Tecnologia del Legno
14. ESSICCAZIONE
14.1. Perché essiccare il legno
Il legno deve essere accuratamente essiccato per diversi motivi:
−
si riduce il ritiro durante l'impiego e si evitano curvature e fessurazioni;
−
il legno è protetto dall'attacco di funghi;
−
il peso del legno viene ridotto e quindi anche il costo di trasporto è minore;
−
I'essiccazione comporta un aumento della resistenza meccanica del legno;
−
la verniciatura, la finitura e l'applicazione di preservanti richiedono che il legno venga
preventivamente essiccato;
−
le elevate temperature dell'essiccazione artificiale uccidono funghi e insetti che possono
essersi annidati nel legno.
14.2
Fattori che influenzano l'essiccazione
L'essiccazione è influenzata da:
•
temperatura;
•
umidità relativa;
•
circolazione dell'aria.
Temperatura
Maggiore è la temperatura dell'aria più veloce è la migrazione dell'umidità dall'interno verso la
superficie del legno. Durante l’evaporazione è necessario fornire una certa quantità di calore per
riscaldare il legno e per fare evaporare l’acqua(calore latente di evaporazione).
Umidità relativa
Determina la capacità d‘evaporazione dell'aria Più secca è l'aria (minore è la sua umidità relativa)
maggiore è la sua capacità d’evaporazione e maggiore è la quantità d’umidità sotto forma di vapore
che può contenere. La capacità evaporante è influenzata dalla temperatura dato che aumentando la
temperatura dell'aria si riduce l'umidità relativa In questo modo, controllando l'umidità relativa, è
possibile controllare il tasso di evaporazione dell'umidità dal legno e quindi l'entità delle
sollecitazioni che si sviluppano nel legno per effetto del ritiro.
Circolazione dell'aria
E' necessaria per trasportare il calore al legno e per rimuovere l'umidità dalla sua superficie. La
circolazione dell'aria influenza la velocità di essiccazione.
14.3
Metodi di essiccazione
Il legno può essere:
¾ essiccato in aria libera (stagionatura)
¾ in aria condizionata (essiccazione artificiale).
Mentre la stagionatura viene effettuata all'aperto, I'essiccazione artificiale richiede specifici impianti
per controllare la temperatura I'umidità relativa e la circolazione dell'aria. Con la stagionatura le
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possibilità di controllo sono molto ridotte.
La qualità del prodotto stagionato non è inferiore a quella del prodotto essiccato artificialmente.
La stagionatura richiede molto tempo durante il quale si ha immobilizzo di capitale e il legname può
essere soggetto a degradazione o perdite. La stagionatura può non essere sufficiente per certi
impieghi del legno perché l'umidità finale dipende dalle condizioni climatiche ambientali.
L'essiccazione artificiale è più veloce e l'umidità può essere portata a qualsiasi livello,
indipendentemente dalle condizioni climatiche. Richiede strutture e impianti per condizionare la
temperatura, I'umidità relativa e la circolazione dell'aria; il pericolo che si sviluppino dei difetti nel
legno è maggiore che non con la stagionatura
14.4. Stagionatura
L'essiccazione naturale avviene predisponendo il materiale in cataste collocate in un piazzale.
14.4.1. Selezione del piazzale
Le dimensioni devono essere tali da soddisfare i fabbisogni attuali e quelli futuri. Il piazzale deve
essere ricavato su una superficie piana, ben aerata, drenata, priva di erba o di altra vegetazione;
deve essere mantenuto privo di residui di legno e, se fangoso, deve essere pavimentato.
14.4.2. Formazione delle cataste
Disposizione delle cataste
Le cataste sono poste in file parallele, separate da corridoi per:
•
favorire l'accatastamento e lo scatastamento;
•
permettere la circolazione dell'aria;
•
permettere l'accesso dei mezzi antincendio.
I corridoi si suddividono in:
principali
per il transito delle attrezzature per l'accatastamento e lo scatastamento e
per il passaggio di autocarri e di mezzi antincendio;
secondari
per il transito delle attrezzature per l'accatastamento e lo scatastamento da
un corridoio all'altro;
intermedi
per raggiungere le cataste per vari motivi (inserimento e rimozione di
campioni per la determinazione dell'umidità).
