一種塑料擠出造粒后的快速干燥裝置和干燥方法與流程

本發明屬于干燥設備和干燥方法技術領域，尤其涉及一種塑料擠出造粒后的快速干燥裝置和干燥方法。

背景技術：

硅烷交聯聚乙烯是一種化學物質，普通聚乙烯在有機過氧化物存在下經過一定的溫度和機械力作用，然后將此接枝物在水及硅醇縮合催化劑作用下水解縮合可得。硅烷交聯聚乙烯電纜料作為低壓電力電纜的絕緣材料目前在我國電線電纜行業得到廣泛的應用。該材料在制造交聯電線電纜時,與過氧化物交聯和輻照交聯相比,具有所需制造設備簡單,操作方便,綜合成本低等優點,已成為低壓交聯電纜用絕緣的主導材料。

目前硅烷交聯聚乙烯擠出造粒后所采用的干燥方法是：擠出的拉條先經過一個冷卻水槽進行降溫，然后由切粒機切成小顆粒狀，隨后小顆粒經過風機輸送到沸騰床干燥設備中進行干燥處理。通常的干燥設備電熱功率都在100-200KW左右。這種干燥方式的能耗成本高，而且干燥周期特別長，其工作原理極其容易造成干燥過程中硅烷交聯聚乙烯產生交聯反應(溫度、水和時間是交聯反應的必要條件)，致使原料制造過程中產生原始缺陷，對下游客戶造成品質控制風險，同時對原料制造廠家也會帶來廢品率隨環境溫度、濕度變化而不能完全把控品質的風險，已經成為行業的難題，亟待徹底解決。

微波干燥不同于傳統干燥方式，其熱傳導方向與水分擴散方向相同。與傳統干燥方式相比，具有干燥速率大、節能、生產效率高、干燥均勻、清潔生產、易實現自動化控制和提高產品質量等優點，因而在干燥的各個領域越來越受到重視。早在上世紀60年代國外就對微波干燥技術的應用和理論進行了大量研究，在近幾十年又得到了進一步的發展。

所述微波是指頻率在300MHz～300GHz、波長為1mm～1m的電磁波。它的干燥原理是：微波發生器將微波輻射到待干燥的物料上，當微波射入物料內部時，由于被加熱介質物料中的水分子是極性分子，微波使物料內的水等極性分子按微波頻率作同步旋轉和擺動；在快速變化的高頻電磁場作用下，上述極性分子的取向將隨著外電場的變化而變化，造成極性分子的運動和相互摩擦效應。此時微波的場能轉化為極性分子介質內的熱能，導致物料內部和表面同時升溫，產生熱化和膨化等一系列物化過程，使大量的水分子從物料中蒸發逸出，從而達到微波加熱干燥的目的。

因此，現有技術中存在上述的技術缺陷，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種塑料擠出造粒后的快速干燥裝置和干燥方法，旨在解決現有技術中存在的干燥時間長，能耗大，且硅烷交聯聚乙烯干燥過程中容易發生交聯影響原料和產品品質的問題。

本發明是這樣實現的：

一種塑料擠出造粒后的快速干燥裝置，包括干燥室、驅動裝置、螺旋輸送葉片、進料口料斗、干燥終端出料口、出氣管、微波源、干燥空氣制取裝置、供氣管和供氣口，所述干燥室為橫向設置的兩端封閉圓筒，所述干燥室內設置有螺旋輸送葉片，所述干燥室外設有驅動螺旋輸送葉片轉動的驅動裝置，所述干燥室一端上部設有進料口料斗，所述干燥室另一端下部設有干燥終端出料口，所述干燥室上端設有沿干燥室長度方向設置的多個微波源和出氣管，所述干燥室下端設有沿干燥室長度方向設置的多個供氣口，所述供氣口通過供氣管連接干燥空氣制取裝置。

優選的，還包括空氣濾芯，所述空氣濾芯設于所述出氣管上端。

優選的，所述微波源和出氣管間隔設置，所述微波源數量為10-20個，單一所述微波源的功率為1kw。

優選的，還包括防堵網，所述干燥室和供氣口連接處內側設有防堵網。

優選的，所述干燥空氣制取裝置制取的空氣是露點為-60℃的干燥空氣，所述干燥空氣制取裝置包括無油空壓機、冷凍式空氣干燥機和高分子膜式空氣干燥器，所述無油空壓機出氣口管道連接所述冷凍式空氣干燥機進氣口，所述冷凍式空氣干燥機出氣口管道連接所述高分子膜式空氣干燥器進氣口，所述高分子膜式空氣干燥器出氣口管道連接所述供氣管，所述供氣管上設有控制閥門。

