Способ сушки ленточных кинофотоматериалов Советский патент 1993 года по МПК G03C11/16 

Изобретение относится к области сушки ленточных кинофотоматериалов и предназначено для повышения качества материала и сокращения расхода энергии.

Большинство действующих в кинопромышленности сушилок основано на применении конвективного способа сушки, причем теплоносителем является нагретый воздух.

Большая часть материалов, подвергающихся сушке в условиях кино- и фотопроизводства, представляет собой тонкие желатиновые слои, наносимые на те или иные виды подложек. Исследование процесса сушки этих тел в основном производится путем изучения внешних параметров на протекание процесса.

Известен способ сушки осушенным воздухом при комнатной температуре, при котором на поверхности материала образуется поверхностная корочка.

Недостатком данного способа является малая производительность по сравнению с обычно применяемой тепловой сушкой, особенно в случае толстослойных пленок, например ядерных фотопластинок.

Известен способ сушки, при котором отсутствует вынужденное движение воздуха и процесс сушки происходит за счет температурного градиента между высушиваемой поверхностью пленки и охлаждаемой стенкой, на которой влага конденсируется, затем отводится из системы.

Недостатки этого способа - малая производительность процесса и высокий расход энергии, необходимый для создания температурного градиента.

Общим недостатком описанных способов сушки является отсутствие однозначных зависимостей влияния параметров режима сушки на физико-механические свойства высушиваемого материала.

Известен способ сушки ленточных кинофотоматериалов, принятый за прототип.

Процесс сушки фотожелатиновых слоев производится в сушильных устройствах с сопловым дутьем сушащего воздуха. Получение различных физико-механических свойств эмульсионных слоев кинопленок типа МЗ-3 производится за счет подбора опытным путем температурно-влажностных параметров воздуха по зонам сушильного устройства.

Недостатком данного способа сушки ленточных кинофотоматериалов является невозможность прогнозирования физико-механических свойств эмульсионного слоя для кинопленок различных типов и целесообразного регулирования процессом режима сушки в сушильных устройствах, обеспечивающего получение ленточных кинофотоматериалов с заданными свойствами.

Цель изобретения -улучшение и прогнозирование физико-механических свойств эмульсионного слоя.

Цель достигается тем, что в известном способе сушки кинофотоматериалов в кон- вективной сушилке путём изменения расхода теплоносителя в устройствах подогрева

и увлажнения воздуха, включающем периоды прогрева, постоянной скорости и период падающей скорости, изменяют расход теплоносителя по импульсам темНератур сухого и мокрого термометров, котбрые задают в диапазоне изменения их температур ступенчато по длине сушильного тракта конвективной сушилки, при этом средняя разность их температур на 1/3 длины су0 шильного тракта, включающего периоды прогрева и постоянной скорости сушки, имеет значение в пределах 5-7°С, а на 2/3 длины сушильного тракта, включающего период падающей скорости сушки, имеет зна5 чение в пределах 8-10°С, а обобщенный параметр сушки К рассчитывают по выражению

к W0-W2 . dW . W0-Wi dr

0

и выбирают в пределах 2,5-3,3,

где W0 - начальная влажность материала;

Wi, W2 - влажность материала при начальном, конечном значениях периода по- 5 стоянной скорости сушки;

dW/d т- скорость сушки материала;

х - относительный коэффициент сушки.

Сущность предлагаемого способа сушки ленточных кинофотоматериалов в том, что для получения высоких механических свойств многослойных систем на подложке применяется сочетание определенной скорости сушки слоя с определенными значениями влагосодержаний в различных 5 периодах сушки, выполненное таким обра- . зом, что рассчитанное предварительно по кривой сушки выражение обобщенного параметра сушки К имеет величину значения в пределах 2,5-3,3.

Соответствующее кривой сушки ,йзме- нение влагосодержания материала по зонам сушилки обеспечивается заданием сушильного потенциала воздуха по каждой зоне таким образом, что на 1/3 длийы сушильного тракта, соответствующей (Зонам прогрева и постоянной скорости сушки, среднее значение Atcp имеет величину 5-7°С, а на 2/3 длины сушильного тракта, соответствующей зоне падающей скорости сушки, имеет величину 8-10°С.

