PL87817B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób suszenia wyrobów z drewna i innych przedmiotów wyko¬ nanych z materialów wlóknistych w postaci bloku, zwlaszcza sposób bardzo szybkiego susze¬ nia, a przy tym lagodnego.

W procesie przyspieszonego suszenia drewna wystepuja dwa na pozór sprzeczne kryteria. Po pierwsze istnieje potrzeba wydajnego doprowa¬ dzania ciepla w celu odparowania wody, lecz z drugiej strony istotnym warunkiem jest to, by ogrzewanie drewna przeprowadzane bylo z róz¬ nych powodów, na tyle lagodnie, aby nie wysta¬ pilo jego uszkodzenie. Pogodzenie tych dwu kry¬ teriów napotyka w praktyce na powazne trud¬ nosci.

W procesie suszenia drewna w tradycyjnych u- rzadzeniach, za pomoca powietrza, konieczne jest zachowanie szczególnej ostroznosci, by nie dopro¬ wadzic do zniszczenia suszonego materialu. Szcze¬ gólnie wazne jest by predkosc suszenia powietrz- chrii drewna nie byla zbyt duza w porównaniu z predkoscia suszenia wewnetrznych jego czesci, gdyz w tym przypadku nastepuja wypaczenia, szczeliny w rdzeniu i odbarwienie * drewna. Tem¬ peratura czynnika suszacego musi wiec toyc utrzy¬ mywana na niskim poziomie, a ponadto suszace powietrze powinno posiadac pewna okreslona wil¬ gotnosc.

Rezultatem jest wiec niska predkosc suszenia.

Jesli nawet mozliwe byloby — co jest malo pra- wdopodofone — rozwiazanie tych problemów wy¬ stepujacych przy powietrznym suszeniu drewna, pozostaja zagadnienia zwiazane z przewodzeniem ciepla. Gdy czynnikiem suszacym jest powietrze, niemozliwe jest zapewnienie wymaganego, dla szybkiego suszenia, przewodzenia ciepla. W zwiaz¬ ku z tym wymagana róznica temperatur pomie¬ dzy czynnikiem suszacym, a drewnem jest zdecy¬ dowanie zbyt wysoka.

Znane sa sposoby suszenia przy wykorzystaniu gazów innych niz powietrze. Gazy te obnizaja czesciowo cisnienie atmosferyczne niezbedne do przemiany wody w pare opuszczajaca drewno.

Inaczej mówiac, powstaje podcienienie, przy któ¬ rym obnizony jest punkt wrzenia wody, w wy¬ niku czego woda w postaci pary szybciej opusz¬ cza drewno. Stosuje sie takie gazy, które moga w postaci skondensowanej zostac odzyskane po operacji suszenia.

W takim przypadku suszenie moze byc przepro¬ wadzane zdecydowanie szybciej i przy nizszej temperaturze niz przy zastosowaniu powietrza.

Ilosc ciepla niezbednego do odparowania zawartej w drewnie wody nie zmniejsza sie poniewaz cie¬ plo parowania w obydwu przypadkach jest takie samo. Istnieje równiez niebezpieczenstwo zbyt szybkiego suszenia powierzchni drewna i wysta¬ pienia w konsekwencji uszkodzen suszonego ma¬ terialu. Ponadto stosowany gaz, podobnie jak po¬ wietrze, ma niska pojemnosc cieplna, nie jest wiec 87 81787 817 3 dobrym nosnikiem ciepla. Suszenie gazem, chociaz bardziej skomplikowane niz powietrzem, nie daje wyrazniejszych korzysci.

Znane sa sposoby bezposredniego elektrycznego ogrzewania wewnetrznych czesci drewna, przy czym mozliwe jest suszenie szybkie i raczej bez uszkodzenia produktów. Sposoby te sa jednakze trudne do stosowania w przypadku duzych belek drewnianych, a ponadto stosowanie ich jest bar¬ dzo kosztowne.

Znane sa równiez sposoby suszenia, w których jako czynnik ogrzewajacy drewno stosowane sa rózne ciecze. Nie znalazly one jednak szerszego zastosowania, przede wszystkim ze wzgledu na trudny do okreslenia wplyw tych cieczy na ja¬ kosc suszonego materialu.

W zwiazku ze stosowaniem impregnacji, susze¬ nia i zabarwiania drewna metoda Hagera (szwedz¬ ki opis patentowy nr 301870), stwierdzono, ze suszenie drewna przy zastosowaniu oleju o wy¬ sokiej temperaturze wrzenia pozwala uzyskac nie¬ oczekiwanie szybkie suszenie bez ujemnych skut¬ ków. W procesie tym pewna ilosc oleju zostaje zaabsorbowana przez drewno, ale poprzez odpo¬ wiednie zabiegi ilosc ta moze byc utrzymana na bardzo niskim poziomie.

Pozostalosc oleju moze byc obnizana do ilosci nie wiekszej niz wymagana jest do osiagniecia niektórych zadanych rezultatów procesu Hagera.

Przy zwyklym suszeniu moze jednakze byc nie¬ pozadane wprowadzenie do drewna nawet ma¬ lych ilosci oleju.

Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze przeznaczone do suszenia wilgotne drewno wpro¬ wadza sie do metalowego cylindra przystosowa¬ nego do zamykania. Do cylindra wprowadza sie równiez produkt rafinacji ropy naftowej jako czynnik suszacy za pomoca którego przeprowadza¬ ne jest suszenie. Temperatura wrzenia czynnika suszacego wynosi okolo 200°C. Czynnik ogrzewa sie do temperatury 80°C. Nastepnie obniza sie znacznie cisnienie tak, ze nastepuje odparowanie wody zawartej w drewnie. Pare wodna wydosta¬ jaca sie z drewna oraz pewna ilosc odparowanego czynnika suszacego doprowadza sie do chlodnicy — skraplacza i uzyskany tu kondensat odprowa¬ dza sie nastepnie do naczynia zbiorczego. Tutaj nastepuje oddzielenie czynnika suszacego i skie¬ rowanie go do ponownego wykorzystania.

Po wysuszeniu drewna do okreslonego stopnia, usuwa sie z cylindra czynnik suszacy. Odbywa sie to przy utrzymaniu obnizonego cisnienia. Pod¬ cisnienie utrzymuje sie w cylindrze nawet przez pewien czas po odprowadzeniu czynnika, w celu odparowania z goracego drewna pozostalego na jego powierzchni czynnika. Drewno tak uzyskane gotowe jest do dalszej obróbki lub wykorzystania.

Omówione teraz zostana szczególowo poszczegól¬ ne zabiegi opisanego w skrócie procesu.

Odpowiednie urzadzenie zawiera stalowy cy¬ linder zaopatrzony na koncu w pokrywe przysto¬ sowana do otwierania i zamykania. Na cylindrze znajduje sie plaszcz grzejny umieszczony tak, ze cylinder wraz ze swoja zawartoscia moze zostac ogrzany. Ogrzewanie moze byc równiez zrealizo- wane przez zastosowanie rur grzejnych wewnatrz cylindra lub w inny podobny sposób. Jako czyn¬ nik grzewczy moze byc zastosowana woda lub inny plyn taki jak olej lub para. Cylinder po- winien byc termicznie izolowany.

Cylinder polaczony jest ze zbiornikiem, zawie¬ rajacym czynnik suszacy, za pomoca przewodu u- mozliwiajacego doprowadzenie i odprowadzenie czynnika. Zapewniona musi byc mcjzliwosc odpro- wadzenia czynnika, gdy w cylindrze istnieje ob¬ nizone cisnienie, w tym celu stosuje sie odpo¬ wiednia pompe lub wykorzystuje sie przeplyw grawitacyjny do polozonego nizej zbiornika, w którym panuje Obnizone cisnienie.

Cylinder zaopatrzony jest ponadto w przewód do odprowadzania par do chlodnicy, gdzie zostaja one skroplone odpowiednio do postaci wody i cie¬ klego czynnika chlodzacego. Kondensat z chlod¬ nicy doprowadzany jest nastepnie do zbiornika, w którym nastepuje rozdzielenie wody i czynnika chlodzacego. Czynnik chlodzacy wykorzystywany jest ponownie. Nie ma wiekszego znaczenia, jesli pewna ilosc wody pozostaje w czynniku chlo¬ dzacym — natomiast oddzielona wada nie powin¬ na zawierac czynnika chlodzacego.

Z chlodnica lub zbiornikiem polaczona jest od¬ powiednio pompa prózniowa do obnizania cisnie¬ nia w cylindrze, chlodnicy i. zbiorniku rozdziela¬ jacym. Urzadzenie zaopatrzone jest ponadto w odpowiednie przyrzady pomiarowe. Urzadzenie moze sie róznic szczególami, lecz szczególy te nie wymagaja blizszego omówienia.

Wprowadzone do cylindra drewno umieszczone jest tak, aby w trakcie suszenia nie moglo unosic sie w plynie i opierac sie o górna powierzchnie cylindra. Czynnik suszacy wprowadzany jest za¬ zwyczaj w takiej ilosci, ze gdy zostaje on spienio¬ ny w wyniku zmieszania, w trakcie suszenia, z pecherzami pary, pokrywa calkowicie suszone drewno. Czynnik suszacy nie wypelnia wiec cal¬ kowicie cylindra tworzac ponad drewnem swo¬ bodna spieniona powierzchnie, z ponad której po¬ przez rure odprowadzane sa do chlodnicy-skra- placza pary czynnika chlodzacego i wody. Za¬ sadniczo niezbedne jest stopniowe uzupelnianie ilosci czynnika suszacego, w trakcie operacji su¬ szenia.

Jako czynnik suszacy stosowane sa plyny nie mieszajace sie z woda i majace temperature w okreslonym przedziale temperatur (majace odpo¬ wiednia krzywa nasycenia). Dolna granica tempe¬ ratury wrzenia ograniczona jest tym, ze powinno byc mozliwe ogrzanie drewna przy podcisnieniu, bez spowodowania gwaltownego wrzenia lub spie¬ nienia czynnika, czego rezultatem byloby szybkie parowanie.

Niepozadane szybkie parowanie powoduje do¬ datkowe utrudnienia w prowadzeniu procesu, przejawiajace' sie w zmniejszeniu szybkosci su¬ szenia, koniecznosci ciaglego uzupelniania ilosci czynnika, zwiekszeniu zuzycia ciepla i konieczno¬ sci przeprowadzenia odzysku zwiekszonej ilosci czynnika.

Mozliwe jest prowadzenie procesu suszenia przy M wykorzystaniu czynnika o stosunkowo niskim 40 45 5087 817 punkcie wrzenia. Jako czynniki suszace stosuje sie substancje o temperaturze wrzenia 150—il60°C a nawet nizszej. Bardziej korzystnie stosuje sie czynniki o temperaturze wrzenia okolo 180°C.

