×
28.08.2018
218.016.7fe3

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ МИКРОСФЕР ИЗ ВСПУЧИВАЮЩЕГОСЯ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области производства неорганических высокодисперсных наполнителей, а именно полых микросфер, используемых в производстве композиционных материалов различного назначения. В способе изготовления полых микросфер из вспучивающегося порошкового материала, включающем подготовку шихты из исходного материала путем его дезинтеграции, выделение заданной фракции шихты, загрузку ее через питатель в рабочую зону вертикальной печи, термическое формование микросфер путем вспенивания шихты при пролете через рабочую зону печи, охлаждение и сбор полученных микросфер, вспенивание шихты осуществляют при температуре нагрева в интервале от 400 до 1800°С в потоке сопутствующего газа при скорости газового потока 0,01-2,00 м/с и поддержании в рабочей зоне печи постоянного заданного давления, которое выбирают из интервала от 0,01 до 0,10 МПа. Технический результат – получение микросфер из любого порошкообразного вспучивающегося материала с одновременным повышением стабильности характеристик получаемых микросфер, упрощение способа их получения. 3 табл., 7 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области производства неорганических высокодисперсных наполнителей, а именно полых микросфер, используемых в производстве композиционных материалов различного назначения. Полые микросферы могут использоваться при изготовлении облегченных теплоизоляционных композиционных материалов для машиностроения, строительной индустрии и эмульсионных взрывчатых составов, а также сферопластиков для авиационной, судостроительной и радиотехнической промышленности. Микросферы могут также использоваться в составе функциональных покрытий, изделий и конструкций различного назначения. Микросферы - это высокодисперсный сыпучий порошок, состоящий из полых тонкостенных частиц, имеющих близкую к сферической форму, микросферы могут содержать одну или несколько внутренних полостей. Способ позволяет получать микросферы из любых вспучивающихся материалов.

Известен способ получения вспененного перлита в восходящем потоке горячих газов в вертикальной газопламенной печи (А.с. SU 1035388, F27B 17/02, опубл. 15.08.82, Б.И. №30).

Получение вспененного перлита производится в газопламенной печи с вертикальной рабочей высокотемпературной камерой, в нижнем участке которой смонтирована газовая горелка. Над рабочей камерой расположен осадитель, а под рабочей камерой, ниже газовой горелки, установлен сборник. Для дозированной подачи шихты в рабочую камеру в составе печи предусмотрен питатель. Шихта с помощью питателя поступает в восходящий поток горячих газов, вспенивается и уносится с продуктами сгорания в осадитель. Не вспененные включения, негабаритные куски выпадают из рабочей камеры в сборник.

Способ направлен на получение вспененного перлита и не позволяет получать микросферы из других вспучивающихся материалов. Недостатком данного способа также является неоднородность получаемого продукта, который состоит из пеногранул, микросфер, не вспененных частиц, осколков пеногранул.

Известен способ изготовления стеклянных микросфер (патент РФ №2301202, кл. С03В 19/10, публ. 20.06.2007, Б.И. №17).

Процесс изготовления микросфер по предложенному способу осуществляется следующим образом. Исходное сырье подают в измельчитель, где его измельчают до размера частиц, равного - 200 мкм. Полученный помол транспортируют в питатель, который дозировано подает его в первую печь, где осуществляют предварительную термическую обработку (оплавление) стеклопорошка в закрученном огневом потоке. Термически обработанный таким образом стеклопорошок при выходе из печи под действием центробежных сил подвергают разделению, при котором стеклянные частицы, вылетающие за пределы печи, собирают в промежуточном бункере, формируют в нем первую размерную группу стеклопорошка с укрупненными частицами. После этого оставшаяся уже усредненная часть стеклопорошка поступает в классификатор, состоящий из двух циклонных устройств, соединенных последовательно друг с другом, для отделения термически обработанного стеклопорошка от продуктов сгорания и классификации его на последующие две размерные группы. В первом циклонном устройстве накапливается вторая размерная группа стеклопорошка со средними размерами частиц, а во втором циклонном устройстве - третья размерная группа с малыми размерами частиц. Далее термически обработанный и классифицированный стеклянный порошок по размерным группам загружают в питатель, обеспечивающий подачу каждой размерной группы стеклопорошка во вторую печь, где в огневом закрученном потоке при температуре 1000-1400°С происходит формирование оплавленных и классифицированных стеклянных частиц в микросферы. Затем полученные микросферы соответствующими размерными группами поступают в циклонное устройство для отделения их от газообразных продуктов сгорания.

