Capitolul 12

INSTALAŢII PENTRU USCAREA ŞI REUMEZIREA PIEILOR

12.1. Aspecte teoretice privind umiditatea pielii

Proprietăţile de excepţie ale pielii sunt datorate în special prezenţei colagenului precum şi a apei. Apa este prezentă şi în conformaţia colagenului, intervenind în timpul deshidratării pielii, prin modificări în structura colagenului. De aceea se impune cunoaşterea caracterului legăturii dintre umiditate şi suport (piele), aspect care condiţionează parametrii agentului de uscare, durata operaţiei şi consumul energetic din timpul operaţiei de uscare a pielii. [57, 58]

Tinând seama de valoarea energiei de legătură dintre umiditate şi material, legătura dintre apă şi ţesutul dermic se poate manifesta în mai multe moduri şi anume:

a) ca legătură fizico-chimică bazată pe interacţiunea moleculară a apei cu pielea, evidenţiată prin apa legată absorbtiv, prezentă în sferele de hidratare ale grupelor funcţionale polare, prin legături fizice de hidrogen şi dipol-dipol, cât şi apa reţinută în straturile polimoleculare prin legături fizice pe pereţii interiori ai capilarelor.

b) legătura fizico- mecanică prin care apa este legată de material în urma contactului direct sau prin absorbţia şi condensarea vaporilor de apă prezenţi în aerul umed. In această situaţie se află apa din interiorul porilor şi al capilarelor. Procesul de sorbţie a vaporilor se completează cu condensarea acestora la nivelul microcapilarelor din piele, prin contactul direct al umidităţii în stare lichidă cu materialul.

De asemenea conform altor clasificări apa din piele se poate găsi sub formă de : 1) apă legată prin asociere cu substratul (apa legată absorbtiv şi cea intrată în

microcapilare prin condensare capilară. Astfel o parte din apa legată este prezentă ca apă nesolvent-apă de hidratare şi cea din porii cu dimensiuni moleculare, unde auxiliarii chimici cu moleculă mare nu pot pătrunde. Cantitatea de apă nesolvent nu este prea mult afectată de operaţiile preliminare, numai tăbăcirea în crom mărind acest conţinut, datorită hidrofiliei complexului de crom ;

2) umiditatea liberă sau apa din macropori şi cea de umectare reţinută pe suprafaţa corpului în orice proporţie.

Ordinea de îndepărtare a apei din material este următoarea; se îndepărtează mai întâi apa de umectare prin simpla scurgere sub acţiunea forţei de gravitaţie, apoi urmează îndepărtarea apei libere prin operaţii mecanice de scurs şi stors- întins. Restul apei libere şi legate rămase se îndepărtează numai ca urmare a acţiunii temperaturii. Importanţa practică în tehnologia uscării pielii constă din stabilirea stării finale a operaţiei la uscarea materialului în atmosferă controlată, având caracter aplicativ în dimensionarea uscătoarelor şi în stabilirea condiţiilor de depozitare a materialelor cu hidrofilie ridicată. Dintre metodele cel mai des folosite pentru uscarea pieilor se amintesc:

132

- uscarea convectivă (în aer liber, în atmosferă controlată, cu circulaţia forţată a agentului de uscare, uscarea cu pieile în stare liberă, uscarea în stare întinsă, uscarea prin procedeul Pasting, uscarea în stare întinsă pe rame perforate, uscarea cu pompă de căldură) ;

- uscarea prin contactul direct cu suprafaţa încălzită (uscarea la vid, uscarea la presiune atmosferică) ;

- procedee neconvenţionale de uscare a pieilor (uscarea în câmp electric de înaltă frecvenţă, uscarea în microunde, uscarea cu radiaţii infraroşii, uscarea cu solvenţi organici, tehnica DYNASEC).

Pielea are o structură capilaro-poroasă complexă; astfel sistemul de pori şi capilare din piele cuprinde patru grupe distincte de spaţii libere ale matricii fibroase unde poate fi sesizată prezenţa apei ceea ce presupune că în timpul operaţiei de uscare ar terbui să avem de-a face cu patru faze distincte de eliminare a apei până la o fază avansată. Aceste spaţii sunt cuprinse între: fibre şi mănunchuri de fibre, între fibrile, între capetele macromoleculelor de tropocolagen, între protofibrile. O clasificare exactă a metodelor şi procedeelor de uscare a pieilor este dificil de făcut datorită multitudinii criteriilor care pot fi luate în considerare. Dacă se tine seama în principal de mecanismul de transmitere al căldurii de la agentul de uscare la material (convecţie, conducţie şi radiaţie) atunci se poate recurge la realizarea acestei operaţii folosind deferite metode şi utilaje aferente, care vor fi prezentate în continuare.

Luând în considerare durata şi consumul energetic se poate face o demarcare netă a procedeelor şi avantajelor lor, mai ales că în ultima perioadă se pune un accent tot mai mare pe consumul redus de energie. Astfel din tabelul 12.1 se pot observa care sunt cele mai avantajoase metode din aceste puncte de vedere.

In acest sens putem concluziona că uscarea la vid şi cu pompă de căldură sunt cele mai avantajoase metode, atât din punct de vedere al duratei operaţiei cât şi al consumului energetic.

