دعونا نتحدث عن عملية تجفيف غزل الرقائق

1. أهداف ومتطلبات تجفيف الشرائح

1. الأهداف الرئيسية:

   إزالة الرطوبة: يبلغ محتوى الرطوبة في الشرائح غير المجففة حوالي 0.4%. يمكن أن تسبب الرطوبة تحللًا مائيًا مكثفًا لجزيئات البوليستر الكبيرة أثناء الغزل بدرجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى انخفاض الوزن الجزيئي (اللزوجة المميزة)، وتفاقم قابلية المعالجة، وحتى جعل الغزل مستحيلًا.

   تجنب خيوط الفقاعات: يمكن أن تتسبب الرطوبة العالية في احتجاز بخار الماء في الشعيرات، مما يشكل 'شعيرات فقاعية'، مما قد يؤدي إلى ظهور الشعر والتكسر (الزغب). في الأفلام، تتسبب النقاط الفقاعية بسهولة في حدوث فواصل في الفيلم.

   منع الصباغة غير المتساوية: يمكن أن تؤدي الاختلافات في محتوى رطوبة الشريحة إلى صباغة غير متساوية للألياف بعد الدوران.

   زيادة التبلور ونقطة التليين: تحتوي الشرائح الرطبة على بنية غير متبلورة مع نقطة تليين منخفضة (حوالي 70-80 درجة مئوية)، مما يجعلها عرضة للتليين والالتصاق عند مدخل التغذية اللولبي، مما يسبب 'عقدة حلقية'. يمكن أن يؤدي التجفيف (خاصة ما قبل التبلور) إلى زيادة تبلور الشريحة إلى حوالي 25%-50%، مما يرفع نقطة التليين إلى ما فوق 210 درجة مئوية، مما يجعلها صلبة وتمنع الانسداد.

2. المتطلبات الأساسية:

   منع إعادة الامتصاص: يجب حماية الشرائح المجففة من إعادة امتصاص الرطوبة.

   الغزل التقليدي: يتطلب بشكل عام ≥ 50 جزء في المليون (0.005%).

   الغزل عالي السرعة (POY/FDY) وخيوط الدنير الدقيقة: متطلبات أكثر صرامة، عادةً ≥ 30 جزء في المليون (0.003%)، مع عمليات عالية الجودة تصل إلى ≥ 20 جزء في المليون.

   خيوط دينير دقيقة قابلة للصبغ الكاتيوني (CDP): تتطلب ≥ 25 جزء في المليون.

   محتوى الرطوبة في الشرائح المجففة: يجب أن تكون القيمة منخفضة للغاية وتختلف باختلاف سرعة الدوران ومواصفات الألياف.

   توحيد الرطوبة: يجب أن تكون عملية تجفيف جزيئات الشرائح متسقة، مع انتظام تجفيف جيد لتقليل تقلبات الجودة في الغزل.

   التحكم في انخفاض اللزوجة: يجب أن يكون التغير في اللزوجة المميزة للبوليستر أثناء التجفيف صغيرًا قدر الإمكان، ويتطلب عمومًا ≥ 0.01 ديسيلتر/جرام لمنع التدهور المفرط.

   تقليل المسحوق والتكتل: يجب أن تقلل عملية التجفيف (خاصة أثناء مرحلة ما قبل التبلور) من المسحوق الناتج عن احتكاك الشرائح وتأثيرها، وتمنع الشرائح من التكتل معًا لتجنب انسداد خطوط الأنابيب ومشاكل التغذية.

   
   

2. مبادئ وعملية تجفيف الشرائح

التجفيف هو عملية فيزيائية لنقل الحرارة والكتلة، وتنقسم عادة إلى مرحلتين رئيسيتين:

1. ما قبل التبلور:

   درجة الحرارة: اعتمادًا على المعدات، تتراوح بشكل عام بين 120-180 درجة مئوية (يمكن للطبقات المميعة استخدام درجات حرارة أعلى، 160-180 درجة مئوية؛ أنواع التحريك أو الأسطوانة أقل، 120-140 درجة مئوية).

