關於乾燥

聚合物乾燥是一個複雜的過程，受到許多因素的影響。

需要理解的是，我們的線材可以通過多種方式吸收水分。水分可以物理上吸附在線材表面或其孔隙和微裂紋中——即使是基於非吸濕材料的複合材料也可以在一定程度上吸收水分。此外，這也是不同製造商生產的 PETG 吸水速度不同的原因基礎——這是一種在生產過程中非常挑剔的線材，生產工藝中的偏差會增加結構缺陷。但更重要的是，水分可以被聚合物本身化學吸附，如聚酰胺（尼龍）等吸濕材料的情況，其中涉及的機制非常複雜。我們不會深入這些機制的細節，以免使文章過長。感興趣的人可以自行搜索**關於聚合物和聚合物機械設計的教科書**。

經過對這一主題文獻的簡要了解，可以說乾燥過程取決於幾個關鍵因素：相對濕度的差異、聚合物溫度和空氣對流。

相對濕度，或更準確地說，是材料中和周圍環境中水蒸氣分壓力的差異，這一點相當清楚。基本上，我們需要周圍大氣的濕度低於塑料的濕度。由此產生的水蒸氣濃度梯度迫使水分子從深層遷移到聚合物表面，然後蒸發到大氣中。原則上，僅此一個因素就足以使塑料開始乾燥。因此，珀爾蒂埃元件乾燥機實際上是有效的，它們本質上是通過冷凝來去除空氣中的水分。甚至如果僅僅將足夠潮濕的塑料放入裝有矽膠的盒子中，它也會乾燥到一定程度，特別是對於物理吸附的水分。

另一方面，沒有加熱，這個過程會非常低效，特別是對於吸濕材料，其中水分子與聚合物鏈化學結合。粗略地說，溫度升高給了我們兩個優勢。首先，水分子和聚合物鏈的移動性增加。水分子獲得額外的能量，這使它們更有可能克服化學鍵的能量並從聚合物鏈上分離出來。此外，溫度影響相對濕度，增加材料和大氣之間的蒸氣濃度梯度，並促使水分子更積極地從深層遷移到聚合物表面，在那裡它們成功蒸發。

然而，沒有對流，表面的蒸發過程會受到極大阻礙，這尤其影響我們想要乾燥的更深層，在我們的情況下是線軸上的內圈。此外，如果乾燥發生在密閉空間內，從塑料中蒸發的水會增加大氣濕度，逐漸減慢乾燥過程，直到完全停止。也就是說，再次強調，僅通過加熱也只能乾燥塑料到一定程度，而且並非全部。同時需要理解的是，乾燥過程中加熱塑料絕非無害，因為溫度升高會導致聚合物加速老化和降解，特別是在水解過程中——聚合物鏈與水分子反應時的破壞。而當我們通過簡單加熱乾燥線軸的外圈時，來自內圈的水分幾乎沒有被去除，它們共同經歷加速水解。經過幾次乾燥可能看不出差異，但經過十多個這樣的循環——某個 PLA 在線軸深處會變得非常脆，以至於會在手中折斷。

這正是乾燥的對流成分發揮作用的地方，即用熱空氣吹掃。首先，空氣流會更快地將已蒸發的水分從線材表面附近層帶走，並在某種程度上吹通線軸，從而加速蒸發並顯著提高乾燥效率，特別是對於內圈。其次，通過向乾燥機輸送新鮮空氣，我們驅走已經變濕的舊空氣，並保持乾燥機內的低相對濕度。

當然，我們輸送到乾燥機的大氣空氣具有某種初始濕度，其中的水蒸氣進入乾燥機後不會消失。所以我們仍然有一個極限，低於這個極限我們無法降低相對濕度，無法乾燥線材。因此，在工業乾燥裝置中，例如，在用於鑄造前乾燥聚合物顆粒時，他們會進一步——在加熱和進入乾燥室之前預先乾燥空氣。更重要的是，實際裝置可能結構非常複雜，採用多階段或循環乾燥，通過特定算法操控溫度和露點等。但無論如何，都需要以某種方式確保圍繞被乾燥聚合物的大氣對流。

社區中經常會有人問"這個乾燥機怎麼樣？"，展示來自速賣通的乾燥機。其中最被社區"認可"的現成中國乾燥機之一是 Sunlu S2（新版本，內部配有小風扇）。這是有原因的。根據上述內容，這個乾燥機可以乾燥塑料。很可能它會相當有效地從線材的上層圈中去除大部分水分，這足以在列印中看到差異——畢竟，這些外圈首先進入擠出機，而且為了正常列印，線材不需要完全乾燥，即使在工業中，標準也允許各種聚合物中存在某個允許的（有時是必需的）含濕量百分比。另一個問題是，沒有良好的主動吹掃，當我們用外層乾燥的圈進行列印時，線軸深處的線材會白白"在自己的汁液中燉"。

至於"通風"，在絕對密閉的乾燥機中，大氣遲早會飽和水蒸氣，乾燥效率會下降到零。不過，視頻中顯示的乾燥機不太可能完全密閉，所以多餘的水分仍然會逸出，至少是由於與大氣相對濕度的差異。因此，我認為額外的通風不是必需的，但是更換提供對流的風扇為更強的風扇可能是有意義的，如果原風扇太弱。

所以設計良好的乾燥機，具有良好的吹掃/熱空氣混合，會乾燥得更快、更有效，對塑料的傷害也更小，最終塑料會更乾燥，同時最大限度地保留聚合物的初始特性。

本文是 Viktor Shapovalov 對訂閱者關於線材乾燥及 Sunlu S2 乾燥機的提問所做回答的改編版本（對此致以衷心感謝）。 感謝 Anton Sovetov（3d-club.ru）和 Andrey "Kekht" Korolev（同時感謝其改編）在準備本材料時提供的諮詢。