Il legno è sempre stato considerato un materiale deperibile con una serie di difetti (nodi, malformazioni) che rendono aleatoria una stima delle sue proprietà meccaniche; queste ultime sono influenzate dalle condizioni climatiche, in particolare dall’umidità dell’ambiente circostante. Il legno, inoltre, è un materiale anisotropo, giacché la resistenza e il modulo elastico variano a seconda che gli sforzi siano applicati parallelamente alla direzione della fibratura o in altre direzioni; è soggetto agli attacchi dei microrganismi (funghi e insetti) che possono ridurre la resistenza meccanica.
Queste perplessità, però, sono state superate da qualche tempo. Infatti, a tutti questi inconvenienti ha posto rimedio l’introduzione di norme nazionali ed europee che assegnano al legno classi di resistenza. Il costruttore, così come fa con il calcestruzzo, può utilizzare materiali a resistenza caratteristica nota.
Un’accurata esecuzione delle strutture che eviti ristagni di acqua, un trattamento preventivo del legno con sostanze efficaci nei confronti di insetti e funghi, e un minimo di manutenzione sono sufficienti ad assicurare una buona difesa contro queste insidie. Per quanto attiene l’infiammabilità, una impregnazione con ritardanti e l’applicazione alle pareti di intonaci ignifughi riduce a limiti accettabili i rischi.
Il legno presenta molti vantaggi in fase costruttiva. Esso si presta molto bene alla produzione di elementi prefabbricati facilmente trasportabili e assemblabili. Il legno lamellare, grazie alla sua resistenza meccanica, permette di ottenere elementi strutturali di notevoli dimension
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Il legno, infine, è in grado di soddisfare esigenze ecologiste. Infatti, gli alberi, in genere, provengono da foreste razionalmente strutturate con piani di rimboschimento.
Fonti
La fonte di approvvigionamento del legno è costituita dagli alberi. I principali tipi di alberi sono costituiti dalle conifere e dalle latifoglie. I legni ricavati dalle conifere sono definiti dolci, mentre quelli ricavati dalle latifoglie sono definiti duri. La classificazione in legni dolci e duri è tradizionale e spesso non ha riscontro con la realtà: esistono, infatti, alcune latifoglie (pioppo e balsa) i cui legni sono molto più teneri (dolci) di quelli di alcune conifere (tasso e pitch-pine).
Tra i legni frequenti alle nostre latitudini, si utilizza la quercia (chiamata anche rovere), l’abete, il pino, il larice, il faggio, il noce e il castagno.
Tra le specie esotiche, di notevole importanza sono il mogano, l’ebano e il teak.
Struttura del legno
Se si osserva la sezione trasversale di un albero, si vede al centro, più o meno sviluppato, il midollo formato da un tessuto spugnoso circondato da una massa più o meno compatta e omogenea. Questa massa è formata da tanti anelli concentrici, corrispondenti agli strati aggiuntisi annualmente durante la vita della pianta. Essi sono di spessore variabile nelle diverse specie e secondo le condizioni di vita della pianta stessa. Poiché l’accrescimento della pianta avviene verso l’esterno, la parte interna, verso il midollo, finisce per morire. Questa parte che diviene dura, compatta e più scura prende il nome di durame o massello, mentre la parte esterna più leggera e più chiara è detta alburno.
La distribuzione fra durame e alburno mentre è netta in alcune piante (pino, larice, castagno) non lo è in maniera altrettanto netta nel pioppo e nell’abete perché col tempo gli strati annuali subiscono piccole variazioni. La larghezza degli anelli dipende dalla specie legnosa, dalle condizioni climatiche del luogo ove è cresciuta la pianta ecc. Il numero totale degli anelli corrisponde all’età della pianta.
In una sezione tangenziale di un tronco di legno si distinguono le fibre, filamenti sottili, più o meno lunghi, disposti parallelamente alla lunghezza del tronco e i vasi o tubi, canali continui, sottili, anch’essi paralleli alla lunghezza del tronco. I vasi rappresentano i condotti nei quali circolano i liquidi, mentre le fibre, dalle pareti più spesse, costituiscono i tes¬suti resistenti che conferiscono al legno elasticità.
