Режимы сушки полимеров: полное руководство с таблицами и параметрами
Навигация по таблицам
- Таблица 1: Режимы сушки гигроскопичных полимеров
- Таблица 2: Режимы сушки негигроскопичных полимеров
- Таблица 3: Типы сушильного оборудования и их характеристики
- Таблица 4: Влияние недостаточной сушки на качество изделий
Таблица 1: Режимы сушки гигроскопичных полимеров
| Тип полимера | Температура сушки | Время сушки | Остаточная влажность | Рекомендуемый тип сушилки |
|---|---|---|---|---|
| Полиамид (PA, Нейлон) | 75-80°C | 3-5 часов | 0,08-0,18% | Адсорбционная с осушителем |
| Поликарбонат (PC) | 110-120°C | 3-4 часа | менее 0,02% | Адсорбционная с осушителем |
| Полиэтилентерефталат (ПЭТ, PET) | 150-165°C | 4-6 часов | менее 0,005% | Адсорбционная с низкой точкой росы |
| АБС-пластик (ABS) | 80-90°C | 2-6 часов | 0,05-0,10% | Бункерная с горячим воздухом или адсорбционная |
| Полиметилметакрилат (ПММА, PMMA) | 80-90°C | 3-5 часов | 0,02-0,04% | Адсорбционная с осушителем |
| АБС+Поликарбонат (ABS+PC) | 100-110°C | 2-4 часа | менее 0,02% | Адсорбционная |
| Полибутилентерефталат (PBT) | 110-120°C | 3-4 часа | 0,02-0,05% | Адсорбционная с осушителем |
Таблица 2: Режимы сушки негигроскопичных полимеров
| Тип полимера | Температура сушки | Время сушки | Остаточная влажность | Рекомендуемый тип сушилки |
|---|---|---|---|---|
| Полиэтилен низкого давления (ПНД, HDPE) | 70-80°C | 1-2 часа | 0,03-0,10% | Бункерная конвекционная |
| Полиэтилен высокого давления (ПВД, LDPE) | 60-75°C | 1-2 часа | 0,03-0,10% | Бункерная конвекционная |
| Полипропилен (ПП, PP) | 70-80°C | 1-2 часа | 0,03-0,10% | Бункерная конвекционная |
| Поливинилхлорид (ПВХ, PVC) | 70-80°C | 2-4 часа | 0,08-0,20% | Бункерная конвекционная |
| Полистирол (PS) | 70-80°C | 1-2 часа | 0,04-0,10% | Бункерная конвекционная |
| PLA (Полилактид) | 45-60°C | 4-6 часов | менее 0,02% | Бункерная с контролем температуры |
| PETG (Полиэтилентерефталат гликоль) | 65-70°C | 4-6 часов | 0,01-0,03% | Адсорбционная или дегидратор |
Таблица 3: Типы сушильного оборудования и их характеристики
| Тип сушилки | Принцип работы | Применение | Преимущества | Ограничения |
|---|---|---|---|---|
| Бункерная конвекционная | Пропускание горячего воздуха через слой гранул | Негигроскопичные полимеры | Простота конструкции, низкая стоимость, надежность | Недостаточна для гигроскопичных материалов |
| Адсорбционная с осушителем | Сушка воздухом с низкой точкой росы через молекулярное сито | Гигроскопичные полимеры | Точка росы до -40°C, высокое качество сушки | Более высокая стоимость и энергопотребление |
| Вакуумная | Сушка под вакуумом при пониженном давлении | Термочувствительные и гигроскопичные полимеры | Сокращение времени на 50-80%, низкая температура | Высокая стоимость оборудования |
| Сушилка с сжатым воздухом | Использование сжатого воздуха для ускорения удаления влаги | Гигроскопичные полимеры | Эффективное удаление влаги, компактность | Требуется компрессор, шум при работе |
| Сушильный шкаф | Сушка в полочном шкафу с циркуляцией воздуха | Лабораторная сушка, малые объемы | Одновременная сушка разных материалов | Низкая производительность, неравномерность |
| Барабанная роторная | Вращающийся барабан с горячим воздухом | Флекс, дробленка, сыпучие массы | Высокая производительность, равномерность | Крупные габариты, сложность конструкции |
| Комбинированная 3-в-1 | Осушитель + бункер + загрузчик в одном блоке | Гигроскопичные полимеры | Компактность, автоматизация, экономия места | Более высокая начальная стоимость |
