La Vaporizzazione del Legno: Tecniche, Vantaggi e Applicazioni per la Colorazione e la Lavorazione

Quando si dispone di legno fresco di taglio, in qualsiasi formato esso si trovi, va sottoposto a specifici processi di essiccazione, in modo che i massicci contenuti d’acqua al suo interno vengano condotti a un livello tale da consentirne l’utilizzo. Questo procedimento fondamentale deve essere preceduto da altri processi preparatori: o lo spruzzaggio ad acqua o, nel caso sia necessario agire in maniera più rapida, la vaporizzazione del legno.

Introduzione alla Vaporizzazione del Legno

Cominciamo con lo spiegare perché è di primaria importanza anteporre, all’essiccazione, una vaporizzazione oculata ed efficace. Il legno, fresco di taglio, si presenta in condizioni di umidità non omogenee, perché la quantità di acqua non è presente lungo l'intero tronco in parti uguali. Nel momento in cui il legno viene tagliato in natura, l’acqua al suo interno non è distribuita in modo omogeneo lungo tutto il tronco, ma presenta dei picchi di umidità sparsi qua e là.

A causa di questo squilibrio acquoso, se si procedesse direttamente con l’essiccazione, si otterrebbe un legno compromesso da diffuse tensioni dannose nella sua struttura, non in grado di assicurare le prestazioni sperate. Per essiccare il legno senza difetti come crepe o deformazioni, bisogna utilizzare un procedimento intermedio come la vaporizzazione. La vaporizzazione è sì efficace, ma si utilizza nei casi in cui si desidera ottenere un processo di essiccazione più rapido.

Il pre-trattamento del legno avviene solitamente mediante la tecnica dello spruzzaggio ad acqua (in bassa o in alta pressione). Quest’ultimo processo consente di ridurre i tempi di condizionamento e di essiccazione almeno del 10%. Viene impiegato soprattutto per il trattamento dei legni dal maggiore spessore, particolarmente duri, o per i legni più “nervosi” quali, ad esempio, l’eucalipto.

Perché il Legno Cambia Colore? Una Panoramica sulle Alterazioni Cromatiche

Le sensazioni che il legno riesce a trasmettere sono molteplici e certamente alcune di queste sono legate alla colorazione tipica delle diverse specie legnose. Questo fattore è così importante da influenzare le produzioni e le scelte qualitative di molti semilavorati e/o finiti legnosi, condizionando pesantemente gli operatori nei loro acquisti e, ovviamente, nelle vendite. Spesso però la colorazione e la tonalità del legno cambiano e alle volte si alterano a seguito di eventi particolari, talvolta per fenomeni propri all’accrescimento delle piante, o in relazione a fatti esterni successivi all’abbattimento della pianta legnosa, oppure a seguito di interventi tecnologici.

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Quando il legno cambia colore i risultati possono essere anche disastrosi, sia in termini economici che commerciali, soprattutto quando le alterazioni si manifestano a lavori ultimati, cioè dopo che i semilavorati legnosi sono stati assemblati per costituire il prodotto finito. Risulta di fondamentale importanza pertanto conoscere le principali cause che determinano le variazioni ed alterazioni della colorazione del legno ed i rischi che certe operazioni comportano.

La colorazione tipica del legno fresco è, tra le caratteristiche fisiche, quella maggiormente influenzata da variazioni ed alterazioni di diversa natura. Alcune di queste modificazioni sono causate della eterogeneità propria dei tessuti xilematici del fusto, altre dipendono da fattori esterni di origine patogena, altre ancora sono il risultato di particolari processi tecnologici fatti sul legno. I trattamenti igrotermici rientrano in questi ultimi, intervenendo sulla colorazione originale del legno.

La Vaporizzazione come Trattamento Preparatorio e Uniformante del Colore

La vaporizzazione del legno è una pratica essenziale con molteplici scopi. Le fibre del legno, sottoposte a questo trattamento, vengono ammorbidite, facilitando i successivi processi di essiccazione e lavorazione del legno stesso. Questo trattamento viene eseguito, principalmente, allo scopo di ammorbidire il legno, in modo che il taglio delle lame delle trance avvenga più facilmente e per uniformare la tonalità di colorazione del legno senza alterarne altre peculiarità estetiche (ad esempio l’opalescenza, l’iridescenza ecc.) in funzione delle specifiche esigenze della specie legnosa e della richiesta di mercato. All’interno del legno, gli acidi sottoposti ad un ambiente umido al 100% e a temperature di circa 90÷95°C, tendono a sciogliersi e, dalla parte centrale del legno, diffondersi uniformemente sulla sezione, colorando in modo omogeneo tutta la pasta del legno.