Proces suszenia jako taki jest latwiejszy do prze¬ prowadzenia gdy temperatura wrzenia czynnika jest wysoka. Temperatura wrzenia nie moze byc zbyt wysoka, gdyz w tym przypadku czynnik 'po¬ zostaje w drewnie po procesie suszenia. Czynnik musi zostac z drewna odparowany. Górna grani¬ ca temperatur jaka osiagac moze temperatura wrzenia czynnika wynosi 250°C lub nieco ponizej tej wartosci. Z róznych wzgledów najkorzystniej stosuje sie czynniki o temperaturze wrzenia 200— —250°C, zwlaszcza 200—220°C, to jest okolo 200°C lub nieco powyzej.

Przykladowo, czynnik suszacy stanowi miesza¬ nine produktów naftowych. Ewentualnie stosuje sie rózne rozpuszczalniki organiczne zawierajace np. chlor. Korzystnie ze wzgledów ekonomicznych stosuje sie tanie produkty naftowe. Ponadto sub¬ stancje stosowane w sposobie wedlug wynalazku powinny byc bezwonne, a w kazdym razie pozba¬ wione nieprzyjemnego zapachu. Jest to szczegól¬ nie wazne gdy niewielkie ilosci skladników czyn¬ nika, których punkt wrzenia jest stosunkowo wy¬ soki, pozostana w drewnie. Temperatura zaplonu czynnika powinna byc mozliwie najwyzsza.

Sposród rozpuszczalników organicznych zwiazki zawierajace chlor maja te zalete, ze sa raczej ognioodporne. Sa one zdecydowanie drozsze niz proste produkty naftowe. Z tego wzgledu wazne jest ich odzyskiwanie mozliwie w najwiekszym stopniu. Wybór substancji majacych nieco nizsza temperature wrzenia uzasadniony jest latwoscia odzyskiwania czynnika. Chociaz proces suszenia odbywa sie w zamknietym pojemniku, nalezy brac pod uwage szkodliwosc dla zdrowia substancji za¬ wierajacych chlor. Przy stosowaniu produktów naftowych w celu podwyzszenia temperatury za¬ plonu czynnika korzystne jest dodanie chlorow¬ ców.

Produkty naftowe zawierajace wysoko aroma¬ tyczne skladniki i niektóre inne okreslone rozpu¬ szczalniki powoduja zazwyczaj wylugowanie zywic z drewna. Czynnik suszacy w tych przypadkach zostaje silnie zabarwiony na zólto. Po obróbce pewnej ilosci partii belek ustala sie stan równo¬ wagi (nasycenia), w którym zasadniczo taka sama ilosc zywicy wprowadzana jest do drewna jak i wylugowana.

Ze wzgledu na to, ze lugowanie nie jest tak istotne jak moze sie to wydawac, czynniki te nie powinny byc wybierane w pierwszej kolejnosci.

Jak dotychczas, najbardziej odpowiednie sa pro¬ dukty naftowe o niskiej zawartosci skladników aromatycznych, zasadniczo nie wykazujace niemi¬ lego zapachu.

Niektóre tego rodzaju produkty sa wrazliwe na dzialanie utleniajace powietrza. Rezultatem utle¬ niania jest utworzenie skladników o wyzszej tem¬ peraturze wrzenia, oraz straconych osadów. Przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku nie napot¬ kano na zadne trudnosci zwiazane z utlenianiem.

Tlumaczy sie to prawdopodobnie tym, ze proces prowadzony jest przy obnizonym cisnieniu i utle¬ niajace powietrze nie moze sie calkowicie kon¬ taktowac z czynnikiem suszacym.

Jako bardzo korzystny czynnik w sposobie wed- lug wynalazku stosuje sie produkt naftowy o tem¬ peraturze wrzenia 187—212°C. Czynnik ten Jest bezbarwny, nie zawiera skladników aromatycz¬ nych i nie wykazuje wyraznego zapachu. Tem¬ peratura zaplonu wynosi 55°C Przy zastosowa- niu tego czynnika mozliwe jest, jak stwierdzono, szybkie przeprowadzenie suszenia drewna przy za¬ chowaniu naturalnego zabarwienia i z bardzo wy¬ soka mozliwoscia odzyskiwania czynnika. Czynnik ten ma handlowa nazwe „Shellsol T". Inny po- dobny wyrób o nazwie „Shellsol K" charaktery¬ zuje sie temperatura wrzenia 191—257°C. Górna granica przedzialu temperatur wrzenia wydaje sie dla tego produktu nieco zbyt wysoka, a przedzial temperatur nieco zbyt szeroki. Temperatura za- M plonu wynosi 66°C. Z innych odpowiednich czyn¬ ników suszacych, które nie dorównuja jednak opisanym powyzej, wymienic nalezy dwuchloro- benzen, dwuchloropentah, tetralin itp.

Do wybranego czynnika suszacego dodaje sie ewentualnie skladniki zmieniajace okreslone wla¬ sciwosci drewna. Nalezy do nich wosk dajacy wodoodporna powierzchnie, substancje wybielaja¬ ce powodujace rozjasnienie zabarwienia drewna, substancje powodujace utwardzenie powierzchni, takie jak zywice i olej lniany, substancje chro¬ niace przed ciemnieniem drewna, wytrawianiem lub powodujace ognioodpornosc, oraz barwniki.

Dodatki te, lub efekty ich dzialania; pozostaja w drewnie po operacji suszenia.

