Riassunto esame Tecnologie e Sistemi di Lavorazione del Legno, prof. Fioravanti

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione

- Lezione del 29/02/2016 -

Legno: materia biologica, estratta direttamente dagli alberi (molto differente da tutti gli altri

materiali).

Quando una foresta si riproduce, oltre a fornire materia prima contribuisce a regolare il clima

(CO ). Possiamo considerare il legno come un materiale rinnovabile, anche usato come fonte

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energetica. FORESTA

Accrescimento annuo Prelievo annuo prelievo e l’accrescimento

Per far si che una foresta sia sostenibile è necessario un equilibrio tra il

del legname.

Legno certificato: derivato da alberi cresciuti in modo sostenibile. Utilizzando questi prodotti si ha

il diritto di informare l’utente delle qualità del legno utilizzato. Le sigle principali che indicano

questo tipo di legno sono PEFC e FSC.

Sostenibilità: Utilizzando il legno possiamo sostituire materiali più impattanti. La parte di legno

scartata nella lavorazione può essere utilizzata a sua volta per realizzare altri oggetti.

Difetti: I difetti della superficie del legno possono essere usati per realizzare il prodotto che stiamo

realizzando.

Specie legnosa: identificata da colore, densità, resistenza meccanica, stabilità dimensionale e

durabilità naturale.

Legno modificato: si dice quando in una specie legnosa vengono risolti alcuni problemi tramite

l’intervento dell’uomo.

ALBERO: nome generico delle piante perenni con fusto eretto legnoso (detto tronco o stipite ) che

a qualche distanza dal suolo presenta ramificazioni di vario ordine, recanti a loro volta foglie

persistenti o caduche, semplici o composte; i rami e le foglie costituiscono la chioma, che assume

forme diverse, generiche o tipiche (globosa, conica, ad ombrello, piangente, ecc.).

La pianta da una reazione immediata ad uno stimolo esterno e si adatta di conseguenza.

All’interno di un bosco c’è una competizione fra le piante per la sopravvivenza (piante dominanti

prende il nome dall’albero da cui è ricavato: ad

e piante sottoposte). Normalmente il legno

ognuno è assegnato un nome scientifico latino. Le norme UNI raccolgono tutti inomi comuni e ne

scelgono uno pilota di riferimento (per facilitarne la nomenclatura).

Sezione dell’albero: corteccia

alburno (parte chiara viva)

anelli di accrescimento

durame (parte scura morta)

Per comprendere il comportamento di una specie legnosa basta capire il comportamento di una

singola cellula che lo compone.

Il legno è considerato un materiale a struttura gerarchica: devo andare ad indagare nella struttura

della parete cellulare i polimeri che la costituiscono e dal modo in cui si legano si ottengono diversi

tipi di materiale.

 POLISACCARIDI (60-70%)

 LIGNINA (20-30%)

 ESTRATTIVI (2-10%)

Fotosintesi: il prodotto di questo processo è il glucosio, prodotto nella foglia da acqua, co e luce.

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Il legame tra molecole di glucosio è un legame a catena (tipo una collanina). È un legame con

tanti gradi di libertà, quindi una volta formato si creano altri legami (di tipo elettrostatico) che

irrigidiscono questo legame e fanno si che una catena si unisca ad un’altra e così via.

Anisotropia: proprietà direzionale di un materiale.

La struttura della cellulosa è molto stabile e forte: per modificare la struttura va necessariamente

aperta. Il 50% del peso del legno deriva dalla struttura della cellulosa, il 25% dalle emicellulose,

con catene più corte e formate da una catena principale con tante catene laterali attaccate.

L’insieme di catene di cellulosa ed emicellulose forma la MICROFIBRILLA, che è il mattone della

parete cellulare del legno. l’acqua entra nella

parte di emicellulosa

Il legno può ospitare un numero finito di molecole d’acqua.

L’angolazione della disposizione delle microfibrille incide sul tipo di resistenza del legno.

Nel caso di durame differenziato, l’albero accumula nella parte morta del tronco delle sostanze

tossiche che tengono lontani gli organismi dannosi per la piante. Queste sostanze sono gli

ESTRATTIVI e forniscono il colore al legno. I legni che contengono molti estrattivi tendono a

rigonfiarsi di meno con l’umidità, in quanto diminuiscono i legami disponibili per le molecole

d’acqua. La grande presenza di estrattivi inoltre permette al legno di resistere a lungo nel tempo

agli organismi che lo attaccano: laddove non siano presenti il legno va trattato.

Problemi degli estrattivi: il legno si incolla male; durante la lavorazione si formano delle

microparticelle dannose per la salute dell’uomo.

Lignina: una volta che la parete si forma, si incrosta tutto con la lignina che funziona come una

malta legante che lo rafforza. La lignina è idrofoba e fornisca tanta resistenza alla compressione.

Ha un comportamento termoplastico, che serve per deformare la struttura del legno.

