Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 15-26 15 Izvirni znanstveni članek / Original scientific paper WAVINESS OF BEECH SLICED VENEER VALOVITOST BUKOVEGA REZANEGA FURNIRJA Dominika GORNIK BUČAR1, Bojan GOSPODARIČ2 (1) Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, dominika.gornik@bf.uni-lj.si (2) Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, bojan.gospodaric@bf.uni-lj.si ABSTRACT In wood industry, decorative veneer is a product of high added value. Although the technological process of sliced veneer is well known, its quality and price depend on many technological parameters of production, particularly on the quality of logs. The research, which was focused on the influence of visual defects of beech (Fagus sylvatica L.) logs and the impact of climatic conditions in the drying phase of sliced veneer on the surface veneer waviness, was conducted in an industrial environment. The results indicate that the largest share of waved veneer was cut from cracked logs (71%) and less from curved logs (20%). The veneer was sorted manually by experienced controllers from this branch of industry. Their subjective criteria can affect the accuracy of classification of veneer and, consequently, the research results. Therefore, the possibility of using 3D camera for measuring veneer waviness and grading the veneer into quality classes was examined. Key words: beech (Fagus sylvatica L.), sliced veneer, quality, drying, waviness, 3D measuring IZVLEČEK V lesni industriji je plemeniti furnir izdelek z visoko dodano vrednostjo. Tehnološki proces izdelave je razmeroma dobro poznan, vendar na kakovost izdelanega furnirja in posledično ceno vpliva veliko tehnoloških parametrov izdelave, največji vpliv pa ima kakovost hlodovine. V raziskavi smo preučili vpliv optičnih napak bukove (Fagus sylvatica L.) hlodovine in vpliv klimatskih razmer v fazi sušenja rezanega furnirja na valovitost površine. Raziskava je bila opravljena v industrijskem okolju. Rezultati kažejo, da je bilo procentualno največ valovitega furnirja izrezanega iz razpokanega hloda (71 %), najmanj pa iz ukrivljenega hloda (20 %). Kakovostno razvrščanje furnirja je bilo ročno in po subjektivnem kriteriju izkušenih kontrolorjev iz industrije. Kljub njihovim izkušnjam pa lahko subjektivna ocena vpliva na natančnost razvrščanja in s tem na rezultate raziskave. Zato smo preučili tudi možnost integracije 3D kamere za merjenje valovitosti furnirja in razvrščanje furnirja v ka- kovostne razrede. Ključne besede: bukev (Fagus sylvatica L.), rezani furnir, kakovost, sušenje, valovitost, 3D-meritve GDK 832.281:851:176.1Fagus sylvatica L.(045)=163.6 Prispelo / Received: 19.09.2016 DOI 10.20315/ASetL.110.1 Sprejeto / Accepted: 28.10.2016 1 UVOD 1 INTRODUCTION V lesni industriji je plemeniti rezani furnir izdelek z visoko dodano vrednostjo. Tehnološki proces izde- lave je razmeroma dobro poznan, vendar na kakovost izdelanega furnirja in posledično ceno furnirja vpli- va mnogo dejavnikov. Za doseganje želene kakovosti furnirja je poleg ustreznih tehnoloških parametrov v vsaki posamezni fazi izdelave furnirja ključna vhodna surovina oziroma furnirska hlodovina. Poleg natanč- nosti dimenzij in vizualnih značilnosti furnirja (tekstu- ra, barvni odtenek, sijaj…) sta pomembna kriterija tudi gladkost površine in valovitost furnirja. Slednje je zelo moteče tudi v nadaljnji uporabi plemenitega furnirja. Krojenje hlodovine in izdelava prizem, ki je prvi mehanski postopek izdelave rezanega furnirja, zahteva veliko izkušenj in znanja, saj je pomembno, da pri kro- jenju upoštevamo vse vidne napake in predvidimo tudi skrite napake hlodovine. Sledi hidrotermična obdelava prizem t.i. parjenje, s katero dosežemo želeno barvo furnirja, surovino zmehčamo in ji povečamo plastič- nost ter zagotovimo ustrezno temperaturo in vlažnost surovine, ki jo zahtevajo tehnološki parametri rezanja. Tanritanir in sod. (2006) so preučevali vpliv traja- nja parjenja bukove (Fagus orientalis L.) hlodovine pri izdelavi luščenega furnirja na hrapavost furnirja. Para- metre hrapavosti Ra, Rz in Rmax so merili z industrijskim kontaktnim merilnikom. Rezultati meritev kažejo, da trajanje parjenja značilno ne vpliva na hrapavost fur- nirja, proizvedenega iz zunanjega dela hloda, medtem ko ima daljši čas parjenja značilen vpliv na hrapavost furnirja, izdelanega iz notranjega dela hloda. Najmanj- šo hrapavost so izmerili pri furnirju, izdelanem iz hlo- dovine, ki se je parila 20 ur. Gungor in sod. (2010) so raziskali vpliv temperature in hitrost sušenja na hrapa- vost hrastovih (Quercus L.) lamel debeline 4,2 mm, ki 16 