Legno: Struttura, Proprietà Fisiche e Patologie del Materiale Naturale

LEGNO

Introduzione

Il legno proviene dagli alberi, elementi naturali contenenti composti organici. Essendo un materiale grezzo per l'uomo, è soggetto a variazioni climatiche, presentando quindi diverse consistenze, densità e spessori.

Vene e Struttura

Le vene corrispondono ai disegni che illustrano tutte le varietà di legno e mantengono un rapporto con la sua struttura interna.

La struttura del legname è formata da piccoli tubi che trasportano acqua e sali minerali disciolti in essa, dalla radice alle foglie. Questi vasi sono disposti verticalmente sul tronco. Quando tagliamo un albero parallelamente all'asse, il legno presenta venatura diritta, ma in alcuni alberi i vasi sono disposti a spirale, avvolti attorno all'asse del tronco.

Il Cambio (Cambium)

Nelle zone temperate la crescita non è costante. Il legno prodotto dal cambio in primavera e in estate è più poroso e di colore più chiaro rispetto a quello prodotto in inverno. Così, il tronco d'albero è composto da una coppia di anelli concentrici nuovi ogni anno, uno più chiaro dell'altro. Per questo sono chiamati anelli annuali.

Crescita, Decadimento e Decomposizione

Nel corso degli anni, gli alberi diventano sempre più alti e ingombranti. Non è facile far fronte al processo, visto che il legno è un materiale solido che non può essere esteso senza rompersi. Il cambio è il tessuto che permette la crescita in spessore di fusti e rami, ed è un sottile strato di cellule viventi che formano un anello.

Questa struttura produce due tipi di cellule che formano i tubi conduttivi: il xilema (verso l'interno) e il floema (verso l'esterno). Il xilema conduce la linfa grezza (acqua, sali e minerali) alle foglie, mentre il floema distribuisce la linfa elaborata (acqua, amidi e altre sostanze nutritive) dalle foglie al resto dell'organismo. Quando le cellule del floema raggiungono la superficie, morendo, formano la corteccia.

Gli alberi hanno risolto il problema del peso del legname attraverso le forme adottate per il supporto, che permettono loro di assorbire e compensare una crescita elevata.

La crescita in spessore non è sempre con la stessa intensità, a seconda delle specie e delle condizioni climatiche. La crescita annuale in spessore è osservata nei cosiddetti anelli di crescita, visibili nel moncone tagliato.

L'Indicatore del Tempo: Gli Anelli di Accrescimento

Gli anelli di accrescimento degli alberi si sovrappongono gli uni agli altri. Si può determinare l'età dell'albero osservando il numero degli anelli nel taglio del tronco e la loro larghezza, a seconda che la crescita sia stata favorevole o sfavorevole.

Fasi Distinte nel Ciclo di Vita degli Alberi

• Fase di Sviluppo
• Fase di Equilibrio
• Fase di Decomposizione

Stadio di Sviluppo

È generalmente la fase più lunga e durante la quale l'albero cresce in modo uniforme e aumenta la produzione di legname. Alla fine del ciclo, la crescita tende a rallentare e la massa smette di aumentare, portando l'albero a entrare nella seconda fase.

Fase di Equilibrio

Può durare molti anni. La crescita annuale rinnova le perdite; in caso contrario, con l'aumentare dell'età e delle perdite, è necessario eliminare il legno morto (come risultato di marciume o decomposizione) che non può essere sostituito.

Così l'albero marcisce e si svuota all'interno, permettendo ai funghi di penetrare e distruggere il legno del tronco.

Fase Finale di Decomposizione

La fase finale di decomposizione è il momento in cui l'albero, dopo aver completato il suo ciclo vitale, inizia a liberare i minerali, contribuendo alla formazione dell'humus.

Specie Legnose della Foresta Cilena

Araucaria

Il nome scientifico è Araucaria araucana. Cresce in montagna, tra i vulcani Antuco e Llaima. Si può trovare anche nelle montagne del Nahuelbuta.

Cipresso delle Guaitecas

Il nome scientifico è Pilgerodendron uviferum. Cresce dalla Valdivia fino alla Terra del Fuoco ed è presente soprattutto nelle isole della provincia di Chiloé, Aysén e Magallanes.

Cipresso della Cordigliera

Il nome scientifico è Austrocedrus chilensis. Cresce tra il Río Maipo e il Río Palena, soprattutto ai piedi delle Ande e sulla costa.

Manío

Sono tre le specie note con questo nome: Saxegothea conspicua, Podocarpus saligna e Podocarpus nubigena. Crescono nei boschi del sud e il loro legno è molto pregiato.

Quercia

Il suo nome scientifico è Nothofagus obliqua. Cresce tra Curicó e Puerto Montt.

Raulí

Il nome scientifico è Nothofagus alpina. Cresce nelle Ande, da Curicó verso Valdivia.

Patologie e Difetti del Legno

Definizione e Composizione

Il legno può essere definito, in termini generali, come una sostanza dura, commercialmente importante e durevole, che forma i tronchi degli alberi ed è stata utilizzata per migliaia di anni come combustibile e come materiale da costruzione.

È un materiale familiare, ma non ad alta tecnologia, che contribuisce alla produzione di numerosi oggetti per la casa e per l'edilizia grazie alla sua grande varietà e bellezza. Per resistenza e leggerezza, prevale in molti paesi nel settore delle costruzioni, dove ci si sforza di migliorarne le proprietà e proteggerne le debolezze.

Il legno può essere considerato come un materiale composito rinforzato con fibre, costituito da lunghe cellule tubulari ricche di polimeri, allineate unidirezionalmente in una matrice ricca di polimeri. Oltre ai tubi polimerici, sono presenti fibre di cellulosa cristallina, parzialmente allineate in fasci con vari angoli rispetto agli assi dei tubi.

