IL LEGNO

II – 1) COSTITUZIONE E FORMAZIONE DEL LEGNO

Dal punto di vista tecnologico si intende per legno la parte interna dei grossi fusti di piante arboree e, a volte, anche di grosse radici.

Si comprende nel legno quindi anche la parte midollare centrale, mentre si esclude la corteccia e quasi sempre anche l’alburno che è la parte chiara tenera subito sotto la corteccia. Per comprendere le caratteristiche e proprietà del legno è bene esaminare quale è la sua costituzione e come avviene la sua formazione durante la vita della pianta.

Quasi tutti i tipi di legname (detti anche essenze legnose) provengono da piante angiosperme dicotiledoni (latifoglie) o gimnosperme (aghifoglie o conifere).

Esaminando la sezione trasversale di una dicotiledone (vedi figura seguente), si notano a prima vista degli anelli concentrici più scuri, intervallati ad altri più chiari di maggiore spessore; nella zona centrale si nota una parte di minore consistenza, spugnosa, detta midollo; la zona ad anelli è generalmente distinta in due parti: una periferica, più o meno sottile a seconda delle varie specie, più chiara e meno compatta detta alburno, l’altra, che copre la maggior parte della sezione, è più scura e compatta ed è detta durame o cuore.

Un sottile strato di cellule detto cambio forma una specie di guaina sul tronco; l’accrescimento del tronco ha origine in questo strato che forma cellule dell’alburno verso l’interno e cellule del libro verso l’esterno. – Il libro è uno strato periferico non molto spesso costituente la parte interna della corteccia; è formato dai tubi cribrosi (avvolti da un tessuto di riempimento) nei quali discende la linfa elaborata nelle foglie. – L’alburno contiene i vasi o trachee nel quali sale la linfa grezza, anch’essi avvolti da un tessuto di riempimento, formato di cellule allungate (fibre o fibrille). I vasi che si formano durante il periodo primaverile di rapido accrescimento sono di dimensioni maggiori e più ricchi di linfa; durante il periodo estivo l’accrescimento cessa quasi del tutto mentre riprende nel periodo della tarda estate-autunno, ma avviene più lentamente, con formazione di vasi più piccoli e molto tessuto di riempimento. In tal modo si spiega la conformazione ad anelli concentrici: il legno formatosi in primavera è più abbondante, più chiaro, meno compatto; il legno che si forma in estate-autunno è più scuro, più compatto e dà luogo ad uno strato più sottile. Le variazioni metereologiche ed il clima influiscono notevolmente sull’accrescimento delle piante; così annate siccitose possono provocare ritardi di accrescimento con formazione di anelli di minore spessore.

La circolazione della linfa è massima negli anelli più esterni di recente formazione (alburno) mentre si va sempre più riducendo in quelli interni, i cui vasi si ispessiscono e acquistano solo funzione di sostegno; il colore diventa più scuro e la struttura diventa compatta. È soltanto questa parte (cuore o durame) che in genere è utilizzata come legname da costruzione. Nella sezione trasversale si notano anche i raggi midollari, zone di cellule a struttura simile a quella del midollo disposte a raggera che partono dal midollo e da altri anelli di accrescimento e arrivano fino sotto la corteccia. La struttura macroscopica del legno può essere messa bene in evidenza come abbiamo visto con tre sezioni del tronco: una sezione trasversale perpendicolare all’asse, una sezione tangenziale o longitudinale passante per l’asse, e una sezione radiale parallela alla precedente ma spostata rispetto all’asse. Si notano dall’esterno all’interno: la corteccia, la zona cambiale, gli anelli di accrescimento e il midollo.

La struttura delle conifere è simile a quella delle dicotiledoni (latifoglie) per quanto riguarda il modo di accrescimento e le parti in cui può essere suddiviso il tronco, ma esistono delle differenze che alla vista fanno apparire il legno di aspetto abbastanza diverso: i raggi midollari esistono ma sono molto più piccoli e, a volte, addirittura microscopici; i vasi legnosi sono molto piccoli ed uniformi (tracheidi)¹, essendo la quantità di linfa che debbono trasportare inferiore a quella occorrente alle latifoglie che hanno una forte perdita di acqua per evaporazione. Parallelamente alle tracheidi sono visibili ad occhio nudo dei vasi (canali resiniferi) percorsi da un liquido vischioso; per tale motivo i legni delle conifere sono detti anche essenze resinose. Da quanto si è detto si può dedurre che molto diversa si presenta la struttura del legno, sia ad un esame fatto ad occhio nudo, sia soprattutto all’esame microscopico, non solo per legni appartenenti a specie arboree diversa, ma anche per quelli appartenenti alla stessa specie ma vissuti in condizioni climatiche diverse. Oltre al colore del cuore(durame), che varia molto da specie a specie, anche l’alburno può presentarsi con caratteristiche diverse; tanto che in alcune specie esso non si differenzia dal cuore stesso. Alterazioni, anche molto profonde, può portare l’intervento di fattori esterni, quali organismi vegetali ed animali parassiti, azione fisica dell’acqua, del calore, del vento , ecc.

