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目前國內的紙漿模制品絕大多數都采用熱空氣干燥法,在特定的干燥機內在熱空氣作為干燥介質對紙漿模制品進行干燥。熱空氣主要由兩種方式取得,一種是利用熱風爐燃燒直接產生熱空氣;另一種是利用蒸汽通過熱交換器與空氣進行熱交換產生熱空氣。紙漿模制品干燥過程采用的設備主要有干燥箱、隧道式干燥器和鏈式干燥機等。無論采用哪一種干燥設備,其干燥原理是基本相回的。
由紙漿為主要組分的濕紙模毛坯,是內部具有毛細管結構的多孔隙物體。水分存在于纖維的表面和纖維毛細管的孔隙之間。用于產品內包裝的紙漿模制品,一般要求具有良好的動態緩沖性能,其中的水分不能用機械壓榨的方式除去,先全需要以干燥方式予以脫除。因此,與常規的紙頁干燥過程相比,紙漿模制品的干燥強度很大。熱空氣一方面作為熱源為去除水分提供能量;另一方面又作為水分載體,將不斷蒸發出來的水分帶走。濕紙模毛坯中的水分是依靠水分的內擴散和外擴散,所謂內擴散是指水分在濕紙模毛坯中由內部向表面的遷移過程;外擴散則是指水分從其表面蒸發后被帶走的過程。紙漿模制品干燥效率的高低取決于水分內、外擴散的速度和兩者之間的平衡、協調,合理的工藝條件圍繞著上述兩方面和紙漿模制品的干燥物性制定。
提高溫度可以加快干燥速度。但溫度過高會使紙漿模制品的整體強度等性能指標有所下降,濕紙模毛坯內各部分將形成較大的溫度梯度,而產生較大的熱應力,使紙漿模制品發生缺陷。此外,過高的熱空氣溫度也會使能耗增大,干燥的熱效率嚴重降低。因此,在濕紙模毛坯干燥時,熱空氣的溫度一般都控制在110℃左右,絕對不允許超過120℃,并且要求干燥機內各部位的溫度應保持一致。
熱空氣濕度的控制十分重要。濕紙模毛坯干燥初期蒸發出來的水分,若不及時排除,會造成干燥機內的濕度不斷增大,從而延長紙漿模制品的干燥時間和降低干燥效率。對一些熱空氣循環的干燥機,要隨時調節循環熱空氣和新鮮熱空氣的比例,不使其因濕度過大而彩響干燥機的干燥效率。
調節進入干燥機內熱空氣的速度和流量也是提高干燥速度的一個有效方法。濕紙模毛坯水分的外擴散速度在很大程度上取決于干燥機內熱空氣的速度和流量,并且要求高速的熱空氣能夠均勻地吹向濕紙模毛坯的表面和保證有足夠的熱空氣流量,使其得到均勻地干燥,一般在熱空氣速度達到5米/秒以上時,紙漿模制品能夠得到較快速的干燥。
紙漿模制品的干燥過程直接影響產品質量和生產成本。因此,掌握其干燥機理、特性和確定合理的干燥條件是十分重要的。目前,在國內的生產企業中,紙漿模制品的干燥過程普遍存在著能源消耗高、干燥效率低的問題,其中有些是干燥機本身存在的缺陷,但大多是生產中沒有控制好熱空氣的溫度、濕度和流速(流量)三大工藝要素,合理地確定這三大工藝要素,才能得到紙漿模制品較好的干燥效果。
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