Những sản phẩm phải sấy đều chứa một khối l−ợng ẩm đáng kể (chủ yếu là n−ớc). Trong quá trình sấy, chất lỏng trong vật bay hơi, độ ẩm của nó giảm. Trạng thái vật liệu ẩm đ−ợc xác định bởi độ ẩm và nhiệt độ của nó. Độ ẩm của nguyên vật liệu có thể đ−ợc biểu thị qua độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm toàn phần, độ chứa ẩm và nồng độ ẩm
Độ ẩm tuyệt đối là tỷ số giữa khối l−ợng ẩm chứa chứa trong vật với khối l−ợng vật khô tuyệt đối. Độ ẩm tuyệt đối đ−ợc ký hiệu wo . Ta có:
Trong đó: Gn- khối l−ợng ẩm chứa trong vật liệu (kg) Gk-khối l−ợng vật khô tuyệt đối (kg)
Độ ẩm tuyệt đối có giá trị từ 0-∞,. Vật có độ ẩm tuyệt đối là 0%, vật chứa toàn bộ n−ớc là ∞.
+ Độ ẩm toàn phần
Độ ẩm toàn phần là tỷ số giữa khối l−ợng ẩm chứa trong vật với khối l−ợng của vật ẩm, ký hiệu là w. Ta có
Trong đó: G - khối l−ợng vật ẩm: G=Gn+Gk[kg]
Độ ẩm toàn phần có giá trị từ 0-100%. Vật có độ ẩm toàn phần 0% là vật khô tuyệt đối, 100% là vật toàn n−ớc.
* Độ chứa ẩm
Độ chứa ẩm là tỷ số giữa l−ợng chứa ẩm trong vật với l−ợng vật khô tuyệt đối, độ chứa ẩm ký hiệu là u, ta có:
* Nồng độ ẩm
Nồng độ ẩm là khối l−ợng ẩm chứa trong 1 m3 vật thể. Nồng độ ẩm ký hiệu là N. ta có:
Trong đó V là thể tích vật
* Độ ẩm cân bằng
Độ ẩm cân bằng là độ ẩm của vật ở trạng thài cân bằng với môi tr−ờng xung quanh vật đó. ở trạng thái này độ chứa ẩm trong vật là đồng đều và phân áp suất hơi n−ớc trên bề mặt vật ẩm bằng phân áp suất hơi n−ớc trong không khí ẩm. Lúc này không tồn tại sự trao đổi chất ẩm giữa vật và môi tr−ờng. Nh− vậy nồng độ ẩm cân bằng phụ thuộc vào trạng thái của môi tr−ờng bao quanh vật, độ ẩm cân bằng ký hiệu là wcb, wocb, ucb... Trong kỹ thuật sấy, độ ẩm cân bằng có ý nghĩa rất lớn, nó xác định giới hạn quá trình sấy và dùng để xác định độ ẩm bảo quản của mỗi loại vật liệu trong các điều kiện môi tr−ờng khác nhau. Nh− vậy muốn bảo quản một sản phẩm có độ ẩm nhỏ hơn độ ẩm cân bằng ứng với môi tr−ờng của không khí thì sảm phẩm sẽ hút ẩm
Gn wo= 100[%] Gk Gn w= 100% G Gn w= [kg ẩm/kg vật khô] Gk Gn N= [kg/m3] V
làm cho độ ẩm của nó tăng lên đẫn đến bảo quản không an toàn cho sản phẩm, trong tr−ờng hợp này nếu cần bảo quản sản phẩm phải cần bao gói hoặc nhà kho có độ ẩm không khí nhỏ hơn so với môi tr−ờng ở bên ngoài.