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1. Nei vasi del legno, si distinguono due tipi di cellule, le trachee e le tracheidi.
   Le trachee (o “vasi aperti”), sono gli elementi conduttori che costituiscono lo xilema o legno delle piante vascolari dando luogo ad un tubo che permette un efficiente transito longitudinale dell’acqua e dei soluti.
   Le tracheidi (o “vasi chiusi”) sono cellule vegetali morte, cave, allungate e sottili, di forma affusolata. 
   Costituiscono il legno del fusto e svolgono la funzione di conduzione dell’’acqua e di sostegno meccanico. Le tracheidi hanno pareti lignificate ed ispessite, ben saldate le une alle altre: prive di spazi intercellulari. La loro lunghezza media è di 3 mm, ma alcune specie, appositamente selezionate, possono arrivare fino a 6 mm ↩︎

II – 2) ESSENZE LEGNOSE USATE NELLE COSTRUZIONI

La classificazione dei legnami da costruzione è basata anzitutto sulle proprietà meccaniche che i vari legni possiedono in diversa misura, ma altre classificazioni sono anche usate per tener conto per esempio dei difetti che molto spesso presentano i legnami. Naturalmente per i legnami destinati ad altri usi (ebanisteria, tintoria, fabbricazione della carta, ecc.), la classificazione è basata su altre proprietà quali: l’aspetto esterno, la possibilità di pulimento, il contenuto di sostanze coloranti, ecc. Le proprietà meccaniche che più interessano i legnami da costruzione sono: la resistenza a trazione e a compressione, la durezza, l’elasticità. Quelli che hanno spiccata resistenza (generalmente i più compatti) sono chiamati essenze forti (o dure) gli altri essenze dolci (o tenere); le conifere (dette anche essenze resinose o aromatiche; si classificano a parte, perché hanno proprietà meccaniche intermedie. Tra le principali essenze forti si comprendono normalmente i seguenti legni europei:

• –  la quercia, con le sue numerose varietà (rovere, farnia, cerro, leccio, ecc.);
• –  il faggio – il castagno – il noce – la robinia – l’olivo – il frassino –  l’acero –
• –   il carpino  – il bosso.

ed inoltre i seguenti legni esotici:

• –         il teak – il noce d’america – il palissandro –  il mogano.    

Tra le principali essenze dolci citiamo:

• –  il pioppo –  l’ontano – la betulla – il tiglio – il salice.             

Tra le essenze resinose vi sono:

• –  il pino – l’abete bianco e rosso – il larice – il cipresso – il tasso – il cedro.    

e le essenze resinose esotiche:

• – il pitch pine – l’abete Douglas.

II – 3) PROPRIETÀ TECNOLOGICHE DEI LEGNAMI

Il peso specifico dei legnami è importante perché legni più pesanti hanno resistenza meccanica maggiore essendo più spessa la parete delle cellule. I pesi specifici delle essenze più comuni sono riportati nella tabella seguente. Le resistenze a trazione e a compressione dei legnami sono nettamente diverse se essi sono sollecitati parallelamente alle fibre o trasversalmente. La resistenza traversale è molto bassa perché per effetto delle sollecitazioni le cellule vuote dei vasi longitudinali si schiacciano facilmente dando luogo a forti deformazioni. Per questa ragione i legni che debbono sopportare carichi sono sempre ricavati dai tronchi in modo da presentare le fibre disposte parallelamente alle sollecitazioni. Anche la quantità di umidità contenuta nel legnami influisce sulla resistenza, questa è tanto maggiore quanto più secco è il legno; per tale ragione si sottopongono i legnami alla stagionatura. I carichi di rottura a trazione e compressione dei legnami più comuni sono riportati nella tabella che segue data la grande disuniformità della costituzione del legno il coefficiente di sicurezza deve essere tenuto abbastanza alto (6 ÷ 8) cosicché ne risultano carichi di sicurezza a trazione dell’ordine di grandezza  0,78 ÷ 1,18 kN/cm² (7,8  ÷ 11,8 N/mm²) e a compressione di 0,39 ÷ 0,68 kN/cm² (3,9 ÷ 6,8 N/mm²). La resistenza al taglio è molto minore di quella a compressione (da 1/5 ad 1/8); anche essa è riportata nella tabella per le stesse essenze legnose.

