Possibili domande e relative risposte per la verifica di venerdì 24 maggio.

1)      Cosa è il PEG?

Il Polietilenglicole è un polimero preparato per polimerizzazione dell'ossido di etilene; è il polietere che riveste la maggiore importanza commerciale per volumi di produzione e applicazioni.

È solubile in acqua e viene utilizzato nelle sue varie forme come antigelo, per utilizzi farmaceutici, come lassativo e per la conservazione del legno (PEG-1000, cioè con peso molecolare pari a 1000).

2)      Quali sono gli utilizzi del PEG-1000 nel legno e come funziona?

Il PEG è stato utilizzato sin dagli anni sessanta come consolidante per reperti lignei archeologici ritrovati sott'acqua o in ambienti umidi. Il primo reperto ligneo di grandi dimensioni, consolidato mediante impregnazione con il PEG è stato il vascello Vasa attualmente conservato presso l'omonimo museo costruito a Stoccolma proprio per ospitare questo vascello. Il PEG è ancora oggi uno dei materiali più diffusi per il consolidamento di legni archeologici bagnati, nonostante siano stati identificati diversi problemi legati alla sua applicazione, soprattutto in presenza di elementi metallici la cui corrosione è facilitata dal fatto che il PEG si comporta come un conduttore di elettricità anche allo stato solido.

Il meccanismo di azione si basa sul fatto che il PEG-1000 sostituisce le molecole d’acqua legate chimicamente alle proteine del legno, impedendo quindi che il legno si ritiri nel momento in cui l’umidità diminuisce. Per questo motivo è importante immergere il legno nel peg quando il contenuto di umidità sia al di sopra del punto di saturazione.

3)      Cosa è il WPC e che caratteristiche ha?

Il wood plastic component è un materiale derivato dall’unione di fibre o farina di legno con materiali termoplastici di varia natura. Vengono spesso aggiunti anche additivi chimici e materiali cellulosici o di riempimento. Viene prodotto iniettando il legno unito ai materiali plastici fusi all’interno di appositi stampi. Può essere colorato in vari modi ed essere stampato in modo da avere un aspetto del tutto simile a quello del legno naturale.

È particolarmente resistente alla putrefazione, al deperimento e all’azione di ambienti salini. Ha una resistenza ai funghi e ai parassiti superiore al legno normale e ha una maggiore stabilità dimensionale rispetto all’umidità. Ha caratteristiche meccaniche più simili a quelle della plastica, quindi inferiori a quelle del legno e più tendenti al deperimento con il tempo.

4)      Quali sono i principali utilizzi del WPC?

Viene utilizzato in particolare per pavimentazioni esterne, staccionate, ringhiere, recinzioni e panchine, grazie alla resistenza agli agenti atmosferici e alla stabilità rispetto all’umidità. Viene inoltre utilizzato per finestre e arredi interni. Viene considerato ecologico perché consente il riciclo delle plastiche, ma dopo averlo utilizzato  diviene difficile riutilizzare nuovamente la plastica; si può invece fondere per realizzare nuovamente plastic wood.

5)      Descrivere il metodo gravimetrico (per pesata) per la misurazione dell’umidità del legno

Il metodo di riferimento previsto dalla normativa tecnica per la misurazione dell'umidità di un singolo pezzo di legno di limitate dimensioni (detto "provino") è il cosiddetto "metodo gravimetrico" o "per doppia pesata". Esso deriva dalla applicazione letterale della definizione e necessita della seguente attrezzatura minima:

- una stufa ventilata e termostatata a 103±2°C; la ventilazione è necessaria per asportare il valore liberato dal provino; la temperatura invece consente di trasformare tutta l'acqua in vapore (a pressione normale) senza tuttavia dar luogo a distillazione di estrattivi del legno (salvo casi particolari) oppure al degradamento termico di certi costituenti la parete cellulare (che devono rimanere intatti affinché le pesate non risultino falsate);

- una bilancia tecnica o analitica, a seconda dei casi, avente una risoluzione tale da consentire la determinazione dei pesi con una precisione minima dello 0,2%.

