選擇正確的幹燥技術及設備

  水含量的增加會逐漸降低物料的剪切（qiē）黏度。在加工過程（chéng）中，由於熔體（tǐ）流動性能的變化，產品的質量以及一（yī）係列的加工工藝參數也會隨之（zhī）發生相應的變化。例如，停滯時間過（guò）長會使殘餘水分含量（liàng）太低從而造成黏度的增（zēng）加，這將導致填（tián）模不充分，同時也會造成物料發黃。另外，某（mǒu）些性能（néng）的變化並不能直接用肉眼觀察到，而隻有通過對材料進行相關的測試（shì）才能（néng）發現，如機械性（xìng）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（néng）具有至（zhì）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，非吸濕性材料（liào）不能從環境中吸收水分。對於非吸濕性物料，任（rèn）何環境中存在的水分都保留在表麵，成為“表麵水分（fèn）”而易於被清除。不過（guò）由（yóu）非吸濕（shī）性物料製成的膠粒也可（kě）能（néng）因為添（tiān）加（jiā）劑（jì）或填料的作用而變得具有吸濕性。
  另外，對一個幹燥（zào）工藝過程（chéng）的能耗的計（jì）算，可能會與（yǔ）加工作（zuò）業的複（fù）雜程度以及其他因素有關，所以這裏所介紹的（de）數值僅供參考。
  對流式幹燥
  對於非吸濕性物料，可以使（shǐ）用熱風幹（gàn）燥（zào）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（jiāng）其加熱到幹燥特定（dìng）物料（liào）所要求的溫度（dù），被加熱後的空氣經過幹燥料鬥，並通過對流的方式加熱（rè）物料以除去（qù）水分。
  對吸濕性物料的幹燥一般（bān）分為三（sān）個幹燥段：第（dì）一個幹燥段是將物料表麵的水分蒸發掉（diào）；第二個幹燥段則將蒸發的重點放在材料內（nèi）部（bù），此時幹燥速度緩慢降低，而被幹燥物料的溫度（dù）開始上升；在（zài）最後（hòu）一個階段，物料達到與幹燥氣體的吸濕平衡（héng）。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，這並不意味著它不含水分，而隻是表明膠粒和周圍環境之間已經（jīng）建立起了平衡。
  在幹燥技術中（zhōng），空氣的露點溫度是一個（gè）非常重要的參數。所（suǒ）謂的露點溫（wēn）度就是在保持濕空氣的含濕量（liàng）不變的情況（kuàng）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（kōng）氣達到水分凝結時（shí）所對應的溫度。通常，用於幹（gàn）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。  
  目前，生產幹燥空氣最為普遍的方法是利用幹燥氣體發生器。該設備以由（yóu）兩個分子篩組成的吸附性（xìng）幹燥器為核心（xīn），空氣中的水分在這裏（lǐ）被吸收。在幹燥狀（zhuàng）態下，空氣流經分子篩，分子篩吸收氣體中的水分，為幹燥提供除（chú）濕氣體。在再生狀態下（xià），分子篩被熱空氣加熱至再生溫度。流經分子篩的氣體收集被除去的（de）水分，並將其帶至周圍環（huán）境中。另一種生（shēng）成幹燥氣體的方法是降低（dī）壓縮氣體的壓力（lì）。這種方法的好處是（shì）供應網絡中的壓縮（suō）氣體有著（zhe）較低（dī）的壓（yā）力露點。在壓力（lì）降低以後，其露點達到0℃左右。如果（guǒ）需要（yào）更低的露點（diǎn），可以利用膜式或吸附式幹燥器在壓（yā）縮（suō）空（kōng）氣壓力降低之前進一步降低空氣的露點。
  在除濕空（kōng）氣幹燥中，生產幹燥氣體所需的能量必須進（jìn）行額外計算。在吸附式幹燥中，再生（shēng）狀態的分子篩必須從幹燥態的溫（wēn）度(約（yuē）60℃)被加熱（rè）至再生溫度(約200℃)。為此，通常的做法是通過分子篩將被加熱氣（qì）體連續加熱至再生溫度，直至它在離（lí）開分子篩時達到特定溫度。理論上再生所必要的能（néng）量由加熱分子篩及（jí）其內部吸附的水所需要的能（néng）量、克服分（fèn）子篩對水的附著力所需要的能量、蒸發水分和水（shuǐ）蒸汽升溫所必需的能量幾個部分（fèn）組成。
  一般，吸附所得露點與分（fèn）子篩的溫度與水分攜帶量有關。通常，小於或等於30℃的（de）露點可以使（shǐ）分子篩達（dá）到10%的水分（fèn）攜帶量。為了製（zhì）備幹（gàn）燥氣體，由能量計算所得（dé）的理論（lùn）能量（liàng）需求值是0.004kWh/m3。但是，實際中這個數值必須稍高，因為計算沒有把風扇或熱量損失考慮在內。通過對比，不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，除濕氣體幹燥的能耗在（zài）0.04kWh/kg～0.12kWh/kg之間，這要根據物料和（hé）初（chū）始水分含量而變（biàn）化。在實際操作中，也可能達到0.25kWh/kg或更高。
  幹燥膠粒（lì）所需的能量由兩部分組（zǔ）成，一部分是將物料由室溫加熱至幹燥溫（wēn）度所需要的能量，另一部分是蒸發水分所需要的能量（liàng）。在確定（dìng）物料所需的氣體量（liàng）時（shí），通常是以幹燥氣體進入或離（lí）開（kāi）幹燥料鬥時的溫度為基礎。一定溫（wēn）度的幹燥空氣通過對流的方式將熱量輸送至膠粒中也是一（yī）種（zhǒng）對流幹燥過程。
