第十二篇：選擇正確（què）的幹（gàn）燥技術

　　物料的幹（gàn）燥對於（yú）每一個（gè）塑料加工（gōng）商來說都（dōu）是不可避免的。同時，為了生產出高質量的產品，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（běn）、降低能耗，而對幹燥技術和（hé）成本的正確評（píng）估對（duì）於選擇合適的幹燥技術具有重要的意義。
水（shuǐ）含量（liàng）的增加會逐漸降低物（wù）料的（de）剪切黏（nián）度（dù）。在（zài）加工過程中，由於熔體流動性能的變化，產品的質量以（yǐ）及一係（xì）列的加（jiā）工工（gōng）藝參數也會隨之發生相應的變化（huà）。例如，停滯時間過（guò）長會使殘餘（yú）水分含量太（tài）低從而造成黏度（dù）的增加，這將導致（zhì）填模不充分，同時也會（huì）造成物料發（fā）黃。另外（wài），某些性（xìng）能的變化並不能直接用肉眼（yǎn）觀（guān）察到，而隻（zhī）有通過對材料進行相關的（de）測試才能發（fā）現，如機械性能和介電強（qiáng）度的改變。

　　 在選擇幹（gàn）燥過程時，鑒（jiàn）別材料的幹燥性（xìng）能具（jù）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水分，非（fēi）吸濕性材料不能從環（huán）境中吸收（shōu）水分（fèn）。對於非吸濕（shī）性物料，任何環境中存（cún）在的水（shuǐ）分都保留在表麵，成為（wéi）“表麵水分”而易於被清除（chú）。不過由非吸濕性物料製成的膠粒也可能（néng）因為添加劑或填（tián）料的作用而變（biàn）得具有吸濕性。

