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怎樣比較干燥箱

來源:上海和呈儀器制造有限公司   2011年04月09日 13:09  

 

怎樣比較干燥箱
如何將樹脂中的水分蒸發(fā)出去是塑料加工商每天必須要面對的問題。除此之外,選擇何種干燥機(jī)進(jìn)行干燥又成為他們面臨的另一個(gè)問題。目前,至少有6種以上的干燥技術(shù)可供加工商選擇,更不用說數(shù)十家設(shè)備供應(yīng)商了。就現(xiàn)有的干燥設(shè)備而言,有傳統(tǒng)的除濕床和熱風(fēng)干燥機(jī),還有除濕輪式干燥機(jī)、壓縮空氣干燥機(jī)、帶除濕膜的壓縮空氣干燥機(jī)(簡稱膜式干燥機(jī))、真空干燥機(jī)和紅外干燥機(jī)(僅用于干燥PET)。

對于干燥機(jī)客戶而言,他們往往更傾向于聽取行業(yè)內(nèi)一些專家的建議,以及將他們從各種渠道獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比,來判斷哪種干燥機(jī)的干燥速度更快、效果更好且更具成本效益。過去,人們也做過一些定量研究,但研究數(shù)據(jù)很少或幾乎沒有向公眾公開,從而留給人們很大的空間來討論各種干燥技術(shù)的相對效率,以及這種無顯著特征的比較結(jié)果是否有效等議題。

HASUC公司在其新建的干燥試驗(yàn)室中用4種干燥技術(shù)對兩種樹脂進(jìn)行了測試
樹脂干燥已經(jīng)困惑人們20多年了。” Conair公司的干燥專家和PET/PLA干燥系統(tǒng)Pete Stoughton說,干燥機(jī)理非常簡單,但實(shí)際操作相當(dāng)復(fù)雜。隨著材料和應(yīng)用的不斷改變,干燥的目標(biāo)也在發(fā)生變化。對樹脂和干燥設(shè)備供應(yīng)商來說,幾乎沒有哪個(gè)操作能比干燥需求的服務(wù)更多、更令人頭疼了。Bayer的工藝開發(fā)工程師William F.Thorne表示:在與材料相關(guān)的各種問題中,干燥是zui關(guān)鍵的制約因素之一。

1 設(shè)備供應(yīng)商認(rèn)為,壓縮空氣/膜式干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊,且不含活動部件,
維修成本低。但壓縮空氣的成本限制了該類設(shè)備只能向小型化發(fā)展(圖片來源于HASUC公司)
此外,加工商比以往更關(guān)注能效的問題,尤其是那些具有高加工成本的應(yīng)用領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中,電的供給通常很緊張,因此提高能效是加工商擴(kuò)大生產(chǎn)的*途徑。如果能夠證明一種新型的干燥機(jī)非常節(jié)能,當(dāng)?shù)匾恍┯邢嚓P(guān)需求的公司就會在采購價(jià)格上達(dá)成一致。許多跡象表明,隨著生產(chǎn)周期更短且材料的更換頻率更快逐漸成為一種趨勢,干燥速度也成為人們選擇干燥機(jī)時(shí)的評判標(biāo)準(zhǔn)。

HASUC
公司的干燥技術(shù)中心對幾種干燥機(jī)的速度、能效和干燥效果進(jìn)行了檢測,并收集了數(shù)據(jù)。該公司的Mark HASUC技術(shù)人員解釋了進(jìn)行該項(xiàng)研究的初衷:既然我們能夠提供各種干燥技術(shù),我們不會誘導(dǎo)客戶購買哪一種設(shè)備。我們想根據(jù)這些信息為其提供的解決方案。該公司的總裁兼CEO Conrad M. Bessemer補(bǔ)充道:我們根據(jù)試驗(yàn)室采集來的數(shù)據(jù)忠實(shí)地記錄每一種干燥機(jī)的性能。

干燥試驗(yàn)

該項(xiàng)研究選用雙塔式除濕床干燥機(jī)(NDB Dual-Bed)、除濕輪干燥機(jī)(NovaWheel)、膜式干燥機(jī)(NovaDrier)以及真空干燥機(jī)(NovaVac II)這4種干燥機(jī)對2種具有代表性的ABS和聚碳酸酯(PC)樹脂進(jìn)行了干燥測試,并將各自的干燥效果進(jìn)行了對比。

在展開討論之前,需要注意以下幾點(diǎn):首先,HASUC公司并沒有表示此次調(diào)研的結(jié)果能夠回答有關(guān)干燥機(jī)性能的所有問題;其次,其他大多數(shù)干燥機(jī)供應(yīng)商認(rèn)為,HASUC公司的結(jié)論僅僅是依據(jù)該公司的產(chǎn)品進(jìn)行對照得出的結(jié)論,并沒有普遍性。雖然這項(xiàng)測試非常客觀,Wittmann公司的Matthew McCabe表示:你不能根據(jù)一家公司的自檢測試驗(yàn)來推廣一種特定的干燥技術(shù),也無法將試驗(yàn)結(jié)論適用于所有其他公司的同類設(shè)備中。

