Verfahren zum Trocknen von Gegenständen aus porösem Kautschukmaterial.
Vorliegende lirfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trocknung von Gegenständen aus porösem Kautsehukmaterial, wie z. B.
Schwammgummi.
Bei der Herstellung von zusammendrückbarem, porösem Material, wie z. B. Schwammgummi, beeinträchtigen in den Poren des Materials zurückbleibende Substanzen die Qualität des Endproduktes. Es ist deshalb notwendig, diese unerwünschten Substanzen durch gründliches Waschen in Wasser zu entfernen, welchem nötigenfalls ein Reinigungsmittel beigefügt werden kann.
Beim gewöhnlichen Verfahren wird schaumiger Latex zuerst. geliert, dann vulka- nisiert und hierauf gewaschen und getrocknet.
Beim gewöhnlichen Trocknnngsprozess wird das Material einem erwärmten Luftstrom ausgesetzt. Es könnte auch Trocknung mit Hilfe von Vakuumapparaten oder mit Infrarotstrahlen angewendet werden, die gewöhnliche Apparatur besteht indessen aus einem offenen Trocknungsapparat, durch den ein Luftstrom geführt wird.
Um nun eine Überhitzung während der Trocknung zu verhüten, musste bisher die Temperatur der Trocknungsluft so niedrig gehalten werden, dass für eine befriedigende Trocknung gewöhnlich 16 Stunden oder noch mehr erforderlich waren. Trotzdem konnte aber nicht alles Wasser aus dem Innern des Schwammes entfernt werden, da die Struktur des Sehwammgummis, die im wesentlichen ein Netzwerk von offenen, miteinander verbundenen Zellen darstellt, nebst dem noch viele kleine, vollständig geschlossene Zellen enthält.
Beim üblichen Trocknungsverfahren kann die Flüssigkeit aus diesen Zellen nnr durch Diffusion durch die Wandungen derselben ausgeschieden werden. Infolgedessen wurde ein grosser Teil dieser eingeschlossenen Flüssig- keit durch die üblichen Heissluft-Trocknungs- verfahren nicht ausgeschieden.
Die Erfindung bezweckt nun ein raseheres und gleichförmigeres Trocknen von porösen Materialien, insbesondere von Schwammgummi, und ist dadurch gekennzeichnet, dass man zuerst die im innern Teil des Materials enthaltene Flüssigkeit in einen äussern Teil desselben dadurch überführt, dass man das Material in ein hochfrequentes Kondensatorfeld einbringt und hierauf die Gegenstände der Einwirkung einer Oberflächentrocknung unterwirft.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart des Verfahrens wird in einem Zeitpunkt gerade vor dem Eintreten einer Uberhitzung und nachdem der Dampf oder die Flüssigkeit ans einem beträchtlichen Teil des Innern des Gegenstandes ausgetreten ist, die Hoehfrequenz- erwärmung unterbrochen, und bevor eine beträchtliche Abkühlung eintreten kann, wird der Gegenstand der gewöhnlichen Oberflä ehentroeknung unterworfen, welche mittels eines Warmhifistromes, eines Infraroterhlitzers oder einer ähnlichen Einrichtung für die Trocknung der äussern Oberfläche und der Teile des porösen Gegenstandes ausgeführt werden kann.
Wenn das Material in ein elektrisches Hochfrequenzfeld gebraeht wird, entwiekelt sich im ganzen Gegenstand eine gleichmässige Wärme. Sobald die Verdampfungstemperatur erreicht ist, bildet sich im ganzen Körper des Gegenstandes Dampf, welcher vom Innern her nach der äussern Oberfläche des Gegenstandes wandert.
Unter der andauernden Wirkung des elektrischen Hoehfrequenzfeldes würde sich die getrocknete Region immer weiter gegen die Oberfläche hin ausdehnen. Um jedoch eine übermässige Erwärmung bei der Oberflächentrocknung der äussern Zone zu verhüten, wird die Hoehfrequenzerwärmung unterbrochen, bevor der Gegenstand im Innern vollständig trocken ist.