Gornik Bučar D., Gospodarič B.: Waviness of beech sliced veneer so bile izdelane po štirih različnih tehnološke postop- kih. Lamele z začetno 30-odstotno vlažnostjo so suši- li pri dveh temperaturah, in sicer 90 °C ter 130 °C do končne vlažnosti 10 %. Hrapavost so merili s kontak- tnim merilnikom. Predvidevali so, da hitrost sušenja in temperatura sušenja lahko vplivala na hrapavost. Rezultati meritev so pokazali, da značilnih razlik v hra- pavosti lamel ni bilo. Po fazi rezanja furnirja na furnirskem rezalnem stroju sledi sušenje furnirskih listov, najpogosteje v pretočnem sušilnem kanalu, kjer furnirske liste posu- šimo na končno vlažnost med 8 % in 12 %. Klimatske razmere (temperatura, vlažnost in hitrost zraka) v su- šilnem kanalu odločilno vplivajo na trajanje sušenja in pojavnost napak sušenja. Thant in sod. (2009) so numerično modelirali pro- ces sušenja. Numerične rezultate so preverili z ekspe- rimentalnimi rezultati v sušilnem kanalu. Začetna vla- žnost furnirskih listov je bila med 75 % in 85 %, konč- na vlažnost pa med 8 % in 12 %. Odklon eksperimen- talnih in numeričnih rezultatov je bil manjši kot 10 %, zato so potrdili, da je model uporaben pri načrtovanju časa sušenja furnirja v sušilnem kanalu tudi v industri- ji. Pepinski in sod. (2008) so raziskali učinke različnih vlažnosti furnirja pred sušenjem na njegovo valovitost in vlažnost po sušenju. Valovitost so analizirali pred in po sušenju ter lokacijsko skozi presek hloda (na obo- du, sredina, blizu središča luščenja). Ugotovili so, da je valovitost pri višji začetni vlažnosti, ki je bila zabele- žena bliže obodu hloda (70 - 80 %), večja. Valovitost so podani kot odklone od ravnine pred in po sušenju (15 - 30 mm). V primerjavi s furnirjem, izdelanega bli- zu središča hloda z začetno vlažnostjo (60 - 65 %), pa je bila valovitost manjša (5 - 10 mm). Po fazi sušenja sledi določanje kakovosti furnirja. Običajno gre za okularno oceno valovitosti in obarva- nosti furnirskih listov. Postopek je navadno opravljen z vizualnim pregledom kontrolorja, ki glede na svoje izku- šnje oceni kakovostni razred furnirskega lista. V želji, da preprečimo subjektivnost ocenjevanja oziroma napake pri vrednotenju, je smiselna uporaba strojnega vida. V primeru valovitosti furnirskih listov le-te še do- datno (vroče ali hladno) stisnejo s t.i. likanjem, da fur- nirske liste zravnajo. To pomeni dodatno fazo v izdela- vi, višje stroške in posledično manjšo dodano vrednost furnirja. Optimalne parametre vročega stikanja v operaciji ravnanja furnirja (likanje) so Stainhagen in sod. (1995) določevali v laboratorijski raziskavi za evkaliptusov (Eucalyptus globulus L.) furnir debeline 0,5 mm. Raz- iskavo so opravili na 146 listih furnirja z vlažnostjo od 6 % do 87 %. Tlak stiskanja so spreminjali v območju 200 kPa do 500 kPa; temperaturo od 80 °C do 200 °C s časom stiskanja med 5 s in 40 s. Rezultati raziskave kažejo, da je temperatura najvplivnejši parameter v procesu. Zelo pomembna dejavnika pa sta tudi začetna valovitost in vlažnost furnirja. Večina omenjenih raziskav je bila opravljena na luščenem furnirju, zato smo se odločili, da bomo razi- skali vpliv kakovosti hlodovine na valovitost bukovega rezanega furnirja. 2 MATERIAL IN METODE 2 MATERIALS AND METHODS Furnir smo izdelali iz furnirske bukove (Fagus syl- vatica L.) hlodovine v industrijskih razmerah. Bukovina je lesna vrsta z izrazito krčitveno anizo- tropijo (qT/qR = 2,1; Gorišek 2009). Na podlagi vidnih napak smo izbrali štiri furnirske hlode različne kako- vosti (slika 1), ki so bili namenjeni redni proizvodnji, in sicer hlod brez napak, hlod z rdečim srcem, močno ukrivljen hlod in hlod, ki je imel križno razpoko na čelu. Geometrijske lastnosti izbrane hlodovine so prikazane v preglednici 1. Pojavnost valovitosti furnirja je največja na širokih furnirskih listih tangencialne teksture, zato smo hlode prizmirali na polovice, ki pa smo jih kasneje v procesu rezanja furnirja vzdolžno prepolovili. Postopek prizmi- ranja je grafično prikazan na sliki 2. Izjema je bil hlod s križno razpoko (hlod X), ki smo ga prizmirali po raz- poki. Sledilo je parjenje prizem in rezanje furnirja na vertikalnem furnirskem rezalnem stroju. Rezali smo furnir nominalne debeline 0,55 mm. Parametri rezanja se med prizmami niso spreminjali in niso bili posebej prilagojeni naši raziskavi. Preglednica 1: Geometrijske lastnosti izbrane bukove hlo- dovine Table 1: Geometrical properties of beech logs Oznaka hloda Opis Premer [cm] Dolžina [cm] B Raven hlod brez vidnih napak 56 300 RS Raven hlod z rdečim srcem. 