Sågsättets inverkan på virkeskvaliteten efter torkning

Transkript

1 D31 D Ove Söderström, Johan Sederholm Sågsättets inverkan på virkeskvaliteten efter torkning The Influence of the Sawing Met on the Quality Af ter Drying Trätek )R TRÄTEKNISK I C)RSKNIN(

2 RATTELSEBLAD TILL RAPPORT TabeU 1: Står: K48 Ratböj före torkning s (ram/3m) 7,1 6,6 4,4 5,3 Anmärkning Raksågade (42 st) Kurvsågade (42 st) SkaU stå: K48 Ratböj före torkning s (rara/bm) 4,4 5,3 7,1 6,6 Anmärkning Raksågade (42 st) Kurvsågade (42 st)

3 Ove Söderström och Johan Sederholm SÄGSÄTTETS INVERKAN PÄ VIRKESKVALITETEN EFTER TORKNING THE INFLUENCE OF THE SAWING METHOD ON THE QUALITY AFTER DRYING TräteknikCentrum, Rapport I Nyckelord curve sawzng quality control wood drying Stockholm april 1988

4 Rapporter från TräteknikCentrum är kompletta sammanställningar av forskningsresultat eller översikter, utvecklingar och studier. Publicerade rapporter betecknas med I eller P och numreras tillsammans med alla utgåvor från Träteknik- Centrum i löpande följd. Rapporter kan som regel beställas kostnadsfritt i ett exemplar av medlemsföretag. Ytterligare beställda exemplar faktureras. Citat tillätes om källan anges. TräteknikCentrum betjänar de fem industrigrenarna sågverk, trämanufaktur (snickeri-, trähus-, möbel- och övrig träbearbetande industri), träfiberskivor, spånskivor och plywood. Ett avtal om forskning och utveckling mellan industrin och Styrelsen för Teknisk Utveckling (STU) utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och externa resurser. Träteknik Centrum har forskningsenheter, förutom i Stockholm, även i Jönköping och Skellefteå. Reports issued by the Swedish Institute for Wood Technology Research comprise complete accounts for research results, or summaries, surveys and studies. Published reports bear the designation I or P and are numbered in consecutive order together with all the other publications from the Institute. Member companies may generally order one copy of any report free of charge. A charge will be made for any further copies ordered. Extracts from the text may be reproduced the source is acknowledged. provided The Swedish Institute for Wood Technology Research serves the five branches of the industry: sawmills, manufacturing (joinery, wooden houses, furniture and other woodworking plants), fibre board, particle board and plywood. A research and development agreement between the industry and the Swedish National Board for Technical Development (STU) forms the basis for the Institute's activities. The Institute utilises its own resources as well as those of its collaborators and other outside bodies. Apart from Stockholm, research units are also located in Jönköping and Skellefteå.

5 INNEHALLSFÖRTECKNING 1. SAMMANFATTNING 3 2. INLEDNING 4 3. EXPERIMENT Sågningen Torkningen 6 4. UTVÄRDERING OCH DISKUSSION 8 5. SLUTSATSER SUMMARY REFERENSER 13 Sid

6 1. SAMMANFATTNING Kurvsågning av virke innebär a t t stockens naturliga form följs. Volymsutbytet blir ca 2% högre än vid raksågning. Föreliggande arbete indikerar att även kvalitetsutfallet förbättras med kurvsågning. Detta blir särskilt väl uttalat då temperaturnivån i torkningen är förhållandevis låg. Ett preliminärt resultat har redovisats vid en internationell konferens hållen i Skellefteå 1987 (Söderström and Sederholm 1988).

7 2. INLEDNING I de svenska sågverken är intresset fokuserat på att få ut maximal volym utsågade trävaror ur varje stock. Det är emellertid viktigt att se t i l l produktionen i sin helhet och den intressantaste faktorn torde vara det totala värdeutbytet. Genom att förse sågen med en kurvsågningsutrustning kan volymsutbytet öka ca 2% (Sederholm, 1984). Kurvsågningen innebär att sågsnittet följer stockens naturliga form, vilket dels innebär att de inre spänningarna i utsågat virke torde bli mindre, dels att märgen inte ligger inuti någon av bitarna. Bägge dessa förhållanden leder naturligt t i l l att man v i l l pröva hypotesen att kurvsågat virke har mindre sprickor efter torkning än raksågat. Detta arbete avser att pröva denna hypotes. Om den är sann betyder det, att det finns ytterligare argument för att installera kurvsågningsutrustning, ty både volyms- och kvalitetsutbytet ökar.