Tabella dei Pesi Specifici e Dati di Resistenza ed Elasticità dei Legnami più Comuni
	Peso specifico g/cm3	Carico di rottura a Compressione kN/cm2	Carico di rottura a Trazione kN/cm2	Carico di rottura al Taglio kN/cm2	Modulo di elasticità kN/cm2
Essenze forti o dure
Acero	0,5-0,8	3,43-4,41	7,84-9,80	0,58-0,68	980,6
Bosso	0,9-1,0	4,90-5,88	8,82-13,7	0,58-0,68	1274,8
Carpino	0,7-0,9	4,90-5,88	7,84-11,7	0,49-0,58	1274,8
Castagno	0,6-0,7	4,41-5,39	7,84-9,80	0,39-0,49	980,6
Faggio	0,7-0,8	4,41-5,39	8,82-11,7	0,58-0,68	1470,9
Frassino	0,7-0,8	4,41-5,39	8,82-11,7	0,49-0,58	1274,8
Noce	0,6-0,8	3,43-4,41	8,82-11,7	0,49-0,58	1176,7
Olivo	0,8-1,0	4,90–5,88	7,84-11,7	0,49-0,58	1372,9
Quercia	0,6-0,9	4,41-5,39	8,82-11,7	0,68-0,78	1274,8
Robinia	0,7-0,9	4,41-5,39	9,80-13,7	0,68-0,78	1274,8
Teak	0,6-0,8	4,41-5,39	8,82-11,7	0,49-0,58	1176,7
Mogano	0,6-0,8	4,90-5,88	7,84-11,7	0,49-0,58	1078,7
Essenze dolci o tenere
Betulla	0,6 – 0,7	2,94 – 3,92	5,88 – 7,84	0,39 – 0,58	1274,8
Ontano	0,4 – 0,7	2,94 – 3,92	6,86 – 8,82	0,29 – 0,39	784,5
Pioppo	0,4 – 0,5	2,45 – 3,43	5,39 – 7,84	0,29 – 0,39	882,5
Salice	0,4 – 0,6	2,45 – 3,43	5,88 – 7,84	0,29 – 0,39	882,5
Tiglio	0,4 – 0,6	2,45 – 3,43	5,88 – 7,84	0,29 – 0,39	784,5
Essenze resinose conifere
Abete  bianco	0,4-0,5	2,45-3,43	5,88-7,84	0,29-0,39	980,6
Abete rosso	0,4-0,6	2,94-3,92	6,37-8,82	0,29-0,39	980,6
Cipresso	0,5-0,7	3,43 – 4,41	6,86- 9,80	0,34-0,44	1078,7
Larice	0,5-0,7	3,43 – 4,41	6,86- 9,80	0,34-0,44	1176,7
Pino  silvestre	0,5-0,7	2,94 – 4,41	7,84 – 10,7	0,34-0,44	1078,7
Abete  Doùglas	0,4-0,7	3,43- 4,41	6,86- 9,80	0,29 – 0,39	980,6
Pitch pine	0,7 – 0,8	3,92 – 4,90	7,84 – 10,7	0,34 – 0,44	1078,7

II – 4) DIFETTI DEI LEGNAMI

Possono distinguersi in difetti dovuti alla struttura stessa del legno e difetti dovuti ad alterazioni nella struttura indotti da cause esterne. Tra i difetti costituzionali può comprendersi anche la grande disuniformità della struttura; essa incide sfavorevolmente oltre che sulla resistenza in genere, particolarmente su quella al carico di punta per la non coincidenza del baricentro delle fibre resistenti con quello geometrico della sezione. Anche la conformazione stessa dei tronchi dà luogo a molto sfrido quando si vogliono ricavare legni a sezioni diverse dalla circolare. Un altro difetto strutturale è dato dai nodi: sono i punti di attacco dei rami intorno ai quali si forma una zona di struttura diversa molto più dura; quando i rami cadono o sono asportati, le zone dure sono ricoperte dal legno di accrescimento e rimangono inglobate nella massa legnosa. Si distinguono in nodi vivi e nodi morti: i primi rimangono attaccati fortemente alla parte rimanente del legno anche durante le lavorazioni e quindi non costituiscono un indebolimento della struttura, ma possono danneggiare gli utensili di lavoro; i secondi invece si distaccano facilmente, dando luogo a fori che indeboliscono la struttura resistente. Difetti dovuti a cause esterne sono: la cipollatura, la lunatura, il legno distorto, il legno marezzato, il marciume, il cuore spostato, i cretti e la tarlatura.

La cipollatura è il distacco tra due anelli contigui che generalmente avviene su parte dell’anello; essa può avvenire per forti differenze di accrescimento dei cerchi annuali dovute a fattori climatici, oppure per azioni meccaniche dovute a colpi di vento, gelo e disgelo, taglio fuori stagione.

La lunatura, detta anche doppio alburno è caratterizzata dalla presenza di strati aventi le caratteristiche dell’alburno nell’interno del durame; questo difetto è attribuito al gelo che arresta la trasformazione delle cellule dell’alburno in durame; successivamente questi strati sono poi ricoperti da anelli normali.

Il legno distorto si ha quando i vasi o le tracheidi longitudinali non crescono parallelamente all’asse del tronco; le fibre risultano avvolte disordinatamente e di conseguenza dal legno distorto non si possono ricavare travi da sottoporre a flessione.