Способ направлен на получение стеклянных микросфер и не позволяет получать микросферы из других вспучивающихся материалов. Также недостатком способа является его сложность так, как предварительная термическая обработка и классификация порошка усложняют процесс получения микросфер.

Известен способ получения микросфер из перлита (патент США 3961978, С09С 1/28, опубл. 08.06.1976), который включает измельчение материала, разделение на фракции, вспучивание материала при температуре 980-1205°С в течение 30-60 сек в ожиженном состоянии в вертикальной печи. Полученные данным способом микросферы имеют насыпную плотность 0,040-0,096 г/см-3, диаметр микросфер составляет 10-200 мкм, толщина стенок - 0,7-1,5 мкм.

Недостатком данного способа является его не универсальность. Способ направлен на получение микросфер из перлита и не позволяет получать микросферы из других вспучивающихся материалов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения вспученных минеральных частиц в вертикальной печи (ЕПВ №0353860, С04В 20/06, 20/10, публ. 07.02.1990).

Способ позволяет получать непористый вспученный минеральный продукт, такой как вспученный перлит. Способ заключается в следующем. Предварительно измельченная и отсортированная по размеру порошкообразная шихта помещается в питатель, из которого она подается с помощью воздушного инжектора на вход вертикальной печи. Частицы шихты попадают в зону нагрева, где они начинают вспучиваться. Затем вспученные частицы падают в накопительную камеру. Выгруженные из печи частицы подвергаются водяной сепарации (флотации), в результате чего получают вспученный перлит с насыпной плотностью от 0,05 до 1,00 г/см3.

Операция флотации усложняет процесс и свидетельствует о неоднородности получаемого из печи продукта. Так, например, в примере 2 этого способа полученные в печи вспененные частицы имели насыпную плотность 0,45 г/см3, а после прохождения флотационной очистки имели плотность 0,28 г/см3.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является расширение функциональных возможностей способа, а именно получение микросфер из любого порошкообразного вспучивающегося материала, с одновременным повышением стабильности характеристик получаемых микросфер и упрощением способа их получения.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого способа, заключается в его универсальности:

- возможность получения микросфер из любого порошкообразного вспучивающегося материала (неорганические стекла, природные минералы, полимеры и др.);

- получение микросфер из перлита с любой заданной насыпной плотностью в пределах от 0,03 до 1,20 г/см3;

- получение микросфер из минерала трепел с размерами от 30 мкм до 400 мкм и насыпной плотностью 0,13 г/см3;

- получение микросфер из стекла с диаметрами от 100 до 500 мкм;

- однородность получаемых микросфер, с высокой долей микросфер с необходимыми характеристиками, отсутствие дополнительных операций по отбору микросфер.

Для решения указанной задачи и достижения технического результата в способе изготовления полых микросфер из порошкообразного вспучивающегося материала, заключающемся в подготовке шихты из исходного материала путем его дезинтеграции, выделении заданной фракции шихты, загрузке ее через питатель в рабочую зону вертикальной печи, термическое формование полых микросфер путем вспучивания шихты при пролете через рабочую зону печи, охлаждении и сборе полученных микросфер, согласно изобретению, вспучивание шихты осуществляют в потоке сопутствующего газа при скорости газового потока 0,01-2,00 м/с при поддержании в рабочей зоне печи постоянного заданного (установленного) давления, которое выбирают из интервала от 0,01 до 0,10 МПа. При получении микросфер в рабочей зоне поддерживают постоянную заданную (установленную) температуру, которую выбирают из интервала 400-1800°С.

В основе процесса образования микросфер лежит эффект вспучивания порошкообразного материала под воздействием интенсивного высокотемпературного нагрева в герметичной вертикальной печи. На процесс образования микросфер влияют следующие технологические факторы: температура нагрева, время нагрева, давление окружающей среды, дисперсность шихты. Температура устанавливается в зависимости от реологических свойств материала шихты, ее можно регулировать в интервале от 400 до 1800°С. Давление окружающей среды можно регулировать в интервале от 0,01 до 0,10 МПа, оно выбирается в зависимости от требуемых характеристик получаемых микросфер, при уменьшении давления можно получить большие по размеру микросферы. Также на размер микросфер влияет дисперсность шихты, чем больше размер шихты, тем больше размер получаемых микросфер. Для получения микросфер с однородными характеристиками необходимо использовать узкий интервал дисперсности шихты. Изменяя скорость газового потока в интервале от 0,01 до 2,00 м/с можно изменять время пролета шихты через высокотемпературную зону вертикальной печи, т.е. изменять время нагрева. Согласно заявляемому способу все эти параметры можно регулировать независимо друг от друга. Это позволяет получать микросферы с заданными характеристиками из любого вспучивающегося порошкообразного материала. При этом получаются однородные микросферы, с высокой долей микросфер с необходимыми характеристиками, тем самым, операции по отбору микросфер становятся ненужными, упрощается процесс получения микросфер.

