Industrie del legno

GENERALITÀ

I prodotti a base di legno costituiscono un'importante categoria di materiali naturali o compositi (nel caso in cui siano presenti uno o più prodotti di sintesi quali adesivi od altre sostanze in grado di migliorarne le proprietà).

La produzione prevede schematicamente le seguenti fasi che, seppure caratterizzate da modalità operative diverse, sono comuni a tutte le tipologie:

-riduzione del legno in elementi unitari di dimensioni inferiori a quelle degli assortimenti originari, eseguita mediante azioni meccaniche di vario tipo (segagione, sfogliatura, piallatura, triturazione, fresatura, macinazione, molatura) oppure chimiche (analoghe a quelle della carta);

-ricomposizione degli elementi unitari tramite un processo controllato, di tipo industriale od artigianale.

Il processo produttivo è caratterizzato, oltre che dalla qualità della materia prima legnosa utilizzata, dalla scelta del tipo di adesivo e di una serie di additivi od accorgimenti che determinano l'ottenimento di ben definite caratteristiche funzionali e prestazionali quali la reazione al fuoco, la durabilità nei confronti di alcuni agenti del degradamento, la stabilità dimensionale, le proprietà dielettriche, acustiche ecc.

Le rese di trasformazione del legno tondo variano molto in funzione di:

-forma e dimensioni del tronco

-tipologia e posizione dei difetti

-dimensioni ed omogeneità del lotto (maggiore o minore possibilità di selezione ed ottimizzazione)

-tipologia di impianto (più specifico = rese maggiori, più versatile = rese minori)

-formazione del personale.

La dimensione e la disposizione degli elementi legnosi unitari hanno un'influenza preminente sulle caratteristiche fisico-meccaniche dei prodotti, nonché sul tipo di impiantistica necessaria.

In particolare, la riduzione delle dimensioni degli elementi unitari da realizzare implica i seguenti effetti:

-Minori esigenze di qualità della materia prima: gli elementi di dimensioni maggiori dovranno essere necessariamente ricavati da fusti di diametro elevato, di conformazione più regolare e che presentano difetti contenuti, le particelle e le fibre possono virtualmente essere prodotte da qualsiasi materiale legnoso, incluso quello normalmente conferito in discarica (imballaggi usati, sfridi di produzione di mobili, ecc.). Per realizzare un prodotto omogeneo e regolare è comunque necessario prevedere l'impiego di elementi unitari di uguale configurazione geometrica, provenienti da specie anche diverse tra loro purché in proporzioni costanti. Le operazioni meccanizzate adottate nella produzione di pannelli formati da elementi di minor dimensioni non sono, infatti, del tutto compatibili con alcune caratteristiche del legno che presentano una variabilità elevata, per cui, ad esempio, grosse differenze di massa volumica tra le particelle possono causare inconvenienti ai sistemi elettronici di controllo e misurazione.

-Minor impiego di manodopera e maggior richiesta di capitale investito negli impianti di produzione: all'aumentare della suddivisione del legno i processi produttivi richiedono necessariamente un maggior consumo energetico, un maggior livello di automazione ed una maggior quantità di adesivo per unità di massa, determinando nel contempo un ingente impegno di capitale ed un minor impiego di manodopera.

-Diminuzione dell'efficienza strutturale: a parità di massa volumica del prodotto finito, la sua resistenza alle principali sollecitazioni meccaniche tende a diminuire con la diminuzione dimensionale degli elementi legnosi che lo costituiscono. Riducendo le dimensioni degli elementi si distrugge la continuità di struttura della organizzazione cellulare macroscopica (fibratura) che costituisce la base delle caratteristiche prestazionali del legno. La perdita di resistenza che ne deriva può, comunque, venire parzialmente recuperata aumentando la massa volumica finale del prodotto (con qualche possibile inconveniente nei riguardi della sua stabilità dimensionale), aumentando la quantità di adesivo e, soprattutto, mediante un miglior allineamento degli elementi unitari.

-Aumento di omogeneità e isotropia del prodotto: la suddivisione del legno in elementi unitari di dimensioni progressivamente inferiori consente l'ottimizzazione delle proprietà direzionali dei compositi che si esprime soprattutto nell'aumento della loro stabilità dimensionale nei confronti delle variazioni termo-igrometriche (le quali danno origine ai noti fenomeni di ritiro e rigonfiamento) e in una maggiore stabilità di forma (dovuta alla minor eterogeneità della reazione alle predette variazioni ambientali da parte degli elementi legnosi stessi). Al diminuire delle dimensioni degli elementi unitari le proprietà del composito diventano progressivamente più uniformi: riducendo il legno fino alle dimensioni di fibre è, infatti, possibile ricomporlo in forma di pannelli che presentano proprietà caratterizzate da variazioni minime intorno ad un valore medio. La minor resistenza che deriva dalla suddivisione del legno può essere compensata dal maggior grado di uniformità, per cui spesso tali compositi, pur avendo una resistenza media inferiore rispetto a quella di segati di uguale specie legnosa e spessore, consentono l'adozione di valori progettuali più elevati nonché di tolleranze più strette nell'ambito delle specifiche tecniche di riferimento. Per quanto riguarda infine l'isotropia, cioè la possibilità di ottenere un prodotto che presenti valori di resistenza e stabilità pressoché uguali in tutte le direzioni, il processo di riaggregazione permette di operare entro due estremi caratterizzati rispettivamente da un allineamento della fibratura del legno tra i vari elementi unitari compreso tra 0 e 90°. I pannelli di particelle e di fibre presentano, normalmente, ottime caratteristiche di stabilità dimensionale, dal momento che ciascun elemento può esercitare una tensione minima in qualsiasi direzione, grazie ad una deposizione casuale all'interno del pannello. Circa la resistenza meccanica del prodotto valgono le stesse considerazioni: ad esempio, la resistenza a trazione parallelamente alla fibratura è massima nel legno massiccio e diminuisce bruscamente con il procedere della suddivisione, ma aumentando l’omogeneità ed eliminando nodi e deviazioni della fibratura si riduce drasticamente la sua variabilità, con conseguenti benefici al momento del dimensionamento strutturale (sezioni ridotte).

-Aumento della plasmabilità e della possibilità di realizzare forme curve o complesse: con la riduzione degli elementi legnosi risulta più agevole conseguire una loro maggior compenetrazione reciproca, nonché fargli assumere e conservare forme particolari. Il raggio minimo al quale il legno può essere curvato è direttamente legato al suo spessore. L'aumento della plasmabilità derivante dalla suddivisione è sostanzialmente legato alla maggiore isotropia ed all'effetto di questa nei confronti dell'adattamento degli elementi legnosi alla forma stessa. La possibilità di realizzare curve tridimensionali e raggi molto piccoli rende il legno competitivo con i metalli e le materie plastiche in parecchie applicazioni (ad es. il settore auto).

Schema semplificato delle principali tipologie di elementi unitari utilizzati nella composizione dei più comuni prodotti a base di legno. Le frecce indicano come le variazioni dimensionali degli elementi stessi determinino esigenze diverse nella fase del processo produttivo e possano influenzare le caratteristiche finali dei compositi con essi realizzati (da: Marra, 1992, modificato).

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