La marezzatura è l’accrescimento disuniforme degli anelli nelle varie direzioni: i cerchi risultano variamente ondulati. Questo difetto non influisce in modo molto negativo sulla resistenza.

come per il caso precedente, altrettanto può dirsi per il cuore spostato che è caratterizzato dal maggiore accrescimento degli anelli verso una direzione.

I cretti sono delle fenditure che si producono nei tronchi (soprattutto in corrispondenza dei raggi midollari) negli alberi vecchi ancora in piedi ed anche in quelli già abbattuti, specialmente durante la stagionatura. Negli alberi ancora vegetanti i cretti, a volte, possono chiudersi completamente per cicatrizzazione.

Il marciume o carie è una alterazione dei tessuti dovuta a varie specie di funghi.

Il marciume bianco è dovuto a funghi saprofiti[1] che distruggono la lignina[2] lasciando intatta la cellulosa: il legno si trasforma in una sostanza bianca.

Il marciume rosso è dovuto a varie specie di funghi che attaccano la cellulosa lasciando intatta la lignina: si verifica soprattutto in legnami lasciati a lungo in luoghi umidi.

La tarlatura è l’attacco del legno da parte di insetti detti appunto xilofagi[3] perché si nutrono delle sostanze di cui è formato il legno. Alcuni di tali insetti, oltre a scavare vere e proprie gallerie nell’interno della massa legnosa vi si riproducono; diventa quindi difficile combatterli; occorre immettere nei fori da essi scavati sostanze capaci di uccidere gli insetti e le loro larve.

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[1] Col termine saprofita, dal greco σαπρός (saprós), “marcio”, e φυτόν (phytón), “pianta”, si indicano funghi che si nutrono di materia organica morta o in decomposizione. 

[2] La parola lignina proviene dal termine latino lignum, che significa “legno”, per questo motivo le piante che contengono una grande quantità di lignina sono denominate legnose. Le lignine sono per quantità i secondi biopolimeri sintetizzati sulla Terra dopo la cellulosa.

[3] In biologia è definito xilofago un organismo che si nutre prevalentemente di legno, sono organismi in simbiosi con un   ambiente batterico capace di digerire la cellulosa è comparabile alla flora intestinale umana.

II – 5) PROVE TECNOLOGICHE SUI LEGNAMI

Le prove che comunemente si eseguono sui legnami da costruzione sono:

• determinazione del peso specifico;
• determinazione del tenore di umidità;
• determinazione del numero medio di anelli annuali per cm;
• determinazione del modulo E di elasticità;
• prove di compressione assiale, trasversale e radiale;
• prova di trazione;
• prove di flessione tangenziale e radiale;
• prova di durezza.

Il peso specifico si determina su provino cubico di  (2x2x2) cm di lato. Questo può essere preventivamente essiccato in stufa a 110 °C fino a peso costante, oppure portato al tenore normale di umidità (15%), o infine imbevuto d’acqua per immersione fino a peso costante; naturalmente si ricavano pesi specifici molto diversi nei tre casi: normalmente ci si riferisce al peso specifico con contenuto d’umidità del 15%.

Il provino viene misurato accuratamente (con approssimazione di almeno 5 mm³) e poi pesato (con approssimazione di 0,01 grammi): il rapporto peso/volume dà il peso specifico.

Si pesa il provino prima della prova (con approssimazione di 0,01 grammi), poi si essicca in stufa alla temperatura di 110 °C fino a peso costante; si pesa di nuovo il provino e si fa la differenza tra i due pesi: questa differenza, divisa per il peso del legno secco e moltiplicata per 100, dà il valore dell’umidità percentuale.

La determinazione del numero di anelli per cm si esegue contando il numero di cerchi annuali che sono contenuti in una determinata lunghezza, presa sulla sezione trasversale parallelamente al raggio dei cerchi stessi, e dividendo per la lunghezza stessa (in cm); si ripete l’operazione in diversi punti della sezione e poi si fa la media aritmetica.

La prova di compressione si può eseguire con le sollecitazioni parallele all’asse del tronco (compressione assiale), oppure parallele alla direzione trasversale e radiale si veda figura seguente. Nel primo caso, prova assiale, il provino è parallelepipedo con sezione (2x2x3) cm (la dimensione maggiore deve essere parallela all’asse); negli altri due è cubico di 2 cm di lato.

La prova si esegue con una normale pressa; le facce del provino debbono essere ben squadrate e levigate, il carico deve essere crescente lentamente con gradualità. Per resistenza si assume la media dei carichi di rottura ottenuti su sei provini (la prova si esegue su otto provini, ma si scartano il risultato più alto e quello più basso).

La prova di trazione si esegue con sollecitazioni parallele alle fibre su barrette di sezione utile di (1×2) cm (il lato di 2 cm parallelo alla sezione radiale) e lunghezza di 5 o 10 cm.