Struttura della parete cellulare: S1 (pochi pacchetti di fibrille ordinate)

S2 (molti pacchetti di fibrille ordinate)

S3 (pochi pacchetti di fibrille inclinate)

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione

- Lezione del 07/03/2016 -

L’albero può costruire delle varianti alla struttura cellulare tipica.

Legno giovanile: legno di un albero ancora giovane.

quando l’albero viene sottoposto a stress meccanico reagisce producendo un

Legno di reazione:

legno diverso dal proprio per compensare la sollecitazione.

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Legno di conifera (omogeneo softwoods): legno prodotto da conifere (alberi sempreverdi)

composto da un solo tipo di cellula.

–

Legno di latifoglie (eterogeneo hardwoods): legno prodotto da latifoglie composto da diversi

tipi di cellula. anello poroso

porosità diffusa

I vasi (cerchi grandi) sono disposti in maniera diversa a seconda del periodo in cui si formano

(primavera o inverno).

Venatura: disegno sul legno che indica la disposizione primaverile o tardiva.

come si dispongono le cellule all’interno dell’anello di accrescimento.

Fibratura:

Il legame tra legno e acqua è indissolubile.

acqua libera all’interno dei lumi cellulari

acqua legata alla struttura

Quando l’acqua ha saturato la parte della parete, inizia a riempire i lumi cellulari.

U>60% U=40% U=32% U=22% U=12% U=0%

dimensioni iniziali costanti riduzione dimensionale o ritiro

un materiale che tende a stabilire un equilibrio termoigrometrico con l’ambiente

Igroscopico:

(temperatura e umidità).

Umidità relativa (ambiente): UR% = (Uassoluta / Usaturazione) * 100

L’umidità assoluta indica il vapore acqueo presente nell’ambiente mentre l’umidità di saturazione è

la quantità massima di vapore acqueo che l’ambiente può contenere (dato un valore di

temperatura).

Uass 0 : 0%

Uass Usat : 100% Quando il legno cede tutta l’acqua

Il legno funziona come una spugna (assorbe o cede umidità).

libera ma continua a tenere l’acqua legata, si parla di PUNTO DI SATURAZIONE DELLA

PARETE CELLULARE. –

Percentuale di acqua (umidità del legno): [(peso umido peso anidro) / peso anidro] * 100

Umidità di equilibrio: quella che raggiunge il legno dopo un certo tempo in un ambiente.

T=20°; UR=65% il legno di equilibra al 12% (umidità normale)

 LEGNO FRESCO >30%

 PUNTO DI SATURAZIONE CELLULARE 30%

 STAGIONATURA 15-18%

 ESSICCAZIONE ARTIFICIALE >4-6%

 LEGNO SECCO 0%

Volume

ΔV U% legno

0 30%

Al di sotto del punto di saturazione il legno comincia a perdere volume.

ΔV: variazione di volume complessiva.

βV = ΔV / 30

Coefficiente di ritiro unitario: Longitudinale

Radiale Tangenziale

Il comportamento del legno è omogeneo in queste 3 dimensioni.

Ritiro totale: somma dei ritiri sulle 3 dimensioni.

 LONGITUDINALE = 0,1% - 0,6% (pressoché stabile)

 RADIALE = 2% - 6%

 TANGENZIALE = 4% - 12%

 TAN / RAD = 2

In linea di massimo, più un legno è leggero e minore sarà il suo ritiro.

A seconda di come viene tagliato il legno, le tavole ottenute avranno comportamenti diversi.

Man mano che l’acqua cresce, le tensioni tra le cellule aumentano. Quando si supera un certo

limite di forza a trazione trasversale, le cellule si staccano e si formano le cosiddette

FESSURAZIONI DA RITIRO (specialmente in sezioni grandi).

esempio di fessurazione da ritiro

Quando riduco la dimensione del pezzo ricavato, le forze che si sviluppano sono sufficienti a

modificare la forma della tavola.

Con l’essiccazione si può deformare in maniera plastica la struttura del legno. Vengono posti dei

pesi sulle tavole durante il processo, contrastando le forze del legno. strato impermeabile

In presenza di una parte impermeabilizzata del legno, abbiamo il caso in cui una tavola radiale

può imbarcarsi per differenza di umidità. Una volta passato il gradiente transitorio la tavola si

riequilibra e torna piana.

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione

- Lezione del 14/03/2016 -

Tipi di deformazione: dipendono dalla direzione della deformazione e dai difetti del legno

(falcatura, arcatura, svergolamento).

incremento (%) CAMPIONE DI LEGNO – SPESSORE 1MM

1,6 tempo (ore)

40

L’incremento di del legno è molto rapido all’inizio, per poi rallentare drasticamente. Maggiore

peso

è lo spessore del legno, maggiore sarà il tempo necessario a esso per trovare il nuovo equilibrio.

UR% Gradiente transitorio: gli strati più esterni

sono più umidi di quelli esterni.

Quando si misura l’umidità di un pezzo di legno, il valore trovato è la media di quelle che sono

state le condizioni dell’ambiente degli ultimi 40 giorni circa. Dobbiamo valutare bene lo spessore

del legno in base alle caratteristiche dell’ambiente.

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Densità: massa / volume