NO173895B - Fremgangsmaate og anordning for toerking av finer og lignende produkter - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for tørking av finér og lignende produkter som i form av et antall ark eller baner bringes til å passere gjennom en tørkeanordning, særlig av rulletypen, hvor produktet tørkes ved hjelp av varmluftstrømmen og under sin passasje gjennom anordningen også utsettes for mikrobølgeenergistråling som i den hensikt å tørke undertørkede soner tilføres via tverrgående kanaler.

Når arkene, som er ganske tynne, med en typisk tykkelse av noen få millimeter, har forlatt rulletørkeren, leveres de til en fler-åpningspresse hvor, på hvert pressenivå, et antall ark anbringes ovenpå hverandre og limes for å danne en kryss-finérplate. Limingsoperasjonen finner sted ved en høy temperatur.

Når trearkene tørkes med varmluft, blir de delvis undertørket slik at de, når de forlater tørkeren, har soner med et høyt fuktighetsinnhold. Deler som inneholder slike soner må tørkes på ny før arket kan tilføres pressen. Den høye prosesstemperaturen i limingspressen betyr at vann som er fanget i slike fuktige soner, omdannes til damp. Når en kryssfinerplate kommer ut fra pressen, blir den ikke lenger utsatt for noe eksternt trykk som holder vannet innesluttet. Følgelig utvider dampen seg slik at et eller flere av arklagene i kryssfinerplatene vil briste og platen må kasseres. I det tidligere kjente tørkingsutstyr er opp-tredenfrekvensen av dette fysikalske fenomen så høy at kassasjonsprosenten blir brysomt høy. Grunnen til dette er at - til tross for fuktighetskontrollering og omtørkningen som det er vist til ovenfor - man ikke med sikkerhet kan anta at fuktige soner ikke vil nå pressen.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en mer fullstendig tørking ved selektiv konsentrasjon av mikrobølgeenergi til de fuktige sonene. Dette resulterer i en drastisk reduksjon av kassasjonsprosenten.

Finérarkene er rektangulære og produseres ved å utsette trestokker for en dreieoperasjon. Fibrene i treet vil da bli orientert parallelt med de korte sider av rektangelet. Dersom dreieverktøyet har kuttet på en slik måte at endene av et fiber ikke er blottlagt i arkets plan, vil vannet innenfor fiberet bli mekanisk fanget deri. Følgelig danner et flertall av slike fibere en fuktig sone som strekker seg på tvers av den retning i hvilken arket transporteres gjennom tørkeren. Avstanden mellom slike soner kan variere mellom noen få centimeter og flere desimeter. Det bør imidlertid observeres at også områdene mellom disse soner inneholder vann, hvis nærvær imidlertid ikke er like kritisk. "Under alle omstendigheter er dog en av undertørking bevirket gjenværende vannmengde uønsket, blandt annet av den grunn at det betyr manglende homogenitet i produktet.

Derfor er et ytterligere formål med oppfinnelsen å gjøre det mulig ikke bare å redusere vanninnholdet i finérarkene som kommer ut fra pressen, men også å fordele den resterende vannmengden i arket slik at, fra et fuktighetssynspunkt, det kan anses som homogent.

De ovennevnte og andre formål med oppfinnelsen er blitt realisert på den måten at mikrobølgeenergi tilføres kun i anordningens utgangsendeseksjoner og i form av multiresonanser i kanalene. Produktet bevirkes til å passere utenfor kanalene, men tett inntil kanalutløpsåpninger som er dimensjonert og anbragt på en slik måte at nærfeltet som når ui derigjennom dekker i alt vesentlig hele produktoverflaten, idet det i hovedsak blir avtappet kun gjennom de åpninger som de undertørkede soner passerer forbi.

Det bør allerede her understrekes at den fysikalske meka-nismen som anvendes er i og for seg kjent, nemlig det faktum at absorbsjonen av mikrobølgeenergi i et fuktig cellulose-produkt har sitt maksimum i vannet innenfor materialet. Den nest høyeste absorbsjon opptrer i substanser som inneholder OH-radikaler, først og fremst lignin og harpiks, mens kun en liten del av varmegenereringen finner sted i selve tremate-rialet. En beskrivelse av hvorledes denne mekanisme kan anvendes, finnes eksempelvis i svensk patent nr. 8007239-0, publikasjon nr. 423.931. Sammenlignet med oppfinnelsen som er omhandlet i det patentet og andre kjente applikasjoner av mikrobølgetørking av celluloseprodukter, oppviser imidlertid den foreliggende oppfinnelse flere unike og spesifikke karakteristika. Disse vil bli omtalt i detalj nedenfor, men allerede her kan oppmerksomhet rettes mot en viktig forskjell i forhold til det nettopp nevnte patent, nemlig det faktum at det vedrører tørking innenfor et lukket tørkekammer, d.v.s. en diskontinuerlig metode, mens den foreliggende oppfinnelse, slik det fremgår av det som er blitt nevnt, vedrører tørking av produkter som mates gjennom en tørkingsmaskin, en kontinuerlig metode. I tillegg til forskjellen kontinuerlig/diskontinuerlig er en andre viktig forskjell at produktene ikke utsettes for mikrobølgeenergi innenfor et lukket rom som er direkte forbundet med mikrobølge-generatoren, men i et område utenfor den feltfordelende strukturen.