Таблица 4: Влияние недостаточной сушки на качество изделий
| Дефект изделия | Причина | Критичность для полимера | Метод обнаружения |
|---|---|---|---|
| Серебристые шлиры и разводы на поверхности | Пузырьки водяного пара в расплаве | Высокая для PA, PC, PET | Визуальный осмотр |
| Пузыри и пустоты внутри изделия | Выделение пара при охлаждении | Критична для всех гигроскопичных полимеров | Разрушающий контроль, рентген |
| Снижение механической прочности | Гидролитическая деструкция полимерных цепей | Критична для PA, PET, PBT | Испытания на разрыв и изгиб |
| Помутнение прозрачных изделий | Микропузырьки влаги в массе | Критична для PC, PMMA, PET | Визуальный осмотр, измерение прозрачности |
| Недолив формы, короткие впрыски | Повышенная вязкость из-за деструкции | Средняя для всех полимеров | Контроль размеров, веса |
| Изменение цвета, желтизна | Термоокислительная деструкция при высокой влажности | Средняя для ABS, PA | Колориметрия, визуальный осмотр |
| Хрупкость и растрескивание | Снижение молекулярной массы полимера | Высокая для PA, PC | Испытания на удар, изгиб |
Содержание статьи
- 1. Физико-химические основы процесса сушки полимеров
- 2. Классификация полимеров по гигроскопичности
- 3. Ключевые параметры режимов сушки
- 4. Типы сушильного оборудования
- 5. Технологические особенности сушки различных полимеров
- 6. Контроль качества процесса сушки
- 7. Типичные ошибки при сушке и методы их устранения
- Часто задаваемые вопросы
1. Физико-химические основы процесса сушки полимеров
Сушка полимерных гранул представляет собой сложный физико-химический процесс удаления влаги из полимерного материала перед его переработкой. Этот процесс является критически важным этапом подготовки сырья, поскольку наличие избыточной влаги может привести к серьезным дефектам готовых изделий и деструкции полимера в процессе переработки.
Механизм сушки основывается на трех фундаментальных принципах. Первый принцип связан с тепловым воздействием на полимерные гранулы. При нагревании молекулы воды начинают двигаться более интенсивно, что ослабляет силы связывания между молекулами воды и полимерными цепями. Выше определенной температуры эти связи разрываются, позволяя молекулам воды свободно перемещаться внутри гранулы.
Второй принцип основан на создании градиента давления водяного пара. При помещении влажных гранул в среду с сухим воздухом низкой точки росы создается разница парциального давления водяного пара между центром гранулы и окружающей средой. Эта разница давлений становится движущей силой, заставляющей молекулы воды мигрировать из центра гранулы к её поверхности, где они подхватываются потоком сухого воздуха.
Третий принцип касается временного фактора. Молекулы воды не могут мгновенно диффундировать из центра гранулы к её поверхности. Этот процесс требует времени, которое зависит от размера гранул, типа полимера, температуры сушки и начального содержания влаги. Полимерные материалы являются плохими проводниками тепла, поэтому требуется достаточное время для прогрева всей массы гранулы до температуры центра.
Пример расчета времени сушки:
Для сушки полиамида (PA6) с начальной влажностью 1,0% до остаточной влажности 0,1% при температуре 80°C требуется время, определяемое по формуле:
t = V × ρ / Q
где: t - время сушки (ч), V - объем материала (кг), ρ - плотность материала (кг/м³), Q - расход сухого воздуха (м³/ч)
Для загрузки 100 кг полиамида при расходе воздуха 50 м³/ч минимальное время сушки составит 3-4 часа.