I corridoi principali devono avere un orientamento Nord-Sud per favorire un uso efficiente
dell'energia solare.
Dimensioni delle cataste
Le dimensioni delle cataste influenzano la velocità dell'essiccazione in quanto la larghezza influisce
sul movimento orizzontale dell'aria, e l'altezza su quello verticale. Nelle cataste troppo grandi si
possono lasciare dei camini interni che favoriscono l'espulsione dell'aria satura Le cataste vengono
formate da pacchi di tavole, già listellati, posizionati uno sull'altro. Un rapporto altezza-larghezza
della catasta pari a 3:1 è considerato ottimale per quanto riguarda la stabilità.
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Va detto che l'orientamento delle cataste rispetto ai punti cardinali non è così Importante come
invece si dimostra essere quello rispetto al vento dominante ed alle condizioni generali del clima.
Infatti, in clima umido, nel quale l'essiccazione naturale avviene lentamente, conviene che i listelli
siano paralleli al vento dominante in modo che esso possa lambire tutta la superficie delle tavole
senza alcun ostacolo. In climi caldi e asciutti conviene invece rallentare l'azione essiccante e,
quindi, I listelli devono essere ortogonali alla direzione del vento in modo da costituire un freno alla
circolazione dell'aria tra le tavole.
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Nell'area di contatto tra listelli e tavole, mancando una libera esposizione all'aria, I'umidità permane
più a lungo e facilmente possono insediarsi funghi.
Questo fenomeno è reso evidente sulle tavole da tratti contrassegnati da colore nerastro.
Pilastrini
Le cataste appoggiano su pilastrini che mantengono la prima fila di tavole a 30 40 cm dal suolo. I
pilastrini sono piazzati a distanze da 25 cm a 1,5 m in relazione allo spessore del legnarne e alla
specie: distanze ridotte sono raccomandate per spessori limitati e per specie il cui legno tende a
incurvarsi (Faggio e Olmo).
Le sommità dei pilastrini devono essere allineate a formare una superficie inclinata (8-10 cm ogni
metro) per favorire il drenaggio della catasta.
Listelli
Sono pezzi di legno prismatici, a sezione trasversale rettangolare di dimensioni 2,5 x 2,5 cm o 1,5 x
2,5 cm. Le dimensioni devono essere uniformi e il legno deve essere secco, senza difetti, non
suscettibile ad attacchi di funghi (Pini, Faggio) e privo di estrattivi (Querce).
Lo spessore dei listelli influenza la velocità di essiccazione.
La distanza tra i listelli e la loro larghezza vanno adattate alla specie di derivazione e allo spessore
dei segati. Tra i pacchi di segati si pongono listelli di altezza pari a 5-10 cm Legni duri pregiati
vengono spesso accatastati come "boule": ogni pacco è costituito dal tronco segato nel quale le
singole tavole sono separate da listelli. Segati di lunghezza limitata (parchetti, traversine ferroviarie)
vengono accatastati senza listelli.
I segati devono essere accatastati in gruppi similari per esigenze di essiccazione. E' preferibile
raggruppare i segati anche in base alla lunghezza, alla larghezza, alla sezione di taglio. vale sempre
la regola che più omogeneo è il materiale più uniforme risulta la sua essiccazione.
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Si possono realizzare cataste con segati di lunghezza differente ponendo la lunghezza della catasta
pari a quella del segato più lungo e componendo su tale lunghezza quelli più corti.
Questo metodo non è meccanizzabile.
Tetti e tettoie
Le cataste possono essere protette dall'azione diretta del sole, della pioggia e della neve mediante
un tetto oppure ponendole sotto tettoia Le tettoie vengono usate per l'accatastamento di legni
pregiati o per immagazzinare legname stagionato (senza listellatura). Le condizioni di essiccazione
sotto tettoia sono più miti che non all'aria aperta e ciò favorisce una migliore qualità del legno per
quanto riguarda i cretti e le fenditure di testa e la decolorazione.
Protezione delle teste
I cretti e le fenditure di testa possono essere limitati o eliminati proteggendo le teste dal sole e dal
vento mediante rivestimento con paraffina, olio di lino, preparazioni commerciali applicate subito
dopo la segagione. Il trattamento è conveniente per legni pregiati o per segati con spessori superiori
a 5 cm.