Các dạng liên kết trong vật liệu ẩm
* Liên kết hoá học
Liên kết hoá học giữa ẩm và vật khô rất bền vững, trong đó các phân tử n−ớc đã trở thành một bộ phận trong thành phần hoá học của phân tử vật ẩm. Loại ẩm này chỉ có thể tách ra khi có phản ứng hoá học và th−ờng phải nung nóng đến nhiệt độ cao. Sau khi tách ẩm tính chất lý hoá của vật thay đổi. Do vậy trong quá trình sấy liên kết hoá học không bị tách ra, do quá trình sấy là không làm thay đổi tính chất của vật
* Liên kết hoá lý
+ Liên kết hấp thụ
Trong các vật ẩm ta gặp những vật keo, vật keo có cấu tạo dạng hạt nên vật keo có diện tích bề mặt bên trong rất lớn. Vì vậy nó có năng l−ợng bề mặt tự do đáng kể. Khi tiếp xúc với không khí ẩm hoặc với n−ớc, ẩm sẽ tạo thành liên kết hấp thụ giữa n−ớc và bề mặt.
+ Liên kết thẩm thấu
Liên kết thẩm thấu là sự liên kết hó lý gi−a n−ớc với vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ các chất hoà tan ở trong và ngoài tế bào, tức là có sự chênh lệch áp suất hơi n−ớc. Quá trình thẩm thấu không kèm theo hiện t−ợng toả nhiệt và cũng không làm biến dạng vật.
* Liên kết cơ lý
Đây là liên kết giữa n−ớc và vật liệu đ−ợc tạo thành do sức căng bề mặt của n−ớc trong mao dẫn hay trên bề mặt ngoài của vật. Liên kết cơ học bao gồm liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên kết dính −ớt.
+ Liên kết cấu trúc
Liên kết cấu trúc là liên kết giữa n−ớc và vật liệu hình thành trong quá trình hình thành vật, để tách n−ớc trong tr−ờng hợp này ta có thể làm n−ớc bay hơi, nén ép… Sau khi tách n−ớc, vật bị biến dạng nhiều, có thể thay đổi tính chất hoặc có thể thay đổi cả trạng thái pha
+ Liên kết mao dẫn
Nhiều vật ẩm có cấu tạo mao quản nh− gỗ, vải…Trong các vật thể này có vô số các mao quản. Các vật thể này khi đặt trong môi tr−ờng không khí ẩm hoặc khi nhúng xuống n−ớc, n−ớc sẽ ng−ng tụ hoặc −ớt trên bề mặt và theo các mao quản ngấm vào sâu trong vật, muốn tách ẩm có liên kết mao dẫn ta phải làm cho vật ẩm bốc hơi hoặc đẩy ẩm ra bằng áp suất lớn hơn áp suất mao dẫn.
Liên kết dính −ớt là do n−ớc bám dính vào bề mặt vật, vật bị liên kết dính −ớt có thể tách ẩm ra dễ ràng băng cách cho bay hơi hoặc lau, thấm…
Phân loại vật ẩm
Có nhiều cách phân loại vật ẩm. Cách phân loại đ−ợc sử dụng nhiều nhất trong kỹ thuật là cách phân loại dựa vào đặc tính của vật. Theo cách phân loại này các vật ẩm đ−ợc chia thành 3 nhóm:
1. Vật xốp mao dẫn 2. Vật keo
3. Vật keo xốp mao dẫn.
III.4.2.1. Sấy vật ẩm- Tác nhân sấy
Tác nhân sấy là những chất chuyên trở l−ợng ẩm tách ra từ vật sấy. Trong quá trình sấy, môi tr−ơng buồng sấy luôn luôn đ−ợc bổ sung ẩm thoát ra từ vật sấy. Nếu l−ợng ẩm này không đ−ợc mang đi thì độ ẩm t−ơng đối trong buồng sấy tăng lên, đến một lúc nào đó sẽ cân bằng vật sấy với môi tr−ờng, quá trình sấy sẽ dừng lại. Do vậy cùng một lúc phải làm hai việc là cung cấp nhiệt để hoá hơi lỏng và thoát hơi ẩm ra khỏi buồng sấy. Ng−ời ta dùng tác nhân sấy để làm việc này, tác nhân sấy có thể là không khí, khói, hơi quá nhiệt.