Tabelul 12.1 Clasificarea metodelor de uscare în funcţie de timp şi de consumul energetic Procedeu Durata de lucru

[h, min] Procedeu Consum energetic

[Kw/Kg apă evap] Uscare în stare întinsă

în tunel (primară)Pasting 4 Pasting 1,2 - 1,6

Uscare în stare liberă 3 Inaltă frecvenţă, microunde

1,48

Uscare în stare întinsă în uscător dulap

Uscare în stare întinsă în tunel (secundară)

2 1

Uscare în stare întinsă pe rame

perforate

1,04 - 1,12

Uscare în flux continuu cu microunde

45’ Uscare în stare liberă 0,96 - 1,06

Uscare la vid 15’ Uscare la vid 0,56 - 0,76 Uscare cu IR 0,56 Uscare cu pompă de

căldură 0,52 - 0,56

133

Din punct de vedere al mecanismului de transmitere al căldurii de la agentul de uscare la material, ca metode de uscare se utilizează: uscarea prin convecţie, uscarea prin conducţie şi uscarea prin radiaţie.

La uscarea prin convecţie agentul de uscare (aerul), furnizează căldura necesară vaporizării umidităţii din material şi preia vaporii formaţi prin antrenare în afara spaţiului de uscare. In timpul procesului de uscare are loc un transfer simultan de impuls, căldură şi masă.

Calitatea operaţiei este condiţionată de buna cunoaştere a parametrilor de intrare şi ieşire a materialului umed şi uscat şi a agentului de uscare.

In timpul uscării convective, în fazele incipiente ale acesteia, suprafaţa materialului este acoperită cu un film de lichid, iar porii pielii sunt plini cu apă, de aceea viteza de uscare va rămâne constantă cât timp apa evaporată din microcapilare este înlocuită cu cea din macropori, prin deplasarea capilară a apei. Viteza de evaporare constantă menţine şi suprafaţa materialului solid (pielea) la o temperatură constantă egală cu temperatura termometrului umed, iar valoarea acestei viteze va depinde numai de factorii externi, adică de parametrii agentului de uscare.

Durata acestei perioade depinde de conţinutul iniţial de umiditate şi de rezistenţa internă a solidului.

De asemenea parametrii necorespunzători ai agentului de uscare conduc la producerea fenomenului de “case – hardening”, când pe suprafaţa materialului se formează un strat uscat, contractat, ca o crustă, care nu mai permite îndepărtarea în continuare a apei din straturile interne.

Pe de altă parte, la o viteză internă prea mare de deplasare a umidităţii are loc o orientare ireversibilă a elementelor fibroase cu afectarea calităţii finale a materialului. Prima perioadă de uscare se sfârşeşte odată cu apariţia aşa numitului “punct critic” corespunzător umidităţii critice a materialului (prima umiditate critică) x1

cr cu valori diferite în funcţie de natura şi stadiul de prelucrare al pielii (grosime, conţinut de umiditate şi condiţii de uscare). Apariţia acestui punct critic indică momentul în care macroporii s-au golit şi începe procesul de îndepărtare a apei din capilarele interfibrilare. Acum începe perioada de descreştere a vitezei de uscare înregistrându-se în acelaşi timp şi apariţia unei contracţii cu viteză moderată.

In faza a doua are loc perioada de uscare cu viteză descrescătoare, când umiditatea se deplasează exclusiv sub formă de vapori concomitent cu desorbţia de pe centrele cele mai active. Acum temperatura pielii se apropie de temperatura agentului de uscare.

Pentru o piele cromată şi retanată în această fază de uscare viteza de uscare se modifică apărând două umidităţi critice cu valori de 30% respectiv de 18%, independente de temperatura şi umiditatea relativă a aerului pe intervalul 50-70 0C şi 20-40% umiditate relativă, ca urmare a unor modificări nete ale proprietăţilor termice ale sistemului apă-colagen (la uscarea sub flux termic constant), determinate de salturile de pe nivelele energetice ale legăturii apă- material.

Apariţia discontinuităţii la o valoare a conţinutului de umiditate de 30% corespunde după unii autori unui punct în care apa dintre protofibrile începe să se evapore. Maximul de cristalinitate se atinge pentru xcr =33%, după care fibrila începe să se usuce, apa

134

îndepărtată făcând parte din structura cristalină a protofibrilei, motiv pentru care viteză de uscare scade mai rapid.

Punctul de umiditate corespunzător lui x3cr de 18% este legat de îndepărtarea apei

din grupările cu distantă dintre ele de 36,2 nm. In acest punct se pot produce pierderi de suprafată considerabile, având loc aşa numitul fenomen de curgere al feţei (la uscătorul Pasting). Este vorba de fapt de modificări structurale majore care fixează ireversibil matricea fibroasă a dermei.

Pentru un produs finit de calitate, umiditatea relativă a aerului în ultimile stadii ale uscării trebuie să fie de aproximativ 39% la echilibru cu X=13%.

Practic perioada de uscare cu viteză constantă poate avea loc sau nu în funcţie de conţinutul iniţial de umiditate. La un moment dat suprafaţa pielii atinge un Xh max, iar stratul median rămâne la umiditaea iniţială. Umiditatea medie a pielii în acest moment corespunde de fapt primului punct critic, depinzând de grosimea pielii şi de parametrii agentului de uscare.