Особенность предлагаемого способа сушки ленточных кинофотоматериалов состоит в том, что на экспериментальном материале процесса сушки различных 5 пленок показано отсутствие непосредственной зависимости полученных фИзико- механических свойств материала от температурно-влажностных режимов сушки, т.е., например, прочности набухшего

0

0

5

0

эмульсионного слоя от среднего значения сушильного потенциала П f A(tcp).

В случае прототипа для нахождения указанной связи набирается статистический материал на поливных машинах (для одного типа пленки) и из массива информации выбирается температурно-влажност- ный режим сушки, соответствующий наилучшему значению прочности набухшего эмульсионного слоя.

Отличие предлагаемого способа сушки от прототипа в наличии обобщенного параметра сушки К, связанного нелинейной зависимостью с Atcp, т.е. AtCp f (К), а все параметры, определяющие полученные физико-механические свойства ленточных кинофотоматериалов (прочность набухшего эмульсионного слоя, ударная прочность пленки, температура деформации, скручи- ваемость, усадка), однозначно зависят от обобщенного параметра сушки кривыми, форма которых имеет максимум или минимум. Полученные данные относятся к целому классу ленточных кинофотоматериалов (черно-белые, цветные), а не только к определенному типу пленки (ФТФ-2, ЦП-8Р и

т.д.).

Предлагаемый способ сушки ленточных кинофотоматериалов иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1, Сушку галогенсеребряного желатинового эмульсионного слоя фототехнической пленки ФТФ-2 одновременно с защитным слоем проводили в фестонной сушилке с обтеканием воздуха вдоль высушиваемого материала. Средняя скорость воздуха у поверхности составляла 1,2 м/с. Температуру воздуха, подаваемого в каждую зону сушилки, регулировали при помощи изменения расхода пара, подаваемого в калориферы. Влажность воздуха регулировали при помощи изменения расхода пара, впрыскиваемого непосредственно в камеру увлажнения.

По отдельным зонам сушильного тракта производственной поливной машины отбирали образцы кинопленки. Режим сушки контролировали по температурам сухого и мокрого термометров, установленных в каждой зоне конвективной сушилки. Режим сушки рассчитан таким образом, что при начальном значении влажности материала Wo 90% влажности при начальном и конечном значениях периода постоянной скорости сушки имеют следующее значение: Wi

dW

60%; Л/2 30%, а скорость сушки 1 %/мин.

dr

Относительный коэффициент сушки к принят равным 0,5 5. Обобщенный параметр сушки

К 0,5х|Ј-5|§-х1,0 1,0(%/мин)(1)

Экспериментальная прочность набухшего эмульсионного слоя определяли при- бором Дерстуганова ПЭИС-2 по ОСТ 6-17-425-76. Экспериментальная прочность ПЭксп 108г.

На чертеже кривая 1 представляет корреляционную зависимость прочности эмульсионного слоя от обобщенного параметра сушки К, рассчитанного по формуле 1, где значение К 1,0 соответствует прогнозируемое значение прочности ППроч 115 г. П р и м е р 2. По примеру 1, отличается тем, 4ToWT 60%; .

При этом К 0,5 х Q° 2°- х 1,3

У U OU

1,5 %/мин.

Пэксп 140 г; Ппроч 145 г. П р и м е р 3. По примеру 1, отличается

тем, что Wi 65%; W2 15%: 1,9 %/мин.

При этом К 0.5 х до - 65 Х 19 28 %/мин.

Пэксп 260 г; Ппроч 260 г. П р и м е р 4. По примеру 1, отличается тем, что Wi 75%; W2 20%; dW/d r 1,7 %/мин.

ал oft

При этом К 0,5 х х 1,7

. Уи - 75

4 %/мин.