54 290 U Ukrivljen hlod 45 270 X Hlod s križno razpoko 50 260 Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 15-26 17 Slika 1: Hlodovina po prizmiranju: (a) hlod brez napak, (b) močno ukrivljen hlod, (c) križno razpokan hlod in (d) hlod z rdečim srcem Fig. 1: Flitches: (a) log without defects, (b) curved log, (c) cross-cracked log, and (d) log with red heart (b) (c) (d) (a) 1. polovica 2. polovica 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez Slika 2: Prikaz izdelave prizem Fig. 2: Plan for log sawing into flitches 18 Gornik Bučar D., Gospodarič B.: Waviness of beech sliced veneer Po razrezu smo furnirske liste sušili v sušilnem kanalu do končne vlage med 8 do 12 %. Sušilni kanal ima dve coni, v katerih lahko neodvisno nastavljamo sušilne parametre. V raziskavi smo v sušilnem kanalu nastavili tri različne klime, kot je predstavljeno v pre- glednici 2. Ročno sortiranje in vrednotenje kakovosti fur- nirskih listov po sušenju sta opravljala dva izkušena kontrolorja z dolgoletnimi izkušnjami. Valovitost sta ocenjevala vizualno. Merilo pri oceni ravnega furnirja je majhen delež (5 % - 10 %) blage valovitosti. Upošte- vala sta tudi kriterij lokacije valovitosti, saj nista upo- števala valovitosti, ki se je pojavlja okoli grč, razpok in obarvanosti in je bila v postopku obreza furnirskih listov izrezana. Furnirske liste, ki niso izpolnjevali po- stavljenih zahtev glede ravnosti, so označili kot valovit furnir. 3 REZULTATI IN RAZPRAVA 3 RESULTS AND DISCUSSION Rezultati eksperimentalnega dela so predstavljeni v grafični obliki na sliki 3, ki prikazuje deleže ravnega in valovitega furnirja. Najmanjši delež valovitega fur- nirja je pri rezanju furnirja iz močno ukrivljenega hlo- da (hlod U), in sicer 20 %. Pri rezanju furnirja iz hloda brez vidnih napak (hlod B) je delež valovitega furnirja presenetljivo velik in znaša 53 %. Podoben delež valo- vitega furnirja je tudi pri hlodu z rdečim srcem, in sicer 51 %. Pričakovano je največji delež valovitega furnirja v križno razpokanem hlodu (hlod X), ki je znašal kar 71 %. V podrobni analizi pojavnosti valovitega furnirja glede na mesto prizme v hlodu pa lahko ugotovimo, da je v primeru hloda brez vidnih napak (hlod B) celoten delež valovitega furnirja izrezan iz 2. polovice hloda (slika 4). Meritve klimatskih razmer v sušilnem kana- lu pri sušenju furnirja, izrezanega iz hloda brez vidnih napak (hlod B), so prikazane na sliki 5. Razvidno je, da so se dejanski sušilni parametri v sušilnem kanalu razlikovali od nastavljenih (pregledni- ca 2). Velik odklon je predvsem v vlažnosti sušilnega zraka v sušilnem kanalu. Kljub manj stabilnim para- metrom v času sušenja furnirja, rezanega iz 1. polovice hloda (slika 5), je bil ves furnir raven, kar nakazuje, da so bile v hlodu brez vidnih napak na obodu hloda skri- te napake, ki so bile v procesu krojenja zajete v eno po- Preglednica 2: Klimatske razmere v sušilnem kanalu pri različnih klimah Table 2: Climatic conditions in the drying channel Klima Cona 1 Cona 2 Temperatura [°C] Vlaga[g H2O/kg zraka] Temperatura [°C] Vlaga[g H2O/kg zraka] Hladnejša 105 100 120 40 Normalna 120 100 135 40 Vroča 135 100 150 40 Slika 3: Delež ravnega in valovitega furnirja pri različni ka- kovosti z normalnimi klimatskimi razmerami v sušilnem kanalu Fig. 3: The share of flat and waived veneer from different quality of the logs dried in normal climatic conditions in the drying channel 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% hlod B hlod U hlod RS hlod X Od st ot ek re za ne ga fu rn irj a valovit furnir raven furnir Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 15-26 19 Slika 4: Delež ravnega in valovitega furnirja pri hlodu brez vidnih napak glede na položaj pri krojenju Fig. 4: The share of flat and waived veneer from the log with- out visual defects depending on the position in the log 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica O ds to te k re za ne ga fu rn irj a valovit furnir raven furnir Slika 5: Klimatske razmere v sušilnem kanalu pri sušenju furnirja rezanem iz hloda brez vidnih napak Fig. 5: Climatic conditions in the drying channel for drying veneers cut from log without visible defects 0 50 100 150 200 250 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica Vl žn os t zr ak a [g H 2O /k g zr ak a] cona 1 cona 2 110 115 120 125 130 135 140 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica Te m pe ra tu ra z ra ka [° C] cona 1 cona 2 Slika 6: Delež ravnega in valovitega furnirja pri ukrivljenem hlodu glede na položaj pri krojenju Fig. 6: The share of flat and waived veneer from curved log depending on the position in the log. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica O ds to te k re za ne ga fu rn irj a valovit furnir raven furnir 20 Gornik Bučar D., Gospodarič B.: Waviness of beech sliced veneer lovico hloda. Predvidevamo, da je bil v 2. polovici hloda prisoten reakcijski oziroma tenzijski les. Bukova hlodovina, ki se uporablja za proizvodnjo rezanega furnirja in prihaja iz rastišč v Sloveniji, je po- gosto zaradi rastiščnih razmer ukrivljena. Po nekaterih virih (Srebot, 2015) je delež ukrivljene hlodovine, ki prihaja na hlodišča furnirskih obratov kar 60-odsto- ten. V primeru, da drevo raste na nagnjenih rastiščih, je ukrivljenost hloda močneje izražena v spodnjem delu. Zato so nekoliko presenetljivi rezultati (slika 6), da je valovit furnir, izrezan iz ukrivljenega hloda (hlod U), samo v eni (2.) polovici hloda, in to samo v 2. rezu s 50-odstotnim deležem. Na sliki 7 lahko opazimo, da je potekalo sušenje furnirjev, rezanih iz druge polovice hloda, z nižjo temperaturo in nižjo vlažnostjo sušilnega zraka, kar pa po izkušnjah operaterjev naj ne bi vpli- valo na valovitost furnirja. Ob upoštevanju teh dejstev lahko ponovno zaključimo, da je bilo krojenje oz. izde- lava prizme iz ukrivljenega hloda optimalno. Pri furnirju, ki je bil rezan iz hloda z izrazito rdečim srcem (hlod RS), vidimo, da so bili vsi furnirji iz 1. po- lovice hloda valoviti, furnirji iz 2. polovice pa vsi ravni (slika 8). Klimatske razmere sušenja furnirja iz hloda z rdečim srcem so bile popolnoma enake za 1. polovico in 2. polovico (slika 9). To ponovno potrjuje, da klimat- ske razmere sušenja, kljub manjšim odklonom, v veliki meri ne vplivajo na valovitost furnirja. Na sliki 10 so predstavljeni deleži valovitega fur- nirja, izrezanega iz hloda, ki je imel na čelu veliko kri- žno razpoko. Prizmiranje hloda je bilo drugačno kot v prejšnjih primerih. Hlod se je prizmiral po sami razpo- ki. Velik delež valovitega furnirja je pričakovan, saj je križna razpoka najverjetneje posledica inkorporiranih velikih rastnih napetosti v drevesu. Klimatske razmere v sušilnem kanalu pri sušenju furnirja s križno razpoko so predstavljene na sliki 11. Klimatske razmere pri sušenju furnirja so bile primer- ljive z razmerami sušenja furnirja, zrezanega iz hlodo- Slika 7: Klimatske razmere v sušilnem kanalu pri sušenju furnirja rezanem iz ukrivljenega hloda Fig. 7: Climatic conditions in the drying channel for drying veneers cut from curved log 0 50 100 150 200 250 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica Vl žn os t z ra ka [g H 2O /k g zr ak a] cona 1 cona 2 110 115 120 125 130 135 140 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica Te m pe ra tu ra z ra ka [° C] cona 1 cona 2 Slika 8: Delež ravnega in valovitega furnirja pri hlodu z rdečim srcem glede na položaj pri krojenju Fig. 8: The share of flat and waived veneer from the log with red hart depending on the position in the log 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica O ds to te k re za ne ga fu rn irj a valovit furnir raven furnir Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 15-26 21 vine, ki je imela druge napake, zato lahko zaključimo, da le te niso vplivale na valovitost furnirja. Primerjava rezultatov kaže, da je pojavnost valovi- tega furnirja v prizmah, izdelanih iz istega hloda, zelo različna. V raziskavi smo ugotovili, da je lahko furnir, ki je rezan iz ene polovica hloda, v celoti raven in da iz druge polovice hloda izrežemo v celoti valovit fur- nir. Prisotnost valovitega furnirja v eni polovici pri- zem kaže na to, da so bile prizme ustrezno izdelane, oziroma da je bil postopek krojenja opravljen opti- malno. Glede na to, da se med posameznimi prizmami tehnološki parametri rezanja (geometrija noža in kot Slika 9: Klimatske razmere v sušilnem kanalu pri sušenju furnirja rezanem iz hloda z rdečim srcem Fig. 9: Climatic conditions in the drying channel for drying veneers cut from logs with red hart 0 50 100 150 200 250 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica Vl žn os t z ra ka [g H 2O /k g zr ak a] cona 1 cona 2 110 115 120 125 130 135 140 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica Te m pe ra tu ra z ra ka [° C] cona 1 cona 2 Slika 10: Delež ravnega in valovitega furnirja pri hlodu s križno razpoko glede na položaj pri krojenju Fig. 10: The share of flat and waived veneer from the log with cross crack depending on the position during bucking 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica O ds to te k re za ne ga fu rn irj a valovit furnir raven furnir Slika 11: Klimatske razmere v sušilnem kanalu pri sušenju furnirja, rezanega iz hloda s križno razpoko Fig. 11: Climatic conditions in the drying channel for drying veneers cut from logs with cross crack 0 50 100 150 200 250 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica Vl žn os t z ra ka [g H 2O /k g zr ak a] cona 1 cona 2 110 115 120 125 130 135 140 1. rez 2. rez 1. rez 2. rez 1. polovica 2. polovica Te m pe ra tu ra z ra ka [° C] cona 1 cona 2 22 Gornik Bučar D., Gospodarič B.: Waviness of beech sliced veneer rezanja) niso spreminjali, lahko pojav valovitosti pripi- šemo prisotnosti reakcijskega lesu v hlodu. Reakcijski les oziroma tenzijski les je posledica rastnih razmer drevesa in ga najdemo samo v zgornji strani nagnjenih debel. Pojavlja se v drevesih z nesimetrično krošnja, pri drevesih, ki rastejo na strmem pobočju ali so izpo- stavljeni stalnim vetrovom. Pri sveži bukovini prepo- znamo tenzijski les po svetlih oziroma svetlikajočih se letnicah (slika 12). Vzrok za valovitost furnirja je lahko v tem, da je aksialni skrček tenzijskega lesa do 1,5 % in je znatno večji od zanemarljivega aksialnega skrčka normalnega lesa. V raziskavi smo eksperimentalno preverili vpliv kli- matskih razmer sušenja furnirja v sušilnem kanalu. Re- zultati na sliki 13 prikazujejo delež valovitega furnirja, ki je bil izrezan iz istega hloda, sušenega pri treh različ- nih temperaturnih režimih (preglednica 2). Furnir, ki je bil sušen z najmilejšo klimo je v celoti valovit, ven- dar brez nadaljnjih raziskav tega ne moremo pripisati samo klimatskim pogojem v času sušenja. Izmerjene klimatske razmere in nastavljena hitrost gibanja furnirja v kanalu pri sušenju z različnimi pogoji so zapisane v preglednici 3. S hitrostjo gibanja furnirja v sušilnem kanalu smo nastavljali čas sušenja furnirja, ki pa je bil odvisen od nastavljene temperature. Predstavljeni rezultati na slikah 4, 6, 8, 10 in 12 so rezultati vizualnega ročnega vrednotenja valovitosti, zato je kljub izkušenosti kontrolorja pričakovati na- pake pri razvrščanju furnirja v kakovostne razrede. Hitrosti industrijskih transporterjev, kjer poteka raz- vrščanje, so lahko tudi 2,2 m/s. V primeru, da je raz- vrščanje v kakovostne razrede furnirja ročno, je delo kontrolorja zelo stresno, saj nenadna izguba pozor- nosti lahko povzroči napačno odločitev in razvrstitev v napačni kakovostni razred, kar pa ima za posledico nadaljnjo obdelavo furnirja oziroma manjšo dodano vrednost. Huber in sod. (1985) so ugotovili, da je na- tančnost vizualnega pregleda lesnih plošč operaterja 68-odstotna. Podobno raziskavo so opravili Polzleitner in sod. (1992), v kateri so zaznali le 55-odstotno na- Slika 12: Tenzijski les Fig. 12: Tension wood Slika 13: Delež ravnega in valovitega furnirja pri ukrivljenem hlodu pri različnih temperaturah sušenja v sušilnem kanalu Fig. 13: The share of flat and waived veneer in curved log at different drying temperatures in the drying channel 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% T(100 °C / 120 °C) T(120 °C / 135 °C) T(140 °C / 150 °C) O ds to te k re za ne ga fu rn irj a valovit furnir raven furnir Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 15-26 23 tančnost razvrščanja. Omenjeni dejstvi sta tako lahko v veliki meri vplivali tudi na rezultate naše raziskave, saj je bilo razvrščanje ročno in kljub večletnim izkušnjam delavcev z razvrščanjem furnirja odvisno od subjektiv- ne presoje ocenjevalca. V želji, da zagotovimo večjo natančnost razvršča- nja in dodano vrednost furnirja, je treba izključiti su- bjektivno presojo in možnost napak, zato je smiselno v proizvodnjo furnirja uvesti samodejni vizualni pre- gled furnirskih listov. Prve raziskave v smeri strojne- ga vizualnega pregleda furnirskih listov v kakovostne razrede so opravili Drake in sod. (1998). Uporabili so nevronsko mrežo z enajstimi slikami napak vhodov in trinajstimi izhodi oziroma z enim izhodom za vsak ka- kovostni razred furnirja. Za boljšo natančnost so upo- rabili normalizirane razlike razreda pri izbiri najbolj primerne napake furnirja za uvrstitev v kakovostni razred. Packianather in sod. (2000) so predstavili ne- vronsko mrežo, ki na podlagi sedemnajstih kriterijev razdeli furnir v trinajst kakovostnih razredov. V algo- ritmu so poleg normalizirane razlike med razredi upo- števali tudi normalizirane razlike znotraj razreda in nji- hovo korelacijo v razredu, kar pomeni, da se je število vhodov zmanjšalo za šest. Čas razvrščanja se je s tem skrajšal za 30 %, natančnost razvrščanja pa se je pove- čala. Li in sod. (2008) so predlagali učinkovit hibridni pristop nevronskih mrež z optimizacijo relevantnih in- formacij podatkov. Eksperimentalni rezultati so poka- zali veliko natančnost s