In faza a doua corespunzătoare uscării cu viteză descrescătoare, umiditatea din stratul median scade, apropiindu-se de Xh max, iar suprafaţa materialului este la o umiditate de echilibru cu umiditatea agentului de uscare Xech. Această perioadă începe în momentul în care conţinutul mediu de umiditate are valoarea (Xech+Xh max)/2 şi se sfârşeşte când pielea atinge valoarea umidităţii de echilibru în tot volumul său. In condiţii de lucru practice, conţinutul de umiditate are limite foarte largi atât în secţiune cât şi pe zonele topografice.

12.2. Uscarea convectivă - consideraţii practice

Uscarea convectivă poate avea loc atât cu circulaţia naturală a agentului de uscare,

cu sau fără aport energetic(uscare cu aer liber sau în încăperi) în regim nestaţionar cât şi cu circulaţia forţată a aerului, cu aport energetic.

Uscarea cu circulaţie naturală a aerului sau uscarea în aer liber este metoda cea mai veche şi mai simplu folosită pentru piei tăbăcite vegetal şi în zonele în care condiţiile climaterice o permit.

Circulaţia aerului are loc prin convecţie naturală asupra pieilor atârnate în stare liberă sau întinse pe cadre de lemn.

Avantajele metodei constau în: simplitate, cost minim al investiţiei şi lipsa consumului energetic.

Dintre dezavantaje cele mai importante sunt: reproductibilitatea scăzută a operaţiei datorită imposibilităţii controlului parametrilor agentului de uscare (aer atmosferic), precum şi pericolul de suprauscare şi repartizare neuniformă umidităţii reziduale.

Preocupările din ultima perioadă, pentru tehnologii ecologice şi cu consumuri energetice reduse au condus la o relansare a metodei. Atfel firme precum ITALPROGETTI şi THEMA produc transporoare cu lanţ amplasate la partea superioară a secţiilor, acolo unde microclimatul este favorabil uscării.

Linia transportoare este alcătuită dintr-un monoraille, în care se mişcă un lanţ biplanar, (acţionat de un electromotor cu puterea de aproximativ 1Kw) şi de care sunt

135

atârnaţi suporţi, prevăzuţi cu diferite sisteme de prindere a pieilor de tip: bare, cârlige , cleme (figura 12.1).

Zona de lucru cuprinde câţiva metri patraţi, în care lanţul coboară la înălţimea necesară operatorului. Variatorul de viteză al benzii transportoare permite deplasarea pieilor cu o viteză de 0,5-3m/min, asigurând astfel prelucrarea după ştoluire a pieilor de bovine.

Figura 12.1 Uscare în aer liber pe transportor cu lanţ

12.2.1. Uscătorul tip dulap

Aceste utilaje sunt astăzi mai puţin folosite, mai ales în unităţile cu capacitate mare

de producţie. In acest caz crculaţia aerului este forţată, uscarea efectuându-se în atmosferă controlată şi în regim discontinuu. O asemenea cameră de uscare poate fi observată în figura 12.2 [59]

Figura 12.2 Uscător tip dulap (cameră).

Dimensiunile camerei de uscare sunt alese în funcţie de capacitatea de producţie a

firmei de profil. Pieile se pot usca în stare liberă atârnate pe bare,sau în stare tensionată întinse pe rame.

136

Instalaţiile de încălzire şi ventilaţie din dotarea uscătorului asigură recircularea şi încălzirea aerului. Astfel, aerul din uscător este aspirat de un ventilator cu ajutorul unor burlane din tablă zincată prevăzute cu mai multe ieşiri practicate pe pardoseala uscătorului, trecând într-o instalaţie de încălzire şi fiind din nou trimis în uscător cu ajutorul unor burlane asemănătoare cu cele anterioare, fiind însă amplasate pe plafonul uscătorului.

Dar numai recircularea aerului din uscător nu este suficientă, deoarece prin saturare cu vapori de apă uscarea pieilor nu mai avansează, motiv pentru care o parte din aerul saturat din uscător este eliminat şi înlocuit cu aer proaspăt.

12.2.2. Uscătoare tip tunel La aceste utilaje uscarea are loc tot în atmosferă controlată cu circulaţia forţată a

aerului de uscare dar în regim continuu. Există numeroase variante constructive pe acelaşi principiu de uscare dar care diferă doar prin realizarea modului de transport al pieilor prin uscător. [60]

Un asemenea uscător este format dintr-o incintă paralelipipedică, având un număr variabil de zone de uscare sau celule (4-8), care diferă între ele prin valorile diferite ale parametrilor agentului de uscare. Astfel pe fiecare zonă, aceşti parametri pot fi reglaţi şi controlaţi, aerul fiind încălzit prin intermediul energiei termice sau electrice.

La unele variante constructive, fiecare zonă este dotată cu câte un sistem independent de ventilaţie Circulaţia aerului se poate realiza: longitudinal, în echicurent sau contracurent cu materialul; transversal, perpendicular pe podea sau pe peretele lateral al tunelului (o eficientă economică mărită este asigurată de varianta cu recircularea parţială a aerului).

Se practică construcţia de tip modular a acestor uscătoare ceea ce asigură o modificare rapidă a numărului de celule. In acest uscător ca şi în cel anterior, pieile se pot usca în stare liberă sau în stare întinsă pe rame perforate sau prin procedeul Pasting.

In figura 12.3 este prezentat uscătorul tip tunel modular cu piei în stare liberă.

a

137

b

Figura 12.3 Uscător tunel modular : a) Vedere generală; b) Detaliu 12.3. Uscarea pieilor în stare liberă In acest procedeu pieile sunt atârnate peste nişte bare sau suspendate prin diferite

sisteme de prindere, fixate pe două lanţuri paralele, fără sfârşit, fiind acţionate de către un electromotor. In cazul pieilor mici, pentru uscarea lor se folosesc două sau trei perechi de lanţuri suprapuse.