14.4.3. Velocità di essiccazione
La velocità di essiccazione dipende da:
-
specie legnosa;
spessore dei segati;
disposizione degli anelli di accrescimento;
presenza di durame e di alburno;
modalità di accatastamento;
condizioni del piazzale;
fattori climatici.
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Legni teneri e legni duri leggeri essiccano più rapidamente. Il tempo richiesto per l'essiccazione è
proporzionale al quadrato dello spessore del segato. Segati prodotti secondo la direzione
tangenziale essiccano più rapidamente perché le superficie espongono i raggi tagliati in direzione
trasversale. Il durame essicca più lentamente a causa delle peculiari caratteristiche anatomiche
(tille, estrattivi). L'essiccazione è più veloce d'estate e rallenta sotto tettoia.
14.5. Essiccazione artificiale
L'essiccazione artificiale viene condotta appositi impianti detti essiccatoi.
14.5.1. Tipologia degli essiccatoi
essiccatoi discontinui
nella cui cella viene messo ogni volta un caricocompleto che viene
trattato tutto nello stesso modo secondo il regime adottato; al
terminedell'essiccazione il carico viene fatto uscire tutto insieme,
interrompendo completamente il funzionamento delle attrezzature
nell'essiccatoio;
essiccatoi continui
dove i singoli carichi si muovono continuamente lungo una galleria
in progressione continua, spostandosi via via nelle zone di diverso
trattamento secondo le esigenze del regime di essiccazione.
I materiali impiegati per la costruzione della cella di un essiccatoio devono garantire un perfetto
isolamento termico e così le porte per evitare perdite di calore e fughe di vapore.
Le pareti interne e ogni parte metallica devono essere protette contro la corrosione di acidi organici
che si formano durante l'essiccazione di specie legnose ricche di estrattivi (Faggio, Querce,
Castagno).
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Le dimensioni delle celle non devono superare definiti valori oltre i quali risulta difficile mantenere
delle condizioni uniformi all'interno delle celle. In generale, a seconda della tipologia dell'essiccatoio,
si possono considerare le seguenti lunghezze massime:
essiccatoi discontinui
essiccatoi continui
15 m
25-30 m
L'altezza è pari a 2-3 m; la larghezza dipende dalla disposizione delle cataste all'interno della cella e
dalla larghezza della catasta (non superiore a 1,8 m).
Normalmente lo spazio totale della cella effettivamente occupato dal legname (spessore 2.5 cm) è
pari al 30~40 % dello spazio totale della cella stessa Questo dipende dal fatto che si lascia circa il
40% di spazio vuoto attorno alle cataste e, inoltre si deve, considerare lo spazio vuoto tra le tavole
dovuto alla listellatura.
Lo spazio vuoto all'interno della cella garantisce la circolazione dell'aria, che avviene tramite
ventilatori, generalmente di tipo assiale (minore rumorosità).
Il riscaldamento dell'aria è realizzato per mezzo di vapore circolante in scambiatori di calore posti
all'interno della cella.
L'umidità relativa è controllata mediante Introduzione di vapore libero. Le condizioni di umidità
relativa e temperatura dell'aria nella cella vengono misurate mediante psicrometri, operanti per
espansione di mercurio o di altri liquidi o gas.
14.5.2. Accatastamento
L'accatastamento deve essere molto accurato in quanto le condizioni di essiccazione con gli
essiccatoi sono molto più intense di quelle con la stagionatura.
E' importante evitare che vi siano tavole le cui teste sporgano dalla catasta in quanto possono
interferire con la circolazione dell'aria Per lo stesso motivo in ogni strato le tavole sono poste una
accanto all'altra, senza spazi laterali.
Nel caso il volume di legno da essiccare non fosse sufficiente a riempire la cella conviene ridurre la
larghezza della catasta e non l'altezza.
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14.5.3. Procedure di essiccazione
14.5.3.1. Controllo di umidità
La variazione dell'umidità durante l'essiccazione può essere monitorata utilizzando delle tavole
rappresentative collocate nella catasta Su queste tavole vengono eseguite le determinazioni
dell'umidità del legno e la valutazione della presenza di eventuali tensioni interne. Le tavole devono
essere prive di corteccia e con le estremità ricoperte da una sostanza idrofobica. Normalmente sono
sufficienti sei tavole per ciascuna catasta, collocate in posizioni differenti e comunque facilmente
accessibili.