Các ph−ơng pháp xác định thời gian sấy
Thời gian sấy là một thông số đặc biệt quan trọng đ−ợc sử dụng trong tính toán thiết kế và vận hành thiết bị sấy. Thời gian sấy phụ thuộc vào yếu tố nh− vật liệu sấy, hình dáng, kích th−ớc hình học của vật liệu, độ ẩm đầu và cuối(sau khi sấy) của vật liệu, loại thiết bị sấy, ph−ơng pháp cung cấp nhiệt, chế độ sấy(độ ẩm, nhiệt độ t−ơng đối, và tốc độ môi chất sấy) và một số yếu tố khác. Do đó việc xác định thời gian sấy bằng giải tích gặp nhiều khó khăn. vì vậy, trong quá trình tính toán thực tế các thiết bị sấy, ta th−ờng xác định thời gian theo thực nghiệm và cả kinh nghiệm vận hành. Tuy nhiên, trong nghiên cứu các thiết bị sấy các vật liệu khi ch−a có kinh nghiệm, ng−ời ta phải dựa vào lý thuyết giải tích hoặc nửa giải tích, nửa thực nghiệm để tính toán thời gian sấy.
Cơ sở thiết kế thiết bị sấy
Thiết bị sấy là thiết bị nhằm thực hiện các quá trình làm khô nguyên vật liệu, các chi tiết hay các sản phẩm nhất định, làm cho chúng khô và đạt đến một độ ẩm nhất định theo yêu cầu. Tuy vậy trong kỹ thuật sấy cũng gặp các tr−ờng hợp sản phẩm sấy bị ẩm bởi các chất lởng hữu cơ nh− sơn, đánh xi…
Ph−ơng pháp sấy chia ra làm hai loại lớn là sấy tự nhiên và sấy bằng thiết bị. Sấy tự nhiên là quá trình phơi vật liệu ngoài trời. Các ph−ơng pháp sấy nhân tạo đ−ợc thực hiện trong các thiết bị sấy.
Có nhiều ph−ơng pháp sấy nhân tạo khác nhau. Căn cứ vào ph−ơng pháp cung cấp nhiệt có thể chia ra các loại sau:
Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấylà nhiệt truyền từ môi chất sấy đến vật liệu bằng cách truyền nhiệt đối l−u.
- Ph−ơng pháp sấy bức xạ
Trong ph−ơng pháp sấy này, nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy thực hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy.
- Ph−ơng pháp sấy tiếp xúc
Trong ph−ơng pháp này ng−ời ta cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách tiếp xúc trực tiếp vật với bề mặt nguồn nhiệt
- Ph−ơng pháp sấy bằng điện tr−ờng dòng cao tần
Nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện tr−ờng cao tần trong vật làm nóng lên.
- Ph−ơng pháp sấy thăng hoa
Ph−ơng pháp này thực hiện bằng cách làm lạnh vật đồng thời hút chân không để cho vật sấy đạt trạng thái thăng hoa của n−ớc. ẩm thoát ra khỏi vật nhờ quá trình thăng hoa.
Trong các ph−ơng pháp trên, ph−ơng pháp sấy đối l−u, bức xạ và tiếp xúc đ−ợc dùng rộng rãi hơn cả, nhất là ph−ơng pháp sấy đối l−u,.
Một số Thiết kiểu thiết bị sấy dùng trong ngành da giầy
* Thiết bị sấy bức xạ
Sấy bức xạ là ph−ơng pháp sấy dùng dòng nhiệt bức xạ để gia nhiệt và sấy khô nguyên vật liệu, nguồn nhiệt bức xạ th−ờng dùng là dây, tấm hay thanh điện trở, sấy bức xạ có thể tiến hành trong điều kiện tự nhiên hay trong buồng kín.
Ưu điểm của thiết bị kiểu này là c−ờng độ bay hơi ẩm lớn có thể tới vài lần so với sấy đối l−u và sấy tiếp xúc. Điều này đ−ợc giải thích là dòng nhiệt bức xạ trên đơn vị diện tích lớn hơn đáng kể. Thiết bị có thể thiết kế gọn, nhẹ, chiếm diện tích ít, thời gian sấy cho phép rút ngắn, do đó tăng năng suất, giảm giá thành sản phẩm.