Operativamente si effettua una prima pesata del provino e si determina il peso umido p. Si mette poi il provino in stufa, lasciandolo indisturbato per 48 ore in modo che possa perdere gran parte dell'umidità. Si effettua quindi una seconda pesata, annotando la misura, e si mette di nuovo il provino in stufa per ulteriori 6 ore. Si ripete la pesata e si confronta l'ultimo dato con la registrazione precedente: se la variazione di peso intervenuta nelle sei ore è trascurabile (minore dello 0,5%), si considera raggiunto lo stato di peso costante e di conseguenza si assume che tutto il vapore, l'acqua libera e quella di saturazione siano stati eliminati dal provino, che risulterà perfettamente anidro. Se invece la pesata rivela una differenza non trascurabile, si rimette il provino in stufa per ulteriori 6 ore e si ripete la procedura fino al raggiungimento di un valore di peso costante tra le due ultime letture.

Resta così determinato p0, che consentirà il calcolo dell'umidità originale del provino.

6)      Descrivere il metodo elettrico per la misurazione dell’umidità del legno (misura di resistività)

Il legno allo stato anidro è un pessimo conduttore dell'elettricità, tanto da poter essere annoverato fra i materiali isolanti. All'aumentare dell'umidità, la sua resistività diminuisce seguendo una legge grosso modo esponenziale fino al punto di saturazione, continuando poi a diminuire anche al di sopra di esso, ma in modo più lento e meno regolare.

In definitiva, sfruttando la correlazione esistente fra umidità del legno e resistività, è possibile effettuare una determinazione indiretta della prima misurando la seconda.

In pratica, dato che un campo talmente esteso della resistività del legno in funzione dell'umidità finisce per rendere poco influenti i parametri geometrici di lunghezza e sezione (almeno entro certi limiti) del tratto attraversato dalla corrente, nel legno si adottano strumenti ad elettrodi in cui a rigore ciò che viene sempre misurato è in effetti una resistenza (non una resistività), compiendo però un errore quasi sempre trascurabile ai fini pratici.

7)      Quale è il campo di utilizzo dei misuratori di resistività? Come mai sopra e sotto tali limiti non è possibile misurare?

6-30% MC. Dato infatti l'andamento esponenziale della curva resistenza-umidità, per valori molto bassi di umidità la resistenza diventa troppo alta per poter essere misurata dallo strumento; viceversa per umidità al di sopra del punto di saturazione delle pareti cellulari, la variazione della resistenza dell'umidità diventa relativamente piccola e quindi poco significativa. Oltre i limiti citati di umidità subentrano altre fonti di imprecisione per cui, indipendentemente dalla bontà e precisione dello strumento, la lettura rimane affetta da una serie di incertezze intrinseche alla natura della correlazione tra il parametro elettrico e quello fisico. Tanto è vero che dinanzi a letture oltre il 30%, l'operatore esperto attribuisce alle stesse una precisione molto bassa, considerandole utili solo come orientamento di larga massima.

8)      Come vanno posti i due elettrodi rispetto al legno?

Devono essere preferibilmente allineati alle fibre altrimenti la resistività risulta più elevata.

9)      Descrivere i misuratori a capacità per la determinazione dell’umidità del legno

Sono strumenti che misurano indirettamente l'umidità del legno basandosi sulle proprietà dielettriche del materiale, legate alla presenza di molecole polari d'acqua. Si tratta di misuratori detti genericamente "a radiofrequenza" che basano il loro funzionamento sulla proprietà del legno umido di accumulare, qualora sottoposto all'azione di un campo elettrico, una carica elettrostatica (rappresentata dalla grandezza denominata costante dielettrica), e di restituire solo in parte l'energia elettrica accumulata al cessare oppure all'invertirsi dell'azione del campo elettrico stesso (rappresentato dal cosiddetto fattore di perdita dielettrica).