Meistens wird sogar das s Material dem elektrischen Hoehfrequenzfcld nur so lange ausgesetzt, bis die Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit im Innern des Gegenstandes erreicht ist. Kurz darauf wird die Hoehfrequenzerwärmung unterbrochen und der Gegenstand der üblichen Oberflächen- trocknung zum Abscheiden der Feuchtigkeit von der der Oberfläche nahen Zone unter- worfen.
Es ist klar, dass die Zeitdauer der Behandlung des Gegenstandes durch elektrische llochfrequenzerwärmung und des nachfolgenden Oberflächentroeknungsvorganges sich je nach der Grösse des Gegenstandes, der Zusa, mmensetzlmg oder dem Gefüge des Materials und der angewandten Wärmemenge ändert, und deshalb müssen diese Faktoren zur Erzielung der gewünschten Resultate ent- sprechend reguliert werden.
Es ist anzunehmen, dass die durch diese Behandlung erzielte unerwartet rasche und vollständige Trocknung auf die durch die ganze Masse des Gegenstandes hindurch erzeugte, gleiehförmige Erwärmung zurückzuführen ist, welche im Innern den Dampfdruck entwickelt und ein Abwandern der Feuchtigkeit nach der äussern Oberfläche bewirkt. Es ist anzunehmen, dass diese Trock- nung durch den Umstand erleichtert wird, dass die geschlossenen Zellen durch den innern Dampfdruck zerrissen werden und hierdurch das Wasser frei wird, welches beim Gelieren des Latexschaumes in den Wandungen der geschlossenen Zellen eingeschlossen wird.
Da ausserdem die maximale Hoehfrequenzerwär- mung in der nassen Zone auftritt, schreitet die Erwärmungswirkung allmählich von innen nach aussen zusammen mit der Wanderung der Feuchtigkeit fort. Der Grund für das schnellere Ansteigen der Temperatur im Innern des Gegenstandes als an der Aussenseite liegt darin, dass die Wärme aus dem Innern nicht so rasch abwandern kann. Aus diesem Grunde wird natürlich das Innere des Gegenstandes trotz des Trocknens ziemlich heiss.
Die in der mittleren Zone herrschende Temperatur wird während der nachfolgenden Oberflächentrocknung infolge des niedrigen Wärmeleitverntögens des Kaetschukmaterials vorübergehend zurückgehalten. Durch diese Temperaturverhältnisse wird ein Zurückfluten von Feuchtigkeit nach dem Innern wirksam verhindert. Dank dieser Trocknungs- behandlung erzielt man die wesentlichen Vorteile der Hochfrequenzbehandlung, nämlich eine rasche Erwärmung jener Teile, welche für die Oberflächentrocknungsmethoden am wenigsten zugänglich sind, und ein Platzen der kleinen geschlossenen Zellen in allen Teilen. Gegenüber der reinen Oberflächentroeknung ergibt sich dank dieser Umstände eine Verringerung der Trocknungszeit von 85 bis 95 %.
Ausserdem werden bei Anwendung der llochfrequenztrocknung Beschädigungen emp findlicher Materialien durch Überhitzen ver hütet.
Das vorliegende Verfahren ist besonders vorteilhaft für Materialien, welche bei über dem Siedepunkt der zu verdampfenden Flüssigkeit liegenden Temperaturen beschädigt werden. Das Verfahren ist mit besonderem Erfolg zum Trocknen von Schwammgummi aus s natürlichem oder synthetischem Gitman benutzt worden. Das nasse Material kann zwi schen die Elektroden in unmittelbarer Berührung mit denselben angebracht werden.
Gewünschtenfalls kann das Material auch in eine Form mit solchen dielektrisehen Eigenschaften eingebracht werden, dass die Form durch die Hochfrequenzenergie nicht in sol- chem Masse erwärmt wird, dass sich daraus ein Überhitzen der Gegenstände während der Ilochfrequenztroeknung ergibt. Die Form muss geeignete Öffnungen für das leichte Entweichen des Dampfes sowohl während der Hochfrequenzbehandlung als auch während der Oberflächentrocknung enthalten. Die verwendete Hochfrequenzenergie soll in der Grössenordnung von 20 bis 40 kW pro kg Trockengummi sein. Der Gegenstand kann während einer halben bis zwei Minuten der Hochfrequenzerwärmung mit einer Energie der oben angegebenen Grössenordnung behandelt werden, worauf er der üblichen Oberflächentrocknung unterworfen wird. Die Trocknung ist nach ungefähr 11/2 Stunden beendigt.
