DD223467A1 - Verfahren zum trocknen von poroesen und faserfoermigen materialien, vorzugsweise von leder, fellen und pelzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Trocknen von Leder, Fellen, Pelzen und aehnlichen poroesen und faserfoermigen Materialien. Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Trocknungsprozess zu beschleunigen und die Qualitaet der poroesen und faserfoermigen Materialien zu verbessern. Erfindungsgemaess werden periodische Aenderungen des physikalischen Zustandes eines Trocknungsmediums hervorgerufen, die sich im Rahmen des eigentlichen Transportes des Trocknungsmediums ausbreiten. Die Aenderungen des physikalischen Zustandes werden durch Umfliessen eines Hinderniskoerpers, durch Aenderung der Durchflussoeffnung des Trocknungsmediums oder durch ein eingestelltes Druckpulsationselement in einer Unterdruckkammer erreicht. Die Erfindung ist anwendbar fuer die Trocknung von Leder, Kunstleder, Fellen, Pelzen, Papier, Textilien, Keramik und dgl.

Description

Verfahren zum Trocknen von porösen und faserförmigen Materialien, vorzugsweise von Leder, Fellen und Pelzen

Anwendung;sgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Trocknen von Leder, Fellen und Pelzen und ähnlichen porösen und faserförmigen Materialien unter Verwendung eines Trocknungsmediums.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Leder, Felle, Pelze und ähnliche poröse und faserförmige Materialien trocknet man im allgemeinen durch einen Strom des Trocknungsmediums, welches die Feuchtigkeit aufnimmt und außerhalb des zu trocknenden Materials abgibt. Der Strom des Trocknungsmediums wirkt auf das zu trocknende Material im gesamten Trocknungsprozeß mit konstantem Druck. Das Trocknungsmedium ist gewöhnlich erwärmte Luft. Der Trocknungsprozeß setzt sich zusammen aus dem Feuchtetransport in der porösen oder/ und faserförmigen Struktur des zu trocknenden Materials an dessen Oberfläche, wo sich eine sogenannte Grenzschicht herausbildet, und aus dem Feuchtetransport aus der Grenzschicht in das Trocknungsmedium. Bezüglich des Zeitverlaufs läßt sich dieser Trocknungsprozeß in zwei Zeitabschnitte unterteilen. Ijjl ersten Zeitabschnitt wird eine konstante Trocknungsgeschwindigkeit erreicht, das heißt, auf jede Zeiteinheit entfällt die gleiche an das Trocknungsmedium abgegebene Feuchtemenge. Diesererste Zeitabschnitt ist in dem Augenblick beendet, wenn sich der Feuchtetransport in der porösen oder/ und faserförmigen Struk-

tür zur Grenzschicht zu verlangsamen beginnt, wobei das Trocknungsmedium gegebenenfalls noch in der Lage wäre, die gleiche Feuchtemenge abzuführen. In diesem Augenblick beginnt der zweite Zeitabschnitt des .Trocknungsprozesses, in dessen Verlauf auch die Bedingungen für das unerwünschte Zusammenkleben und Schrumpfen der Fasern des zu trocknenden Materials entstehen. Es sind verschiedene Trocknungsmethoden von Leder und ähnlichen porösen und faserförmigen Materialien bekannt, die in unterschiedlichem Maße die oben angeführten Mängel einschränken sollen.

Nach der DE - OS 3OIOOO3 ist ein Trocknungsverfahren bekannt, bei dem das Leder zwischen zwei Folien in einer Kammer eingeschlossen wird. Die Kammer ist Teil einer Vakuumtrocknungsanlage und auf das Leder wirkt während des gesamten Trocknungsprozesses ein konstanter Unterdruck. Der Unterdruck wird gewählt, um einen niedrigen Siedepunkt der im Leder· enthaltenen flüssigen Substanz zu erzielen. Die Intensität der Feuchtigkeit sabführung aus dem zu trocknenden Material ist damit zwar höher, in der Endphase des Trocknungsprozessea kommt es aber wiederum zu einem Abfall der Trocknungsgeschwindigkeit und damit auch zu einer unerwünschten Verklebung und Schrumpfung der Lederfasern.

Bekannt ist weiterhin das Trocknungsverfahren, bei dem das Leder in ein elektrostatisches Hochfrequenzfeld eingebracht wird. Das Leder absorbiert also einen Teil der· Hochfrequenzenergie in seine Struktur, wo sie sich in Wärme umwandelt, die die im Leder enthaltene Feuchtigkeit verdampft. Die Hochfre-' quenzenergie beeinträchtigt dabei vorteilhaft die Oberflächenspannung der Feuchtigkeitsgrenzschicht, was die Trocknungsgeschwindigkeit erhöht. Die Trocknungsgeschwindigkeit hängt auch von der Menge der aufgenommenen Wärme ab, was sehr leicht zu einer lokalen Überhitzung führt, die sich in unerwünschter Verklebung und Schrumpfung der Fasern äußert. Weiterhin ist eine Trocknungsmethode bekannt, bei der das Leder der Wirkung eines Trocknungsmediums ausgesetzt ist, das gleichzeitig ein akustisches Feld bildet. (Boucher, R.M.G.: "Ultrasonic in processing", Chemical engineering, 68, 1961, Nr. 20). Das akustische Feld überträgt akustische Energie,;