Способ изготовления полых микросфер из любого порошкообразного вспучивающегося материала, включает стадии изготовления шихты и получения микросфер из этой шихты. Получение шихты делится на следующие этапы. Проводится дезинтеграция материала до порошкообразного состояния, затем высевается узкая необходимая фракция

этого порошка. Получение микросфер осуществляется в вертикальной высокотемпературной герметичной печи. Образование полых микросфер, путем вспенивания отдельных частиц, происходит при пролете шихты в сопутствующем контролируемом газовом потоке через высокотемпературную рабочую зону установки. При этом имеется возможность регулирования температуры рабочей зоны установки от 20 до 1800°С, давления газа в рабочей зоне от 0,01 МПа до 0,1 МПа, скорости сопутствующего газового потока от 0,01 до 2 м/с. Возможность регулирования указанных параметров позволяет получать микросферы с необходимыми характеристиками из любых материалов, содержащих газообразователь. За высокотемпературной зоной печи последовательно расположены охлаждающая зона и сборник микросфер, где, соответственно, происходит охлаждение и сбор микросфер.

Пример 1

Перлит - магматическая горная порода, являющаяся продуктом вулканического происхождения. Для изготовления перлитовых микросфер используется шихта в виде мелкодисперсного порошка, которая изготавливается на шаровой планетарной мельнице по следующей технологии. Исходный перлит загружается в размольные барабаны планетарной мельницы, где происходит его измельчение, затем на виброгрохоте проводится высевание требуемой фракции шихты. Для получения перлитовых микросфер были изготовлены партии шихты следующей дисперсности: 50-100 мкм и 100-160 мкм, имеющих насыпную плотность 0,90 г/см3 и 1,14 г/см3 соответственно. Получение микросфер проводилось в среде газообразного азота, при давлении 0,1 МПа. Скорость рабочего газового потока составляла 0,5 м/с. Получение микросфер проводилось при температурах от 400 до 1500°С. Насыпную плотность полученных микросфер измеряли по ГОСТ 9758-2012. По данному ГОСТу насыпную плотность определяют по массе и объему высушенной до постоянной массы пробы, насыпанной в мерный сосуд, без уплотнения, с заданной высоты.

Результаты измерения насыпной плотности микросфер из перлита представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты измерения насыпной плотности микросфер из перлита

Пример 2

Для получения перлитовых микросфер была изготовлена партия шихты дисперсностью 50-100 мкм и насыпной плотностью 0,9 г/см3 по технологии, описанной в примере 1. Получение микросфер проводилось в среде газообразного азота при давлениях 0,1 МПа, 0,05 МПа и 0,01 МПа. Скорость рабочего газового потока составляла 0,5 м/с. Получение микросфер проходило при температурах от 700 до 1300°С. Насыпную плотность полученных микросфер измеряли по ГОСТ 9758-2012. Результаты измерения насыпной плотности представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты измерения насыпной плотности микросфер микросфер из перлита при различных давлениях в рабочей зоне установки.

Пример 3

Для получения сверхлегких перлитовых микросфер была изготовлена партия шихты дисперсностью 50-100 мкм и насыпной плотностью 1,14 г/см3 по технологии, описанной в примере 1. Получение микросфер проводились в среде газообразного азота, при давлении 0,01 МПа. Скорость рабочего газового потока составляла 0,5 м/с.Получение микросфер проводилось при температуре 970°С. Получены сверхлегкие микросферы из перлита с насыпной плотностью 0,03-0,05 г/см3.

Пример 4

Для получения микросфер из минерала трепел была изготовлена партия шихты дисперсностью менее 50 мкм по технологии, описанной в примере 1. Получение микросфер проводилось в среде газообразного азота при давлении 0,1 МПа. Скорость рабочего газового потока составляла 0,5 м/с. При температурах 1100, 1200 и 1300°С были получены микросферы с размерами от 30 мкм до 400 мкм и насыпной плотностью 0,13 г/см3.

Пример 5.

Для получения микросфер из боросиликатного щелочного стекла была изготовлена партия шихты дисперсностью 180-224 мкм по технологии, описанной в примере 1. Получение микросфер проводилось в среде газообразного гелия при давлении 0,05 МПа. Скорость рабочего газового потока составляла 0,3 м/с. При температуре 1250°С были получены микросферы с размерами от 210 до 490 мкм.