Die genaue, optimale Zeitdauer für jede Stufe der Troeknungsbehandlung müssen experimentell ermittelt werden.
Dank der Anwendung dieses Verfahrens kann die Anzahl der Einheiten oder des für die Oberflächentrocknung nötigen Raumes beträchtlich reduziert werden, da die Troeknungszeit von 12 bis 16 Stunden auf 1/2 bis 11/2 Stunden reduziert wird. Da die zu trocknenden Artikel nur einige wenige Minuten im Hochfrequenzfeld und 11/2 Stunden ungefähr im Oberflächentrockner verbleiben, kann mit einem einzigen Hoehfrequenzgenera- tor eine weit grössere Anzahl Stücke partiell getrocknet werden als mit einem Oberflächentrockenofen von gleichen Raumabmessungen.
Es können deshalb mehrere Trockenöfen oder ein einziger grosser Trockenofen verwendet werden, in welchem die Oberflächentrocknung von in einem einzigen Hochfrequenzgerät vorgetrockneten Gegenständen erfolgt. Ausserdem kann das beschriebene Verfahren sehr gut kontinuierlich durchgeführt werden, indem man eine Transportvorrichtung vorsieht, welche die zu trocknenden Gegenstände nacheinander zwischen den Elektroden und dann durch die Oberflächentroeknungsvorriehtung hindurchführt.
Durch das oben beschriebene Vorgehen beim Trocknen wird eine wesentliche Verbesserung des gesamten Wirkungsgrades erreicht.
Der grösste Teil der den Elektroden zugeführten elektrischen Energie wird in Wärme verwandelt. Da das Kautschukmaterial selbst eine geringe Wärmekapazität besitzt, wird fast die gesamte erzeugte Wärme durch die eingeschlossene Flüssigkeit aufgenommen.
PATENTANSPRITCHE :
I. Verfahren zum Trocknen von Gegenständen aus porösem Kautschukmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass man zuerst die im innern Teil des Materials enthaltene Flüssigkeit in einen äussern Teil desselben dadurch überführt, dass man das Material in ein hochfrequentes Kondensatorfeld einbringt und hierauf die Gegenstände der Einwirkung einer Oberflächentrocknung unterwirft.
Method for drying articles made of porous rubber material.
The present lirfindung relates to a method for drying articles made of porous chewing material, such as. B.
Sponge rubber.
In the manufacture of compressible, porous material, such as. B. sponge rubber, substances remaining in the pores of the material affect the quality of the end product. It is therefore necessary to remove these undesirable substances by washing them thoroughly in water, to which a detergent can be added if necessary.
In the ordinary process, foamy latex comes first. gelled, then vulcanized and then washed and dried.
In the usual drying process, the material is exposed to a heated air stream. Drying with the aid of vacuum apparatus or with infrared rays could also be used, but the usual apparatus consists of an open drying apparatus through which a stream of air is passed.
In order to prevent overheating during the drying process, the temperature of the drying air had to be kept so low that 16 hours or more were usually required for a satisfactory drying. Nevertheless, not all of the water could be removed from the interior of the sponge, since the structure of the sponge rubber, which is essentially a network of open, interconnected cells, also contains many small, completely closed cells.
In the usual drying process, the liquid can only be excreted from these cells by diffusion through the walls of the same. As a result, a large part of this trapped liquid was not excreted by the usual hot air drying processes.
The invention aims at a faster and more uniform drying of porous materials, in particular sponge rubber, and is characterized in that the liquid contained in the inner part of the material is first transferred into an outer part of the same by introducing the material into a high-frequency capacitor field and then subjecting the objects to the action of surface drying.
In a preferred embodiment of the method, at a point in time just prior to the occurrence of overheating and after the vapor or liquid has escaped from a considerable part of the interior of the object, the high frequency heating is interrupted and before any significant cooling can occur, the The object is subjected to the usual surface drying, which can be carried out by means of a Warmhifistrom, an infrared heater or a similar device for drying the outer surface and the parts of the porous object.