Gli scopi principali, ma non unici, di tali procedimenti sono:

• Evitare alterazioni della tonalità cromatica per effetto del sobbollimento.
• Anticipare i tempi di lavorazione rispetto processi tradizionali.
• Aumentare la stabilità del legno, diminuendone la igroscopicità.
• Conferire al legno maggiore plasticità.
• Uniformare e rendere omogenea la colorazione dello xilema.
• Ridurre i possibili attacchi patogeni.

La vaporizzazione serve anche a neutralizzare l’azione di batteri e parassiti che potrebbero, con il tempo, attaccare e alterare le buone condizioni del legno. Il trattamento di vaporizzazione si applica normalmente ad alcune essenze come Faggio, Ciliegio, Noce e ad alcune specie tropicali.

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Metodologie di Vaporizzazione Industriale

La vaporizzazione avviene in speciali celle, nelle quali però il processo non si articola sempre alla stessa maniera. A prescindere dal fatto che i trattamenti igrotermici del legno intervengono tutti su tre fattori (calore, acqua e durata), è importante evidenziare che questi hanno, in realtà, funzioni e risultati diversi in relazione alle variazioni, fatte dagli operatori, di temperatura, umidità e tempo di permanenza.

Vaporizzazione Diretta

Nella vaporizzazione diretta il vapore viene immesso direttamente nella camera vaporizzante attraverso una serie di tubi perforati posti sotto alla catasta di legname, che giunge a contatto diretto con il vapore in quanto avvolta da una nube dello stesso. È importante che i fori dei tubi siano rivolti verso il pavimento della camera, per evitare problematiche di essiccazione parziale o surriscaldamento. C’è però una condizione che deve attuarsi affinché questo procedimento possa svolgersi al meglio: il vapore deve essere saturo o quasi ed espandersi nella cella fino a raggiungere il livello della pressione atmosferica. Nel caso in cui non sia disponibile vapore saturo è indispensabile agire inumidendolo, soffiandolo contro l'acqua fatta entrare sotto il tubo del vapore in un’apposita canaletta. Sul versante della vaporizzazione diretta, il vero plus è costituito dalla semplicità strutturale del sistema, in cui l’impianto dei tubi può essere implementato con una certa immediatezza.

Vaporizzazione Indiretta

Nella vaporizzazione indiretta, non avviene un’iniezione diretta di vapore saturo nella cella, ma lo si ottiene dall’evaporazione. Nelle camere a vaporizzazione indiretta infatti sono presenti delle vasche d’acqua, disposte sui tre lati (ad esclusione di quello della porta), sotto il livello del pavimento e della catasta, che devono essere portate ad ebollizione per ottenere il vapore necessario ai fini del procedimento. L’evaporazione, tradizionalmente, viene stimolata da batterie di riscaldamento immerse nei contenitori d’acqua, nelle quali possono scorrere, come agente termico, acqua surriscaldata, vapore o olio diatermico. In alcuni casi però la batteria nelle vasche può essere attivata dalla fiamma di un bruciatore a gas (vaporizzazione indiretta con bruciatore diretto). Tra i vantaggi della vaporizzazione indiretta troviamo un trattamento mite del legno, che previene e riduce il rischio di eventuali danneggiamenti.

Sistemi di Controllo Avanzati

Tutti i sistemi di vaporizzazione sono controllati da un microprocessore, che consente il costante controllo di ogni step del processo, con la possibilità di prevedere programmi personalizzati per ogni ciclo in funzione della tipologia di legname. Ogni programma può essere codificato e richiamato successivamente, eventualmente modificato, per essere utilizzato anche in cicli successivi. Per garantire cicli ottimali di vaporizzazione vengono poi utilizzati specifici sensori per il rilevamento della temperatura nella cella e nel cuore del legno. Il ciclo vaporizzante viene controllato in ogni istante da due sonde di temperatura, che consentono di gestirla al meglio in base alle esigenze del legno da trattare.

La Colorazione del Legno tramite Vapore di Ammonio (Ammonia Fuming)

La colorazione del legno con vapore di ammonio fu scoperta per caso in Inghilterra secoli fa. Le assi di quercia conservate in una stalla per cavalli divennero col tempo di colore marrone scuro. Si sospettò che il cambiamento di colore fosse dovuto a una sostanza fortemente odorosa proveniente dall'urina degli animali. Per questo motivo gli artigiani popolari iniziarono a seppellire le assi di quercia nel letame per colorarle. In seguito si scoprì che si trattava di vapore di ammonio e questo trattamento rudimentale non fu più necessario. Tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo, molti dei mobili appartenenti allo Stile Arts and Crafts furono colorati trattando la quercia con vapore di ammonio.

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Il legno cambia colore a causa della reazione tra tannino e vapore di ammonio. Il colore risultante è grigio-marrone con sfumature miele. Essendo una reazione chimica, la colorazione è più profonda, non solo in superficie. In pratica, il legno cambia colore quando entra in contatto con i vapori di ammonio.