Pentru pieile mari se recurge la o variantă constructivă de uscător cu tunel dublu, având încălzirea şi ventilaţia comune, ca în figura 12.4.

Figura 12.4 Uscător tunnel

Aerul circulă printre piei paralel cu acestea, în timp ce sensul de circulaţie se inversează de la o zonă la alta. Pentru pieile bovine, durata de staţionare într-un tunel variază de la 4-5 ore în uscarea primară, la cca o oră în uscarea secundară.

138

Uscarea în stare liberă a pieilor tăbăcite în crom produce o contracţie puternică, ceea ce micşorează simţitor randamentul în suprafaţă (la aceasta se adaugă cutarea şi îndoirea materialului), inconvenient care poate fi diminuat dacă se recurge la uscarea în stare tensionată.

12.4. Uscarea în stare tensionată Aceasta se poate realiza în două moduri şi anume: - uscarea prin procedeul Pasting; - uscarea în stare întinsă pe table perforate (toglle dryer) 12.4.1. Uscarea prin procedeul Pasting Principiul de lucru Principiul de lucru constă din uscarea pieilor în stare întinsă, acestea fiind lipite pe o

placă de sticlă. Procedeul se aplică numai pentru prima uscare a pieilor tăbăcite în crom, care nu necesită o supleţe deosebită şi în special a boxului faţă corectată şi a pieilor “Kip” pentru feţe de încălţăminte.

Prin acest procedeu se mai pot usca si piei velur, şpalturile pentru căptuşeli şi ocazional piei faţă naturală.[61]

Construcţia şi funcţionarea utilajului Utilajul de bază a acestui procedeu este un uscător tunel, prevăzut cu un sistem de

transport cu plăci de sticlă, montate pe rame de oţel suspendate pe o şină monoraille. Uscătorul, este format din 6-10 celule de uscare, fiecare de 2 m lungime.

In fiecare celulă se introduc 20 rame metalice cu plăci de sticlă cu dimensiunile de 1600x 3200 mm. Fixarea pe rame a plăcilor de sticlă se face cu ajutorul unor chedere de cauciuc. Fiecare ramă este suspendată pe două role care circulă pe o linie metalică suspendată. Fiecare din aceste celule este prevăzută cu un sistem individual de încălzire, ventilatoare şi tubulatură pentru admisia şi evacuarea aerului.

Parametrii aerului se controleză în fiecare zonă automat, concomitent cu viteza procesului de uscare, astfel încât se poate efectua un program de uscare optim pentru fiecare tip de piele, astfel încât se va asigura o calitate superioară a materialului prelucrat.

Uscătoarele de ultimă generaţie sunt prevăzute cu unităţi de lucru specifice, iar la utilajele de capacitate mare (100-300 plăci), ciclul de uscare-operaţii auxiliare este complet automatizat).

In figura 12.5 este redată schema de principiu a unui asemenea uscător cu succesiunea operaţiilor aferente.

Pereţii exteriori ai celulelor de uscare sunt izolaţi termic, având în părţile laterale coridoare de vizitare, prevăzute cu uşi, deasupra fiind un spaţiu prin care circulă aerul. Acesta este introdus în tunelul de uscare prin nişte fante practicate în tavanul celulei, pentru ca suprafaţa plăcilor de sticlă să poată fi tratată cu aer cald deci şi pielea.

In partea de sus a tunelului se află staţia de condiţionare cu calorifer, ventilator şi clapete de reglare a accesului aerului proaspăt.

Dispozitivul de avans al ramelor cu plăci se montează în partea superioară a primei celule pe direcţia longitudinală a tunelului. In afara tunelului de uscare circulaţia ramelor se face pe direcţie longitudinală pe un monoraille.

139

a

b

Figura 12.5 Uscătorul Pasting: a) Vedere generală; b) Schema cinematică cu operaţiile aferente: 1- alimentare; 2 - corpul uscătorului; 3 - celulă; 4 - ieşire; 5 - sistem de împingere

a ramelor cu viteză variabilă; 6 - staţie de preumezire prin pulverizare; 7- staţie de spălare a ramelor; 8 - staţie de uscare; 9 - staţie pentru aplicarea pastei prin pulverizare; 10 - staţie de lipire a pieilor; 11 - monoraille; 12 - conveier de încărcare a

materialului. Utilajul mai este prevăzut cu o maşină de spălat soluţia de adeziv de pe suprafaţa

plăcilor (figura 12.6)[62].

Figura 12.6 Maşina de spălare a adezivului[62] :

1 – placă de sticlă ; 2 – role cauciucate ; 3 –

dispozitiv umezire placă ; 4 – cilindri perie ; 5 – pulverizatoare

140

Aceasta este formată dintr-o cuvă cu două perechi de cilindri, plasaţi în serie, fiecare rotindu-se în sens contrar perechii anterioare. Există de asemenea, pentru curăţarea plăcilor de sticlă câte două perechi de perii din care prima este din fire sintetice iar a doua din fire de păr.

Spălarea se practică pe ambele feţe ale plăcilor simultan. La locul de contact dintre perii si suprafaţa sticlei se împrăştie un jet de apă caldă sub presiune cu ajutorul unei pompe.