US-PS 3 622 733 foreslår en tørkningsprosess som gjør bruk av varmluft samt mikrobølger. Den tilsvarende anordning, som tilveiebringes med konvensjonelle meander bølgeledere, er imidlertid ikke istand til å generere feltmønsteret som oppnås takket være den foreliggende oppfinnelse. Dessuten er operasjonskostnadene for den tidligere kjente anordning så høye at den mangler interesse for praktisk/kommersiell bruk. Grunnen til dette er at tørkingen i en meget vesentlig utstrekning utføres med bruk av mikrobølgeenergien på en måte som krever høye mengder av slik energi. I motsetning til dette, i henhold til den foreliggende oppfinnelse, blir denne tørkningsmetoden anvendt på en selektiv måte. Dette betyr at den anvendes - i nedstrømsseksj onene av tørkeren - kun i den hensikt å tørke de "fuktige flekker" som ikke er blitt mestret av varmluftseksjonene i tørkeren under passeringen av materialet derigjennom.

En utførelsesform av oppfinnelsen skal nå beskrives i detalj, idet det skal vises til de vedlagte tegninger. Figur 1 er et perspektivisk riss som viser en del av en rulletørke for samtidig tørking av et flertall av trefinér-baner, i det foreliggende tilfellet fire baner, som mates over hverandre. Figur 2 viser en foretrukket anordning av åpningene i sidene av varmluftkanalene som vender mot produktet som er under behandling. Figur 1 viser utgangs seksjonen av en rulletørke som har et hus 1 hvorav en del er blitt fjernet for å vise strukturen av de innvendige komponenter. Henvisningene 2 og 3 refererer til kanaler for henholdsvis innkommende og utgående varmluft. Fire finérark 4 mates over hverandre mellom par av ruller 5. På tvers av materetningen F strekker det seg et flertall av kanaler 6 som forsynes med varmluft fra innløpet som er ved hjelp av en skillevegg 7 avskjermet fra resten av rommet innenfor huset. Varmluften strømmer aksielt gjennom kanalene. Et antall av disse, i henhold til den utførel-sesform som er vist de i hver tredje vertikal kolonne, er ved sine ender forsynt med magnetroner 8 som leverer mikro-bølgeenergi via kasser 9. Hver av disse kasser er lufttett forbundet med en av kanalene på innløpsenden derav. Slik det er blitt vist, er kassene perforerte for å tillate luftinn-løpet. Imidlertid er de perforeringene så små at mikrobøl-gene ikke kan gå ut gjennom disse. Følgelig fremkommer det innenfor hver magnetron-utstyrt kanal to media, varm tørkeluft og mikrobølger. Kanalutløpsendene er på avtettet måte forbundet med et utløpskammer som på den samme måte som innløpsenden er utformet med dannelsen av en skillevegg 10 innenfor huset 1. Fra det utløpskammeret går luften ut gjennom kanalen 3, etter først å ha passert gjennom åpninger i kanalbunnene og toppene mot arkene 4 i den hensikt å tørke disse. Øvre og nedre kanal i hver magnetron-utstyrt kolonne har henholdsvis en lukket topp og en lukket bunn, og deres høyde er omtrentlig halvparten av høyden av de mellomliggende kanaler på grunn av at de hver betjener kun et av arkene 4.

Innenfor kanalene opptrer mikrobølgeenergien i form av stående bølger. Dette resonansfenomen oppstår takket være en passende dimensjonering av kanalene, og som det vil bli kommet tilbake til nedenfor.

Figur 2 viser, kun for å eksemplifisere, en anbringelse av åpningene 11 for luft og mikrobølger, i dette tilfellet et fiskebensmønster. Den løsningen som i og for seg tilhører den kjente teknikk, har den fordel at, takket være delvis overlapping i langsgående retning av kanalene, d.v.s. på tvers av transportretningen for arkene 4, hvert arks overflateareal vil bli utsatt for mikrobølger. I henhold til en typisk utførelsesform kan størrelsen av åpningene være ca. 20x9 mm. Tilsvarende resultater kan oppnås med åpninger av T eller L konfigurasjon.

De sentrale kjennetegn ved oppfinnelsen kan oppsummeres på følgende måte.

