Содержание:
Как происходит сушка полимеров, что это за процесс и для чего он нужен
В процессе изготовления полимерных изделий в материал попадает влага и растворители. На первых этапах они находятся на поверхности заготовки, но позже распространяются по всему объему. Влажность полимера является самой распространенной причиной брака. Ее уровень определяется рядом характеристик: влажность воздуха окружающей среды, размер частиц материала и количество времени, которое полимер находился во влажной атмосфере.
Самые важные аспекты – это химическое строение молекул и наличие дополнительных растворителей в материале. Повышенное содержание влаги и других жидкостей в полимере оказывают пагубное влияние на качество материала:
- снижение прочности;
- пористость;
- дефекты на поверхности материала;
- неравномерная усадка;
- снижение теплостойкости и диэлектрических характеристик.
Для каждого вида полимера установлены нормы по содержанию влаги и методы ее определения согласно ГОСТ Р 56762-2015. Достижение эталонных показателей осуществляется с помощью досушки. Только в случае нормированного уровня жидкости материал считается качественным и проходит критерии отбора.
Процесс сушки ПВД полимеров проводят при температурах, при которых невозможно протекание дополнительных процессов. Конструкций и агрегатов для этого очень много, они отличаются длительностью процесса. Существуют периодические и непрерывные способы сушки.
Процесс удаления лишней влаги производится в атмосферных или вакуумных сушильных аппаратах. Используется либо воздух, либо азот в зависимости от типа промывки. Некоторые растворители, использованные в процессе производства полимеров сложно вывести из материала, поэтому необходимо использовать мощные сушилки.
Способы сушки и виды сушильного оборудования
Специальных сушильных аппаратов для удаления влаги из полимеров довольно много. Они подходят для разных материалов, уровня влаги и отличаются по стоимости и мощности.
Все полимеры по способности накапливать жидкости разделяют на две группы и подбирают необходимый способ сушки и оборудование в зависимости от того, к какой группе относится материал:
- Негигроскопичные полимеры – содержат влагу и растворители только на поверхности, при производстве этих материалов влага удаляется полностью. Сушка при переработке почти не требуется, за исключением случаев нарушения условий хранения (повреждение упаковки, конденсат при транспортировке из холодного помещения в теплое). Полимеры, относящиеся к этой группе: полипропилен, полиэтилен и полистирол.
- Гигроскопичные полимеры – содержат влагу, как на поверхности, так и по всему объему материала. Во время производства можно удалить только часть жидкости, поэтому процесс сушки перед переработкой необходим. К такому типу полимерных материалов относятся: полиамиды, поликарбонаты, полиметилметакрилат (оргстекло) и многие другие.
Практически все методы сушки с помощью оборудования основаны на поступлении высокой теплоты к материалу, за счет этого происходит процесс испарения воды и растворителей. Способы нагревания полимера внутри оборудования бывают разные: горячий воздух, ток высокой частоты, инфракрасное излучение или контакт с осушенным воздухом. Для того чтобы аппаратура была наиболее эффективной, необходимо учитывать множество факторов, например, характеристики оборудования, используемый метод, скорость, мощность и виды полимерных материалов.
Виды сушильного оборудования
Особенности видов сушильного оборудования:
- Конвекционные сушилки – однократный нагрев и использование сушильного агента. Широко используется в масштабном производстве для удаления влаги перед переработкой.
- Сушильные шкафы – простое и недорогое оборудование для периодической сушки небольших объемов полимеров. Отличаются низкой стоимостью.
- Камерные сушилки – недорогое оборудование подходит для периодической обработки одних и тех же материалов. При работе с камерной печью необходимо использование ручного труда.
- Бункерные сушилки – чаще всего используется для негигроскопичных полимеров в случаях, если лишняя влага каким-то образом оказалась во всем объеме материала.
- Адсорбционные системы – используется контакт с осушенным воздухом, с помощью которого собирается лишняя влага и выводится в емкость с адсорбентом.