   الوقت: يتراوح من بضع دقائق إلى عدة ساعات. الأسرة المميعة أسرع، حوالي 8-20 دقيقة؛ تستغرق أنواع الحشوة المقلبة حوالي 1-1.5 ساعة؛ أنواع الطبل حوالي 4-5 ساعات.

   نقطة النهاية: يمكن أن تصل نسبة التبلور إلى 35%-50%، وتزداد كثافة الشريحة من حوالي 1.33 جم/سم3 إلى 1.38 جم/سم3 تقريبًا.

   الطريقة: لمنع الالتصاق، يجب أن تظل الشرائح في حالة حركة، وعادةً ما يتم ذلك باستخدام طبقة مميعة أو تحريك مادة ما قبل التبلور. يتم تحريك الشرائح في الهواء الساخن، وفركها ببعضها البعض لتحقيق التبلور مع إزالة بعض الرطوبة السطحية.

   المبدأ: عندما تتجاوز درجة حرارة الشريحة درجة حرارة التزجج (Tg)، تبدأ المنطقة غير المتبلورة في التبلور. كلما ارتفعت درجة الحرارة بين Tg ونقطة الانصهار (Tm)، كلما كان معدل التبلور أسرع.

   الهدف: تبلور الشرائح غير المتبلورة في البداية عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا، مما يؤدي إلى رفع نقطة تليينها ومنع التصاقها أثناء التجفيف الرئيسي بدرجة حرارة عالية.

   
   

   
   

   معلمات العملية:

2. التجفيف الرئيسي:

   الطريقة: تستخدم بشكل أساسي أبراج التجفيف من النوع المملوء، حيث تتحرك الشرائح ببطء إلى الأسفل بفعل الجاذبية، مع مرور الهواء الساخن الجاف إلى الأعلى عبر طبقة الشرائح من أجل التجفيف بالتدفق المعاكس.

   المبدأ: يستخدم الهواء الساخن الجاف (الهواء الجاف) في ترتيب التدفق المعاكس أو التدفق المتقاطع مع الشرائح. يؤدي فرق ضغط بخار الماء بين الجزء الداخلي والسطح للشرائح إلى انتشار الرطوبة وتبخرها على السطح، ويحملها الهواء الجاف بعيدًا. أحد العوامل الرئيسية هو خفض ضغط بخار الماء في حالة توازن مع الشرائح، ويتم ذلك باستخدام الهواء الجاف مع نقطة ندى منخفضة.

   الهدف: إزالة الماء المتجمع بعمق من داخل الشرائح، مما يضمن أن محتوى الرطوبة يلبي متطلبات العملية.

   
   

3. معلمات التحكم في العمليات الرئيسية

درجة حرارة التجفيف:

درجة حرارة التجفيف الرئيسية: عادة 160-180 درجة مئوية. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى معدلات تجفيف أسرع وانخفاض محتوى الرطوبة المتوازن، ولكن درجات الحرارة المفرطة يمكن أن تتسبب في اصفرار الشرائح وزيادة انخفاض اللزوجة. بشكل عام، لا تتجاوز 180 درجة مئوية.

درجة حرارة ما قبل التبلور: كما ذكرنا، اختر ضمن نطاق 120-180 درجة مئوية بناءً على نوع المعدات

وقت التجفيف: يجب أن يضمن إجمالي وقت التجفيف (بما في ذلك مرحلة ما قبل التبلور) أن يقترب محتوى الرطوبة في الشرائح من محتوى الرطوبة المتوازن أو يصل إليه. يتطلب عمومًا ما يزيد عن 4-6 ساعات، اعتمادًا على درجة الحرارة وتدفق الهواء وكمية الشريحة.

