Il legno modificato

Il legno modificato

Il legno essendo un materiale organico è soggetto a processi di degrado e di variazione dimensionale. Tali processi, sono dovuti all’interazione con fattori esterni quali: variazione della temperatura, acqua, tasso di umidità ambientale, radiazione solare (raggi UV), attacco degli organismi xylofagi (insetti e funghi), ecc… Pertanto, nel corso della storia l’uomo ha cercato di preservare questo materiale con dei trattamenti superficiali che ne prolungassero la durabilità e la resistenza. Ad ogni modo, i trattamenti per ottenere “il legno modificato”, possiamo dividerli in due categorie: la prima di natura idrorepellente e cioè, l’applicazione di sostanze inorganiche (otturapori, vernici, oli naturali e minerali, impregnanti, cere ecc…). Servono a proteggere la superficie lignea dagli agenti atmosferici o dal’attacco di organismi xylofagi; la seconda invece, va a modificare permanentemente la struttura molecolare del legno e può essere di natura termica o chimica, è una sorta di devitalizzazione superficiale o a tutta massa del materiale ligneo.

Trattamenti

Attualmente i trattamenti che vanno a modificare permanentemente la struttura molecolare del legno consistono nel processo termico HT, in quello di acetilazione, di furfurilazione e silicico. Ad ogni modo, l’obbiettivo, mediante la modifica molecolare del legno, è quello di aumentarne la resistenza al deperimento e la stabilità dimensionale. Tuttavia, la scelta del trattamento da adottare va fatta in funzione dell’essenza legnosa e la scelta dell’essenza legnosa va fatta in funzione dell’uso.

Normativa

Negli ultimi decenni, la maggiore sensibilizzazione prestatasi per l’ambiente, ha generato l’evoluzione di una normativa sempre più sensibile ed attenta, alle problematiche legate all’inquinamento. Tuttavia, l’attenzione non s’è concentrata soltanto, sull’uso di sostanze nocive in fase di esercizio e quindi, anche allo smaltimento dei legnami trattati con biocidi, bensì all’intero ciclo di vita di prodotti e servizi (LCA). Ad ogni modo, le restrizioni sull’uso di alcuni prodotti tossici e nocivi, hanno coinvolto miscele chimiche come il creosoto e CCA (cromo rame e arsenico).

Il Regolamento UE sui biocidi n. 528/2012, che sostituisce la Direttiva Biocidi 98/8/CE, riguardante l’immissione sul mercato e l’uso di biocidi e di articoli trattati, utilizzati per la tutela dell’uomo, degli animali, dei materiali e dei fabbricati e per combattere organismi nocivi, quali batteri o insetti, mediante l’azione di principi attivi contenuti nel prodotto biocida.

Norme sui biocidi (modifiche ed integrazioni al Regolamento UE n. 528/2012)

• REGOLAMENTO DI ESECUZIONE (UE) N. 354/2013
• REGOLAMENTO DI ESECUZIONE (UE) N. 414/2013
• REGOLAMENTO DI ESECUZIONE (UE) N. 564/2013
• REGOLAMENTO DI ESECUZIONE (UE) N. 88/2014
• REGOLAMENTO DELEGATO (UE) N. 492/2014
• REGOLAMENTO DELEGATO (UE) N. 1062/2014

IL LEGNO MODIFICATO: PROCESSI DI MODIFICA

Trattamento termico HT

E’ il più arcaico sistema di modifica cellulare del legno, lo si adoperava in passato e consisteva nel bruciare le superfici lignee, che per effetto del processo di carbonatazione, si rendevano impermeabili e resistenti agli agenti atmosferici. Tuttavia, ad oggi la metodologia termica HT per ottenere “il legno modificato”, è un sistema che non fa uso di sostanze chimiche. Consiste, nel trattamento del legname all’interno di un forno cilindrico, dove la temperatura viene portata al di sopra della soglia dei 165°, in assenza di ossigeno. In questa maniera si innesca il processo di pirolisi, scindendo così i legami chimici del legno in molecole più semplici. Questo trattamento, conferisce al materiale una maggiore resistenza e durabilità nel tempo rendendolo idrorepellente. Ad ogni modo, questo processo di modifica molecolare rende le superfici lignee più resistenti agli attacchi degli organismi xylofagi , per effetto dell’eliminazione degli zuccheri contenuti nelle emicellulose.