W celu zredukowania stopnia pienienia sie czyn¬ nika w czasie suszenia mozna dodawac srodki przeciwpianowe, ale nie jest to konieczne. Do¬ brym srodkiem tego rodzaju jest alkohol oktylo- wy. 40 W powyzszym przykladzie temperatura procesu suszenia wynosila 80°C. Jest to w wiekszosci przypadków najbardziej odpowiednia temperatura* Oczywiscie suszenie mozna przeprowadzac rów¬ niez w innych temperaturach. W przypadku gdy "suszone drewno latwo ulega uszkodzeniom, sto¬ suje sie temperature 5 nizsza. Suszenie trwa wówczas dluzej, ale pomimo to jest bardzo szybkie w porównaniu z konwen¬ cjonalnymi metodami. Stosowanie temperatur po-r M wyzej 90°C nie jest konieczne.

Cisnienie t powinno byc dostatecznie obnizone, aby moglo nastapic energiczne wrzenie wody, lecz nie na, tyle by nastepowalo szybkie parowanie czynnika. Proces przebiega najkorzystniej, jesli cisnienie obnizone jest na tyle, na ile pozwala zastosowany czynnik, im wyzsza temperatura wrzenia czynnika tym wyzsze powinno byc pod¬ cisnienie. Bardzo waznym parametrem jest róz¬ nica pomiedzy cisnieniem odpowiadajacym tern- peraturze wrzenia wody a zastosowanym cisnie¬ niem.

Ta róznica cisnien pokonac musi szereg opo¬ rów. Pomaga ona nie tylko w parowaniu wody i usuwaniu pary, ale oddzialuje na pewna glebo- w kosc wglab drewna. Wewnatrz idrewna podciShie- 45 517 ¦* nie jest mniejsze niz na zewnatrz drewna w cy¬ lindrze, gdyz drewno nie jest calkowicie prze¬ puszczalne. Jednakze podcisnienie wewnatrz dre¬ wna powinno byc dostateczne, aby znajdujaca sie tam woda mogla wrzec. Znaczenie wielkosci podcisnienia staje sie jasne, jesli uwzgledni sie fakt, ze stopniowy wzrost temperatury w drewnie przebiega wolniej. Wynika z powyzszego, ze im wieksze sa rozmiary drewna tym wyzsze podci¬ snienie i temperature nalezy stosowac.

Nalezy równiez zwrócic uwage na jeszcze jeden szczegól. Bóznica cisnien musi pokonac cisnienie czynnika suszacego, aby te czesci drewna, które znajduja sie ponizej poziomu czynnika, zwlaszcza przy dme. zbiornika, znajdowaly sie równiez w warunkach obnizonego cisnienia.

Cisnienie czynnika jest jednakze raczej niskie, gdyz czytinik zmieszany z pecherzami pary ma stosunkowo niewielki ciezar wlasciwy. Jesli na dnie zbiornika oraz w wyzszych jego partiach wa¬ runki suszenia nie sa odpowiednie, to róznice te sa niewielkie i z zasady nie maja praktycznego znaczenia.

Temperatura wrzenia czynnika, temperatura su¬ szenia oraz stosowane podcisnienie zalezne sa od wymienionych warunków. Na parametry te moga miec wplyw równiez inne szczególne warunki.

Tak wiec przy zastosowaniu taniego czynnika mozna zastosowac destylacje jesli wskazane jest uzycie czynnika latwo parujacego, luib dopuscic pewne starty czynnika pozostajacego w drewnie, gdy trudno paruje. Tego rodzaju postepowanie na¬ lezy jednak do wyjatków.

"Na ogól latwo jest ustalic* optymalne granice parametrów procesu przy stosowaniu okreslonego czynnika suszacego. W celu wyjasnienia tych i pewnych zwiazanych zf nimi zagadnien i faktów, przedstawia sie ponizsza tablice, która moze slu¬ zyc jako dodatkowe zródlo informacji. W tablicy 1 podano cisnienia pary wodnej dla wody w tem¬ peraturze 80°C i 66^G i cieczy organicznych o temperaturze wrzenia 120—22d°C.

Tablica 1 Temperatura wrzenia 100°C (woda) 120 160 180 200 220 80°C 355 mm Hg 200 50 60°C 149 mm Hg 90 3 2 Nalezy zaznaczyc, ze powyzsza tablica sluzyc moze jako material pogladowy. Wartosci podane dla substancji organicznych nalezy traktowac jako przyblizone. Jak wiadomo, krzywe cisnienia par dla róznych substancji o tej samej temperaturze wrzenia nie sa identyczne, chociaz róznice sa nie¬ wielkie.

Wartosci cisnienia par dla czynnika o nazwie „Shellsol T" podano w tablicy 2. 817 8 Tablica 2 Temperatura . 25°C 50 75 100 Cisnienie 1,4 mm Hg 4,2 . 10,6 46,0 1 Z powyzszego wynika, ze substancje o tempera¬ turze wrzenia okolo 120°C maja stosunkowo wy¬ sokie cisnienie nasycenia pary przy wymienio¬ nych temperaturach osuszenia.

Dla substancji wrzacych w temperaturze 160°C cisnienie to jest zdecydowanie nizsze. Dalsze ob- nizszenie cisnienia par moze byc obserwowane dla substancji wrzacych w temperaturze 180°C, które to substancje moga byc stosowane do su- szenia w temperaturze 60°C i ewentualnie w tem¬ peraturze 80°C. W tym ostatnim przypadku ko¬ rzystniej stosuje sie substancje o wyzszej tempe¬ raturze wrzenia. Racjonalna wartosc osiaga ci¬ snienie nasycenia par przy suszeniu w tempera- turze 80°C dla substancji o temperaturze wrzenia okolo 200°C.