8 3. EXPERIMENT Två experiment har utförts i Träteks mobila laboratorietork med furu plankor i dimensionen 75 x 150 mm. I varje torksats var hälften raksågat och hälften kurvsågat. Uttagning av stockar för sågning skedde från ett och samma parti, varför det med stor signifikans kan hävdas, att ursprungsmaterialet t i l l de två sågsätten var lika. 3.1 Såqninqen Det vanligaste sågningssättet vid svenska sågverk är fyrsågning. Viktigt är att första sågen sågar rakt, ty kantkrok tolereras ej. Vid kurvsågning är det befogat att rotera stockkroken vertikalt i första sågen, så att andra sågen följer blockets volymsnitt. Detta anses utgöra en god approximation på att sågning sker genom märgen, men några experimentella verifi kationer på hur nära föreligger inte. Därför har det alternativa namnet märgsågning inte använts här utan istället kurvsågning, som rätteligen borde benämnas avsiktlig kurvsågning. Det första experimentet utfördes med timmer från Färila Sågverk i Ljusdal. Båghöjden, som är ett mått på stockarnas krokighet, var i medeltal ca 15 mm, vilket är ett normalt värde. Kurvsågningsutrustningen fungerade någorlunda tillfredsställande och uppmätning gjordes av personal från Träteks Industriservice. I samband med mätning av ingångsfuktkvoten och densiteten togs en provbit ut ca 30 cm in från varje plankända (se nedan). På de bitar, som härrörde från toppändar, bestämdes märgens läge och avståndet från virkesytan mättes. I en ideal märgsågning skall märgen befinna sig på avståndet halva sågsnittsbredden från ytan. Om märgen befinner sig längre bort än hela sågsnittsbredden, betyder det att märgen återfinns i den andra virkesbiten och märgsågningen är inte helt lyckad. Vid denna sågning blev medelvärdet på märgavstånden 1,3 mm för de raksågade bitarna. För de kurvsågade bitarna hamnade märgen i medeltal 4 mm inne i biten. Detta skulle kunna tolkas som att märgsågningen misslyckats helt, men det finns två invändningar t i l l en sådan slutsats. Det första är att bara en enda punkt på plankan är uppmätt och den befinner sig i toppänden. Det viktigaste partiet är på plankmitten och här föreligger inga värden. Halva antalet prover härrör från rotänden, men dessa torde ge ännu osäkrare resultat, ty kurvsågningsutrustningen slutar arbeta, när sista biten på stocken sågas. Den andra invändningen är att sågning har skett utefter blockets mittlinje, och hur väl den linjen följer märgen är inte utrett (se ovan). Det andra experimentet utfördes med timmer från Ala Sågverk i Söderhamn. Båglinjen mättes här med TINA och medelvärdet blev mycket högt, ca 40 mm (figur 1). Även här hamnade märgen utanför biten i medeltal (0,3 mm) för raksågade bitar, men 0,9 mm inne i biten för kurvsågade. Kommentaren ovan torde vara giltig även här beträffande tolkningen av dessa siffror.

9 Prov AU 17 november 1987 T r Bighöjd Figur 1. Absoluta frekvensen av stockarnas båghöjd vid sågningen i Ala 3.2 Torkningen I bägge partierna uppmättes ingångsfuktkvoten och densiteten genom att ena hälften av proverna togs ut ur toppänden och andra hälften ur rotänden. Dessutom uppmättes flatböjen före torkning och värdet reducerades t i l l standardlängden 3 ro. Vid paketläggningen lades varannan planka från raksågade. Detta förfarande garanterade en homogen blandning av de två virkespartierna i torksatsen. Efter torkningen uppmättes slutfuktkvoten och relativa sprickarean på vanligt satt (se exempelvis Söderström 1988). Flatböj, kantkrok och skevhet uppmättes också och värdena hänfördes t i l l standardlängden 3 m. Värdena är presenterade i tabell 1. Det första experimentet utfördes vid konstant våttemperatur 38 C och det andra vid 50 C. Bägge torkningsschemata var Malmquists modell 3 (Malmquist 1988).

