Essiccazione del Legno

[Aldebaran]

Cap. 9.3. Materiali derivati dal legno
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9.3. ESSICCAZIONE DEL LEGNO
Terminologia
Il termine “essiccazione” comprende (v. oltre):
- essiccazione (artificiale) vera e propria: legno esposto a
successione di condizioni ambientali “artificiali”, costituenti nel
loro complesso il ciclo di essiccazione
- stagionatura (naturale): legno esposto a condizioni climatiche
“naturali”
In cosa consiste
Asportazione dell’umidità in eccesso (rispetto alle condizioni di
impiego previste):
- nelle condizioni,
- con le modalità,
- nel momento
più opportuni, dal punto di vista sia tecnico, sia economico
In genere si asporta:
- tutta l’acqua di imbibizione
- parte dell’acqua di saturazione (fino alla “umidità tecnica”)
Obiettivi
Obiettivi principali da conseguire (v. oltre):
- buona qualità di essiccazione*
◊ assenza di difetti/danni da essiccazione
◊ umidità desiderata (omogeneità, valore medio, scostamenti
ammissibili)
- tempi quanto più possibile brevi
- costi quanto più possibile ridotti
* P.es. v. la norma UNI 9030:1987 - Codice ICS: 79.040 | 79.040
Titolo: Segati di legno. Qualità di essiccazione.
Sommario: Indica i parametri e la metodologia secondo cui effettuare la
valutazione della qualità di essiccazione dei segati di legno al fine di
caratterizzare l'intero procedimento di essiccazione o singole fasi di essa.
Include il foglio di aggiornamento 1990.
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Cosa si essicca
Di regola si essiccano i semilavorati (segati, sfogliati, tranciati, ecc.):
- è più rapido ed agevole (spessori minori), quindi più economico
- minor rischio di danni/difetti da essiccazione
- i tronchi “in tondo” verrebbero danneggiati a causa del ritiro (e
della sua anisotropia...)
Motivi per cui il legno deve essere essiccato
- renderne più agevole - o addirittura renderne possibile - la
lavorazione (lavorazioni meccaniche, trattamenti, incollaggio,
finitura, ...)
- evitare le alterazioni dovute ad attacchi fungini
- equilibrarlo alle condizioni termoigrometriche (tipiche)
dell’ambiente dove verrà messo in opera, onde evitare successive
variazioni dimensionali e/o deformazioni
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LA STAGIONATURA (NATURALE)
Processo attraverso il quale il legno perde progressivamente umidità,
essenzialmente in funzione dei fattori climatici naturali.
Come si attua
a) formando delle cataste con opportuni accorgimenti:
◊ omogeneità di specie legnosa e spessore delle tavole
◊ listellatura (materiale, spessore e larghezza adeguati; esatto
posizionamento)
◊ orientamento rispetto a sole e venti dominanti
◊ riparo da sole diretto e pioggia
◊ disposizione favorente la ventilazione naturale
◊ distacco dal terreno
◊ stabilità al ribaltamento
◊ mobilità con “muletti”
◊ .....
b) lasciandole poi esposte all’aria per un tempo sufficiente
(indicativamente: da qualche mese a qualche anno)
Quanto dura
Principali fattori influenti sulla durata della stagionatura:
- specie legnosa (più o meno permeabile; durame/alburno)
- spessore ed umidità iniziale dei segati
- clima locale ed esposizione a ventilazione e soleggiamento
- stagione (estate, inverno...) ed andamento climatico dell’annata
- formazione della catasta e spessore dei listelli
- umidità finale desiderata (ma non tutti i valori sono ottenibili,
dipende dal clima)
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Vantaggi e svantaggi della stagionatura naturale
Vantaggi:
- minore rischio di danni o difetti da essiccazione (rispetto alla
essiccazione artificiale)
- minori costi di impianto, energetici, di gestione
- non occorre personale con competenze specialistiche per la
conduzione degli impianti
Svantaggi o limiti:
- possibilità di alterazioni (funghi, insetti) durante la stagionatura
- lunghi tempi di stagionatura, e conseguenti:
◊ immobilizzi di capitale
◊ necessità di programmare tutto (acquisti, vendite, utilizzi) con
molto anticipo
- impossibilità di pervenire a valori di umidità (di equilibrio)
minori di quel che il clima consente.
