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干燥方法及干燥機(jī)理—紙漿模制品
閱讀：840 發(fā)布時(shí)間：2011-12-12
紙漿模制品是以紙漿為原料生產(chǎn)的一種新型包裝材料，廣泛用于各類產(chǎn)品的內(nèi)包裝。紙漿模制品的生產(chǎn)過程分為漿料處理、真空成形和熱能干燥等三個(gè)工序，干燥過程的能量消耗在整個(gè)生產(chǎn)成本中占有很大的比重。如何合理地確定干燥工藝條件，降低能耗，是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)關(guān)鍵同題。
?。奔垵{模制品的干燥方法及干燥機(jī)理
目前國(guó)內(nèi)的紙漿模制品絕大多數(shù)都采用熱空氣干燥法，在特定的干燥設(shè)備內(nèi)在熱空氣作為干燥介質(zhì)對(duì)紙漿模制品進(jìn)行干燥。熱空氣主要由兩種方式取得，一種是利用熱風(fēng)爐燃燒直接產(chǎn)生熱空氣；另一種是利用蒸汽通過熱交換器與空氣進(jìn)行熱交換產(chǎn)生熱空氣。紙漿模制品干燥過程采用的設(shè)備主要有干燥箱、隧道式干燥器和鏈?zhǔn)礁稍餀C(jī)等。無論采用哪一種干燥設(shè)備，其干燥機(jī)理是基本相回的。
由紙漿為主要組分的濕紙模毛坯，是內(nèi)部具有毛細(xì)管結(jié)構(gòu)的多孔隙物體。水分存在于纖維的表面和纖維毛細(xì)管的孔隙之間。用于產(chǎn)品內(nèi)包裝的紙漿模制品，一般要求具有良好的動(dòng)態(tài)緩沖性能，其中的水分不能用機(jī)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(guī)的紙頁干燥過程相比，紙漿模制品的干燥強(qiáng)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(fā)出來的水分帶走。濕紙模毛坯中的水分是依靠水分的內(nèi)擴(kuò)散和外擴(kuò)散，所謂內(nèi)擴(kuò)散是指水分在濕紙模毛坯中由內(nèi)部向表面的遷移過程；外擴(kuò)散則是指水分從其表面蒸發(fā)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(nèi)、外擴(kuò)散的速度和兩者之間的平衡、協(xié)調(diào)，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。
２提高紙漿模制品干燥效率的途徑
在紙漿模制品的干燥過程中，為了提高干燥效率，降低干燥介質(zhì)（熱空氣）的濕度，提高溫度和氣流速度是必要的，但必須同時(shí)提高水分的內(nèi)、外擴(kuò)散速度。在生產(chǎn)實(shí)踐中，可通過以下途徑來實(shí)現(xiàn)。
２．１適當(dāng)減少紙漿模制品的厚度
紙漿模制品的厚度越大，其干燥越困難。因此，在設(shè)計(jì)紙漿模制品的厚度尺寸時(shí)，應(yīng)在保證其整體強(qiáng)度和滿足包裝性能的前提下，盡量減小其厚度，既有利于干燥效率的提高，同時(shí)又降低纖維原料的消耗。各部位的厚度差不要過大，以避免因其局部的水分向外擴(kuò)散困難而影響整體的干燥速度。
２．２適當(dāng)增大濕紙模毛胚表面與內(nèi)部的水分梯度
在干燥過程中，濕紙模毛坯表面與內(nèi)部的水分濃度差，是形成水分內(nèi)擴(kuò)散的主要?jiǎng)恿ΑＭㄟ^調(diào)整熱空氣的溫度、濕度、風(fēng)速及風(fēng)量來提高水分梯度，對(duì)于提高水分內(nèi)擴(kuò)散是有利的。但水分外擴(kuò)散速度太大，則易造成濕紙模表面收縮過快過大而影響水分的內(nèi)擴(kuò)散速度，這將對(duì)紙漿模制品的干燥產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。
?。玻尺m當(dāng)提高干燥時(shí)的溫度
干燥溫度的提高，有利于水分從濕紙模毛坯內(nèi)部向表面遷移。但在生產(chǎn)實(shí)踐中，溫度的提高要受到諸多方面的限制，所以只能適當(dāng)?shù)靥岣摺?br />
