Optimization of the drying parameters of a veneer roller dryer

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2014-12-02
Department
Major/Subject
Puutuotetekniikka
Mcode
P3001
Degree programme
PUU - Puunjalostustekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
101+48
Series
Abstract
The objective of the master’s thesis was to experimentally find the optimal drying parameters for spruce heartwood veneers in terms of veneer quality and drying capacity. The quality was referred to moisture content, moisture deviation, tensile strength (across the grain direction), surface roughness, wettability, waviness and other visual defects. The strength properties of plywood were excluded from the study. The mill experiments were conducted at UPM Pellos 3 jet roller dryer in June 2014. A 2^4 full factorial design of experiment was used as the base of the tests and analyses. The humidity and temperature within the dryer were altered in two levels (-1 and +1) at the front and rear ends to observe the significant effects of the factors on the measured responses. An online non-contact moisture volume analyser (MVA) and a visual defect analyser (VDA) were used to record data from the test veneers immediately after drying. In addition, veneer samples were prepared for further analysis at the laboratory of Wood Products Technology at Aalto University and the UPM Plywood laboratory in Lahti. A spectrometer was used to meas-ure the colour differences, a laser displacement meter to measure the surface roughness, a computer controlled contact angle meter to evaluate the wettability properties, and a material testing device to measure the tensile strength. The significant factors to the responses were found and optimized. It was possible to manipu-lated veneer properties by altering the drying conditions. The response optimization revealed new drying parameters, which differed from the original. The new parameters were further adjusted based on the results of a confirmation run and the previous studies. They provide better veneer quality without limiting the production capacity from the original level. A correlation between colour and contact angles were discovered. Also, a correlation between surface roughness and tensile strength (across the grain direction) was observed. These could provide new ways to measure the veneer quality in the mill environment.

Diplomityön tavoitteena oli kokeellisesti löytää optimaaliset kuivausolosuhteet kuusen sydänpuuviilulle viilun laadun ja kuivauskapasiteetin suhteen. Viilun laadulla tarkoitettiin loppukosteutta, kosteushajontaa, poikittaisvetolujuutta, pinnankarheutta, kastuvuutta, aaltomaisuutta sekä muita visuaalisia vikoja. Vanerin lujuusominaisuudet rajattiin tutkimuksen ulkopuolelle. Tehdaskoeajot suoritettiin UPM Pellos 3:n suutintelakuivaajalla kesäkuussa 2014. 2^4 kokofaktorikoetta käytettiin koeajojen ja analyysien perustana. Kuivaajan kosteutta ja lämpötilaa säädettiin kahdella tasolla (-1 ja +1) kuivaajan alku- ja loppupäässä, jotta löydettäisiin mitattaviin vasteisiin vaikuttavat tilastollisesti merkittävät tekijät. Jatkuvatoimista kosteusanalysaattoria (MVA) sekä visuaalisia vikoja analysoivaa kameraa (VDA) käytettiin keräämään tietoa koeviiluista välittömästi kuivauksen jälkeen. Lisäksi valmistettiin viilunäytteitä, joita tutkittiin tarkemmin Puutuotetekniikan laboratoriossa Aalto-yliopistossa sekä UPM:n laboratoriossa Lahdessa. Spektrometrillä mitattiin värieroja, laseretäisyysmittarilla pinnankarheutta, tietokoneavusteisella kontaktikulmien mittauslaitteella kastuvuutta ja materiaalinkoestuskojeella poikittaisvetolujuutta. Mitattuihin vasteisiin vaikuttavat muuttujat löydettiin ja niitä optimoitiin. Viilun ominaisuuk-sia oli mahdollista muokata kuivausolosuhteita säätämällä. Vasteiden optimoinnilla luotiin uudet ajoparametrit, jotka erosivat alkuperäisistä. Uusia parametreja säädettiin varmistusajon sekä aiempien tutkimusten tulosten perusteella. Uusilla olosuhteilla saadaan valmistettua aiempaa laadukkaampaa viilua ilman kapasiteetin menetyksiä. Työssä löydettiin korrelaatio viilun värin ja kontaktikulmien välille. Lisäksi löydettiin korrelaatio pinnankarheuden ja poikittaisvetolujuuden välille. Korrelaatioita voidaan hyödyntää viilun laadun mittaamisessa tehdasolosuhteissa.
Description
Supervisor
Hughes, Mark
Thesis advisor
Antman, Juha
Keywords
veneer drying, spruce heartwood, wettability, tensile strength, surface roughness, colour
Other note
Citation