遠(yuǎn)紅外線加熱干燥含水切片試驗(yàn)研究

當(dāng)使用聚酯（pe）片生產(chǎn)短絲并加熱且生產(chǎn)非織布時(shí)，碎片的干燥非常重要。這是因?yàn)樽辛虾蟮那衅写罅康乃?且切片是無(wú)定形的聚合體,軟化點(diǎn)較低,加熱時(shí)熱水解使大分子降解大,在螺桿擠壓機(jī)進(jìn)料區(qū)容易環(huán)結(jié)阻料。通過(guò)干燥,能夠使切片含水率降低,分子結(jié)構(gòu)均勻,從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定。目前國(guó)內(nèi)一些生產(chǎn)PET短纖維和PET非織造布的工廠,使用的切片干燥設(shè)備一般為間歇式真空干燥機(jī)或者是脈沖預(yù)結(jié)晶塔式熱風(fēng)干燥裝置,這對(duì)生產(chǎn)規(guī)模小的化纖生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō),能耗較高。由于電價(jià)不斷上漲給企業(yè)帶來(lái)越來(lái)越高的生產(chǎn)成本壓力,因此節(jié)能降耗是企業(yè)走出經(jīng)營(yíng)困境必須采取的重要步驟。我們采用遠(yuǎn)紅外線加熱PET切片,能夠使PET切片進(jìn)行預(yù)結(jié)晶和干燥,并達(dá)到降低含水率的干燥效果。由于本技術(shù)采用遠(yuǎn)紅外線加熱,設(shè)備用電總裝機(jī)功率為11.3kW,而且干燥切片的方式為脈沖式振動(dòng)連續(xù)加工,與轉(zhuǎn)鼓式真空干燥機(jī)(VC352)10h和裝機(jī)總功率51kW相比,節(jié)能效果十分顯著。本文對(duì)使用遠(yuǎn)紅外線加熱干燥PET切片的原理、干燥工藝條件和干燥切片的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了討論,并介紹了使用本設(shè)備干燥的PET切片紡絲試生產(chǎn)情況。1遠(yuǎn)紅外線強(qiáng)、熱強(qiáng)、能量強(qiáng)遠(yuǎn)紅外線加熱干燥是利用遠(yuǎn)紅外輻射元件發(fā)出的遠(yuǎn)紅外線被加熱物體所吸收,直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏_(dá)到加熱干燥的目的。紅外線是介于可見(jiàn)光和微波之間,波長(zhǎng)在0.72~1000μm范圍的電磁波。近年來(lái)被采用的紅外線波長(zhǎng)大多在6μm以上,高的可達(dá)到50~100μm,從而使原來(lái)高分子材料的加熱過(guò)程從數(shù)十分鐘縮短到幾分鐘。遠(yuǎn)紅外線能夠被物體吸收后產(chǎn)生熱能,其原理是因?yàn)槲镔|(zhì)分子吸收一定波長(zhǎng)的紅外線能量后,產(chǎn)生共振現(xiàn)象,引起分子原子的振動(dòng),從而使物體變熱。因此物體吸收紅外線愈多,就愈容易變熱。例如水分子(H從分析PET的遠(yuǎn)紅外吸收光譜圖可知,PET在遠(yuǎn)紅外區(qū)有著較寬的吸收帶,在波長(zhǎng)5.7μm、8μm、9μm、10μm都有強(qiáng)烈的吸收峰(見(jiàn)圖1)。水在遠(yuǎn)紅外區(qū)同樣也有很寬的吸收帶,在3μm、5~7μm、14~16μm都有強(qiáng)烈的吸收峰(見(jiàn)圖2)。由此可見(jiàn),采用遠(yuǎn)紅外線加熱技術(shù)用于干燥PET切片,能夠達(dá)到降低含水率的目的。2切割指標(biāo)和試驗(yàn)設(shè)備2.1se切割指標(biāo)PET特性黏度0.645~0.670dL/g,熔點(diǎn)264℃,干燥前含水率最高0.5%。2.2試驗(yàn)設(shè)備DL-3型壓差式微量水分測(cè)定儀;烏氏黏度計(jì),毛細(xì)管Φ0.88~0.90mm;化纖熔點(diǎn)儀,YG252型。3遠(yuǎn)紅外線干燥設(shè)備和工藝3.1遠(yuǎn)紅外線內(nèi)的元件和料板遠(yuǎn)紅外線干燥設(shè)備主要由支架、遠(yuǎn)紅外發(fā)射元件、料板、電磁振蕩器組成。