| Il legno è il materiale ricavato dai fusti delle piante, in particolare dagli alberi ma anche dagli arbusti. Si ricava sia dalle conifere sia dalle latifoglie; dalle palme non si ricava legno vero e proprio perché sono in pratica delle gigantesche erbe. Queste piante perenni sono caratterizzate dall'avere fusto e rami che crescono concentricamente verso l'esterno di anno in anno e di avere i tessuti composti essenzialmente da cellulosa, emicellulosa e lignina. Le piante che non producono legno sono dette erbacee e includono tutte le piante annuali, molte perenni e molte piante acquatiche subacquee e galleggianti. Il legno può avere diversi nomi, a seconda dell'uso a cui è destinato:
Il legno è prodotto dalla pianta come elemento strutturale, dalle ottime caratteristiche di robustezza e resistenza, ed è per questo impiegato utilmente dall'uomo. Come già accennato, il legno è costituito da fibre di cellulosa trattenute da una matrice di lignina; il ruolo dell'emicellulosa non è stato ancora chiarito. Una volta tagliato e stagionato od essiccato, il legno è destinato ad un'ampia varietà di utilizzi:
Attualmente l'uso del legno è stato in molti casi sostituito da metallo e plastica. Sono anche impiegati derivati economici del legno al posto del legno classico, come per esempio il medium-density fibreboard (MDF). Il legno è commercialmente classificato in tenero e duro. Il legno derivato dalle conifere (per esempio il pino o l'abete) è di tipo tenero, il legno delle angiosperme (ontano, quercia, noce) è duro. In realtà questa suddivisione può essere fuorviante, poiché alcuni legni duri sono più teneri di quelli definiti teneri, per esempio la balsa, mentre alcuni teneri sono più duri dei duri, per esempio il tasso. In realtà questa distinzione deriva dalla nomenclatura inglese che definisce le conifere "softwood" e le latifoglie "hardwood", ma la traduzione in legno tenero e legno duro è un errore di ipercorrettismo, visto che le due parole inglesi stanno a significare semplicemente - e rispettivamente - conifere e latifoglie. Il legno proveniente da specie differenti ha diverso colore, diversa densità e diverse caratteristiche della venatura. A causa di queste differenze e ai differenti tassi di crescita, i differenti tipi di legno presentano differenti qualità e valore. Per esempio il mogano vero (Swiestenia mahogani), denso e scuro, è ottimo per gli intarsi e le finiture raffinate, mentre la balsa, leggera, soffice, dalla consistenza spugnosa facilmente intagliabile, è usato nella realizzazione di modellini. I nemici naturali del legno sono i funghi e gli insetti.
Colore [modifica] Colorazione bluastra di un legno di pino silvestre. Nelle specie con evidente distinzione tra durame e alburno il colore del primo è normalmente più scuro del secondo ed il contrasto è spesso notevole. Il colore è dovuto al deposito di diversi materiali risultanti dal processo di crescita, dall'ossidazione e altre reazioni chimiche e comunque non ha influenza sulle proprietà meccaniche del legno. Alcuni studi su legname molto resinoso di pino hanno mostrato un aumento di resistenza, probabilmente per la presenza della resina nel legno secco. Poiché il legno formato più tardivamente è di solito più scuro di quello giovane, è possibile valutare da questo la densità e quindi la durezza e la resistenza del materiale, in particolare per il legno di conifere. Nel legno con porosità ad anello i vasi del legno giovane spesso appaiono sulla superficie finita con un colore più scuro rispetto al legno più vecchio e denso, mentre nelle sezioni trasversali di durame è comune il fenomeno inverso. A differenza di questi casi il colore del legno non è indice di durezza. Una anormale perdita di colore del legno denota una condizione di possibile malessere della pianta, come attacchi di insetti, o altri animali. Il semplice scolorimento può essere prodotto da una ferita, che non ha influenza comunque sulle