1從不同角度闡釋了4種干燥機(jī)的干燥性能。在試驗(yàn)過程中,4種干燥機(jī)都能將ABSPC進(jìn)行充分干燥,使之達(dá)到要求。根據(jù)應(yīng)用的不同,各干燥機(jī)可將樹脂的含水量降低至50~200ppm,干燥過程基本都控制在180min之內(nèi)。
1 干燥PCABS時(shí),樹脂的濕度(ppm)與各干燥機(jī)干燥時(shí)間(min)的關(guān)系
從表1可以看出,真空干燥機(jī)干燥ABS時(shí)的初始濕度zui高,為1189ppm,其他干燥機(jī)干燥ABSPC時(shí)的初始濕度均在600~800ppm。通過對比發(fā)現(xiàn),在干燥ABSPC時(shí),真空干燥機(jī)都能夠在zui短時(shí)間內(nèi)達(dá)到*的干燥效果。

該項(xiàng)研究還測試了4種干燥機(jī)的能耗。由于干燥機(jī)的產(chǎn)率各不相同,HASUC公司將試驗(yàn)結(jié)果中的產(chǎn)率換算成單位產(chǎn)量(lb/h),再乘以100,以便于比較。

從表2中可以看出,加熱器和馬達(dá)驅(qū)動是主要的能耗源,而由于真空和膜式干燥機(jī)使用的是壓縮空氣,將空氣壓縮進(jìn)干燥機(jī)時(shí)還需要額外的能源。為了便于對比,本試驗(yàn)將所需的壓縮空氣量規(guī)定為151.2kPa,并規(guī)定真空干燥機(jī)的耗氣量占總能耗的20%,膜式干燥機(jī)占40%。為了更加直觀地分析,表2將耗電量和耗氣量換算成成本(設(shè)定電能的價(jià)格為8/kWh)。表2zui后一行列出了各干燥機(jī)耗能的總成本:在干燥ABS時(shí),除濕輪的總成本zui低,真空干燥機(jī)緊隨其后,雙除濕床位居中間,而膜式干燥機(jī)的成本zui高;在干燥PC時(shí),真空干燥機(jī)顯然比其他干燥技術(shù)更節(jié)約成本,隨后是除濕輪,雙除濕床和膜式干燥機(jī)的總成本非常接近,排在zui后。

HASUC
公司的HASUC技術(shù)人員表示,本次試驗(yàn)所研究的干燥速度和能耗是影響加工商采購干燥機(jī)的兩個(gè)基本因素。他指出:每臺干燥機(jī)都在特定的領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢。在本次試驗(yàn)中,真空干燥機(jī)可以說是的或相對的干燥機(jī),其產(chǎn)率高達(dá)90kg/h,這也是目前所能達(dá)到的zui高產(chǎn)率(產(chǎn)率為453.6kg/h的設(shè)備還處于研發(fā)中)。該干燥機(jī)的這一優(yōu)勢得益于其更高的干燥溫度,這也是它在干燥PC時(shí)比ABS更的原因。

在購買小型干燥機(jī)時(shí),人們不會單純考慮能耗。” HASUC技術(shù)人員解釋說。在本試驗(yàn)中,真空干燥機(jī)比其他干燥機(jī)的干燥速度更快,這會吸引那些進(jìn)行小批量生產(chǎn)和樹脂更換頻率高的加工商的關(guān)注。
2 各干燥機(jī)的能耗
另一方面,相對于真空干燥機(jī)的單位產(chǎn)能,其采購價(jià)格zui高。HASUC技術(shù)人員承認(rèn),真空干燥機(jī)并不適用于所有的材料。HASUC化學(xué)公司的一名技術(shù)專家指出,HASUC公司的真空干燥機(jī)的預(yù)熱階段要求樹脂,如PCABSPET等的玻璃化溫度(Tg)100以上,而PETGTg溫度僅為71,不能用真空干燥機(jī)進(jìn)行干燥,因?yàn)檫^高的溫度會使粒料黏結(jié)。HASUC技術(shù)人員補(bǔ)充說,糊狀材料也不適用,因?yàn)檫@類材料會污染密封條。

盡管膜式干燥機(jī)的運(yùn)行成本很高,但由于其結(jié)構(gòu)簡單,且沒有活動部件、干燥劑和再生系統(tǒng)或冷卻管等,維護(hù)保養(yǎng)成本是zui低的。由于生產(chǎn)能力的限制,膜式干燥機(jī)的價(jià)格雖低于真空干燥機(jī),但要高于其他兩種干燥設(shè)備。如果加工商的車間面積有限,那么膜式干燥機(jī)是一個(gè)不錯的選擇。