kratkim odločitvenim časom. Omenjene raziskave so optično vrednotile napake, kot so grče, obarvanost, razpoke…, medtem ko so problem vrednotenja valovitosti površine preučili Yang in sod. (2006) z vrednotenjem kakovosti skobljane površine. Na obdelano površino so projicirali lasersko črto, ki so jo snemali pod kotom s kamero in tako dobili profil no- vonastale površine. V laboratoriju za mehanske obdelovalne tehnologije na Biotehniški fakulteti, UL pa smo preverili možnost uporabe 3D-kamere za merjenje valovitosti furnirja in možnost uporabe le te pri vrednotenju valovitosti fur- nirja, kar je prikazano na slikah 14 in 15. Ugotovili smo, da je možno relativno enostavno implementirati kame- ro, ki zapiše obliko furnirja z oblakom točk s koordina- tami X,Y in Z. Te lahko predstavimo v 2D-sliki, v kateri je koordinata Z obarvana z različnimi odtenki barv. Tako zapisani relief furnirja pa lahko razvrstimo v razrede va- lovitosti po že znanih algoritmih za optično razvrščanje v kakovostne razrede. Z avtomatiziranim načinom raz- Preglednica 3: Izmerjene klimatske razmere v sušilnem kanalu in hitrost gibanja furnirja v kanalu Table 3: Observed climatic conditions in the drying channel and the speed of veneer's movement in the channel Klima Temperatura [°C] Vlaga [g H2O/kg zraka] Hitrost [m/s] cona 1 cona 2 cona 1 cona 2 Hladnejša 100 118 170 42 16 Normalna 121 134 235 75 18 Vroča 143 150 235 66 22 Slika 14: 3D grafični prikaz ravnega furnirja Fig. 14: 3D graphical presentation of flatness of the veneer's surface 24 Gornik Bučar D., Gospodarič B.: Waviness of beech sliced veneer vrščanja furnirja v kakovostne razrede so kriteriji ka- kovosti zapisani kvantitativno. Kriteriji kakovosti lahko poleg valovitosti furnirja upoštevajo še dimenzije, barvo in druge poškodbe (razpoke, grče …) furnirskih listov. Število kakovostnih razredov in kriterije za posamezni razred lahko enostavno prilagodimo želji naročnika ali pa glede na namembnost uporabe furnirja. 4 SKLEP 4 CONCLUSION Rezultati opravljene raziskave ugotavljanja poja- vljanja valovitosti pri bukovem furnirju, ki je potekala v industrijskem okolju, kažejo, da ima surovina s svojimi značilnostmi in morebitnimi napakami velik vpliv na pojavnost valovitega furnirja. Delež valovitosti lahko v določenem obsegu zmanjšamo tudi z ustrezno izdelavo prizem, pri kateri upoštevamo značilnosti posamezne- ga hloda. Za pravilno prizmiranje potrebujemo veliko znanja in izkušenj, saj je veliko dejavnikov, ki vplivajo na valovitost, vizualno skritih. Eden takih pomembnih značilnosti, ki vplivajo na valovitost, je prisotnost reak- cijskega lesa oziroma v primeru bukovine tenzijskega lesa. Furnir, ki se je sušil v klimi z nižjim temperatur- nim režimom (100 o/120 oC), je sicer imel večji delež valovitosti, vendar le-tega ne moremo brez nadaljnjih preizkusov pripisati režimu sušenja. Na samo natanč- nost dobljenih rezultatov raziskave, ki je potekala v in- dustrijskem okolju, je lahko vplivala tudi subjektivna ocena kontrolorjev pri razvrščanju furnirja v kakovo- stne razrede. Tem vplivom pa bi se lahko izognili z upo- rabo 3D-kamere, ki bi furnir natančno in brez napak razvrstila v ustrezni kakovostni razred po predhodno natančno in eksaktno opredeljenih kriterijih. 5 POVZETEK Tehnološki proces izdelave rezanega furnirja je raz- meroma dobro poznan. Na kakovost izdelanega furnir- ja in posledično ceno vpliva mnogo dejavnikov. Vhodna surovina s svojimi značilnostmi in pa tehnološki para- metri v posameznih fazah izdelave furnirja so ključni za doseganje kakovosti furnirja. Poleg natančnosti di- menzij in vizualnih značilnosti (tekstura, barvni odte- nek, sijaj…) furnirja sta pomembna kriterija tudi glad- kost površine in pa valovitost furnirja. Večina raziskav valovitosti je bila opravljena na lu- ščenem furnirju, zato smo se odločili, da bomo raziska- li vpliv kakovosti bukove (Fagus sylvatica L.) hlodovine na valovitost rezanega furnirja. Raziskavo smo opravili v industrijskih razmerah. Furnir smo rezali iz furnir- skih bukovih hlodov, ki so bili namenjeni redni proi- zvodnji. Na podlagi vidnih napak smo izbrali štiri fur- nirske hlode različne kakovosti (slika 2) in sicer hlod brez napak, hlod z rdečim srcem, močno ukrivljen hlod in hlod, ki je imel križno razpoko na čelu. Geometrijske lastnosti izbranih hlodov so prikazane v preglednici 1. Sledila je izdelava prizem, ki je bila deloma odvisna od napake hloda. Po parjenju prizem je sledilo rezanje furnirja na vertikalnem furnirskem rezalnem stroju. Rezali smo furnir debeline 0,55 mm. Pogoji parjenja in parametri rezanja se med prizmami niso spreminjali