Componenti Principali del Legno

Il legno è costituito da quattro componenti principali:

1. Fibre di Cellulosa: Rappresentano circa il 40% al 50% del legno.
2. Cellulosa: È un polimero termoplastico naturale con un grado di polimerizzazione di circa 10.000.
3. Estratti: Sono impurità organiche, come gli oli, che forniscono il colore al legno o che agiscono come conservanti contro l'ambiente e gli insetti.
4. Minerali Inorganici: Come il silicio, che possono causare il deterioramento delle lame durante il taglio delle assi di legno.

Struttura Fibrosa e Cellulare

Struttura Fibrosa

Il componente di base del legno è costituito da catene di polimeri di cellulosa configurate in modo da formare fibre lunghe. Gran parte di ciascuna fibra è allo stato cristallino; le regioni cristalline sono separate da piccoli specchi di cellulosa amorfa.

Struttura delle Cellule

L'albero è composto da cellule allungate che spesso hanno un rapporto di 100 o più e costituiscono circa il 95% del materiale solido nel legno.

Le celle vuote sono formate da diversi strati costruiti con micro-fibrille. La prima parete della cellula contiene micro-fibrille orientate in modo casuale. Man mano che la parete cellulare si ispessisce, si formano tre strati distinti.

Sia le pareti esterne che quelle interne contengono micro-fibrille orientate in due direzioni parallele alla cellula.

PROPRIETÀ DEL LEGNO

UMIDITÀ

Il legno contiene acqua di costituzione (inerte, di natura organica), acqua di saturazione (che permea le pareti degli elementi legnosi) e acqua libera (assorbita da vasi capillari e tracheidi, ovvero cellule conduttive del tipo xilema che fanno circolare la linfa grezza). L'umidità del legno può essere misurata, oltre che con la pesatura, tramite campioni bagnati ed essiccati, metodi colorimetrici, di conducibilità elettrica o utilizzando igrometri elettrici.

Queste variazioni di umidità causano il rigonfiamento o il ritiro del legno, modificandone il volume e, di conseguenza, la densità.

DENSITÀ

La densità reale del legno è circa uguale per tutte le specie, approssimativamente 1,56 kg/dm³. La densità apparente varia non solo da una specie all'altra, ma anche all'interno della stessa specie, a seconda del contenuto di umidità e del sito di crescita. Per trovare la densità media di un albero, devono essere prelevati campioni in diversi siti.

Poiché la densità apparente di un legno include il volume dei vuoti e delle macchie, maggiore è la densità del legno, maggiore è la superficie degli elementi resistivi e minore è la porosità.

Ritiro e Rigonfiamento

La modifica del volume del legno avviene in base al tasso di umidità. Quando perde acqua, il legno si contrae. La contrazione è minima in senso assiale o lungo le fibre (non è superiore allo 0,8%), è dall'1% al 7,8% in senso radiale e dal 5% all'11,5% in senso tangenziale.

La contrazione è maggiore nell'alburno che nel durame, provocando tensioni di essiccazione che possono causare crepe e deformare il legno.

Il rigonfiamento si verifica quando il legno assorbe umidità. Il volume del legno sommerso aumenta poco in senso assiale o lungo la fibra (dal 2,5% al 6% in senso perpendicolare), ma l'aumento di peso varia dal 50% al 150%.

Il volume del legname aumenta fino al punto di saturazione (20% al 25% di acqua), dopodiché non si verifica più alcun aumento di volume, pur continuando ad assorbire acqua.

È necessario tenere conto di questi cambiamenti di volume nelle parti che devono essere sottoposte a fluttuazioni di secchezza e umidità, consentendo lo spazio necessario affinché il rigonfiamento avvenga senza compromettere la stabilità della struttura.

Fendibilità (Hendibilidad)

È anche chiamata la capacità del legno di dividersi facilmente in senso longitudinale sotto l'azione di un cuneo.

La scissione è più facile nella direzione dei raggi. Il legno molto fendibile è, ad esempio, il castagno, mentre il legno meno fendibile è il carpino.

Conducibilità

Il legno secco è un cattivo conduttore di calore ed elettricità, ma non è così quando è bagnato. La conducibilità è maggiore in senso longitudinale che in senso trasversale o radiale, ed è maggiore nel legno pesante rispetto a quello leggero e poroso, che viene utilizzato come isolante termico nei pavimenti e nelle pareti.

Dilatazione Termica

Il coefficiente di dilatazione lineare del legno è molto piccolo e può essere trascurato.

Durabilità

Il legno è per sua natura una sostanza molto durevole. Se non attaccato da organismi viventi, può essere conservato per centinaia o addirittura migliaia di anni.

Sono stati trovati resti di legno utilizzato dai Romani quasi intatti grazie a una combinazione di circostanze che li hanno protetti dagli attacchi esterni.

L'organismo che attacca il legno più importante è il fungo che provoca il marciume (carie), che si sviluppa quando il legno è umido.

Difetti e Patologie del Legno

Definizione

I difetti sono anomalie che modificano la struttura del legno, mentre le alterazioni sono malattie che ne influenzano la composizione chimica e ne riducono la resistenza.

Di seguito sono elencati i difetti più comuni.

Difetti e Malattie del Legno

Sono considerati difetti del legno tutte le anomalie della tessitura, della struttura e le alterazioni del colore che ne pregiudicano l'utilizzo.

I difetti del legno possono avere origine in:

1. Deformazione della struttura fibrosa durante la crescita dell'albero.
2. Infezioni dovute a malattie parassitarie, attacchi di insetti e vertebrati.