Il rapporto fra vasi e fibre varia da una specie legnosa all’alta; nei legni più duri e più compatti abbondano le fibre mentre in quelli porosi e teneri i vasi.
In una sezione radiale sono visibili i raggi midollari, un insieme nastriforme di cellule che s’irradiano dal midollo come i raggi di una ruota. La loro funzione è di immagazzinare sostanze nutritive e convogliarle orizzontalmente all’interno della pianta. Per la minore aderenza che essi offrono con i tessuti circostanti, sono punti di debolezza. Il legno ha tendenza a fessurarsi proprio in corrispondenza a tali raggi.
Il legno è costituito essenzialmente di cellulosa, di lignina e di vari composti fra cui tannini, resine, oli essenziali. La cellulosa è un polimero naturale formato dall’unione di migliaia di molecole di glucosio, unite con legami primari. Perciò la resistenza meccanica di queste catene risulta elevata. Queste molecole di cellulosa, che costituiscono il 40-60% del legno, formano cavità tubolari che consentono il passaggio delle soluzioni nutritive e dell’acqua. Tali strutture sono tenute insieme dalla lignina – anch’essa un polimero – presente in quantità intorno al 25%.
Il legno, poiché è formato da aggregati di cellule orientate lungo l’asse dell’albero e da altri gruppi di cellule orientate radialmente, è un materiale anisotropo. La maggior parte delle sue caratteristiche fisiche è diversa nelle tre direzioni strutturali: longitudinale, radiale e tangenziale.
Il contenuto di acqua è elevato. La quantità di acqua, presente nei diversi legni appena abbattuti, varia con il tipo di legno, con le condizioni nelle quali gli alberi crescono e con la stagione di abbattimento. Di solito è fra il 30 e il 70% (riferita al secco). Quando il legno è posto in ambienti asciutti e ventilati, specialmente nella stagione estiva, il tasso di umidità scende al disotto di questo valore, ma può aumentare di nuovo seguendo le condizioni igrometriche dell’ambiente. L’acqua contenuta nel legno fresco in parte si trova nell’interno delle cavità cellulari ed è detta “acqua libera”. Essa è la prima ad essere eliminata con la stagionatura e l’essiccamento. Vi è, inoltre, “1’acqua d’imbibizione” delle pareti cellulari, il cui tasso può raggiungere il 25-30%. Quest’acqua è eliminata più lentamente. Essa può essere riassorbita e determina le caratteristiche di igro¬scopicità del legno.
La variazione della quantità di acqua libera non comporta variazioni nelle dimensioni del legno. Invece, le variazioni dell’acqua di imbibizione provocano contrazioni o rigonfiamento. La contrazione lineare in senso longitudinale è piccola, a causa dell’orientamento longitudinale della maggior parte degli elementi cellulari del legno.
L’acqua influenza le caratteristiche tecnologiche del legno giacché la sua eliminazione provoca ritiri ai quali possono accompagnarsi deformazioni, spaccature ecc. Poiché la distribuzione delle umidità in un legno è diversa da punto a punto, anche la sua diminuzione non avviene in ma¬niera uguale nelle varie zone del tronco e, quindi, se non eseguita con particolari accorgimenti, provoca deformazioni, fessurazioni, contorcimenti dei tronchi o dei prodotti da essi ritagliati.
Per evitare che tali deformazioni o fessurazioni si presentino in un legno già messo in opera, occorre che esso sia preventivamente stagionato. in pratica sottoposto a essiccazione. Con ciò si ottiene anche un miglioramento delle proprietà meccaniche. L’essiccazione non deve mirare alla completa eliminazione dell’acqua, perché un legno totalmente essiccato, esposto poi all’aria, assorbe dall’atmosfera nuovamente umidità, in quantità di solito pari a 10-12 % circa, che è il tenore di umidità in equilibrio con quella dell’ambiente. Il legno che si trova in queste condizioni viene anche definito secco commerciale.
