第十二篇：選擇正確的幹燥技（jì）術

　　物料的幹燥對於每一個塑料加工（gōng）商來說都是不可（kě）避免的。同時，為了生產出高質（zhì）量的產品，這一過程也是非常重要（yào）的。選擇合理的幹燥技術有助於節約成本、降低能耗，而對幹燥技術（shù）和成（chéng）本的正確評估（gū）對於選擇合適的幹燥技術具有重要的意義。
水含量的增加會逐（zhú）漸降低物料的剪切黏度。在加工過程中，由於熔體流動性能的變化，產品（pǐn）的質量（liàng）以及一係列的加工工藝參數也會隨之發生相應的變化。例如，停滯時間（jiān）過長會（huì）使殘餘水（shuǐ）分（fèn）含量太低從而造成黏度的增加，這將導致（zhì）填（tián）模不充分，同時也會造成物料發黃。另外，某些性能的變化並不（bú）能直接用肉眼觀察到，而隻有通過對材料進（jìn）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（guò）程時，鑒別材料的幹燥性能具有至關重要的意義。物料可以分成吸濕性和非吸濕性兩種（zhǒng）。吸濕性物料能夠從周圍環境吸收（shōu）水分，非（fēi）吸濕（shī）性材料不能從（cóng）環境中（zhōng）吸收水分。對於非吸濕性物料，任何環境中存在的水分都（dōu）保留在表麵，成（chéng）為“表麵水分”而易於被清除。不過由非吸濕（shī）性物料製成的膠粒也可能因為添加劑或填料的作用而變得（dé）具（jù）有吸濕性。