2. Классификация полимеров по гигроскопичности
Все термопластичные полимеры по способности поглощать влагу делятся на две основные группы: гигроскопичные и негигроскопичные. Эта классификация имеет принципиальное значение для выбора метода и оборудования для сушки.
Гигроскопичные полимеры
Гигроскопичные полимеры обладают сильной склонностью к притягиванию воды на молекулярном уровне. Молекулы воды связываются с полимерными цепями через водородные связи и другие виды межмолекулярного взаимодействия. К гигроскопичным полимерам относятся:
Полиамиды (PA, нейлон) - способны поглощать до 8-10% влаги от собственной массы при длительном хранении во влажной атмосфере. Склонны к быстрому увлажнению даже после качественной сушки.
Поликарбонат (PC) - требует наиболее тщательной сушки среди всех технических пластиков. Остаточная влажность выше 0,02% приводит к помутнению и снижению механических характеристик.
Полиэтилентерефталат (ПЭТ, PET) - чрезвычайно чувствителен к влаге при переработке. Содержание влаги выше 0,005% вызывает гидролитическую деструкцию полимера с потерей прочностных свойств.
АБС-пластик (ABS) - обладает умеренной гигроскопичностью. Требует предварительной сушки для получения качественной поверхности изделий.
Полиметилметакрилат (ПММА) - требователен к сушке для сохранения прозрачности и оптических свойств.
Негигроскопичные полимеры
Негигроскопичные полимеры не поглощают влагу внутрь гранул, однако могут удерживать поверхностную влагу в виде конденсата или адсорбированной водяной пленки. Такие полимеры не требуют интенсивной сушки при правильном хранении, но нуждаются в подсушивании при нарушении условий хранения или образовании конденсата.
Полиэтилен (ПЭ, PE) - один из наименее гигроскопичных полимеров. Сушка требуется только при видимом конденсате на гранулах.
Полипропилен (ПП, PP) - не впитывает влагу в структуру, но может содержать поверхностную влагу при неправильном хранении.
Поливинилхлорид (ПВХ, PVC) - требует умеренной сушки для удаления поверхностной влаги и летучих компонентов.
Полистирол (PS) - практически не поглощает влагу, сушка необходима только для удаления конденсата.
3. Ключевые параметры режимов сушки
Эффективность процесса сушки определяется четырьмя ключевыми параметрами, каждый из которых должен строго контролироваться и поддерживаться в оптимальном диапазоне для конкретного типа полимера.
Температура сушки
Температура является основной движущей силой процесса сушки. Она должна быть достаточно высокой для разрыва связей между молекулами воды и полимером, но не превышать пределов термической стабильности материала. Недостаточная температура приводит к неполному удалению влаги и увеличению времени сушки. Избыточная температура может вызвать следующие негативные явления:
Термическая деструкция полимера - разрушение полимерных цепей с потерей молекулярной массы и ухудшением механических свойств.
Слипание и комкование гранул - при температурах, приближающихся к температуре размягчения, гранулы могут начать слипаться в комки, что затрудняет дальнейшую переработку.
Окисление и изменение цвета - некоторые полимеры, особенно АБС и полиамиды, склонны к окислению при высоких температурах, что проявляется в пожелтении материала.
Пересушивание - для полиамидов чрезмерная сушка может привести к излишнему снижению влажности (менее 0,06%), что вызывает ухудшение текучести при переработке.
Время сушки
Время сушки определяется необходимостью полного прогрева всей массы гранул и достаточного периода для миграции молекул воды от центра гранулы к поверхности. Эффективное время сушки - это период, в течение которого материал находится при оптимальной температуре. Время, когда полимер находится в бункере при температуре ниже рекомендованной, не учитывается как время сушки.
Факторы, влияющие на время сушки, включают размер гранул (крупные гранулы сушатся дольше), начальное содержание влаги (при высокой влажности требуется больше времени), интенсивность циркуляции воздуха (определяет скорость удаления влаги с поверхности) и тип полимера (определяет скорость диффузии влаги).