Пример 6.

Для получения микросфер из стекла натрий-кальций-силикатного была изготовлена партия шихты дисперсностью 70-100 мкм по технологии, описанной в примере 1. Получение микросфер проводилось в среде газообразного азота при давлении 0,08 МПа. Скорость рабочего газового потока составляла 0,4 м/с. При температуре 1470°С были получены микросферы с размерами от 100 до 250 мкм.

Пример 7

Для получения микросфер из полистирола были изготовлены партии шихты следующей дисперсности: 250-300 мкм, 300-400 мкм и 400-500 мкм. Получение микросфер проводилось в среде газообразного гелия при давлении 0,1 МПа и температуре 550°С. Скорость рабочего газового потока составляла 0,6 м/с.Размеры полученных микросфер представлены в таблице 3.

Таблица 3. Диаметры полученных микросфер.

Несмотря на то, что в описании изобретения приведены примеры получения микросфер из природных минералов, неорганических стекол и полистирола, принципы данного изобретения распространяются и на получение микросфер из любых других вспучивающихся порошкообразных материалов.

Способ изготовления полых микросфер из вспучивающегося порошкового материала, заключающийся в подготовке шихты из исходного материала путем его дезинтеграции, выделении заданной фракции шихты, загрузке ее через питатель в рабочую зону вертикальной печи, термическом формовании микросфер путем вспенивания шихты при пролете через рабочую зону печи, охлаждении и сборе полученных микросфер, отличающийся тем, что вспенивание шихты осуществляют при температуре нагрева в интервале от 400 до 1800°С в потоке сопутствующего газа при скорости газового потока 0,01-2,00 м/с и поддержании в рабочей зоне печи постоянного заданного давления, которое выбирают из интервала от 0,01 до 0,10 МПа.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 796.
27.04.2013
№216.012.3b44

Способ определения сплошности покрытия изделия

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к области газовой дефектоскопии, может применяться при контроле сплошности покрытий с низкой водородопроницаемостью, наносимых на поверхность крупногабаритных металлических изделий сложной конфигурации. Способ определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480733
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.41ed

Интерферометр

Изобретение может быть использовано для контроля качества афокальных систем, в том числе крупногабаритных, а именно: плоских зеркал, светоделителей, плоскопараллельных пластин, клиньев, телескопических систем с увеличением, близким к единичному. Интерферометр содержит формирователь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482447
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.49ed

Переход волоконно-оптический

Изобретение относится к волоконно-оптической технике и может быть использовано для герметичного ввода оптического волокна через перегородку. Устройство содержит герметично установленный в стенке металлический корпус, выполненный составным из двух скрепленных по резьбе частей с проходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484505
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.5ab8

Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей

Использование: изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения подводных целей и получения их акустического изображения. Сущность: в предложенной системе параметрической гидролокации излучение низкочастотных зондирующих сигналов формируют путем нелинейного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488845
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.09.2013
№216.012.686e

Затвор люка камеры

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании крупногабаритных камер высокого давления для испытания в них изделий. Затвор люка камеры содержит герметично установленную на люке камеры крышку, имеющую глубокую заходную часть и связанную с размещенным извне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492381
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.688d

Складываемая аэродинамическая поверхность

Изобретение относится к области ракетной техники и, в частности к конструкциям складываемых аэродинамических поверхностей, находящихся под воздействием сильных аэродинамических возмущений. Складываемая аэродинамическая поверхность содержит основание и шарнирно соединенную с ним поворотную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492412
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.10.2013
№216.012.740f

Контактный датчик

Изобретение относится к военной технике, в частности к средствам инициирования. Контактный датчик содержит два кольца, опорное и рабочее, установленных соосно и скрепленных между собой. На основании опорного кольца размещен кольцевой чувствительный элемент, а рабочее кольцо оснащено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495368
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.74a5

Двухдиапазонная микрополосковая антенна круговой поляризации

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, а именно к бортовым антеннам спутниковой навигации. Техническим результатом является создание малогабаритной микрополосковой двухдиапазонной антенны с круговой поляризацией, пригодной для работы с одиовходовым приемником. Двухдиапазонная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495518
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.11.2013
№216.012.8345

Сцинтилляционный материал на основе zno-керамики, способ его получения и сцинтиллятор