W temperaturze 80°C cisnienie nasycenia dla pary wodnej wynosi 355 mm Hg. Aby uzyskac wrzenie wody w" tej temperaturze rzeczywista wartosc cisnienia powinna byc jeszcze nizsza, przy czym dla temperatury 60°C podana wartosc spada do 149 mm Hg. Tak wiec uzyskanie wlasci¬ wej róznicy cisnien znacznie latwiej osiagnac w temperaturze 80°C niz w temperaturze 60°C. Róz- ac nica ta jest niezbedna do pokonania wewnetrz¬ na nych oporów w drewnie, cisnienia czynnika, strat w przewodach laczacych zbiornik z chlodnica itp.

Z powyzszego wynika, iz warunki suszenia sa znacznie korzystniejsze w temperaturze 80°C niz w temperaturze 60°C.

Jak wyzej wspomniano, podcisnienie powinno byc mozliwie najwyzsze przy uwzglednieniu wy¬ branego czynnika suszacego. Wysokosc cisnienia, na , które odporny jest czynnik zalezna jest w 45 pewnym stopniu od przyjetego stopnia jego odde¬ stylowania. Wydaje sie najkorzystniej utrzymy¬ wac podcisnienie na wartosci 2—4 razy nizszej niz cisnienie nasycenia par czynnika w tempera¬ turze suszenia. W warunkach laboratoryjnych ci- 50 snienie Wynosilo 2—lOtyo cisnienia atmosferyczne¬ go, to znaczy 15—150 mm Hg. Wieksze podcisnie¬ nia wybiera sie dla czynnika o wyzszej tempera¬ turze wrzenia, a nizsze dla czynników o nizszej temperaturze wrzenia. Dla temperatury 60°C ko- 55 rzystnie stosuje sie wieksze podcisnienia ze wzgle¬ du na maly margines, niz przy temperaturze 80°C.

Zastosowanie czynnika o nazwie „Shellsol T" i w temperaturze 80°C wymaga cisnienia 20—120 mm Hg. 60 W przyjetym zakresie warunków prowadzenia procesu stosuje sie z zasady nizsze cisnienia. Dla czynnika o temperaturze wrzenia okolo 200°C sto¬ sowano cisnienie wynoszace 15—40% cisnienia atmosferycznego w temperaturze suszenia wyno- 65 szacej 80°C.9 W celu utrzymania wysokiej prózni oraz osiag¬ niecia dobrych efektów suszenia niezbedne jest stosowanie efektywnego chlodzenia. Rezultatem malo efektywnego chlodzenia sa straty ogrzanego czynnika poprzez pompe prózniowa, przy czym pompa pracuje w warunkach znacznego obciaze¬ nia poniewaz odprowadza pare. Gdy stosowane jest efektywne chlodzenie, straty nie wystepuja, a pompa .pracuje przy • bardzo malym obciazeniu — praktycznie zadnym.

Istotnym szczególem jest w zwiazku z tym to, ze cisnienie na poczatku procesu suszenia moze byc wyzsze, a nastepnie zmniejszane do zalozonej wartosci. W poczatkowej fazie procesu znaczne ilosci wody odprowadzane sa w postaci pary z zewnetrznej warstwy drewna i w zwiazku z tym wystepowac moze silne spienienie czynnika. Po¬ wstawanie piany moze zostac zredukowane przez zastosowanie poczatkowo wyzszego cisnienia. In¬ tensywne spienienie zazwyczaj znacznie zwieksza odparowanie czynnika suszacego.

Z drugiej strony nie wydaje sie by istnialy powody do utrzymywania niskiej temperatury w poczatkowej fazie procesu. Na tym polega róz¬ nica w stosunku do konwencjonalnego suszenia.

Jezeli od poczatku suszenia utrzymywana jest mozliwie najwyzsza temperatura, cieplo doprowa¬ dzone zostaje do drewna i nastepnie wykorzystane po zmniejszeniu cisnienia. Jednakze pojemnosc cieplna nie jest z zasady wystarczajaca do osiag¬ niecia najwyzszej temperatury ód poczatku pro¬ cesu. Poczatkowa temperatura jest wiec z tego powodu nizsza. W tym przypadku obnizona tem¬ peratura przyczynia sie do zredukowania spienie¬ nia czynnika w poczatkowym okresie procesu su¬ szenia.

Po suszeniu czynnik suszacy odprowadzany jest z cylindra przy utrzymaniu obnizonego cisnienia, jak to powyzej stwierdzono. Jesli odprowadzanie czynnika nastepuje przy normalnym cisnieniu, cisnienie atmosferyczne powoduje wtloczenie zna¬ cznych ilosci czynnika suszacego do wysuszonego drewna.

Po usunieciu czynnika z cylindra, drewno po¬ zostaje w nim nadal przy utrzymanym niskim, lub jeszcze bardziej obnizonym' cisnieniu. W tym czasie pozostaly w drewnie czynnik suszacy odpa¬ rowuje, a temperatura drewna obniza sie. Przy takim sposobie prowadzenia suszenia, jedynie nie¬ wielka ilosc czynnika pozostaje w drewnie, w przypowierzchniowych jego warstwach. Drewno otrzymuje w czasie suszenia znaczna ilosc ciepla.