Точка росы
Точка росы сушильного агента - это температура, при которой влага из воздуха начинает конденсироваться. Низкая точка росы означает очень сухой воздух с низким содержанием влаги. Для гигроскопичных полимеров требуется точка росы в диапазоне от -30°C до -40°C. Это достигается применением адсорбционных осушителей с молекулярными ситами, которые активно поглощают влагу из воздуха.
Связь точки росы и относительной влажности:
При температуре воздуха 80°C и точке росы -40°C относительная влажность воздуха составляет менее 1%. Такой сухой воздух обеспечивает эффективное удаление влаги даже из глубоких слоев гигроскопичных гранул.
Расход воздуха
Воздушный поток выполняет две функции: доставка тепла к гранулам и удаление испарившейся влаги. Недостаточный расход воздуха приводит к неравномерному прогреву материала и накоплению влаги в бункере. Избыточный расход увеличивает энергопотребление и может вызвать выдувание мелких частиц и пыли из бункера. Оптимальный расход воздуха определяется производительностью оборудования, объемом бункера и типом полимера.
4. Типы сушильного оборудования
Выбор типа сушильного оборудования является критически важным решением, определяющим качество подготовки сырья и эффективность всего производственного процесса. Современная промышленность предлагает широкий спектр сушильных систем, различающихся по принципу действия, производительности и области применения.
Бункерные конвекционные сушилки
Бункерные конвекционные сушилки представляют собой наиболее распространенный и экономичный тип оборудования для сушки полимеров. Конструкция включает цилиндрический бункер с теплоизолированным корпусом, систему нагрева воздуха, воздуходувку и систему автоматического управления. Принцип работы основан на пропускании нагретого воздуха через слой полимерных гранул снизу вверх.
Горячий воздух поднимается через слой гранул, отбирая поверхностную влагу и частично прогревая материал. Эти сушилки идеально подходят для негигроскопичных полимеров, таких как полиэтилен, полипропилен и полистирол, где требуется удаление только поверхностной влаги.
Простота конструкции и надежность в эксплуатации. Низкая стоимость оборудования и обслуживания. Возможность установки непосредственно на перерабатывающее оборудование. Минимальное энергопотребление в сравнении с другими типами. Быстрый выход на рабочий режим.
Адсорбционные сушилки с осушителем
Адсорбционные сушилки представляют собой более сложные системы, специально разработанные для сушки гигроскопичных полимеров. Ключевым элементом таких систем является адсорбционный осушитель с вращающимся ротором, заполненным молекулярными ситами или силикагелем. Воздух проходит через осушитель, где активно поглощается влага, затем нагревается и подается в бункер с материалом.
Система работает по замкнутому циклу: влажный воздух из бункера возвращается в осушитель, где проходит регенерацию. Часть горячего воздуха используется для восстановления осушающей способности адсорбента, испаряя накопленную влагу и выводя её за пределы системы. Такие сушилки обеспечивают точку росы от -30°C до -40°C, что критически важно для полиамидов, поликарбоната и ПЭТ.
Вакуумные сушилки
Вакуумные сушилки используют принцип снижения давления для ускорения процесса испарения влаги. При пониженном давлении температура кипения воды снижается, что позволяет проводить сушку при более низких температурах. Это особенно важно для термочувствительных полимеров. Система состоит из нагревательного бункера, где гранулы прогреваются, и вакуумной камеры, где происходит интенсивное удаление влаги.
Эффективность вакуумной сушки:
Вакуумные сушилки сокращают время сушки на 50-80% по сравнению с бункерными установками. Полный цикл сушки составляет всего 30-40 минут против 2-6 часов в традиционных системах. Энергопотребление снижается на аналогичную величину благодаря сокращению времени процесса.
Комбинированные системы
Современные комбинированные системы объединяют в одном блоке несколько функций: адсорбционный осушитель, бункер-сушилку и вакуумный загрузчик. Такие системы обеспечивают полную автоматизацию процесса подготовки сырья от загрузки до подачи в перерабатывающее оборудование. Преимущества включают компактность, экономию производственного пространства, высокую степень автоматизации и стабильность параметров сушки.