caratteristiche del legno. Certi agenti induttori della putrefazione come i funghi impartiscono un colore che è spesso sintomatico della malattia. La macchiatura della linfa è dovuta alla crescita di funghi, ma che non necessariamente portano ad uno stato di malattia. Struttura [modifica]L'albero cresce in diametro con lo sviluppo, deponendo uno strato di nuovo legno tra il vecchio legno e la corteccia, che ha la funzione di proteggere fusto, rami e radici. In condizioni normali viene formato un anello ogni anno ed in sezione trasversale si osserva una serie di anelli concentrici. Lo studio di questi anelli è effettuato dalla Dendrocronologia, studio che permette di datare l'albero. La struttura delle latifoglie è più complessa, poiché includono ampi vasi, in alcuni casi (ontano, castagno, frassino) larghi e separati, in altri (salice, pioppo) molto piccoli e distinguibili con l'aiuto di una lente. Nelle specie con porosità ad anello come frassino, castagno, olmo, gelso ed ontano, i grandi vasi o pori (come sono detti i vasi visti in sezione) sono situati nella parte di legno formatasi in primavera, costituendo una regione di tessuto più o meno porosa. Se un legno di pino duro viene confrontato con un esemplare più leggero, si può notare come nel legno duro sia presente una maggiore quantità di legno tardivo, ed è di aspetto più scuro. In tutte la specie il legno tardivo è più denso di quello precoce, per cui maggiore è la sua quantità, maggiore è la densità e la resistenza del legno. Osservato al microscopio il legno estivo mostra cellule con una parete molto spessa e una piccola cavità interna, mentre quello precoce ha pareti sottili e ampie cavità. E la resistenza è data dalle pareti, non dalle cavità. Non c'è una spiegazione univoca del motivo alla base della formazione dei due tipi di legno, molti fattori entrano in gioco. Con la diminuzione del lume dei vasi, anche la porzione intermedia si riduce in maniera tale che una crescita lenta produce un legno più leggero, composto da pareti sottili e parenchima. Nell'ontano di buona qualità questi vasi occupano dal 6 al 10% del volume del tronco, mentre nel materiale di inferiore qualità si può arrivare al 25% ed oltre. Il legno con ampi anelli è anche detto di seconda crescita, poiché a causa dell'abbattimento dei vecchi alberi circostanti, il giovane albero cresce più rapidamente che se fosse rimasto in mezzo alla foresta. Questo tipo di legno è preferito nella costruzione di manufatti dove sia importante la resistenza, per esempio nei manici e nei raggi delle ruote in legno, dove è importante non solo la resistenza ma anche la durezza e la resilienza. Durame e alburno [modifica]Osservando la parte terminale di un tronco tagliato in sezione trasversale si può vedere una zona centrale di colore scuro, il durame, circondata da una fascia più chiara, l'alburno. In certi casi questo contrasto è particolarmente marcato, mentre in altri è così scarso che non è semplice definire esattamente il limite tra le due parti(indifferenziato) L'alburno fresco è sempre di colore chiaro (da cui il nome), a volte bianco ma più spesso con una sfumatura di giallo o bruno. Con la crescita in età ed in diametro dell'albero, la porzione più interna dell'alburno cessa di funzionare mano a mano che le cellule muoiono. Questa zona inerte, morta, è chiamata durame. In alcune specie la formazione del durame inizia presto e per questo hanno un sottile strato di alburno: Castagno, gelso, sassofrasso; In altre il processo inizia tardivamente e l'alburno è più spesso: acero, betulla, faggio, pino. Un albero giovanissimo è coperto di rametti pressoché ovunque, ma nella crescita i più vecchi muoiono e cadono. La crescita successiva copre gli abbozzi che rimangono come nodi. Per quanto liscio possa essere esternamente un tronco, presenterà più o meno nodi al suo interno. Per questo motivo l'alburno di un albero vecchio, e specialmente di foresta, ha meno nodi rispetto