Ví dụ: trong giai đoạn đầu của sấy đối l−u khi nhiệt độ không khí là 1000C, độ ẩm ϕ =5%, ttốc độ 2m/s, nhiệt độ vật liệu là nhiệt độ đọng s−ơng tm= t−=400C. nhiệt l−ợng truyền cho vật liệu là q=750kCal/m2h. Khi sấy bức xạ nhiệt độ vật liệu là 40 0C nh−ng nhiệt độ nguồn nhiệt có thể trọn rất cao (6000C) khi đó dòng nhiệt bức xạ tới vật là q=22500 kCalo/ m2h (nghĩa là lớn hơn gấp 30 lần). Nếu nhiệt độ bề mặt bức xạ là 8000C thì dòng nhiệt bức xạ lớn hơn gấp 70 lần so với sấy đối l−u.
Nh−ợc điểm là các sản phẩm sấy dễ bị nứt và cong vênh, thậm chí là cháy. vì vậy các vật liệu nh− gỗ, men…không thích hợp kiểu sấy này
Ph−ơng pháp bức xạ chỉ thích hợp với các loại vật liệu mỏng nh− vải, giấy.
* Thiết bị sấy tiếp xúc
Nguyên lý cơ bản của thiết bị sấy tiếp xúc là quá trình gia nhiệt vật liệu sấy thực hiện bằng cách tiếp xúc giữa vật sấy với bề mặt gia nhiệt. Nh− vậy quá trình truyền nhiệt từ bề mặt gia nhiệt (tr−ờng hợp sấy tiếp xúc bề mặt nóng) tới vật liệu đ−ợc thực hiện bằng dẫn nhiệt. Sấy tiếp xúc có thể chia ra làm 2 loại sấy chính:
+ Sấy tiếp xúc với bề mặt nóng
Thiết bị này bề mặt gia nhiệt là chất rắn (vách phẳng hay trụ), chất tải nhiệt (hơi n−ớc, khói nóng…) ở một vách, còn vách kia tiếp xúc với vật sấy, lô sấy vải, lô sấy keo bồi là thiết bị kiểu này
Sấy tiếp xúc với bề mặt nóng có thể tiến hành d−ới áp suất khí quyển, hay trong chân không. Khi sấy tiếp xúc d−ới áp suất khí quyển thì l−ợng ẩm thoát ra sẽ hoà vào trong không khí trong phân x−ởng, vì vậy cần bố trí hệ thống thống gió để đảm bảo độ ẩm và nhiệt độ thích hợp trong x−ởng đáp ứng tốt cho quá trình sấy và điều kiện làm việc của ng−ời vận hành. Tr−ờng hợp sấy tiếp xúc trong chân không l−ợng ẩm thoát ra đ−ợc quạt hút ra ngoài. Nh− vậy cần xây dựng buồng kín bao bọc không gian chứa vật nóng và vật sấy để ngăn không khí bên ngoài lọt vào.
+ Thiết bị sấy tiếp xúc với bề măt nóng
Kiểu thiết bị này dùng để sấy các vật liệu dạng tấm nh− vải, giấy…đ−ợc áp dụng rất rộng rãi trên nhiều công đoạn trong công nghệ sản xuất giầy nhất là giầy vải. Thiết bị gia nhiệt th−ờng dùng hơi n−ớc bão hoà hoặc thanh đốt điện đều có thể điều chỉnh nhiệt độ nâng cao hoặc hạ thấp dễ dàng bằng các thiết bị điện tử.