　　 另外，對一（yī）個幹燥工藝過程的能耗的計算，可能會與加工作業的（de）複雜（zá）程度以及其他因素（sù）有關，所以這裏所介紹的數值僅供（gòng）參考。

對流式幹燥
　　 對（duì）於（yú）非吸濕性物料，可以使用熱風（fēng）幹燥機進行幹燥。因為水分隻是被（bèi）物料與水（shuǐ）的界麵（miàn）張力（lì）鬆散地（dì）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的空氣並將其加熱到幹燥特定物料所要求的溫度，被加熱後的空氣（qì）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一般分為三個幹燥段（duàn）：第一個幹燥段是將物料表麵的水分蒸發掉；第二個幹燥段則將蒸發的重點放在材（cái）料內部，此時幹燥速度緩（huǎn）慢降低，而被幹燥物料的溫度開始上升；在^後一個階段，物料達到與幹燥氣體的吸濕平衡。在這個階段，內部和外部間的溫度差別將被消除。在第三段末端，如果被幹燥物料不再釋放出水分，這並不意味（wèi）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，空氣的露點溫度是一個非常（cháng）重要的參（cān）數。所謂的露點溫度就是在保持濕空氣的含濕（shī）量不變的情況下，使其溫度下降，當相對濕度達到100%時所對應的溫度。它表示空氣達到水分凝結時所對應的溫度。通常，用於幹燥的空氣的露點愈低（dī），所獲得殘餘水量就愈低，幹燥速度也愈低。
　　目前，生產幹燥空氣^為普遍的方法是利用幹燥氣（qì）體發生器。該設備以由兩個（gè）分子篩組（zǔ）成的吸附性幹燥（zào）器（qì）為核心，空氣中（zhōng）的水分在這裏被吸收（shōu）。在幹（gàn）燥狀態下，空氣流經分子篩，分子篩吸收（shōu）氣體中的水分，為幹燥（zào）提供除濕氣體。在再生（shēng）狀（zhuàng）態下，分子篩被熱空氣加（jiā）熱至再生溫度。流經（jīng）分子篩的氣體收集被除去的水（shuǐ）分，並將其帶至周（zhōu）圍環境中（zhōng）。另一種生成（chéng）幹燥氣體的方法是降低壓縮（suō）氣體的壓力。這（zhè）種方法（fǎ）的好處是供應網絡中的壓縮氣體有著較低的壓力露點。在壓力降低（dī）以後，其露點達到0℃左右。如果需要更低的露點，可以利用膜式或吸附式幹燥器在壓縮空氣壓力降低之前進一步降低空（kōng）氣的露點。
在除濕空氣幹燥中，生產幹（gàn）燥氣體（tǐ）所需的能量必須進行額外計算。在吸附（fù）式幹燥中，再生狀態的分子篩（shāi）必須從幹燥態的溫度(約60℃)被加熱至（zhì）再（zài）生溫度（dù）(約200℃)。為此，通常的做法是通過分子篩將被加熱氣體連（lián）續加熱至再生溫度，直至它在離開分（fèn）子篩時（shí）達到特定溫度。理論（lùn）上再生所（suǒ）必要的能量由加熱分子篩（shāi）及其內部吸附（fù）的水所需要的能（néng）量、克服分子篩對水的附著力（lì）所需要的能量（liàng）、蒸發水分和水蒸汽升溫所必需的能量（liàng）幾個部分組成（chéng）。
　　一（yī）般（bān），吸附所得露（lù）點與分（fèn）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（zhì）備幹燥氣體，由能量計算所得的理論能量需求值是0.004kWh/m3。但是，實際中這個數值必須稍高，因為計算沒有把（bǎ）風扇或熱量損失考慮（lǜ）在內。通過對比，不同類型的幹（gàn）燥氣體發生器的特定能耗就（jiù）可（kě）以（yǐ）被確定。一般來（lái）說，除濕氣體幹燥的（de）能耗在0.04kWh/kg～0.12kWh/kg之間，這要根據物料（liào）和初始水分含（hán）量而變化（huà）。在實際操作中，也（yě）可能達到0.25kWh/kg或更高（gāo）。
幹燥膠粒所需的能量由兩部分（fèn）組成，一（yī）部分是將物料由室溫（wēn）加熱至幹燥溫度所需要（yào）的能量，另一部分是蒸發水分（fèn）所需要的能量。在（zài）確定（dìng）物料所需的氣體量時，通常是以（yǐ）幹燥氣體進入或離開幹燥料鬥時的溫度為基礎。一定溫度的幹燥空氣通過對流的方式將熱量輸送至膠粒（lì）中（zhōng）也（yě）是一種（zhǒng）對流幹燥過程。
　　在實際（jì）生（shēng）產中，實際能耗值有時要比理論值高（gāo）得多。例如，物料可能（néng）在幹燥料鬥中的停留時間過長，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（chōng）分發揮等。?減少幹燥氣體的需求量從而削減能源成本的可行方法（fǎ）是采用兩步法幹燥料鬥。在這種設備（bèi）中，幹燥（zào）料鬥上半部的物料隻是被加熱而並未被幹燥，所以可以用環境中空氣或幹燥過程的（de）排（pái）氣（qì）來（lái）完成加熱。采用這種方（fāng）法（fǎ）後，往往隻需要向幹（gàn）燥料鬥中供應通（tōng）常幹燥氣體量的（de）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（rè）電偶和露（lù）點受控的再生，而德國Motan公司則利用天然氣作為燃料來降低能源（yuán）成本。

真空幹燥
　　目前，真空幹燥也進入到塑料加工領域當中，例如美國Maguire公司開發出來的真空（kōng）幹燥設備就已被應用（yòng）到塑料加工（gōng）之中（zhōng）。這種連續操作型（xíng）的機器由安（ān）裝（zhuāng）於旋轉傳送帶（dài）上的三個腔體組成。在第一腔體處，當膠粒被填滿後，通入被加熱至（zhì）幹燥（zào）溫度的氣體以加熱膠粒。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（yú）真空降低了水的沸點，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（de）停（tíng）留時間為20min?40min，而對於一些吸濕性較強的物料而（ér）言，^多需要停留60min。^後，物料被送到第三腔體（tǐ），並由此被移出幹（gàn）燥器（qì）。
　　在除（chú）濕（shī）氣體幹燥和真空幹燥中，加熱塑料所消耗（hào）的（de）能源是相（xiàng）同的，因（yīn）為這兩種方法是在（zài）同樣的溫度下進行。但是在（zài）真空幹燥中，氣體幹燥本身並不需要消耗能源（yuán），但需要用能源來創造真空，創造真（zhēn）空所需的（de）能耗與所幹燥（zào）物料的量以及含水量有關。