5. Технологические особенности сушки различных полимеров
Каждый тип полимера имеет специфические требования к режимам сушки, обусловленные его химической структурой, физическими свойствами и областью применения. Нарушение рекомендованных режимов может привести к необратимым изменениям свойств материала.
Полиамиды (PA, Нейлон)
Полиамиды являются одними из наиболее гигроскопичных технических пластиков. Они способны поглощать влагу до 8-10% от собственной массы при длительном хранении во влажной атмосфере. Молекулы воды связываются с амидными группами полимера через водородные связи, что требует значительной энергии для их разрыва.
Для сушки полиамидов рекомендуется температура 75-80°C, время сушки 3-5 часов в зависимости от начальной влажности. Остаточная влажность должна составлять 0,08-0,18%. Важной особенностью является быстрое повторное увлажнение высушенного полиамида. После сушки материал начинает активно поглощать влагу из воздуха уже при комнатной температуре, поэтому рекомендуется загружать высушенный полиамид в обогреваемые бункера термопластавтоматов с поддержанием температуры около 70°C.
При переработке полиамида PA6 для производства зубчатых колес содержание влаги выше 0,20% приводило к образованию серебристых шлиров на поверхности и снижению прочности на разрыв на 15-20%. После оптимизации режима сушки (80°C, 4 часа, точка росы -35°C) содержание влаги снизилось до 0,10%, что полностью устранило дефекты и обеспечило требуемые механические характеристики.
Полиэтилентерефталат (ПЭТ, PET)
ПЭТ является наиболее требовательным к сушке полимером среди всех технических пластиков. Даже следовые количества влаги выше 0,005% вызывают гидролитическую деструкцию полимера при температурах переработки, что приводит к резкому снижению молекулярной массы и потере прочностных характеристик.
Для сушки ПЭТ применяются адсорбционные сушилки с очень низкой точкой росы от -30°C до -40°C. Температура сушки составляет 150-165°C, время сушки 4-6 часов. Первичный ПЭТ обычно поставляется в кристаллическом состоянии (белого цвета) с влажностью около 0,2-0,4%, что требует обязательной предварительной сушки перед переработкой.
Поликарбонат (PC)
Поликарбонат требует тщательной сушки для сохранения прозрачности и механических свойств. Рекомендуемая температура сушки составляет 110-120°C, время сушки 3-4 часа. Остаточная влажность не должна превышать 0,02%. Содержание влаги выше этого уровня приводит к помутнению изделий, образованию пузырей и снижению ударной прочности, которая является ключевой характеристикой поликарбоната.
АБС-пластик (ABS)
АБС обладает умеренной гигроскопичностью и относительно терпим к небольшому содержанию влаги. Рекомендуемая температура сушки 80-90°C, время сушки 2-6 часов в зависимости от типа сушилки. Допустимая остаточная влажность 0,05-0,10%. При влажности выше этого значения на поверхности изделий могут появляться серебристые разводы и матовость, особенно критичные для изделий с глянцевой поверхностью.
Негигроскопичные полимеры
Для полиэтилена, полипропилена и полистирола достаточно простой конвекционной сушки при температуре 70-80°C в течение 1-2 часов. Сушка необходима только при наличии видимого конденсата или при транспортировке материала из холодного помещения в теплое. При правильном хранении в герметичной упаковке такие материалы могут перерабатываться без предварительной сушки.
6. Контроль качества процесса сушки
Эффективный контроль качества процесса сушки является критически важным для обеспечения стабильности характеристик готовых изделий и предотвращения брака. Контроль осуществляется на нескольких уровнях: мониторинг параметров процесса, измерение остаточной влажности и оценка качества высушенного материала.
Мониторинг параметров процесса
Современные сушильные системы оснащаются развитыми системами автоматического контроля и регулирования. Ключевые контролируемые параметры включают температуру воздуха на входе и выходе из бункера, точку росы сушильного агента (для адсорбционных систем), расход воздуха через материал и время нахождения материала в бункере.