10 (O <v u ta u -H M a Ui 0) O o; > H -P (O rh 0) M c H C M :<d S < C in w nj i-i 'O z OT (TJ ov» (O W ^ P O) > to ro. v 4-) 4J 00 (0 o w W ro (0 in M p ^ ^ 3 3»-^ <P 4J (0 «d <u 0) M "O OJ p TJ TJ 0) «tj T3 0) <0 (0 O. cr«(0 On CP C7«B <0 C7«B <0 <0 0) (0 «0 0) (0 to 4J > in P u M p > p <0 <0 3 nj <0 3 > > CM "W" CM»- ro «r m ro o-i o CM 00 CM CM CM T ro ro ro O 00 CM in o oo 00»sr ro "O" ro ro u o p o > O U c 10 ro oo in ^ 3 e 3 P 0) P H W C 0) T3 t-i a> o O) s CP r-> C ro :0 -H 10 X> C m 4J M a (OM O O) M :0 i-> C :0 -H -P M to.-i M O -P ^ ro CM oo oo CM CM o «r ro ' j ' in CO O «- CM <Ti in (T3 CO.p CO (0 cn ro e :0 M 4J C OJ E H P 0) a w W M <U tj :0 CO 0) W 4J SJ ^ 3 3 ov» I 3 E P (O O ^ T~ CM fm vx) 'J* CO <^ rm r~ ro m in n m in ^ Pl P1 w CQ I H U M I o; 0) 4J B o< C e x: OJ 3 u s e CO CM IX>

11 4. UTVÄRDERING OCH DISKUSSION Det aritmetriska medelvärdet av deformationerna och relativa sprickareorna beräknades t i l l i k a med motsvarande standardavvikelser. Vid analys av deformationerna har antagits att de är linjärt normalfördelade. För försöket med våttemperaturen 38 C gällde att flatböjen var signifikant mycket större för kurvsågade bitar än för raksågade före torkning. Det kan vara ett resultat av kurvsågningstekniken, men kan också komma från inre spänningar i virkesbiten. När detta försök utfördes förelåg en extrem kyla, vilket medförde att virket var djupfryst under hela hanteringen fram t i l l torkningen. Denna skillnad i flatböj kunde inte observeras vid försöket med våttemperaturen 50 C. Detta är anmärkningsvärt, enär stockarnas båghöjd var så extremt stor i detta fall (se figur 1), men stöder kanske hypotesen att flatböjen emanerar från inre spänningar. En annan tänkbar förklaring är att virket var mycket plastiskt, eftersom ingångsfuktkvoten var hög (se tabell 1). Dessutom var detta virke aldrig djupfryst. Efter torkning kunde inga signifikanta skillnader i några deformationer observeras mellan rak- och kurvsågade bitar. Detta gällde virke torkat vid båda våttemperaturerna. De relativa sprickareornas fördelningsfunktioner från de två experimenten med två olika våttemperaturer visas i figurerna 2 och 3. Det parameterfria Wilcoxontestet användes i bägge fallen. Vid 38*^C våttemperatur detekterades en signifikant skillnad i relativ sprickarea för rak och kurvsågade bitar. Det framgår också klart av figur 2.

12 Mil llll llll Cumulative distribution functi ons ' ! 1 i"'"' ' LxC.;.. r / : / Strht Curve llll llll 0. 5 : III 1 Mil llll llll 0 I I I 1 1 _ 1 J i _. i l l l l l l l l l 1 I I I 1 1 C Fel.check area llll Figur 2. Fördelningsfunktionen för relativa sprickarean för rak- och kurvsågade bitar efter torkning med våttemperatur 38 C. Däremot kunde vid våttemperaturen 50 C inte denna skillnad signifikant påvisas och även detta framgår av figur 3. Som påpekats tidigare är detta test svagt (Söderström 1988). Kolmogorov-Smirnov-testet används ej i något f a l l, enär det finns vissa oklarheter i vad det tillgängliga programmet egentligen gör (Söderström 1988). Vidare gjordes i detta fall inga försök att transformera den relativa sprickarean t i l l en linjärt normalfördelad variabel. Anledningen t i l l detta är att många bitar klassas som sprickfria utan att egentligen vara det. Under en viss relativ sprickareanivå går inte sprickorna att mäta och frekvensfunktionen blir missvisande (jfr Söderström 1988). Det aritmetriska medelvärdet på relativa sprickarean kan relateras t i l l en nedklassning från o/s t i l l lägre sort p g a sprickor (Malmquist 1984).

13 10 Värdena är presenterade i tabell 1 tillsammans med det 95-procentiga konfidensintervallet för medelvärdet. I denna nedklassningssiffra ingår även relativa sprickareor från sådant virke som aldrig skulle kunna ha blivit klassat som o/s p g a andra skäl. För att kunna använda siffrorna generellt måste antagas att allt virke är lika sprickbenäget oavsett stockklassningen. Det är långt ifrån självklart att så är fallet. _ 1 1 Cumulative distribution functions '1 1 Strht Curve Ull [) o, F 0.4 O zz./^^ " ; r Ull II Rel.check area Figur 3. Fördelningsfunktionerna för relativa sprickarean för rak- och kurvsågade bitar efter torkning med våttemperaturen 50^C.