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was die Hervorrufung von Druckänderungen des Trocknungsmediums bewirkt, in dessen Ergebnis eine relativ geringe gegenseitige Bewegung zwischen der Faserstruktur des Leders und der in den Poren der Fasern enthaltenen Flüssigkeit entsteht· Dabei entspricht die Größe und Geschwindigkeit der periodischen Änderungen dieser Bewegung der Amplitude und Frequenz des wirkenden akustischen Feldes. Die übertragene akustische Energie erzeugt also eine mechanische Wirkung» die sich als ein "Ausschütteln" der Flüssigkeit aus den Poren der Faserstruktur des Leders bezeichnen läßt, was positiven Einfluß auf die Trocknungsgeschwindigkeit hat, besonders im Abschnitt der sinkenden Trocknungsgeschwindigkeit. Durch Wirkung der akustischen Energie wird auch das Trocknungsmedium in Bewegung versetzt, welches so vorteilhaft die Oberflächenspannung der Trocknungsgrenzschicht beeinträchtigt, wodurch ebenfalls die Trocknungsgeachwindigkeit erhöht wird. Durch die Absorption der akustischen Energie kommt es auch zu einer Erwärmung des Leders und damit zu einer Beschleunigung des Trocknungsprozesses. Der Nachteil dieser Trocknungsmethode liegt darin, daß die erreichten Änderungen des physikalischen Zustandes im akustischen Feld in ihrer Größenordnung klein sind und damit eine geringe mechanische, auf das Leder übertragene, Wirkung haben. Im Falle, daß man als Generator des akustischen Feldes Sirenen verwendet, ist zu beachten, daß diese technisch aufwendig und empfindlich sind, besonders im Hinblick auf die große Feuchtigkeit und Aggressivität der in der Gerberei verwendeten Mittel·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Trocknungsprozeß zu beschleunigen und die Qualität der zu trocknenden Materialien zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die in porösen und faserförmigen Materialien, vorzugsweise Ledern, Fellen und Pelzen, enthaltene Feuchte

unter Verwendung eines Trocknungsmediums schneller aus der Struktur des zu trocknenden Materials herausgebracht und abgeführt werden kann. . Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß periodisch ausgelöste Änderungen des physikalischen Zustandes sich im. Rahmen des Transports des Trocknungsmediums ausbreiten. Periodische Änderungen des physikalischen Zustandes werden erreicht, .

.- wenn der Strom des Trocknungsmediums einen Hinderniskörper umfließt,

- durch Änderung des Durchmessers der Austrittsdüse des Stromes des Trocknungsmediums

- durch ein eingestelltes Element der Druckpulsationen.

Der Vorteil des Trocknungsverfahrens dieser Erfindung besteht darin, daß sich durch die Einwirkung des transportierten Trocknungsmediums mit den periodisch ausgelösten Änderungen des physikalischen Zustands die mechanische Wirkung erhöht, wodurch die Trocknungsgeschwindigkeit anwächst und sich grundlegend die Verklebung und Schrumpfung der Fasern des zu trocknenden Materials verringert. Bei Auslösung von periodischen Änderungen dadurch, daß der Strom des Trocknungsmediums einen Hinderniskörper umfließt, bilden sich Carmansche Wirbel, die periodisch auf das zu trocknende Material fallen, wo sie eine mechanische Wirkung ausüben. Bei Auslösung von periodischen Änderungen durch Veränderung des Durchmessers der Austrittsdüse des Stromes des Trocknungsmediums unterteilt sich der Strom in Teile mit verschiedenen physikalischen Zuständen. Diese Einzelteile des Trocknungsmediums treffen auf das zu trocknende Material auf, wo sie eine mechanische Wirkung ausüben. Bei Auslösung der periodischen Änderungen durch ein eingestelltes Element ändert das Trocknungsmedium periodisch seine physikalischen Zustände und diese Änderungen rufen auf dem zu trocknenden Material eine mechanische Wirkung hervor.