Использование: для регистрации различных видов ионизирующих излучений, в том числе альфа-частиц, в ядерной физике для контроля доз и спектрометрии указанных излучений, в космической технике, медицине, в устройствах, обеспечивающих контроль, в промышленности. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499281
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.12.2013
№216.012.884d

Устройство фиксации сложенных аэродинамических поверхностей летательного аппарата

Изобретение относится к средствам фиксации складывающихся аэродинамических поверхностей летательного аппарата. Устройство фиксации сложенных аэродинамических поверхностей летательного аппарата содержит узел, обеспечивающий прилегание аэродинамических поверхностей к корпусу летательному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500575
Дата охранного документа: 10.12.2013
Показаны записи 1-10 из 11.
20.07.2013
№216.012.57dd

Способ определения содержания наполнителя в полимерном композите

Изобретение относится к способам определения массового содержания наполнителя в полимерных композиционных материалах и может быть использовано для контроля технологии получения полимерных композитов, а также для контроля качества и однородности полученного материала. Сущность: нагревают образец...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488101
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.12.2013
№216.012.8c50

Способ получения сорбента на основе микросфер зол-уноса для очистки жидких радиоактивных отходов (варианты)

Изобретение относится к сорбентам, полученным на основе микросфер зол-уноса тепловых электростанций, и может быть использовано для очистки жидких отходов от радионуклидов. Синтез сорбента включает осаждение активного компонента на поверхности микросфер путем перемешивания их с раствором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501603
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.07.2014
№216.012.deae

Способ определения давления газа в индивидуальных микросферах и устройство для его осуществления

Изобретение относится к методам определения свойств микросфер и может быть использовано для измерения газосодержания в индивидуальных микросферах, изучения динамики истечения газа из микросфер и определения разброса давления в партии микросфер. Способ определения давления газа в индивидуальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522792
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.06.2015
№216.013.568b

Состав для изготовления легкого бетона, способ приготовления состава для изготовления легкого бетона и способ изготовления легкого бетона (варианты)

Группа изобретений относится к производству строительных материалов, а именно к составу для изготовления легкого бетона, способу приготовления состава для изготовления легкого бетона и способам изготовления легких конструкционно-теплоизоляционных бетонных изделий. Состав для изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553685
Дата охранного документа: 20.06.2015
10.06.2016
№216.015.448c

Способ изготовления резины из эластомерной композиции на основе синтетического каучука

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к технологии изготовления листовых эластомерных материалов для формирования композиционных материалов на основе резиной смеси и прочных зольных микросфер, и может быть использовано на заводах, выпускающих резинотехнические изделия....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586092
Дата охранного документа: 10.06.2016
13.02.2018
№218.016.24d9

Способ нанесения металлосодержащих покрытий на микросферы

Изобретение относится к химической технологии нанесения на микросферы металлосодержащих покрытий. Способ нанесения металлосодержащих покрытий на микросферы пиролитическим разложением металлоорганических соединений заключается во взаимодействии паров металлоорганического соединения с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642596
Дата охранного документа: 25.01.2018
10.05.2018
№218.016.481d

Способ отбора микросфер по прочности к заданному давлению

Изобретение относится к получению высокопрочных мелкодисперсных полых наполнителей с повышенными прочностными характеристиками для введения в состав композиционных маетриалов, перерабатываемых с использованием давления, легковесных конструкционных материалов, плавучих материалов, обеспечивающих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650987
Дата охранного документа: 18.04.2018
14.02.2019
№219.016.ba3b

Способ извлечения наполнителя из утилизируемого полимерного композита

Изобретение относится к области ресурсосбережения и регенерации материалов при утилизации объектов техники, в частности, оно предназначено для извлечения порошка наполнителя из композиционного материала. Техническим результатом является сокращение производственного цикла и контроль извлечения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679776
Дата охранного документа: 12.02.2019
11.03.2019
№219.016.dcc8

Устройство для хранения и транспортировки водорода

Изобретение относится к области создания автономных источников энергии, систем хранения, выделения и транспортировки газообразных продуктов и может быть использовано в автономных и передвижных системах энергоснабжения. Устройство содержит корпус с водородной магистралью, в которой расположены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002435098
Дата охранного документа: 27.11.2011
18.05.2019
№219.017.573e

Способ защиты аппаратуры от ударных воздействий

Изобретение относится к способам защиты от механических воздействий, а именно к конструированию радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), и может быть использовано в аппаратуре и оборудовании, которые эксплуатируются в условиях воздействия интенсивных механических нагрузок. Способ защиты аппаратуры от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002385554
Дата охранного документа: 27.03.2010
+ добавить свой РИД