Критически важно обеспечить, чтобы материал находился при оптимальной температуре в течение всего требуемого времени сушки. Любое время, когда полимер находится при температуре ниже рекомендованной, не учитывается как эффективное время сушки. Это особенно важно учитывать при загрузке свежего материала в частично заполненный бункер.
Методы измерения остаточной влажности
Наиболее точным методом определения остаточной влажности является лабораторный метод сушки до постоянной массы. Образец материала взвешивается, затем высушивается в лабораторной сушилке или вакуумном шкафу при температуре 100-105°C до постоянной массы. Разница масс позволяет рассчитать содержание влаги в процентах.
Для оперативного контроля применяются портативные влагомеры, использующие различные методы измерения: кондуктометрический метод основан на измерении электропроводности материала, инфракрасный метод использует поглощение ИК-излучения водой, а метод карбида кальция основан на химической реакции с выделением газа.
На производстве бутылок из ПЭТ установлен непрерывный мониторинг точки росы и температуры сушки. При отклонении точки росы выше -35°C автоматически включается аварийная сигнализация, и материал перенаправляется на повторную сушку. Это позволило снизить процент брака по причине недостаточной сушки с 3,5% до 0,2%.
Косвенные методы оценки качества сушки
Качество сушки можно оценить по характеру течения расплава при холостом впрыске на минимальной скорости. Присутствие пузырьков, шипение, неравномерная струя или разрывы струи указывают на недостаточную сушку. Для прозрачных полимеров важным показателем является отсутствие помутнения и оптических дефектов в готовых изделиях.
7. Типичные ошибки при сушке и методы их устранения
Несмотря на кажущуюся простоту процесса, сушка полимеров является источником многих проблем в производстве пластмассовых изделий. Понимание типичных ошибок и методов их устранения позволяет значительно повысить эффективность производства и снизить уровень брака.
Недостаточное время сушки
Это одна из наиболее распространенных ошибок, часто возникающая при стремлении ускорить производственный цикл. Гранулы могут казаться сухими на поверхности, но сохранять значительное количество влаги в центре. При переработке эта влага вызывает дефекты изделий.
Неправильная температура сушки
Температура ниже рекомендованной приводит к неэффективной сушке и увеличению времени процесса. Температура выше рекомендованной может вызвать термическую деструкцию полимера, слипание гранул и изменение цвета материала. Особенно критична эта ошибка для термочувствительных полимеров, таких как ПВХ и некоторые модифицированные сорта.
Использование неподходящего типа сушилки
Попытка сушки гигроскопичных полимеров в простой конвекционной сушилке без осушителя воздуха является грубой ошибкой. Горячий атмосферный воздух содержит достаточно влаги, чтобы поддерживать высокое содержание влаги в полимере. Материал может нагреваться, но не высыхает до требуемого уровня.
Повторное увлажнение после сушки
Высушенные гигроскопичные полимеры, особенно полиамиды, быстро поглощают влагу из окружающего воздуха. Если высушенный материал хранится в обычных условиях даже несколько часов, он может набрать влагу, сводящую на нет результаты сушки.
Смешивание высушенного и невысушенного материала
При непрерывной загрузке свежего материала в частично заполненный бункер происходит смешивание полностью высушенного материала с влажным. Это приводит к тому, что часть материала, подающегося в переработку, имеет недопустимо высокое содержание влаги.
Игнорирование требований к точке росы
Для гигроскопичных полимеров недостаточно просто нагреть материал горячим воздухом. Необходимо обеспечить точку росы сушильного агента на уровне -30°C и ниже. Использование обычного атмосферного воздуха, даже нагретого, не позволяет достичь требуемой остаточной влажности.