Cieplo to jest wystarczajace do odparowania prze¬ wazajacej ilosci lub calosci czynnika. Drewno jest dobrze izolowane termicznie. Cylinder zaopatrzony jest w izolacje cieplna a ponadto izolujaco dziala istniejaca tam próznia. Ponadto przewodnosc ciepl¬ na jest niska — drewno jest dobrym izolatorem — w zwiazku z czym odprowadzanie ciepla z dre¬ wna jest powolne. Pozostala w drewnie znaczna ilosc ciepla wykorzystana zostaje do praktycznie calkowitego Odparowania pozostalego w drewnie czynnika suszacego.

Nalezy zwrócic uwage na pewne róznice wy¬ stepujace w porównaniu z konwencjonalnym su- 17 817 szeniem powietrznym. Przy suszeniu powietrznym wazne jest zapewnienie dostatecznych odstepów pomiedzy poszczególnymi kawalkami drewna, oraz zapewnienie silnej cyrkulacji powietrza obejmu- jacej wszystkie umieszczone w cylindrze kawalki drewna. W przeciwienstwie do tego warunki su¬ szenia wedlug wynalazku, wykazuja pewne po- * dobienstwo do warunków wystepujacych w proce¬ sie parowego ogrzewania. £ara wedruje samoczyn- nie ku chlodnym miejscom i oddaje swoje cieplo w wyniku kondensacji, wlasnie tam gdzie cieplo to jest potrzebne.

Ponadto w wyniku kondensacji powstaje próz¬ nia "i para doplywa do tych miejsc tak dlugo jak istnieje zapotrzebowanie na cieplo — nawet jesli kanaly doplywowe sa waskie.

Dopóki czynnik suszacy paruje pod dzialaniem lokalnego nagrzania, tworzone jest w tych miej¬ scach nadcisnienie w stosunku do otoczenia. Para opuszcza wiec drewno nawet jesli szczeliny prze¬ plywowe sa waskie.

Dalsza zaleta sposobu wedlug wynalazku jest to, ze cieplo parowania czynnika jest niskie i wynosi z zasady V5 ciepla parowania wody. Poniewaz w tym okresie nastepuje zmniejszenie odparowywa¬ nia czynnika zawartego w drewnie, latwo jest stopniowo obnizac cisnienie przy wzroscie mozli¬ wosci- odprowadzania czynnika z drewna. Nawet jesli obróbka jest bardzq efektywna, okres ten moze nie byc zbyt ograniczony w czasie. Miedzy innymi zalecane jest ze wzgledu na wplyw desz¬ czu, wilgotnosci itp. pozostawienie drewna po suszeniu w cylindrze az do ostygniecia.

Jesli to jest wskazane moga byc podjete inne 3S srodki w celu ulatwienia odparowania pozostalego w drewnie czynnika. Poza utrzymaniem lub pod¬ wyzszeniem prózni mozna zastosowac podwyzsze¬ nie temperatury w koncowym okresie procesu suszenia. Mozna ponadto wprowadzac gorace po- 40 wietrze w ograniczonych ilosciach. Powietrze to równoczesnie 'podwyzsza nieco cisnienie. Ryzyko zwiazane z tym jest w tej sytuacji niewielkie.

Pozostale ilosci czynnika sa w tym momencie tak male, ze nie moga zostac wprowadzone do wnetrza drewna pod dzialaniem zwiekszonego cisnienia.

Zaabsorbowane sa one przez komórki polozone pfrzy powierzchni i nie ma mozliwosci mechanicz¬ nego ich przemieszczenia.

Zamiast powietrza moze byc na tym etapie pro¬ cesu wprowadzona para. Wlasciwym postepowa¬ niem jest wprowadzenie na dno cylindra pewnej ilosci goracej wody, przy utrzymaniu ogrzewania.

Sukcesywnie powstajaca sprzez parowanie wody para, stwarza warunki obróbki drewna para.

Obróbka taka polega na wodno-parowym desty¬ lowaniu czynnika.

Tego rodzaju obróbka powoduje latwe odpa¬ rowanie substancji o stosunkowo wysokim punk¬ cie wrzenia. Male ilosci czynnika pozostajace w 00 drewnie maja stosunkowo wysoki punkt wrzenia.

Nie wykazuja one zdecydowanie zadnego nieko¬ rzystnego wplywu na drewno.

Jako dodatkowa informacje mozna podac, ze czas parowania jednego mililitra plynu „Shellsol 65 T" rozlanego na szkle w temperaturze 80°C wy-87 817 ii nosil 80 minut, w temperaturze 60°C — 210 minut, a w temperaturze 20°C nieco mniej niz dobe. Od¬ powiednie cyfry dla plynu „Shellsol K" wynosza 200 minut, 12 godzin i 10 dób. W tym ostatnim produkcie skladniki o wysokiej temperaturze wrzenia w sposób wyrazny wydluzyly czas calko¬ witego wyparowania. Parowanie odbywalo sie przy normalnym cisnieniu. • Z zasady nie ma potrzeby umieszczania prze¬ kladek pomiedzy suszonymi kawalkami drewna.