al durame. Se un albero cresce per tutta la sua vita in posizione isolata e in condizioni costanti di suolo e ambiente, la massima velocità di crescita si ha in giovane età, dopodiché decresce progressivamente. Gli anelli di crescita sono per molti anni ampi, poi si infittiscono sempre più. Poiché ogni anello è stratificato sul precedente, a meno ché l'albero aumenti la produzione di materiale, ne consegue che ogni anello più esterno deve essere più sottile. Quando un albero raggiunge la maturità la produzione annuale di legno diminuisce, riducendo ulteriormente lo spessore degli anelli esterni. Si ha una marcata differenza nella venatura tra durame e alburno ricavati da grandi alberi, in particolare se nella maturità. In alcuni alberi il legno deposto in tarda età è più tenero, leggero, meno resistente e con un disegno più evidente di quello prodotto inizialmente, mentre in altre specie si ha l'opposto. I nodi [modifica] Un nodo in un legno di abete rosso. I nodi sono un prolungamento di un ramo, all'interno del fusto o di un ramo più grande. I rami si sviluppano partendo dal midollo, la parte centrale del fusto, ed aumentano la loro dimensione aggiungendo ogni anno un anello di legno, che è la continuazione del corrispondente anello del fusto. La porzione inclusa ha una forma conica-irregolare, con la punta in corrispondenza del midollo e le fibre poste ad angolo retto oppure oblique rispetto a quelle del fusto e con queste intrecciate. Durante lo sviluppo dell'albero, la maggior parte degli strati, specialmente quelli più interni muoiono, ma rimangono integri per anni. Gli strati successivi, non sono intimamente legati con gli strati morti, ma vi crescono sopra, avvolgendoli; ne consegue che quando un ramo si secca, lascia nodi che sono come un tappo in un buco, e facilmente si staccano quando il legno viene segato. Si riconoscono tre tipologie di nodi:
Nella classificazione del legname i nodi sono stimati in base alla forma, la dimensione, il colore, l'integrità e la fermezza con cui rimangono in sede. La presenza dei nodi influisce sulla resistenza alla rottura, sulla deformabilità, sulla facilità di lavorazione e la tendenza alla formazione di fessure. Sono difetti che in genere riducono la qualità del legname e ne abbassano il valore ove sia impiegato come materiale strutturale e sia importante la resistenza. L'indebolimento del legno è ancora più indesiderato dove siano presenti importanti sforzi meccanici di trazione o compressione. Per particolari applicazioni, per esempio pannelli a vista, la presenza dei nodi è positiva poiché dona al legno un aspetto estetico più variegato ed interessante. Per i tronchi, per esempio quelli di noce da legno, la presenza di nodi può rappresentare un non trascurabile motivo di deprezzamento qualora si debba procedere alla laminazione per utilizzarne i fogli per impiallacciatura, in quanto la porzione corrispondente all'inserimento del nodo tende, nella lavorazione, a staccarsi. Contenuto di acqua [modifica]L'acqua è presente nel legno vivo in due forme principali:
Il legno fresco può contenere una umidità anche superiore al 100% del proprio peso secco. Il 30% è definito come il punto di saturazione delle fibre (PSF), è un valore formale che tiene conto del fatto che questo valore è in realtà compreso tra il 25 e il 40% a seconda della specie e, principalmente ma non solo, della densità. Il PSF corrisponde all'umidità percentuale del legno per la quale tutti i condotti cellulari (lumi) sono vuoti ma le pareti cellulari sono sature d'acqua. Ciò significa che non ne possono contenere altra al suo interno e quindi l'acqua in più si riversa nei condotti cellulari. Al di sopra del PSF oltre l'acqua di legame vi è anche acqua libera; al di sotto vi è solo acqua di legame. Il legno essiccato all'aria contiene ancora l'12%-16% di umidità. L'umidità del legno asciugato in essiccatoio può essere invece portata a valori più bassi (anche