Apa de spălare a plăcilor este colectată într-un bazin şi apoi recirculată. Deficitul de apă se completează cu apă proaspătă, iar încălzirea ei se face cu un schimbător de căldură cu serpentină si termostat. In timpul spălării ramelor, acestea se deplasează acţionate fiind de un electromotor, pe nişte role cu bandaj de cauciuc, care presează între ele partea superioară sau inferioară a ramei.

Aspecte particulare Pasta de lipire Pentru lipirea plăcilor de sticlă se pot folosi mai multe tipuri de paste ca de

exemplu: - pe bază de amestecuri amidon-carboximetil-celuloză (preţ de cost convenabil dar

lasă pete pe piele), folosit în practică ; - pe bază de polimeri acrilici, preţ de cost ridicat, dar nu lasă pete pe piele; - pastă pentru piei faţă naturală (BASF), este absorbită în totalitate de piele ; - enzime, care consumă pasta în timpul uscării.

Aceste paste trebuie să asigure o bună aderenţă a pielii umede pe sticlă cât şi o desprindere uşoară, pentru ca ţesutul superficial al pielii să nu fie afectat. De asemenea pastele trebuie să fie bine omogenizate, pentru a preveni aderenţa la piele a granulelor cu concentraţie mare de substanţe solide, care modifică caracteristicile grenului şi înrăutătţesc calitatea produsului finit.

Modul de execuţie al lipirii Acesta depinde de calificarea şi experienţa operatorului, fiind dependent de starea

de curăţenie a plăcii şi de calitatea pastei. Lipirea se execută cu ajutorul unor lame elastice din oţel sau a unor cuţite ascuţite din material plastic, în vederea unei aderenţe perfecte la placă şi a eliminării incluziunilor de aer. Se preferă lipirea în T, pentru canate, operatorul lipind şira spinării orizontal, coborând pe mijlocul pielii, apoi radial, lipirea se termină spre buturi şi spre gât, care trebuie totdeauna “ridicat”, pentru a se preveni pierderile de suprafaţă, mai ales în zona “buzunarelor”.

Intensitatea lipirii reglează echilibrul dintre calitatea produsului finit şi ranadamentul de suprafaţă, astfel încât o lipire puternică poate duce la o creştere a suprafeţei cu până la 15%, dar are loc o aplatizare a structurii fibroase, iar în timpul uscării pielea finită devine seacă, cu tuşeu aspru şi rezistenţă mecanică scăzută.

Plăcile pe care se lipeşte pielea în vederea uscării trebuie confecţionate din sticlă, aceasta având conductivitatea termică cea mai apropiată de a pielii. La acoperirea plăcii cu pastă aceasta trebuie să fie perfect curată şi fără ceruri, uleiuri sau răşini pentru a se evita încărcarea cu pastă a pielii şi aspectul “glasat” la desprinderea ei de pe placă.

141

Pulverizarea soluţiei de adeziv se execută din momentul intrării plăcilor în instalaţia de pulverizare, acestea fiind acoperite pe ambele feţe cu pelicula de adeziv. După acoperirea plăcilor cu această peliculă, se trece la fixarea pieilor pe rame. In uscător poziţia ramelor este verticală, dar pentru ca întinderea pieilor să se facă mai uşor, ramele se pot roti şi pe orizontală.

Referitor la piele, se recomandă ca aceasta să aibă umiditatea de 55-65% şi după operaţia de stors-întins să fie lipite cât mai repede pentru a se evita uscarea preferenţială, pierderea elasticităţii şi cutarea, cât şi pentru a se evita pierderea de suprafaţă după operaţia de stors- întins.

Umiditatea pielii la ieşirea ei din uscător este de 13-15%, sub această valoare pielea devine tare şi suprauscată, iar pasta se îndepărtează greu. Dacă umiditaea pielii la ieşirea din uscător este mai mare de 20%, atunci va avea loc o reţinere însemnată de pastă pe suprafaţa pielii.

Grenul şi tipul pielii influenţează adezivitatea acesteia, astfel boxul se lipeşte cu partea dinspre faţă în timp ce pielea de porc se lipeşte şi cu partea dinspre carne.

Creşterea conţinutului de agenţi de gresare influenţează în mod semnificativ puterea de penetrare a pastei, facilitând şi desprinderea pielii de pe placă (aspect de reţinut mai ales pentru pieile faţă naturală). De asemenea etalarea pielii pe placă este mai bună şi randamentul de suprafaţă se îmbunătăţeşte, evitându-se şi fenomenul de crăpare, mai ales la pieile retanate.

In timpul uscării prin procedeul Pasting are loc o puternică aplatizare şi compactizare a structurii fibroase cu creşterea rezistenţei la crăpare a feţei corelată cu un tuşeu mai aspru.

Ca regulă generală în vederea obţinerii umidităţii finale impuse în piele, este ca să se înceapă cu temperaturi mai ridicate în primele zone, după care are loc ajustarea parametrilor în ultimile două zone de uscare. De exemplu tăbăcăriile din Franţa folosesc pentru uscare următoarea succesiune: în celula de încălzire T = 50 - 550C cu φ = 50 %; în celulele intermediare T = 55 - 600C cu φ = 40-30 %; în celula terminală T = 500C cu φ = 50 – 55 % prin injectare cu abur. Astfel umiditatea finală a pielii este de 14[63].

