Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Integrated strength grading
2009 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

This work comprises strength grading for structural timber according to European standards and prediction of grade-determining properties by various technologies and in various stages of the sawmilling process. The detection technologies applied on logs were outer shape scanning, laser scattering, x-ray scanning and resonance analysis. For boards, microwaves, laser scattering, x-ray scanning, resonance analysis and visual scanning applied. Tracing of log rotation angle has been done to enable reconstruction of boards based on the log-scanning results. Modelling of strength, modulus of elasticity and density has been done using partial least squares. A method for deriving settings for structural grades based on several modelled properties has been proposed: the smallest increment algorithm. Classification to structural grades has been made by this algorithm and by classification trees, all validated according to the method stipulated in the standard. Visual override was studied by grading strictly on deformation criteria. Profitability of a grading process has been studied, based on relative net mill prices and production costs for structural timber and alternate grades from 2007. The quality of the grades has been briefly studied by analysis of the lower tail of some strength distributions. The result shows that all grade-determining properties must be estimated to achieve high raw material utilization and quality. The means for such estimation is not important, but the quality of the variables derived, based on the technology, is critical to the result. It was shown that tracheid-effect scanning by laser scattering gave variables valuable for strength prediction and that microwave signals in a very basic form provided more information than density alone. Log scanning by x-ray and resonance analysis enabled machine strength grading to the strength grade C40 already at the timber yard. It was indicated that the log-graded material below the 5th percentile was weaker than the board-graded material of the same grade. The result from pregrading by log grading showed itself in improved profitability for certain grade combinations and market conditions. As expected, the financial result is strongly dependent on the structural timber and alternate grade properties and price, grading accuracy and properties of the species. Different equipment can classify a specimen differently, although the final properties of the final grade fulfil the requirements for both machines. For this reason, it is important to select the stronger material in pregrading. Doing the opposite will alter the distribution to the unsafe side. The conclusion is that an integrated strength-grading process gives flexibility and enables the producer to meet well-defined customer specifications for structural wood products.

Abstract [sv]

Detta arbete omfattar sortering av konstruktionsvirke enligt Europeisk standard och uppskattning av klassificeringsgrundande egenskaper med hjälp av olika tekniker i olika steg av sågverksprocessen. De mättekniker som använts på stockar är skanning av yttre form, röntgenskanning, trakeideffektskanning och resonansanalys. På plankor användes mikrovågsskanning, trakeideffektskanning, röntgenskanning, resonansanalys och utseendeskanning. Stockens rotationsvinkel vid skanning och sågning har registrerats för att en rekonstruktion av plankorna baserat på information från skannrarna skulle kunna ske. Hållfasthet, E-modul och densitet har modellerats med partiella minsta kvadratmetoden. En metod för att ta fram inställningsvärden för maskinell sortering av konstruktionsvirke med hjälp av flera klassindikatorer föreslås: minsta inkrementmetoden. Klassificering har gjorts med denna och med klassificeringsträd, i samtliga fall kontrollerade genom den metod som är fastställd i standarden EN14081. Effekten av den visuella kompletteringssorteringen studerades enbart baserat på kraven för deformationer. Lönsamheten för en sorteringsprocess har studerats baserat på 2007 års nettopris vid sågverk samt produktionskostnader för konstruktionsvirke och alternativa produkter för samma år. En översiktlig studie av kvaliteten hos konstruktionsvirkesklasserna har skett genom analys av materialet i den lägre 5 % -fraktilen för några fördelningar. Resultatet visar att alla klassbestämmande parametrar måste uppskattas för att en hög kvalitet och högt råvaruutnyttjande skall erhållas. Med vilken teknik en sådan uppskattning görs är inte viktigt, men kvaliteten hos variablerna som baseras på mätningarna är kritisk för att nå ett gott resultat. Arbetet visade att trakeideffektskanning gav information som var värdefull för hållfasthetsuppskattning och att enkla variabler baserade på mikrovågssignaler ger mer information än enbart den som fås ur densiteten. Timmersortering baserat på röntgen och resonansanalys möjliggjorde sortering av konstruktionsvirkesklassen C40 redan på timmerplan. För timmersortering indikerades att plankorna i den lägre 5 % -fraktilen var svagare än motsvarande material och klass sorterat som plankor. Försortering av timmer var ekonomiskt gynnsamt under vissa marknadsbetingelser och för vissa klasskombinationer. Som förväntat berodde det ekonomiska resultatet starkt på prissättningen av konstruktionsvirke och alternativa produkter, sorteringsnoggrannheten och träslagets egenskaper. Olika utrustningar kan ge sorteringsresultat som uppfyller kraven, trots att de olika utrustningarna klassificerar en enskild planka olika. Av denna anledning är det viktigt att vid styrke-försortering välja ut det material som bedömts som starkare, eftersom det motsatta kommer leda till att hållfasthetsdistributionen förskjuts mot det osäkra hållet. Slutsatsen är att en integrerad hållfasthetssorteringsprocess ger flexibilitet och möjliggör för producenten att möta väldefinierade kundkrav för träprodukter ämnade för konstruktioner.

Place, publisher, year, edition, pages
Luleå: Luleå tekniska universitet, 2009. , 62 p.
Series
Doctoral thesis / Luleå University of Technology 1 jan 1997 → …, ISSN 1402-1544
Keyword [en]
Manufacturing engineering and work sciences - Manufacturing engineering
Keyword [sv]
Produktion och arbetsvetenskap - Produktionsteknik
Research subject
Wood Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-17394Local ID: 33837310-fc0d-11dd-9fef-000ea68e967bISBN: 978-91-86233-12-9OAI: oai:DiVA.org:ltu-17394DiVA: diva2:990399
Note
Godkänd; 2009; 20090216 (mattiasb); DISPUTATION Opponent: Professor Hans Joachim Blaß, Universität Karlsruhe, Tyskland Ordförande: Docent Johan Oja, Luleå tekniska universitet Tid: Tisdag den 17 mars 2009, kl 08.30 Plats: Hörsalen A-huset, Campus Skellefteå, Luleå tekniska universitetAvailable from: 2016-09-29 Created: 2016-09-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(7012 kB)2 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 7012 kBChecksum SHA-512
c1fc9712422493a5ba2983247e2828e07ffed369d587a3b6ea4730e4c3ebb5787c9daa08d98ef809ee05fc441a6218a3e1f451017986fc60918a29ec031f35bc
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Brännström, Mattias

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 2 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 14 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link