  在實際生（shēng）產中，實際能耗值有時（shí）要比理論值高得多。例如，物料（liào）可能在幹燥料鬥中的（de）停留時間（jiān）過長，完成幹燥所消耗的氣體量較大（dà），或者分子篩的吸附能（néng）力未充分發揮等。?減少幹燥氣體的（de）需求量從而削減能源（yuán）成本的可行方法是采（cǎi）用（yòng）兩步法幹燥料鬥（dòu）。在（zài）這種設備中，幹（gàn）燥（zào）料（liào）鬥上半部的物料隻是被加熱而（ér）並未被幹燥，所以可以用（yòng）環境中空氣或幹（gàn）燥過程的排（pái）氣來（lái）完成（chéng）加熱。采用這種方法後，往往（wǎng）隻需（xū）要向幹燥料鬥（dòu）中供應通常幹（gàn）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（zào）效（xiào）率的另一種方法是通過熱電偶和（hé）露點受控的再生，而德國Motan公司則利用天然氣作為燃料來降低能（néng）源成本。
  真空幹燥（zào） 
  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幹燥設備就已被應用到塑料加（jiā）工之（zhī）中。這種連續操作型的機器由安裝於旋轉傳送帶上的三個腔體組成（chéng）。在第一腔體處，當膠粒被填（tián）滿後，通入被加熱（rè）至幹燥溫度的氣體以加熱膠粒。在氣體出口處，當物料達到幹（gàn）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點，所以水分更容易變成水蒸汽被蒸發（fā）出來（lái），因（yīn）此，水（shuǐ）分擴散過程被加速了。由於真空的存在，從而在膠粒（lì）內（nèi）部與周（zhōu）圍空氣之間產生了更大的（de）壓力差。一（yī）般情況下，物料在第二腔體中（zhōng）的停留時間為（wéi）20min?40min，而對於一些吸濕性較強的（de）物料而（ér）言，最多需（xū）要停留60min。最後，物（wù）料被送到第三腔（qiāng）體（tǐ），並由此（cǐ）被移出幹燥器。
  在除濕氣體幹燥和真空幹燥中，加（jiā）熱塑料所消耗的能源是相同的（de），因為這兩種方（fāng）法是在同樣的溫度下（xià）進行（háng）。但是在真空幹燥中，氣體幹燥本身並不需要消耗能源，但需要（yào）用能源來創造真空，創造（zào）真空所需的能耗與（yǔ）所幹燥物料（liào）的量以（yǐ）及含水量有關。 
  紅外線幹燥 
  幹燥膠粒的（de）另（lìng）一種方法是紅外線幹燥工藝。在對流加熱中（zhōng），氣（qì）體與膠粒（lì）之間（jiān）、膠粒與膠（jiāo）粒之間以及膠粒內部的熱導率都很低（dī），因此熱量的傳導受到極大的限製。而采用紅外線幹燥時，由於分子受到紅外線輻照，所吸收的能量將直接轉換成熱振動（dòng），這（zhè）意味著物料的加熱比在對流幹燥中更快。與對流加熱相（xiàng）比（bǐ），在幹（gàn）燥過（guò）程中，除了環境空氣和膠粒中水分的局部壓力差以外，紅外（wài）線幹燥還有一個逆向的溫度梯度。通常，幹燥氣體和受熱（rè）微粒（lì）之間（jiān）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，紅外線幹燥過程已經被設計為轉管模（mó）式，即順著一隻內壁有螺紋的轉管，膠粒被輸送和循環（huán），在轉管的中心段有數個紅外線加熱（rè）器。在紅外線幹燥中，設備的功率可以（yǐ）參照（zhào）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為不同物料的流通速率不同，所以幹燥過程的中斷或（huò）機器的啟動、停（tíng）機都（dōu）會引起停留時間的不同（tóng）。在氣體流量固定的情況下，材料（liào）流通量的不同一般（bān）表現為溫度曲線的變化和排氣（qì）溫度的變化。幹燥機製造商們以不同方法進行（háng）測量，並將幹燥氣體流量與被幹燥物料的量相匹配，進而（ér）調整幹燥料鬥（dòu）的溫度曲線，從而使膠粒在幹燥溫度下經曆（lì）穩定的停留時（shí）間。
  另外，物料不同的初（chū）始水分含量也會導致殘餘水分（fèn）含（hán）量的不穩定。因為停留時間是固定的（de），初始水分含量的明顯變化必將導致殘（cán）餘水（shuǐ）分含量（liàng）發生同樣明顯的變化。如果需要穩定的殘（cán）餘水分含量，就需（xū）要測量初始或殘（cán）餘的水分含量。由於（yú）相關的殘餘水（shuǐ）分（fèn）含量低，在線測（cè）量不（bú）易進行，而（ér）且物料在幹燥係統中的停留時間較長，把（bǎ）殘餘水分含量當作輸出信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概念，能實現穩（wěn）定的殘餘水（shuǐ）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，將塑料的（de）初始水分量、進入和流出氣體的露點、氣（qì）體流動量和膠粒流通率等工藝參數作為輸入（rù）變（biàn）量，從而使幹（gàn）燥係統能夠根據這些變量的不同進（jìn）行及時調整，以保持穩定的殘（cán）餘水分含量（liàng）。
  紅外線幹燥和真空幹燥是塑料加工中的新技術，這些新技術的應用極大（dà）地縮短（duǎn）了物料的停留時間並降低了能源消耗。但是，創新的幹燥工藝其價格也相對較高（gāo）。因此，近些年來，人們也在努力地提高傳統除濕氣體幹燥（zào）的效率。所以，在做出投資決策時，應當進行精（jīng）確的成本評（píng）估，不僅要（yào）考慮采購成本（běn），還要考慮管（guǎn）路、能源、空間和維修保養等，以使最小的投資得到最大的回報。