Il legno termotrattato o TMT (Thermally Modified Timber), aumenta la propria stabilità dimensionale, la resistenza a spaccatura si riduce del 50% e quella a flessione del 20%. Pertanto, il legname trattato con questo sistema non è idoneo per un uso strutturale di media e grande scala. Tuttavia, si presta maggiormente per un uso esterno, quale: il rivestimento di pareti e coperture, infissi e serramenti, passaggi pedonali, pergolati ecc…

L’ arco temporale di questo processo, si aggira intorno alle 40 ore e può essere eseguito in specie legnose conifere e latifoglie. Ad ogni modo, il risultato delle trasformazioni chimiche indotte termicamente alle componenti macromolecolari e le conseguenti alterazioni fisiche e biologiche, fanno si che il prodotto finito abbia:

• miglioramenti nella stabilità dimensionale
• ridotta igroscopicità
• miglioramenti nella resistenza all’attacco microbiologico
• riduzione della resistenza all’impatto del modulo di rottura e del lavoro alla frattura
• ridotta resistenza all’abrasione
• tendenza alla formazione di crepe e fessure
• oscuramento del colore

Trattamento termico HT: metodologie di modifica termica

Ad oggi, ci sono varie metodologie di modifica termica, che usano tecniche diverse per lo stesso fine, tra cui il sistema ad azoto, a vapore e oli caldi. Tuttavia questi sistemi diversi tra loro vengono denominati:

• “Thermowood” (o legno Premium) in Finlandia
• “Retification” (Retiwood, New Option Wood) e “Les Bois Perdure” in Francia
• “Platowood” in Olanda
• “Oil-Heat Treatment” in Germania

Di recente si è aggiunto alla lista un nuovo processo – di matrice italiana: nato da una ricerca del CNR Ivalsa – che combina la tecnologia del trattamento termico con il sottovuoto: Termovuoto, commercializzato con il nome VacWood®.

Acetilazione

L’acetilazione, a differenza dei sistemi termici è una tecnica che fa uso di sostanze chimiche per modificare la struttura del legno, migliorandone le caratteristiche fisiche e meccaniche. Consiste nel far interagire la struttura molecolare lignea con l’anidride acetica. In particolare, i gruppi idrossilici liberi presenti nel legno (-oh) e cioè quelli che permettono di assorbire e rilasciare acqua, vengono sostituiti da gruppi acetilici (più stabili e idrofobi). Questo procedimento è atossico e può essere eseguito sia nello strato superficiale, che nell’intera massa del prodotto ligneo, conferendogli così una maggiore stabilità e durata.

Accoya®

Attualmente Accoya® è un marchio, che dal 2007 è leader nel settore della produzione e commercializzazione, del legname modificato col processo di acetilazione. Tuttavia è un legno certificato classe 1, ad alta resistenza e durabilità, garantito 50 anni per un uso esterno a contatto col terreno e 25 anni a contatto con l’acqua. Inoltre, non rilascia tossine ed i valori del residuo di acido acetico post lavorazione, sono al di sotto dei limiti delle norme europee.

 

La metodologia di acetilazione Accoya, avviene per riscaldamento termico, tuttavia sono in via di sviluppo alternative energetiche a microonde. Le specie più utilizzate sono il pino (Radiata e Silvestre) e il faggio, ma possono essere utilizzate tutte le specie legnose sia conifere che latifoglie, equiparandone le prestazioni ai ben più pregiati legnami esotici.

Furfurilazione

La furfurilazione è anch’essa un processo chimico, dove il legname interagisce con l’alcool furfurilico (C5 H6 O2), ottenuto da scarti vegetali. Ad ogni modo, tale processo modifica in maniera permanente le pareti cellulari del legno, conferendogli le caratteristiche meccaniche, di durabilità e resistenza. L’essenza legnosa assume un colore marrone, tipico dei legni duri tropicali.

Kebony^®

Il marchio leader nel settore di questa tipologia di processo chimico è Kebony^®. E’ un processo ecologico che trasforma e migliora le proprietà del legno sostenibile con un liquido a base biologica. Tuttavia, la tecnologia Kebony^® , consiste nel modificare il legname con la formazione di polimeri furanici fissi e bloccati nelle pareti cellulari delle fibre. I polimeri aumentano la stabilità dimensionale, la durata e la durezza del legno. Ad ogni modo tutto il processo è basato, nell’impregnare le superfici del materiale con alcool furfurilico, prodotto da scarti agricoli.

Valori post processo

• Aumento della rigidità del 15%∼
• Aumento della durezza del 40%∼
• La stabilità dimensionale aumenta del 50%∼
• Invariata la resistenza a flessione

Silicio

Il silicio è l’elemento chimico della tavola periodica degli elementi che ha come simbolo Si con valenza 26, e come numero atomico 14. È un semimetallo, un semiconduttore ed il componente principale per la produzione del vetro, cemento, ceramica e silicone.

OrganoWood^®

La tecnologia che fa capo al marchio OrganoWood^® è basata sulla modifica della struttura molecolare del legno, per fornire una protezione efficace contro attacchi xylofagi, acqua, fuoco ed umidità. Anche con questa tecnologia, le fibre del legno vengono modificate a livello molecolare, usando composti atossici ed a base di silicio. Il processo di fossilizzazione naturale, viene accelerato utilizzando dei catalizzatori, per sollecitare i composti del silicio a legarsi con le fibre di legno. Ad ogni modo, viene creata una barriera di natura fisico/chimica a protezione delle fibre lignee. Inoltre, poiché i fossili (silicio) non sono combustibili, si ottiene nel materiale un aumento della resistenza al fuoco.