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14.5.3.2. Programma di essiccazione
Le condizioni di temperatura e di umidità relativa applicate durante l'essiccazione di un carico di
legname sono specificate dal programma di essiccazione.
I programmi di essiccazione sono stati sviluppati empiricamente allo scopo di essiccare il legname
nel modo più efficiente, riducendo il tempo di trattamento e l'entità dei difetti di essiccazione.
Un programma di essiccazione viene applicato definendo certe condizioni iniziali di temperatura e di
umidità relativa dell'aria in relazione alla specie legnosa e al contenuto iniziale di umidità del legno,
ed effettuando del cambiamenti al successivo raggiungimento di livelli inferiori di umidità.
L'applicazione del programma di essiccazione prevede la determinazione dell'umidità ai diversi stadi
dell'essiccazione mediante l'uso di tavole rappresentative.
Ua =
Ma − M0
100
M0
dove
ua = umidità attuale
Ma = peso attuale
Mo = peso anidro
e
M0 =
100 − M i
U i + 100
dove
Mi= peso iniziale
ui = umidità iniziale
La necessità del campionamento periodico dell'umidità può essere eliminata applicando dei
programmi di essiccazione a tempo. Questi programmai prevedono che le variazioni delle condizioni
di essiccazioni vengano attuate a certi intervalli di tempo.
I programmi di essiccazione a tempo si basano su una lunga esperienza maturata su ripetute
essiccazioni di determinate specie e spessori dei segati; non sono precisi come i programmi di
essiccazione con campionamento periodico dell'umidità, ma vengono adottati per legni teneri e per
legni duri che essiccano con facilità
187
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L'essiccazione mediante l'applicazione di programmi viene definita:
essiccazione semiautomatica
basata sui programmi di essiccazione; le condizioni di
essiccazione sono stabilite dall'operatore e controllate da
strumenti.
essiccazione automatica
dopo avere prestabilito determinate condizioni iniziali, il
controllo è attuato da un computer che elabora i segnali
provenienti dalle sonde e comanda appositi attuatori. E'
adatta per legname di specie di facile essiccazione e con
umidità inferiori al punto di saturazione delle pareti cellulari,
in quanto i misuratori elettrici non forniscono valori
attendibili per umidità superiori a tale punto.
14.5.3.3. Stadi di essiccazione
Nell'essiccazione artificiale si individuano tre stadi
1.
2.
3.
stadio di preparazione;
stadio di effettiva essiccazione;
stadio di uguagliamento.
14.5.3.3.1.Stadio di preparazione
Nello stadio di preparazione si deve portare il legno alla temperatura stabilita dal programma di
essiccazione nel minore tempo possibile.
Nell'essiccazione del legno verde si può innalzare l'umidità relativa dell'aria al 100%, riducendo il
tempo di preriscaldamento.
Nell'essiccazione di legno stagionato con un contenuto di umidità del 25-30 % I'umidità relativa
dell'aria può essere pari a 70-75 %.
14.5.3.3.2. Stadio di effettiva essiccazione
a
1 fase
a
2 fase
a
3 fase
188
temperatura bassa, umidità relativa dell'aria elevata, velocità
essiccazione costante. Si ha evaporazione dagli strati più esterni;
di
temperatura bassa, umidità relativa dell'aria in diminuzione (leggero
aumento della differenza psicrometrica con abbassamento della
temperatura del bulbo umido), velocità di essiccazione in diminuzione. Si ha
movimento capillare dall'interno verso l'esterno;
temperatura in aumento, umidità relativa dell'aria in forte diminuzione
(aumento della differenza psicrometrica con aumento della temperatura del
bulbo secco e mantenimento a livello costante della temperatura del bulbo
umido), velocità di essiccazione in forte diminuzione. Si ha il movimento
dell'acqua di saturazione.
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14.5.3.3.3. Stadio di uguagliamento
Lo stadio di uguagliamento viene avviato poco prima del termine dell'essiccazione e ha lo scopo di
uniformare il contenuto di umidità del legno.
