Durabilità e degrado del legno Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Professore di Scienza dei Materiali Dipartimento di Chimica Inorganica ed Analitica Università degli Studi di Cagliari http://dipcia.unica.it/superf/ Email: belsener@unica.it Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

1 Legno come materiale di costruzione Produzione mondiale di materiali di costruzione (1980) Acciaio 0.8 Mia t/a Alluminio 0.02 Mia t/a Polimeri 0.09 Mia /a Legno 3.0 Mia t/a (50% legno d’opera) Riserve di legno 3 Mia m3 Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

1 Legno come materiale di costruzione Bosco nei tropici del America del sud Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

1 Legno come materiale di costruzione Percentuale di costruzione in legno USA 90 - 94% Canada 5 - 85% Scandinavia 80 - 85% Austria 15% Germania 6 - 7% 50% del legno viene utilizzato in costruzione di edifici Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

1 Esempi di costruzioni in legno Abitazione nelle montagne svizzere (70 anni) Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

1 Esempi di costruzioni in legno Tetto della fiera a Hannover (Germania) Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

1 Esempi di costruzioni in legno Ponte moderno (Expo Svizzera 2002) Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

1 Esempi di costruzioni in legno Abitazione moderna (Svizzera, 2001) Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Composizione chimica (legno è un materiale composto di macromolecole) Cellulose 40 - 60 % Emicellulosa 6 - 27 % Lignina 18 - 40 % (conifere meno lignina) Altre sostanze 0.3 - 10 % (organiche ed inorganiche) Composizione elementare carbonio 48 - 52 % Ossigeno 41 - 45 % idrogeno 6 - 7 % Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Sostanze estrattivi Composti come terpeni, feoli e derivati, tannini, carboidrati, composti azotati, acidi grassi e steroidi. particolare odore o profumo, sapore, colore modificano proprietà fisiche (ritiro, permeabilità, .) difficoltà di verniciature, corrosività el legno miglioramento della durabilità (maggiore resistenza ad attacco di insetti e funghi) possibilità di sfruttamento industriale (colori, ..) Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Alerce 1500 anni Argentina del sud Resistnetissima agli attacchi dei funghi Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Legno giovanile Legno tardivo Anelli Alburno Legno di cuore Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Microstruttura del legno Conifero (pino) Latifoglia(legno di pioppo) Zona tardiva (più densa), zona primaticcia (parete sottili, tracheidi ampie grossi vasi). Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Microstruttura del legno Conifero (più anziano) Latifoglia(più differenziato) Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Microstruttura del legno (conifero) A: Zona tardiva B: zona primaticcia C: tracheidi dei raggi D: parenchima E: canali resiniferi Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Microstruttura del legno (latifoglia) A: Zona tardiva B: zona primaticcia C: raggi parenchimatici D: vasi E: parenchima assiale Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Maturazione del legno alburno Legno di cuore Legno giovane Legno maturo Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Fibre di legno Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

2 Composizione e struttura del legno Elementi strutturali Vasi (anullare) Vasi Fibre di legno Tracheide (giovanile) Tracheide (maturo) Raggio di legno Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Proprietà meccaniche molto buone... 2 Proprietà del legno Proprietà meccaniche molto buone... Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

...se utilizzato bene 2 Proprietà del legno Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

L in direzione delle fibre T tangenziale R radiale 2 Proprietà del legno Il legno è ortotropico L in direzione delle fibre T tangenziale R radiale Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Carico di rottura del legno (12 % umidità) 2 Proprietà del legno Carico di rottura del legno (12 % umidità) Legno compressione flessione assiale trasverale Abeti 380 720 Larice 500 930 Pini 440 950 Castagno 500 1100 Faggio 520 1100 Pioppi 340 600 Quercia 580 1100 Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Modulo di Elsticità del legno (12 % umidità) 2 Proprietà del legno Modulo di Elsticità del legno (12 % umidità) Legno tangenziale radiale fibre Coniferi 1 1.7 20 Latifoglia 1 1.7 13 Simile per la resistenza meccanica ed il riganfiamento Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Aumento del volume con l’umidità 3 Legno e umidità Aumento del volume con l’umidità Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Deformazione del legno con l’umidità 3 Legno e umidità Deformazione del legno con l’umidità Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Attacco tramite funghi 4 Durabilità del legno Attacco tramite funghi Dal colore del residua si parla di carie bianco (attaccco della Lignina) o di carie bruna (attacco della cellulose) Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Attacco tramite funghi 4 Durabilità del legno Attacco tramite funghi Condizioni favorevoli sono temperatura ne troppo bassa ne troppo alta (5 - 30 °C) umidità tra 15 e 30% Per evitare essicazzione e stagionatura (ridurre l’umidità) taglio degli alberi solo in inverno (circolazione ormoni) importanza degli estrattivi Legno molto durevole - rovere, larice, teak Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Decomposizione del legno 4 Durabilità del legno Decomposizione del legno Carie bruna (attacco della cellulosa) Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006

Problemi utilizzando il legno 4 Durabilità del legno Problemi utilizzando il legno Deformazione , formazione di fissure Degrado tramite funghi (umidità > 20%) Durabilità e degrado del legno Bernhard Elsener Degrado die materiali non-metallici Università di Cagliari AA 2005/2006