發布時間：2010年03月16 物料（liào）的幹燥對於每一個塑料加工（gōng）商來說都是不可避免的。同時，為了生產出高（gāo）質量的（de）產品，這一過程也是非常重（chóng）要的。選擇（zé）合理的幹燥技術有助於節（jiē）約成本、降低能耗，而對幹（gàn）燥技術和（hé）成本的正確評估對於選擇合（hé）適的幹燥技術具有重要的意義。
     水含量（liàng）的增加會逐漸降低物料的剪切黏度（dù）。在（zài）加工過程（chéng）中，由於熔體流動性（xìng）能的變化，產品的質量以及（jí）一係列的加工（gōng）工藝（yì）參數也會隨之發生相應的變化。例如，停滯時間過長會使殘餘水分含（hán）量（liàng）太低從而造成黏度的增（zēng）加，這將導致填模不充分，同時也會造成物料發黃。另外，某些性能（néng）的變化並不能直接用肉眼觀察（chá）到，而（ér）隻有通過對材料（liào）進行相關的測試才能發現，如機械性能和介電強度的改變。
     在選擇幹燥過程時，鑒別材料的幹燥性能具有至關重要（yào）的意義。物料可以分成吸濕性和非吸濕性兩種。吸濕性物料能夠（gòu）從周（zhōu）圍環境吸收水分（fèn），非吸濕（shī）性材（cái）料（liào）不能從環境中吸收（shōu）水分。對於非吸濕性物料，任何環境中（zhōng）存在的水分都保留在表麵，成為“表麵水分”而易於被清除。不過由非吸濕性物料製成的膠粒也可（kě）能因為添加劑（jì）或填料的作用而變得具有吸濕性。
     另外，對一個（gè）幹（gàn）燥工（gōng）藝過程的能耗的計算，可能會與加工作業的複雜程（chéng）度以及其他因素有關，所以這裏所介紹的數值僅供參考。
對流式（shì）幹燥
     對於非吸濕性物料，可以使用熱風幹燥機進行幹（gàn）燥。因為水分隻是被物料與水的界麵張力鬆散地約束，易於去除。此類機器的原理是（shì），利用風扇來吸收環境中的空氣並將其加熱到（dào）幹燥特定物料所要求的溫度，被（bèi）加熱後的空氣經過幹燥料鬥，並通過對流的方式加熱物料以（yǐ）除去水分。
     對吸濕性物料的幹燥（zào）一般（bān）分為三個幹燥段：第一個幹（gàn）燥段是將物料表麵的水分蒸發掉；第二個幹燥段則將（jiāng）蒸（zhēng）發的重點放在材料內部，此時幹燥速（sù）度緩慢降低，而被幹燥物料的溫度開始上升；在最後一個階段，物料達到與幹燥氣體的（de）吸濕平衡。在（zài）這個階段，內部和外部（bù）間的溫度差（chà）別將被消除。在第三段末端，如果被幹燥物料不再釋放出（chū）水分，這並不意味著它不含水分，而隻是表明膠粒和周圍環境之間已（yǐ）經（jīng）建立起了平衡。
     在幹（gàn）燥技術中，空氣的（de）露點溫度是一（yī）個非常重（chóng）要的參數。所謂的露點溫度就是在保持濕（shī）空氣的含濕量不變的情況下，使其溫度下降，當相對濕度達到（dào）100%時所對應的溫（wēn）度。它表示空氣（qì）達到水分凝結時所對應的（de）溫度。通常，用於幹燥的空氣的露點愈（yù）低，所獲得殘餘水量就愈低，幹燥速度也愈低。
     目前，生產（chǎn）幹燥空氣最為普遍（biàn）的方法是利（lì）用幹燥氣體發（fā）生器。該設備以由（yóu）兩個分子篩組成的吸附（fù）性幹燥（zào）器為（wéi）核心，空氣中的（de）水分在（zài）這裏被吸收。在幹燥狀態下，空氣流經分（fèn）子篩，分子篩吸（xī）收（shōu）氣體中的水分，為幹燥提供除濕氣體。在再生狀態下（xià），分子篩被熱（rè）空氣加（jiā）熱至再生溫度。流經分子篩的氣體收集被除去的水分，並將其帶至（zhì）周圍環境中。另（lìng）一種（zhǒng）生成幹（gàn）燥氣體的方法（fǎ）是降低壓縮（suō）氣（qì）體（tǐ）的壓力。這種（zhǒng）方法的好處是供應網絡中的壓縮氣體有（yǒu）著較低的壓力露點。在壓（yā）力降低以後，其露點達到0℃左右。如果需要更低的露（lù）點，可以利用（yòng）膜式或吸附式幹燥器在壓縮空氣壓（yā）力降低之（zhī）前（qián）進一步降低空氣的露（lù）點。