in niso bili posebej prilagojeni naši raziskavi. Po razrezu smo furnirske liste sušili v sušilnem kanalu do končne vlage med 8 do 12 %. Sušilni kanal ima dve coni, v ka- terih lahko neodvisno nastavljamo sušilne parametre. V raziskavi smo v sušilnem kanalu nastavili tri sušilne režime, ki so predstavljeni v preglednici 2. Sortiranje in vrednotenje kakovosti furnirskih listov sta opravlja- la dva izkušena kontrolorja z dolgoletnimi izkušnjami. Slika 15: 3D grafični prikaz valovitega furnirja Fig. 15: 3D graphical presentation of waviness of the ve- neer's surface Acta Silvae et Ligni 110 (2016), 15-26 25 Valovitost sta ocenjevala vizualno. Merilo pri oceni ravnega furnirja je majhen delež (5 % - 10 %) blage valovitosti. Valoviti furnir je nižje kakovosti in v proi- zvodnji zahteva dodatno fazo likanja. Rezultati eksperimentalnega dela so predstavljeni v grafični obliki na sliki 3, ki prikazuje deleže ravnega in valovitega furnirja. Najmanjši delež valovitega fur- nirja je pri rezanju furnirja iz močno ukrivljenega hlo- da (hlod U), in sicer 20 %. Pri rezanju furnirja iz hloda brez vidnih napak (hlod B) je delež valovitega furnir- ja presenetljivo velik, saj znaša 53 %. Podoben delež valovitega furnirja je tudi pri hlodu z rdečim srcem, in sicer 51 %. Pričakovano je največji delež valovite- ga furnirja v križno razpokanem hlodu (hlod X), kjer je dosegel kar 71 %. Glede na to, da se med posameznimi prizmami tehnološki parametri rezanja (geometrija noža in kot rezanja) niso spreminjali, lahko pojav valovitosti pripišemo prisotnosti reakcijskega lesa v hlodu, ki je posledica rastnih razmer drevesa in se pojavlja samo v zgornji strani nagnjenih debel zaradi nesimetrične krošnje drevesa, stalnega vetra in v primerih, ko dre- vo raste na strmem pobočju. Pri sveži bukovini prepo- znamo tenzijski les po svetlih oziroma svetlikajočih se letnicah (slika 12). Vzrok za valovitost furnirja je lahko v tem, da je aksialni skrček tenzijskega lesa do 1,5 % in je znatno večji od zanemarljivega aksialnega skrčka normalnega lesa. V primeru, da je razvrščanje v kakovostne razrede furnirja ročno, je delo kontrolorja zelo stresno, saj ne- nadna izguba pozornosti lahko povzroči napačno odlo- čitev in razvrstitev v napačni kakovostni razred, ki pa ima za posledico nadaljnjo obdelavo furnirja oziroma manjšo dodano vrednost. V laboratoriju za mehanske obdelovalne tehnologije na Biotehniški fakulteti, UL pa smo preverili možnost uporabe 3D-kamere za mer- jenje valovitosti furnirja in možnost uporabe le te pri vrednotenju valovitosti furnirja, kar prikazuje slika 14. Ugotovili smo, da je možno relativno enostavno imple- mentirati kamero, ki zapiše obliko furnirja z oblakom točk s koordinatami X, Y in Z. Te lahko predstavimo v 2D-sliki, v kateri je koordinata Z obarvana z različnimi odtenki. Tako zapisani relief furnirja pa lahko razvr- stimo v razrede valovitosti po že znanih algoritmih za optično razvrščanje v kakovostne razrede. 5 SUMMARY The technological process of producing decorative veneer is relatively well known. Raw material with its own characteristics and the technological parameters of various stages of production affect the quality and, consequently, the price of the final product. Beside the precision dimensions and visual characteristics (tex- ture, gloss...) of veneer, the smoothness of the surface and waviness of veneer are also important criteria. Most of the research has been conducted on peeled veneer, so we decided to investigate the effect of qual- ity of beech (Fagus sylvatica L.) logs on the waviness of sliced veneer. The research was conducted under industrial conditions. We cut veneer from beech logs. Based on visual defects, we chose veneer logs of four different qualities (Figure 2), log without visual de- fects, log with present red heart, strongly curved log, and cross-cracked log. The geometrical properties of the selected logs are shown in Table 1. This was fol- lowed by flitching, steaming and cutting veneer on the vertical veneer slicer. We cut 0.55 mm thick veneer. The parameters of steaming and veneers cutting were not changed and not specifically adapted for our research. After the cutting, the veneer sheets were dried in the veneer dryer channel to the final moisture between 8 and 12 %. Dryer channel has two zones in which cli- matic conditions can be set independently. Three dif- ferent climatic conditions were set and are presented in Table 2. The sorting and evaluation of veneer’s qual- ity were carried out by two controllers with years of experience. The criterion for the waviness level of ve- neer is a small