When the material is exposed to a high-frequency electrical field, a uniform heat develops throughout the object. As soon as the evaporation temperature is reached, vapor forms in the whole body of the object, which migrates from the inside to the outer surface of the object.
Under the constant effect of the high-frequency electrical field, the dried region would expand further and further towards the surface. However, in order to prevent excessive heating during the surface drying of the outer zone, the high frequency heating is interrupted before the object inside is completely dry.
Usually even the material is exposed to the high-frequency electrical field only until the vaporization temperature of the liquid inside the object is reached. Shortly thereafter, the high frequency heating is interrupted and the object is subjected to the usual surface drying to separate the moisture from the zone close to the surface.
It is clear that the duration of the treatment of the object by electrical hole frequency heating and the subsequent surface drying process changes depending on the size of the object, the composition or structure of the material and the amount of heat applied, and therefore these factors must be used to achieve the desired Results are regulated accordingly.
It can be assumed that the unexpectedly quick and complete drying achieved by this treatment is due to the uniform heating generated through the entire mass of the object, which develops the vapor pressure inside and causes the moisture to migrate to the outer surface. It can be assumed that this drying is facilitated by the fact that the closed cells are torn apart by the internal steam pressure and this releases the water that is trapped in the walls of the closed cells when the latex foam gels.
In addition, since the maximum high frequency heating occurs in the wet zone, the heating effect progresses gradually from the inside to the outside along with the migration of moisture. The reason for the faster rise in temperature inside the object than on the outside is that the heat from the inside cannot migrate as quickly. For this reason, of course, the inside of the article becomes quite hot in spite of drying.
The temperature prevailing in the middle zone is temporarily held back during the subsequent surface drying due to the low thermal conductivity of the bag material. These temperature conditions effectively prevent moisture from flowing back into the interior. Thanks to this drying treatment, the essential advantages of high-frequency treatment are achieved, namely rapid heating of those parts that are least accessible to the surface drying methods and bursting of the small closed cells in all parts. Compared to pure surface drying, this results in a reduction in drying time of 85 to 95%.
In addition, when using hole-frequency drying, damage to sensitive materials due to overheating is prevented.
The present method is particularly advantageous for materials which are damaged at temperatures above the boiling point of the liquid to be evaporated. The process has been used with particular success for drying sponge rubber made from natural or synthetic gitman. The wet material can be placed between the electrodes in direct contact with the same.
If desired, the material can also be introduced into a mold with dielectric properties such that the mold is not heated to such an extent by the high-frequency energy that the objects overheat during the drying of the hole frequency. The mold must contain suitable openings for the easy escape of steam both during the high frequency treatment and during the surface drying. The high frequency energy used should be in the order of magnitude of 20 to 40 kW per kg of dry rubber. The object can be treated for half a minute to two minutes of high-frequency heating with an energy of the order of magnitude specified above, after which it is subjected to the usual surface drying. The drying process is completed after about 11/2 hours.
The exact, optimal length of time for each stage of the drying treatment must be determined experimentally.
By using this method, the number of units or space required for surface drying can be reduced considerably, since the drying time is reduced from 12 to 16 hours to 1/2 to 11/2 hours. Since the articles to be dried only remain in the high-frequency field for a few minutes and approximately 11/2 hours in the surface dryer, a far greater number of pieces can be partially dried with a single high-frequency generator than with a surface drying oven with the same room dimensions.
It is therefore possible to use several drying ovens or a single large drying oven in which the surface drying of objects that have been predried in a single high-frequency device takes place. In addition, the method described can very well be carried out continuously by providing a transport device which guides the objects to be dried one after the other between the electrodes and then through the surface drying device.
The drying procedure described above achieves a significant improvement in overall efficiency.
Most of the electrical energy supplied to the electrodes is converted into heat. Since the rubber material itself has a low heat capacity, almost all of the heat generated is absorbed by the enclosed liquid.
PATENT CLAIMS:
I. A method for drying objects made of porous rubber material, characterized in that the liquid contained in the inner part of the material is first transferred to an outer part of the same by introducing the material into a high-frequency capacitor field and then subjecting the objects to surface drying subject.