Часто задаваемые вопросы
Обычная духовка не подходит для промышленной сушки полимеров по нескольким причинам. Во-первых, отсутствует циркуляция воздуха, необходимая для удаления испаряющейся влаги. Влага просто конденсируется внутри замкнутого объема и повторно впитывается гранулами. Во-вторых, нет контроля точки росы - обычный воздух содержит слишком много влаги для эффективной сушки гигроскопичных полимеров. В-третьих, температура в бытовой духовке часто неравномерна и плохо контролируется, что может привести к перегреву или недостаточному прогреву материала. Для небольших объемов и негигроскопичных полимеров возможно использование специализированных лабораторных сушильных шкафов, но промышленная переработка требует применения профессиональных сушильных систем.
Существует несколько методов проверки качества сушки. Наиболее надежный способ - лабораторное определение остаточной влажности методом сушки до постоянной массы. Для оперативного контроля можно использовать портативные влагомеры. Косвенная оценка проводится по характеру течения расплава при холостом впрыске: присутствие пузырьков, шипение, неравномерная струя указывают на недостаточную сушку. Для прозрачных полимеров индикатором служит отсутствие помутнения и оптических дефектов. На практике часто используется комбинированный подход: контроль параметров процесса сушки, периодическая проверка влажности и визуальная оценка качества изделий. Если наблюдаются дефекты, характерные для повышенной влажности, следует увеличить время сушки или проверить работу сушильной системы.
Да, пересушивание возможно и нежелательно для некоторых полимеров, особенно для полиамидов. При чрезмерно длительной сушке или слишком высокой температуре содержание влаги может снизиться ниже оптимального уровня (менее 0,06% для PA). Для полиамидов это приводит к дополнительной поликонденсации при последующей переработке, что повышает молекулярную массу и вязкость расплава. Это затрудняет заполнение формы, особенно тонкостенных изделий сложной конфигурации. Кроме того, при длительном воздействии повышенных температур может начаться термоокислительная деструкция, проявляющаяся в изменении цвета материала. Для большинства других полимеров пересушивание менее критично, но длительное воздействие температуры вблизи верхнего предела может привести к слипанию гранул и началу деструктивных процессов.
Время, в течение которого высушенный материал сохраняет низкое содержание влаги, сильно зависит от типа полимера и условий окружающей среды. Негигроскопичные полимеры, такие как полиэтилен и полипропилен, практически не поглощают влагу и могут храниться неограниченно долго. Умеренно гигроскопичные полимеры, такие как АБС, начинают поглощать влагу в течение нескольких часов, но допустимый уровень может сохраняться 4-8 часов. Сильно гигроскопичные полимеры, особенно полиамиды, начинают активно поглощать влагу уже через 15-30 минут после выгрузки из сушилки. При относительной влажности воздуха 60-70% полиамид может набрать недопустимое количество влаги за 1-2 часа. Поэтому рекомендуется хранить высушенные гигроскопичные полимеры в герметичных контейнерах или подавать их непосредственно из сушилки в перерабатывающее оборудование через закрытую систему транспортировки.
Вторичное полимерное сырье требует обязательной сушки, часто даже более тщательной, чем первичное. Причин несколько: дробленка и флекс имеют большую удельную поверхность по сравнению с гранулами, что увеличивает площадь контакта с влагой. Вторичное сырье часто хранится в менее контролируемых условиях и может содержать больше влаги. Неправильная форма частиц дробленки затрудняет равномерную циркуляцию воздуха в бункере. Для сушки дробленки рекомендуется использовать те же температурные режимы, что и для первичного материала, но увеличивать время сушки на 20-50%. Важно использовать сушилки с достаточно крупными ячейками сеток, чтобы избежать застревания мелких частиц. При переработке смеси первичного и вторичного сырья следует ориентироваться на более жесткие режимы сушки, требуемые для вторичного материала.
