Dick Sandberg

The influence of pith and juvenile wood on proportion of cracks in sawn timber when kiln dried and exposed to wetting cycles

The presence of macroscopic cracks has been determined after cycles of drying and wetting of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Norway spruce (Picea abies Karst).

Distortion and visible crack formation in green and seasoned timber: influence of annual ring orientation in the cross section

This work describes distortion (bow, crook, twist, cup) and the formation of visible cracks in green and seasoned timber of Scots pine and Norway spruce. Distortion and crack formation have been evaluated according to the original location in the cross section of the log. The purpose is to describe differences in distortion and crack formation between sawn timber taken from star sawing and from traditional sawing patterns. Bow and crook develop in the green timber immediately after sawing as a result of growth stress release. Drying and conditioning in general lead to a marginal increase in bow, but crook may show a large percentage increase depending on the location of the wood in the cross section. Twist and cup do not occur directly after sawing, but arise during seasoning of the wood. In sawn wood, the juvenile wood has a major influence on the twist. This means that timber sawn close to the pith shows a greater twist than timber sawn away from the pith. This is a consequence of the fibre orientation in this timber. Cupping increases with decreasing radius of curvature of the annual rings in the cross section of the timber. Cracks occur in timber before seasoning. The pattern of crack formation is the same in both pine and spruce; timber sawn close to the pith or with pith enclosed exhibits a considerably larger number of visible cracks than timber sawn away from the pith. Cracks occur mainly on surfaces orientated to the pith, a fact that becomes clearer when timber is observed close to the pith. Seasoned star-sawn timber with a rectangular cross section has bow and crook of the same extent as or less than that of timber sawn according to traditional sawing patterns. Seasoned star-sawn timber with a triangular cross section has high bow, but the crook is low. Star-sawn timber does not show any cup and has a good shape stability according to the geometrical shape in the cross section. It also has a very small twist and shows very few visible cracks after seasoning.ZusammenfassungDie vorliegende Arbeit beschreibt Verformung (Biegung, Längskrümmung, Verdrehung, Schüsselung), sowie die Bildung sichtbarer Risse in frischem und getrocknetem Kiefern- und Fichtenholz. Verformung und Rißbildung wurden entsprechend ihrer ursprünglichen Lage auf dem Rundholzquerschnitt beurteilt. Dabei ging es darum, Unterschiede in der Verformungs- und Rißbildung zwischen geschnittenem Holz nach dem Sternsägeverfahren, sowie aus traditioneller Sägung zu beschreiben. Verbiegung und Längskrümmung entwickeln sich in frischem Holz sofort nach dem Sägen durch Nachlassen der Wachstumsspannung. Trocknen und Konditionieren führen im Allgemeinen zu einer marginalen Zunahme der Verbiegung, wobei Längskrümmung abhängig von ihrer Lage im Querschnitt zu einem großen Prozentsatz zunimmt.Verdrehung und Schüsselung treten nicht direkt nach dem Sägen auf, sondern während der Trocknung. In geschnittenem Holz hat Juvenilholz einen beträchtlichen Einfluss auf die Verdrehung. Das bedeutet, dass nahe am Mark geschnittenes Holz eine größere Verdrehung aufweist, als bei größerem Abstand zum Mark. Dies ergibt sich aus der Faserorientierung. Schüsselung nimmt zu mit der Radiuskrümmung der Jahresringe im Querschnitt. Risse im Holz treten vor der Trocknung auf. Die Muster der Rissbildung in Kiefern- und Fichtenholz sind gleich. In Marknähe, oder das Mark einschließend geschnittenes Holz weist eine wesentlich größere Anzahl an sichtbaren Rissen auf, als in Abstand zum Mark geschnittenes Holz. Risse treten überwiegend auf Oberflächen mit Orientierung zur Markröhre hin auf – diese Tatsache wird deutlicher wenn man das Holz nahe der Markröhre beobachtet.Getrocknetes sterngesägtes Holz mit rechteckigem Querschnitt weist Verbiegung und Längskrümmung in selbem oder geringerem Maße auf, als nach traditionellem Muster gesägtes Holz. Getrocknetes sterngesägtes Holz mit Dreiecksquerschnitt hat eine hohe Verbiegung, aber die Krümmung ist niedrig. Sterngesägtes Holz weist keine Schüsselung auf, hingegen aber gute Formstabilität analog der geometrischen Form des Querschnitts. Ebenso ist die Verdrehung nach der Trocknung nur geringfügig mit einigen wenigen Rissen.

