Distortion of Norway spruce timber. Pt 1: Variation of relevant wood properties

English. The overall aim of this study and series of papers is to increase the understanding of the mechanisms that govern moisture-related distortion of Norway spruce timber. In this first paper the experimental study is described and thevariation of wood properties presented. The study comprises 40 Norway spruce (Picea abies) trees from one fast-grown and one slow-grown stand in southern Sweden. From the trees 240 studs (45 × 70 × 2500 mm) were taken for measurement of distortion. Woodproperties were measured on small specimens (13 × 13 × 200 mm) cut from the studs. Spiral grain angle was found to vary from approximately +3 degrees (left-handed) close to pith to zero at 150 mm from pith with a strong individual variation. The material from the fast-grown stand had a larger spiral grain angle compared with the slow-grown material. Spiral grain was poorly correlated to other parameters. Presence of knots had a substantial influence on longitudinal shrinkage (alphal) measurements. Specimens with large knots (KAR 33%) had almost 100% higher longitudinal shrinkage than specimens without knots. It should be pointed out, however, that measuring shrinkage in small specimens containing even small knots can create a problem with regard to the obtained results, especially results of alphal. It was found that presence of compression wood in several growth rings more than doubled the longitudinal shrinkage. For the radial and tangential direction the presence of compression wood decreased shrinkage by about 30%. The ratio between tangential and longitudinal shrinkage was 49 for normal wood whereas for compression wood the ratio was 13. These results confirm the theory that the microfibril angle governs shrinkage. Longitudinal shrinkage decreased slightly with increased distance from pith whereas radial and tangential shrinkage did not display any substantial radial variation. The fast-grown material had generally a higher longitudinal shrinkage and lower transverse shrinkage than the material from the slow-grown stand. About 50% of the variation in longitudinal shrinkage was explained by radial position, density and ring width. Density and ring width did explain 60% of the variation in radial shrinkage but only 30% of the variation in tangential shrinkage.

German. Ziel dieser Arbeit ist ein tieferes Verstaendnis der Mechanismen, die das Verwerfen von Fichtenschnittholz verursachen. In diesem ersten Teil wird die Variation der Holzeigenschaften vorgestellt. Vierzig Baeume (Picea abies) von einem schnell- und einem langsam wachsenden Standort wurden verwendet. Daraus wurden 240 Kanthoelzer der Abmessung 45 × 70 × 2500 mm geschnitten und daran die Verwerfung bestimmt. Holzeigenschaften wurden an kleinen Proben (13 × 13 × 200 mm) gemessen, dieaus diesen Kanthoelzern hergestellt wurden. Der Faserwinkel variierte zwischen +3 Grad in der Naehe der Markroehre bis 0 Grad bei 150 mm Abstand vom Mark mit grosser individueller Streubreite. Die Proben vom schnellwachsenden Standort hatten einen groesseren Faserwinkel als die vom langsam wachsenden Standort. Die Korrelation des Faserwinkels zu anderen Holzeigenschaften war nur sehr schwach. Anwesenheit von Aesten hatte einen bedeutsamen Einfluss auf das longitudinale Schwinden (alphal); es lag bei hohen Astanteilen (KAR 33%) fast 100% hoeher als bei astreinen Proben. Es muss allerdings betont werden, dass bei der Messung an kleinen Proben schon kleine Aeste problematisch sind, speziell fuer alphal. Weiter zeigte sich, dass Anteile von Druckholz in einigen Jahrringen das longitudinale Schwinden mindestens verdoppeln. Radiales und tangentiales Schwinden wird durch Druckholzanteile um etwa 30% verringert. Das Verhaeltnis zwischen tangentialem und longitudinalem Schwinden betrug 49 fuer normales Holz, bei Druckholz lag dieses Verhaeltnis bei 13. Die Ergebnisse stuetzen die These, dass der Mikrofibrillwinkel das Schwinden regelt. Longitudinales Schwinden nahm mit zunehmender Entfernung vom Mark langsam ab, waehrend radiales und tangentiales Schwinden keine wesentlichen Aenderungen aufwiesen. Schnellwachsendes Holz zeigte allgemein hoehere Schwindwerte als langsam wachsendes Material. Rund 50% des longitudinalen Schwindens werden erklaert durch die Parameter radiale Position, Dichte und Jahrringbreite. Dichte und Jahrringbreite erklaeren 60% des radialen Schwindens, aber nur 30% des tangentialen Schwindens.