Vaporizzatori elettrici per la plastificazione del legno.

Il legno, una materia prima di grandissimo pregio, ha delle caratteristiche strutturali particolari che derivano dalla sua natura biologica.

A differenza di altri materiali, come ad esempio i metalli, la deformazione di elementi legnosi rappresenta molto spesso un’incognita derivante dalla disomogenea distribuzione delle fibre lungo la sezione.

Con la sua gamma di vaporizzatori, ISVE è in grado di “plastificare” il legno sottoponendolo all’azione del vuoto e del vapore acqueo.
In questa condizione l’elemento può essere facilmente curvato o sagomato.

I vaporizzatori sono disponibili ad autoclave singola o doppia, di lunghezza variabile a seconda delle esigenze del cliente.

 

 

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La curvatura del legno

A differenza di altri materiali, come ad esempio i metalli, la curvatura del legno rappresenta molto spesso un’incognita derivante dalla disomogenea distribuzione delle fibre lungo la sezione.
Nei semilavorati sottoposti a curvatura si assiste a due tipi di sforzi:

  • di trazione nella zona periferica convessa;
  • di compressione nella zona interna concava dell’arco.

Sottoposto a sollecitazioni superiori al limite di elasticità, il legno si rompe con inizio dagli strati superficiali della parte esterna dell’arco di curvatura.

Non solo. Restando nel campo delle deformazioni elastiche, la curvatura a temperatura ordinaria ritorna allo stato primitivo con il cessare della sollecitazione.

Per mantenere una deformazione permanente del legno bisogna quindi aumentarne la “plasticità”, ossia la sua capacità di assumere una determinata forma.

 


La plasticizzazione della materia legnosa

Le tre fasi della fabbricazione dei legni solidi curvati

La plasticizzazione del legno si ottiene attraverso il riscaldamento della materia legnosa e aumenta a partire dalla temperatura di 70°C fino ad arrivare all’optimum, che si ha a 145-150 °C. Per quanto riguarda l’umidità, i valori più convenienti si aggirano intorno al 14-16%, ma possono raggiungere anche il 25%.

Dal punto di vista fisico, la massima plasticizzazione si ottiene nei confronti della compressione, la minima nella zona di trazione (allungamento). Durante il trattamento la linea neutra, ossia l’area dove i due sforzi si equilibrano, tende a spostarsi verso l’esterno dell’arco aumentando la sezione plastica.

 

Per facilitare ulteriormente questo spostamento conviene ricorrere a dispositivi (forme sagomate) che durante la curvatura non permettono allungamenti. Se infine il legno curvato caldo si lascia raffreddare ed essiccare nella forma, la curvatura si stabilizza ed il legno riprende la resistenza originaria.

La fabbricazione dei legni solidi curvati si può riassumere quindi in tre fasi:

  1. plastificazione per azione del calore;
  2. curvatura;
  3. stabilizzazione della curvatura per essiccazione del legno con temperature superiori a 65°C.

Per poter ottenere dei risultati soddisfacenti bisogna impiegare legno privo di nodi e di difetti quali deviazione delle fibre e tensioni interne. La specie legnosa più adatta è il Faggio seguito da Frassino, Acero, Betulla, Quercia, Castagno, Robinia, Ciliegio, Bagolaro, ecc.  Non risultano viceversa adatte le conifere ed i legni tropicali.

 


Approfondimento: il processo di plastificazione

Plasticizzazione del legno mediante riscaldamento e vaporizzazione

Industrialmente vengono applicati tre sistemi di riscaldamento per “plastificare” il legno e rendere possibile una migliore curvatura:

  1. riscaldamento in bagno d’acqua;
  2. vaporizzazione;
  3. riscaldamento dielettrico.

Riscaldamento del legno in bagno d’acqua

Nel bagno ad acqua calda si mantiene la temperatura di 70-80°C per un tempo d’immersione che garantisca l’uniforme distribuzione del calore lungo tutta la sezione del legno. Questo sistema, che si adopera prevalentemente per la Betulla ed il Frassino, ha lo svantaggio di “bagnare troppo” il legname che diventa morbido, di difficile curvatura e stabilizzazione. È facile riscontrare inoltre una sgradevole variazione di colore delle essenze legnose. Il bagno d’acqua, rispetto ai successivi metodi, si mostra vantaggioso nei casi in cui la curvatura interessa soltanto una parte della lunghezza dei pezzi, giacché l’immersione potrà essere limitata.


Vaporizzazione del legno

Utilizzata generalmente per il Faggio si esegue nei vaporizzatori metallici cilindrici a pressione atmosferica con vapore saturo a 100 °C. Il vaporizzatore deve essere ben coibentato, di metallo antiruggine e protetto contro la corrosione. Durante il trattamento i pezzi si inumidiscono esternamente fino al 25%, se la condensa rimane nel cilindro anche fino al 40%. È stato accertato che in presenza di condensa si ha una plasticizzazione migliore e più veloce.

Per quanto riguarda i tempi di trattamento, bisogna evitare che il legno tenda a plastificare troppo e si deformi nella sezione trasversale durante la curvatura. Un periodo di vaporizzazione variabile da 45 a 60 minuti per ogni 25 mm di spessore a seconda del tipo di legno, dovrebbe essere sufficiente. Alla fine del processo si ha un gradiente di umidità dall’esterno verso l’interno che agevola l’ulteriore essiccazione.


Riscaldamento dielettrico del legno

Con quest’ultimo procedimento si utilizza corrente elettrica ad una frequenza di 5-15 MHz che provoca l’immediato riscaldamento di tutta la massa legnosa a 100°C senza perdita di umidità. Tra i principali vantaggi bisogna ricordare la possibilità di plasticizzare semilavorati legnosi con qualche difetto nella fibra, mentre tra gli svantaggi l’alto costo d’esercizio dell’applicazione ne limita i settori d’impiego.


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