Nel settore delle costruzioni in legno, uno dei problemi tecnici più ricorrenti riguarda strutture che, dopo alcuni mesi dalla posa, mostrano giunzioni allentate, travi imbarcate e fessurazioni eccessive. Questo fenomeno evidenzia una verità fondamentale: l’essiccazione del legno non è un dettaglio tecnico secondario, ma il fattore che determina il successo o il fallimento di un progetto.
Il legno, essendo materiale biologico con elevato contenuto di acqua, necessita di una stagionatura prima di poter essere lavorato. Il processo che corrisponde alla separazione solido-liquido prende il nome di essiccazione ed è di fondamentale importanza nel trattamento del legno. Come mai? Il legno appena abbattuto contiene grandissime quantità di acqua. Nel momento in cui l'albero viene abbattuto infatti, a seconda della specie e dell'ambiente in cui si è sviluppato, può contenere una percentuale di umidità che va dal 50% al 300%.
L'Acqua nel Legno e il Punto di Saturazione
Quando un albero viene abbattuto contiene una grande quantità di acqua. Dopo il suo abbattimento la prima ad uscire è l'acqua libera contenuta nei lumi cellulari. Questo primo processo porta il legno a perdere peso, senza però incidere sul suo volume. Una volta tagliato inizia a rilasciare l'acqua contenuta nei lumi cellulari. Questo comporta una perdita di peso ma non una diminuzione di volume.
Quando il tronco arriva a valori di umidità intorno al 30% inizia a fuoriuscire anche l'acqua fino a quel momento legata alle pareti cellulari. Tale soglia, conosciuta anche come punto di saturazione delle pareti cellulari, segna il punto dal quale ogni ulteriore perdita di liquido comporta anche una diminuzione di volume (cosiddetto ritiro del legno). Il ritiro del legno avviene in tre diverse direzioni: longitudinale, radiale e tangenziale.
Il contenuto di acqua del legno è un parametro che varia con le condizioni termo-igrometriche dell’ambiente, ovvero con la temperatura e l’umidità relativa dell’aria. In condizioni di temperatura ambiente di 20 °C ed umidità relativa dell’aria pari al 65% si ha mediamente, per il legno di conifera, un contenuto d’acqua pari al 12%. Queste variazioni di umidità del legno sono indipendenti dal processo di stagionatura scelta (essiccazione naturale o in autoclave). Se un elemento ligneo ha un’umidità del 12%, si comporterà in accordo con il comportamento descritto dalle tavole termo-igrometriche del materiale. La percentuale di umidità che dovrà avere il legno essiccato deve essere scelta in base all'utilizzo che andremo a farne e all'ambiente in cui verrà posizionato: il legname da costruzione dovrà presentare una percentuale di umidità superiore a quello destinato alla realizzazione di arredi per interno.
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Non dimentichiamo infatti che il legno è un materiale igroscopico, capace cioè di adeguarsi all'ambiente circostante cedendogli umidità fino a raggiungere un punto di equilibrio con esso. Solo quando raggiunge il livello di umidità desiderato il legno potrà essere lavorato in modo sicuro, poiché non presenterà più alcun rischio di fessurazioni, alterazioni legate ad attacchi fungini e presenza di funghi ed insetti eventualmente già presenti.
L'Importanza dell'Essiccazione Controllata per il Legno Strutturale
Per applicazioni strutturali secondo NTC 2018, il legno deve essere fornito a 12% ±2% di umidità. Un legname essiccato naturalmente “più o meno” al 15-16% non può essere marcato CE come legno strutturale. Per i professionisti che specificano legno nei loro progetti - architetti, ingegneri, costruttori - sapere che il fornitore controlla l’intero processo, inclusa l’essiccazione, è garanzia di qualità. L’umidità 12% è perfetta per pavimenti interni. L’umidità 12% è indispensabile per lavorazioni di precisione. Un castagno essiccato a 12% è ottimale per classi 1 e 2.
Un castagno essiccato correttamente a 12% ±2% con processo controllato è un materiale completamente diverso dallo stesso castagno usato verde a 20-25% di umidità. Il castagno italiano ha tutte le carte per competere con essenze più blasonate. Ma solo se essiccato correttamente, solo se certificato, solo se proposto con la consapevolezza tecnica che merita. Non tutte le essenze si comportano allo stesso modo durante l’essiccazione. Il castagno è un legno a porosità diffusa (a differenza di rovere e frassino che sono a porosità anulare). Il castagno contiene 6-10% di tannini (acido tannico e ellagico), concentrati soprattutto nel durame.
Essiccazione Naturale vs. Essiccazione Artificiale: Un Confronto
L'essiccazione del legno può avvenire sia con il metodo naturale che con quello artificiale.
