干法復合機干燥規律與進排風量的合理調節
發布時間：2019/04/11 21:52:30 閱讀量：7457 次
干法復合機干燥裝置，一般采用電加熱器，經烘箱（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干凈。所示。干燥不徹底不僅會使復合材料發粘打皺、牢度不良、有氣泡等故障，而且殘留的溶劑會產生異味，不符合食品包裝衛生標準。
干燥烘箱分三段工作：蒸發區、硬化區和排除異味區。現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管內空氣的濃度變化趨勢，分析一下干式復合機的干燥過程。
一、實際檢測數據
1、復合機的進排風狀態檢測
該干式復合機的進排風烘箱結構如圖2所示，設備的干燥風量狀態見表1。
表1 干式復合機的干燥風量狀態
1區
2區
3區
4區
5區
備注
風咀風速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
理想風咀風速在8～15m/s
進風口風速,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
進風口面積:15.2×25mm2
風壓狀態
入口
+1.5/+1.1
給風機功率
3786m3/h×5
排風口面積
300×300cm2
出口
-3.3/-3.6
排風機功率
8489m3/h
排風口風速
21m/s
注：設備一區無回風管，二區到五區均有回風管但無控制閥門。
2、乙酯的濃度檢測
820mm的消光OPP印刷膜涂膠復合，抽取1ml的排風管中的氣體用氣相色譜儀檢測其乙酯的
含量，各排風管中乙酯含量如表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，可以很直觀地觀察到干式
復合過程時烘箱中干燥介質（空氣）中乙酯含量的基本變化趨勢。
二、干式復合干燥過程分析
1、干燥溫度的設定規律
從表2中可看出，在涂膠膜進入烘箱中的第一區干燥介質的乙酯濃度（與另四區段相比）
最高，這也說明復合機第一區干燥溫度設定不能太高（一般不能高于65℃）。因為溫度過高，
膠層表面的溶劑快速揮發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，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，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水平時不能以總的進排風量計算，而要考慮局部最高點的LEL水平。
3、進排風量的調節規律
在干燥過程的蒸發區進排風量閥門應開到最大，且關閉回風閥門。而在干燥的硬化區和排除異味區可適當增加回風量，可節省部分能耗。在圖2中的一二區基本屬于蒸發區、三區屬于硬化區、四五區屬于排除異味區，進排風的調節應遵循干式復合干燥速率變化的規律。
進行風量調節時，應使排風量略大于進風量，使整個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間環境中。
4、干燥風量的循環利用
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量在復合機的蒸發區回收利用，將極大地減少現有干式復合機的干燥能耗（可減少30%以上）。現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，而所有排風管中的部分直接由總排風機排出，這樣不僅排除異味區的風量回收利用率低，同時增加了排風機的功率消耗。實際上膠盤上區和蒸發區的揮發的溶劑含量占了整個干燥過程的95%以上，針對這段進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直接引入到第一段，作為第一段的進風來使用，這樣既不影響產品質量，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中的溶劑含量已相當低，基本接近于車間環境中的溶劑濃度水平，同時熱風的溫度在70～85℃之間，引入到第一段作為進風使用時，由于這部分進風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直接排入大氣或僅在該段部分回風利用，將是極大的能源浪費。
5、復合干燥過程中蒸發區、硬化區、排除異味區劃分的相對性
復合干燥過程中的蒸發區、硬化區、排除異味區只是對其干燥過程的理論劃分，不是簡單的對應于干燥烘箱的前段、中段和末段，其各區的長度根據具體的設備、生產條件而變化，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。
有的復合機進排風量嚴重不足或進風口堵塞或調節不當，雖然干燥溫度也是按三段的梯度溫度設定的，但實際上在干燥的末段時，其干燥介質中的乙酯濃度仍較高，遠不能達到排除異味的要求，或者說只經過了硬化區就進入了復合部位進行了復合，也就是說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。這種情況屬于實際干燥過程中蒸發區、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，這樣就會導致溶劑殘留增加。所以說，干法復合機的干燥效果不僅與梯度溫度的設定有關，更重要的還在于進排風量的優化調節。
