干法復(fù)合機(jī)干燥規(guī)律與進(jìn)排風(fēng)量的合理調(diào)節(jié)
發(fā)布時(shí)間：2019/04/11 21:52:30 閱讀量：8309 次
干法復(fù)合機(jī)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(fù)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(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
干燥烘箱分三段工作：蒸發(fā)區(qū)、硬化區(qū)和排除異味區(qū)。現(xiàn)在的中高檔干式復(fù)合機(jī)的烘箱干燥設(shè)計(jì)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(fù)合機(jī)中排風(fēng)管內(nèi)空氣的濃度變化趨勢(shì)，分析一下干式復(fù)合機(jī)的干燥過程。
一、實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)
1、復(fù)合機(jī)的進(jìn)排風(fēng)狀態(tài)檢測(cè)
該干式復(fù)合機(jī)的進(jìn)排風(fēng)烘箱結(jié)構(gòu)如圖2所示，設(shè)備的干燥風(fēng)量狀態(tài)見表1。
表1 干式復(fù)合機(jī)的干燥風(fēng)量狀態(tài)
1區(qū)
2區(qū)
3區(qū)
4區(qū)
5區(qū)
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(jī)功率
3786m3/h×5
排風(fēng)口面積
300×300cm2
出口
-3.3/-3.6
排風(fēng)機(jī)功率
8489m3/h
排風(fēng)口風(fēng)速
21m/s
注：設(shè)備一區(qū)無回風(fēng)管，二區(qū)到五區(qū)均有回風(fēng)管但無控制閥門。
2、乙酯的濃度檢測(cè)
820mm的消光OPP印刷膜涂膠復(fù)合，抽取1ml的排風(fēng)管中的氣體用氣相色譜儀檢測(cè)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(jī)速110m/min，干燥溫度設(shè)定（一區(qū)→五區(qū)）：50、60、65、
70、75℃。
表2 排風(fēng)管中乙酯濃度數(shù)據(jù)
檢測(cè)部位
乙酯濃度，104×mg/ml
檢測(cè)部位
乙酯濃度，104×mg/ml
膠盤上區(qū)
259.08
三區(qū)（上）
8.445
一區(qū)（上）
101.6
三區(qū)（下）
7.819
一區(qū)（下）
45.57
四區(qū)（上）
2.148
二區(qū)（上）
20.464
四區(qū)（下）
2.009
二區(qū)（下）
16.267
五區(qū)（上）
0.854
五區(qū)（下）
1.3015
將表2中數(shù)據(jù)與圖2中的在烘箱中的位置對(duì)應(yīng)作圖3。從圖3中，可以很直觀地觀察到干式
復(fù)合過程時(shí)烘箱中干燥介質(zhì)（空氣）中乙酯含量的基本變化趨勢(shì)。
二、干式復(fù)合干燥過程分析
1、干燥溫度的設(shè)定規(guī)律
從表2中可看出，在涂膠膜進(jìn)入烘箱中的第一區(qū)干燥介質(zhì)的乙酯濃度（與另四區(qū)段相比）
最高，這也說明復(fù)合機(jī)第一區(qū)干燥溫度設(shè)定不能太高（一般不能高于65℃）。因?yàn)闇囟冗^高，
膠層表面的溶劑快速揮發(fā)而結(jié)皮反而抑制了內(nèi)層溶劑在后幾區(qū)干燥段的逸出。而且溫度應(yīng)按
梯度逐漸升高的規(guī)律設(shè)定，目的是加速硬化區(qū)和排除異味區(qū)膠層溶劑的擴(kuò)散揮發(fā)，減少薄膜
內(nèi)的溶劑殘留。
2、溶劑的燃爆濃度水平設(shè)計(jì)
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(shè)計(jì)的重要標(biāo)準(zhǔn)，用LEL 表示時(shí)，LEL100 就是爆炸濃度下限，LEL25是復(fù)合機(jī)干燥
的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。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中膠盤上方的乙酯濃度為259．08×104×mg/ml=25.9g/m3，干燥一區(qū)（上）的乙酯濃度為101．6×104×mg/ml=10.1g/m3，是整個(gè)干燥系統(tǒng)中乙酯濃度相對(duì)最高的部分。當(dāng)然其乙酯濃度將隨涂布寬度、上膠量的大小、環(huán)境溫度、機(jī)速的增加而上升，隨膠液工作濃度的減少而上升。因而計(jì)算復(fù)合機(jī)的溶劑LEL水平時(shí)不能以總的進(jìn)排風(fēng)量計(jì)算，而要考慮局部最高點(diǎn)的LEL水平。