La velocità con la quale un pezzo di legno essicca dipende da diversi fattori: temperatura e umidità relativa dell’ambiente, velocità di circolazione dell’aria, tenore di umidità del legno da essiccare e infine dal tipo di legno e dal suo spessore.
In pratica, il tenore di umidità posseduto da un legno in opera, in equilibrio con l’ambiente circostante, varia con le condizioni di questo.
Proprietà
Le principali caratteristiche che determinano il valore dei legnami sono elencate di seguito.
Massa volumica
È una caratteristica importante perché è in relazione con le proprietà meccaniche. Un’elevata massa volumica apparente è indice di un minore numero di cavità cellulari, di vuoti ecc. cioè di un aumento della quantità di sostanza legnosa e, quindi, comporta un aumento delle caratteristiche meccaniche. Mentre la massa volumica assoluta della sostanza legnosa è dell’ordine di 1,50-1,55, quella apparente è sempre minore di 1. Il suo valore dipende dal contenuto di umidità del legno. Per questo motivo i valori sono riferiti al secco commerciale.
Si dicono leggeri i legni con massa volumica apparente inferiore a 0,60, abbastanza pesanti quelli con valore compreso fra 0,60 e 0,80, pesanti quelli con massa volumica fra 0,80 e 0,95 e pesantissimi quelli con valore superiore a 0,95.
Comportamento al riscaldamento
Il legno secco, come gli altri materiali solidi, se riscaldato, subisce una dilatazione. Il coefficiente di dilatazione ha valore diverso a seconda se misurato parallelamente oppure no all’orientazione delle fibre. Nella direzione perpendicolare alle fibre, cioè lungo i raggi midollari, i valori sono maggiori di quelli che si riscontrano nella direzione parallela a esse. Le fibre, non essendo tenute insieme tra loro da legami atomici primari, risentono maggiormente l’azione del calore e sono allontanate le une dalle altre. I valori del coefficiente di dilatazione sono inferiori a quelli degli altri materiali strutturali: occorre però tenere presente che questa stabilità dimensionale è in gran parte annullata dalle variazioni di umidità. Se la temperatura muta di 50-70 °C l’effetto che si produce sulla variazione dimensionali è pari a quella prodotta dall’1% circa del tenore di umidità.
L’allentamento, sotto l’azione del calore, delle forze di coesione fra le fibre, conferisce al legno plasticità. Questa è sfruttata nella piegatura. I pezzi di legno da curvare sono immersi in acqua calda (70-80 °C) per parecchie ore, in modo tale che tutte le parti raggiungano la stessa temperatura. Sono sottoposti in seguito a curvatura e quindi essiccati. Per abbreviare i tempi di lavorazione, il riscaldamento si può effettuare in autoclave con vapore sotto pressione (120-140 °C).
Durezza
La durezza è un criterio di classificazione dei legni. Essi si possono suddividere in:
- tenerissimi: abete, pioppo, betulla
- semiduri: castagno, platano
- duri: acero, quercia, noce, faggio
- durissimi: guaiaco
teneri: larice, pino
Con la durezza varia la facilità di lavorazione e spesso la resistenza all’usura. Questa caratteristica è importante per i legni usati nella preparazione di liste o blocchetti per pavimentazioni.
La durezza si misura in base alla resistenza opposta dalle zone superfi¬ciali del legno all’azione di un penetratore, sotto carico standard. La durezza è maggiore nella parte centrale del tronco rispetto a quella periferica ed è legata al tenore di umidità.
Resistenza meccanica
La resistenza a compressione dipende dal tipo di legno, dalla massa volumica, dal tenore di umidità. Mediamente, un aumento dell’ 1% di umidità comporta una perdita di circa il 4-5% della resistenza a compressione.