La procedura inizia quando l'umidità del campione più umido è circa del 2 % inferiore rispetto
all'umidità finale desiderata (per esempio 8 % se l'umidità finale è del 10 %). Le condizioni
nell'essiccatoio vengono variate in modo che l'umidità di equilibramento corrisponda all'umidità del
legnarne (8 %). Per fare ciò si aumenta leggermente la temperatura e si adegua proporzionalmente
l'umidità relativa L'essiccazione prosegue finché l'umidità del campione più umido raggiunge il livello
desiderato (10 %).
Il legname non deve essere rimosso immediatamente dall'essiccatoio al termine dell'essiccazione,
ma deve rimanere in essiccatoio finché la temperatura scende attorno a valori prossimi a quelli della
temperatura esterna
In caso contrario e in relazione alla sensibilità della specie legnosa, esiste il pericolo che insorgano
dei difetti quali fessurazioni superficiali e casehardening.
14.5.3.4. Quoziente di umidità
Nell'essiccazione in essiccatoio la velocità con cui procede l'essiccazione è molto più importante
che nella stagionatura, in relazione soprattutto allo svilupparsi di difetti del legno. Il controllo della
velocità di essiccazione può essere attuato calcolando il quoziente di umidità, detto anche rapporto
di adeguamento.
Tale quoziente è l'espressione della relazione tra il contenuto medio effettivo di umidità (misurato
con le tavole rappresentative) e l'umidità di equilibramento corrispondente a prestabilite condizioni di
temperatura e di umidità relativa, presenti nella cella di essiccazione:
Qu =
u
ue
dove
u = umidità media effettiva del legno
ue = umidità di equilibramento.
Presa come punto di partenza e quale umidità effettiva del legno, I'umidità corrispondente al punto
di saturazione delle pareti cellulari, il quoziente di equilibramento si può risolvere come:
Qu =
30
ue
Per esempio, se il quoziente prescelto è pari a 3 significa che si è deciso di essiccare un legno con
umidità pari a 30% o superiori in un clima nel quale l'umidità di equilibramento è pari a 10 %
(temperatura di 70° C e umidità relativa di 70 %):
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Qu =
30
= 10%
ue
Il quoziente di umidità influenza la velocità di essiccazione in modo maggiore che non la
temperatura dell'aria:
quoziente di umidità basso
aumenta il tempo di essiccazione e rende l'operazione non
economica;
quoziente di umidità alto
riduce il tempo di essiccazione, ma aumenta le differenze
di umidità nella massa del legname.
Quoziente di umidità basso significa che la differenza tra l'umidità attuale e l'umidità di
equilibramento non è elevata; quoziente di umidità alto significa che la differenza tra l'umidità attuale
e l'umidità di equilibramento è elevata.
Quando il contenuto di umidità del legno in essiccazione è inferiore all'umidità corrispondente al
punto di saturazione delle pareti cellulari, il quoziente di umidità deve essere mantenuto il più
costante possibile. In questo modo l'umidità dell'aria con cui viene trattato il legname, segue man
mano e con grado costante il decrescere dell'umidità degli strati superficiali del legno sotto il punto
di saturazione delle pareti cellulari.
14.5.3.5. Correzione del difetti di essiccazione
I difetti che non derivano da anormale costituzione del legno possono essere corretti mediante
variazione delle condizioni di temperatura e umidità relativa dell'aria circolante nell'essiccatoio o
190
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adottando opportuni artifici.
Fessurazioni superficiali:
si possono chiudere aumentando l'umidità relativa a 85-90 % e
incrementando contemporaneamente la temperatura di 5-10° C,
mantenendo queste condizioni per 0,5-1 h in relazione allo
spessore dei segati. Se le fessurazioni sono profonde conviene non
aumentare l'umidità relativa oltre 8~85 % e mantenere più a lungo
tale condizione;
Arcuatura:
si possono collocare dei pesi sulla catasta. Il fenomeno si accentua
con le elevate temperature;
Tensioni interne
possono essere diagnosticate alla fine dell'essiccazione. Si
possono ridurre innalzando l'umidità relativa al 90 % e aumentando
la temperatura di 10-15° C, a meno che questa non sia già elevata
(vicina a 80° C). Si può mantenere la temperatura costante e
innalzare l'umidità relativa a un livello che raggiunga il 4 % di
incremento dell'umidità di equilibramento. Queste condizioni sono
mantenute per 2-6 h nei legni teneri e per 16-24 h nei legni duri
(spessore 2,5 cm); fino a 48 h per legni con spessore di 5 cm;
Fessurazioni alveolari
si trattano come le fessurazioni interne;
Collasso
si verifica nei legni di specie quali Eucalipto e Querce condurame
molto umido essiccati a temperatura relativamente alte. Può essere
evitato procedendo a una prestagionatura, altrimenti si sottopone il
legname a temperatura di 85-100 °C e a umidità relativa di 100%
per 4-8 h;
Funghi
il trattamento comporta un aumento di temperatura a 65-70 °c e
umidità relativa di 60-100 % se l'umidità del legno é inferiore a 30
% oppure a 75-80 %, se l'umidità del legno é superiore. le
condizioni si mantengono per 0,5-1 h;
Insetti
vengono uccisi con una combinazione di temperatura a 50-60 °C e
umidità relativa di 60-100 %. La durata del trattamento dipende
dallo spessore del legno. Per il genere Lyctus si raccomanda una
durata del trattamento di 0,5 h.