Radially sawn timber : The influence of annual ring orientation on crack formation and deformation in water soaked pine (Pinus silvstris L) and spruce (Picea abies Karst) timber10.1007/s001070050224

This work decribes deformation and crack formation in sawn timber of pine and spruce after first drying and subsequent cycles of resoaking in water and drying. The influence of annual ring orientation and the occurrence of juvenile wood was determined. In addition, the influence of compression wood, annual ring orientation at the edges of the cross section, the position of the board surface in relation to the pith, and the condition of the board surface i.e. whether wet or dry during resoaking were studied.When timber is exposed to repeated cycles of wetting and drying, warp, viz spring, bow, twist and cup, increases and is greater after the first cycle. The influence of annual ring orientation on spring, bow and twist depends on the type of deformation and on the kind of wood. Generally, the results indicated that timber with vertical and semi (half) vertical annual rings show less deformation (mean values) than plain sawn timber and timber containing pith. Cup is mainly caused by transverse anisotropy and is strongly influenced by the radius of the annual ring. Therefore, timber with vertical annual rings do not show any cup.Spring, twist and, especially bow are strongly influenced by compression wood. Large amount of compression wood in sawn timber increases such deformation.The distance between sawn timber in the log and the pith with surrounding juvenile wood is of vital significance for cracking. During moisture cycling, the amount of boards that develop cracks increased irrespective of their prior location in the cross section of the stem.Timber sawn from near the pith or distinctly containing pith has a higher relative crack length compared to timber sawn away from and lacking pith. In timber exposed to repeated cycles of wetting and drying the crack length increases irrespective of its prior location in the stem.ZusammenfassungIn diesem Beitrag werden Verwerfung und Rißbildung von Kiefern- und Fichtenschnittholz nach dem ersten Trocknen und mehreren Feuchtezyklen baschrieben. Der Einfluß der Jahrring-Orientierung und des Anteils an juvenilem Holz wurde bestimmt. Zusätzlich wurden untersucht der Einfluß des Druckholzanteils, der Jahrring-Orientierung an den Hirnflächen, die Position der Bretter in Bezug auf die Markröhre sowie die Bedingungen der Brettoberfläshen (ob sie während des Feuchtezuklus foucht wurden oder trocken blieben). Die Verwerfungen (Krümmung, Flügligkeit, Schüsseln) verstärkten sich nach dem ersten Feuchtezyklus. Der Einfluß der Jahrring-Orientierung hängt von der Art der Verwerfung und von der Holzart ab. Allgemein zeigen Bretter mit stehenden oder halbstehenden Jahrringen im Mittel geringere Verwerfungen als solche mit liegenden Jahrringen oder mit Markröhrenanteil. Schüsseln entsteht bevorzugt bei anisotropen Querschnitten und hängt stark vom Radius der Jahrringe ab. Bei Brettern mit stehenden (vertikalen) Jahrringen tritt Schüsseln nicht auf. Längsverwerfung, Flügligkeit und vor allem Krümmung werden stark vom Anteil an Druckholz beeinflußt. Für die Rißbildung ist der Abstand des Brettes von der Markröhre und dem juvenilen Holz ausschlaggebend. Während der Feuchtezyklen ist der Anteil der Bretter mit Rißbildung unabhängig von ihrer ursprünglichen Position im Stammquerschnitt.