جودة الهواء الجاف:

تدفق الهواء والسرعة: يجب ضمان التبادل الحراري الكافي وكفاءة نقل الكتلة. تبلغ سرعة تدفق الهواء في أبراج التجفيف بشكل عام حوالي 8-10 م/ث؛ تتمتع أجهزة التبلور المسبق ذات الطبقة المميعة بسرعات تدفق هواء أعلى تصل إلى أكثر من 20 م/ث. يجب تحديد نسبة تدفق الهواء إلى وزن الشريحة وفقًا لتصميم المعدات.

نقطة الندى: هذه هي المعلمة الأساسية التي تتحكم في فعالية التجفيف. كلما انخفضت نقطة الندى، أصبح الهواء أكثر جفافًا وزادت قدرته على امتصاص الرطوبة.
① نقطة الندى التقليدية ≥ -10 درجة مئوية.
② يتطلب الغزل عالي السرعة والدقيق معايير أكثر صرامة، عادةً ما تكون من -20 درجة مئوية إلى -30 درجة مئوية، أو حتى أقل (على سبيل المثال، من -40 درجة مئوية إلى -60 درجة مئوية لمتطلبات الرطوبة المنخفضة للغاية).

خصائص الشريحة:

منع التلوث: يجب أن تكون العبوة نظيفة أثناء التغذية، ويجب تصفية الهواء الداخل بشكل نظيف.

لا ينبغي خلط دفعات مختلفة من الشرائح لضمان توحيد الخصائص الفيزيائية للألياف والصباغة.

4. الأنواع الرئيسية لمعدات التجفيف

تتكون معدات التجفيف المستمر الحديثة عادةً من مجموعة من أجهزة التبلور المسبق وأبراج التجفيف من النوع المملوء، وهي مجهزة بأنظمة معقدة لتدوير الهواء الساخن، وإزالة الرطوبة، واستعادة الحرارة المهدورة. تشمل المعدات النموذجية المذكورة في كتاب 'إنتاج خيوط البوليستر' ما يلي:

• نوع KF (كارل فيشر): جهاز تبلور مسبق متكامل (مع محرك) وبرج تجفيف، تصميم مدمج.

• نوع BM/Bühler: برج تجفيف ذو طبقة مميعة منفصلة وبرج تجفيف ذو وصلة هوائية من نوع 'Redge-type'، وتوحيد تجفيف جيد.

• نوع Jima: مزيج من وحدة التبلور المسبق ذات الطبقة المميعة الاهتزازية وبرج تجفيف التعبئة.

• نوع الكاواتا: تعبئة وتجفيف ما قبل البلورة، دوران كامل للهواء الساخن، استخدام المناخل الجزيئية للتجفيف العميق، يمكن أن تصل نقطة الندى إلى أقل من -30 درجة مئوية.

• نوع Duolon، ونوع Laxin، وما إلى ذلك: يتمتع كل منها بميزات فريدة؛ على سبيل المثال، يمكن لنوع Laxin استخدام الهواء المضغوط كوسيلة للتجفيف.

تشتمل أنظمة الهواء الساخن لهذه الأجهزة عادةً على: مرشح الهواء ← مزيل الرطوبة بالتجميد ← مزيل الرطوبة بالامتزاز (كلوريد الليثيوم أو المنخل الجزيئي) ← السخان ← برج التجفيف ← مبادل حراري (استرداد الحرارة المهدرة) ← فاصل إعصاري (لإزالة المسحوق).

5. ملخص

في إنتاج غزل الشرائح، يعد تجفيف الشرائح عملية محسنة حيث يكون الهدف الأساسي هو تحضير شرائح ذات رطوبة منخفضة للغاية وبلورة عالية وشرائح مجففة موحدة لتلبية متطلبات الغزل اللاحق عالي السرعة والجودة العالية. يكمن جوهر التحكم في العملية في إزالة الرطوبة بكفاءة باستخدام درجة الحرارة والوقت المناسبين، وخاصة الهواء الجاف بنقطة ندى منخفضة للغاية، مع منع تدهور الشرائح والتصاقها. يؤثر اختيار معدات التجفيف وتحسين معلمات العملية بشكل مباشر على استقرار الغزل ومعدلات الكسر وجودة الألياف النهائية.