fino al 6-8%). Il legno è un materiale igroscopico, l'acqua può legarsi ad esso sotto forma di vapore che interagisce con la parete cellulare o in forma liquida che scorre nei lumen cellulari. Soltanto la prima influenza significativamente le proprietà del legname. L’eliminazione dal tessuto legnoso dell’acqua libera non crea nessuna modifica nel tessuto se non un evidente calo di peso, l’eliminazione dell’acqua legata alle pareti cellulari (essiccazione del legname o stagionatura) crea delle deformazioni e ritiri del legno. Il contenuto d'acqua del legno viene espresso come rapporto tra la differenza del peso del legno umido e del legno secco, diviso il peso di legno secco. In pratica per calcolare il contenuto di umidità si pesa il campione di legno in esame Mu, lo si essicca in stufa a 103±3 C° sino a peso costante Ms e si effettua il calcolo come CU = (Mu − Ms) / Ms (metodo gravimetrico). Il valore del contenuto di umidità del legno può quindi essere superiore al 100% qualora almeno metà del peso di un campione di legno sia dovuto all'acqua in esso contenuta. Il contenuto d'umidità del legno può essere inoltre usato come un indice dello stato di degrado di un elemento ligneo. Infatti al crescere del degrado delle cellule il contenuto d'acqua, soprattutto di imbibizione, tende ad aumentare e quindi si può stimare il livello di degrado in funzione del contenuto massimo di umidità del legno. Nel caso del legno archeologico bagnato (o immerso) si sono riscontrati valori di contenuto massimo di umidità anche prossimi al 600%, indice di un quasi totale degrado della parete cellulare del legno. L'effetto dell'acqua nel legno è di rendere questo più soffice e flessibile, in modo simile all'effetto che si può osservare sulla carta e sul panno. Entro certi limiti l'effetto ammorbidente aumenta con l'aumentare del contenuto in acqua. Una volta abbattuto e ridotto in tavole, il legno esposto all’aria aperta (stagionatura) comincia lentamente a cedere l’acqua al suo interno all’aria circostante, uscendo molto facilmente e velocemente dalle cellule poste sui bordi o le testate, e più difficilmente dalle cellule in profondità (travaso da cellula a cellula). Questo darà luogo a delle spaccature sulle testate delle tavole. Quando l’umidità del legno scende al di sotto del PSF il legno comincia a ritirarsi e a deformarsi. Con la stagionatura naturale si ottiene del legname con umidità pari al 15-16%, dettata dall’umidità di equilibrio del legno con le condizioni dell’ambiente esterno. I tempi di essiccazione sono molto lunghi (da 6 mesi a due anni) con conseguente immobilizzo di capitali. Utilizzi [modifica]Come nel resto del mondo, anche in Italia il legno strutturale è stato largamente usato come materia prima per la costruzione di case ed altri edifici fino agli anni venti del XX secolo. Successivamente è stato sostituito dal mattone e dal cemento. Oggi sta riacquistando la sua importanza, grazie anche ad una nuova coscienza ambientale. Gli elementi dell'arredamento sono frequentemente realizzati in legno, così pure come rivestimento (pavimenti in legno, pannellature ecc.). L'uso più importante per l'evoluzione della civiltà umana è però legato alla scoperta del fuoco ed al suo utilizzo come fonte di energia, che permise agli uomini preistorici di cucinare, scaldarsi e difendersi dagli animali. Il suo utilizzo come fonte energetica principale è continuato per tutta la storia dell'umanità fino a tutto il XVIII secolo, quando cominciò ad essere sostituito dal carbone, dal potere calorifico più elevato e più adeguato per le nascenti necessità industriali. Il fuoco di legna, in genere innescato con l'accensione di ramaglia, è tuttora usato in molte abitazioni per il riscaldamento. Se bruciato nelle efficienti stufe moderne e prelevato da foreste appositamente coltivate, il legno può essere una fonte di energia rinnovabile. From WikipediA
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