- Циклонные аппараты – увеличивают длительность пребывания частиц в сушке, тем самым добиваются почти полного выведения влаги из материала.
- Сквизер (пресс-отжим) – используется для уменьшения объемов полимеров и их высушивания. Результатом переработки с помощью такого оборудования является капсулят.
Каждый из видов сушилок имеет свои преимущества и недостатки, по которым и стоит выбирать подходящее оборудование. Например, для маленького производства удобнее всего использовать сушильные шкафы, они недорогие и простые в обслуживании. В масштабном изготовлении полимеров применяются более дорогие и мощные аппараты или системы. К примеру, оборудование циклонного типа – оно современное, недорогое и не меняет агрегатное состояние пушонки.
Сушка с помощью Каскада Циклонов – принцип работы, для какого сырья подходит и мощность
Каскад Циклонов – современное сушильное оборудование для почти полного избавления полимерных ПВД материалов от влаги и растворителей. Каскад предназначен для работы после мойки, обеспечивает длительное нахождение частиц полиэтилена в сушке с помощью перфорированных циклонов. Циклонные аппараты компактнее труб-сушилок, занимают совсем немного места, но при этом имеют значительную эффективность.
Принцип работы Каскада Циклонов:
- газовзвесь материалов для высушивания вводят в систему;
- вещество движется по винтовой траектории и выносится в отдельную систему потоком газа или воздуха;
- газоподводящий короб задерживает взвесь в раскрученном состоянии;
- регулируется время нахождения вещества в «циклоне»;
- новый вводимый материал вытесняет те частицы полимеров, которые уже высушились.
Аппарат подходит для сыпучих материалов. Каскад циклонов может включаться в практически любую линию для измельчения, как мягких, так и твердых веществ. Прибор не изменяет изначальное агрегатное состояние материалов.
Среднее время нахождения сырья в циклонной сушке – 5 минут. В зависимости от изначального уровня содержания влаги, материал может находиться в ней. При необходимости проводят несколько циклов досушки ПВД. На выходе сырье получается без влаги на поверхности и почти без воды по всему объему материала.
Сушка с помощью Пресс-отжима (Сквизера) – принцип работы и классификация
Сквизер или Пресс-отжим – это оборудование, которое используется для сушки и переработки полимерных изделий. В процессе работы используется метод прессования и одновременный отжим, именно поэтому такой аппарат часто используется в качестве сушки.
Пресс-отжим способен добиться от материалов уровня влажности 2 – 5%. Переработанное таким способом сырье называется капсулят, он обладает высокой насыпной плотностью. После этого полимеры проходят этап формирования гранул. Сквизер используется для переработки и сушки следующих материалов:
- отходы полиэтилена и полипропилена;
- волокна;
- газоподводящий короб задерживает взвесь в раскрученном состоянии;
- тканые пакеты;
- пленки.
Основная классификация предлагает два следующих вида Пресс-отжимов: индивидуальный аппарат для обработки конкретного вида полимера (полиэтилена или полипропилена) и универсальные для нескольких типов материалов сквизеры. По внутреннему устройству они отличаются наличием фильеры, которая необходима для меньшего износа шнека. Аппараты с фильерой имеют более высокую цену, но обеспечивают лучшую сушку от излишней влаги.
Отвод влаги путем Пресс-отжима – процесс более сложный, чем с помощью Каскада циклонов. В этом оборудовании не предусмотрена длительная обработка, а после каждой сушки придется разбивать спекшийся материал. Однако сквизер способен эффективно работать с очень высоким уровнем влаги в полимере.
Заключение
Вопрос отвода влаги для промышленного производства полимерных материалов или сырья является важнейшим и уровень качества напрямую зависит от количества воды и растворителей на поверхности или по всему объему веществ. Для сушки существует множество типов оборудования, каждое из которых имеет свои плюсы и минусы.
Современные аппараты Каскад Циклонов и Пресс-отжим (Сквизер) имеет лучшую эффективность и универсальность. Разница между ними в методах очистки от воды, цене, сырье и возможном уровне высушивания материалов.