　　 另外，對一個幹燥工藝過程（chéng）的能耗的計算，可能會與加工作業的複雜（zá）程度以及其他（tā）因素有關，所以這裏所介紹的數值僅供參考。

對（duì）流式（shì）幹（gàn）燥
　　 對於非吸（xī）濕性物料，可以使（shǐ）用熱風幹燥機進行幹燥。因為水分隻是被物料與水的界麵張力鬆散地約束，易於（yú）去除。此類機器的原理是，利用風扇來吸收環境中（zhōng）的空氣並將其加熱到（dào）幹燥特定物料所（suǒ）要求的溫度，被加熱後的（de）空氣經過（guò）幹燥料鬥，並通過對流的方式加熱物料以除去水分。
　　 對（duì）吸濕性物料的幹燥一般分為（wéi）三個（gè）幹燥段：第（dì）一個幹燥段是將物料（liào）表麵的水分蒸發掉；第二個幹燥段則將蒸發的重點放在材料內部，此時幹燥速度緩慢降低，而被幹燥物料的溫度開始上升；在^後一個階段（duàn），物料（liào）達到與幹燥氣體的吸濕平衡。在（zài）這個階段，內部和外部間的（de）溫度差別將被消（xiāo）除。在第三段末端，如（rú）果被幹燥物料不再釋放出水分，這並不意味著它不含水分，而隻是表明（míng）膠粒和周圍環境之間已經建立起了平衡。
　　在幹燥技術中，空（kōng）氣的露點溫度是（shì）一個非常（cháng）重要（yào）的參數。所謂的露點溫度就是在保持濕空氣的含濕量不變（biàn）的情況下，使其溫度下降，當相對濕度達到100%時所對應的溫度。它表示空氣達（dá）到水分凝結時所對應（yīng）的溫度（dù）。通常，用於幹燥的空氣的露點愈低，所獲得殘餘水量就愈低，幹燥速度也愈低。
　　目（mù）前（qián），生產幹燥空氣^為普遍的方法是利用幹燥氣體發（fā）生器。該設備以由兩個分子篩組成的吸附性幹燥器為核心，空氣中的水分在這裏被吸收。在幹燥狀態下，空（kōng）氣流經分子（zǐ）篩，分子篩吸收氣體中的水（shuǐ）分，為幹燥提供除濕氣體。在再生狀態下，分子篩被（bèi）熱空氣加熱至再生溫度（dù）。流經分（fèn）子篩的氣體收（shōu）集被除去的（de）水分，並（bìng）將其（qí）帶至周圍環境中。另一（yī）種生成幹燥氣體的方法是降低壓縮氣（qì）體的壓力。這種方法的好處（chù）是供應網絡中的（de）壓縮氣體有著較低的壓力露點。在壓力降低以後，其露點達到0℃左右。如果需要更低的露點，可以利用膜式（shì）或吸附式幹燥器（qì）在壓縮空氣壓力降低之前進（jìn）一步降低空氣的露點（diǎn）。
在除濕空氣幹燥中，生產幹燥氣體所需的（de）能（néng）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態的溫度（dù）(約（yuē）60℃)被加熱至（zhì）再（zài）生溫度(約200℃)。為此，通常的做法是通過分子篩將被加熱氣體連續加熱至再生溫度，直至（zhì）它在離開分子篩時達（dá）到特定溫度。理（lǐ）論上再生所必要的能量由加熱分子篩及其（qí）內（nèi）部吸附的水所需要的能量、克服分子（zǐ）篩對水的附著力所（suǒ）需要的能量、蒸發（fā）水分和水（shuǐ）蒸（zhēng）汽升溫所必需的能量幾個部分組成。
　　一般，吸附所得露點與分子篩的溫度與（yǔ）水分攜帶量（liàng）有關。通（tōng）常，小（xiǎo）於或等（děng）於（yú）30℃的露點可以使分子篩（shāi）達到10%的水分攜帶量。為了製備幹燥氣體，由（yóu）能量計（jì）算所得的理論能量（liàng）需求值是0.004kWh/m3。但是，實際（jì）中這個數值必須稍高，因為（wéi）計算沒有把風扇或熱量損失（shī）考慮（lǜ）在內。通過（guò）對比，不同類型的（de）幹燥氣體發生（shēng）器的特定能耗就可以被確定。一般來說，除濕氣體（tǐ）幹燥的能耗在0.04kWh/kg～0.12kWh/kg之間，這要（yào）根據物料（liào）和初始水分含量而（ér）變化。在實際操作中（zhōng），也（yě）可能（néng）達到0.25kWh/kg或更高。
幹燥膠粒所需（xū）的能量由兩部分組成，一部分是將物料由室溫加熱至幹燥（zào）溫度所需要的能量，另一部分是蒸發水分（fèn）所（suǒ）需要的（de）能量。在（zài）確定物料所需的氣體量時，通常是以幹燥氣體進入或離（lí）開幹燥料鬥時的溫度（dù）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（sòng）至膠粒中也是一種對流幹燥過程。
　　在實際生產中，實際能耗（hào）值有時要比理論值高得（dé）多。例如，物料可能在幹燥料鬥中的停留時間（jiān）過長，完成幹燥（zào）所消耗的氣體量較大（dà），或者分子篩的吸附能力未充分發揮等。?減（jiǎn）少幹燥氣體的需求量從（cóng）而（ér）削減能源成本的可行方（fāng）法是采用兩步（bù）法幹燥料鬥。在這種設備中，幹燥料鬥上半部的物（wù）料隻是被加熱而並未被幹燥，所（suǒ）以可（kě）以（yǐ）用環境中空（kōng）氣或幹燥過程的（de）排氣來完（wán）成加（jiā）熱。采用這種方法後，往往隻需要向幹燥料鬥中供應通常（cháng）幹燥（zào）氣體量的1/4?1/3，從（cóng）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（ǒu）和露點受控的再生，而（ér）德國Motan公司（sī）則利用天然氣作為（wéi）燃料來降低能源（yuán）成本（běn）。

真空幹（gàn）燥
　　目前，真空幹燥也（yě）進入到塑料加工領域（yù）當中，例如美國Maguire公司開發出（chū）來的真空幹燥設（shè）備就已被（bèi）應用到塑料加工（gōng）之中。這種連續操作型（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（chù），當（dāng）膠粒被填滿後，通（tōng）入被加熱至（zhì）幹燥溫度的氣體以加（jiā）熱膠（jiāo）粒。在氣體出口處，當物料達到幹燥（zào）溫度（dù）時即被移至抽成真空的第二腔體中。由於真空降（jiàng）低了水（shuǐ）的沸點（diǎn），所以水分更容易變成水蒸汽被蒸發出來，因此，水分擴散過程被加速了。由於真（zhēn）空的存在（zài），從而在（zài）膠粒內部與周圍空氣之間產生了（le）更大的壓（yā）力差。一（yī）般情況下，物料在第二腔體中的（de）停留時間為20min?40min，而對於一些吸濕性較強的物料（liào）而言，^多需要停（tíng）留（liú）60min。^後，物料被送到第三腔體，並由此被移出（chū）幹燥器（qì）。
　　在除濕（shī）氣體（tǐ）幹燥和真（zhēn）空幹燥中，加熱塑料所消耗的能源是相同的，因為這兩種方法是在同（tóng）樣的溫度下進（jìn）行。但是在真空幹燥中，氣體幹燥本身並不需要消耗（hào）能源，但需（xū）要用（yòng）能源來創造真空，創造（zào）真空所需的能耗與所幹燥物料的量以及含水量有（yǒu）關。

