Element 4 : Hardwood initiative - Development of new processes and technologies in the hardwood industry : Best practices to avoid hardwood checking. Part 1. Hardwood checking - the causes and prevention
Transformative Technologies Program ; Project No. TT4.3.03
201005167
Location
Québec, Québec
Language
English
Abstract
Wood checking is a major problem that has a significant economic impact for hardwood producers and consumers. Wood checking can occur on logs, green lumber, dried lumber and final products during manufacturing, drying process, storage and end-use. Checking on wood products is caused by many internal and external factors such as wood species, moisture content, storage method, drying process, temperature, relative humidity, air flow velocity and solar radiation. While it is impossible to completely eliminate wood checking; it however can be controlled to an acceptable level with proper measures. The control measures include best practices in harvesting, storage, sawing, drying, chemical coatings, physical methods and controlling end-use environmental conditions. This report provides scientific information on the nature of different types of checks that may occur on various wood products, checking conditions and control measures.
Hardwood Initiative - Element 5: Development of new processes and technologies in the hardwood industry : Coloring and decolorizing wood via biotechnology
Transformative Technologies Program ; Project No. TT5.15
201002167
Location
Québec, Québec
Language
English
Abstract
Wood color has an important economical impact on wood products. The hardwood lumber industry is facing a particular increase in demand by their customers for wood with an attractive, consistent and specified color. Fungi are a specific group of micro-organisms that can affect wood color. Some fungal species produce various colorful pigments during their growth and can create a preferable color or pattern on wood products, whereas some other species produce bleaching enzymes that can clean unpleasant stained wood products. The objectives of this project were to increase the average value of the hardwood lumber product mix by developing a biological technology to eliminate undesirable wood colors and to produce attractive and consistent wood colors and patterns.
Thirty-five fungal species were selected for coloring wood of sugar maple, white birch and yellow birch, whereas 20 fungal species were selected for decolorizing stained wood (chemical or biological stains) of sugar maple, yellow birch and white pine. The wood samples were dip-treated for 30 seconds in spore suspensions and incubated at 25°C and 75% RH up to 8 weeks. Wood color changes were visually inspected weekly and final colors were measured with a colorimeter.
The results of coloring wood show that 15 fungal species are promising to color wood of sugar maple, white birch and yellow birch into red, brown, green, grey, black and purple. The heartwood was equally colored as sapwood with most fungal species. Application of 3 or more selected fungal species together on a piece of wood was able to produce a rainbow wood pattern with multiple colors. The process for coloring wood required 1-4 weeks. Weathering gradually reduced color intensity of biologically stained wood if without a protective coat.
The results of decolorizing wood show that 17 fungal species are promising: 10 fungal species were able to decolorize white pine blue stain, 3 species decolorize white pine coffee stain, 10 species decolorize sugar maple stains and 11 species decolorize yellow birch stains. Based on visual and instrumental evaluation for color brightness and uniformity of decolorized wood samples, 3 fungal species were identified as potential candidates for decolorizing white pine blue stain, 1 species for white pine coffee stain, 4 species for sugar maple stains and 4 species for yellow birch stains. The process for decolorizing wood required 2-8 weeks.
Élément 4 : Initiative de recherche sur les bois feuillus - Développement de nouveaux procédés et de nouvelles technologies pour le secteur des bois feuillus ; Meilleures pratiques pour éviter la formation de gerces et de fentes sur les produits de bois feuillus. Première partie - Gerces et fentes : causes et prévention
La formation de gerces et de fentes sur les produits du bois est un problème majeur pour les fabricants de produits de bois feuillus et les consommateurs. En effet, des gerces et des fentes peuvent se former sur les billes, les sciages verts et séchés et sur les produits finaux et ce, en cours de fabrication, de séchage, de transformation, d’entreposage et d’utilisation finale des produits du bois. De nombreux facteurs internes et externes influent sur la formation de gerces et de fentes. Signalons notamment l’essence, la teneur en humidité du bois, la méthode d’entreposage, les procédés de séchage, la température, l’humidité relative, la vitesse de l’écoulement de l’air et les rayons solaires. Bien qu’il soit impossible d’empêcher complètement la formation de gerces et de fentes, il est toutefois possible d’en limiter le nombre à un niveau acceptable par l’application de mesures appropriées. Parmi ces mesures, on compte non seulement les meilleures pratiques relatives à la récolte, à l’entreposage, au débitage et au séchage du bois, mais aussi l’utilisation de dispositifs mécaniques et le contrôle des conditions ambiantes de l’utilisation des produits finaux. Le présent rapport fait état de connaissances scientifiques sur la nature de différents types de gerces susceptibles de se manifester sur divers produits du bois, les conditions qui en favorisent la formation et les mesures de contrôle connexes.