W czasie suszenia drewno otoczone jest przez czynnik suszacy. Czynnik charakteryzuje sie duza pojemnoscia cieplna. Podlega on intensywnemu mieszaniu pod dzialaniem pecherzy pary opusz¬ czajacych drewno, które maja ze wzgledu na ob¬ nizone cisnienie bardzo duza objetosc. Ponadto ciezar wlasciwy drewna i czynnika jest zblizony, co tlumaczy dlaczego nacisk pomiedzy poszcze¬ gólnymi kawalkami drewna jest bliski zeru, dzie¬ ki czemu mozliwy jest pewien ruch tych kawal¬ ków w plynie.

W poczatkowej fazie procesu suszenia, wilgotne drewno ma z zasady ciezar wlasciwy wyzszy niz czynnik suszacy zmieszany z pecherzami pary. W miare uplywu czasu drewno wysycha i staje sie lzejsze, przy czym ilosc pecherzy w czynniku su¬ szacym maleje powodujac ciagle zwiekszanie cie¬ zaru wlasciwego mieszaniny. Po pewnym czasie nastepuje zrównanie ciezarów wlasciwych drewna i mieszaniny czynnika z pecherzami i stan teri utrzymuje sie w ciagu znacznej czesci okresu su¬ szenia.

Ewentualne zastosowanie przekladek ma w za¬ sadzie wieksze znaczenie dla koncowego odparo¬ wania czynnika suszacego, niz dla wlasciwego procesu suszenia drewna. Jak jednak wyzej wspo¬ mniano, na koncowe odparowanie czynnika susza¬ cego korzystny wplyw wywiera szereg parametrów.

Ponadto moga byc podjete rózne dzialania w celu uzyskania coraz lepszych rezultatów. Nie stwier¬ dzono jednak, aby istnialy jakiekolwiek przeszko¬ dy do stosowania przekladek. Jesli przekladki sa stosowane, moga one byc cienkie i umieszczone w znacznych odstepach tak, ze nie zabieraja wiele miejsca.

Trudno jest podac dokladne cyfry dotyczace ilosci przedestylowanego w czasie suszenia czyn¬ nika. Ilosc ta w powaznym stopniu zalezna jest od punktu wrzenia czynnika, stosowanego pod¬ cisnienia i czasu trwania suszenia. Przy racjonal¬ nie prowadzonym procesie tylko nieznaczna ilosc plynu podlega destylacji w trakcie odparowywa¬ nia wody.

Jesli jednakze stosowany jest czynnik o niskiej temperaturze wrzenia lub tez zastosowane jest zbyt niskie cisnienie, ilosc odparowanego czyn¬ nika wzrasta bardzo szybko, nawet dziesieciokrot¬ nie. Z podanych powyzej powodów ilosc przede¬ stylowanego czynnika powinna byc utrzymywana na niskim poziomie, nawet jesli odzyskanie czyn¬ nika przez oddzielenie od wody jest stosunkowo latwe.

Ilosc pozostajacego w drewnie czynnika równiez zmienia sie w zaleznosci od jego punktu wrzenia oraz innych parametrów procesu. Pozostajaca ilosc 12 40 45 50 55 jest oczywiscie bardziej zalezna od powierzchni drewna niz jego objetosci. Ze wzgledu na to, ze ilosc ciepla zalezna jest od objetosci drewna, latwiej jest usunac pozostalosci czynnika z dre¬ wna o znacznych rozmiarach. Pozostajaca ilosc czynnika nie przekracza w zasadzie 5 kg/m8, jesli temperatura wrzenia czynnika wynosi okolo 200°C a temperatura suszenia okolo 80°C. Szacunkowe okreslenie tych ilosci z wieksza dokladnoscia jest trudne. Wydaje sie, ze straty czynnika suszacego nie powinny przekraczac 2 kg/m8 drewna. Spowo¬ dowany tym koszt jest wiec bardzo maly.

Suszenie drewna o grubosci 25 mm, przy ra¬ cjonalnych parametrach procesu, tzn. przy tem¬ peraturze wrzenia czynnika suszacego wynoszacej 200—220°C i temperaturze suszenia wynoszacej 80°C, realizowane jest w ciagu 4—6 godzin. Przy podwojeniu grubosci drewna tzn. przy grubosci 50 mm, czas suszenia wzrasta do 6—8 godzin. Su¬ szenie przebiega wiec 25—50 razy szybciej niz w konwencjonalnych urzadzeniach z zastosowaniem powietrza jako czynnika suszacego.

Czas usuwania czynnika suszacego moze byc ustalony na 1 lub 2 godziny, lecz jak to powyzej stwierdzono przedluzenie tego czasu jest korzyst¬ ne. Praktycznie, korzystne jest prowadzenie pro¬ cesu suszenia w ciagu dnia, przy czym drewno pozostawia sie w cylindrze przez cala noc do na¬ stepnego dnia, w celu wyparowania czynnika su¬ szacego i ochlodzenia.

Ponizszy przyklad stanowi szczególowa ilustra¬ cje sposobu wedlug wynalazku.

Przyklad. Sosnowe deski o grubosci 50 mm su¬ szono w zamknietym naczyniu przy zastosowaniu cieczy o nazwie „Shellsol T" jako czynnika susza¬ cego. Ciecz utrzymywano w temperaturze 80°C.

Suszenie prowadzono w czasie 5 godzin. Cisnienie w ciagu pierwszych 30 minut wynosilo 250 mm Hg, w pozostalym okresie 120 mm Hg. Po wysu¬ szeniu drewna i usunieciu cieklego czynnika utrzy¬ mywano w ciagu 40 minut cisnienie 40 mm Hg.