3、進(jìn)排風(fēng)量的調(diào)節(jié)規(guī)律
在干燥過程的蒸發(fā)區(qū)進(jìn)排風(fēng)量閥門應(yīng)開到最大，且關(guān)閉回風(fēng)閥門。而在干燥的硬化區(qū)和排除異味區(qū)可適當(dāng)增加回風(fēng)量，可節(jié)省部分能耗。在圖2中的一二區(qū)基本屬于蒸發(fā)區(qū)、三區(qū)屬于硬化區(qū)、四五區(qū)屬于排除異味區(qū)，進(jìn)排風(fēng)的調(diào)節(jié)應(yīng)遵循干式復(fù)合干燥速率變化的規(guī)律。
進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)使排風(fēng)量略大于進(jìn)風(fēng)量，使整個(gè)復(fù)合機(jī)的烘箱應(yīng)保持－0.5～2.5m/s的空氣負(fù)壓（每一段烘箱都應(yīng)調(diào)節(jié)到保持一定的負(fù)壓），烘箱中的熱空氣才不致于溢出到車間環(huán)境中。
4、干燥風(fēng)量的循環(huán)利用
由表2計(jì)算，第五區(qū)乙酯濃度只有第二區(qū)乙酯濃度的5.8%，第四區(qū)乙酯濃度只有第一區(qū)乙酯濃度的2.8%，特別是第五區(qū)（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(fù)合機(jī)排除異味區(qū)的風(fēng)量在復(fù)合機(jī)的蒸發(fā)區(qū)回收利用，將極大地減少現(xiàn)有干式復(fù)合機(jī)的干燥能耗（可減少30%以上）。現(xiàn)有的干式復(fù)合機(jī)在設(shè)計(jì)上，都是僅在單獨(dú)的干燥區(qū)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(jī)排出，這樣不僅排除異味區(qū)的風(fēng)量回收利用率低，同時(shí)增加了排風(fēng)機(jī)的功率消耗。實(shí)際上膠盤上區(qū)和蒸發(fā)區(qū)的揮發(fā)的溶劑含量占了整個(gè)干燥過程的95%以上，針對(duì)這段進(jìn)行溶劑回收將更有效率。
這種設(shè)計(jì)思路，最近在一些干法復(fù)合機(jī)上得到了應(yīng)用，如圖4所示，該復(fù)合機(jī)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)來使用，這樣既不影響產(chǎn)品質(zhì)量，還起到非常好的節(jié)能設(shè)計(jì)效果。因?yàn)楦煞◤?fù)合機(jī)第三段排風(fēng)中的溶劑含量已相當(dāng)?shù)停窘咏谲囬g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(shè)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(fèi)。
5、復(fù)合干燥過程中蒸發(fā)區(qū)、硬化區(qū)、排除異味區(qū)劃分的相對(duì)性
復(fù)合干燥過程中的蒸發(fā)區(qū)、硬化區(qū)、排除異味區(qū)只是對(duì)其干燥過程的理論劃分，不是簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)于干燥烘箱的前段、中段和末段，其各區(qū)的長(zhǎng)度根據(jù)具體的設(shè)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(duì)應(yīng)，再與合適的梯度干燥溫度相配合，將達(dá)到良好的干燥效果。
有的復(fù)合機(jī)進(jìn)排風(fēng)量嚴(yán)重不足或進(jìn)風(fēng)口堵塞或調(diào)節(jié)不當(dāng)，雖然干燥溫度也是按三段的梯度溫度設(shè)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(yuǎn)不能達(dá)到排除異味的要求，或者說只經(jīng)過了硬化區(qū)就進(jìn)入了復(fù)合部位進(jìn)行了復(fù)合，也就是說在烘干的末段還處于硬化區(qū)，但對(duì)應(yīng)的是理論上的排除異味區(qū)的溫度。這種情況屬于實(shí)際干燥過程中蒸發(fā)區(qū)、硬化區(qū)、排除異味區(qū)不能與干燥烘箱的前段、中段、末段相對(duì)應(yīng)，這樣就會(huì)導(dǎo)致溶劑殘留增加。所以說，干法復(fù)合機(jī)的干燥效果不僅與梯度溫度的設(shè)定有關(guān)，更重要的還在于進(jìn)排風(fēng)量的優(yōu)化調(diào)節(jié)。