若要求產(chǎn)量在102kg/h以上(HASUC公司zui大的膜式干燥機(jī),且要求用于*系統(tǒng),選擇傳統(tǒng)的除濕床或除濕輪干燥機(jī)更合理。除濕輪干燥機(jī)的運(yùn)行成本比雙除濕床更低,而兩者的干燥速度相近,價(jià)格都處于低端范圍。有些供應(yīng)商會選擇自己比較了解且可靠的除濕床干燥機(jī)。這類設(shè)備粗糙耐用,目前很多工廠都在應(yīng)用。另外,該類設(shè)備的維修安裝人員都經(jīng)過了專門的培訓(xùn),而且備件存貨非常單一化。

然而,HASUC技術(shù)人員預(yù)測,雙除濕床干燥機(jī),尤其是大型設(shè)備,將會逐漸被除濕輪干燥機(jī)所替代。這是因?yàn)槌凉褫喸O(shè)備的占地面積更小、能耗更低,而且當(dāng)熱的除濕床重新投入生產(chǎn)時(shí),其露點(diǎn)不會發(fā)生變化,干燥過程的一致性好。

贊同與爭議

HASUC
公司所做的這項(xiàng)研究一經(jīng)公布,便引來了各主要的干燥機(jī)制造商和樹脂供應(yīng)商對該項(xiàng)試驗(yàn)的廣泛討論。他們的意見說法不一,大致分為這么幾類:可信的相當(dāng)合理的報(bào)告帶有明顯的偏見不足為憑,除非將多家制造商的干燥機(jī)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行測試

HASUC
公司的銷售和市場部副總裁John Fleischer對此項(xiàng)研究持否定態(tài)度:從試驗(yàn)環(huán)境下得到的結(jié)論很難反映真實(shí)的情況。如若工廠的過濾器不清潔,會在很大程度上影響干燥機(jī)和干燥箱內(nèi)的空氣流通。” Matsui美國公司的Greg Lewis也認(rèn)為:實(shí)驗(yàn)室不是工廠。現(xiàn)實(shí)的干燥過程要復(fù)雜得多,其中還包含了各種不確定因素。

實(shí)驗(yàn)室中所獲得的干燥結(jié)果是在理想的環(huán)境和操作情況下得到的。” Fasti公司的總裁Rainer Farrag表示,但實(shí)際上,在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)條件下進(jìn)行一兩個(gè)月的試驗(yàn),你將會看到*不同的結(jié)果。

HASUC
公司的HASUC技術(shù)人員則認(rèn)為:只要干燥機(jī)經(jīng)過合理的維護(hù)保養(yǎng),任何設(shè)計(jì)合理的干燥機(jī)在HASUC公司的實(shí)驗(yàn)室與實(shí)際生產(chǎn)條件下的表現(xiàn)差別并不顯著。

一些設(shè)備制造商對于HASUC公司在試驗(yàn)中采用的樹脂能否成為可靠的依據(jù)表示懷疑。Conair公司的顧問Charles Thiele認(rèn)為:“ABSPC并不是zui難干燥的材料,它們都可以直接用熱空氣干燥。我更希望該項(xiàng)試驗(yàn)?zāi)軌蜻x用那些更具挑戰(zhàn)性的材料,如尼龍、PBTPPS等。

有些人認(rèn)為,ABS(和其他一些吸濕性樹脂)通常都是用熱風(fēng)干燥機(jī)進(jìn)行干燥。但Bayer公司的Thorne表示,該公司從不推薦使用熱風(fēng)干燥機(jī)來干燥PCConair公司的Stoughton表示,應(yīng)當(dāng)根據(jù)地理位置、季節(jié)(如周圍環(huán)境的濕度)、樹脂暴露在潮濕環(huán)境中的時(shí)間長短以及具體的應(yīng)用要求來確定如何干燥。如果對樹脂的表面質(zhì)量、透明度和機(jī)械強(qiáng)度要求不是很高,熱風(fēng)干燥機(jī)就足夠了,至少干燥時(shí)間上能夠滿足。

但是,是否這樣就十分合理了呢?HASUC技術(shù)人員回應(yīng)說:使用熱風(fēng)干燥機(jī)干燥PCABS存在很大的安全隱患。如果是在冬天,且成型的不是關(guān)鍵性部件,而同時(shí)對顏色、透明度和尺寸穩(wěn)定性的要求不高,那么使用熱風(fēng)干燥機(jī)可能足夠了。但我們從不推薦客戶這樣做。” HASUC技術(shù)人員認(rèn)為,要研究其他樹脂,如尼龍、PETPETG等,需要做更多的準(zhǔn)備工作。他也希望能夠通過模擬仲夏的溫度和濕度,比較各干燥機(jī)在惡劣條件下的性能差異。

綜上所述,目前人們對HASUC公司做出的排序存在很大的爭議。大家對于壓縮空氣/膜式干燥機(jī)的適用范圍意見基本一致,而對于除濕床和除濕輪干燥機(jī),業(yè)界人士認(rèn)為應(yīng)當(dāng)將其優(yōu)缺點(diǎn)區(qū)別對待。對于真空干燥機(jī),業(yè)內(nèi)的分歧則非常大。
 
以上資料來源http://www.hasuc.cn

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