Proprietà CHIMICO-FISICHE

Comportamento igroscopico

Il legno è un materiale poroso-capillare igroscopico.

Il legno ha una notevole superficie interna: la percentuale dei pori, che varia in base alla massa volumica del legno, si aggira in media attorno al 50-60%. Questo sistema costituito prevalentemente da cavità assorbe il vapore acqueo dall’aria circostante e può imbeversi, per capillarità, di acqua o di altri liquidi (che possono essere soluzioni di sostanze protettive del legno o adesivi). Viene per questo definito un materiale poroso-capillare igroscopico. Tutte le caratteristiche fisiche, meccaniche e tecnologiche del legno vengono per questo influenzate dall’umidità del legno infatti (si fa riferimento al tenore di umidità o contenuto di umidità).

Caratteristiche termiche ed elettriche

Grazie alla sua elevata percentuale di pori, il legno è un ottimo isolante di calore. Per valutare la capacità termica isolante di un elemento costruttivo, misurata  in W/(mK)

risulta di particolare importanza la conduttività termica (indicata con λ). Con essa si intende la quantità di calore che in un’ora passa attraverso un cubo di 1 m di spigolo, quando tra due superfici laterali parallele esiste una differenza di temperatura, costante nel tempo, di 1 °K.

In particolare il legno inteso come materiale è costituito da sostanza legnosa, acqua ed aria; la sua conduttività termica è funzione di: λ Legno = f (massa volumica, umidità, struttura, temperatura).
Possiamo dedurre quindi che nel legno in cui tenore di umidità è di circa il 20%, la conduttività termica perpendicolarmente alla fibratura è circa 15 volte minore rispetto che nel calcestruzzo armato e e persino circa 10 volte più piccola che nel calcestruzzo normale.

Biodegradamento

Per la sua costituzione chimica, il legno è soggetto a diversi tipi di attacchi, sia biotici che abiotici. Da una parte vi è il deterioramento per cause ambientali: è il caso in cui vengano a crearsi le condizioni per cui la natura di tale materiale venga alterata a detrimento delle sue funzioni meccaniche.

Dall’altra vi sono gli attacchi aggressivi e distruttivi  da parte di organismi viventi (come per esempio insetti, parassiti, tarli o funghi) che ne traggono il loro nutrimento o ne fanno la loro abitazione (si parla in questo caso di attacchi biotici).

Attacchi abiotici

Attacchi chimici e radiazioni solari

La caratteristica di essere generalmente molto resistente agli attacchi chimici, ha reso il legno adatto all’utilizzo come contenitore di sostanze aggressive. Per esempio, la resistenza agli acidi ha permesso di usarlo come separatore nelle batterie di accumulatori elettrici. D’altra parte è molto sensibile agli alcali, anche diluiti, che demoliscono sia la lignina che le emicellulose, suoi componenti, ed all’azione dei sali di ferro, che in presenza di umidità possono favorire la degradazione idrolitica del legno.

Il legno è inoltre soggetto ad un fenomeno noto con il nome di invecchiamento per fotolisi dovuto all’azione dei raggi solari combinata l’umidità, e i fattori della temperatura, del vento e della pioggia.

Un altro aspetto da tenere in considerazione è il degrado superficiale, collegabile all’energia raggiante e in particolare alle alte frequenze (UV). Questo implica la demolizione sia della lignina che della cellulosa.

Attacchi biotici

Funghi, batteri e insetti

Fra i nemici del legno occorrono in primo luogo gli organismi eterotrofi. Questi, incapaci di sintetizzare gli zuccheri, sfruttano le sostanze nutritive prodotte dalle piante verdi.  Nel caso di funghi e batteri per esempio la cellulosa viene demolita in zuccheri di peso molecolare inferiore, dunque assimilabili; gli insetti invece grazie allo stesso fenomeno colonizzano alcune parti lignee delle piante.

Per quanto riguarda la difesa da questo tipo di attacchi, il legno stesso mostra un certo grado di resistenza (chiamata durabilità naturale). La presenza di lignina nei tessuti legnosi fornisce un certo tipo di protezione all’azione dei funghi, favorita anche dalla scarsità di azoto, sostanza fondamentale per il metabolismo di questi. La resistenza naturale è tuttavia una proprietà molto variabile anche all’interno della stessa pianta: l’alburno ha senza dubbio maggiori rischi di attacco rispetto al durame, data l’assenza di estrattivi e la presenza di sostanze nutritive nel parenchima che costituiscono un alimento per i  funghi.

Altri organismi fungini, come le muffe, non influenzano le caratteristiche meccaniche del legno limitandosi ad insediarsi sulla sua superficie, ma risultano visivamente sgradevoli.

Specie di funghi come i basidiomiceti invece sono in grado di demolire i  componenti della parete cellulare utilizzandoli  per il  proprio metabolismo grazie a dei particolari enzimi, causando perdite di massa fino all’80%.

Questi  funghi si propagano in diverse fasi: nella fase “vegetativa” per accrescimento  del micelio, insieme ai tessuti filamentosi (denominati ife), che operano la demolizione enzimatica di tutti i componenti del tessuto  legnoso. Nella fase  “riproduttiva” invece rilasciano nell’atmosfera spore tramite dei corpi fruttiferi, i “funghi” del linguaggio corrente (disseminazione).

È sufficiente un’umidità del 20%, e le spore a contatto con il legno germinano, dando luogo al micelio. A quel punto le ife provvedono a ricavare le sostanze nutritive per il fungo diffondendosi nel legno e degradandone i componenti. In seguito dal micelio si sviluppa nuovamente il corpo fruttifero (carpoforo), l’elemento riproduttivo che in seguito rilascerà a sua volta altre spore.