Die periodischen Änderungen des physikalischen Zustandes zusammen mit den Interaktionen mit dem zu trocknenden Material äußern sich als periodische Druckfluktuationen, die eine mechanische Wirkung hervorrufen, die sich in der gegenseitigen

Bewegung zwischen der Paserstruktur und der in den Poren des ζu.trocknenden Materials enthaltenen Flüssigkeit äußert. So kommt es zu einem vorteilhaften "Ausschütteln" der Flüssigkeit aus den Fasern, die sich dabei gleichzeitig auflockern, wodurch beim getrockneten Material eine bessere Weichheit und Biegsamkeit erzielt wird. Ein Teil der mechanischen Energie, die durch die mechanische Wirkung gewonnen wird, wandelt sich in Wärme um,· was sich- im Ansteigen des Diff ussionskoeff izienten äußert. Durch die gegenseitige Bewegung zwischen Faserstruktur und Flüssigkeit beschleunigt sich der Feuchtetransport in der Faserstruktur mit Richtung zur Grenzschicht, was vorteilhaft den gesamten Trocknungsprozeß beschleunigt, besonders seinen zweiten Abschnitt, wo sich die Trocknungsge-^ schwindigkeit verlangsamt. Damit wird der Energieverbrauch gesenkt und in bedeutendem Maße wird ein Zusammenkleben und Schrumpfen der Fasern des zu trocknenden Materials eingeschränkt. An der Oberfläche des zu trocknenden Materials kommt es zu einer Beeinträchtigung der Oberflächenspannung der Feuchtegrenzschicht und damit zu einer Erhöhung der Intensität des Wärmeüberganges aus dem Trocknungsmedium in die Faserstruktur und Feuchtigkeit aus der Faserstruktur in das Trocknungsmedium. Die Auslösung der periodischen Änderungen des physikalischen Zustandes des Trocknungsmediums, die an dessen Transport gebunden sind, ist gekennzeichnet durch relativ geringe Ansprüche betreffs der zugeführten Energie und der Konstruktion der Anlage. Dabei werden relativ große Änderungen des physikalischen Zustandes des Trocknungsmediums erreicht und damit auch eine große mechanische Wirkung auf das zu trocknende Material. Ein Vorteil der Trocknungsmethode dieser Erfindung besteht darin, daß bei Kombination mit anderen der bekannten Trocknungsmethoden die Vorzüge beider Methoden erhalten bleiben.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an drei Äusführungsbeispielen näher erläutert werden.

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Beispiel 1

Das zu trocknende Leder wird Strömen beheizter Luft ausgesetzt, wobei .jeder dieser Ströme vor dem. Auftreffen auf das zu trocknende Leder einen Hinderniskörper umfließt. Durch das Umfließen des Hinderniskörpers bilden sich die bekannten Carmanschen Wirbel, die als Druckfluktuation auftreten, durch die eine periodische mechanische Wirkung auf das zu trocknende Leder erzielt wird,

Beispiel 2

Das zu trocknende Leder ist der Einwirkung von Strömen erhitzter Luft ausgesetzt, wobei die Düsen der einzelnen Ströme mit elastischen Aufsätzen versehen sind. Durch den hindurchfließenden Strom erhitzter Luft ändert der elastische Aufsatz periodisch seinen Durchmesser, was wiederum periodische' Änderungen von Geschwindigkeit, Dichte und Druck des durchfließenden Stromes erhitzter Luft bewirkt. Im Endergebnis untergliedern sich also die austretenden Ströme periodisch in einzelne Teile mit verschiedenem Druckwert. Sie treffen auf das zu trocknende Material auf und rufen so eine mechanische Wirkung hervor.

Beispiel 3

Das Leder wird zwischen einer beheizten Grundplatte und einer porösen Andruckplatte eingeschlossen. Beide Platten sind in der Unterdruckkammer einer Yakuumtrocknungsanlage angeordnet. Im Absaugkreis der Unterdruckkammer ist ein eingestelltes Druckpulsat ionselement (z. B· ein Rotationsschieber) angebracht, das periodisch den Raum der Unterdruckkammer der Yakuumtrocknungsanlage von Umgebung abschließt. So wirken auf das zu trocknende Material periodische Druckänderungen, die eine mechanische Wirkung hervorrufen. Dabei bleiben die eigentlichen Vorzüge der Vakuumtrocknung erhalten, besonders die Senkung des Siedepunktes der in den Poren der Faserstruktur des Leders enthaltenen Flüssigkeit und damit auch die Erhöhung der Intensität des Abtransportes der verdampften Flüssigkeit.

Claims (3)

1. - 7 -

   Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zum Trocknen von porösen und faserförmigen Materialien, vorzugsweise von Leder, Fellen und Pelzen, unter Verwendung eines Trocknungsmediums, dessen physikalischer Zustand sich periodisch ändert, gekennzeichnet dadurch, daß der Transport der physikalischen Änderungen durch das Trocknungsmedium selbst geschieht.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur periodischen Änderung des physikalischen Zustandes ein Hinderniskörper im Strom des Trocknungsmediums angeordnet ist.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur periodischen Änderung des physikalischen Zustandes die öffnung der Austrittsdüse des Trocknungsmediums veränderlich ausgebildet ist«

   A-. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur periodischen Änderung des physikalischen Zustandes im Ansaugkreis einer Unterdruckkammer ein eingestelltes Druckpulsat ionselement angeordnet ist»