Оборудование для сушки полимеров

Многие полимеры или целевые добавки в составе полимерных материалов обладают способностью поглощать влагу из окружающей среды.

Повышенное содержание влаги в полимерном материале при переработке может приводить к следующим последствиям:

• • гидролитической деструкции полимера, ведущей к изменению цвета; помутнению прозрачных полимеров, уменьшению вязкости, снижению механических свойств изделий (наиболее склонны к гидролитической деструкции гигроскопичные полимерные материалы);
• • образованию дефектов на поверхности изделия;
• • ухудшению физико-механических свойств: с повышением влажности снижаются ударная вязкость, относительное удлинение при разрыве, разрушающее напряжение при растяжении и другие показатели;
• • ухудшению электроизоляционных свойств пластмасс;
• • уменьшению вязкости расплава (особенно это характерно для полиамидов);
• • вспениванию расплава, что затрудняет переработку и ухудшает качество изделий;
• • неравномерной усадке и т. д.

Влага — это одна из основных причин снижения качества при переработке пластмасс, поэтому такой процесс, как сушка пластических масс, является очень важным.

В зависимости от способности накапливать влагу все полимерные материалы можно разделить на две группы:

• • негигроскопичные, содержащие только поверхностную влагу: полиэтилен, полипропилен, полистирол;
• • гигроскопичные, содержащие кроме поверхностной влаги еще и внутреннюю: полиамиды, полиэтилентерефталат, поликарбонат, полиметилметакрилат, акрилонитрилбутадиенстирол, полиэфиркетон, стиролакрилонитрил.

При производстве полимеров или компаундов на основе материалов, относящихся к первой группе, влажность удаляется полностью. Как правило, необходимость сушить данные полимеры в процессе переработки возникает лишь при нарушении условий хранения: попадании прямой влаги в упаковку, возникновении конденсата при транспортировке из холодного помещения в теплое.

Внутренняя влага гигроскопичных полимеров на стадии производства удаляется только частично, что приводит к неизбежности проведения глубокой сушки гранулята непосредственно перед переработкой [1].

Для каждого полимера имеется допустимый (рекомендуемый) интервал влажности перед переработкой, в котором полимер термостабилен, что определяет требования к сушке используемых материалов. Выход показателя влажности полимера за допустимый диапазон приводит к возникновению брака.

Сушка может происходить при непосредственном соприкосновении влажного материала с теплоносителем или через обогревательную стенку. В первом случае теплоносителем служит нагретый воздух или газы; такая сушка называется конвективной. Во втором случае нагревание продукта осуществляется инфракрасными лучами или в поле токов высокой частоты, а сушка называется кондуктивной или контактной.

Сушка может осуществляться в неподвижном слое и при перемешивании.

Сушилки классифицируют:

• • в зависимости от давления в рабочем пространстве — атмосферные и вакуумные;
• • в зависимости от цикличности процесса — периодического и непрерывного действия;
• • в зависимости от способа подвода тепла к высушиваемому материалу — конвекционные (высушиваемый материал омывается потоком предварительно нагретого сушильного агента), контактные (непосредственный контакт высушиваемого материала с нагреваемой поверхностью), сублимационные (удаление влаги в замороженном состоянии под вакуумом), радиационные (высушивание под действием инфракрасного излучения) и высокочастотные (удаление влаги под действием электрического поля высокой частоты);
• • в зависимости от типа сушильного агента — воздушные, газовые и паровые;
• • в зависимости от движения теплоносителя по отношению к высушиваемому материалу — прямоточные, противоточные и перекрестные;
• • в зависимости от конструкций — барабанные, бункерные, гребковые, туннельные, шахтные, вальцовые, ленточные, распылительные, турбинные, вибрационные, роторные и комбинированные.

Далее рассмотрим основные системы сушки, применяемые в настоящее время в процессах переработки различных полимеров.

Принцип работы оборудования, используемого для сушки полимерных материалов, основан на двух методах:

• • сушка с использованием потока горячего воздуха, подаваемого на гранулы или порошок полимерного материала;
• • сушка с использованием адсорбирующих материалов.

Большинство методов сушки полимеров перед процессом переработки основано на испарении влаги за счет подвода теплоты к высушиваемому материалу. Технологическое и аппаратное оформление сушильных систем зависит от способа нагревания полимера: горячим воздухом, инфракрасным излучением или токами высокой частоты. Также в настоящее время широкое распространение получили системы адсорбционноконтактной сушки, в основе которой лежит удаление влаги из материала за счет контакта полимера с осушенным воздухом [1].