Ovenfor er det allerede blitt påpekt at fremgangsmåten er kontinuerlig, hvilket betyr at lasten er i kontinuerlig bevegelse relativt applikatoren. Imidlertid, til tross for at bevegelsen kan betraktes som konstant, ettersom i en hvilken som helst vilkårlig langsgående seksjon av finér-arket, regnet i transportretningen, bredden, tykkelsen og de strukturelle egenskaper, innbefattende fuktighetsinnholdet, er de samme og transporthastigheten holdes konstant.

I motsetning til begge diskontinuerlige metoder, der lasten i prinsippet er stasjonært plassert i et stort kammer og feltmønsteret kunne snarere beskrives som lastavhengige feltvariasjoner enn som resonanser bestemt av kammer-konfigurasjonen, og kontinuerlige metoder hvor lasten passerer gjennom en tunnelapplikator, er det et viktig kjennetegn med oppfinnelsen at lasten er anbragt utenfor applikatoren. I realiteten kan den sistnevnte betraktes som både en applikator og som en bølgeleder.

På den andre siden, må lasten plasseres tett inntil appli-katorens mikrobølgeenergiutløpsåpninger. Grunnen til dette er at dielektrisitetskonstanten for lasten, eller dens "brytningsindeks", er større enn 1. Desto mer fuktig lasten er, desto større er dens brytningsindeks, hvilket betyr at bølgene komprimeres; bølgelengden er blitt noe mindre. Følgelig vil det høye fuktighetsinnholdet, som er ekvivalent med en høy dielektrisitetskonstant, bety en høy absorpsjon av mikrobølgeenergi i lasten og dette også når åpningene i applikatorveggen er relativt små. Med andre ord bør plasseringen av lasten være slik at energitransmisjonen skjer i nærfeltet.

Et relatert vilkår er at tykkelsen av lasten bør være liten i forplantningsretningen av mikrobølgene, d.v.s. perpendikulært på lasttransportretningen. Uansett bør tykkelsen være mindre enn ca. en halv bølgelengde, slik at nærfeltvilkåret tilfredsstilles .

Slik det er blitt nevnt, er en annen viktig forskjell i forhold til den kjente teknikk at, ifølge den foreliggende oppfinnelse lasten utsettes for en meget høy effekttetthet. På grunn av den forholdsvis lave tykkelsen av lasten, er det logisk å betrakte effekttettheten med hensyn til overflate-enheter i stedet for volumenheter, og en typisk vil da være 100 W/dm<*>. Dersom den verdien sammenlignes med den kjente teknikks verdier som er lik 20-100 W/kg, vil forholdet være ca. 10<3>. I et anlegg av den type som er blitt omtalt her som anvendes for tørking av finérbaner, kunne antallet av kanaler være f.eks. 800, i hvilket tilfelle den totale varmeeffekt som leveres som varmluft kan være 6 MW, hvilket tilsvarer 5-10 kW pr. kanal. I kanalen som også forsynes med mikro-bølgeeffekt, kan dette utgjøre ca. 5056 av varmluf tef f ekt en, f.eks. 3 kW for en enkel kanal og 5 kW for en kanal som har utløpsåpninger på hegge sider (i toppen og i bunnen). ;Kanalene er dimensjonert som en funksjon av bølgelengden, typisk 12 cm, og til å generere et feltmønster som er homogent i kanalens langsgående retning. Slik det fremgår av det som er blitt sagt ovenfor, betyr dette at det totale feltet skal sammensettes av et flertall av stående bølger. Når, slik det vanligvis er tilfelle, kanalene har et rektangulært tverrsnitt, bør ikke mer enn en av de to dimensjonenes bredde og høyde være mindre enn en bølgelengde, ca. 12 cm, for optimal teknisk operasjon. Dessuten er antallet av resonanser, eller stående bølger, omvendt proporsjonalt med kanalens volum. Over den omtrentlige verdi 0,1 m<3>, er disse problemer temmelig ubetydelige. Dersom kanalens høyde er 36 cm og kanalens bredde 12 cm, vil det volum tilsvare en kanallengde lik ca. 3 m som adekvat dekker betingelsene i en rulletørker. ;Med hensyn til kanalutløpsåpningene for varmluft og mikro-bølgeenergi, er det blitt nevnt at, med hensyn til begge disse strømninger, at man prinsipielt streber etter å oppnå homogenitet, eller en null gradient, i kanalens langsgående retning. Luften kan passere ut gjennom en kontinuerlig langsgående slisse som divergerer i strømningsretningen. Kanalene kan bestå av for eksempel aluminium, hvilket materiale innstenger begge strømninger. En reduksjon av det totale luftutløpsareal kan oppnås på den måte at de hosliggende vegger består av f.eks. teflon som er gjennomtren-gelig for mikrobølgeenergi, men ikke for luft og kan motstå den aktuelle temperatur, ca. 200°C. Antallet, størrelsen og posisjonene av mikrobølgeenergiutløpsåpningene må generelt bestemmes i hvert aktuelt tilfelle. Den utgående mikro-bølgeenergien, slik den sees av applikator "tapene", må holdes så lav at Q-verdien, forholdet mellom oscillerende og tapt energi, ikke er for lav. Typisk kan den være mellom 100 og 40. Det kan vise seg nødvendig å optimalisere åpnings-mønsteret langsmed hele forplantningsretningen av bølge-energien, d.v.s. kanalens langsgående retning, men i andre tilfeller kan samtlige åpninger være identiske. En be-tingelse må imidlertid tilfredsstilles i denne sammenheng, nemlig at utformingen og størrelsen av åpningene må velges slik at strålingen helt sikkert vil treffe hvert punkt av den passerende last. I den hensikt kan åpningene formes som slisser anordnet i et fiskebensmønster, eller på andre måter bli gitt forskjellige polarisasjonsretninger, f.eks. gitt T eller L konfigurasjon. ;For enkelthets skyld er det ovenfor blitt antatt at til-førselen av mikrobølgeenergi til kanalen finner sted ved kun en kanalende, idet det også har vært underforstått at en mikrobølgegenerator, i form av et eller flere magnetroner eller lignende er blitt forbundet med hver slik kanal. Imidlertid er ingen av disse to kriterier et kjennetegn ved den foreliggende oppfinnelse. Ever kanal kan mates fra to eller flere mikrobølgegeneratorer og, omvendt kan en generator mate flere hosliggende kanaler. Dessuten kan mikrobølgeenergi leveres ved begge kanalender, idet den elektriske kobling foretas slik at de stående bølger ikke sammenfaller, men er posisjonsmessig innbyrdes fasefor-skjøvet, hvorved feltmønsteret blir så homogent som mulig. ;Eksempelvis, dersom den ene av to bølgeledere i geometrisk henseende er dreiet 90", skapes to forskjellige resonansfelt-kombinasjoner. En kan også oppnå en tidsforskjell mellom felteksiteringene ved bruken av et trefase system som gir modulert halvbølge likeretting, slik at hver generator eksiteres kun når de andre to er passive. *