Gli strumenti che misurano la costante dielettrica prendono il nome di misuratori a capacità, e funzionano a radiofrequenze intorno a 0,5-1,0 MHz. Gli strumenti che misurano invece il fattore di perdita dielettrica prendono il nome di misuratori a dissipazione e funzionano a frequenze intorno ai 10 MHz.

In entrambi i casi si tratta di strumenti provvisti di testa porta-elettrodi da appoggiare od avvicinare semplicemente alla superficie del legno (misuratori "senza contatto"). Per ogni tipo di assortimento legnoso (dimensioni, spessore, ecc.) esistono elettrodi di dimensioni e forma ottimali. I modelli "senza contatto" sono ideali per le lavorazioni a ciclo continuo dell'industria e per i controlli assolutamente non distruttivi manufatti delicati o pregiati (ad es. opere d'arte). Altro vantaggio è la maggiore attendibilità per valori di umidità maggiori del 30% rispetto ai misuratori a resistenza elettrica.

Gli svantaggi risiedono nelle sensibilità alle variazioni di massa volumica del legno, per cui devono essere calibrati in base alla massa volumica media delle diverse specie.

I misuratori elettrici risultano preziosi in tutte le occasioni in cui serve una misura dell'umidità del legno pressoché immediata e poco distruttiva. Essi sono poco ingombranti, sono alimentati a batteria, e se correttamente usati forniscono risultati con uno scostamento massimo di 1-2 punti percentuali in più o in meno rispetto al metodo per doppia pesata (errore tollerabile per molti fini pratici, ma non in caso ad es. di contestazioni di forniture oppure per ricerche di carattere scientifico).

10)   Quale è il campo di utilizzo dei misuratori a capacità?

R.: 0-25%

11)   Nei misuratori capacitivi, ha influenza il tipo di legno che si sta misurando?

Sì, infatti bisogna specificare alla macchina che tipo di legno si sta analizzando, perchè il risultato cambia in base alla densità del legno (legni pesanti e legni leggeri distorcono il campo magnetico in modo diverso, quindi  necessario sapere che tipo di legno si sta valutando per tarare lo strumento in modo adeguato).

 

12)   Spiegare le problematiche relative all’essiccazione del legno, che portano a tensioni interne ed eventuali fenditure

13)   Descrivere l’essiccazione naturale.

Essiccazione naturale del legno. L'essiccazione naturale del legno consiste nel lasciare i pezzi di legno al riparo, in un ambiente secco e ventilato, senza alcun ricorso a macchinari. Il tasso di umidità del legno si riduce progressivamente in modo naturale. L'essiccazione naturale è un processo molto lento che può durare anche diversi anni.
Si attua formando delle cataste con opportuni accorgimenti:

◊ omogeneità di specie legnosa e spessore delle tavole

◊ listellatura (materiale, spessore e larghezza adeguati; esatto posizionamento)

◊ orientamento rispetto a sole e venti dominanti

◊ riparo da sole diretto e pioggia

◊ disposizione favorente la ventilazione naturale

◊ distacco dal terreno di almeno 20cm

lasciandole poi esposte all’aria per un tempo sufficiente (di solito circa 1 anno per ogni cm² di sezione)

14)   Descrivere l’essiccazione artificiale.

Essiccazione artificiale del legno. L'essiccazione artificiale del legno consiste nel porre i pezzi di legni in apposite camere ventilate e asciutte, detti essiccatoi, le cui condizioni ambientali interne dell'aria sono controllate mediante impianti climatici elettrici di riscaldamento e di essiccazione del legno. L'essiccazione artificiale è un processo molto più rapido rispetto a quello naturale. Il legno viene completamente essiccato dopo 3-5 giorni di trattamento.

15)   Descrivere i vantaggi e gli svantaggi dell’essiccazione artificiale rispetto a quella naturale.