Solo il legno conciato può essere colorato, per questo motivo il metodo è stato applicato più spesso su quercia. L'intensità del colore dipende dalla quantità di tannino del legno, quindi non è un processo molto preciso su cui abbiamo un controllo totale. Il rovere europeo si colora meglio di quello americano, essendo più ricco di tannini. Le querce dell'Europa occidentale e settentrionale reagiscono meglio di quelle dell'est e del sud. Il colore può essere più forte o più debole a seconda del tempo di esposizione al vapore. Il legno inizia a cambiare colore visibilmente entro 2 ore dall'esposizione e, man mano che viene lasciato in presenza di vapori, il colore si scurisce. Essendo una reazione chimica, si arresta quando uno dei componenti scompare. Il tannino sulla superficie, quello che entra in contatto diretto con i vapori, si riduce e quindi la reazione diminuisce di intensità. Il tempo di esposizione può arrivare a 24 ore o più per ottenere un colore intenso. Le alte temperature possono accelerare il processo, ma possono anche modificare leggermente il colore.

Anche se il rovere è il più usato, qualsiasi legno contenente tannino reagisce all'affumicatura con ammoniaca. La colorazione può essere ottenuta su legni come gorun, tiglio, noce, mogano, ciliegia, castagna, acacia. Può essere colorato solo il durame, l'alburno rimane inalterato perché non contiene tannini. Se l'oggetto da colorare contiene anche alburno, si consiglia di applicare sulla zona una soluzione concentrata di tè nero o verde con un pennello prima della colorazione.

Procedura e Sicurezza

Per la colorazione del legno con vapore di ammonio è necessaria una soluzione concentrata di ammonio e un involucro in cui collocare l'oggetto in presenza di vapori. La soluzione è l'idrossido di ammonio, una soluzione acquosa di ammoniaca. Per essere efficace, la soluzione deve avere una concentrazione maggiore rispetto alle comuni soluzioni detergenti, che si aggirano intorno al 3-5%. L'idrossido di ammonio utilizzato per l'affumicatura deve avere una concentrazione compresa tra 26 e 30%. La soluzione è instabile e quindi emette vapori di ammonio se lasciata libera in un barattolo di vetro.

L'involucro non è difficile da realizzare. In pratica si costruisce una cornice di legno per coprire l'oggetto da colorare, che viene poi ricoperta da un foglio di plastica, come quello usato nei solarium. L'idea è che i vapori vengano rilasciati in uno spazio ristretto. Per coprire l'oggetto si può utilizzare anche un bidone della spazzatura, anche se lo svantaggio del bidone è che non si può vedere all'interno.

Prima di versare la soluzione nel piatto di vetro o di plastica (si sconsiglia il metallo e la carta imbevuta), utilizzare l'equipaggiamento protettivo: guanti resistenti alle sostanze chimiche e più alti (come quelli per la casa), occhiali per evitare che i vapori raggiungano gli occhi (gli occhiali da nuoto sono ottimi) e una maschera con filtro per l'ammoniaca.

Versare la soluzione nel vaso e posizionarlo immediatamente all'interno del recinto, alla base, sul terreno. Utilizzare un vaso il più largo possibile per consentire una facile evaporazione. Controllare la soluzione nel vaso dopo qualche ora e rinfrescarla. Quando raggiunge il colore desiderato, rimuovere il vaso dall'interno e gettare la soluzione rimanente nel water o diluirla con 3 parti di acqua da utilizzare per la disinfezione delle superfici o la pulizia, se si aggiunge una piccola quantità di sapone. Lasciare l'oggetto di legno all'aria aperta per qualche ora in un luogo ventilato; l'odore scomparirà completamente.

Attenzione! Non utilizzare composti a base di cloro nell'area e durante il fumo dell'ammoniaca. Questo processo colora la superficie del legno in modo naturale, gradevole e uniforme. Non può essere effettuata in casa o in luoghi trafficati, ma richiede uno spazio dedicato, un'officina o un garage, che possa essere ben ventilato. L'ammoniaca non colora le aree riparate con lo stucco. Se il colore è troppo scuro, non è possibile aprirlo e la levigatura non è una soluzione, poiché è necessario rimuovere una grande quantità di legno. Si consiglia di verificare il colore inserendo piccoli pezzi dello stesso legno nella copertura e rimuovendoli gradualmente. Controllare il colore effettivo applicandovi sopra olio o vernice.

La Vaporizzazione per la Piegatura del Legno

Il legno, come diciamo sempre, non è plastilina ed è un materiale difficilmente malleabile. Può essere, infatti, curvato solo grazie a specifici macchinari e anche attraverso l’utilizzo del vapore. Il vapore è uno dei metodi più efficaci per ammorbidire e piegare il legno senza danneggiarlo. Quando il legno viene esposto al vapore, le fibre si ammorbidiscono, rendendolo più facile da modellare e curvare senza rischio che si spezzi.