proportion (5% - 10%) of mild wavi- ness. The waviness of veneer reduces the quality and value of the veneer and requires in the production of sliced veneer an additional technological phase of flat- tening. The results of the experimental work are presented in graphical form in Figure 3, which shows the portions of flat and waived veneer. The lowest share, 20 % of waived veneer, was cut from curved logs (log U). Sur- prisingly large share of waived veneer, 53 %, was cut from the log without visible defects (log B), and a simi- lar proportion, 51 %, from the log with the red heart. Expectedly the largest share of waived veneer, 71 %, was cut from cross-cracked log (log X). Due to the fact that the technological parameters of cutting (the geometry of the knife and the cutting an- gle) were not altered between the individual flitches, the veneer’s waviness can be attributed to the pres- ence of reaction wood in the log. This is a consequence of the growing conditions of the tree and in case of de- ciduous trees is present only in the upper side of in- clined trunks due to asymmetric growth of the crown, constant presence of winds or in trees growing on slopes. In fresh beach wood, the tension wood can be recognized by the bright and shimmering rings (Figure 12). The reason for the waviness of veneer may be in the fact that the axial shrinkage of tension wood is up 26 Gornik Bučar D., Gospodarič B.: Waviness of beech sliced veneer to 1.5% and is significantly greater than the negligible axial contraction of normal wood. In case of manual classification of sliced veneer, the controller’s loss of attention can result in wrong clas- sification of the veneer, which can lead to further pro- cessing of veneer and, in turn, to lesser added value. In the laboratory for mechanical processing technolo- gies at the Biotechnical Faculty, University of Ljubljana, we are testing the possibility of using a 3D camera for measuring the waviness of veneer and the possibil- ity to use it in classification of veneer (Figure 14). We have found that it is possible to relatively easily imple- ment a 3D camera, which records the form of veneer by a cloud of points with X, Y and Z coordinates. These can be presented in 2D image in which Z coordinate is marked with different colours and grading of veneer’s waviness into classes done with well-known algo- rithms for optical quality grading. 6 VIRI 6 REFERENCES Drake P. R., Packianather M. S. 1998. Decision tree of neural networks for classifying images of wood veneer. International Journal of Advanced Manufacturing Technology 14: 280-285 Gorišek Ž. 2009. Les: Zgradba in lastnosti - njegova variabilnost in heterogenost. Ljubljana, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesar- stvo: 178 str. Gungor N., Kantay R., Korkut S. 2010. Effect of surface roughness on drying speed of drying lamellas in veneer roller dryer. African Journal of Biotechnology, 9, 25: 3840-3846 Huber H.A., McMilin C.W., McKinney J.P. 1985. Lumber defect detec- tion abilities of furniture rough mill employees. Forest Products Journal, 35, 11/12: 79-82 Packianather M. S., Drake P. R. 2000. Neural networks for classifying images of wood veneer Part 2. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 16: 424–433 Peplinski R., Dudzinski J., Majka J. 2008. Effects of the initial moisture content variation of beech (fagus sylvatica l.) veneer on its wavi- ness and the moisture content distribution after drying. Wood Research, 53, 3: 99-110 Polzleitner W., Schwingshakl G. 1992. Real-time surface grading of profiled wooden boards. Industrial Metrology. 2283-298 Srebot D. 2015. Dejavniki valovitosti rezanega furnirja. Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Diplom- sko delo, 70 str. Steinhagen H. P., Sagner V. F., Ananias R. A., Jesus Poblete M. 1995. Flattening wavy eucalyptus veneer trough pressure and temper- ature - A preliminary laboratory study. Forest Products Journal, 45, 11/12: 71-73 Tanritanir E., Hiziroglu S., As N. 2006. Effect of steaming time on sur- face roughness of beech veneer. Building and Environment, 41, 1494–1497 Thant A. A., Yee S. S., Htike T. T. 2009. Modeling drying time during veneer drying and comparison with experimental study. Pro- ceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists 2009, March 18 - 20, 2009, Hong Kong, IMECS 2009, Vol II, 1911-1914 Yang D., Jakson M., Parkin R.M. 2006. Inspection of wood surface waviness defect using the light sectioning method. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part 1: Journal of Sys- tems and Control Engineering, 220, 7: 617-626