Пэксп 140 г; Прасч 160 г. П р и м е р 5. По примеру 1, отличается тем, что Wi 75%; W2 25%; dw

2,0 %/мин.

dr

При этом К 0,5 х в j х 2,0 4,4

90 -75 %/мин.

Пэксп 130 г; Прасч 140г.

Примерб (прототип). По примеру 1, отличается тем, что Wi 70%; W2 45%;

Ж 2,0 %/мин.

О с

on лс При этом К 0,5 х х 2 ° 225

У U U

%/мин. Пэксп 215 г; Прасч 225 г.

Пример (прототип). По примеру 1, отличается тем, что Wi 65%; W2 40%;

,6 %/мин.

QO - 4П

При этом К 0,5 х х 1,6 - 1,6 Уи - оо

%/мин.

ПЭксп 150 г; Прасч 160г.

Результаты прогнозируемых значений прочности Прасч и экспериментально полученных Пэксп при различных значениях обобщенного параметра сушки и среднего температурного потенциала Atcp приведены в таб. 1,

Анализ данных табл, 1 показывает, что с уменьшением обобщенного параметра сушки К от 4,4 до 2,8, т.е. в 1,6 раза, прочность набухшего эмульсионного слоя П увеличивается от 130 до 260 г, т.е. в 2 раза только за счет изменения температурно-влажност- ного режима сушки,

Для оценки изменения среднего температурного потенциала по длине сушильного тракта в конвективной сушилке проведены экспериментальные поливы пленки ФТФ-2 с сушкой при различных температурно- влажностных режимах по зонам сушилки. Для опытов применяли главным образом образцы, поливаемые на машине в производственных условиях. Анализ высушенных образцов проводили по стандартной методике.

Экспериментальные данные прочности эмульсионного слоя пленки П (г), полученные при различных режимах сушки, приведены в табл. 2.

По экспериментальным данным табл. 2 для всех 13 режимов рассчитаны значение средней разности температур по сухому и мокрому термометрам для 1/3 длины сушильного тракта (первые 2 значения режима температур), равное Atcpi 6,1°С,адля 2/3 длины сушильного тракта (от III до V режимов включительно), равное Atcp2 9,0°С.

.Эти значения средних температур Atcpi и Atcp2 соответствуют V режиму сушки, приведенному в табл. 2. Сравнительный анализ данных прочности набухшего эмульсионного слоя для I-XIII режимов показывает, что наибольшее значение прочности эмульсионного слоя П - 260 г соответствует V режиму сушки, в котором AtcP1 6,0°Си AtcP2 9,3°C.

Изменение значения Atcp в диапазоне от 7 до 9°С приводит к уменьшению значения прочности эмульсионного слоя от 260 г до 150-180 г (см., например, режимы XIII, VII, VI, II, III и IV табл. 2), т.е. в 1,4-1,8 раза.

Для политых и высушенных пленок на поливной машине с определенным темпе- ратурно-влажностными режимами получают данные по физико-механическим

свойствам (прочности набухшего эмульсионного слоя, скручиваемое™, температуре деформации и т.д.).

Строится график зависимости Atcp

tc - tM от обобщенного параметра сушки К Atcp f(K) аналогично кривой 2 на чертеже. В дальнейшем строят экстраполяцифн- ную кривую 2 на чертеже находят обобщенный параметр сушки К, не рассчитывая

кривых сушки. Имея данные по температур- но-влажностным режимам, находят обобщенный параметр сушки К и строят зависимости физико-механических свойств пленки, например, прочность набухшего

эмульсионного слоя П f(K).

Конкретные величины полученных значений прочности определяют xapaKtep дальнейших изменений температурно- влажностных режимов для получения пленок более высокого качества.

На основе предварительно проведенИо- го расчета сушки пленки и температурно- влажностного режима сушащего воздуха на реальных сушильных устройствах с помощью регулирования подачи теплоносителя и кондиционирования воздуха по зонам сушилки устанавливают температурно- влажностные режимы сушки, обеспечив ю- щие получение эмульсионного слоя пленки с

прогнозируемой величиной прочности, что значительно улучшает возможность проведения оптимального регулирования процесса сушки.

