تقنية التدفئة بالأشعة تحت الحمراء لتجفيف رقائق البوليستر

عند إنتاج الألياف القصيرة والمنسوجات غير المنسوجة المبثوقة بالذوبان باستخدام رقائق البوليستر (PET)، فإن تجفيف الرقائق أمر بالغ الأهمية. فالرقائق هي بوليمرات غير متبلورة ذات نقطة تليين منخفضة، وتحتوي على كمية كبيرة من الماء قبل التجفيف. ومن خلال التجفيف، يمكن خفض محتوى الرطوبة في الرقائق، مما يجعل التركيب الجزيئي متجانسًا، وبالتالي يضمن جودة المنتج واستقرار الإنتاج. حاليًا، تستخدم معدات تجفيف رقائق PET المحلية بشكل رئيسي طرق التسخين الرئيسية وهي التجفيف بالتفريغ أو التجفيف بالهواء الساخن. بالنسبة لمصنعي الألياف الصغيرة، فإن استهلاك الطاقة يكون أعلى. يتمثل التحدي في خفض استهلاك الطاقة مع اعتماد طرق تسخين أكثر كفاءة ونظافة. يمكن لمُشعّات الأشعة تحت الحمراء من الكوارتز أن تتطابق مع امتصاص الرطوبة للطول الموجي، وتتحكم بدقة في درجة حرارة التسخين، وتوفر الطاقة.

يتضمن التجفيف بالتسخين بالأشعة تحت الحمراء امتصاص الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن عناصر الإشعاع تحت الحمراء بواسطة الجسم المُسخَّن وتحويلها مباشرةً إلى طاقة حرارية لتحقيق التسخين والتجفيف.

الأشعة تحت الحمراء هي موجات كهرومغناطيسية تقع بين الضوء المرئي والموجات الدقيقة، ويتراوح طول موجتها من 0.76 إلى 1000 ميكرومتر. يمكن للأشعة تحت الحمراء أن تمتصها الأجسام وتولد طاقة حرارية. المبدأ هو أن جزيئات المادة تمتص طاقة تحت الحمراء ذات طول موجي معين، فتتردد وتسبب اهتزاز الذرات في الجزيئات، وبالتالي تسخين الجسم. لذلك، كلما زاد امتصاص الجسم للأشعة تحت الحمراء، كان تسخينه أسهل. على سبيل المثال، جزيئات الماء (H ₂ أ) والجزيئات متعددة الذرات يمكنها امتصاص الأشعة تحت الحمراء بشكل فعّال، وخاصة المواد البوليمرية العضوية، التي تمتلك نطاقات امتصاص واسعة في منطقة الأشعة تحت الحمراء. تتمتع هذه المواد بقدرة كبيرة على امتصاص الأشعة تحت الحمراء وتنتج ظواهر رنين قوية. وبناءً على هذا المبدأ، يتم تقصير عملية تسخين المادة البوليمرية الأصلية لرقائق PET من عشرات الدقائق إلى بضع دقائق فقط.

تؤثر المسافة الحرارية بين مشعّر الأشعة تحت الحمراء المصنوع من الكوارتز واللوحة المادة على محتوى الرطوبة في الرقائق المجففة. ومن خلال تركيب المشعّر تحت الحمراء فوق اللوحة المادة، يتم ترتيب تسخين تحت حمرائي بقدرات مختلفة لكل من منطقة التغذية ومنطقة التجفيف ومنطقة التفريغ، مع تقسيم المناطق وتحكم دقيق في درجة الحرارة. أثناء عملية التجفيف، قد يؤدي التغذية غير المتساوية إلى التصاق الرقائق بعضها ببعض. ومن خلال ضبط المسافة بين اللوحة المادة والجهاز الحراري، بشكل عام، كلما زادت المسافة، انخفضت درجة حرارة اللوحة المادة، وزاد محتوى الرطوبة في الرقائق. لذلك، عند ضبط المسافة بين المشعّر تحت الحمراء واللوحة المادة، يجب التحكم بشكل مناسب في سرعات الدخول والخروج لضبط وقت التجفيف وضمان فعالية التجفيف.