Essiccazione Naturale
L'essiccazione naturale del legno prevede l'accatastamento delle tavole in un ambiente riparato, secco e sufficientemente ventilato. Il legname viene accatastato ordinatamente in tavole al riparo dell'acqua piovana e dei raggi diretti del sole. Tra una fila e l'altra vengono inserite dei listelli distanziatori che consentono una maggiore circolazione dell'aria. Questo metodo di essiccazione prevede ovviamente tempi molto lunghi (si parla di un anno per ogni centimetro di spessore della tavola). Non prevede ricorso a nessun tipo di macchinario: il tasso di umidità si riduce progressivamente grazie alle correnti d'aria calda per poi proseguire con la migrazione dell'umidità dal centro verso la parte esterna della tavola.
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Una stagionatura naturale è più lenta, e potrebbe comunque causare gradienti di umidità all’interno di elementi di dimensioni maggiori (più "secchi" agli strati esterni rispetto a quelli interni), che determinano quegli stati interni di coazione che sono all'origine di deformazioni e fessure nel legno. Occorrerà poi prestare molta attenzione all'allontanamento degli scarti del legno, che potrebbero essere intaccati dai funghi e rappresentare un rischio di contaminazione per il legno buono. Questi non sono i soli svantaggi dell'essiccazione naturale, perché con questo sistema sarà impossibile far scendere la percentuale di umidità al di sotto del 12%, rendendo così le tavole idonee per alcune lavorazioni specifiche come ad esempio la realizzazione di parquet.
Essiccazione Artificiale: Processo e Vantaggi
L'altro metodo di preparazione delle tavole per la lavorazione è dato dall'essiccazione artificiale del legno. L'essiccazione artificiale è un procedimento fondamentale nella lavorazione del legno e comporta notevoli vantaggi rispetto all'essiccazione naturale. Durante questo processo i pezzi di legno vengono inseriti in apposite camere ventilate e asciutte, chiamate essiccatoi. I controlli della temperatura e di tutte le condizioni necessarie per una buona stagionatura del legno vengono effettuati mediante impianti climatici elettrici e il tavolame si presenta completamente essiccato dopo appena 3/5 giorni di trattamento.
L'essiccazione legno in appositi forni, al contrario, consente di velocizzare il procedimento e regolare la temperatura, in modo da ottimizzare il processo e prevenire il rischio di spaccature del legno. L'essiccazione industriale del legno è un processo essenziale nei settori delle costruzioni e dell'arredamento. Assicura una riduzione controllata dell'umidità, previene difetti del legno come crepe o deformazioni e migliora la qualità del materiale. Rispetto all'essiccazione naturale all'aria, consente un'essiccazione significativamente più rapida, più efficiente dal punto di vista energetico e più uniforme. La stagionatura ha invece influenza sulla velocità con cui si raggiungono le condizioni di equilibrio e sui gradienti di umidità.
Tabella Comparativa: Essiccazione Naturale vs. Artificiale
| Caratteristica | Essiccazione Naturale | Essiccazione Artificiale |
|---|---|---|
| Metodo | Accatastamento all'aria aperta | Camere chiuse (essiccatoi, forni) |
| Tempo di Processo | Molto lungo (es. 1 anno/cm) | Molto rapido (es. 3-5 giorni) |
| Controllo Parametri | Limitato, dipendente dal clima | Elevato (temperatura, umidità, flusso d'aria) |
| Umidità Minima Raggiungibile | Difficilmente sotto il 15-16% | Fino al 12% ±2% o meno |
| Dipendenza Ambientale | Totale (stagionalità, meteo) | Indipendente (può avvenire in qualsiasi periodo) |
| Qualità e Uniformità | Variabile, rischio gradienti e difetti | Controllata, uniforme, meno difetti |
| Costi Operativi | Bassi (no macchinari) | Elevati iniziali (macchinari), ma ottimizzati da efficienza |
Metodi di Essiccazione Artificiale
L'essiccazione industriale del legno comprende vari metodi che consentono una riduzione mirata ed efficiente dell'umidità nel legno.
- In camera: Le tavole vengono accatastate e rinchiuse in camere coibentate in muratura, in acciaio o alluminio. La temperatura è regolabile, così come l’umidità e l’arieggiamento: così facendo si accelera il processo di rilascio dell’acqua. Tuttavia, è bene controllare che l’essiccazione non avvenga.
- Per condensazione: Utile per specie legnose delicate. Viene effettuata a basse temperature, monitorando costantemente l’umidità del legno.
- Ad alta frequenza: L’essiccazione ad alta frequenza è il modo più rapido per eliminare l’acqua all’interno delle tavole. Un campo elettrico alternato ad alta frequenza attraversa il legno che, per surriscaldamento, rilascia vapore acqueo e quindi l’umidità.