Radially sawn timber : Star-sawing : a new method for producing timber with vertical annual rings

This work presents a new method of sawing to produce pith-free timber with vertical annual rings and without juvenile wood. The method, which is called star-sawing, gives sawn timber with two different shapes, viz, conventional timber with a rectangular cross-section and timber with a triangular cross-section. The volume yield for star-sawing has been determined with the help of computerized simulations and trial sawings. The results show that star-sawing is best suited for logs with a top diameter greater than 200 millimetres. Both a high volume yield and suitable dimensions of the sawn timber were then obtained. The volume yield of timber with vertical annual rings in star-sawing is about 0.70 calculated with regard to the top cylinder volume under bark.ZusammenfassungDieser Beitrag beschreibt eine neue Herstellungsmethode für Schnittholz mit stehenden Jahrringen ohne Mark und juveniles Holz. Das sog. Sternsägen führt zu Schnittholz mit zwei unterschiedlichen Formen: neben konventionellen rechteckigen Querschnitten ergeben sich dabei auch dreieckige Querschnitte. Die Volumenausbeute beim Sternsägen wurde sowohl durch Computersimulation als auch durch Probesägen bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, daß das Sternsägen am besten für Stämme mit mehr als 200 mm Durchmesser geeignet ist. Dabei werden sowohl hohe Ausbeuten als auch geeignete Dimensionen des Schnittholzes erzielt. Die Ausbeute an Schnittholz mit stehenden Jahrringen beträgt beim Sternsägen etwa 70% bezogen auf das Zylindervolumen des Stammes ohne Rinde.

Radially sawn timber. Gluing of star-sawn triangular profiles into form-stable products with vertical annual rings

A method is presented for the gluing of star-sawn triangular profiles of pine (Pinus silvestris L.) into form-stable wood products with vertical annual rings. The triangular profiles are free from pith and from most of the juvenile wood. The method is based on dried and conditioned triangular profiles. Undesired defects are removed and the wood is finger-jointed into long lengths. In the finger-jointing, consideration is given to the appearance and annual ring orientation of the jointed materials. After the jointing, the triangular profiles are planed and glued into rectangular blocks with vertical annual rings. These blocks can then e.g. be used as construction beams or be sawn up into solid wood panels,A pilot plant has been built for the manufacture of knot-free solid wood panels based on the proposed method. Results show a total volume yield of 53.8%. Three critical production stages can be distinguished: removal of knots and defects, planing, and division of blocks into boards. These three operations are together responsible for more than 93% of the total losses in the manufacture. The removal of knots and defects meant a volume loss of 12.8%. 13% of the manufactured units were 2.1 m long without finger-jointing and free from knots and other defects. The average length of the remaining pieces used for finger-jointed units was 0.41 m.ZusammenfassungDiese Arbeit beschreibt eine Methode zum Verleimen von sterngesägten Dreikantprofilen aus Kiefernholz zu formstabilen Produkten mit stehenden Jahrringen. Die Dreikantprofile sind frei von Mark und überwiegend auch von juvenilem Holz. Verwendet werden getrocknete und konditionierte Profile. Unerwünschte Holzfehler werden ausgeschnitten. Danach werden die Werkstücke durch Keilzinkung längs verleimt, wobei auf das Aussehen und die Ausrichtung der Jahrringe geachtet wird. Nach dem Hobeln werden diese Dreikantwerkstücke zu rechteckigen Blöcken mit stehenden Jahrringen verleimt. Die Blöcke können z.B. für Konstruktionszwecke verwendet oder zu Brettern oder Platten aufgesägt werden. Im Pilotmaßstab werden inzwischen astfreie Platten nach dieser Methode hergestellt. Insgesamt wird eine Volumenausbeute von 53,8% erzielt. Drei kritische Produktionsschritte sind dabei zu beachten: Entfernen der Äste und sonstiger Fehler, Hobeln sowie Auftrennen in Bretter. Bei diesen drei Produktionsschritten fallen über 93% des Massenverlustes an. Das Entfernen der Holzfehler führt zum Verlust von 12,8% des ursprünglichen Volumens. 13% der Werkstücke hatten eine Länge von 2,1 m (astfrei, vor dem Verleimen). Die durchschnittliche Länge der übrigen zum Verleimen verwendeten Stücke betrug 0,41 m.

The influence of annual ring orientation on strength and dimensional changes during moisture variation in finger joints

The influence of annual ring orientation on strength and dimensional changes during moisture variation in finger joints.

Bending strength of I-beams with webs of wood-fibre board and flanges of star-sawn triangular profiles

To determine some bending strength parameters of I-beams with triangular flanges and wood-fiber board webs.