Máy sấy kiểu lô quay th−ờng đ−ợc dùng trong các công đoạn bồi tráng keo các loại vai, giả da. Lô hình trụ, rỗng trong để dùng làm buồng gia nhiệt có thể là hơi n−ớc bào hoà hoặc khí nóng hoặc thanh nhiệt.vật sấy là các loại vải bạt, mút, mành…Vật liệu đ−ợc áp sát và chuyển động cùng với lô nh− kiêu băng tải. Ưu điểm của ph−ơng pháp này là: c−ờng độ bay hơi ẩm cao, có thể giảm đáng kể thời gian sấy, vật liệu đ−ợc gia nhiệt đều đặn hơn so với các ph−ơng pháp khác. Nh−ợc điểm là hơi ẩm cùng các chất khí, các chất dễ bay hơi khác(dung môi keo) gây ô nhiễm môi tr−ờng làm việc. Để tránh ô nhiễm môi tr−ờng, th−ờng dùng buồng sấy kín. Các chất khí và hơi thoát ra đ−ợc hút và xả ra ngoài sẽ đ−ợc hút và xử lý hay thoát ra ống xả có chiều cao phù hợp.
III.4.2.2. Công nghệ sản xuất giầy
- Khái niệm
* Giầy dép là một phần trang phục của con ng−ời, có tác dụng bảo vệ đôi chân khỏi tác động của bên ngoài, đồng thời cũng là phần phục trang làm đẹp cho đôi chân
* Có rất nhiều loại giầy dép nh− giầy vải, giầy da, giầy thể thao, giầy bảo hộ lao động, dép, sandal...
- Kết cấu và đặc điểm
+ Chỉ bộ phận che phủ toàn bộ phía trên bên trên bàn chân của chiếc giầy. Mũ giầy th−ờng đ−ợc làm bằng da mềm, vải, giả da, cao su, chất dẻo…đ−ợc hình thành bởi các chi tiết bên ngoài, các chi tiết loatas bên trong và các chi tiết tăng c−ờng ở giữa.
+ Các chi tiết bên ngoài: làm từ da, vải, hoặc giả da hoặc phối hợp…các chi tiết này đ−ợc thiết kế lắp ráp với nhau theo nhiều kiểu tạo nên kiểu giầy
+ Các chi tiết lót: nằm ở bên trong, tiếp xúc trực tiếp với chân, chúng đ−ợc làm từ các loại vải lót, da mềm, vải không dệt có tác dụng cải thiệt hình thức bên trong và làm cho việc di lại đ−ợc dễ chịu.
+ Các chi tiết tăng c−ờng: nằm giữa các chi tiết bên ngoài và chi tiết lót. Chúng có tác dụng làm tăng c−ờng mũ giầy ở những chỗ chịu lực mạnh nhất khi căng trên phom giầy
* Đế giầy
+ Đế giầy dùng để đỡ toàn bộ trọng l−ợng cơ thể, bảo vệ chân chống tổn th−ơng, ảnh h−ởng của thời tiết, chịu uốn dẻo và chịu mài mòn…bao gồm các phần đỡ, phần bên trong, phần tiếp xúc
+ Phần đỡ: chúng gồm đế trong và là chi tiết gắn vào phom, tiếp xúc với bàn chân
+ Phần bên trong: các chi tiết bên trong bao gồm: độn cứng, tăng c−ờng độn, độn đế, đế trung gian
+ Phần tiếp xúc: bao gồm đế ngoài, đế lửng, gót và phủ gót.
* Công nghệ sản xuất giầy
Theo công nghệ truyền thống có 3 b−ớc để sản xuất giầy hoàn chỉnh: Pha cắt, may mũ, và ráp đế, ngoài ra còn một số công đoạn độc lập là làm đế các loại cho giầy da, giầy thể thao và giầy l−u hoá.
+ Pha cắt
Tr−ớc khi pha cắt th−ờng có công nghệ bồi tráng đối với ccs nguyên vật liệu là vải hoặc giả da, công đoạn này là mấu chốt của công nghệ chống nấm mốc cho các sản phẩm đầu vào
Có nhiều ph−ơng pháp cắt, ph−ơng pháp vạch chì cắt tay, ph−ơng pháp đập bằng dao, ph−ơng pháp cắt bằng công nghệ CAD,CAM
+ Công nghệ may
May các chi tiết đã đ−ợc pha cắt theo trình tự các b−ớc công nghệ để tạo ra sản phẩm mũ giầy hoàn chỉnh
+ Gò ráp hoàn chỉnh
Gò (ráp) là quá trình kết hợp các chi tiết đế và mũ để tạo thành giầy thành phẩm