191
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14.5.3.6. Durata dell'essiccazione
Il tempo necessario per l'essiccazione artificiale é inferiore a quello richiesto per la stagionatura;
inoltre una considerevole riduzione può essere ottenuta con la prestagionatura.
14.5.3.7. Contenuto finale dl umidità
Il contenuto finale di umidità dipende dalla finalità dell'essiccazione o dall'impiego del legno:
9
se lo scopo dell'essiccazione è la protezione del legno da attacchi fungini è sufficiente
raggiungere un contenuto di umidità di circa 20 %;
9
se l'impiego finale del legno è la costruzione di serramenti da esterno il contenuto di umidità
deve essere 12-15 %;
9
per impieghi in ambienti interni (mobili, pavimenti, pannelli) I'umidità deve essere 6-8 %, pari
all'umidità di equilibramento con temperatura di 20-25° C eumidità relativa di 30-40 %.
Un'umidità più elevata causa difetti dovuti al ritiro (fessure nei pavimenti).
14.5.3.8. Immagazzinamento del legname essiccato
L'igroscopicità del legno non è influenzata dall'essiccazione e il legno può riassorbire umidità.
Se non viene immediatamente usato, il legname va accatastato senza listelli sotto tettoia
192
Tecnologia del Legno
14.6. Altri metodi di essiccazione artificiale
14.6.1. Essiccazione con l'uso di energia solare
Può essere considerato una variante della stagionatura Esistono due tipi di impianti:
-
impianti a serra;
impianti a collettore solare.
In quest'ultimo il calore catturato dal collettore viene trasferito all'interno della cella per mezzo
dell'aria o mediante dell'acqua circolante in un circuito chiuso.
La velocità di essiccazione con l'uso di energia solare è maggiore che non con la
stagionatura ma è inferiore a quella con gli essiccatoi convenzionali.
Questi impianti presentano un minore costo e una maggiore facilità di impiego.
L'umidità del legno può essere ridotta fino al 7 %, e questa prestazione va considerata in rapporto a
quanto ottenibile con la stagionatura in autunno o in inverno.
L'essiccazione con l'uso di energia solare può essere combinata con l'essiccazione artificiale di tipo
convenzionale o con quella per condensazione
14.6.2. Essiccazione per condensazione
L'umidità evaporata dal legno non viene rimossa dall'essiccatoio sotto forma di vapore, ma viene
bensì condensata e rimossa allo stato liquido.
193
Tecnologia del Legno
Si Impiega un dispositivo frigorifero basato su:
-
un compressore per comprimere il fluido refrigerante;
un condensatore dove il fluido refrigerante viene compresso fino a condensarsi, cedendo
calore all'aria immessa nella cella;
un evaporatore nel quale il fluido refrigerante si espande, evaporando e raffreddando l'aria
in uscita dalla cella, con conseguente condensazione dell'umidità in essa contenuta.
La temperatura di funzionamento generalmente è bassa inferiore a 40° C e l'umidità relativa è pari a
30-50 %.
Il costo di impianto è inferiore a quello degli essiccatoi convenzionali e l'uso è più semplice.
La durata dell'essiccazione è superiore a quella degli essiccatoi convenzionali, soprattutto quando si
devono raggiungere valori inferiori a 12 %. Tuttavia le condizioni finali del legno sono migliori.
