The influence of wood quality on lumber drying distortion

Abstract - Commercial experience with the sawing of logs from fast-grown plantations has shown that there can be significant drying distortion associated with the presence of juvenile wood. In New Zealand this is a growing concern due to the reduction of rotation ages for radiata pine (Pinus radiata D Don) to around 25-30 years. The purpose of this analysis was to use the results of sawing studies to identify some of the major factors affecting distortion of the final product (structural lumber in this case) and test the feasibility of modeling the relationships. Analyses of some 9 000 individual boards (100 x 40 and 100 x 50 mm) from 1 000 logs indicated the need to take into account a range of factors relating to the raw material (logs), secondary processing technology (sawing pattern, drying method and the influence of planing), product (lumber dimensions) and standards (grading rules). The strong propensity for lumber from small diameter and physiologically young logs to degrade was confirmed and over 90% of the problem was related to twist rather than crook or bow. In the worst cases (small juvenile logs, low temperature drying, no planing) up to 80% of the boards were categorized as 'rejects'. At the other extreme, large diameter mature logs dried according to recommended practices and those that were machined to final size showed around a 5% rate of rejection. Diameter was shown to be the most influential log property. Spiral grain was also important due to its influence on twist during drying; it is greatest in juvenile wood which forms a greater proportion in small diameter logs. The analyses showed that both diameter and spiral grain are related to twist. Unfortunately, spiral grain is a little known feature of plantation pines, and is only now gaining the research attention it deserves. The results presented here indicate that log diameter of radiata pine is a good indicator of the propensity for lumber to twist during drying. Since this can be predicted using forest management models, it is proposed to extend the capability of predictive models by modifying them to assess the yields of dried, finished products.

Résumé - L'effet de propriétés du bois sur les défauts du séchage. L'expérience industrielle récente de débit de grumes, provenant de plantations à croissance rapide, montre qu'un degré significatif de déclassement peut survenir au séchage. Ce déclassement serait associé à la présence de bois juvénile. Ce problème est préoccupant en Nouvelle-Zélande étant donné que la révolution en plantations de pin radiata (Pinus radiata D Don) a été réduite à environ 25-30 ans. La présente étude vise à utiliser les résultats d'études de séchage pour identifier les causes majeures de gauchissement dans des produits finaux (dans le cas présent, des membrures structurales) ainsi qu'à tester la faisabilité de la modélisation des causes et effets. L'analyse de quelque 9 000 débits (100 x 40 et 100 x 50 mm) provenant de 1 000 grumes indique la nécessité de considérer une série de facteurs reliés tant à la matière première (grumes) qu'aux procédés de transformation secondaires (schémas de débitage, méthode de séchage et influence du rabotage), aux produits (dimentions des débits) et aux standards (règles de classification). Une forte tendance au déclassement a été confirmée chez les débits provenant de grumes de faible diamètre et physiologiquement juvéniles et plus de 90 % des problèmes étaient reliés au gauchissement en torsion plutôt qu'au gauchissement de rive ou à plat. Dans les pires cas (grumes juvéniles de faible dimention, séchage à basse température, pas de rabotage) près de 80 % des débits entraient dans la catégorie des « rejets ». À l'autre extrême, les débits provenant de grumes matures et de fort diamètre, séchés à l'aide de cédules en usage dans l'industrie et rabotés montraient aussi peu que 5 % de rejet. La propriété qui contribuait le plus en termes d'explication de la dégradation était le diamètre. La fibre torse était également importante étant donné l'influence qu'elle peut avoir sur le gauchissement en torsion au séchage. La fibre torse est présente en plus grande quantité dans le bois juvénile, qui constitue une plus grande proportion des grumes de faible diamètre. Les analyses montrent que le diamètre et la fibre torse sont corrélées au gauchissement en torsion. Malheureusement, peu d'informations sont disponibles à propos de la configuration de la fibre torse dans les pins de plantation, et ça n'est que récemment que ce problème s'est attiré toute l'attention qu'il mérite. Les résultats indiquent que le diamètre des grumes de pin radiata est un bon indicateur de la propention au gauchissement en torsion des débits au séchage. Étant donné que cette variable peut être prédite à l'aide de modèles d'aménagement forestier, il est proposé d'étendre le champ d'application de ces modèles pour y inclure la prédiction des rendements en produits finis séchés.