優選的，所述螺旋輸送葉片外緣與所述干燥室內壁相接觸。

一種應用塑料擠出造粒后的快速干燥裝置干燥硅烷交聯聚乙烯顆粒的干燥方法，包括以下步驟：

(1)硅烷交聯聚乙烯經過擠塑機成拉條，先經過一個冷卻水槽進行降溫，然后由切粒機切成小顆粒狀；

(2)造粒后的切粒經風機輸送到微波快速干燥裝置的所述進料口料斗，并進一步進入到所述干燥室內；

(3)所述驅動裝置帶動所述螺旋輸送葉片旋轉，使顆粒從進料口料斗向所述干燥終端出料口移動；

(4)開啟所述微波源加熱顆粒，以及開啟所述干燥空氣制取裝置上的控制閥門為干燥室供應干燥空氣。

優選的，所述干燥空氣制取裝置制取的空氣是露點為-60℃的干燥空氣。

優選的，每一個所述微波源單獨控制，使用時部分開啟所述微波源。

本發明所要解決的技術問題是提供一種對硅烷交聯聚乙烯擠出造粒后的快速干燥方法，該方法涉及的關鍵環節包括：硅烷交聯聚乙烯經擠塑機擠出造粒后將切粒經風機輸送(風機輸送是一個降溫過程，破壞硅烷交聯聚乙烯交聯反應的溫度條件)到微波干燥裝置中，對硅烷交聯聚乙烯顆粒進行微波干燥處理。其特別之處在于微波只對原料顆粒中和表面水分進行加熱，不會對原料本身進行加熱，硅烷交聯聚乙烯高分子材料屬于無極性材料，微波不會對其產生熱效應，因而就會創造一種只對水分子加熱，不對材料加熱的條件，并且在干燥室下端設置進氣口，通入露點為-60℃的干燥空氣，更進一步的提高了原料中水分的蒸發速率。由于水分快速短時間蒸發、原料在干燥過程是快速降溫過程，從而徹底打破硅烷交聯聚乙烯產生交聯反應的必要條件。對切粒進行干燥時，采用10-20個1kw的微波源對切粒進行干燥，高電功率比原有干燥設備節省90％以上，經濟效益顯著、品質提升顯著、不受外界環境四季變化空氣濕度不同對產品質量的影響。

本發明的有益效果在于：

該種對硅烷交聯聚乙烯擠出造粒后的快速干燥方法有如下的優點：

擠出造粒經水槽進行冷卻時的水溫可以降低，破壞其交聯反應條件；采用微波干燥的方法，總能耗降低80％以上，降低生產成本；干燥時間短，干燥性能好；干燥過程無沸騰床干燥時的巨大噪音，幾乎屬于靜音工作狀態；品質控制穩定，不受環境氣候變化影響，質量風險可控。

附圖說明

圖1是本發明工藝流程中設備結構示意圖；

圖2為本發明的防堵網的設置示意圖；

圖3為本發明的干燥空氣制取裝置各設備的連接原理圖；

圖中：1干燥室；2驅動裝置；3螺旋輸送葉片；4進料口料斗；5干燥終端出料口；6出氣管；7微波源；8干燥空氣制取裝置；81無油空壓機；82冷凍式空氣干燥機；83高分子膜式空氣干燥器；9供氣管；10供氣口；11空氣濾芯；12防堵網；13控制閥門。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例1