?。掣稍飼r(shí)的生產(chǎn)工藝條件
?。常备稍餃囟?br />
提高溫度可以加快干燥速度。但溫度過高會(huì)使紙漿模制品的整體強(qiáng)度等性能指標(biāo)有所下降，濕紙模毛坯內(nèi)各部分將形成較大的溫度梯度，而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，使紙漿模制品發(fā)生缺陷。此外，過高的熱空氣溫度也會(huì)使能耗增大，干燥的熱效率嚴(yán)重降低。因此，在濕紙模毛坯干燥時(shí)，熱空氣的溫度一般都控制在１１０℃左右，不允許超過１２０℃，并且要求干燥設(shè)備內(nèi)各部位的溫度應(yīng)保持一致。
?。常哺稍飼r(shí)熱空氣濕度的控制
熱空氣濕度的控制十分重要。濕紙模毛坯干燥初期蒸發(fā)出來的水分，若不及時(shí)排除，會(huì)造成干燥設(shè)備內(nèi)的濕度不斷增大，從而延長(zhǎng)紙漿模制品的干燥時(shí)間和降低干燥效率。對(duì)一些熱空氣循環(huán)的干燥設(shè)備，要隨時(shí)調(diào)節(jié)循環(huán)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設(shè)備的干燥效率。
?。常碂峥諝獾乃俣群土髁?br />
調(diào)節(jié)進(jìn)入干燥設(shè)備內(nèi)熱空氣的速度和流量也是提高干燥速度的一個(gè)有效方法。濕紙模毛坯水分的外擴(kuò)散速度在很大程度上取決于干燥設(shè)備內(nèi)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(dá)到５米／秒以上時(shí)，紙漿模制品能夠得到較快速的干燥。
４結(jié)論
紙漿模制品的干燥過程直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。因此，掌握其干燥機(jī)理、特性和確定合理的干燥條件是十分重要的。目前，在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)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，其中有些是干燥設(shè)備本身存在的缺陷，但大多是生產(chǎn)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。
?。奔垵{模制品的干燥方法及干燥機(jī)理
目前國(guó)內(nèi)的紙漿模制品絕大多數(shù)都采用熱空氣干燥法，在特定的干燥設(shè)備內(nèi)在熱空氣作為干燥介質(zhì)對(duì)紙漿模制品進(jìn)行干燥。熱空氣主要由兩種方式取得，一種是利用熱風(fēng)爐燃燒直接產(chǎn)生熱空氣；另一種是利用蒸汽通過熱交換器與空氣進(jìn)行熱交換產(chǎn)生熱空氣。紙漿模制品干燥過程采用的設(shè)備主要有干燥箱、隧道式干燥器和鏈?zhǔn)礁稍餀C(jī)等。無論采用哪一種干燥設(shè)備，其干燥機(jī)理是基本相回的。
由紙漿為主要組分的濕紙模毛坯，是內(nèi)部具有毛細(xì)管結(jié)構(gòu)的多孔隙物體。水分存在于纖維的表面和纖維毛細(xì)管的孔隙之間。用于產(chǎn)品內(nèi)包裝的紙漿模制品，一般要求具有良好的動(dòng)態(tài)緩沖性能，其中的水分不能用機(jī)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(guī)的紙頁干燥過程相比，紙漿模制品的干燥強(qiáng)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(fā)出來的水分帶走。濕紙模毛坯中的水分是依靠水分的內(nèi)擴(kuò)散和外擴(kuò)散，所謂內(nèi)擴(kuò)散是指水分在濕紙模毛坯中由內(nèi)部向表面的遷移過程；外擴(kuò)散則是指水分從其表面蒸發(fā)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(nèi)、外擴(kuò)散的速度和兩者之間的平衡、協(xié)調(diào)，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。
