Non-destructive testing methods in veneer-based products manufacturing

Nykyisin viilupohjaisten tuotteiden tuotantoprosessissa ainetta rikkomattomilla mittauksilla on tärkeä rooli. Puun (ja viilun) materiaaliominaisuuksien suuri hajonta aiheuttaa haasteita tuotantoprosessiin ja lopputuotteen ominaisuuksiin. Ainetta rikkomattomilla mittausmenetelmillä voidaan mitata tärkeimmät materiaaliominaisuudet ja niiden perusteella lajitella puumateriaali ennalta määriteltyihin luokkiin. Tarkoituksena on saavuttaa parhaat mahdolliset ominaisuudet lopputuotteelle mahdollisimman pienellä hajonnalla. Väitöskirjatyön tavoitteena oli tutkia i) viilun kosteuden ii) sorvaushalkeamien syvyyden ja viilun syykulman ja iii) liimamäärän mittausta ainetta rikkomattomien menetelmien avulla. Työ aloitettiin selvittämällä kahden mikroaaltotekniikkaan perustuvan teollisen viilun kosteusmittarin tarkkuus. Viilun kosteuden mittaus kuivauksen jälkeen on tärkeää, jotta liian kosteat viilut pystytään poistamaan prosessista ennen liimausta. Molempien viilun kosteusmittareiden (Metriguard DME ja Mecano MVA) tarkkuus havaittiin hyväksi sekä kuusi- että koivuviilulla. Seuraavaksi koivuviilujen kosteutta mitattiin infrapunatekniikan (IR) avulla. Eri kosteudessa olevia koivuviiluja kuvattiin IR –kameralla viilun kuivauksen jälkeen ja viilun lämpötilan ja kosteuden riippuvuus mallinnettiin. Mittausmenetelmän tarkkuus selvitettiin mallinnuksesta riippumattomalla datalla ja tällöin keskineliövirheen neliöjuuri (RMSE) oli 1.2 %. Tutkimuksen perusteella todettiin, että IR-menetelmän spatiaalinen resoluutio on parempi kuin mikroaaltoihin perustuvien mittausmenetelmien, mutta tarkkuus on huonompi ja mittaus on herkempi ympäristön muutoksille. Viilun lujuusominaisuudet vaikuttavat ratkaisevasti siitä valmistettavien tuotteiden, kuten vanerin lujuusominaisuuksiin. Viilun poikittaisvetolujuus korreloi voimakkaasti sorvaushalkeamien syvyyden kanssa ja vetolujuus syysuunnassa viilun syykulman kanssa. Tässä tutkimuksessa sorvaushalkeamien syvyys ja viilun syykulma mitattiin samanaikaisesti laseriin perustuvan menetelmän avulla. Sorvaushalkeamien syvyysmittauksille RMSE oli 7.4 % ja absoluuttinen virhe syykulman mittauksille 1.1 °. Myös liimanlevitys on tärkeä prosessivaihe ja liimamäärän tulisi olla mahdollisimman tasainen. Lopuksi tässä väitöskirjatyössä kehitettiin fluoresenssiin perustuva mittausmenetelmä, jolla pystyttiin arvioimaan viilun pinnalle levitetty liimamäärä viiluista otetuista kuvista. RMSE oli tälle menetelmälle 13 g m-2. Tässä työssä esitetyt uudet mittausmetodit vaikuttivat lupaavilta. Lisätutkimuksella näistä menetelmistä voitaisiin kehittää reaaliaikaisia ja ainetta rikkomattomia mittausmenetelmiä viilupohjaisten tuotteiden tuotantoprosessiin.