圖1和2示出了本發明的一種塑料擠出造粒后的快速干燥裝置，包括干燥室1、驅動裝置2、螺旋輸送葉片3、進料口料斗4、干燥終端出料口5、出氣管6、微波源7、干燥空氣制取裝置8、供氣管9和供氣口10，所述干燥室1為橫向設置的兩端封閉圓筒，具體的，干燥室1可采用不銹鋼板制成筒狀，并在兩端焊接相同材質的封堵板，形成干燥室1。所述干燥室1內設置有螺旋輸送葉片3，所述干燥室1外設有驅動螺旋輸送葉片3轉動的驅動裝置2，具體的，驅動裝置2包括電機和減速器，通過外部電源供電產生動力，通過與螺旋輸送葉片3傳動連接，帶動其旋轉推動物料從物料始端到末端，具體的螺旋輸送葉片3采用不銹鋼材質。更進一步的，所述螺旋輸送葉片3與干燥室1同軸設置，其外緣與所述干燥室1內壁相接觸，并可在螺旋輸送葉片3外緣設置橡膠墊等，防止出現硬摩擦，從而能夠防止出現漏料，使物料均能夠被推送到末端。所述干燥室1一端上部設有進料口料斗4，所述干燥室1另一端下部設有干燥終端出料口5，所述干燥室1上端設有沿干燥室1長度方向設置的多個微波源7和出氣管6。微波源：即磁控管，由一個真空管所組成，真空管中心是一個具有高輻射源(即能夠發射出電子)的陰極管。在陰極管周圍分布著具有特定結構的陽極，這些陽極形成了諧振腔，并與邊緣場耦合而產生微波諧振頻率。由于強電場作用，使輻射的電子被迅速加速。出氣管6是方便排出微波干燥過程中的空氣，更進一步的，還包括空氣濾芯11，所述空氣濾芯11設于所述出氣管6上端，具體的，空氣濾芯11采用過濾棉。所述干燥室1下端設有沿干燥室1長度方向設置的多個供氣口10，所述供氣口10通過供氣管9連接干燥空氣制取裝置8。

更進一步的，所述微波源7和出氣管6間隔設置，所述微波源7數量為10-20個，單一所述微波源7的功率為1kw。間隔設置微波源7和出氣管6，能夠實現微波源7和出氣管6的均勻設置，使的在干燥室1內物料干燥的整個過程中，實現微波干燥和排氣過程，使微波干燥更加均勻，空氣可均勻排出，提高工作效率，并防止出現遺漏。微波源7的數量可以根據干燥室1長度、物料干燥程度和對產品原料等級的要求進行設置，且微波源7的設置功率也可進行選擇，優選的采用微波源7的功率為1kw。具體的，微波源7可進行單一控制，根據干燥物料的性質和干燥要求，可關閉部分微波源7，既能夠滿足干燥要求，又能節約能源的使用，提高能源利用效率。

更進一步的，還包括防堵網12，所述干燥室1和供氣口10連接處內側設有防堵網12。防堵網12采用不銹鋼材質的網，可根據加工原料的粒徑進行設置，使防堵網12的孔徑小于加工原料的粒徑，從而能夠防止物料進入到供氣管9中造成堵塞。具體的防堵網12設置在供氣口10的內側，防堵網12與干燥室1內壁齊平，可采用焊接方式進行固定。

更進一步的，如圖3，所述干燥空氣制取裝置8制取的空氣是露點為-60℃的干燥空氣，所述干燥空氣制取裝置8包括無油空壓機81、冷凍式空氣干燥機82和高分子膜式空氣干燥器83，所述無油空壓機81出氣口管道連接所述冷凍式空氣干燥機82進氣口，所述冷凍式空氣干燥機82出氣口管道連接所述高分子膜式空氣干燥器83進氣口，所述高分子膜式空氣干燥器83出氣口管道連接所述供氣管9，所述供氣管9上設有控制閥門13。露點(Dew point)，又稱露點溫度(Dew point temperature)，在氣象學中是指在固定氣壓之下，空氣中所含的氣態水達到飽和而凝結成液態水所需要降至的溫度。在這溫度時，凝結的水飄浮在空中稱為霧、而沾在固體表面上時則稱為露，因而得名露點。干燥空氣的通入能夠加速待干燥物料中和表面的空氣流動，從而加速水分的散失，提高干燥速率。空氣依次經過無油空壓機81(奧突斯、550W*2-50L)、冷凍式空氣干燥機82(SMC、IDFA4E-23)、高分子膜式空氣干燥器83(SMC、IDG100SAV4-04)制備得到露點為-60℃的干燥空氣。其中，干燥空氣(露點-60℃)的制取是通過將從無油空壓機81出來的壓縮空氣首先通入冷凍式空氣干燥機82內，將壓縮空氣中的水分子進行冷凍做第一步的除水處理(此時壓縮空氣露點為-17℃)，然后經冷凍式空氣干燥機82出來的壓縮空氣再通入高分子膜式空氣干燥器83，這樣就可以從高分子膜式空氣干燥器83出氣口來獲得露點為-60℃的干燥空氣。而高分子膜式空氣干燥器83的除濕原理為：由于其內部裝有特殊的高分子中空隔膜只可供水蒸氣透過，當濕的壓縮空氣進入中空隔膜時，大量的水蒸氣便穿透過隔膜從而由少量壓縮空氣帶出干燥器外，輸出的便是干燥的壓縮空氣。