In privinţa circulaţiei aerului, se poziţionează ventilatoarele astfel să se asigure o circulaţie cât mai uniformă a acestuia şi la o viteză care să împiedice desprinderea pielii de pe placă sau suprauscarea zonelor periferice. La uscătoarele convenţionale cu circulaţie transversală, aerul curge paralel cu suprafaţa pieilor cu viteza de 1,25-2 m/s. Durata medie optimă a uscării este de 6-8 ore [64].

Avantajele utilizării procedeului Prin uscarea cu procedeul Pasting se obţine cel mai bun randament de suprafaţă de

5-7% funcţie de tipul de piele. Pielea obţinută este fără riduri, necesitând o minimă ştuţuire. Este cel mai ieftin procedeu.

Dezavantajele procedeului sunt următoarele: - în timpul uscării are loc fenomenul de fragilizare a grenului (reducerea alungirii la

rupere şi la crăparea feţei, care se corectează prin acţiunea combinată a retanării şi gresării [65] ;

- pielea devine plată, cu un tuşeu aspru amplificat de lipirea prea puternică realizată în scopul măriririi randamentului de suprafaţă ;

142

- se manifestă tendinţa de crăpare a feţei ; - procedeul este dificil de aplicat la piei faţă naturală, pentru mănuşi şi îmbrăcăminte sau

pentru piei uşoare ; - distribuţia umidităţii reziduale în pielea uscată este neregulată.

12.4.2. Uscarea pieilor în stare întinsă pe table perforate (Toggle dryer) Particularităţi constructive [66]In varianta clasică de construcţie, utilajul este asemănător uscătorului Pasting, cu

deosebirea că în acest caz se folosesc table perforate în locul celor de sticlă. Pe aceste table sunt întinse pieile şi fixate pe ambele părţi cu nişte cleme. Din uscătorul anterior se păstrează doar sistemul de circulaţie al ramelor în circuit închis pe şina suspendată. Ramele circulă în uscător în poziţie verticală în timp ce aerul circulă fie paralel fie perpendicular cu rama.

In vederea reducerii costului manoperei şi al măririi productivităţii ramele au fost prevăzute cu un sistem de basculare care să permită întinderea şi prinderea pieilor în poziţie orizontală, după care rama revine pe verticală, fiind introdusă în uscător.

In ultima perioadă s-au abordat variante de asemena uscătoare în care ramele sunt dispuse în poziţie orizontală. Se cunosc astfel următoarele variante constructive:

- rame extensibile semiautomate prevăzute fiecare cu două sau patru zone. După prinderea pe placă a pielii, zonele ramei sunt îndepărtate mecanic sau pneumatic, pielea fiind menţinută în stare întinsă. Cu acest tip de rame se poate lucra şi în poziţie verticală în uscătoare tunel şi/sau în uscătoare tip cameră.

- benzi transportoare perforate modulare prevăzute cu sistem de întindere automată a pielii dar cu prindere manuală, ca în figura 12.7.

Figura 12.7 Sistem de uscare semiautomată cu ramă modulară

orizontală

143

- uscător complet automatizat prevăzut cu sistem de prindere cu cleme autoacţionate de întindere şi eliberare a pielii. Operatorul întinde pielea în zona de lucru şi o îndepărtează apoi după uscarea ei.

De menţionat este faptul că aceste uscătoare se folosesc pentru uscarea primară, deoarece la funcţionarea continuă, o uscare primară ar necesita o lungime prea mare a tunelului. Variantele de lucru utilizate sunt cea statică sau folosind debite mărite de aer de uscare.

Randamentul de suprafaţă al pieilor la ieşirea din uscător, atinge 12% în cazul pieilor suple, dar după ştuţuirea pielii el se reduce faţă de procedeul Pasting.

Există o variantă îmbunătăţită care presupune un sistem plasă-labirint, în care pielea este menţinută între două benzi transportoare confecţionate din plasă termoplastică, care împreună cu pielea formează un sandvich care este transportată cu un sistem de role, pe o traiectorie labirintică.

O altă variantă constructivă conţine un dispozitiv special, care provoacă o ştoluire a pielii prin întindere şi flexiuni repetate.

12.5. Uscarea cu pompă de căldură Această variantă de uscare prin dezumidificarea aerului sau în circuit închis este o

variantă a uscării convective, utilizată în ultima perioadă datorită consumurilor reduse de energie (se tine seama de faptul că 15% din consumul energetic total al unei tăbăcării tip 15% este destinat uscării, iar 22% din pierderile energetice totale se datorează funcţionării defectuase a uscătoarelor). Pompa de căldură se poate adapta uşor la camerele şi tunelele de uscare cînd uscarea se realizează la temperaturi scăzute.

In prezent această variantă de uscare se aplică uscătoarelor statice sau continue, destinate uscării în stare liberă.

Principul de construcţie si de funcţionareSchema de principiu al unui uscător static prin dezumidificarea aerului este dată în

figura 12.8. Din uscător, aerul încărcat cu umiditate ajunge în evaporator, cedând o parte din

conţinutul său caloric, prin evaporarea fluidului de transport. Odată cu răcirea are loc şi condensarea umidităţii din aer, care prin dezumidificare pierde apa preluată din piele şi revine la conţinutul iniţial de umiditate.

In continuare, fluidul frigorific este transportată de către compresor la sursa caldă (condensator). Condensarea vaporilor de freon determină o cedare de căldură care se foloseşte la reîncălzirea aerului de uscare care este recirculat în uscător. Cele două fluide şi anume: aerul de uscare şi cel de transport sunt antrenate în două circuite închise. Astfel pompa de căldură funcţioneză pe principiul unei maşini frigorifice.

