Nova Chemicals Inc. | Mobile expanded polymer processing systems and methods |
| US20110281964A1 (en) * | 2008-12-08 | 2011-11-17 | Tesa Se | Process for preparing foamable polymer compositions, process for preparing foamed polymer compositions therefrom, foamed polymer compositions and adhesive tape therewith |
| WO2013156589A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | Construction Research & Technology Gmbh | Method for manufacturing a cementitious composition |
| US20130280364A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | Construction & Technology Gmbh | Apparatus And System For Expanding Expandable Polymeric Microspheres |
| US20150093468A1 (en) * | 2012-04-19 | 2015-04-02 | Construction Research And Technology Gmbh | Apparatus And System For Expanding Expandable Polymeric Microspheres |
| WO2014198532A1 (en) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Akzo Nobel Chemicals International B.V. | Method and a device for preparation of expanded microspheres |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016091739A1 (en) | 2016-06-16 |
| CN107257822B (zh) | 2020-11-10 |
| CA2969868A1 (en) | 2016-06-16 |
| EP3230225B1 (en) | 2020-08-05 |
| EA201791285A1 (ru) | 2018-03-30 |
| US20180072856A9 (en) | 2018-03-15 |
| US20170275428A1 (en) | 2017-09-28 |
| EP3230225A1 (en) | 2017-10-18 |
| CN107257822A (zh) | 2017-10-17 |
| CA2969868C (en) | 2023-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6335880B2 (ja) | 膨張性ポリマー微小球を膨張するための装置及びシステム | |
| US9586348B2 (en) | Apparatus and system for expanding expandable polymeric microspheres | |
| CN105263881B (zh) | 用于制备膨胀微球的方法和装置 | |
| RU2696709C2 (ru) | Устройство и способ для расширения термически расширяемых термопластических микросфер до расширенных термопластических микросфер | |
| US2864714A (en) | Method of producing aerated cementitious material | |
| EA037814B1 (ru) | Аппарат и система для вспенивания вспениваемых полимерных микросфер | |
| US2887275A (en) | Apparatus for producing aerated cementitious material | |
| CN105377517A (zh) | 通过向普通混凝土混入空气并消散的过程制造高性能混凝土的高性能混凝土制造装置及其制造方法 | |
| CN203636988U (zh) | 泡沫混凝土搅拌机 | |
| CN110862555A (zh) | 一种高温硅橡胶乳液及其制备方法和应用 | |
| US20170260105A1 (en) | Method for manufacturing a construction material | |
| CN104108134A (zh) | 微孔轻质建材的生产装置及其生产方法 | |
| KR100498842B1 (ko) | 발포기를 구비한 기포 콘크리트 슬러리 제조장치 | |
| JP2640974B2 (ja) | 球状のシリコーンゴム発泡微粒子およびその製造法 | |
| RU2162510C2 (ru) | Способ приготовления облегченного тампонажного раствора | |
| US20170260091A1 (en) | Method for manufacturing cement | |
| JP2001150473A (ja) | 微細発泡性材料の射出成形方法および微細発泡性材料製造用射出成形機 | |
| CN203201153U (zh) | 一种泡沫混凝土现场浇筑设备的发泡、混合集成系统 | |
| JP2001030333A (ja) | 微細発泡性材料の製造法および微細発泡性材料製造用押出し成形機 | |
| TW201632257A (zh) | 用於將熱可膨脹的熱塑性微球體膨脹成經膨脹的熱塑性微球體之裝置及方法 | |
| JPH07217208A (ja) | 気泡コンクリート用気泡発生装置における発泡ユニット |