Principali vantaggi dell’essicazione artificiale(SE i procedimenti sono attuati correttamente):

- possibilità di ottenere qualsiasi valore di umidità predeterminato (indipendentemente dal clima locale, dal periodo dell’anno, e dall’andamento climatico)

- omogeneità di essiccazione (nei e fra i segati), e quindi migliori condizioni per le lavorazioni successive

- tempi brevi di essiccazione:

◊ minori immobilizzi di capitale

◊ maggiore flessibilità negli acquisti e nella organizzazione della produzione

- ridotto rischio di alterazioni da funghi (è breve periodo in cui il legno si trova nelle condizioni che favoriscono l’attacco)
- sterilizzazione del legno da insetti, uova, larve (SE vengono seguiti cicli adeguati per temperatura e umidità) (N.B. possibilità di successive reinfestazioni)

Principali svantaggi e limiti dell’essicazione artificiale:

- necessari maggiori investimenti e costi di gestione

- maggiori consumi energetici

- necessità di personale specializzato per gestione e manutenzione degli impianti

- rischio di gravi danni al legname, in caso di essiccazione mal condotta

- possibili vincoli di carattere ambientale (rumori e vibrazioni, emissione di aria umida, odori, vapori inquinanti, …)

16)   Cosa sono le vernici impregnanti?

Le vernici impregnanti per il legno sono delle particolari tipologie di vernici trasparenti che offrono ad ogni tipo di manufatto in legno una grande protezione. A differenza di quello che si potrebbe pensare la protezione non è dovuta alla creazione di una pellicola trasparente sopra alla superficie in legno ma anzi dal fatto che la vernice impregnante penetra in profondità nelle fibre del legno proteggendolo direttamente dall’interno.

Le vernici impregnanti offrono protezione da:

•pioggia

•vento

•sole

•salsedine

•funghi

•insetti

L’effetto impermeabilizzante che le vernici impregnanti offrono e in generale la protezione dai vari agenti atmosferici rende queste vernici la scelta ideale per tutti i manufatti in legno per i giardini come ad esempio i giochi dei bambini, le cucce per i cani, le casette per gli attrezzi, i box auto, i gazebo, le pergole o le recinzioni. Grazie alle vernici impregnanti tutti questi manufatti da esterno hanno una vita molto più lunga e riescono a mantenere inalterata la loro bellezza anche in ambienti di mare dove spesso invece il legno si rovina a causa del sale, della sabbia e del vento.

Le vernici impregnanti sono oggi disponibili anche in versioni colorate. Si tratta di una soluzione ideale per coloro che vogliono poter utilizzare un solo prodotto per dipingere e per proteggere le superfici in legno contemporaneamente.

Generalmente vengono passate due mani di impregnante a distanza di qualche ora o di un giorno. Se si vuole passare una terza mano si dovrebbe attendere circa un mese dopo la seconda.

17)   Che umidità dovrebbe avere il legno per ricevere in modo adeguato l’impregnante?

È consigliabile un tasso di umidità tra il 20% e il 25%

18)   Quali sono i principali vantaggi dell’impregnazione rispetto alla verniciatura tradizionale?

Tossicità durante e dopo l'applicazione	NO (base acqua)
Trattamento anche in presenza di polvere residua della levigatura	SI (è meglio tenere la superficie pulita ma è meno sensibile alla polvere rispetto alla verniciatura)
Carteggiatura fra una mano e l'altra	NO
Creazione di film e pellicolature	NO
Crepe e screpolatura della finitura	NO
Tonalizzazione trasparente e non coprente	SI
Alterazione della conducibilità termica del legno	NO
Traspirabilità residua	ALTA (>75%) in linea con i principi della bioedilizia
Reversibilità e rigenerabilità del trattamento senza interventi asportativi	SI (in caso di graffi è possibile impregnare localmente il legno senza che si noti a differenza della verniciatura)
Protezione UV	SI

Rispetto all’idrorepellenza invece è generalmente inferiore rispetto a quella garantita dalla verniciatura.

