選擇正確的幹（gàn）燥技術

物料的幹燥對於每（měi）一個塑料加工商來（lái）說都是不可避免的。同時，為了生產出高（gāo）質量（liàng）的產品，這一過程也是非常重要的（de）。選擇合理的幹（gàn）燥技術有助於節約（yuē）成本、降低（dī）能（néng）耗，而對幹（gàn）燥技術和成本的（de）正確評估對於選擇合（hé）適（shì）的幹燥設（shè）備具有重要的意義。

水含量的增加會逐漸（jiàn）降低物料的剪切（qiē）黏度。在加工過程中，由於（yú）熔體（tǐ）流動（dòng）性能的變化，產品的質量以及一係列的加工工藝參（cān）數也會隨之發生相應的（de）變化（huà）。例如，停滯時間過長會使殘餘水分含量太低從而造成黏度的增加，這將導致填模不充分，同時也會造成物料發黃。另外，某些性能的變化（huà）並不能直接用（yòng）肉眼觀察到，而隻有通過對材料進行相關的測試才能發現，如機械性能和（hé）介電強度的改變。

在選擇幹燥（zào）過程時，鑒別材料的幹燥性能具有至關重要的意義。物料可以（yǐ）分成吸濕性和非吸濕性兩種。吸濕性（xìng）物料能夠從周圍環境吸收（shōu）水分，非吸濕性（xìng）材料不能從環境中吸收水（shuǐ）分。對於（yú）非吸濕性物料，任何環境中存在的水分都保留在表麵，成為“表麵水分”而易於被清（qīng）除。不過由非吸濕性物料製成的膠粒也可（kě）能因為添（tiān）加劑或填料的作用而變得具有吸濕性。

另外，對一個幹燥工藝過程的能耗的計算，可能會與加工作業的複雜程度以及其（qí）他因素有關（guān），所以這裏所介紹的數值僅供參（cān）考。

對流式幹燥

對於非吸濕性物（wù）料，可以使用熱風幹燥（zào）機進行幹（gàn）燥。因（yīn）為水分隻是被物料與水的（de）界麵張力鬆散地約束，易於（yú）去除。此類機器的原理是，利（lì）用風扇來吸收環（huán）境中的空氣（qì）並將（jiāng）其加（jiā）熱（rè）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除去水分。

對吸濕（shī）性物料的幹燥一般（bān）分為（wéi）三個幹燥段：第一個幹燥段是將物料表麵的水分蒸發掉；第二個幹燥（zào）段則將（jiāng）蒸發的（de）重（chóng）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；在最後一個階段，物料達到與幹燥氣（qì）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（shuǐ）分，這並不意味著它不含水（shuǐ）分，而隻（zhī）是表明膠粒（lì）和（hé）周圍環境之間已經建立起了平衡。

在幹燥設備中，空氣的露點溫度是一個非常（cháng）重要的參數。所謂（wèi）的露點溫度就是在保持濕空氣的含（hán）濕量不變的情況下，使其溫（wēn）度下（xià）降，當相（xiàng）對濕（shī）度達（dá）到100%時所對應的溫度（dù）。它表示空氣（qì）達到水分凝結時所對應（yīng）的溫度。通常，用於幹燥的空氣的露（lù）點愈低，所獲得殘餘水量（liàng）就愈低，幹燥速度也愈低。

目前，生產幹燥空氣（qì）最為普遍的方法是利用（yòng）幹（gàn）燥氣體發生器。該設（shè）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（zhè）裏（lǐ）被吸收。在幹燥狀態下，空氣流經分子篩，分子篩吸收氣體中的水分，為幹燥提供除濕氣體（tǐ）。在再生狀態下，分（fèn）子篩被熱空氣加熱至再生（shēng）溫度。流經分子篩的（de）氣體收集被除去的水分，並將其帶至周圍環境中。另一種生成幹燥氣體（tǐ）的方法（fǎ）是降低壓縮氣體的壓力。這種方法的好處是供應網絡（luò）中的壓縮氣體有著較低的壓力露（lù）點（diǎn）。在壓力降低以後，其露點達到0℃左右（yòu）。如果需要更（gèng）低的露（lù）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（yī）步降低空氣的露點。 ( 閃（shǎn）蒸幹燥機)

