干法復合機干燥規律與進(jìn)排風(fēng)量的合理調節
發(fā)布時(shí)間：2019/04/11 21:52:30 閱讀量：5850 次
干法復合機干燥裝置，一般采用電加熱器，經(jīng)烘箱（烘道）噴嘴，將熱空氣通過(guò)縫狀噴嘴以一定速度吹到已涂布膠黏劑的塑料薄膜上，使粘合劑中的溶劑揮發(fā)干凈。所示。干燥不徹底不僅會(huì )使復合材料發(fā)粘打皺、牢度不良、有氣泡等故障，而且殘留的溶劑會(huì )產(chǎn)生異味，不符合食品包裝衛生標準。
干燥烘箱分三段工作：蒸發(fā)區、硬化區和排除異味區?，F在的中高檔干式復合機的烘箱干燥設計一般分為三段、四段或五段烘箱。下面以某五段烘箱的干式復合機中排風(fēng)管內空氣的濃度變化趨勢，分析一下干式復合機的干燥過(guò)程。
一、實(shí)際檢測數據
1、復合機的進(jìn)排風(fēng)狀態(tài)檢測
該干式復合機的進(jìn)排風(fēng)烘箱結構如圖2所示，設備的干燥風(fēng)量狀態(tài)見(jiàn)表1。
表1 干式復合機的干燥風(fēng)量狀態(tài)
1區
2區
3區
4區
5區
備注
風(fēng)咀風(fēng)速m/s
8.5/11.4/9.8
7.8/8.4/7.4/7.4
9.0/10.3/8.8/
8.7
6.0/10.2/8.9/
7.0
8.1/6.3/8.0
理想風(fēng)咀風(fēng)速在8～15m/s
進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速,m/s
18.5/20.4/18.9
15.1/14.3/13.4
15.5/16.1/15.6
12.5/13.5/12.3
9.7/10.3/10
進(jìn)風(fēng)口面積:15.2×25mm2
風(fēng)壓狀態(tài)
入口
+1.5/+1.1
給風(fēng)機功率
3786m3/h×5
排風(fēng)口面積
300×300cm2
出口
-3.3/-3.6
排風(fēng)機功率
8489m3/h
排風(fēng)口風(fēng)速
21m/s
注：設備一區無(wú)回風(fēng)管，二區到五區均有回風(fēng)管但無(wú)控制閥門(mén)。
2、乙酯的濃度檢測
820mm的消光OPP印刷膜涂膠復合，抽取1ml的排風(fēng)管中的氣體用氣相色譜儀檢測其乙酯的
含量，各排風(fēng)管中乙酯含量如表2所示。涂布工藝：某低粘度高固含量雙組分酯溶性聚氨酯膠粘
劑，上膠量2.3g/m2，工作濃度33%，機速110m/min，干燥溫度設定（一區→五區）：50、60、65、
70、75℃。
表2 排風(fēng)管中乙酯濃度數據
檢測部位
乙酯濃度，104×mg/ml
檢測部位
乙酯濃度，104×mg/ml
膠盤(pán)上區
259.08
三區（上）
8.445
一區（上）
101.6
三區（下）
7.819
一區（下）
45.57
四區（上）
2.148
二區（上）
20.464
四區（下）
2.009
二區（下）
16.267
五區（上）
0.854
五區（下）
1.3015
將表2中數據與圖2中的在烘箱中的位置對應作圖3。從圖3中，可以很直觀(guān)地觀(guān)察到干式
復合過(guò)程時(shí)烘箱中干燥介質(zhì)（空氣）中乙酯含量的基本變化趨勢。
二、干式復合干燥過(guò)程分析
1、干燥溫度的設定規律
從表2中可看出，在涂膠膜進(jìn)入烘箱中的第一區干燥介質(zhì)的乙酯濃度（與另四區段相比）
最高，這也說(shuō)明復合機第一區干燥溫度設定不能太高（一般不能高于65℃）。因為溫度過(guò)高，
膠層表面的溶劑快速揮發(fā)而結皮反而抑制了內層溶劑在后幾區干燥段的逸出。而且溫度應按
梯度逐漸升高的規律設定，目的是加速硬化區和排除異味區膠層溶劑的擴散揮發(fā)，減少薄膜
內的溶劑殘留。
2、溶劑的燃爆濃度水平設計
溶劑的體積爆炸濃度分上限和下限，處于上下限之間的濃度都會(huì )引起爆炸。爆炸濃度下限
是干燥器設計的重要標準，用LEL 表示時(shí)，LEL100 就是爆炸濃度下限，LEL25是復合機干燥
的設計基準。表3列出了乙酸乙酯的體積爆炸濃度。
表3 乙酯的體積爆炸濃度
爆炸濃度（體積%）
LEL100
LEL50
LEL25
上限
下限
每m3氣體含溶劑
溶劑蒸汽體積比例
每m3氣體含溶劑
溶劑蒸汽體積比例
每m3氣體含溶劑