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for å tørke finér og lignende produkter, hvilke i form av ark eller haner passerer gjennom en tørkeanordning, særlig en rulletørker, hvor produktet tørkes ved hjelp av en varm luftstrøm og, under sin passasje gjennom anordningen, også bestråles med mikrobølgeenergi som leveres gjennom tverrgående kanaler i den hensikt å tørke undertørkede soner i produktet, karakterisert ved at mikrobølgeenergien leveres kun i anleggets utgangsendeseksjoner og i form av multiresonanser i kanalene, idet produktet bevirkes til å passere utenfor kanalene, men tett inntil kanalutløpsåpninger som er dimensjonert og plassert på en slik måte at nærfeltet av den mikrobølgeenergi som går ut derigjennom dekker i alt vesentlig hele produktoverflaten, idet det i hovedsak blir avtappet kun gjennom de åpninger som de undertørkede soner beveger seg forbi.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved bruken av plane åpninger (11), hvilkes maksimumsdimensjon er ca. halvparten av en fri mikro-bølgelengde eller mindre.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved bruken av åpninger i form av slisser som er anordnet i et f iskebensmønster (11) eller som har T-eller L-konfigurasjon.

4. Anordning for bruk ved utøvelse av fremgangsmåten som angitt i krav 1 for å tørke finér eller lignende produkter, hvilke som ark (4) eller baner passerer gjennom et tørkeanlegg, særlig en rulletørker, hvor produktet tørkes ved hjelp av en varmluftstrøm, idet midler (8) er anordnet under produktets passasje gjennom anlegget til også å bestråle dette med mikrobølgeenergi som leveres gjennom tverrgående kanaler (6) i den hensikt å tørke undertørkede soner i produktet, karakterisert ved at nevnte midler (8) er anordnet til å levere mikrobølgeenergien kun i anordningens utgangsendeseksjoner og i form av multiresonanser i kanalene, idet produktet bevirkes til å passere utenfor kanalene (6), men nær kanalutløpsåpninger (11) som er dimensjonert og plassert på en slik måte at mikrobølgeenergiens nærfelt som går ut gjennom disse dekker i alt vesentlig hele produktoverflaten, idet det blir i hovedsak avtappet kun gjennom de åpninger som de undertørkede soner beveger seg forbi.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at maksimumsdimensjonen av nevnte åpninger (11) er ca. en halv fri mikrobølgelengde eller mindre.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at nevnte åpninger (11) dannes av slisser, anordnet i et fiskebensmønster eller som har T- eller L-konfigurasjon.