在除濕空氣幹燥中，生產幹燥氣體所需（xū）的（de）能量必須進行額外計算。在吸附式（shì）幹燥中，再生狀態的分子篩必須從幹燥態的溫度(約60℃)被加熱至再生溫度(約200℃)。為此，通常的做（zuò）法是通過分子篩將被加熱氣體連續加熱至（zhì）再生溫度，直至它在離開分子篩時（shí）達到特定溫度。理論上再生所必要的能（néng）量由加熱分子篩及其內部吸附的水所需要的能量、克服分子篩對水的附著力所需要的能（néng）量、蒸發水分（fèn）和水（shuǐ）蒸汽（qì）升（shēng）溫所必需的能量（liàng）幾個部分組成。

一般，吸附所得露點與分子篩的溫度與水分攜帶量有關。通常，小（xiǎo）於或（huò）等於30℃的露點可以使（shǐ）分子篩達到（dào）10%的水分攜帶量。為了製備幹燥氣體（tǐ），由能量計算所（suǒ）得的理論（lùn）能量需求值是0.004kWh/m3。但是，實際中這個（gè）數（shù）值（zhí）必須稍高，因為計算沒有把風扇或（huò）熱量損失考（kǎo）慮在內。通過對比，不同類（lèi）型的幹燥（zào）氣體（tǐ）發生器的特定能耗就可以被確定。一般（bān）來（lái）說，除濕氣體幹燥（zào）的能耗在0.04kWh/kg～0.12kWh/kg之間，這要根據物料和（hé）初始水分含量而變化。在實際操作中，也可能達到0.25kWh/kg或更高。

幹（gàn）燥膠粒（lì）所需的能量由兩部分（fèn）組成（chéng），一部分是將物料由室溫加熱至幹燥溫度（dù）所需要的能量，另一部分是（shì）蒸發水分所需要（yào）的能量。在確定物料所需的氣體量時，通常是以（yǐ）幹燥氣體進入或（huò）離開幹燥料鬥時的（de）溫度為基礎。一定溫度（dù）的幹燥空（kōng）氣通過（guò）對流的方式將熱（rè）量輸送（sòng）至膠粒中（zhōng）也是（shì）一種對（duì）流幹燥過程。

在實際生產（chǎn）中，實際能耗值有時要比（bǐ）理論值高得多。例如，物料可能在（zài）幹燥料鬥（dòu）中的停留時間過長，完成幹燥所消（xiāo）耗的氣體量較大，或者分子篩的吸附能力未充分發揮等。?減少幹燥氣體的需求量從（cóng）而削（xuē）減能（néng）源成本的可行方法是采用兩步法幹燥（zào）料鬥。在這種幹燥設備中，幹燥料鬥上半部的物料隻是被加熱而並未被（bèi）幹燥，所以可以用環境中空氣（qì）或幹燥過程的排氣來完成加熱。采用這種方法後，往（wǎng）往隻需要向幹燥料（liào）鬥中供應通常幹燥氣（qì）體量的1/4?1/3，從而降低（dī）了能（néng）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（shòu）控的再生，而德國Motan公（gōng）司則利用（yòng）天然氣作為燃料來降低（dī）能源成本。

真（zhēn）空幹（gàn）燥

目前，真空幹燥也進入到塑（sù）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被應用到塑料加工之中。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。在第一腔體處，當膠粒被填滿後（hòu），通入被（bèi）加熱至幹燥（zào）溫度的氣體以加熱膠粒。在氣體（tǐ）出口處，當物（wù）料達到幹燥溫度時即被移（yí）至抽成真（zhēn）空的第二腔體中。由於真空降低（dī）了水的沸點（diǎn），所以水分更容易變成水蒸汽被蒸發出來，因此，水分擴散（sàn）過程被加速了。由於真空的存在，從而（ér）在膠粒（lì）內（nèi）部與周圍（wéi）空（kōng）氣（qì）之間（jiān）產生了更大的壓力差。一（yī）般（bān）情況下，物（wù）料在第二腔體中的停留（liú）時間為20min?40min，而對於一些吸濕性較強（qiáng）的物（wù）料而言，最多需要停留60min。最後（hòu），物料被送到第三腔體，並由此被移出幹燥器。(閃蒸幹燥機)

