The potential of colour measurement for strength prediction of thermally treated wood

Abstract

This paper investigates the effects of thermal treatment of birch with respect to colour and strength. Birch wood was treated at 175 °C and 200 °C for 0 h, 1 h, 3 h and 10 h. In bending-strength experiments, treatment was also performed at 185 °C for 2 h. Both static bending strength and impact bending strength were investigated using multivariate statistics (PLS) for correlation to process parameters, density, EMC, position in board, modulus of elasticity (only in static bending), colour and dimensions of samples. In static bending, two PLS models were designed, one based on process parameters and the other based on colour and EMC. From these models it was concluded that colour is not a useful parameter for prediction of strength. In impacted bending, the correlation was too small to give useful results. One test of static bending strength with matched samples was performed, and it showed a strength reduction of 43% when treatment was conducted at 200 °C for 3 h. Measurement of colour homogeneity of the treated boards showed that the colour is not homogeneous.

Zusammenfassung

In dieser Studie wird untersucht, welche Auswirkungen eine Wärmebehandlung auf die Farbe und Festigkeit von Birkenholz hat. Birkenholz wurde bei Temperaturen von 175 und 200 °C über einen Zeitraum von 0 h, 1 h, 3 h und 10 h behandelt. Daneben wurde in Versuchen zur Biegefestigkeit auch eine zweistündige Behandlung bei 185 °C durchgeführt. Untersucht wurden sowohl die statische als auch die Schlagbiegefestigkeit und mittels partieller Varianzanalyse (PLS) deren Korrelation mit den Prozessparametern, Dichte, Gleichgewichtsfeuchte, Lage im Brett, E-Modul (nur bei statischer Biegung), Farbe und Probenabmessungen bestimmt. Bei der statischen Biegung wurden zwei PLS-Modelle erstellt, wovon eines die Prozessparameter und das andere die Parameter Farbe und Gleichgewichtsfeuchte (EMC) verwendet. Diese Modelle ergaben, dass die Farbe zur Vorhersage der Festigkeit nicht geeignet ist. Bei der Schlagbiegeprüfung war die Korrelation zu gering, um brauchbare Ergebnisse zu erhalten. Ein statischer Biegefestigkeitsversuch wurde mit Probenpaaren durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Festigkeit bei einer dreistündigen Behandlung bei 200 °C um 43% abnahm. Eine Messung der Farbhomogenität der behandelten Proben ergab, dass die Färbung nicht homogen ist.