Evolution of internal stress during drying, cooling and conditioning of rubberwood lumber

摘要

In an attempt to develop a real-time measurement technique for an internal stress perpendicular to grain in the radial direction of rubberwood lumber during drying and conditioning, a novel design of a force measuring device, consisting of a restrained half-sawn specimen and a restrained free shrinkage specimen, was constructed. The measured force was verified with a differential released strain obtained from the conventional McMillen slice technique. The device was then employed to investigate the internal stress evolution during drying and conditioning of rubberwood lumber. It was shown that the force measured using the device strongly correlates with the differential released strain. The extents of the internal stress characteristics such as the maximum tensile and compressive forces and the reciprocal of time at stress reversal obey the Ar-rhenius equation and the adapted equation of sorption for the temperature and humidity dependences, respectively. The results also indicate that cooling under relatively high humidity after drying improves the internal stress relaxation process during conditioning. Possible application of the technique in kiln drying of rubberwood has been demonstrated. The measured force could be used as controlling parameter for an adaptive wood drying control system taking into account real-time material response of wood during drying and conditioning.%Um die Eigenspannungen während der Trocknung, Kühlung und Konditionierung von Gummibaum-Schnittholz senkrecht zur Faser in radialer Richtung in Echtzeit zu messen, wurde ein neuartiges Kraftmessgerät entwickelt, das aus einem eingespannten, mittig zur Hälfte eingeschnittenen Prüfkörper und einem nicht eingeschnittenen Prüfkörper zur Bestimmung der unbehinderten Schwindung besteht. Die gemessene Kraft wurde anhand differentiell freigesetzter Verformungen an einer konventionellen McMillen Gabelprobe bestätigt. Anschließend wurde das Gerät verwendet, um die Entwicklung der Eigenspannungen während der Trocknung, Kühlung und Konditionierung von Gummibaum-Schnittholz zu untersuchen. Es zeigte sich, dass die mit dem Gerät gemessene Kraft mit der differentiell freigesetzten Verformung stark korrelierte. Die Ausmaße der Eigenspannung, wie zum Beispiel die maximale Zug- und Druckkraft sowie der Kehrwert der Zeit bei Spannungsumkehr folgen der Arrhenius Gleichung sowie der Temperatur und Feuchte angepassten Sorptionsgleichung. Die Ergebnisse zeigen auch, dass eine Kühlung unter relativ hoher Feuchtigkeit im Anschluss an die Trocknung den Abbau von Eigen Spannungen während der Konditionierung verbessert. Die Anwendbarkeit dieses Verfahrens in der technischen Holztrocknung von Gummibaumholz wurde demonstriert. Die gemessene Kraft könnte als Kontrollparameter für ein adaptives Regelungssystem für die Holztrocknung unter Berücksichtigung des in Echtzeit gemessenen Materialverhaltens bei der Trocknung und Konditionierung von Holz verwendet werden.