Спосіб виготовлення лускатого пластівчастого матеріалу із скломаси, розплавлених мінералів або шлаку

Винахід відноситься до технології виготовлення лускатих пластівчастих частинок зі скломаси, розплавлених мінералів або шлаку шляхом використання відцентрової сили і може бути використаний в промисловості будівельних матеріалів, хімічній й електротехнічній промисловості, машинобудуванні і суднобудуванні, автомобільній промисловості та інших галузях народного господарства. Лускаті пластівчасті матеріали (ЛПМ) зі скломаси, розплавлених мінералів або шлаку є порівняно новими наповнювачами для лакофарбових матеріалів різноманітного призначення. Застосування подібних ЛПМ у лакофарбових матеріалах підтвердило високу їх ефективність при захисті підводних частин суден, у тому числі працюючих у льодових умовах, трубопроводів, ємностей для збереження поверхнево-активних речовин і агресивних рідин. Покриття з ЛПМ в якості наповнювачів служать у 5-6 разів довше, ніж традиційні лакофарбові покриття. Особливо перспективними є базальтові ЛПМ. Базальтові ЛПМ можуть бути застосовані в складі теплоізоляторів і успішно конкурувати з традиційними скловолокнистими і базальтово-волокнистими матеріалами. Базальтові ЛПМ можуть бути використані для виготовлення облицювальної теплоізоляційної плитки, шиферу, черепиці тощо. Тому актуальною проблемою є пошуки оптимальних способів виготовлення ЛПМ. Відомий спосіб виготовлення ЛПМ у вигляді скляних лусочок (патент США №3325263, кл. 65-21, опубл. 1967), що включає приготування розплаву скла, формування окремих струмків розплавленого скла під дією відцентрової сили, утворення тонкої плівки скла, що відкидається відцентровою силою на нерухому поверхню. Плівка охолоджується і подрібнюється на дискретні лусочки стисненим повітрям. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату є те, що отримані в результаті хаотичного подрібнення скляної плівки стисненим повітрям лусочки ЛПМ нерівномірні за товщиною, істотно відрізняються за розмірами. Відомий також спосіб виготовлення ЛПМ з розплаву скла (заявка Японії №59-21533, МПК С03В19/04, опубл. 1984). Розплавлене скло через фільєрний живильник стікає на грибоподібний елемент, що обертається навколо осі. Під дією відцентрової сили формується плівка зі скла. Потоком стиснутого повітря плівка подрібнюється на дискретні лусочки, що збираються у пристрої відбору лусочок під дією розрідження. За цим способом одержують більш тонкі скляні лусочки, ніж за попереднім способом, за рахунок витягування (стоншення) плівки стисненим повітрям. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату є те, що вказаний спосіб не забезпечує у широкому інтервалі зменшення товщини лусочок ЛПМ, бо при збільшенні швидкості обертання грибоподібного елемента відбувається відрив розплаву від поверхні елемента і процес формування плівки порушується.. Крім того, лусочки, отримані по даному способі, не є ідентичними по розмірах у результаті хаотичного дроблення плівки. Наведені вище недоліки є істотними, бо корозійностійкі та зносостійкі захисні покриття з наповнювачем із ЛПМ наносять на поверхню за допомогою розпилювачів, Тому лусочки повинні бути досить тонкими з певними наперед заданими розмірами, щоб не забивати отвори розпилювачів. Відомий також спосіб виготовлення ЛПМ з розплаву зі скла (а.с. СРСР №1731746, МПК5 С03В37/04, 07.05.92. Бюл. №17). За цим способом розплавлене скло стікає на внутрішню поверхню усіченого зворотного конуса, що обертається зі швидкістю 250-300м/хвил. Плівка скла, що утворюється, подрібнюється на лусочки імпульсним потоком стиснутого повітря з частотою 70-90 імпульсів за хвилину під тиском 1,8-2,2 кг/см2. ЛПМ збирають за допомогою циклону. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату є те, що вказаний спосіб не забезпечує у широкому інтервалі регулювання розмірів і товщини часточок ЛПМ. За прототип вибрано спосіб, захищений патентом України № 20236, МПК6 С03В37/04, 27.02.98, бюл. №1. За цим способом скляні лусочки з мінерального розплаву одержують шляхом формування з нього плівки під дією відцентрової сили, дроблення плівки кільцевим потоком стиснутого повітря на дискретні лусочки і збору їх під дією розрідження, який відрізняється тим, що дроблення плівки потоком стиснутого повітря здійснюють шляхом подачі його на плівку під кутом L a = a1 × L1 , де a1 - кут подачі стиснутого повітря на плівку, рівний 90°; L - лінійний розмір лусочок, які одержують, коли кут a1 = 90°; L1 - заданий лінійний розмір лусочок. Для одержання скляних лусочок з мінерального розплаву вертикальний струмінь розплавленої скломаси направляють в чашу з похилими стінками і відігнутим верхнім краєм у горизонтальному напрямку, що обертається навколо вертикальної осі. В описі до винаходу наведено числове значення швидкості обертання чаші 270м/хвил. Розплавлена маса під дією відцентрової сили створює на стінках чаші рівномірно розподілений по її похилій поверхні шар розплаву. Шар розплаву біля верхнього краю чаші перетворюється дією відцентрових сил у плівку. Плівка в горизонтальному напрямку надходить у зону направлених під певним кутом до плівки струменів стиснутого повітря. Під дією холодного стиснутого повітря під