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LA ESSICCAZIONE (ARTIFICIALE)
Procedimento attraverso il quale:
- si porta progressivamente il legno fino a valori prefissati di
umidità
- controllando opportunamente i parametri climatici di un
ambiente chiuso (“essiccatoio”):
◊ temperatura
◊ umidità
◊ pressione
◊ ventilazione
Come si attua
a) formazione di cataste:
◊ con criteri simili a quelli della stagionatura
◊ di dimensioni adeguate ai diversi tipi di essiccatoio
◊ già all’interno degli essiccatoi
◊ oppure immesse successivamente (con “muletti”, carrelli, ecc.)
b) facendo variare i parametri climatici secondo opportuni “cicli”
Quanto dura
Da qualche ora a qualche settimana, a seconda di:
- specie legnosa, durame/alburno
- spessore dei segati
- umidità iniziale dei segati
- metodo di essiccazione e tipo di ciclo adottato
- umidità finale desiderata
In sostanza l’essiccazione artificiale mira:
- a far uscire dal legno l’acqua in eccesso quanto più possibile
rapidamente (ed economicamente)
- evitando però che insorgano e restino eccessivi gradienti di
umidità
A causa infatti dei processi di ritiro e rigonfiamento,
e del comportamento reologico del legno:
gradienti
tensioni interne residue fessurazioni, collassi...
distribuzioni irregolari dell’umidità
legno inadeguato per lavorazioni e prodotti di qualità
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Metodi di essiccazione
Molto numerosi e vari
Possono essere classificati in base a criteri diversi:
- per il principio su cui si basano:
◊ ad aria calda
◊ ad aria deumidificata
◊ sotto vuoto
◊ riscaldamento a radiofrequenza
◊ procedimenti meccanici di centrifugazione o compressione
(“strizzamento”)
◊ ....
- per il tipo di impianto:
◊ continuo o discontinuo
◊ con riscaldamento elettrico, ad acqua calda, a vapore
◊ con “pompa di calore” (gruppo frigorifero invertito)
◊ ....
- per le fonti energetiche impiegate:
◊ elettricità
◊ gas
◊ gasolio
◊ trucioli o scarti di lavorazione
◊ energia solare irradiata
◊ energia solare immagazzinata nell’atmosfera
◊ ....
- per modalità di conduzione e controllo del ciclo:
◊ manuale
◊ automatico predeterminato
◊ automatico controllato dall’umidità del legno (vari metodi...)
◊ ....
- per il tipo di ciclo scelto:
◊ temperatura più o meno alta
◊ ....
- .....
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I metodi di essiccazione artificiale attualmente più diffusi (ciascuno ha
numerose varianti, capacità produttive, pregi e difetti, ecc.):
- ad aria calda (o “convenzionale”):
◊ il legno viene riscaldato ed essiccato dall’aria che lo lambisce
◊ l’aria (essendo preventivamente riscaldata ed inumidita fino ai
valori voluti) cede calore al legno e porta via l’umidità che
evapora dalla sua superficie
◊ l’aria, una volta raffreddatasi e satura di umidità, viene
espulsa nell’atmosfera
- a pompa di calore (o “deumidificazione”)
◊ simile al metodo precedente, salvo che l’aria viene
deumidificata e poi riciclata
- a camere calde (o “camere olandesi”)
◊ grandi capannoni, nei quali l’aria viene leggermente
riscaldata, fatta circolare, e poi espulsa
◊ questo metodo è una via di mezzo fra stagionatura ed
essiccazione
- sotto vuoto
◊ il legno viene immesso in apposite autoclavi, all’interno delle
quali viene praticata una forte depressione
◊ tale depressione agevola il movimento dell’umidità dal legno e
la sua evaporazione, anche a temperatura bassa (minori rischi
di danneggiare il legno)
◊ con vari metodi, si riscalda il legno (per compensare il calore
latente di evaporazione!), e si asporta l’umidità evaporata
Alcuni dei tanti casi particolari:
- pre-essiccazione dei segati:
◊ si fa allontanare almeno un parte dell’acqua di imbibizione
(costosa da far evaporare), prima di immetterli negli essiccatoi
◊ i segati vengono disposti verticalmente, l’acqua esce aiutata
dalla gravità o con altri metodi
- essiccazione di tranciati e sfogliati:
◊ fogli sottili (0,3 – 3 mm), l’acqua evapora più facilmente
◊ si tratta di tunnel, dove i fogli avanzano lentamente stretti in
un nastro trasportatore fatto di rete metallica