     在除濕空氣幹燥中，生產幹燥氣體所需的能量必須進行額外計算。在吸附式幹燥中，再生狀態的分子篩必須從幹燥（zào）態的溫度(約60℃)被（bèi）加（jiā）熱（rè）至再生溫度(約200℃)。為（wéi）此，通常的做法是通（tōng）過分（fèn）子篩將被加熱氣體（tǐ）連續加熱（rè）至再生溫度，直至它在離開分子篩時（shí）達到特定溫度（dù）。理（lǐ）論上再生所必要的能量由加熱分子篩（shāi）及其內部吸（xī）附的水（shuǐ）所需要的能量、克（kè）服分子篩對水的附著力所需要（yào）的能（néng）量、蒸發水（shuǐ）分（fèn）和水蒸汽升溫所必（bì）需的能量幾個部分組成。
     一般，吸附所得露（lù）點（diǎn）與分子篩的溫度與水分攜帶量有關。通常，小於或等於30℃的露點可以使分子篩達到10%的水分攜帶量。為了製備幹燥氣體，由能（néng）量計算所得的（de）理論能量需求值是0.004kWh/m3。但是，實際中這個數值必須稍高，因為計算沒有把風（fēng）扇或熱量損失考慮在內。通過對比，不（bú）同類型的幹燥氣體發生器的特定能耗就可以被確定。一般來說，除濕氣體幹燥的能（néng）耗在0.04kWh/kg～0.12kWh/kg之間，這要（yào）根據物料和初始水分含量而變化。在實際（jì）操作（zuò）中，也可能達到0.25kWh/kg或更高。
     幹燥膠粒所需的能（néng）量由兩部分組成，一部分是將物料（liào）由（yóu）室溫加熱至幹燥溫度所需要的能量（liàng），另一部分是蒸發水分所需要的（de）能量。在確（què）定物料所需（xū）的氣體量時，通常是以幹燥氣體進（jìn）入或離開幹燥料鬥時（shí）的溫度為基礎。一定溫度的幹燥空氣通過（guò）對流的方式將熱量輸送至膠粒中也是一種對流幹燥過程。
     在實際生產中，實際能耗值有時要比理論（lùn）值高得多。例如，物料可能在（zài）幹燥料鬥中的停留時（shí）間過長，完成幹燥所消耗的氣體量較大，或者分子篩的吸附能（néng）力未充分發（fā）揮等。?減少幹燥氣體（tǐ）的需求（qiú）量從而削減能源成本的可行方法是采用兩步法幹燥料鬥。在這種設備中，幹燥（zào）料鬥上半部的物（wù）料隻是被加熱而並未被幹燥，所以可以用環境（jìng）中空（kōng）氣或幹燥（zào）過程的排氣來完成加熱。采用這種方（fāng）法後，往往隻需要（yào）向幹燥料鬥（dòu）中供應通常（cháng）幹燥氣（qì）體量的1/4?1/3，從而降低了能源成本。提高除濕氣體幹燥效率的另一種方法是通過熱電偶和露（lù）點受控的再（zài）生，而德國Motan公司則利用天然氣作（zuò）為燃料來降低能源成本。
真空幹燥
     目前，真空（kōng）幹燥也進入（rù）到塑料加工領域當（dāng）中，例如美國Maguire公司開發出來的真空幹燥設備就已（yǐ）被應用到塑料加工之中。這種連續（xù）操作型（xíng）的機器由安裝於旋轉傳送帶上的三個腔體組成。在第一腔體處，當膠粒被填滿後，通入被加（jiā）熱至幹燥溫度的氣體以加熱膠（jiāo）粒（lì）。在氣體出口處，當物料達到幹燥溫度時即被移至抽成真空的第二腔體中。由於真空降低了水的沸（fèi）點，所以水分更容易變成水蒸汽被蒸發出來，因此（cǐ），水分擴散（sàn）過程被加速了。由於真空的存在，從而在膠粒內部與周圍空氣之間產生了更大的壓力差。一般情況下，物料在第二腔體中的停（tíng）留時間為20min?40min，而對於一些吸濕性較（jiào）強的物料而言，最多需要停留（liú）60min。最後，物料被送到第三腔體，並由此（cǐ）被移出幹燥（zào）器。