- Sottovuoto: L’essiccazione sottovuoto prevede l'inserimento delle cataste di legno in apposite camere stagne in inox e la successiva riduzione della pressione atmosferica. Questo sistema di stagionatura sotto vuoto prevede l’utilizzo di camere a tenuta stagna in metallo che consentono un controllo della pressione atmosferica. Abbassando la pressione si velocizza la perdita d’acqua dalle tavole di legno, mantenendo costante la temperatura (che deve rimanere inferiore agli 80°). La bassa pressione accelera il procedimento di essiccazione a temperature sotto gli 80° C.
Tecnologie Avanzate nell'Essiccazione Artificiale
Le scienze connesse con l'essiccazione del legno e i trattamenti termici hanno una lunga storia in Europa. Ricerche fondamentali dell'ultimo secolo e gli sviluppi dell'elettronica applicata al controllo di processo degli ultimi 40 anni hanno contribuito alla trasformazione del processo di essiccazione da un procedimento basato su conoscenze empiriche ad un processo industriale vero e proprio.
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Sistemi di Controllo e Sensori
I sistemi di essiccazione del legno si affidano sempre più a sistemi di controllo automatizzati per rendere il processo più efficiente, riproducibile e rispettoso delle risorse. Il controllo è ottenuto attraverso una tecnologia avanzata di sensori, che fornisce un feedback in tempo reale sulle proprietà del legno. Posizionando strategicamente i sensori nelle camere di essiccazione, nei sistemi di flusso d'aria e nei punti di misurazione del legno, è possibile monitorare continuamente i parametri chiave. I dati raccolti vengono inseriti nei sistemi di controllo, consentendo la regolazione automatica dei parametri di essiccazione.
Per soddisfare tali esigenze è stato progettato un sensore basato su sonde di pressione in tecnologia micromeccanica siliconica inseriti in una apposita capsula in teflon. L'umidità è un fattore determinante nella durata del processo d'essiccazione. Forte della propria esperienza, Linea Essiccazione Legno s.a.s. ha ideato e sviluppato un software in grado di gestire in maniera completamente automatizzata il ciclo d’essiccazione, controllandone l’andamento in tempo reale. Questo permette una calibratura ottimale e personalizzata dei processi di riduzione dell’umidità del legno, tenendo conto della sua struttura e densità. Un complesso algoritmo determina i valori ottimali dei parametri dell’essiccazione e controlla costantemente che il processo si svolga nelle condizioni ottimali.
Tecnologia Sottovuoto e Pompe PVR
Tra i sistemi di essiccazione artificiale più diffusi vi sono quelli effettuati sottovuoto. Si tratta senza dubbio di macchinari in grado di offrire risultati certi con tempi nettamente inferiori, che consentono alle aziende del settore di ammortizzare in pochissimi anni i costi di acquisto ed ottenere un ROI (ritorno dell'investimento) davvero sorprendente. La tecnologia del sottovuoto, utilizzata da Linea Essiccazione Legno s.a.s., dopo il collaudo iniziale del materiale, questo viene caricato a mano nel forno. È in questa delicata fase che il contributo del “sistema sottovuoto” risulta determinante: la depressione presente all’interno della cella abbassa il punto di ebollizione dell’acqua fino anche a 45°C, permettendo una veloce essiccazione a basse temperature.
Le pompe per vuoto rivestono un ruolo cruciale nell'industria del legno, specialmente per processi come l'essiccazione, dove la qualità e l'efficienza sono determinanti. Tra le aziende leader in questo settore spicca PVR, nota per la sua eccellenza nel fornire soluzioni avanzate e affidabili. Le pompe per vuoto PVR sono progettate con tecnologie all'avanguardia che garantiscono elevate prestazioni e affidabilità. Queste pompe sono in grado di generare vuoto ad alti livelli, consentendo così un'efficiente estrazione dell'umidità dall'ambiente di essiccazione.
Un altro aspetto cruciale delle pompe per vuoto PVR è la loro capacità di adattarsi a una vasta gamma di applicazioni e ambienti di lavoro. Che si tratti di essiccazione del legno per la produzione di mobili, pavimenti o altri prodotti, le pompe per vuoto PVR possono essere configurate e ottimizzate per soddisfare le esigenze specifiche di ciascun processo. La qualità del legno essiccato dipende in gran parte dall'efficienza del processo di essiccazione, e le pompe per vuoto PVR svolgono un ruolo chiave nel garantire risultati ottimali. Un'essiccazione del legno inefficace può portare a una serie di problemi, tra cui deformazioni, crepe, eccessiva retrazione o dilatazione, nonché una diminuzione della resistenza e della durabilità del legno. Inoltre, l'efficienza energetica è un altro vantaggio significativo offerto dalle pompe per vuoto PVR. Grazie alla loro progettazione avanzata e alle tecnologie di risparmio energetico integrate, queste pompe sono in grado di ridurre i consumi energetici, contribuendo così a ridurre i costi operativi complessivi dell'essiccazione del legno.
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