Viene utilizzato per legni densi di grandi dimensioni, inclini al collasso (Quercia e altri).
14.6.3. Essiccazione ad alta temperatura
La differenza rispetto alla essiccazione convenzionale è data dalle elevate temperature impiegate:
la temperatura del bulbo secco è sempre superiore a 100° C, mentre la temperatura del bulbo
umido deve essere inferiore a 100° C (essiccazione con aria umida surriscaldata ) o pari a 100° C
(essiccazione con solo vapore surriscaldato).
L'essiccazione ad aita temperatura è molto veloce e la produttività degli essiccatoi è stimata essere
5-10 volte superiore a quella degli essiccatoi convenzionali.
Il legno assume caratteristiche di minore igroscopicità e di maggiore stabilità dimensionale.
L'essiccazione ad alta temperatura presenta comunque alcuni svantaggi:
-
sono necessari essiccatoi speciali a elevato isolamento termico. Sono solitamente di
metallo, prefabbricati, con capacità di 1~ m3. Sono soggetti a rapida usura;
il metodo non può essere utilizzato per legni che hanno elevato contenuto iniziale di
umidità e la cui costituzione anatomica non consente una rapida uscita dell'umidità.
Si può applicare con successo per legni teneri e per quelli duri se pre-essiccati a un'umidità
di 20-25 % (Quercia, Noce tendono a collassare).
L'essiccazione ad alta temperatura può provocare decolorazione del legno, fuoriuscita di resina e
caduta di nodi.
La degradazione termica del legno può condizionare le proprietà di resistenza meccanica. Benché il
194
Tecnologia del Legno
tempo di essiccazione venga ridotto, i costi non sono inferiori a quelli dell'essiccazione
convenzionale.
14.6.4. Essiccazione con innalzamento progressivo della temperatura
Il metodo prevede un incremento continuo della temperatura e il controllo della velocità di
trasmissione del calore dall'aria al legname in modo da ottenere una velocità costante di
essiccazione. L'essiccazione inizia con temperatura di 60~ C, mantenendo costante la differenza
psicrometrica La temperatura finale del bulbo asciutto è 100° C. Il metodo consente una riduzione di
tempo, di energia e di sviluppo di difetti del legno.
14.6.5. Essiccazione con prodotti chimici
Il metodo si basa sulla proprietà di alcuni prodotti chimici di assorbire l'umidità e di ridurre il ritiro del
legno.
E' possibile essiccare legni di notevole spessore in quanto l'elevata umidità presente negli strati
superficiali e la riduzione del ritiro consentono l'impiego di aria con una bassa umidità relativa, che
causerebbe in condizioni normali fratture superficiali
Si utilizzano NaCI e urea addizionati a inibitori della corrosione per evitare l'ossidazione delle parti
metalliche che vengono a contatto con il legno così trattato. Può essere usato anche
polietilenglicole. I prodotti chimici sono applicati per immersione in soluzioni sature, per
spennellatura e per distribuzione a secco. Il legno fresco favorisce l'ingresso nella massa dei
prodotti in polvere, mentre l'efficacia delle soluzioni dipende dalla permeabilità del legno. Il legname
viene quindi accatastato per alcuni giorni senza listellatura L'uso di prodotti chimici tende a innalzare
il costo dell'essiccazione. Inoltre il legno essiccato con questo metodo tende a "sudare" quando
l'umidità relativa dell'aria è alta (maggiore di 80 %).
14.6.6. Essiccazione con vapore
L'essiccazione viene ottenuta impiegando vapore di composti organici (xilene).
Il legno viene introdotto in cilindri ermetici ed esposto alle alte temperature di un liquido in
ebollizione, 100-200° C. L'umidità evapora dal legno, si mescola al vapore, viene portata all'esterno
del cilindro e condensata I due liquidi non si mescolano a causa della loro differente densità L'acqua
viene misurata e scaricata mentre il prodotto chimico viene riutilizzato nel sistema. Alla fine il legno
viene posto sotto vuoto per eliminare ogni residuo di prodotto chimico.
La velocità di essiccazione è molto elevata, pari a 3-20 volte quella dell'essiccazione
convenzionale, ma i costi energetici sono molto alti.
Il metodo è stato applicato per l'essiccazione delle traversine ferroviarie prima del
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trattamento preservante.