La macchina usata per la prova deve essere provvista di attacchi a snodo sferico. Le prove da eseguire sono dieci; si determinano i carichi di rottura di dieci barrette, si scartano i risultati più alto e più basso e si fa la media degli altri otto: questa media si assume come resistenza a trazione del legno provato.

La prova di flessione consiste nel caricare una provetta parallelepipeda di (2x2x30) cm, avente le fibre disposte parallelamente al lato lungo, con un carico in direzione radiale o tangenziale (la prova normale è quest’ultima). Gli appoggi sono disposti come in figura e il carico P è applicato in mezzeria con l’interposizione di un blocchetto di legno duro.

Si eseguono otto prove e si assume come carico che ha provocato la rottura la media dei sei risultati ottenuti scartando il più alto e il più basso. La resistenza alla flessione si ottiene moltiplicando per il coefficiente convenzionale 4,5 il carico così determinato.

La determinazione del modulo di elasticità può essere eseguita, sia facendo una prova a flessione e misurando la freccia sotto un determinato carico, sia con una prova a trazione misurando il carico e l’allungamento da esso provocato. La prova di durezza si esegue normalmente su provini a forma prismatica di (6x6x2) cm; la direzione dello spessore di 2 cm può essere parallela all’asse o alla sezione radiale o a quella tangenziale. Si esegue facendo penetrare al centro della faccia di (6×6) cm una sfera d’acciaio: la durezza è misurata dal carico che occorre applicare per avere un’impronta di 1 cm2. Anche in questo caso si eseguono otto prove, si scartano i risultati più alto e più basso, assumendo come misura della durezza la media dei sei rimanenti.

II – 6) STABILIZZAZIONE DIMENSIONALE DEI LEGNAMI

Tutte le varietà di legname, più o meno in maggiore o minore proporzione, cambiano le dimensioni al variare della quantità di acqua che contengono. I tronchi appena abbattuti contengono una forte quantità di umidità (fino al 60% in peso); se immerse in acqua, alcune essenze arrivano a contenerne fino al 100%. L’acqua tuttavia viene man mano eliminata se il legname è lasciato per lungo tempo all’aria; dopo qualche mese il legno raggiunge un contenuto del 17 % ÷ 20 % che si mantiene poi a lungo costante (secco atmosferico).

Questo processo di eliminazione naturale dell’acqua è detto stagionatura: può essere fatto lasciando il legno così come è stato abbattuto esposto all’aria, ma protetto dall’azione diretta della pioggia e del sole, per uno o due anni; oppure scortecciandolo e, in tal caso, la stagionatura può durare molto meno (fino a 6 mesi) perché l’acqua è eliminata più rapidamente. Una stagionatura più efficace e più rapida si ottiene immergendo i tronchi in acqua corrente (fluitazione) per almeno 15 giorni: in tal modo l’acqua si sostituisce alla linfa nei vasi e può essere eliminata più rapidamente con la successiva esposizione all’aria. Quando la stagionatura è stata eseguita per un tempo sufficiente, le variazioni dimensionali del legno sono molto ridotte anche se esso è posto in ambienti con umidità variabile, e ciò perché tali variazioni si ripercuotono con lentezza nell’interno della massa legnosa. La stabilizzazione dimensionale può essere fatta con la stagionatura artificiale.

Il legno viene accatastato in camere nelle quali viene immessa aria calda con umidità controllata; oppure viene fatto avanzare lentamente su rulli o nastri trasportatori in una galleria, ove ventilatori spingono aria fatta passare attraverso batterie riscaldanti e umidificatori controllati. Il tempo necessario per questa stagionatura si riduce a pochi giorni.

II – 7) METODI PER LA CONSERVAZIONE DEL LEGNO

Si basano quasi tutti sulla impregnazione del legno con sostanze che impediscono l’attacco da parte di funghi o insetti. Poiché l’attacco da parte dei funghi è favorito dall’umidità, anche le sostanze semplicemente impermeabilizzanti rispondono allo scopo protettivo oltre che a quello della stabilizzazione dimensionale. Per impermeabilizzare le cavità cellulari si immergono i legnami in soluzioni di resine, solubili in acqua, termoindurenti (fenolo, formaldeide, urea formaldeide). Quando la soluzione è penetrata nell’interno, si riscalda il legno in modo che la resina formi sulle pareti delle cellule una pellicola impermeabile. Per legni sottoposti a severe condizioni ambientali si ricorre al trattamento con sostanze antisettiche questo può essere fatto per sostituzione della linfa, per immersione o per pressione. Il metodo per sostituzione della linfa (metodo Boucherie) consiste nel far penetrare una soluzione antisettica di solfato di rame nei vasi, allontanandone la linfa. Si adopera per tronchi ancora verdi; il liquido di impregnazione è contenuto in un serbatoio sopraelevato di circa 10 m ed è fatto pervenire ad una cuffia applicata ad una testata del tronco: questo è mantenuto in posizione leggermente inclinata sull’orizzontale; il liquido spinge gradualmente la linfa contenuta nei vasi verso la testata libera più bassa, da dove fuoriesce.