◊ entrano umidi ed escono essiccati dopo alcune ore
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Vantaggi e svantaggi della essiccazione artificiale
Principali vantaggi (SE i procedimenti sono attuati correttamente):
- possibilità di ottenere qualsiasi valore di umidità predeterminato
(indipendentemente dal clima locale, dal periodo dell’anno, e
dall’andamento climatico)
- omogeneità di essiccazione (nei e fra i segati), e quindi migliori
condizioni per le lavorazioni successive
- tempi brevi di essiccazione:
◊ minori immobilizzi di capitale
◊ maggiore flessibilità negli acquisti e nella organizzazione della
produzione
- ridotto rischio di alterazioni da funghi (è breve periodo in cui il
legno si trova nelle condizioni che favoriscono l’attacco)
- sterilizzazione del legno da insetti, uova, larve (SE vengono
seguiti cicli adeguati per temperatura e umidità) (N.B. possibilità
di successive reinfestazioni)
Principali svantaggi e limiti:
- necessari maggiori investimenti e costi di gestione
- maggiori consumi energetici
- necessità di personale specializzato per gestione e manutenzione
degli impianti
- rischio di gravi danni al legname, in caso di essiccazione mal
condotta
- possibili vincoli di carattere ambientale (rumori e vibrazioni,
emissione di aria umida, odori, vapori inquinanti, ...)
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Difetti da essiccazione
Esempi di irrazionale esecuzione dell’essiccazione artificiale:
- ciclo non idoneo per quella specie legnosa, spessore, ecc.
- ciclo teoricamente adatto, ma regolazioni male eseguite
- cataste formate male
- cattivo funzionamento dell’impianto
- ....
Principali difetti specificamente riferibili all’essiccazione (altri
possono essere già presenti nel legno, l’essiccazione non ne ha
“colpa”):
- irregolare distribuzione di umidità nei segati (gradienti nella
lunghezza, nello spessore...)
- differenze di umidità fra i segati
- fessurazioni (superficiali, profonde, di testa, interne)
- tensioni interne (longitudinali e trasversali)
- deformazioni
- alterazioni cromatiche (ossidazioni, scolorimenti, macchie,...)
- cementazione superficiale (“crosta”: strato esterno di legno
diventa più duro e impermeabile, all’interno resta legno umido)
- collasso
- ....
Alcuni dei difetti suddetti possono essere “recuperati” (o quanto meno
ridotti) mediante opportuni trattamenti di ricondizionamento in
essiccatoio.
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Criteri di scelta fra i vari metodi di essiccazione
(nota aggiuntiva, per informazione)
Per eseguire una scelta razionale, è bene anzitutto valutare il modo più
conveniente per disporre di legname essiccato all’umidità voluta (se il
legname semplicemente stagionato non soddisfa le esigenze della
lavorazione o del prodotto):
- acquistarlo già essiccato
- acquistarlo stagionato, ed eseguire soltanto l’essiccazione finale
- acquistarlo fresco, ed eseguire in azienda l’intero processo di
essiccazione, eventualmente con pre-essiccazione all’aria
Soltanto dopo avere optato per l’esecuzione in proprio
dell’essiccazione artificiale, saranno da prendere in considerazione il
metodo ed il tipo di impianto più confacenti alle specifiche esigenze
dell’Azienda.
I principali fattori da prendere in considerazione:
- quantità di legname da essiccare
- specie legnose, loro provenienze, umidità iniziale, caratteristiche
specifiche (qualità, densità, ritiri, permeabilità, ecc.)
- dimensioni dei segati da essiccare
- umidità finale desiderata, scostamenti ammissibili
- energia disponibile (tipo, quantità, periodo di disponibilità,
costi...)
- durata desiderabile per l’essiccazione
- qualità necessaria per il legname essiccato, difetti accettabili e
inaccettabili
- affidabilità e necessità di manutenzione degli impianti
- disponibilità di spazio
- eventuali limitazioni normative, qualità ambientale da rispettare
- disponibilità di personale qualificato
- valutazioni economiche delle varie soluzioni possibili ...
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