L’objectif général du projet consistait en l’évaluation de la performance d’un système de détection des zones propices aux microfissures dans un contexte industriel et en l’estimation de sa rentabilité économique.
Des manufacturiers de lames de plancher et de panneaux collés sur chant pour composants de meubles font souvent face à un problème de microfissures en surface du bois. Ces microfissures sont généralement détectées suite à l’application de finition en usine et parfois même suite à la livraison des meubles ou à l’installation des lames de plancher chez le client. Le problème des microfissures s’avère donc très coûteux.
L’observation de composants de meubles et planchers en usine, au cours de projets de recherches antérieurs, a démontré qu’une proportion significative des microfissures se trouve positionnée dans des portions colorées du bois. Une revue de la littérature, menée dans le cadre du présent projet, révèle que les zones propices à la formation des microfissures sont caractérisées par des colorations spécifiques : des zones grisâtres expliquées par la présence de champignons de coloration, des zones marbrées caractérisées par la carie, les stries minérales et les inclusions d’écorce.
Les zones colorées propices à la formation de microfissures sont visibles en surface du bois. La détection en amont et le triage des sciages (secs et rabotés) favorables aux microfissures réduiraient de beaucoup les coûts reliés à ce problème. Le triage des sciages problématiques permettrait, entre autres, une assignation vers des produits adaptés où les pièces avec microfissures peuvent être utilisées.
L’objectif du projet consiste à développer une méthode de détection des zones du bois propices au développement de microfissures sur les sciages afin de réduire les coûts reliés à leur réparation. Une revue des technologies, offrant un potentiel de détection de ces zones, a été réalisée. Des rencontres ont eu lieu avec les chercheurs du Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ). Ces actions ont permis d’identifier un système de vision artificielle abordable et au potentiel intéressant.
La mise à l’essai du système à l’aide d’un échantillon de sciage et de composant, présentant toute une gamme de colorations et autres particularités, a permis de révéler la bonne performance de l’équipement pour la détection des zones grisâtres propres à la présence de champignons de coloration, des stries minérales et des inclusions d’écorce, toutes propices à la formation de microfissures. Toutefois, le système actuel distingue plus difficilement les zones marbrées dues à la présence de carie, plus particulièrement les portions blanchâtres ou plus pâles du bois. Des ajustements pourront être apportés au logiciel de traitement des images afin de rendre le système encore plus performant.
L’amélioration du système de vision, suite aux ajustements du logiciel de traitement d’images, devra être suivie d’un essai à l’échelle industrielle. Cet essai permettra une évaluation de la performance du système à grand volume de bois et une estimation économique de l’impact financier propre au triage des pièces problématiques. L’analyse économique devra considérer, entre autres, les coûts d’achat et d’utilisation du système, ainsi que les économies propres à la réduction des réparations ou remplacements des composants avec microfissures.
Des pièces de bois sont régulièrement rejetées à l’entrée de la raboteuse en raison de courbures excessives. Elles proviennent en majorité des rangs du haut des chargements de séchoirs. À cet endroit, les pièces ne sont pas contraintes, et les conditions de séchage sont souvent plus sévères. Dans une étude antérieure de Forintek Canada Corp., Garrahan (1997) a démontré l’impact du poids de chacune des rangées sur le déclassement du bois en fonction de la hauteur du chargement. La figure 1 montre que les pertes en valeur diminuent du haut du chargement jusqu’au bas. Le poids exercé par les rangées supérieures est de plus en plus important et permet de contraindre le bois en place en cours de séchage.