Il metodo per immersione consiste nell’immergere il legno per un certo tempo in soluzioni contenenti sostanze tossiche per gli insetti e i microrganismi; questo metodo può essere usato per legni di facile impregnazione, soprattutto essenze dolci. Metodi più efficaci perché consentono una impregnazione in tutta la massa legnosa, sono quelli a pressione. Sono sostanzialmente di due tipi; a cellula piena e a cellula vuota.

Nel primo metodo, quello a cellula piena, il legname da trattare viene immerso in grossi cilindri chiudibili a tenuta e scaldato a circa 100 °C, poi viene operata una depressione aspirando dall’esterno il vapore e la linfa scacciati dalle cellule; successivamente viene immessa la soluzione antisettica (soluzione di cloruro di zinco o creosoto[1]) con pressioni fino a 10 atmosfere; il liquido riempie le cellule e rimane nell’interno anche dopo l’abbassamento della pressione al valore normale. Il consumo del liquido antisettico è elevato (fino a circa 500 kg per metro cubo m³ di legname).

Nel metodo a cellula vuota, dopo aver disposto il legname nel cilindro a tenuta, si immette aria in pressione; successivamente si aumenta la pressione immettendo la soluzione antisettica, lasciando sotto pressione per un tempo variabile a seconda del grado di impregnazione desiderato e poi si opera la depressione fino a pressione ambiente. L’aria, che era stata compressa entro le cellule, si espande e scaccia sia la linfa sia il liquido antisettico, che viene quindi in parte recuperata. Il velo di antisettico che resta sulle pareti delle cellule è sufficiente alla preservazione del legname, ma il consumo è molto inferiore (circa 1/10) di quello necessario per il processo a cellula piena.

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[1] Il creosoto è usato come agente di conservazione del legno. Le applicazioni più importanti sono: le traversine ferroviarie, i pali per linee elettriche aeree, le opere idrauliche, le staccionate, i pali per l’agricoltura. Il creosoto è un efficace fungicida ed insetticida, con proprietà di lunga durata, resistenza alle intemperie. Dal punto di vista chimico è una miscela di composti chimici, in prevalenza idrocarburi aromatici nonché composti fenolici e composti aromatici azotati e solfati. Il creosoto di fatto può contenere diversi Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) con una percentuale di IPA fino all’ 85%. I più importanti sono: Acenaftene, Naftalene, Fenantrene, Antracene, Fluorene, Fluorantene, Crisene, Trifenilene, Benzo-antracene, Benzo-fluorantene, Benzo-fluorantene, Benzo-pirene.

II – 8) LAVORAZIONE DEL LEGNO

Il legno subisce una prima lavorazione nelle segherie. Nelle segherie i tronchi vengono tagliati in panconi, tavoloni, tavole, assicelle o fogli sottili. Per queste operazioni sono adoperate le seghe a nastro continuo verticale, le seghe circolari , le segatronchi a lama orizzontale abbinata a seghe circolari per la produzione di tavole della larghezza dei tronchi, le sfogliatrici dotate di coltello che taglia dal tronco, in lento movimento di rotazione, dei fogli sottilissimi (spessore di qualche decimo di mm) per impiallacciature. Il taglio per ricavare dai tronchi i legnami nelle varie pezzature commerciali va eseguito in modo da avere il minimo spreco: non è tuttavia sempre possibile conciliare questa esigenza con l’altra, anche importante, di ottenere pezzi di buona stabilità dimensionale.

Taglio parallelo di tronchi per ricavare tavole. Se si taglia per esempio un tronco con tagli paralleli per ottenere tavole si veda figura a lato, quelle centrali presentano nella parte mediana una sezione meno resistente (il midollo), quelle laterali tagliano i cerchi annuali sotto angoli molto diversi nelle varie parti e tendono col tempo ad accartocciarsi (imbarcamento).

Taglio radiale di tronchi per ricavare tavole. Ambedue gli inconvenienti, di cui prima, con tagli paralleli, possono essere evitati tagliando il tronco con tagli radiali (vedi figura a fianco), ma per avere tavole con sezioni rettangolari, si ha in tal caso uno spreco eccessivo.

Taglio a spina di tronchi per ricavare tavole. Si ricorre quindi per avere meno speco al taglio a spina.

Taglio a spigolo vivo. Le travi possono essere ricavate dai tronchi liberandoli completamente dall’alburno (vedi figura qui a fianco) e squadrandoli a spigoli vivi in modo da ottenere travi con superfici regolari a sezione rettangolare

Taglio con tolleranza di smusso. Lasciando, conglobata una parte dell’alburno in prossimità degli spigoli e tollerando un leggero smusso di questi ultimi.