Per piegare il legno con il vapore, è necessario avere una camera di vapore adeguata. Esistono attrezzature professionali per questo scopo, ma è possibile realizzare una camera di vapore fai-da-te utilizzando un tubo di metallo e una fonte di calore. Il legno deve essere riscaldato nel vapore per un tempo che varia da 30 minuti a un’ora, a seconda delle dimensioni e del tipo di legno. Il tempo necessario per il vapore dipende dallo spessore e dal tipo di legno; più spesso è il legno, più tempo è necessario per riscaldarlo.

La piegatura e l’invecchiamento del legno hanno molteplici applicazioni pratiche che possono migliorare la qualità e la durata dei prodotti. La piegatura del legno invecchiato è ideale per progetti di arredamento, come mobili e sedie, e il legno piegato dona un aspetto sofisticato e rustico. In ambito industriale, l'invecchiamento del legno viene utilizzato per ottenere prodotti finiti con un aspetto antico.

Alternative e Precauzioni nella Piegatura

Non tutti i legni richiedono l’uso del vapore o dell’acqua per essere piegati. Un altro metodo molto popolare per ammorbidire il legno prima di piegarlo è l’immersione in acqua. L’immersione in acqua calda è più efficace, poiché l’acqua calda penetra meglio nelle fibre e rende il legno più flessibile. La piegatura a freddo è particolarmente utile per legni che sono già abbastanza morbidi e non richiedono l’aggiunta di calore per ammorbidirsi. Un altro metodo interessante per piegare il legno è l’uso della pressione, che permette di ottenere curve precise senza l’ausilio di vapore o acqua.

Una delle maggiori preoccupazioni quando si piega il legno è la possibilità che si rompa o si spezzi durante il processo. Durante la piegatura del legno, è fondamentale monitorare la tensione delle fibre; un legno troppo teso può facilmente rompersi. È utile fare delle prove su piccole porzioni di legno prima di eseguire la piegatura finale. Il legno giusto è essenziale per evitare rotture; i legni troppo secchi o troppo verdi possono risultare fragili e soggetti a fessurarsi durante la piegatura. Una tecnica utile per evitare la rottura è la pre-piegatura, eseguendo delle piccole piegature test per verificare come il legno reagisce alla pressione.

Dopo la piegatura, il legno deve essere lasciato asciugare lentamente. Un’asciugatura troppo rapida potrebbe causare deformazioni o rotture. Durante questa fase, il legno acquista stabilità, mantenendo la forma desiderata.

Rischi e Inconvenienti di una Vaporizzazione Inappropriata

Quando il trattamento a vapore è fatto male ed i tempi di permanenza dei semilavorati e/o dei toppi sono diversi da quelli necessari, si possono verificare degli inconvenienti. Alcuni di questi interessano la lavorabilità del materiale, ma anche la struttura delle fibre del legno (esso può non essere sufficientemente morbido, si può fessurare, può anche perdere consistenza, sgranarsi e conseguentemente, in tutti i casi, aumentare i tempi di lavorazione e gli sfridi).

Altri inconvenienti, intervenendo direttamente sulla colorazione del legno, possono manifestarsi con fenomeni che:

• Creano due o più zone di colore nettamente differenziate (delle quali, la più interna, tendente al rossastro, in particolare al contatto con l’aria), per effetto di un’insufficiente vaporizzazione.
• Tendono ad incupire la superficie, per cui il legno cambia colore, rendendo “spenta” l’iridescenza caratteristica di alcune specie (es. Ciliegio, Noce, ecc.) per effetto di una prolungata vaporizzazione.
• Macchiano localmente i semilavorati in modo indelebile, per effetto della vaporizzazione di più specie legnose contemporaneamente (alcuni legni, come noto, presentano quantità e tipi di estrattivi assai diversi, alcuni solubili per effetto dell’umidità e della temperatura).
• Coagulano e bruniscono secrezioni e sostanze colloidali presenti all’interno dello xilema delle diverse specie.

Analogamente, il trattamento igrotermico da immersione in acqua, che produce una vera e propria bollitura del legno, è causa di fenomeni di cambiamento ed alterazione della colorazione simili a quelli sopra elencati. In questi casi oltre al tempo di permanenza interviene anche la temperatura dell’acqua. Alcune specie solitamente non vengono trattate con vapore e lavorate a crudo (es. Acero, Faggio ecc.), mentre per altre si prevedono due o più tempi di vaporizzazione (ore di permanenza), in relazione a colorazioni tenue o più intense che, nel caso del Faggio per esempio, può variare da leggermente rosato a rosso mattone.

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