在除濕氣體（tǐ）幹燥和真空幹燥中，加熱塑料所消耗的（de）能源（yuán）是相同（tóng）的，因為這兩種方法是在同樣的溫度下進行。但是在真（zhēn）空幹（gàn）燥中，氣體幹（gàn）燥本身並不需要（yào）消耗能源，但需要用能源來創（chuàng）造真空，創造真空所需的能耗與所幹燥物料（liào）的量以及含水量有關。

紅外線幹燥

幹燥膠粒的另一種方法（fǎ）是紅外線幹燥工藝。在對流加熱中，氣體與膠粒之間、膠（jiāo）粒與膠粒之間以及膠粒內部的熱導率都很低，因（yīn）此熱量的傳導受到極大的限製（zhì）。而采用紅外線幹（gàn）燥時，由於分子受到紅外線輻照，所吸收的能量將直接轉（zhuǎn）換成熱振動，這意味（wèi）著物料的（de）加熱比在對流（liú）幹燥中更快。與對流加（jiā）熱相比，在幹（gàn）燥過程中，除了環境空氣和膠粒中水分的局部壓力差以外，紅外線幹燥還有一個逆向的溫度梯度。通常，幹燥（zào）氣體和受熱微粒之間（jiān）的溫度差愈大，幹燥過程就愈快。紅外線幹燥時（shí）間通常在5min～15min。目前，紅外線幹燥過程已經被設計為（wéi）轉管模式（shì），即順著一隻內壁（bì）有螺紋的（de）轉管，膠粒被輸送和循環，在（zài）轉（zhuǎn）管的（de）中（zhōng）心段有數個紅外線加熱器（qì）。在紅外線幹燥中，設備的功率可以參照0.035kWh/kg?0.105kWh/kg的標準進行選擇。

如前（qián）所述，物料（liào）含（hán）水量的不同將會導致工藝參數的（de）差別。一般，殘餘水分含量的不同可能是因為不同物（wù）料的流通速率不同，所以幹燥過程的（de）中斷或（huò）機器的（de）啟動、停機都會（huì）引（yǐn）起停留時間的不同。在氣體流量固定的情況下，材料（liào）流通量的不（bú）同一（yī）般表現為溫度曲線的變化和排氣溫度的變化。幹燥（zào）機製造商們以不同方法進行測量，並將幹燥氣體流量與被幹燥物料的量相匹配，進而（ér）調整（zhěng）幹（gàn）燥料鬥的溫度曲線，從而使膠粒在幹（gàn）燥溫（wēn）度下經曆穩定（dìng）的停留時間。

另外，物料不同的初始（shǐ）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，初始水分（fèn）含（hán）量的明顯（xiǎn）變化必將導致殘餘水分含量發生同樣明顯的變化。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量。由於相關的殘餘水分含量低，在線測量不（bú）易（yì）進行，而且物（wù）料在幹燥係（xì）統中（zhōng）的停留時間（jiān）較長，把殘餘水分含量當作輸（shū）出信號會（huì）引起係統受控（kòng）的問題，所以幹燥機（jī）製造商們開發（fā）出來一種新的控（kòng）製概念，能實現穩定的殘餘水分含量這一目標。這種控製概念以保（bǎo）持（chí）殘餘水含分量的穩定為目的，將塑料（liào）的初始水分量、進入和流出氣體的（de）露點、氣體流動量（liàng）和膠粒流通率等工藝參數作（zuò）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（jí）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是塑料加（jiā）工中（zhōng）的新技（jì）術，這些新技術的應用極大地縮（suō）短了物料的（de）停留時間並降低了能源消耗。但是，創新的幹燥工藝其（qí）價格也相對較高。因此，近些年來，人們也在努力地提高傳統除濕氣體幹燥的效率。所（suǒ）以，在做出投資決策時，應當進行精確的成本評估（gū），不僅（jǐn）要考慮采購成本，還（hái）要（yào）考慮管路、能源、空（kōng）間和維修保養等，以使最小（xiǎo）的投資得到最大的回報（bào）。