Questi legnami sono usati per lavori di carpenteria, impalcature e lavori in genere che non hanno bisogno di lavorazione accurata.

Trave quadrata. Se da un tronco circolare si vuole ricavare un’unica trave si può imporre che essa abbia la minima area e si ottiene un quadrato con il minimo spreco.

Trave rettangolare di massimo modulo di resistenza[1]. Si può imporre che abbia il massimo modulo di resistenza (cioè la massima resistenza a flessione) e si ottiene un rettangolo con la costruzione indicata in figura.

Trave rettangolare di massimo momento di inerzia[1]. Si può imporre inoltre che abbia il massimo momento di inerzia (e quindi la minima freccia di inflessione) e si ottiene un rettangolo con la costruzione come nella figura seguente.

Travi con diversa sezione ricavate dallo stesso tronco. Da uno stesso tronco si possono tuttavia ricavare più travi, per esempio con i tagli indicati nella figura a fianco.

Le lavorazioni successive per ricavare dai legni di prima lavorazione i prodotti finiti (mobili, serramenti, oggetti vari), sono eseguite ormai quasi ovunque con apposite macchine utensili a controllo numerico, tra le quali si citano le più importanti.

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[1] Il momento di inerzia di una sezione è una grandezza che indica la resistenza diuna sezione piana a ruotare rispetto a un asse di riferimento (curvatura dell’asse della trave): maggiore è il momento di inerzia, minore è l’attitudine a ruotare che mostrerà la sezione. Il caso tipico è appunto quello di una trave che tenta di incurvarsi sotto l’azione dei carichi esterni. 

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[1] Il modulo di resistenza è una proprietà geometrica della sezione della trave stessa. Il valore del modulo di resistenza, moltiplicato per la resistenza a snervamento del materiale di cui è fatta la trave, fornisce il momento flettente resistente massimo.

Le piallatrici hanno l’utensile composto da due a quattro coltelli fissati alla periferia di un rullo e disposti parallelamente all’asse orizzontale del rullo stesso. Il pezzo da piallare viene fatto scorrere a mano o a mezzo di rulli dentati in direzione perpendicolare ai coltelli.

Le fresatrici hanno l’utensile con sagoma tagliante che ruota velocemente su sé stesso. Il pezzo, spinto sotto l’utensile longitudinalmente, acquista su una faccia la sagoma della fresa.

Le mortasatrici servono per eseguire cavità nei legni; l’utensile è una specie di fresa a bottone rotante che possiede anche un movimento di va e vieni: abbassando l’utensile si produce un foro (con lavorazione simile a quella di un trapano) della profondità voluta, poi col movimento orizzontale di va e vieni il foro viene allungato a formare una cavità rettangolare con i lati corti arrotondati.

Le tenonatrici formano i tenoni[1], ossia quelle parti delle testate dei legni destinate a penetrare nelle corrispondenti cavità per formate gli incastri. Sono formate da diversi utensili rotanti che possono essere variamente spostati intorno al pezzo da lavorare.

Le scorniciatrici sono macchine con frese multiple che possono sagomare il pezzo contemporaneamente su diverse facce, facendo assumere alla sezione una forma qualsiasi prestabilita.

Le levigatrici servono per lisciare le superfici dei pezzi e sono composte generalmente da rulli ricoperti di abrasivi che, rotando a contatto del pezzo, lo lisciano. Con macchine vengono anche eseguite le operazioni di incollaggio e pressatura necessarie per la confezione di compensati, truciolati, placcature, impiallacciature, ecc.

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[1] Il tenoni nell’edilizia in legno strutturale e più in generale in falegnameria, è un tipo di giunzione o connessione a incastro (testa a testa o ad angolo retto fra due parti di legno) composta  da elemento maschio detto tenone costituito questo da un risalto sagomato in modo da entrare esattamente nell’incavo o alloggio femmina corrispondente chiamato mortasa ricavato all’estremità dell’altro pezzo da unire. Il metodo è stato utilizzato per migliaia di anni dai falegnami di tutto il mondo per unire pezzi di legno fra loro.

Collegamenti – A seconda del tipo ed entità delle sollecitazioni che deve sopportare, il collegamento tra vari pezzi di legno assume forme diverse: cosi deve essere tale da indebolire meno possibile la sezione nei legni sottoposti a forti sforzi (unioni di forza), mentre in altri casi deve piuttosto assicurare un perfetto combaciamento (mobili, infissi). Quando è necessario, i collegamenti vengono rinforzati con bulloni e con biette nella figura qui sotto due esempi di unione dei legnami con bulloni e biette (travi composte);

oppure con legatura di lamierino metallico moietta nella figura qui sotto un esempio di unione di legnami con moietta metallica.

Ed ancora i collegamenti vengono realizzati o con connettori metallici costituiti da piastre munite di denti a punta che penetrano nelle varie parti del collegamento o anche con chiodatura abbastanza fitta per ripartire gli sforzi localizzati sulla superficie di contatto tra chiodo e legno.