Reglarea fluxului termic se face automat, ca şi reglarea parametrilor aerului în funcţie de caracteristicile pielii. Utilizarea pompei de căldură în uscarea pieilor ţine seama de două criterii de bază: economic şi de calitate al pieilor.

Conform primului criteriu pompa de căldură reduce consumul de energie/ 1Kg de apă extrasă de la 1,1-1,2 Kwh/ Kg apă îndepărtată la 0,6-0,45 Kwh/ Kg apă îndepărtată, la

144

piei la care umiditatea iniţială era de 55-60% iar cea finală de 9-12%. La uscătoarele tunel cu benzi labirint aceste consumuri se reduc la 0,12 –0,13 Kwh/Kg apă îndepărtată.

Figura 12.8 Uscătorul static tip SADI : 1 - cameră de uscare etanşă; 2 - piei;3 - pompă de căldură; a) evaporator (sursa rece); b) compresor; c)

condensator; d) încălzitor auxilia r ; e) ventilator In cazul pieilor brute de oaie metoda constituie o alternativă deosebit de

avantajoasă din punct de vedere economic datorită temperaturilor de lucru reduse între 20 şi 300C, cu un consum energetic. De asemenea se constată amortizarea numai după trei ani a cheltuielilor de investiţii.[67]

In privinţa ccelui de-al doilea criteriu, uscătoarele dotate cu pompă de căldură lucrează la temperaturi scăzute de 25-300C cu umidităţi relative variind între 55-60% la intrare şi 36-40% la ieşire, sau lucrând chiar la 120C, în cazul pieilor Nappa. [68].

Avantajele utilizării acestei variante de uscare rezidă din următoarele: - obţinerea unor rezistenţe fizico-mecanice similare cu ale pieilor uscate în mod

obişnuit; - pieile obţinute au un tuşeu şi o moliciune deosebită însoţite de supleţe; din acest

motiv se vor comporta mult mai bine în operaţiile ulterioare de ştoluire sau şlefuire, existând posibilitatea eliminării operaţiei de condiţionare ;

- reducerea gradului de contracţie al pielii şi creşterea sensibilă a randamentului de suprafaţă cu cca 2-5% faţă de metoda clasică. Dezavantajele metodei se referă la următoarele aspecte:

- dificultatea în întreţinere şi exploatare a pompei de căldură; - necesitatea unei etanşări perfecte a uscătorului; - consumul ridicat de energie al compresorului.

Ca soluţii pentru îmbunătăţirea randamentelor energetice se apelează fie la încălzirea directă a aerului cu gaze de ardere, fie la folosirea temperaturilor scăzute apelând la circularea unor debite mari de aer sau adaptări corespunzătoare a uscătorului tunel pentru uniformizarea agentului de uscare.

12.6. Uscarea pieilor prin contact direct cu o suprafaţă încălzită Pentru industria de pielărie se apelează la două variante de lucru şi anume:

- uscarea la presiune atmosferică;

145

- uscarea la vid. In legătură cu mecanismul uscării prin contact la presiune atmosferică, există atât

un model matematic cât şi unul fizic care explicitează fenomenul uscării materialului. Schema intuitivă a procesului corespunde figura 12.9.

Vaporii care se formează lângă suprafaţa fierbinte de uscare, vor difuza sub acţiunea gradientului de temperatură către suprafaţa liberă. Intâlnind zone mai reci o parte din vapori condensează în interiorul materialului, iar o parte ajung pe suprafaţa rece a acestuia evaporându-se în mediul înconjurător.

Figura 12.9 Schema intuitivă a procesului de uscare folosind modelul fizic TC - temperatura de contact;

TS - temperatura suprafeţei libere a mat erialului; TG - temperatura aerului;

XS - conţinutul de umiditate a aerului saturat de la suprafaţa materialului;

XG - conţinutul de umiditate al curentului

Figura 12.10. Distribuţia temperaturii, a umidităţii sub

formă de vapori şi a umidităţii în stare lichidă în grosimea

materialului.

Astfel are loc un ciclu de vaporizare - difuzie - condensare în care din figura 12.10

se poate observa un minim al temperaturii aflat în continuă mişcare către suprafaţa liberă a materialului şi care indică un plan mobil de evaporare.

Construcţia acestui tip de uscător este simplă el fiind alcătuit dintr-o incintă metalică prin care circulă un agent de încălzire. Pieile se lipesc de pereţii exteriori ai camerei. Temperatura peretelui metalic al camerei este de 70-85 0C pentru pieile cromate şi de 500C la pieile tăbăcite vegetal. Durata de lucru a operaţiei este de 20-25 min.

Dezavantajul metodei constă în pericolul supraâcălzirii şi al suprauscării cât şi în dificultatea aplicării lui la pieile uşoare cu o supleţe deosebită.

In procedeul DEHUMI pielea vopsită şi gresată este trecută peste nişte tamburi încălziţi, prevăzuţi cu pâslă, pe care se realizează uscarea până la o umiditate constantă, după care se merge la un uscător convectiv şi de aici la ştol. Maşina funcţioneză în regim continuu avînd o productivitate de 200-260 de canate /oră [69].