14 11 5. SLUTSATSER I vissa fall föreligger en stor flatböj hos det kurvsågade virket före torkningen, vilket kan vara besvärande vid ströläggningen. Efter torkningen går det inte att detektera några skillnader i deformationen, således ej heller flatböj, mellan rak- och kurvsågade bitar. Det gäller vid båda de använda temperaturnivåerna i torkningsprocessen. Vid låg temperaturnivå i torkningen förefaller raksågat virke spricka mer än kurvsågat. Skillnaden ar signifikant och påverkar nedklassningen. Att försöka kvantifiera skillnadens storlek i nedklassningen är givetvis mycket vanskligt. De i tabell 1 redovisade siffrorna på nedklassningen är ytterst osäkra och bör användas restriktivt. De torde emellertid återspegla en tendens. Om temperaturnivån höjs i torkningsprocessen spricker virket mindre (Malmquist 1984). Den generella sänkningen av sprickareanivän medför att skillnaden i relativ sprickarea mellan rak- och kurvsågat virke minskar och skillnaden är inte ens signifikant. Det betyder att de i tabell 1 redovisade skillnaderna i nedklassning inte är signifikanta, även om siffervärdena är olika. Detta återspeglar osäkerheten i att ange sprickmängden i form av en nedklassningssiffra. I bägge försöken har ursprungstimret varit homogent blandat och det kan svårligen hävdas att materialegenskaperna har varit olika för rak- och kurvsågade bitar. Detta betyder att det vore intressant även här att införa individualiserade mätningar av varje virkesbit och sedan använda avancerade analysmetoder, något som föreslagits tidigare (Söderström 1988). Ett alternativ t i l l en mera praktiskt inriktad utvärdering är att följa upp nedklassningen p g a sprickor från olika sågverk, dar man rak- och respektive kurvsågar. För att kunna säkerställa framtagna siffror krävs ett mycket stort antal virkesbitar och höga krav på sorteringar med åtföljande dokumentation. Detta projekt har finansierats med medel från Träteks ramprogram. Sågningen har skett dels vid Färila Sågverk, dels vid Ala Sågverk. Vid bägge sågverken har personal ställts t i l l förfogande. Stefan Qviberg och Kjell Bernhardsson från Träteks Industriservice har hjälpt till vid sågningarna. Torkningarna har utförts i Träteks mobila laboratorietork av Äke österman på Trätek. Författarna tackar alla inblandade för deras insatser.

15 12 6. SUMMARY One way of increasing the volume yield in Swedish sawmills is to install equipment for curve sawing. By this sawing method the pith of the tree is approximately followed and a natural conjecture is that the internal stresses in the sawn lumber decrease in comparison with those in straightsawn lumber. With less internal stresses the amount of surface checks is expected to be smaller. The results from these measurements indicate that curve sawn lumber has less surface checks than straight sawn. This difference is apparent when a low temperature level is used in the drying process, but less clear at a high temperature level. The deformations measured after drying are the same for the two sawing methods.

16 13 7. REFERENSER torknings Malmquist L, 1984: "Compound-torkning av virke. En analys av skador", TräteknikRapport nr 62. Malmquist L, 1988: Rapport under utarbetande. Sederholm J, 1984: "Optimerat sågutbyte förutsätter noggrann mätning och många kontroller", TräteknikRapport nr 55. Söderström O, 1988: "Inverkan av stora blåsdjup i kammartorkar", TräteknikCentrum. Rapport under tryckning. Söderström O, and Sederholm J, 1988: "The influence of the sawing method on the quality of dried lumber". Reprint from the International Conference "Stress development and degrade during wood drying", Skellefteå, Sweden, September 28 - October 2, TräteknikCentrum, Rapport I

17 Detta digitala dokument skapades med anslag fran Stiftelsen Nils och Dorthi Troédssons forskningsfond TräteI<nikCentrum "RÄTEKNISK FORSKNING Box 5609, STOCKHOLM Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: Telex: tratek s Telefax: Huvudenhet med kansli Asenvägen 9, JÖNKÖPING Telefon: Telefax: ISSN SKELLEFTEÅ Besöksadress: Bockholmsvägen II Telefon: Telefax: Telex: expolar s