本實施例微波干燥裝置的使用過程為：

首先，塑料產品經過擠出機造粒后經切粒經風機輸送到微波干燥裝置中，經過微波干燥裝置進料口料斗4進入到干燥室1，經過螺旋輸送葉片3輸送至干燥終端出料口5方向，在輸送過程中經微波源7作用完成水分快速去除干燥過程，同時使用露點為-60℃的干燥空氣吹掃原料表面，對其實施加速降溫和表面干燥過程，充分利用微波加熱干燥水分和空氣通入加速水分散失，從而不會對原料產生溫升的特性，進而實現目前干燥技術領域對塑料產品最快速有效的干燥過程。對切粒進行干燥時，采用10-20個1KW的獨立微波源7對切粒進行干燥，根據不同產量和工藝要求適當開啟和關閉微波源7個數，確保能源的有效利用。

實施例2

如圖1，一種應用塑料擠出造粒后的快速干燥裝置干燥硅烷交聯聚乙烯顆粒的干燥方法，包括以下步驟：

(1)硅烷交聯聚乙烯經過擠塑機成拉條，先經過一個冷卻水槽進行降溫，然后由切粒機切成小顆粒狀；

(2)造粒后的切粒經風機輸送到微波快速干燥裝置的所述進料口料斗4，并進一步進入到所述干燥室1內；

(3)所述驅動裝置2帶動所述螺旋輸送葉片3旋轉，使顆粒從進料口料斗4向所述干燥終端出料口5移動；

(4)開啟所述微波源7加熱顆粒，以及開啟所述干燥空氣制取裝置8上的控制閥門13為干燥室1供應干燥空氣。

優選的，所述干燥空氣制取裝置8制取的空氣是露點為-60℃的干燥空氣。

優選的，每一個所述微波源7單獨控制，使用時部分開啟所述微波源7。

本實施例所要解決的技術問題是提供一種對硅烷交聯聚乙烯擠出造粒后的快速干燥方法，該方法涉及的關鍵環節包括：硅烷交聯聚乙烯經擠塑機擠出造粒后將切粒經風機輸送(風機輸送是一個降溫過程，破壞硅烷交聯聚乙烯交聯反應的溫度條件)到微波干燥裝置中，對硅烷交聯聚乙烯顆粒進行微波干燥處理。其特別之處在于微波只對原料顆粒中和表面水分進行加熱，不會對原料本身進行加熱，硅烷交聯聚乙烯高分子材料屬于無極性材料，微波不會對其產生熱效應，因而就會創造一種只對水分子加熱，不對材料加熱的條件，并且在干燥室下端設置進氣口，通入露點為-60℃的干燥空氣，更進一步的提高了原料中水分的蒸發速率。由于水分快速短時間蒸發、原料在干燥過程是快速降溫過程，從而徹底打破硅烷交聯聚乙烯產生交聯反應的必要條件。對切粒進行干燥時，采用10-20個1kw的微波源對切粒進行干燥，高電功率比原有干燥設備節省90％以上，經濟效益顯著、品質提升顯著、不受外界環境四季變化空氣濕度不同對產品質量的影響。

本發明的有益效果在于：

該種對硅烷交聯聚乙烯擠出造粒后的快速干燥方法有如下的優點：

擠出造粒經水槽進行冷卻時的水溫可以降低，破壞其交聯反應條件；采用微波干燥的方法，總能耗降低80％以上，降低生產成本；干燥時間短，干燥性能好；干燥過程無沸騰床干燥時的巨大噪音，幾乎屬于靜音工作狀態；品質控制穩定，不受環境氣候變化影響，質量風險可控。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性的勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍之內。