紅外線幹燥
　　幹（gàn）燥膠粒的另一種方法是紅外線幹燥（zào）工藝。在對流加熱中，氣（qì）體與（yǔ）膠粒之（zhī）間、膠粒與膠粒之間以及膠粒內部的（de）熱（rè）導率都很低，因此熱量的傳導受到極大的限製。而采用紅外線幹燥時，由於分（fèn）子受到（dào）紅外線輻照，所吸收的能量將直接轉（zhuǎn）換成熱振動，這意味著物料的加熱比在（zài）對流幹燥中更快。與（yǔ）對（duì）流加熱相（xiàng）比，在（zài）幹燥過程中，除了環境空氣和膠粒中水分的局部壓力差以外，紅外線幹燥還有（yǒu）一個逆向的溫度梯度。通常，幹燥氣（qì）體和受熱微粒之（zhī）間的溫度差愈大，幹燥過程就愈快。紅外線幹燥時間通常在5min～15min。目前，紅外線幹燥過（guò）程已經被設計為轉管模式，即順著一隻內壁（bì）有螺紋的轉管，膠粒被輸送和循環，在轉管的中心（xīn）段有數個紅外線（xiàn）加熱器。在紅外線幹燥中，設備的功（gōng）率可以參照0.035kWh/kg?0.105kWh/kg的標準進行選擇。
　　如前所（suǒ）述（shù），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為不同（tóng）物料的流通速率不同，所以幹燥（zào）過程的中斷或機器的啟動、停機都會引起停（tíng）留時間的不同。在氣體流量固定的情況下，材料流通量的不同一般表現為溫度曲線的變化和排氣溫（wēn）度的變化。幹燥機製造商們以（yǐ）不同方法進行（háng）測量，並將幹燥氣（qì）體流量與被幹燥物料（liào）的量相匹配，進（jìn）而調整（zhěng）幹燥（zào）料鬥的溫度曲線，從而使膠粒在幹燥溫度下經曆穩定的停（tíng）留時間。
　　另外，物料不同的初始水分含量也會導致殘餘水分含量的不穩（wěn）定。因為停留時間是固定的，初始（shǐ）水分含量（liàng）的明（míng）顯變化必將導致殘餘水（shuǐ）分含（hán）量發生同（tóng）樣明（míng）顯的變化。如果需要穩定的殘餘水分含量，就需要測量初始或殘餘的水分含（hán）量。由於相關的殘餘水分含量低，在線（xiàn）測量不易（yì）進行，而（ér）且物料在幹燥係統中的停（tíng）留時間較長，把（bǎ）殘餘水分含量（liàng）當作輸出信號會引起係統（tǒng）受（shòu）控的問題，所以幹燥機製造商們開（kāi）發出來一種新的控製概（gài）念（niàn），能實現穩定的殘餘水分含量這一目標。這種控製概念以保持殘餘水含分量的穩定為目的，將塑（sù）料的初始水分量、進（jìn）入和流出（chū）氣體的露點、氣體（tǐ）流動量和（hé）膠（jiāo）粒流通率等工藝參數作為輸（shū）入變量，從而使幹燥係統能夠根據這些變量的不同進行及（jí）時（shí）調整，以保持穩定的殘餘水分含量。
　　紅（hóng）外線幹燥（zào）和（hé）真空幹燥是塑料加工中的新技術，這些新技術的應用（yòng）極大（dà）地縮短了物料的停（tíng）留時間並降低了能源消耗。但是（shì），創新的（de）幹燥工藝其價格也相對較高。因此，近些年來（lái），人們也在努力地提（tí）高傳統除（chú）濕（shī）氣體幹燥的效（xiào）率。所以，在做出投資（zī）決策時，應（yīng）當進（jìn）行^的成本評估，不僅要考慮采購成本，還要（yào）考慮管路、能源、空間和維修保養等，以使^小的投資得到^大（dà）的（de）回報。