La resistenza è diversa se determinata parallelamente o trasversalmente alla direzione delle fibre. Analogamente alla resistenza a compressione anche quella a trazione, a flessione e al taglio presentano una dipendenza analoga dall’orientamento delle fibre e dal grado di umidità. La resistenza a trazione del legno nel senso della lunghezza delle fibre è elevata mentre notevolmente più bassa è quella nel senso normale a esse.
Le proprietà meccaniche variano con la temperatura: diminuiscono al crescere di questa ad eccezione della resilienza che aumenta al crescere della temperatura, almeno per legni con tenori piuttosto elevati di umidità.
I valori di resistenza del legno che si ricavano dalle determinazioni sperimentali hanno un ampio spettro di variazione e, pertanto, non sono molto indicativi. Come per il calcestruzzo, anche per il legno è stato introdotto il concetto di resistenza caratteristica.
Modulo elastico
I moduli elastici del legno sono influenzati negativamente dal contenuto di umidità e dalla temperatura, mentre crescono all’aumentare della massa volumica.
L’umidità deprime i valori dei moduli elastici. Questi si mantengono costanti fino a un contenuto di acqua del 7 = 8%. Al di sopra di questi valori, essi diminuiscono all’aumentare della percentuale di acqua fino a raggiungere un valore minimo, per un contenuto di umidità pari a circa il 30%. Anche la presenza di nodi e di lesioni, dovute ad attacchi da parte di microrganismi, deprime i valori delle costanti elastiche.
Comportamento viscoelastico
Il legno mostra un comportamento viscoelastico. Ciò comporta due conseguenze. La prima è quella del lento e solo parziale recupero della deformazione del materiale sottoposto a un carico continuo; la seconda è che le resistenze meccaniche del legno dipendono dalla durata del carico. I fattori ambientali giocano poi un importante ruolo: il valore della deformazione totale, così come la velocità della deformazione, aumenta all’aumentare della temperatura e del contenuto di umidità.
Caratteristiche intrinseche
- Importante è la fibra, in base alla quale si hanno legnami a fibra grossa o corta e fina. I primi (quercia, olmo) nella rottura si scheggiano, i secondi (faggio) invece non si scheggiano.
- Il volume e la regolarità del tronco, elemento questo che ha molta importanza per i legnami da costruzione.
Difetti
Il legno può presentare vari difetti che ne riducono la resistenza. I principali, raggruppati secondo la causa di origine, sono elencati di seguito.
- Difetti dovuti ad agenti atmosferici (vento e gelo). Provocano sfaldature interne dovute alla precoce morte di gruppi di tessuto
- Difetti dovuti ad agenti patogeni (funghi e insetti). I funghi provocano il disfacimento di gruppi di cellule, mentre gli insetti scavano “gallerie” all’interno della massa legnosa, intaccandone la resistenza.
- Difetti dovuti ai rami. I rami, aventi un andamento diverso dell’asse principale del fusto, presentano gruppi di tessuti diversamente orientati. Si creano i nodi, particolarmente dannosi, che provocano distorsioni del legno in opera. I nodi possono, in alcuni casi, costituire un pregio. Il diverso e irregolare andamento di alcuni gruppi di tessuti forma suggestivi disegni ampiamente sfruttati a scopo decorativo.
- Difetti insiti nella crescita. In conseguenza del distacco di anelli annuali dai contigui, si generano screpolature circolari, dette cipollature.
- Difetti dovuti a una cattiva stagionatura. Le tavole possono imbarcarsi, curvarsi o svergolarsi.
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Classificazione e usi
Per quanto attiene i legnami utilizzati in edilizia, essi sono classificati secondo gli usi.
Legni duri
Legni resinosi
Legno di cipresso. Adattissimo per le costruzioni essendo molto duro e compatto. Però è di lento sviluppo e, pertanto, la sua disponibilità è scarsa.
Legni bianchi teneri
Legni fini
- Legno di pero, melo, ciliegio, sambuco, mogano, ebano, palissandro, teak. Sono legnami di pregio per bellezza del tessuto e finezza di fibre. ma non sono utilizzabili in edilizia perché hanno dimensioni modeste.
Colore
Il colore del legno varia da specie a specie di pianta. Inoltre, nella stessa specie, è soggetto all’influenza degli agenti atmosferici, dell’ambiente. dell’età della pianta ed è diverso nell’alburno e nel massello.
Durabilità
Il legno può mantenere, in condizioni ambientali favorevoli, le sue caratteristiche meccaniche ed estetiche per molto tempo. Se esposto alle intemperie e non opportunamente protetto, la sua colorazione si altera fino ad assumere un colore grigiastro. L’applicazione di uno strato protettivo (vernici, pitture) aumenta la resistenza nei confronti dell’ambiente circostante, ma non lo impermeabilizza completamente. Pitture e vernici possono in ogni modo essere veicoli di sostanze capaci di difendere il legno dalle aggressioni di organismi viventi.
I principali nemici del legno sono i funghi e alcuni tipi di insetti che, nutrendosi di cellulosa, portano a un disfacimento della struttura del materiale. A parità di condizioni, le varie specie arboree presentano una differente sensibilità a queste aggressioni.
I funghi si sviluppano solamente in particolari condizioni, cioè quando il contenuto di acqua nel legno si aggira intorno al 20% e le temperature tra 15 e 20 °C. Di conseguenza, le travi nelle costruzioni sono di solito attaccate nella zona incastrata nella muratura, dove più è facile il contatto con l’umidità. Contro i funghi, come pure contro gli insetti, l’unica difesa è il trattamento preventivo con apposite sostanze. Le sostanze impregnanti capaci di difendere il legno dagli attacchi degli organismi viventi si possono dividere in due categorie. La prima è costituita da creosoto, pentaclorofenolo, composti metallorganici solubilizzati in veicoli oleosi; la seconda è costituita da soluzioni acquose contenenti sali di cromo, zinco, arsenico. Questi agenti protettivi possono essere applicati sotto pressione in autoclave. Un trattamento simile assicura una difesa completa del manufatto, ma è costoso e difficilmente effettuabile su oggetti di grosse dimensioni, per cui i preservanti vengono molto spesso applicati mediante pennellatura, spruzzo o aggiunti alle vernici e alle colle, ottenendo, naturalmente, una protezione solo parziale.
Il legno è infiammabile. A temperature superiori ai 200 °C cominciano a innescarsi processi di combustione. Si forma sul legno uno strato di materiale carbonizzato, mentre la pirolisi libera gas. L’alta coibenza del legno abbassa di molto la temperatura immediatamente dietro il fronte di combustione, per cui strutture non completamente combuste possono mantenere buone caratteristiche meccaniche dopo la cessazione dell’incendio. Il legno può essere trattato con sostanze ignifughe o in ogni caso capaci di ridurre la velocità del processo di combustione. Questo trattamento è imposto da norme di legge nel caso di pavimenti di corridoi, di pareti interne di sale di riunione ecc.
Le sostanze ignifughe sono sali solubili in acqua (fosfati di ammonio, cloruro di zinco, acido borico, tetraborato di sodio) e possono essere applicate mediante impregnazione sotto vuoto. Questo trattamento diminuisce la resistenza meccanica del legno intorno al 10%.
Lavorazione del legno
È preferibile procedere all’abbattimento delle piante nel periodo invernale perché, essendo latente ogni vita vegetativa, fusto e rami sono meno umidi e contengono una minore quantità di succhi, suscettibili di alterazioni. Quindi, i legni sono di più facile conservabilità.
I tronchi di albero, liberati dai rami, possono essere sottoposti a una squadratura grossolana, a mano coll’ascia (squadratura mercantile) o possono essere lavorati più accuratamente ritagliandoli con la sega, per ottenere legname squadrato, a spigoli viti.
Poiché nella corteccia molti insetti depongono le proprie uova o creano il proprio nido, la parte più esterna va scartata perché sede di alterazioni che possono poi propagarsi anche alle altre zone.
Per molti usi i tronchi vanno poi ridotti in tavole. Ciò si realizza con seghe meccaniche. I vari legni sono posti in commercio suddivisi in caegorie in funzione della presenza di difetti. Il legname di la categoria è quello sano, privo di alterazioni prodotte da microrganismi, privo o quasi di nodi, con fibre ad andamento regolare. Quelli di 2a e 3a comprendono legni nei quali è tollerato un numero di difetti crescente e di entità via via maggiore.
Semilavorati derivati dal legno
Per ridurre gli effetti della anisotropia e della eterogeneità delle proprietà fisiche e meccaniche del legno, derivante dalla struttura e distribuzione delle fibre, e per valorizzare non solo le parti migliori dei fusti ma anche gli scarti o i sottoprodotti delle diverse lavorazioni si sono sviluppati vari tipi di prodotti.
Si possono ottenere elementi strutturali mediante il legno lamellare e pannelli economici e di grandi dimensioni possono essere prodotti mediante l’incollaggio di fibre di legno.
Legno lamellare
Questa tecnologia consiste nella sovrapposizione di tavole (o lamelle) di modesto spessore (circa 30 mm), che sono disposte secondo la direzione parallela delle fibre, giuntate di testa, disposte a pacchi e tra loro incollate a formare travi o elementi strutturali compositi con dimensioni, sezione e caratteristiche geometriche svincolate dalla geometria iniziale del tronco. Utilizzando particolari presse è possibile ottenere elementi strutturali di qualsiasi forma, con i quali creare grandi coperture, anche impiegando pezzi di lunghezza contenuta, trasportabili e assemblabili con facilità. La possibilità di coprire luci notevoli permette di utilizzare il legno in un campo prima destinato solo all’acciaio e al calcestruzzo armato: il legno lamellare consente di ottenere luci ampie con pesi assai contenuti avendo un rapporto tra peso e resistenza meccanica molto favorevole.
Ciò che differenzia il legno massiccio dal legno lamellare è la notevole diminuzione della dispersione della resistenza meccanica, dovuta all’omogeneità del legno lamellare rispetto al legno massiccio. Inoltre, la resistenza meccanica del lamellare è superiore a quella del legno massiccio da cui proviene, grazie alla scelta delle tavole, alle eliminazioni dei difetti e all’uso di collanti sintetici a elevata resistenza e durabilità.
Il legno lamellare è ancora legno e di questo mantiene tutti i pregi, ma è anche un prodotto industriale che supera i difetti propri del legno massello.
Le principali caratteristiche delle strutture di legno lamellare si possono riassumere nel modo seguente.
- Leggerezza: la sua massa volumica apparente è intorno a 500 kg/m3. Se comparato alle strutture in calcestruzzo (2000-2500 kg/m3) o alle strutture di acciaio (7800 kg/m3) si nota una considerevole differenza che si traduce in ricadute positive, specie per le strutture di notevole luce.
- Economicità: il legno lamellare consente un risparmio per la costruzione delle strutture di base (fondazioni, pilastri).
- Resistenza agli agenti atmosferici: alta capacità di resistere agli agenti chimici aggressivi. Il legno è uno tra i materiali più duraturi e meno attaccabili dagli inquinanti presenti nell’atmosfera.
- Resistenza meccanica: il legno lamellare presenta un ottimo comportamento ai carichi e un’elevata capacità di assorbire gli urti.
- Curvabile: durante l’incollaggio, le lamelle possono essere curvate con un raggio di curvatura minimo.
- Materiale naturale e risorsa rinnovabile a basso contenuto di energia di produzione: la coltivazione della materia prima aiuta a ridurre l’effetto serra.
- Resistenza al fuoco: l’utilizzo di vernici impregnanti e protettive, blocca almeno in parte la decomposizione del legno e ritarda il formarsi di gas nocivi.
Le caratteristiche tecniche del prodotto finito dipendono dal materiale di base. Le lamelle sono ricavate da legni di conifere. In Europa si utilizza quasi esclusivamente l’abete rosso.
Il legname in tavole è messo nelle celle di essiccazione e portato al grado di umidità necessario alla lavorazione. Dopo essiccazione, le lamelle sono lasciate stagionare per qualche giorno al fine di uniformare il tasso di umidità fra periferia e centro delle lamelle. Le tavole sono poi piallate. La piallatura consente di ottenere superfici lisce, requisito molto importante in fase di incollaggio. Questo tipo di operazione, insieme alla calibratura attraverso la quale si ottengono tavole di spessore costante, evita l’instaurarsi di tensioni che possono dare luogo alla formazione di cretti durante la pressatura. Per realizzare elementi strutturali di lunghezza maggiore della singola tavola sono necessari giunzioni di testa. Le giunzioni trasversali fra le varie lamelle sono effettuate con giunti detti a pettine o a dita, e sono sfalsate al fine di non indebolire una stessa sezione trasversale o una zona dell’elemento strutturale.
Le colle e le operazioni di incollaggio costituiscono una fra le operazioni più importanti e delicate dal punto di vista operativo. La resistenza di adesione del collante deve essere almeno eguale alla resistenza del legno, in modo tale che i piani di incollaggio non siano piani preferenziali di rot¬tura. In genere, le colle più usate sono a base di resorcina-formaldeide, perché resistenti all’aggressione degli agenti atmosferici, in particolare in climi caldo-umidi.
Per realizzare l’incollaggio fra le lamelle è necessario sottoporre l’elemento strutturale a una pressione il più possibile uniforme. Tale operazione si effettuata con apposite presse (martinetti). Le travi così realizzate restano sotto pressa per un periodo di 12 ore o più, secondo il tipo di colla, la temperatura e la forma della trave. E possibile ottenere durante la pres¬satura, con appositi stampi metallici, archi o costoloni curvi.
Rimosse dalla pressa, il manufatto è fatto passare all’interno di una pialla fissa in modo da dare all’elemento lo spessore finito e rendere uniformi e lisce le superfici laterali. Sono poi eseguiti i fori e i tagli necessari per l’assemblaggio di elementi metallici.
L’ultima operazione, in ordine di tempo, consiste nell’applicazione di prodotti impregnanti, sostanze con funzione di preservare il legno da insetti, funghi, umidità e contenenti eventualmente un pigmento.
Compensati
Sono lastre di legno, per lo più di spessore sottile, ottenute sfogliando un tronco in lamine sottili. Queste sono disposte le une sopra le altre, di solito in numero dispari, con le fibre a 90°. Fra un foglio e l’altro si interpone un collante e si pone sotto pressa.
Nei pannelli di compensato, essendo costituiti da strati incollati di materiale a fibre incrociate, gli effetti del ritiro e le differenze, legate alla anisotropia strutturale del legno, si riducono compensandosi reciprocamente. I compensati possono sopportare curvature notevoli senza apprezzabile perdita delle caratteristiche meccaniche. Inoltre, con i compensati è possibile ottenere pannelli di dimensioni relativamente grandi con caratteristiche simili in tutti i punti.
I vari strati occorrenti per formare i compensati si ricavano dai tronchi per tranciatura o per sfogliatura. La prima si applica per i legni più duri. Per gli spessori maggiori si opera con una lama tagliente che lavora come il ferro di una larga pialla. La sfogliatura si applica a legni teneri e consiste nel far ruotare il tronco sull’asse principale contro una lama appoggiata lungo una generatrice, ritagliando così, con continuità, un sottile foglio di legno (simile a un grande temperalapis).
I compensati sono usati per le loro doti di leggerezza, stabilità dimensionale, economia. I tipi più ricorrenti sono quelli a tre strati con spessore totale di 3-4 mm. Sono fabbricati anche pannelli a molti fogli, dello spessore fino a 20 mm. Il numero degli strati è di solito dispari per potere avere su entrambe le facce esterne, che risultano da fogli ugualmente orientati, proprietà analoghe.