紅外線幹燥
　　幹燥膠粒的（de）另一種方法是紅外線幹燥工藝。在對流加熱中，氣體與膠粒之間、膠粒與膠粒（lì）之間（jiān）以及膠粒內（nèi）部的熱導率都很低，因此熱量（liàng）的傳導受到極大的限製。而采用紅外線幹燥時，由於分子受到紅外線輻照，所吸（xī）收的能量將直接（jiē）轉換成熱振動，這意味著物（wù）料的加熱比在對流（liú）幹燥中更快。與對流加熱相比，在幹燥（zào）過程中，除了環境空（kōng）氣和膠粒中水分的局部壓力差（chà）以外，紅外線幹燥還（hái）有一個逆向的（de）溫度梯度。通常（cháng），幹燥氣體和受熱微（wēi）粒（lì）之間的溫度差愈大，幹燥過程就愈快。紅外線幹燥時間通常在5min～15min。目前（qián），紅外線幹燥過程已經被（bèi）設（shè）計為轉管模式（shì），即（jí）順著一隻內壁有螺紋的轉管，膠粒被輸送和循環，在轉管的（de）中心段有數（shù）個紅外線加熱器。在（zài）紅外線幹燥中，設備的功率可以參照0.035kWh/kg?0.105kWh/kg的（de）標準進行選擇。
　　如前所述，物料含水量的不同將會（huì）導致工藝（yì）參數（shù）的（de）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，所以幹燥過程的中斷或機器（qì）的啟動、停機都會引起停留時間（jiān）的不同（tóng）。在氣體流（liú）量固定（dìng）的情況下，材料流通（tōng）量的不同一（yī）般表現為溫度曲線的變化和排氣溫度的（de）變化。幹燥（zào）機製造（zào）商們以不同方法進行測量，並將幹燥氣體流量（liàng）與（yǔ）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（jiāo）粒在幹燥溫度下經曆穩定的停留時間。
　　另外，物料（liào）不同的初始水分含量也會導致殘餘水分含量的不穩定。因為停留時間是固定的（de），初始水分含（hán）量的明顯變化必將導（dǎo）致殘餘水分含量發生同（tóng）樣明顯的變化。如果需要穩定（dìng）的殘餘水分含量，就需要測量初始或殘餘的水分含量。由於相關的殘餘（yú）水分含量低，在（zài）線測量不（bú）易進行，而且物料在幹燥係統中的停留時間較長，把殘餘水（shuǐ）分含量當作輸出信（xìn）號會引起係統受控的問題，所以幹燥機製造商（shāng）們開發出來一種新的控製（zhì）概念，能實現穩定的殘餘水分含量這一目標。這（zhè）種控製概念以保持殘餘水含分量的穩定為目的，將塑料的初始水分量（liàng）、進入和流（liú）出（chū）氣體的露點、氣（qì）體（tǐ）流動量和膠粒（lì）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這些變量的不同進行及時調整，以（yǐ）保持穩定的殘餘水分含量。
　　紅外線幹燥和真空幹燥（zào）是塑料加（jiā）工中的新技術，這些新技術的應用極大地縮短了物料的停留時間並（bìng）降低了能源消耗。但是，創新的幹燥（zào）工藝（yì）其價格也相對較高。因此，近些年來，人們也在努力地（dì）提高傳統除濕氣體幹燥的效率。所以，在做出投資決策時（shí），應當進行^的成本評估，不僅要考慮采（cǎi）購成本，還（hái）要考慮管路（lù）、能源、空間和維修保養等，以使^小的投資得到^大的回報（bào）。