тиском 2кг/см2, відбувається охолодження плівки і дроблення її на дискретні лусочки. Лінійний розмір лусочок і товщина їх залежать від кута дії потоку стиснутого повітря на плівку. При взаємодії потоку повітря з плівкою під кутом 90° відбувається швидке охолодження останньої з одночасним дробленням її на великі часточки з лінійним розміром 7-10мм і товщиною 5-15мкм. При зменшенні кута дії стиснутого повітря на плівку відбувається не тільки охолодження і дроблення її, але і витягування, у результаті чого товщина одержуваних лусочок зменшується. Отже, чим менший кут взаємодії потоку повітря і плівки, тим меншими і тоншими будуть лусочки. За твердженням авторів патенту існує прямо пропорційна залежність між розмірами лусочок і кутом взаємодії потоку повітря з плівкою. Визначення кута подачі стиснутого повітря на плівку здійснюють таким чином. Спочатку встановлюють кільцеве щілинне сопло пристрою для дуття повітря таким чином, щоб потік стиснутого повітря діяв на плівку під кутом 90°, що найбільше легко встановлюється і забезпечує одержання луски з високим ступенем однорідності. Для визначення лінійних розмірів отриману луску просівають через набір вібросит. Установлено, що коли кут подачі повітря a1 = 90°, лінійний розмір лусочок L1 дорівнює 7-10мм, причому масова частка лусочок розміром L a = a1 × L 1 - розраховують кут подачі стиснутого 10мм складає 96%. Виходячи з одержаних даних, за формулою повітря на плівку для одержання лусочок із потрібними лінійними розмірами в інтервалі величин від 0,5 до 10мм. Спільними ознаками з винаходом, що за являється є: - направлення розплавленої маси в чашу з похилими стінками і відігнутим у горизонтальному напрямку верхнім краєм чаші, - чаша обертається навколо вертикальної осі, - розплавлена маса під дією відцентрової сили створює на стінках чаші рівномірно розподілений по її похилій поверхні шар розплаву, - шар розплаву біля верхнього краю чаші перетворюють дією відцентрових сил у плівку, - плівка в горизонтальному напрямку надходить у зону направлених під певним кутом до плівки струменів стиснутого повітря, - струмені стиснутого повітря охолоджують плівку і подрібнюють її на лусочки потрібних розмірів. Причинами, що перешкоджають одержанню потрібного технічного результату є те, що налагодження оптимального режиму роботи за вказаним способом є досить трудомістким, бо потребує обов'язкового попереднього експериментального визначення розмірів луски під час продування повітря під кутом 90° до площини плівки, що утворюється. Потім після відповідних розрахунків здійснюють досить трудомістке налагодження потрібного кута нахилу струменів повітря відносно площини плівки, що утворюється. В основу винаходу поставлено задачу в способі одержання ЛПМ шляхом зміни параметрів забезпечити зменшення трудомісткості налагодження оптимальних режимів процесу виробництва ЛПМ. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виготовлення лускатих пластівчастих матеріалів зі скломаси, розплавлених мінералів або шлаку, який включає направлення розплавленої маси в чашу з похилими стінками і відігнутим у горизонтальному напрямку верхнім краєм чаші, що обертається навколо вертикальної осі, розплавлена маса під дією відцентрової сили створює на стінках чаші рівномірно розподілений по її похилій поверхні шар розплаву, який біля верхнього краю чаші перетворюють дією відцентрових сил у плівку, плівка в горизонтальному напрямку надходить у зону направлених під певним кутом до плівки струменів стиснутого повітря, що охолоджують плівку і подрібнюють її на лусочки потрібних розмірів, згідно з винаходом, струмені стиснутого повітря в імпульсному режимі направляють на плівку під кутом 45-70°, причому регулювання гранулометричного складу лусочок здійснюють за рахунок зміни тиску повітря та частоти імпульсів. Згідно з винаходом регулювання частоти імпульсів здійснюють за допомогою барабанного пристрою, що обертається синхронно з чашею із розплавленою масою. Згідно з винаходом регулювання частоти імпульсів здійснюють за допомогою мікрокомп'ютерного пристрою, який посилає імпульси на керуючий частотою імпульсів клапан-переривник. Винахід, що заявляється, реалізують таким чином. Струмінь мінерального розплаву з в'язкістю 100-120 Пуаз направляють у чашу з похилими стінками і відігнутим у горизонтальному напрямку верхнім краєм. Чаша обертається навколо вертикальної осі. Синхронно з чашею із розплавленою масою обертається барабанний пристрій, що регулює частоту імпульсів струменів повітря. Розплав скла у чаші, що обертається, відкидається відцентровою силою на стінки чаші, рівномірно розподіляється і піднімається по її похилій поверхні. Дійшовши до верхнього краю чаші, плівка просувається в горизонтальному напрямку і надходить у зону імпульсного дуття стиснутого повітря. Імпульсні струмені стиснутого повітря направляють на плівку під кутом 45-70°. Розміри та товщину лусочок ЛПМ регулюють змінюючи тиск повітря та частоту імпульсів. Спосіб, що заявляється, надійний, зручний у використанні, дозволяє оперативно реагувати на зміни вихідних параметрів процесу (температура та в'язкість розплавленої маси, швидкість обертання чаші тощо), не потребує значних затрат для впровадження.