PLA預結晶深冷除濕干燥機

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針對 **PLA預結晶深冷除濕干燥機** 的設計與選型，需徹底顛覆PET工藝思路——PLA（聚乳酸）作為熱敏性生物塑料，存在 **低溫易粘連、結晶速度慢、極易水解降解** 三大痛點。以下是專為PLA優化的集成化設備解決方案：

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### **一、PLA物料特性與工藝挑戰**

| **特性**          | **對干燥結晶的影響**                                                                 | **應對要求**                     |

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| **低玻璃化轉變溫度**<br>(Tg≈55-60°C) | 50°C以上即軟化，預結晶前已粘連風險極高                                                  | 預結晶階段需**超低溫啟動**（<45°C） |

| **緩慢結晶速率**   | 結晶速度比PET慢10倍以上，需長時間保溫                                                 | 延長結晶時間（2-4小時）          |

| **高吸濕性**      | 飽和吸水率>1%，水分是水解降解催化劑（分子鏈斷裂→粘度暴跌）                                | 露點≤-40°C的**深冷除濕**         |

| **熱敏性**        | >160°C開始分解，干燥溫度受限                                                        | 干燥溫度≤80°C（預結晶后≤110°C）   |

| **冷結晶峰**      | 加熱至Tg以上時先發生冷結晶（放熱），需**控溫防暴溫                                     | 分段緩升溫+溫度均勻性±1°C        |

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### **二、設備核心設計：三合一集成系統**

**理想方案 = 預結晶段 + 深冷除濕機 + 低溫干燥料斗**（一體化或模塊化）  

#### **1. 預結晶段 - 防粘連核心**  

- **極低速攪拌結晶倉**  

 - 轉速：**3-8 RPM**（僅為PET攪拌機的1/3）  

 - 獨特槳葉設計：**寬面螺帶+表面特氟龍涂層**，輕柔翻料不破碎  

 - 加熱方式：**40-45°C熱水循環夾套**（非熱油！防局部過熱）  

- **氮氣微正壓保護**  

 - 維持氧含量<1000ppm，防止氧化變黃  

- **結晶度控制**  

 - 目標結晶度：**8-15%**（過低仍粘連，過高則脆化）  

 - 工藝：45°C啟動→緩升至70°C（2小時）→保溫1小時→急冷至35°C  

#### **2. 深冷除濕系統 - 干燥心臟**  

- **雙塔分子篩除濕機**  

 - 露點：**-50°C**（普通PET僅需-40°C）  

 - 空氣處理量：按干燥料斗容積的**3倍計算**（PLA需大風量低露點）  

- **精密溫濕度控制**  

 - 再生溫度：≤150°C（分子篩耐熱極限）  

 - 管路保溫：防冷凝水二次污染  

#### **3. 低溫干燥料斗 - 深度除水**  

- **分層布風設計**  

 - 多孔板分區：確保氣流均勻穿透PLA顆粒層（厚度≤1.2m）  

- **超低溫干燥**  

 - 溫度：**70-80°C**（未結晶料）→ **90-110°C**（預結晶后）  

 - 風速：**0.1-0.3 m/s**（高風速導致粉末夾帶）  

- **停留時間**  

 - 3-6小時（根據初始含水率調整）  

> **工藝流程**：  

> PLA顆粒 → **預結晶倉（防粘連）** → **深冷除濕干燥（除結合水）** → 擠出/注塑  

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### **三、關鍵參數控制表**

| **工藝段**       | **參數**                | **設定范圍**          | **失控后果**                  |

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| **預結晶**       | 起始溫度               | 40-45°C             | >50°C → 顆粒粘連成團         |

|                  | 升溫速率               | 0.5°C/min           | 過快→冷結晶放熱暴溫→降解      |

|                  | 終點溫度/時間          | 70°C × 1-2小時      | 不足→結晶度<5%→干燥粘連       |

| **干燥**         | 干燥溫度               | 80°C（未結晶）→110°C（已結晶） | >120°C → 分子鏈斷裂→IV值暴跌  |

|                  | 露點                  | ≤-50°C              | >-30°C → 殘留水分>500ppm→水解 |

|                  | 風速                  | 0.15 m/s            | >0.5m/s → 細粉被吹入管路      |

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### **四、對比傳統PET干燥機的改造要點**

1. **溫度**下調**  

  - 預結晶溫度比PET低100°C，干燥溫度低50°C  

2. **耐腐蝕升級**  

  - PLA降解產生乳酸，所有接觸部件需**316L不銹鋼**（特別是除濕塔）  

3. **防靜電設計**  

  - PLA摩擦易產生靜電吸附粉塵，料斗內壁加裝**電離棒**  

4. **防架橋措施**  

  - 干燥料斗錐角≥70°+ 高頻率**氣動破拱器**（PLA顆粒易架橋）  

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### **五、選型避坑指南**

#### **? **禁止方案**  

- **流化床結晶**：PLA在60°C以上已軟化，流化必結塊報廢  

- **高溫熱風干燥**：含水PLA遇>80°C熱風會水解變脆  

#### **? 供應商必備能力核查**  

1. 提供**PLA專用分子篩**證明（耐乳酸腐蝕型）  

2. 預結晶倉配備**冷結晶放熱監控系統**（溫度驟升自動注入冷氮）  

3. 干燥料斗有**多層溫度傳感器**（每50cm一個測溫點）  

4. 設備材質提供**重金屬遷移測試報告**（食品級PLA要求）  

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### **六、經濟型替代方案（小產能）**

若處理量<50kg/h，可選用：  

**真空干燥機（帶緩攪拌）**  

- 真空度：≤-0.095MPa → 降低水的沸點，實現60°C低溫干燥  

- 轉速：5RPM螺帶攪拌（預結晶+干燥同步）  

- 缺點：能耗高，產能受限  

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### **總結**  

PLA預結晶深冷除濕干燥機的核心是 **“低溫慢工”**：  

1. **40-70°C預結晶**：解決軟化粘連難題，需1-3小時溫和升溫  

2. **-50°C露點除濕**：扼殺水解反應，水分需降至<250ppm  

3. **≤110°C干燥**：守護分子鏈完整性（IV值降幅<0.1dl/g）  

**設備優選**：**極低速攪拌預結晶倉 + 露點-50°C除濕機 + 分層控溫干燥料斗**，適用于食品包裝、醫用植入級PLA等**場景。投資前務必要求設備商提供PLA物性測試報告！