外形結(jié)構(gòu)與脈沖式流化結(jié)晶床相似。主要區(qū)別是干燥熱源不是熱風(fēng)而是由遠(yuǎn)紅外線發(fā)射罩內(nèi)的元件產(chǎn)生的,詳見(jiàn)圖3。遠(yuǎn)紅外干燥設(shè)備機(jī)架體是由10#槽鋼焊成的。電磁震蕩器是選用300W螺旋彈簧式機(jī)電產(chǎn)品。料板是以3mm不銹鋼板制作,并對(duì)經(jīng)緯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加固增強(qiáng),料板底部裝有與板面成20°夾角的震蕩器支架,這樣可使切片在料板上沿著重力和20°角拋物線前進(jìn)。遠(yuǎn)紅外發(fā)射元件是一根外表面噴涂80%TiO3.2干燥工藝3.2.1料板與發(fā)射管間距的影響切片干燥使用的遠(yuǎn)紅外線發(fā)射元件安裝在料板上方,分為進(jìn)料區(qū)、烘干區(qū)和出料區(qū)三段,一般控制溫度可根據(jù)切片干燥情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)紅外發(fā)射管與料板距離在120~170mm間調(diào)節(jié)。在干燥過(guò)程中,如加料不均勻時(shí)會(huì)使切片間產(chǎn)生黏結(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)料板與發(fā)射管間距后,切片由于相互撞擊會(huì)散開(kāi)。但間距調(diào)節(jié)會(huì)對(duì)干燥效果產(chǎn)生影響,距離愈大,料板溫度愈低,切片含水率愈高。因此在調(diào)節(jié)遠(yuǎn)紅外發(fā)射管到料板的距離時(shí),應(yīng)相應(yīng)控制好切片前進(jìn)速度,保證干燥效果,如表1所示。3.2.2熱干燥設(shè)備的加工在干燥過(guò)程中,干燥時(shí)間是通過(guò)控制進(jìn)出料速度來(lái)調(diào)節(jié)的。根據(jù)切片熔紡的工藝條件要求,采用遠(yuǎn)紅外線加熱干燥設(shè)備,時(shí)間控制是十分重要的。下面列舉幾組干燥時(shí)間與切片含水率關(guān)系的數(shù)據(jù),見(jiàn)表2。根據(jù)以上數(shù)據(jù),我們認(rèn)為采用遠(yuǎn)紅外線加熱干燥切片,通過(guò)調(diào)節(jié)控制時(shí)間,基本上可以達(dá)到熔紡工藝的要求。采用本設(shè)備,干燥切片特性黏度的下降幅度與真空式轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)相比,基本上是一致的,可以達(dá)到較好的干燥結(jié)果。4紡絲工藝的項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)使用遠(yuǎn)紅外線加熱干燥后的切片,經(jīng)過(guò)化驗(yàn)分析,各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)基本達(dá)到了紡絲工藝條件的要求。下面列舉使用本設(shè)備干燥后的切片在VD-405螺桿擠壓機(jī)上紡絲的生產(chǎn)數(shù)據(jù),說(shuō)明采用遠(yuǎn)紅外線干燥PET切片是可行的。4.1干燥工藝干燥工藝及干燥后PET切片的性能如表3所示。4.2紡絲情況對(duì)無(wú)油絲特性黏度的影響紡絲工藝條件見(jiàn)表4,成品纖維性能見(jiàn)表5。紡絲生產(chǎn)中情況良好,后處理正常,測(cè)得無(wú)油絲特性黏度為0.629dL/g。表5的成品纖維質(zhì)量指標(biāo)都符合短絲產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。5切片含水率測(cè)定(1)采用遠(yuǎn)紅外線干燥PET切片,在生產(chǎn)滌綸短絲和滌綸熔噴非織造布產(chǎn)品中應(yīng)