Точка росы - это температура, при которой водяной пар в воздухе начинает конденсироваться в жидкую воду. Чем ниже точка росы, тем меньше влаги содержится в воздухе. Для сушки гигроскопичных полимеров точка росы является критически важным параметром, поскольку определяет градиент влажности между полимером и окружающим воздухом. При высокой точке росы даже горячий воздух содержит достаточно влаги, чтобы препятствовать полному высыханию материала. Атмосферный воздух при 25°C и относительной влажности 50% имеет точку росы около 14°C. Такой воздух, даже нагретый до 80°C, не может обеспечить требуемый уровень сушки для гигроскопичных полимеров. Адсорбционные сушилки снижают точку росы до -30...-40°C, что соответствует содержанию влаги менее 1%, обеспечивая эффективное удаление влаги даже из глубоких слоев гранул.
Размер гранул существенно влияет на время сушки, но практически не влияет на температуру. Крупные гранулы требуют больше времени для полного прогрева и для диффузии влаги от центра к поверхности. Стандартные гранулы имеют размер 2-5 мм и для них применяются стандартные режимы сушки. Гранулы размером 6-8 мм могут требовать увеличения времени сушки на 20-30%. Дробленка неправильной формы размером более 10 мм может требовать увеличения времени в 1,5-2 раза. Мелкие гранулы и порошки сушатся быстрее, но создают проблемы с циркуляцией воздуха из-за высокого сопротивления слоя и риском выдувания материала из бункера. Для крупной дробленки рекомендуется использовать более высокий расход воздуха для обеспечения равномерного прогрева всей массы материала. При смешанной фракции время сушки определяется по наиболее крупным частицам.
Повышение температуры выше рекомендованных значений не является безопасным способом ускорения сушки и может привести к серьезным негативным последствиям. При превышении температуры термостабильности начинается термическая деструкция полимера с разрушением молекулярных цепей и ухудшением механических свойств. Гранулы могут размягчаться и слипаться в комки, особенно при температурах, близких к температуре стеклования или плавления. Происходит окисление полимера с изменением цвета, что критично для изделий с требованиями к внешнему виду. Для некоторых полимеров, например полиамидов, чрезмерная температура может вызвать дополнительную поликонденсацию. Если требуется сократить время сушки, лучше использовать альтернативные методы: применение вакуумных сушилок, использование более интенсивной циркуляции воздуха с низкой точкой росы, предварительный грубый помол крупных кусков до стандартного размера гранул.
Правильное хранение полимерных материалов существенно снижает трудозатраты на сушку и улучшает качество продукции. Ключевые рекомендации включают хранение в оригинальной герметичной упаковке производителя до момента использования, что предотвращает контакт с влажным воздухом. Вскрытые мешки следует тщательно закрывать, используя зажимы или термосварку. Складское помещение должно быть сухим с контролируемой влажностью, желательно не выше 50-60%. Необходимо избегать резких перепадов температуры, так как при перемещении материала из холодного помещения в теплое на гранулах конденсируется влага из воздуха. Рекомендуется выдерживать материал в производственном помещении не менее суток перед вскрытием упаковки. Для длительного хранения вскрытых упаковок гигроскопичных полимеров можно использовать герметичные контейнеры с силикагелем или другими осушителями. Следует соблюдать принцип FIFO - первым пришел, первым ушел, используя в первую очередь материалы с более ранней датой поступления.
Признаки неисправности сушильного оборудования могут быть различными в зависимости от типа проблемы. Недостаточная температура в бункере при номинальной настройке может указывать на неисправность нагревательных элементов, термопары или плохую теплоизоляцию. Повышение точки росы выше нормы в адсорбционных сушилках свидетельствует о насыщении адсорбента, негерметичности системы или неисправности регенерационного контура. Неравномерный прогрев материала в разных зонах бункера указывает на недостаточную циркуляцию воздуха из-за засорения фильтров, неисправности воздуходувки или образования каналов в слое материала. Появление материала другого цвета или посторонних включений говорит о загрязнении бункера остатками предыдущих материалов. Шум или вибрация могут указывать на износ подшипников воздуходувки или дисбаланс ротора. Регулярное техническое обслуживание, включающее проверку и калибровку датчиков, очистку фильтров, осмотр нагревательных элементов и проверку герметичности, позволяет предотвратить большинство неисправностей и обеспечить стабильную работу оборудования.
