Методы нагревания полимерных материалов

В зависимости от скорости нагревания изменяется производительность агрегатов, равномерность нагревания влияет на качество изделий, например при формовании неравномерно нагретых листов создаётся неоднородная степень ориентации макромолекул, в изделии возникают остаточные напряжения, которые могут привести к микротрещинам, потом к макротрещинам и к разрушению изделия. Предварительное нагревание происходит 1) в сушильныха шкафах; 2) в высокочастотных установках (сушка ТВЧ -токами высокой частоты); 3) с помощью инфракрасных нагревателей. Нагревание в сушильных шкафах происходит за счёт конвективный теплопередачи от нагретого воздуха, в результате процесс длителен и не обеспечивает равномерность температуры. Такое нагревание применяют для полимеров с высокими диэлектриками характеристиками , когда невозможно использовать сушку ТВЧ, а также нагрев прозрачных материалов, для ИК нагрева.

При сушке ТВЧ материал помещают в электрическое поле, которое создаётся между двумя обкладками (пластинами) конденсатора. Пластина 3 закрепляется на корпусе 5 и к ней подводится ток с определенным напряжением и частотой. Материал в виде таблеток помещается на заземленную пластину 1, расположенную на определённом расстоянии от пластины 3. При подключении пластин к генератору ТВЧ, создаётся электрическое поле, напряжённостью :(е = U/h).

Способность материала к высокочастотному нагревание зависит от его строения. Полимеры, имеющие неполярный строение, (ПЭ, ПС) практически в поле ТВЧ не нагреваются, поэтому они используются как изоляторы. Полимеры с молярным строением (ПВХ,фенолформальдегидные смолы) очень быстро нагреваются ТВЧ. Способность полимеров к нагреванию ТВЧ определяется фактором диэлектрических потерь который равен произведению

E- диэлектрическая проницаемость

Тангенс

Чем больше данное произведение, тем больше электрическое энергии переходит в тепловую

Объемная плотность тёплого потока при нагревании зависит от частоты тока, напряжённости электрического поля и свойств материала. Увеличение напряжённости может привести к пробой материала, поэтому напряжённость Е не должна превышать электрический прочности материала.

Для нагревания полимеров с высокими диэлектрическими характеристиками (ПЭ, ПС, второпласт) используют ИК лучи(лучистый теплообмен). ИК излучателя в виде ламп, трубчатых элементов или спиралей при нагревании их до высоких температур излучают электромагнитные волны, встречая на своем пути непрозрачные предметы эти волны поглощаются и лучистая энергия переходит в тепловую. Интенсивность излучения зависит в основном от температуры излучателя, а количество поглощенной энергии от степени черноты нагреваемого тела, а также от расстояния до излучателя. ИК нагрев не эффективен при нагревании прозрачных тел, так как большая часть лучистой энергии рассеивается в окружающую среду, поэтому такие материалы используют сушильные шкафы. При инфракрасном нагревании, если поглощательная способность и степень черноты излучателя и полимера примерно равны, то количество теплоты, передаваемое через единицу площади равно: