Appunti esame Tecnologia del Legno

ESAME TECNOLOGIA DEL LEGNO

Lezione 1

Il legno è un materiale di origine biologica prodotto da un organismo che cresce (l'albero). Questa sua origine lo differenzia da ogni altro materiale, infatti sono tutti prodotti da un'estensione di materie prime (tramite la trasformazione di queste e dall'intervento dell'uomo che può intervenire sul processo di formazione del materiale - nel legno interviene solo in modo lieve).

Il cambiamento climatico è un grande problema al giorno d'oggi, è originato dall'energia solare assorbita e in parte rimessa dalla terra sotto forma di radiazioni infrarossi verso l'atmosfera, se la terra fosse ricoperta da uno strato di CO2 sarebbe inabitabile per il troppo freddo. L'anidride carbonica intercetta l'energia infrarossa riemessa e mantiene la temperatura terrestre stabile, ma negli ultimi anni la percentuale di CO2 nell'atmosfera sta aumentando e con questo si ha un aumento del

trattenimento di calore (non compatibile con i processi biologici degli ecosistemi); si ha la necessità quindi di ridurre l'anidride carbonica dell'atmosfera abbattendo le emissioni e incrementando l'assorbimento di CO2 in eccesso (carbon sink) tramite assorbitori quali:

• Oceani (che fissano la CO2)
• Vegetali autotrofi nel corso della crescita (svolgono la fotosintesi clorofilliana → che usa H2O, CO2 e l'energia solare per catalizzare: la pianta che funge da "serbatoio" di carbonio infatti assorbe CO2 e libera O2).

Inoltre il legno ha la funzione di sostegno, conduzione idrica e accumulo di sostanza di riserva per l'albero.

Per legno certificato si intende un legno per cui è stato garantito da organizzazioni (es PEFC e FSC) che il suo uso non altera il funzionamento dell'ecosistema → può infatti essere usato come materia prima rinnovabile e fonte di energia (si creano catene di custodia: prima viene certificata la

foresta, poi il legno, poi i prodotti che sono realizzati secondo regole ecc..).

Designer → ha una grande responsabilità perché il legno è sempre stato usato senza criterio (importante tenere presente che per produrre il legno ci vuole molto tempo) → esempio: per produrre delle finestre si ha il 70% di scarto.

Il legno è un insieme di materiale ovvero diverse specie legnose (infetti il legno non esiste di per sema è un collettivo), di queste ce ne sono circa 1500 specie conosciute che possono subire processi di modificazione (es. la curvatura) e posso essere usati come:

• legno massello (solo tagliati)
• derivati

Per l’albero ad oggi se ne fa un uso “integrale”, ovvero se ne usano parti diverse per ottenere prodotti diversi. Le principali parti sono:

1. Chioma
2. Tronco: se ne taglio una sezione trasversale vedo degli anelli concentrici (anelli di accrescimento) e per alcune tipologie di clima corrispondono all’età

dell'albero. → nella sezione posso vedere 2 zone di colore diverso:

• Alburno: parte esterna più chiara (conduce acqua tramite una sorta di condotti)
• Durame: parte interna più scura (il nome non dipende dalla durezza, ha la funzione di sostegno)

Sono zone sempre presenti: se la differenza tra i 2 è netta si parla di durame e alburno differenziato (legno più resistente), altrimenti se non distinguo bene il confine si dice indifferenziato → questo condiziona le proprietà del materiale.

La durabilità (che può essere naturale o conferita) è la capacità potenziale di resistere agli organismi esterni (diverso da durezza) → parte più durabile è il Durame (svolge funzioni di sostegno e per alcune specie la parete cellulare è ricca di sostanze dette estrattivi), mentre nell'Alburno ci sono sostanze di riserva e nutrimento (non durabile).

Il legno è costituito da tante

Unità tubolari elementari chiamate cellule vegetali, infatti possiamo vedere tra gli anelli delle zone più chiare che si alterano a zone più scure → sono cellule diverse, alcune sono "tubi" con diametro più grande (= legno primaverile, viene trasportata più acqua) e altre più piccole (= legno tardivo, periodo autunnale). Il legno è un materiale variabile, la densità è data da Massa/Volume, dove la massa è data dalla parete cellulare delle cellule (il resto è quasi tutta aria) e si parla di ultrastruttura. La densità è molto più alta nel legno tardivo (es. le conifere hanno come legno primaverile 200 kg/m2 e autunnale 800 kg/m2).

Gli alberi rispondono agli stimoli esterni in modo quasi istantaneo = come cambia l'ambiente esterno cambia subito il tipo di legno prodotto. Sono in una sorta di competizione tra loro ("scala sociale") infatti possono essere dominati.

codominati o dominanti. La parete cellulare ha diverse componenti:

1. Polisaccaridi (ca 50/70 %) divisi in:
   • a) cellulosa (50%)
   • b) emicellulosa (20-25%)

   Anche se ogni specie ha i suoi valori, infatti posso esserci anche grandi differenze tra gli esemplari della stessa specie.

2. Lignina (circa 20/25%)
3. Estrattivi (massimo 10/12%) = sono sostanze che si possono rimuovere dal legno senza cambiarne la struttura
4. Ceneri (piccola percentuale) = ovvero ciò che resta dopo la combustione, quindi la parte inorganica

Tramite la fotosintesi clorofilliana viene prodotto glucosio che compone tutto ciò che riguarda l'albero. La molecola del glucosio ha una forma simile a una sedia ed è fatta di carbonio e gruppi ossidrili -OH (gruppi attivi che possono creare reazioni) = quando 2 molecole di glucosio si avvicinano si creano dei legami chimici forti (ca 60 cal per romperli) e si possono formare lunghe catene di glucosi flessibili (no struttura ordinata) andandosi a creare dei legami.

più deboli tra gli-OH all’interno della molecola (legami a idrogeno polari), viene a crearsi una catena forte ordinatacioè laCellulosa (1a): Questa è composta solo da glucosio ed è molto stabile (non ci sono -OH liberi)infatti non si attacca nulla, ha un comportamento fortemente anisotropo (= cambiamento diproprietà in base alla direzione della sollecitazione, comportamento tipico del legno).

L’Emicellulosa (1b) è composta non solo da glucosio ma anche da zuccheri e presenta una catenanon ordinata ma una catena principale ramificata con -OH liberi.

IMPORTANTE: I “cristalli” di cellulosa sono dispersi in una matrice di emicellulosa detta morfa iltotale di questo crea la microfibrilla, ovvero un “mattone” elementare con cui l’albero crea la paretecellulare: è un comportamento fortemente anisotropo e nella parte periferica vi sono alcuni -OHliberi con cui si possono creare legami polari; in questa

Sono di natura fenolica, cioè sono tossici, il che aumenta la durabilità naturale del legno rendendolo più resistente ad agenti come i tarli.

Tuttavia, hanno anche proprietà negative:

1. L'incollaggio del legno è dato da tanti legami deboli, quindi se il legno è ricco di estrattivi, gli agganci della colla sono occupati da questi, rendendo difficile l'incollaggio.
2. La tossicità degli estrattivi può essere avvertita anche dagli uomini se inalati e provocare emorragie, allergie e persino tumori dopo lunghe esposizioni. Infatti, esiste una lista di specie pericolose.

La Lignina è una sorta di insieme di "palline" completamente amorfe che occupano gli spazi vuoti creati nella struttura fatta di microfibrille. La lignina si cementifica e rinforza la struttura, conferendo grande resistenza a compressione (la microfibrilla conferisce resistenza a trazione). È idrofoba, rendendo il legno utilizzabile.

altrimenti sarebbe inutile per i fenomeni dirigonfiamento e ritiro ed è una matrice termoplastica → all'aumentare della temperatura cambia laviscosità, la temperatura di transizione vetrosa di questa è 140° infatti posso curvare il legnoportandolo a questa temperatura per poi raffreddarlo e fissare la forma.

Se immaginassimo di ingrandire ancora di più una sezione trasversale di parete cellulare vedrei tantielementi tubolari (microfibrille) che assieme danno origine alla parete. La posizione dellemicrofibrille determina le proprietà della cellula e si hanno 3 strati:

A) S1

B) S2

C) S3

S1 e S3 sono strati laterali, più sottili di S2, formati da microfibrille molto inclinate rispetto allaverticale e questi fungono da protezione dallo spanciamento (sono quindi strati di contenimento cheaiutano S2. S2 è più grande, è centrale, formato da microfibrille parallele all'asse longitudinale e èmolto resistente

A carichi verticali. L'anisotropia della microfibrilla si trasferisce alla cellula che risulta quindi fortemente anisotropa. La cellula è un elemento allungato fatto di tante microfibrille disposte in direzione longitudinale (anisotropia trasferita al legno). Queste cellule possono aggregarsi in modo diverso per formare strutture legnose diverse → le 2 principali sono:

1. Legno Omogeneo = fatto di un solo tipo di cellula (esempio le conifere 100 tipi diversi = alberi sempreverdi)
2. Legno di Latifoglie = fatto di diversi tipi di cellule (le altre tipologie di albero)

Lezione 2 → relazione Legno e Acqua:

All'interno del materiale c'è sempre un quantitativo d'acqua. In condizioni normali dell'ambiente una parte del peso è sempre rappresentata dall'acqua che si lega alle microfibrille → l'acqua può essere considerata un componente del legno sempre presente. L'acqua può essere libera all'interno delle