146

Uscătorul cu tamburiAcest tip de uscător se foloseşte la uscarea pieilor şi a înlocuitorilor de piele tip

fibrotex. Principiul de lucruMaterialul care urmează a fi supus uscării străbate spaţiul dintre tamburii încălziţi

şi cilindrii de întindere prin intermediul a două benzi transportoare confecţionate din lână. Uscarea pielii are loc după vopsirea în butoi, urmată de o perioadă de depozitare pe boc, fără a fi necesară stoarcerea şi întinderea.

Folosirea uscătorului cu tambur elimină operaţiile de stors-întins, uscat şi ştoluit, care se execută de această dată pe acest utilaj. Astfel ştoluirea se realizează în urma unor îndoiri repetate şi tensionări ale pielii pe tamburii de uscare.

Utilajul este alcătuit din cilindrii încălziţi şi cilindrii de întindere; transportul pieilor prin uscător realizându-se prin intermediul a două benzi transportoare din lână între care este depusă pielea. Se preferă lâna pentru benzile de transport, datorită porozităţii sale faţă de apă şi netezimii sale care nu lasă urme pe piele (figura 12.11).

Lungimea fiecărei benzi este de 47 m, iar viteza de transport este de 1-5m/min, la pieile de bovine şi de 22-26 m/min la ovine şi caprine.

Intre suprafaţa încălzită a tamburilor şi piele este o diferenţă de temperatură de 280C. Ca agent termic se folosesc vaporii de apă la 1200C şi presiunea de 4 at, consumul de vapori de apă fiiind de cca 450 Kg/h.

Pielea (1), trece printre tamburii (5) şi cilindrii de întindere (4, 6), între două benzi transportoare din ţesătură de lână. Banda transportoare (3), circulă pe partea superioară a uscătorului în timp ce banda (2) circulă pe partea inferioară.

Figura 12.11 Uscătorul cu tamburi : 1 - piele; 2, 3 - benzi transportoare; 4, 6 - cilindri de întindere; 5 - tamburi încălziţi; 7 - transportor de

evecuare din maşină; 8, 9, 10, 11 - cilindri întinzători ai benzii Benzile transportoare împreună cu pielea vin în contact direct cu suprafaţa încălzită

a 18 cilindri de încălzire cu diametrul de 600 mm. La intrarea în uscător cele două benzi transportoare trec printre clindrii flexibili (4) confecţionaţi din material plastic.

După ce pielea trece printre cilindrii de încălzire şi cei flexibili ea este evacuată de pe maşină cu ajutorul transportorului (7). Cilindrii (8), (9), (10), (11), întind banda prin intermediul unor dispozitive pneumatice.

147

Umiditatea din piele este evacuată ca urmare a unei intense evaporări. Umiditatea relativă necesară uscării în bune condiţii a pielii se menţine cu ajutorul unor tamburi perforaţi care sunt încălziţi cu vapori de apă şi care se montează într-o incintă izolată.

Aerul care intră în această cameră este încălzit, fiind încărcat apoi cu umiditate şi evacuat prin intermediul a două ventilatoare. Uscarea pe tamburi este completată de un dulap de uscare cu I.R. Lungimea totală a uscătorului este de 8850 mm cu lăţimea de 3050 mm şi înălţimea de 3350 mm.

12.7. Uscarea la vid

12.7.1. Observaţii cu caracter tehnologic

La uscarea pieilor prin această tehnică sunt de subliniat următoarele aspecte: - faţă de uscarea convectivă la presiunea atmosferică, aici avem de-a face cu un

singur punct de umiditate critică, astfel alura curbei de uscare cu viteză descrescăroare este aproape o dreaptă;

- contracţia este mai mică decât în cazul uscării la presiunea atmosferică şi are valori mărite odată cu creşterea vidului.

Cele două aspecte menţionate mai sus se datorează fenomenului de vaporizare a apei de hidratare datorită vidului, care se produce odată cu vaporizarea apei capilare. Prin eliminarea apei de hidratare se produce o fixare a scheletului fibros prin apropierea catenelor laterale voluminoase, care este diminuată odată cu avansarea procesului de uscare astfel încât contracţia devine nesemnificativă.

Ca urmare a presiunii de lucru reduse, indicii fizico- mecanici se diminuează, iar materialul rezultat are un tuşeu fin şi o moliciune sporită.

12.7.2. Principiul constructiv şi de lucru al uscătorului cu vid Asa cum se observă din figura 12.12 uscătorul la vid este costituit dintr-o masă A,

care constituie şi structura de rezistenţă a aparatului, prevăzută cu un sistem de încălzire cu apă caldă care circulă printr-o serpentină. Pe partea superioară B, a mesei confecţionată din oţel inoxidabil şlefuit se întinde pielea în vederea uscării. Capacul rigid sau elastic, care se poate deplasa în plan vertical este prevăzut cu o garnitură de etanşare D, astfel încât la coborârea capacului ansamblul ACD formează camera de vid. Capacul este prevăzut în interior cu o placă din oţel perforat E, pe care se fixează o pâslă F, care fixează ferm pielea pe masă si permite vaporilor de apă eliminaţi din piele să ajungă în camera de depresiune.

Pentru împiedicarea condensării vaporilor şi pătarea pieilor ansamblul format din masă-capac (prevăzut cu o membrană elastică, G) şi conducta de transport se menţine la aceeaşi temperatură.

In vederea micşorării volumului vaporilor, condensatorul tubular H, se racordează la camera de vid, a cărui acţiune de oprire-pornire este efectuată cu ajutorul, ventilului J.

148