Theorie van verdamping van vrij vocht in hout en onderzoek naar het drogen van hout met koolstofvezel elektrische verwarmingsbuizen

Op basis van de manier waarop water zich met materialen verbindt, verdeelt de droogwetenschap materialen in drie categorieën. De eerste categorie is capillair-poreuze lichamen, waar de dimensionale veranderingen minimaal of niet aanwezig zijn als het vochtgehalte verandert, zoals cokes, houtskool, aarde en grind. De tweede categorie zijn colloïden, waarbij zowel de afmetingen als het volume veranderen als het vochtgehalte verandert, zoals gelatine. De derde categorie is capillair-poreuze colloïden, die vaker voorkomen en kenmerken vertonen van beide vorige categorieën. Veel voorwerpen die we dagelijks tegenkomen, zoals hout, leer, granen, voedsel en geneeskrachtige kruiden, behoren tot deze categorie.

Bij het drogen van Rignan hout kan het gaan rimpelen. Aan het eind van de jaren 1950 dachten onderzoekers dat dit werd veroorzaakt door droogspanning, waarbij de oppervlaktekrimp groter was dan de interne krimp in de eerste stadia van het drogen, wat resulteerde in spanning binnenin het hout waardoor rimpels in het eindproduct ontstonden. Verder onderzoek wees echter uit dat rimpels niet te wijten zijn aan macroscopische droogspanning, maar eerder aan microscopische capillaire spanning. Kreukvorming treedt op wanneer de capillaire spanning de dwarsdruksterkte overschrijdt. De druksterkte van een bepaalde houtsoort in groene toestand (natte toestand) is bijvoorbeeld 3,59 MPa. Rimpeling kan optreden als de poriestraal kleiner is dan 0,04 μm. Daarom is het van het grootste belang om de plotselinge verschijning van capillaire spanning in hout te begrijpen als gevolg van de verdrijving van groot capillair water tijdens het drogen.

Het model van verdamping van vrij vocht in hout is nogal omslachtig, dus daar zal ik hier niet verder op ingaan. Laten we in plaats daarvan het mechanisme van rimpeling tijdens het drogen van hout bespreken. Tijdens het verdrijven van vrij vocht uit de binnenkant van hout is het noodzakelijk om lage temperaturen te gebruiken in de eerste fasen van het drogen. Dit verklaart waarom we hout meestal tot op zekere hoogte aan de lucht laten drogen voordat we het in droogovens plaatsen. Nat hout mag niet direct in droogovens worden geplaatst, omdat dit kan leiden tot scheuren en vervorming, met verliezen tot gevolg. De reden voor scheuren en vervorming is dat de afvoer uit grote capillairen sneller plaatsvindt bij hoge temperaturen, wat leidt tot plotselinge capillaire spanning binnenin de houtvezels die groter is dan de dwarsdruksterkte, wat resulteert in zichtbare vervorming en scheuren van het hout.

Volgens de theorie dat capillaire spanning rimpels in hout veroorzaakt, zou het vervangen van water in hout door vloeistoffen met een lagere oppervlaktespanning het rimpelen van hout tijdens het drogen kunnen verminderen? Onderzoekers probeerden het water in hout te vervangen door methanol en ethanol, die een lagere oppervlaktespanning hebben, en zagen een aanzienlijke verbetering van het kreukelen tijdens het drogen. Deze aanpak is echter economisch niet haalbaar voor dagelijkse productie. Desondanks bevestigt dit onderzoeksresultaat dat het rimpelen van hout inderdaad wordt veroorzaakt door capillaire spanning binnenin het hout, wat een theoretische basis biedt voor verder onderzoek.

Experimentele controle onthult het volgende patroon van vochtmigratie in hout:

1. Vrij water op het houtoppervlak en water in de cellen verdampen volledig.
2. Vrij water in de binnenste cellen migreert naar de oppervlakte langs haarvaten.
3. Aanhangend water aan het oppervlak, d.w.z. water in de poriën, verdampt ook, waardoor het vochtgehalte aan het oppervlak daalt tot onder het verzadigingspunt van de vezel.
4. Vocht in hout is hoger in de binnenste lagen dan aan de oppervlakte, waardoor er een gradiënt van vochtgehalte van binnen naar buiten ontstaat.
5. Door de gradiënt in vochtgehalte migreert vocht in hout van gebieden met een hoger naar gebieden met een lager vochtgehalte.

GlobalQT houdt zich bezig met de productie van koolstofvezel elektrische verwarmingsbuizen en het uitvoeren van onderzoek. Bezoek voor meer informatie onze website of stuur een e-mail naar contact@globalquartztube.com.