Sui pannelli di compensato oltre a determinare umidità, massa volumica, resistenza a trazione, si esegue una prova di separazione forzata delle lamine per stabilirne la resistenza alla separazione e la prova di incurvamento che determina la flessibilità del compensato.
Paniforte
Il prodotto si ottiene utilizzando le parti di legno di minore pregio perché di piccole dimensioni, ritagliate sotto forma di tanti listelli. Questi sono poi incollati disponendoli con le fibre incrociate e racchiudendoli fra due fogli di compensato. Si ottengono lastre costruite a forma di sandwich anche di grandi dimensioni, di spessori fino a 50 mm senza giunti, con le fibre disposte in tutte le direzioni, e quindi poco sensibili al ritiro. Il paniforte non ha tendenza a deformarsi ed è in grado di sopportare variazioni anche forti e brusche di temperatura e umidità. Spesso i paniforti sono sostituiti con pannelli tamburati, formati da due fogli di compensato mantenuti a distanza di 2-4 cm da un traliccio di listelli isolati (in pratica non da un piano continuo di listelli) o da strisce disposte nelle diverse direzioni. Pur conservando gran parte dei pregi dei paniforti, sono più leggeri e più economici. Si producono anche tipi nei quali la faccia in vista di uno dei fogli di compensato è di legno più pregiato.
Pannelli di fibre
Di spessore modesto, risultano dall’essiccazione e dalla compressione a caldo di un feltro di fibre prodotte per sfibratura del legno o di altri materiali come per esempio i residuati della canna da zucchero.
Il legno è sfibrato dopo soggiorno in acqua, a temperatura elevata, con procedimenti diversi. Le fibre poi, addizionate di collanti, impermeabilizzanti e coloranti, sono sagomate in fogli a formare feltri che, dopo essiccazione, sono posti sotto presse a piani riscaldati.
In funzione delle condizioni di preparazione (pressione e temperatura raggiunta nella formatura del feltro) si distinguono diversi prodotti:
- pannelli non compressi: porosi, isolanti di massa volumica di circa 250-400 kg/m3 e con spessori fra 5 e 20 mm destinati all’isolamento termoacustico;
- pannelli compressi: secondo il grado di compressione si raggiungono masse volumiche variabili da 450 fino a 850 kg/ml; sono destinati a diversi impieghi nelle costruzioni prefabbricate e nell’arredamento;
- pannelli agglomerati: sono costituiti da cascami e schegge di legni teneri compressi e agglomerati mediante aggiunta di polimeri termoindurenti che, sotto l’azione del calore, cementano fra loro le varie particelle; questi pannelli sono utilizzati come materiali isolanti o per lavori ove si richiedono materiali leggeri e resistenti.
Laminati composti legno-metallo
Rivestendo fogli di compensato con laminati metallici (acciaio, alluminio ecc.), dello spessore di 0,2-1 mm circa, fissati con un collante, si ottengono materiali compositi nei quali sono sfruttate le proprietà positive dei singoli componenti. Essi accoppiano leggerezza a elevate caratteristiche meccaniche. Nonostante il ridotto spessore del metallo, si ottengono lamiati dotati di rigidità e resistenza alla flessione paragonabili a quella di lamiere metalliche più spesse e quindi più pesanti. Si usano per pareti e pannelli.
Legni impregnati di polimeri
Se si imbeve un legno di un polimero termoindurente in uno stadio intermedio della sua formazione, per esempio quando è ancora solubile e poi si fa avvenire la reticolazione della resina, si otterrà alla fine un legno permeato di polimero termoindurente, insolubile, insensibile all’umidità, inalterabile. In pratica il legno acquista in parte le proprietà del polimero ed è caratterizzato da una notevole stabilità dimensionale. Inoltre esso ha maggiore durezza, elevata resistenza all’usura, inattaccabilità da parte di microrganismi. Si possono in questo modo valorizzare legni di qualità scadente.