Таким образом, на основе изложенного

по предварительному расчету сушки пленки регулированием расхода пара в устройствах подогрева и увлажнения сушащего воздуха по законам сушилки устанавливают величины температур и влажности таким образрм,

что средняя разность их температур на 1 /3 длине сушильного тракта имеет значение в пределах 5-7°С, на 2/3 длины сушильного тракта в пределах 8-10°С, а значение обобщенного параметра сушки К имеет величину

в диапазоне 2,5-3,3 %/мин. При этом дос|тигается прогнозируемое максимальное з|начение прочности эмульсионного сл оя,

температуры деформации и плавления, i

Изобретение в отличие от прототипа

обеспечивает, во-первых, возможность rjpo- гнозирования физико-механических свойств различных типов кинофотоматеДиа- лов, во-вторых, получать на основе прогнЬза оптимальные физико-механические свойства. Кроме того, на параметры температур:но- влажностного режима в зонах суфки накладываются точно выбранные огран че- ния.I

Так как стоимость технологического процесса сушки материалов ориентировочно составляет одну десятую часть стоимости самих материалов, то оптимальное управление режимов сушки в соответствии с изобретением дает экономический эффект от снижения энергетических затрат на сумму примерно в размере 0,5-1,0% от стоимости материалов.

По известным данным 6 потери в народном хозяйстве, связанные с применением некачественно высушенных материалов, таких как древесина, бумага, картон, ткани и другие, могут быть исчислены миллиардами рублей ежегодно.

Формула изобретения Способ сушки ленточных кинофотоматериалов в конвективной сушилке путем из- менения расхода теплоносителя в устройствах подогрева и увлажнения воздуха, включающей периоды прогрева, постоянной скорости сушки и период падающей скорости, отличающийся тем, что, с целью улучшения и прогнозирования физико-механических свойств эмульсионного слоя, изменяют расход теплоносителя по импульсам температур сухого и мокрого термометров, которые задают в диапазоне

изменения их температур ступенчато по длине сушильного тракта конвективной сушилки, при этом средняя разность их температур на 1/3 длины сушильного тракта, включающего периоды прогрева и постоянной скорости сушки, имеет значение в пределах 5-7°С, а на 2/3 длины сушильного тракта, включающего период падающей скорости сушки, имеет значение в пределах 8-10°С, а обобщенный параметр сушки К рассчитывают по выражению W0 - W2 d W

W0 - Wi d г и выбирают в пределах 2,5-3,3, где Wo - начальная влажность материала; Wi, W2 - влажность материала при начальном, конечном значениях периода постоянной скорости сушки;

dW/d т- скорость сушки материала; х - относительный коэффициент сушки.

Область применения - химико-фотографическая промышленность. Сущность изобретения - способ сушки ленточных кинофотоматериалов в конвективной сушилке осуществляют изменением расхода теплоносителя в устройствах подогрева и увлажнения воздуха. Расход теплоносителя по импульсам температур сухого и мокрого термометров задают в диапазоне изменения их температур ступенчато по длине сушильного тракта конвективной сушилки, при этом средняя разность их температур на 1/3 длины сушильного тракта, включающего периоды прогрева и постоянной скорости сушки, имеет значение в пределах 5-7°С, а на 2/3 длины сушильного тракта, включающего период падающей скорости сушки, имеет значение в пределах 8-10°С. Обобщенный параметр сушки К рассчитыва.. W0 - W2 d W ют по выражению К ---гтт- -- х W0 - Wi d г и выбирают в пределах 2,5-3,3, где W0 - начальная влажность материала; Wi, Л/2 - влажность материала при начальном, конечном значениях периода постоянной скорости сушки; dW/d т - скорость сушки материала; х - относительный коэффициент сушки, Улучшаются физико-механические свойства эмульсионного слоя, появляется возможность их прогнозирования. 2 табл. ел С 1 СО О ± О CJ

Таблица 1