14.6.7. Essiccazione con oli
Il calore necessario per evaporare l'umidità viene fornito immergendo il legname in olio riscaldato,
avente un punto di ebollizione superiore a quello dell'acqua.
Il metodo di essiccazione è normalmente combinato con quello di trattamento preservante di
legname con elevata umidità iniziale: innalzando la temperatura del prodotto preservante (creosoto)
sottovuoto, la temperatura di essiccazione può essere mantenuta inferiore a 100°C.
Si usa per l'essiccazione e l'impregnazione di legni permeabili (Faggio, alburno delle Conifere). La
velocità di essiccazione è di 5-10 volte maggiore di quella con il metodo convenzionale.
14.6.8. Essiccazione con solventi
Il metodo è simile a quello utilizzato per determinare l'umidità del legno mediante distillazione. Il
legno viene posto in una carnera stagna e spruzzato per poche ore con acetone caldo (circa 90° C).
Al termine il liquido (una miscela di acetone, umidità del legno ed estrattivi) viene rimosso, mentre
viene introdotta e fatta circolare dell'aria per completare l'essiccazione e rimuovere i residui di
solvente. Dopo l'essiccazione il solvente viene recuperato per distillazione (circa 90 %) e riutilizzato.
I vantaggi possono sintetizzarsi nella elevata velocità di essiccazione e nella possibilità di
raccogliere gli estrattivi. Per contro il metodo presenta alti costi di esercizio.
14.6.9. Essiccazione con corrente elettrica ad alta frequenza
Il legno sottoposto a un campo elettromagnetico prodotto da una corrente elettrica ad alta frequenza
si riscalda velocemente (5-20 °C/min) e uniformemente. Quindi l'essiccazione può procedere
speditamente.
Il principio si basa sul frequente riallineamento delle molecole di un dielettrico, normalmente
disposte a caso, per azione di un cambiamento costante di direzione del flusso di corrente elettrica
Questi cambiamenti di posizione, ripetuti rapidamente, determinano l'innalzamento termico del
corpo.
Il metodo si presta alla completa automazione e l'essiccatoio può essere di tipo continuo.
Si possono essiccare solo legni permeabili (Faggio, Carpino, Pioppo, Tiglio, Abete, Betulla, Acero).
L'essiccazione di legni intillati e fortemente duramificati (Querce) determina la formazione di fratture
e di riduzione della resistenza meccanica
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14.7. Altri metodi di essiccazione
14.7.1. Essiccazione sotto vuoto
Permette l'evaporazione dell'umidità del legno a temperature inferiori a 100° C. E comunque
scarsamente economica.
14.7.2. Essiccazione per centrifugazione
Il legno viene posto su un supporto rotante in una cella nella quale vengono controllate la
temperatura e l'umidità relativa dell'aria L'essiccazione procede veloce senza determinare
l'insorgenza di difetti. Il metodo non è ancora applicato nella pratica.
14.7.3. Essiccazione con radiazioni ultraviolette
L'esposizione di pezzi singoli di legno alle radiazioni ultraviolette presenta ancora delle limitazioni
tecniche per una applicazione pratica
14.8. Vaporizzazione
La vaporizzazione può essere adottata per:
modificare il colore naturale di certi legni;
-) ammorbidire il legname per la sfogliatura e la tranciatura;
-) plastificare e curvare il legno massiccio.
La vaporizzazione per modificare il colore naturale si applica al Faggio, al Ciliegio, al Noce e
all'Acero.
Il legname viene accatastato verde e senza listellatura in camere di vaporizzazione in grado di
resistere alla corrosione degli acidi acetico e formico che si producono durante il trattamento.
La vaporizzazione avviene a pressione atmosferica o leggermente superiore (1,1-1,7 bar) con un
graduale incremento di temperatura da 70° C a 90° C. Il trattamento continua per 24-48 h o più In
relazione allo spessore del materiale (18 h per ogni centimetro di spessore).
Dopo la vaporizzazione il legnarne viene fatto raffreddare nella camera e successivamente è
accatastato per la stagionatura.
La vaporizzazione, dissolvendo o alterando gli estrattivi e gli altri costituenti chimici del legno
migliora la lavorabilità del materiale, fornendo superfici più lisce e proteggendo il legno da fenomeni
di arcuatura.
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