Ahşap İçindeki Serbest Nemin Buharlaşması Teorisi ve Karbon Fiber Elektrikli Isıtma Tüpleri ile Ahşabın Kurutulması Üzerine Araştırma

Suyun malzemelerle birleşme şekline göre, kurutma bilimi malzemeleri üç kategoriye ayırır. İlk kategori, kok kömürü, odun kömürü, toprak ve çakıl gibi nem değiştiğinde boyutsal değişikliklerin minimum olduğu veya hiç olmadığı kılcal gözenekli cisimlerdir. İkinci kategori, jelatin gibi nem içeriğiyle hem boyut hem de hacmin değiştiği kolloidlerdir. Üçüncü kategori ise daha yaygın olan ve önceki her iki kategorinin de özelliklerini sergileyen kılcal gözenekli kolloidlerdir. Ahşap, deri, tahıl, gıda ve şifalı bitkiler gibi her gün karşılaştığımız birçok nesne bu kategoriye girmektedir.

Rignan ahşabı kurutulurken kırışmaya meyillidir. 1950'lerin sonlarında araştırmacılar bunun kuruma stresinden kaynaklandığına inanıyordu; yüzey büzülmesi, kurutmanın ilk aşamalarında iç büzülmeden daha fazlaydı ve bu da ahşabın içinde strese yol açarak nihai üründe kırışmaya neden oluyordu. Ancak daha sonra yapılan araştırmalar buruşmanın makroskopik kuruma stresinden değil, mikroskopik kılcal gerilimden kaynaklandığını ortaya koymuştur. Kırışma, kılcal gerilim enine sıkıştırma mukavemetini aştığında meydana gelir. Örneğin, belirli bir ahşap türünün yeşil durumdaki (ıslak durum) basınç dayanımı sınırı 3,59 MPa'dır. Gözenek yarıçapı 0,04 μm'den az ise buruşma meydana gelebilir. Bu nedenle, kurutma sırasında büyük kılcal suyun dışarı atılması nedeniyle ahşap içinde kılcal gerilimin aniden ortaya çıkmasını anlamak çok önemlidir.

Ahşabın içindeki serbest nemin buharlaşma modeli oldukça sıkıcıdır, bu yüzden burada bu konuya girmeyeceğim. Bunun yerine, ahşabın kurutulması sırasında buruşma mekanizmasını tartışalım. Ahşabın içindeki serbest nemin dışarı atılması sırasında, kurutmanın ilk aşamalarında düşük sıcaklıkların kullanılması gerekir. Bu, ahşabı kurutma fırınlarına yerleştirmeden önce neden genellikle belirli bir dereceye kadar doğal olarak kurumasına izin verdiğimizi açıklar. Çatlama ve deformasyona yol açarak kayıplara neden olabileceğinden, ıslak ahşap doğrudan kurutma fırınlarına yerleştirilmemelidir. Çatlama ve deformasyonun nedeni, büyük kılcal damarlardan drenajın yüksek sıcaklıklarda daha hızlı gerçekleşmesi ve ahşap liflerinin içinde enine sıkıştırma mukavemetini aşan ani kılcal gerilime yol açarak ahşabın gözle görülür deformasyonuna ve çatlamasına neden olmasıdır.

Kılcal gerilimin ahşapta kırışmaya neden olduğu teorisine göre, ahşabın içindeki suyun daha düşük yüzey gerilimine sahip sıvılarla değiştirilmesi kurutma sırasında ahşabın kırışmasını azaltabilir mi? Araştırmacılar ahşabın içindeki suyu daha düşük yüzey gerilimine sahip metanol ve etanol ile değiştirmeyi denemiş ve kurutma sırasında buruşma fenomeninde önemli bir iyileşme gözlemlemişlerdir. Ancak bu yaklaşım günlük üretim için ekonomik olarak pratik değildir. Yine de bu araştırma sonucu, ahşap kırışmasının gerçekten de ahşabın içindeki kılcal gerilimden kaynaklandığını doğrulamakta ve sonraki araştırma çabaları için teorik bir temel sağlamaktadır.

Deneysel doğrulama, ahşabın içindeki nem göçünün aşağıdaki modelini ortaya koymaktadır:

1. Ahşap yüzeyindeki serbest su ve hücrelerin içindeki su tamamen buharlaşır.
2. İç hücrelerdeki serbest su kılcal damarlar boyunca yüzeye doğru göç eder.
3. Yüzeydeki yapışık su, yani gözeneklerdeki su da buharlaşarak yüzey nemini elyaf doygunluk noktasının altına düşürür.
4. Ahşabın içindeki nem, iç katmanlarda yüzeye göre daha yüksektir ve içeriden dışarıya doğru bir nem içeriği gradyanı oluşturur.
5. Nem içeriği gradyanı nedeniyle, ahşabın içindeki nem daha yüksek nem içeriğine sahip alanlardan daha düşük nem içeriğine sahip alanlara doğru göç eder.

GlobalQT, karbon fiber elektrikli ısıtma tüpleri üretmeye ve araştırma yapmaya kendini adamıştır. Daha fazla ayrıntı için lütfen İnternet sitesi adresinden veya e-posta yoluyla ulaşabilirsiniz. iletişim@globalquartztube.com.