溶劑蒸汽體積比例
9%
2.5%
153g
2.5%
76g
1.3%
38g
0.6%
表2中膠盤(pán)上方的乙酯濃度為259．08×104×mg/ml=25.9g/m3，干燥一區（上）的乙酯濃度為101．6×104×mg/ml=10.1g/m3，是整個(gè)干燥系統中乙酯濃度相對最高的部分。當然其乙酯濃度將隨涂布寬度、上膠量的大小、環(huán)境溫度、機速的增加而上升，隨膠液工作濃度的減少而上升。因而計算復合機的溶劑LEL水平時(shí)不能以總的進(jìn)排風(fēng)量計算，而要考慮局部最高點(diǎn)的LEL水平。
3、進(jìn)排風(fēng)量的調節規律
在干燥過(guò)程的蒸發(fā)區進(jìn)排風(fēng)量閥門(mén)應開(kāi)到最大，且關(guān)閉回風(fēng)閥門(mén)。而在干燥的硬化區和排除異味區可適當增加回風(fēng)量，可節省部分能耗。在圖2中的一二區基本屬于蒸發(fā)區、三區屬于硬化區、四五區屬于排除異味區，進(jìn)排風(fēng)的調節應遵循干式復合干燥速率變化的規律。
進(jìn)行風(fēng)量調節時(shí)，應使排風(fēng)量略大于進(jìn)風(fēng)量，使整個(gè)復合機的烘箱應保持－0.5～2.5m/s的空氣負壓（每一段烘箱都應調節到保持一定的負壓），烘箱中的熱空氣才不致于溢出到車(chē)間環(huán)境中。
4、干燥風(fēng)量的循環(huán)利用
由表2計算，第五區乙酯濃度只有第二區乙酯濃度的5.8%，第四區乙酯濃度只有第一區乙酯濃度的2.8%，特別是第五區（上）的乙酯濃度已接近于環(huán)境空氣中的乙酯濃度水平。如果能將干式復合機排除異味區的風(fēng)量在復合機的蒸發(fā)區回收利用，將極大地減少現有干式復合機的干燥能耗（可減少30%以上）?，F有的干式復合機在設計上，都是僅在單獨的干燥區段利用了一部分回風(fēng)，而所有排風(fēng)管中的部分直接由總排風(fēng)機排出，這樣不僅排除異味區的風(fēng)量回收利用率低，同時(shí)增加了排風(fēng)機的功率消耗。實(shí)際上膠盤(pán)上區和蒸發(fā)區的揮發(fā)的溶劑含量占了整個(gè)干燥過(guò)程的95%以上，針對這段進(jìn)行溶劑回收將更有效率。
這種設計思路，最近在一些干法復合機上得到了應用，如圖4所示，該復合機將第三段的排風(fēng)直接引入到第一段，作為第一段的進(jìn)風(fēng)來(lái)使用，這樣既不影響產(chǎn)品質(zhì)量，還起到非常好的節能設計效果。因為干法復合機第三段排風(fēng)中的溶劑含量已相當低，基本接近于車(chē)間環(huán)境中的溶劑濃度水平，同時(shí)熱風(fēng)的溫度在70～85℃之間，引入到第一段作為進(jìn)風(fēng)使用時(shí)，由于這部分進(jìn)風(fēng)的溫度高于第一段的設定溫度約15℃，這樣第一段只需要很少的加熱能耗了。如果將烘箱中末段熱風(fēng)直接排入大氣或僅在該段部分回風(fēng)利用，將是極大的能源浪費。
5、復合干燥過(guò)程中蒸發(fā)區、硬化區、排除異味區劃分的相對性
復合干燥過(guò)程中的蒸發(fā)區、硬化區、排除異味區只是對其干燥過(guò)程的理論劃分，不是簡(jiǎn)單的對應于干燥烘箱的前段、中段和末段，其各區的長(cháng)度根據具體的設備、生產(chǎn)條件而變化，理想的情況是能與干燥烘箱的前段、中段和未段相對應，再與合適的梯度干燥溫度相配合，將達到良好的干燥效果。
有的復合機進(jìn)排風(fēng)量嚴重不足或進(jìn)風(fēng)口堵塞或調節不當，雖然干燥溫度也是按三段的梯度溫度設定的，但實(shí)際上在干燥的末段時(shí)，其干燥介質(zhì)中的乙酯濃度仍較高，遠不能達到排除異味的要求，或者說(shuō)只經(jīng)過(guò)了硬化區就進(jìn)入了復合部位進(jìn)行了復合，也就是說(shuō)在烘干的末段還處于硬化區，但對應的是理論上的排除異味區的溫度。這種情況屬于實(shí)際干燥過(guò)程中蒸發(fā)區、硬化區、排除異味區不能與干燥烘箱的前段、中段、末段相對應，這樣就會(huì )導致溶劑殘留增加。所以說(shuō)，干法復合機的干燥效果不僅與梯度溫度的設定有關(guān)，更重要的還在于進(jìn)排風(fēng)量的優(yōu)化調節。