19)   Descrivere il ciclo di impregnazione sottovuoto del legno

Fase 1: Vuoto iniziale

La catasta di legno, una volta posizionata sul carrello motorizzato dell’autoclave, viene inserita nell’impianto per l’avvio del ciclo.

La chiusura ermetica del portellone consente alla macchina d’iniziare il trattamento attraverso l’azionamento della pompa del vuoto. Questa fase, molto importante per la buona riuscita del ciclo, libera le tracheidi del legno dall’aria, generando una "depressione" che consentirà al legname di "aspirare" nel suo interno la soluzione preservante. Il periodo di vuoto può variare dai 30 ai 90 minuti a seconda delle caratteristiche del legno.

 

Fase 2: Riempimento

Una volta terminata la prima fase, la depressione viene sfruttata per convogliare la soluzione di trattamento dalla vasca inferiore verso l’autoclave superiore.

 

Fase 3 : Applicazione della pressione 

La terza fase di trattamento ha l’importante compito di "forzare" la soluzione nell’interno del legno.

Il funzionamento della pompa a pressione può variare dai 30 ai 180 minuti a seconda delle caratteristiche del materiale.

L’azione combinata con il vuoto permetterà ai principi attivi di fissarsi in profondità per garantire una protezione duratura.

 

Fase 4: Scarico della soluzione

Terminate le fasi di trattamento vere e proprie, attraverso una valvola di scarico posizionata sul fondo dell’autoclave la soluzione non assorbita dal legno ritorna nella vasca sottostante.

Appositi sistemi automatici consentono di riequilibrare il contenuto di sali e di riportare al livello ottimale l’impregnante per un nuovo ciclo.

Tutta la soluzione non assorbita è disponibile per un nuovo impiego senza alcun spreco.

 

Fase 5: Vuoto di recupero

Un’ulteriore azione del vuoto della durata di circa 20-40 minuti facilita la fissazione dei principi attivi nel legno.Questa fase è importante per favorire lo "sgocciolamento" del materiale trattato.

 

Fase 6: Fine ciclo

Al termine del ciclo d’impregnazione l’autoclave viene riportata a pressione atmosferica ed il legno è pronto per le successive fasi di lavorazione.

20)   Descrivere la colla animale e i relativi utilizzi.

La colla animale è stata la prima realizzata e deriva dalla pelle e dai tendini di alcuni animali. Ha il pregio di essere l’unica colla reversibile: basta infatti applicare calore per farla sciogliere. Questo la rende molto indicata per lavori di restauro o particolarmente delicati. Ha il difetto di seccarsi molto rapidamente; per ovviare questo inconveniente viene diluita con urea, che consente di farla rimanere allo stato liquido per più tempo.

21)   Quali sono i principali accorgimenti da tenere in considerazione nell’applicazione di colla?

Il primo elemento da considerare è la finitura superficiale: le due parti a contatto devono presentare la minore rugosità possibile ed essere planari, in modo da combaciare nel migliore dei modi.

Migliore è l’accoppiamento delle due superfici da incollare, minore sarà la forza di unione necessaria per ottenere una buona incollatura.

Un secondo elemento particolarmente importante è la pulizia superficiale, in quanto impurità e oleosità compromettono la qualità dell’incollatura. Per questo, in presenza di legni particolarmente oleosi o troppo umidi, è necessario lasciarli riposare fino a quando non abbiano espulso le impurità.

Infine è importante il modo in cui si applica la pressione alle due parti da unire: infatti se la pressione non è ben distribuita è facile che il legno si danneggi o si sollevi sui bordi; per evitare questo si possono sfruttare delle piastre metalliche da interporre tra i morsetti e le parti in legno.

22)   Perché le vecchie traversine ferroviarie, molto utilizzate come elementi decorativi nei giardini, sono pericolose e andrebbero acquistate solo dopo bonifica?