２提高紙漿模制品干燥效率的途徑
在紙漿模制品的干燥過程中，為了提高干燥效率，降低干燥介質(zhì)（熱空氣）的濕度，提高溫度和氣流速度是必要的，但必須同時(shí)提高水分的內(nèi)、外擴(kuò)散速度。在生產(chǎn)實(shí)踐中，可通過以下途徑來實(shí)現(xiàn)。
２．１適當(dāng)減少紙漿模制品的厚度
紙漿模制品的厚度越大，其干燥越困難。因此，在設(shè)計(jì)紙漿模制品的厚度尺寸時(shí)，應(yīng)在保證其整體強(qiáng)度和滿足包裝性能的前提下，盡量減小其厚度，既有利于干燥效率的提高，同時(shí)又降低纖維原料的消耗。各部位的厚度差不要過大，以避免因其局部的水分向外擴(kuò)散困難而影響整體的干燥速度。
２．２適當(dāng)增大濕紙模毛胚表面與內(nèi)部的水分梯度
在干燥過程中，濕紙模毛坯表面與內(nèi)部的水分濃度差，是形成水分內(nèi)擴(kuò)散的主要?jiǎng)恿ΑＭㄟ^調(diào)整熱空氣的溫度、濕度、風(fēng)速及風(fēng)量來提高水分梯度，對(duì)于提高水分內(nèi)擴(kuò)散是有利的。但水分外擴(kuò)散速度太大，則易造成濕紙模表面收縮過快過大而影響水分的內(nèi)擴(kuò)散速度，這將對(duì)紙漿模制品的干燥產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。
?。玻尺m當(dāng)提高干燥時(shí)的溫度
干燥溫度的提高，有利于水分從濕紙模毛坯內(nèi)部向表面遷移。但在生產(chǎn)實(shí)踐中，溫度的提高要受到諸多方面的限制，所以只能適當(dāng)?shù)靥岣摺?br />
?。掣稍飼r(shí)的生產(chǎn)工藝條件
?。常备稍餃囟?br />
提高溫度可以加快干燥速度。但溫度過高會(huì)使紙漿模制品的整體強(qiáng)度等性能指標(biāo)有所下降，濕紙模毛坯內(nèi)各部分將形成較大的溫度梯度，而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，使紙漿模制品發(fā)生缺陷。此外，過高的熱空氣溫度也會(huì)使能耗增大，干燥的熱效率嚴(yán)重降低。因此，在濕紙模毛坯干燥時(shí)，熱空氣的溫度一般都控制在１１０℃左右，不允許超過１２０℃，并且要求干燥設(shè)備內(nèi)各部位的溫度應(yīng)保持一致。
?。常哺稍飼r(shí)熱空氣濕度的控制
熱空氣濕度的控制十分重要。濕紙模毛坯干燥初期蒸發(fā)出來的水分，若不及時(shí)排除，會(huì)造成干燥設(shè)備內(nèi)的濕度不斷增大，從而延長(zhǎng)紙漿模制品的干燥時(shí)間和降低干燥效率。對(duì)一些熱空氣循環(huán)的干燥設(shè)備，要隨時(shí)調(diào)節(jié)循環(huán)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設(shè)備的干燥效率。
?。常碂峥諝獾乃俣群土髁?br />
調(diào)節(jié)進(jìn)入干燥設(shè)備內(nèi)熱空氣的速度和流量也是提高干燥速度的一個(gè)有效方法。濕紙模毛坯水分的外擴(kuò)散速度在很大程度上取決于干燥設(shè)備內(nèi)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(dá)到５米／秒以上時(shí)，紙漿模制品能夠得到較快速的干燥。
４結(jié)論
紙漿模制品的干燥過程直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。因此，掌握其干燥機(jī)理、特性和確定合理的干燥條件是十分重要的。目前，在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)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，其中有些是干燥設(shè)備本身存在的缺陷，但大多是生產(chǎn)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。