Nella figura seguente in questa pagina sono mostrati alcuni tipi di incastri che sono usati per il collegamento di pezzi sia quando questi abbiano gli assi disposti uno sul prolungamento dell’altro (unioni longitudinali), sia quando abbiano gli assi disposti lungo direzioni diverse (unioni per sovrapposizione).

Il sistema di collegamento per incollaggio, con collanti a base di caseina o di resine sintetiche, è molto usato in falegnameria per unioni in mobili, ma è anche usato per il collegamento di strutture: per esempio per formare travi incollando tavole di 2 ÷ 3 cm di spessore.

II – 9) LEGNAMI COMMERCIALI E LEGNAMI ARTIFICIALI

I legnami da costruzione sono tagliati in pezzi di varia sezione e lunghezza. Si riportano alcune denominazioni e dimensioni di uso corrente:

• antenne o candele o stili: legni tondi, di pino o di abete, della lunghezza di 5÷10 m con diametro di base 12÷25 cm ed in sommità 6÷10 cm;
• pali: legni tondi di essenza forte, della lunghezza di 2÷6 m e diametro quasi costante di 25÷40 cm;
• travi squadrate: a sezione rettangolare con tolleranza di smusso, di sezione da 16×19 a 25×35 cm e lunghezze da 4 a 10 m;
• travi squadrate a spigolo vivo: a sezione rettangolare da 14×20 a 25×35 cm e lunghezza 4÷10 m;
• correntini o listelli o cantinelle: a sezione rettangolare di 2÷3 x 5÷6 cm e lunghezze 4 m;
• assoni o panconi: di spessore 5÷12 cm, larghezza 25÷40 cm, lunghezza 3÷6 m;
• tavole o assi: di spessore 2÷5 cm, larghezza 25÷40 cm, lunghezza 3÷5 m;
• assicelle: di spessore 1,2÷1,5 cm, larghezza 12÷24 cm, lunghezza 3÷5 m.

Altri nomi generalmente e comunemente usati per legni a sezione rettangolare sono: travettoni, travetti, smezzole.

Per legni a sezione quadrata di grandi dimensioni (superiori a 20 x 20 cm): bordonali; di piccole dimensioni (inferiori o uguali a 10 x 10 cm): morali.

Per tavolame di piccolo spessore (1÷2 cm): terzine, scurette, mezzanelle; di medio spessore (3÷5 cm): panconcelli, palanche.

Nelle costruzioni civili, soprattutto per confezione di infissi, di pareti leggere, di pannelli di riempimento o di isolamento, sono molto usati legnami lavorati in modo particolare, tra i quali si citano: i compensati, i paniforti, i truciolati, i pressati.

Compensati – Lastre di 3÷10 mm di spessore ottenute incollando sotto pressione più fogli sottili (0,8÷2 mm) di legno, disposti alternativamente con le fibre incrociate. I fogli sottili si ricavano con le sfogliatici da tronchi di essenze diverse; sono uniti con colle alla caseina o resine sintetiche e mantenuti sotto pressione per 10÷12 ore. La resistenza meccanica dei compensati diventa, per il modo come sono costituiti, indipendente dalla direzione di sollecitazione, ma soprattutto questi legni non hanno dilatazioni disuniformi nelle varie direzioni in dipendenza di cambiamento delle condizioni di umidità e di temperatura dell’ambiente.

Paniforti – Pannelli dello spessore di 10÷40 mm costituiti da un’anima di piccole liste di legno parallele incollate fra loro, sulla quale vengono incollati da ambo i lati fogli di compensato, ne risulta un insieme che può essere impiegato in luogo dei tavolati senza rischio di accartocciamento.

Truciolati – Pannelli formati con pezzi di legno non altrimenti utilizzabili, sminuzzati meccanicamente e mescolati con un legante. I trucioli vengono impestati con acqua e leganti vari (gesso, magnesite, cemento, collanti sintetici), poi la pasta viene addensata, laminata ed infine compressa in apposite presse. Si ricavano fogli con spessori da pochi mm a qualche cm che, a seconda del tipo di legante e del trattamento della superficie, possono essere impiegati in luogo dei compensati e paniforti, per pareti isolanti, per sottofondi, per soffitti, ecc.

Pressati – Sono fogli ottenuti in modo analogo ai precedenti; in questo caso però la sminuzzatura delle fibre è molto spinta e può avvenire anche con processi chimici; la compressione è anche molto energica ed eseguita generalmente a caldo. Le lastre sono, a volte, trattate con oli essiccativi o altre sostanze che le rendono abbastanza dure. Le superfici sono variamente lavorate e possono assumere anche una notevole durezza (masonite, faesite). Questi pressati sono impiegati per pannelli di infissi, per rivestimento di pareti, soffitti, carrozzerie, ecc.