Le traversine dei binari in legno, che vengono sostituite con traverse in cemento precompresso, sono state a suo tempo trattate con creosoto.

Il creosoto è un composto chimico derivato dalla distillazione del catrame di carbone, con cui le traversine venivano impregnate per aumentarne le caratteristiche di durabilità e resistenza alle intemperie ed è usato principalmente e quasi esclusivamente come agente di conservazione del legno.

C'è un problema però, il creosoto è tossico e cancerogeno. Il creosoto, oltre ad essere altamente cancerogeno è altresì pericoloso per la salute individuale anche solo tramite il contatto con la pelle o attraverso l’inalazione dei gas sprigionati a seguito dell’aumento della temperatura appena al di sopra i 20 gradi. In aggiunta è dannoso per l’ambiente a causa del rischio di inquinamento del suolo e della falda acquifera. Non può quindi essere smaltito bruciandolo e va trattato come rifiuto speciale, con conseguenze penali per chi non rispetta questa disposizione di legge.

23)   A che temperatura e in che ambiente si effettua il trattamento termico del legno?

Tra i 165°C e i 240°C in ambiente controllato e povero di ossigeno (che essendo comburente faciliterebbe la formazione di fiamma e l’incendio del legno).

24)   Quali sono gli effetti principali dei trattamenti termici del legno?

-          Aumento della stabilità dimensionale: il legno si dilata e ritira in misura minore al variare dell’umidità perché le alte temperature deteriorano le emicellulose, che sono la componente del legno con maggiori capacità di trattenere l’acqua.

-          Scurimento del colore del legno: caratteristica molto sfruttata per le latifoglie europee che hanno toni tendenzialmente chiari

-          Diminuzione della densità (massa volumica) dal 5% al 10%

-          Ritardo nel prendere fuoco ma maggiore velocità nel bruciare una volta appiccato il fuoco (a causa della minore quantità di acqua contenuta)

-          Aumento della fragilità e diminuzione della resistenza: fino al 40%. Questo rende poco indicato il legno trattato termicamente per utilizzi di tipo strutturale.

-          Aumento della durezza

-          Aumento della durabilità: la sterilizzazione dovuta all’alta temperatura, il deterioramento degli amidi e la diminuzione dell’igroscopicità rendono l’ambiente meno favorevole agli attacchi fungini. Questi elementi rendono il trattamento termico molto utile in fase di export dei legnami, per impedire la diffusione di parassiti esotici in ecosistemi dove sono assenti i rispettivi predatori.

25)   Che trattamento termico subiscono i pallets?

Con lo scopo di ridurre il rischio di diffusione di organismi nocivi nelle foreste è stata stilata dalla F.A.O. la normativa ISPM 15, che definisce le linee guida per il corretto utilizzo di legname da imballaggio nelle esportazioni. L'ISPM 15 prevede che tutti gli imballaggi in legno siano sottoposti a trattamento termico "HT". Tale trattamento prevede l’eliminazione di possibili organismi nocivi mediante l’esposizione degli imballaggi a temperature superiori ai 60° C per almeno 30 minuti, senza l’utilizzo di alcun prodotto chimico.

Dal primo gennaio 2011, per il rispetto degli standard obbligatori della European Pallets Association, tutti i pallets prodotti, oltre a subire il trattamento HT devono altresì essere essiccati, per contenere il tasso di umidità. L’essiccazione è un trattamento diverso e di più lunga durata rispetto al trattamento HT, che se effettuato con il contenimento dell’umidità residua a tassi inferiori al 19% consente l’eliminazione del rischio di insorgenza di muffe nel breve e nel lungo periodo. Il trattamento HT, invece, se ha l’indubbio vantaggio di eliminare gli organismi nocivi per l’ambiente, non ottiene l’ulteriore obiettivo di preservare il legno trattato dall’insorgenza di muffe, motivo di possibili e probabili contestazioni all’atto dello scarico della merce nei porti di destinazione.