Wilgotnosc drewna przed suszeniem wynosila 113€/e, po suszeniu zawartosc wilgoci wynosila 19,3*/o. Straty cieczy suszacej wyniosly mniej niz 3 kg/m8 drewna. W przyblizeniu przedestylowane i skondensowane zostalo okolo 30°/o wiecej plynu „Shellsol T" niz wody.

Zgodnie z wynalazkiem, czynnik suszacy w tem¬ peraturze suszenia stosowany jest w postaci cie¬ klej. Stanowi to istotna zalete sposobu wedlug wynalazku.

Ze wzgledu na to, ze drewno w czasie suszenia otoczone jest plynem, ryzyko uszkodzenia po¬ wierzchni jest bardzo male. Przypuszcza sie, iz czynnik zastepuje czesciowo wode w przypo¬ wierzchniowej warstwie drewna, co pozwala unik¬ nac miejscowych utwardzen oraz innych defek¬ tów. Czynnik suszacy wywiera równiez dzialanie opózniajace parowanie wody z samej powierzchni, w rezultacie czego suszenie przebiega równomier¬ nie.

Innymi slowy, róznice wilgotnosci drewna na powierzchni i w wewnetrznych jego partiach\ sa znacznie mniejsze niz przy suszeniu powietrznym.

Inna zaleta jest to, ze czynnik suszacy ma do-87 817 13 stateczna pojemnosc cieplna. Ciezar wlasciwy cie¬ klego czynnika jest w rozpatrywanej temperatu¬ rze okolo 1000 razy wiekszy niz ciezar wlasciwy gazu. Pojemnosc cieplna w sposób zasadniczy za¬ lezna jest od masy czynnika. Przy znacznej po¬ jemnosci cieplnej mozliwa jest praca nawet w warunkach prózni, co nie jest mozliwe w przy¬ padku zastosowania powietrza.

Najszybszym sposobem suszenia jest niewatpli¬ wie sposób polegajacy na podwyzszeniu tempera¬ tury powyzej punktu wrzenia wody. Z drugiej strony, ze wzgledu na ochronne dzialanie czyn¬ nika, mozna stosowac mozliwie najnizsze tempe¬ ratury w celu unikniecia nierównomiernego wy¬ sychania i zwiazanych z tym uszkodzen. Obydwa te punkty widzenia brane sa pod uwage przy przeprowadzaniu procesu suszenia przy podcisnie¬ niu i przy zastosowaniu cieklego czynnika.

Takie suszenie mozna z powodzeniem prowadzic stosujac sposób wedlug wynalazku przez podje¬ cie odpowiednich srodków. Stwierdzono w zwiazku z tym, ze moze nie zachodzic penetracja czynnika do wnetrza drewna lecz jedynie powierzchniowy kontakt czynnika z suszonym materialem. Po ukonczeniu suszenia, czynnik suszacy usuwany jest z powierzchni drewna.

Claims (14)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób suszenia wyrobów z drewna i innych przedmiotów wykonanych z materialów wlókni¬ stych w postaci bloku, znamienny tym, ze ogrze¬ wa sie przedmiot suszony w zamknietym pojem¬ niku przy obnizonym cisnieniu, przy czym suszo¬ ny przedmiot umieszcza sie w niemieszajacym sie z woda czynniku suszacym o temperaturze wrze¬ nia 150—250°C, korzystnie 180—250°C, a po za¬ konczeniu suszenia usuwa sie czynnik suszacy z zamknietego pojemnika przy utrzymaniu nadal obnizonego cisnienia.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie czynnik o temperaturze wrzenia 200— 250°C, korzystnie 200—220°C.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie czynnik o temperaturze wrzenia okolo 200°C. 14 10 15 30 35 45

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako czynnik suszacy stosuje sie zasadniczo pro¬ dukt rafinacji ropy naftowej.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie czynnik suszacy zawierajacy co naj¬ mniej czesc, ewentualnie mniejsza czesc, opóznia¬ jacych zaplon rozpuszczalników zawierajacych chlor.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze suszenie prowadzi sie w temperaturze 50—90°C, korzystnie 60—80°C.

7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze suszenie prowadzi sie w temperaturze okolo 80°C.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze obnizone cisnienie reguluje sie w czasie suszenia tak, ze woda zawarta w suszonym przedmiocie utrzymywana jest w stanie wrzenia, podczas gdy odparowywanie * czynnika suszacego sprowadzone jest do minimum.

9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze w celu zredukowania ilosci czynnika suszonego odparowywanego wraz z woda w poczatkowej fa¬ zie procesu suszenia utrzymuje sie cisnienie wyz¬ sze niz w nastepnych fazach.

10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w celu odparowania czynnika suszacego z po¬ wierzchniowej warstwy przedmiotu po zaikoncze- * niu suszenia pozostawia sie suszony przedmiot w pojemniku w warunkach obnizonego cisnienia.

11. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze po usunieciu czynnika suszacego z pojemnika obniza sie cisnienie.

12. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze podwyzsza sie temperature przy koncu okresu su¬ szenia.

13. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze po zakonczeniu wlasciwego procesu suszenia wpro¬ wadza sie do pojemnika gorace powietrze, pare lub wode w celu ulatwienia usuniecia czynnika suszacego pozostalego w przypowierzchniowej war¬ stwie suszonego przedmiotu.

14. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do czynnika suszacego dodaje sie wosk, substancje wybielajace, zywice, olej lniany, substancje za¬ bezpieczajace przed ciemnieniem, powstawaniem plam oraz zaplonem, lub barwniki.