     在除濕氣體幹燥和真空幹（gàn）燥中，加熱塑（sù）料所（suǒ）消耗的能源（yuán）是相同的，因為這兩（liǎng）種方法是在同樣的溫度下進（jìn）行。但是在真空幹（gàn）燥中，氣體幹燥本身並不需（xū）要消（xiāo）耗能（néng）源，但（dàn）需要用能源來創造真（zhēn）空，創造真空所需的能耗與所幹（gàn）燥物料（liào）的（de）量以及含水量有關。
紅外線幹燥
     幹燥膠粒的另一種方法是紅外線幹燥工藝。在對流（liú）加熱（rè）中（zhōng），氣體與膠粒之間、膠粒與膠粒之間以及膠粒（lì）內部的熱（rè）導率都很低，因此熱量的傳導受到極大的限（xiàn）製（zhì）。而采用紅外線幹（gàn）燥時，由（yóu）於分子受到紅外線輻照，所吸收的能（néng）量將直接轉換成熱振動，這意味著物料的加熱比在對流幹燥（zào）中更快（kuài）。與（yǔ）對流加（jiā）熱相比，在幹燥（zào）過程（chéng）中（zhōng），除了環境空氣和膠粒中水分的局部壓力差以外，紅外線幹（gàn）燥還有一個逆向的溫度梯度。通常，幹燥氣體和受（shòu）熱微粒之間（jiān）的溫（wēn）度差（chà）愈（yù）大，幹燥過程就愈快。紅外線幹燥時（shí）間通常在5min～15min。目前，紅外（wài）線幹燥過程已經被設計為轉（zhuǎn）管模式，即順著一隻內壁有螺紋的轉管，膠粒被（bèi）輸送和循（xún）環，在（zài）轉管的中心段有數個紅外（wài）線加熱器。在紅外線幹燥中，設備的（de）功率（lǜ）可以參照0.035kWh/kg?0.105kWh/kg的標準進行選擇。
     如前所述，物料含水量的不同將會導致工藝參數的差別。一般，殘餘水分含量的不同可能是因（yīn）為不同物料的流（liú）通速（sù）率不同，所以幹燥過程的中斷（duàn）或機（jī）器的啟動、停機都會引起停留時間的不同。在氣體流量固定的情況下，材料流通量的不（bú）同一般表現為溫度（dù）曲線的變化和排氣溫度的變化。幹燥（zào）機製造商們（men）以不同方法進行（háng）測量，並將幹燥氣（qì）體流量與被幹燥物料的量相匹配，進而調整（zhěng）幹燥料鬥的溫度曲線，從而使膠粒在幹燥（zào）溫度下經曆穩（wěn）定的停留時間。
     另外，物料不同的初始水分含量也會導致殘餘水分（fèn）含量（liàng）的不穩定。因為停（tíng）留時間是固定的，初始水分含量的明顯變化必將導（dǎo）致殘餘水分含量發生同樣明顯的（de）變化。如果需要穩定的殘餘水（shuǐ）分含量，就需要測（cè）量初始或殘餘的水分含量。由於相關的殘餘水分含量低，在線測量不易進行，而且物料在幹燥係統中的停留時間較長，把殘餘水分含量當作輸出信號會（huì）引起係統受控的問題（tí），所以幹燥機製造商們開發出來一種新的控製概念，能實現穩定的（de）殘餘水分含量這一目標。這（zhè）種控製概念以保持殘餘水（shuǐ）含分量的穩定（dìng）為目的，將塑料的初始（shǐ）水分（fèn）量、進（jìn）入和流出氣體的（de）露（lù）點、氣體（tǐ）流動量和膠粒流通率等工藝參數作為輸入變量，從而使幹燥係統能夠根據（jù）這些變量的不同進行及（jí）時（shí）調整（zhěng），以保持穩定的殘餘水分含量。
     紅外線幹（gàn）燥和真空幹燥是塑料加（jiā）工中的新技術，這（zhè）些新技術的應用極大地縮短了物料（liào）的停（tíng）留時間並降低了能（néng）源消耗。但是，創新的幹燥工藝其價（jià）格也相對較高（gāo）。因（yīn）此（cǐ），近些年來，人們也在努力地提高傳統（tǒng）除濕（shī）氣體幹燥的效率。所以，在做出（chū）投資決策時，應當進行（háng）精確的成本評估，不僅要考（kǎo）慮采購成本，還要考慮管路、能源、空間和維修保養等，以使最小的投資（zī）得（dé）到（dào）最大的回報。
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