Dal Dottore del Legno: Formazione su Legno e Umidità

Del Dott. Eugene Wengert – Materiale protetto da copyright.
Utilizzato con il permesso di Wagner Meters

Il legno e i prodotti in legno, anche se essiccati in forno, acquisiscono o perdono continuamente umidità nel tentativo di raggiungere un equilibrio di umidità con l'ambiente circostante.

In altre parole, il legno acquisterà umidità in luoghi più umidi e la perderà in luoghi più asciutti. Questo accumulo e questa perdita di umidità possono diventare critici quando si riconosce che il legno si gonfia quando assorbe umidità e si restringe quando la perde.

Inoltre, il legno non si lavora bene con le macchine e gli incollaggi se il contenuto di umidità è troppo alto o troppo basso.

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Il contenuto di umidità di un pezzo di legno e il suo equilibrio con l'ambiente circostante sono determinati dall'umidità relativa dell'aria che lo circonda. Questo vale sia che si tratti di legname e il processo di produzione riguardi un componente grezzo in transito o in magazzino, sia che venga rifinito con rivestimenti, come la vernice, e messo in funzione.

La temperatura non influisce in modo significativo sul contenuto di umidità e, di conseguenza, non determina riduzioni o rigonfiamenti apprezzabili del legno. Questa scarsa sensibilità alla temperatura è un vantaggio del legno rispetto ad altri materiali da costruzione come alluminio o plastica.

Prima di procedere, diamo un'occhiata alla relazione critica tra umidità relativa e contenuto di umidità. Per una data umidità relativa media nell'aria, esiste un contenuto di umidità medio a cui il legno si equilibrierebbe.

Ad esempio, se l'umidità relativa dell'aria è del 30%, il legno conservato in queste condizioni raggiungerà alla fine un contenuto di umidità del 6%. Potrebbero essere necessarie ore, giorni, settimane o persino mesi per raggiungere questo valore di equilibrio finale.

Il tempo dipende da molti fattori, tra cui le dimensioni del pezzo di legno (più è spesso e più tempo impiegherà); l'orientamento delle venature (più saranno corte); la temperatura dell'aria ambiente (più è caldo e più tempo impiegherà); e il rivestimento applicato, se presente, nel legno rivestito che richiederà più tempo.

L'umidità presente nell'aria è definita contenuto di umidità di equilibrio o EMC.

Nel nostro esempio con un'umidità relativa del 30%, l'aria ha una EMC del 6%.

Esistono 4 valori chiave di umidità relativa e corrispondente EMC che un produttore o un utilizzatore di legno dovrebbe conoscere molto bene e che, in effetti, farebbe bene a memorizzare.

I primi due, dal 6% al 9% di EMC, corrispondono rispettivamente a un'umidità relativa compresa tra il 30% e il 50%. Sono molto importanti, in quanto rappresentano i valori interni tipici di uffici e abitazioni riscaldati e climatizzati nella maggior parte del Nord America. Questi valori si applicano al legname, verde o essiccato in forno, nonché a parti grezze, componenti lavorati, armadi, mobili e manufatti in legno.

Nei climi freddi, le condizioni interne possono essere persino inferiori al 6% di EMC. Negli impianti di produzione dotati di sistemi di aspirazione delle polveri e dove l'aria viene riscaldata per garantire il comfort, le condizioni interne sono spesso inferiori al 6% di EMC, a meno che l'aria non sia umidificata. D'altra parte, nei mesi estivi umidi, soprattutto in assenza di aria condizionata, le condizioni in abitazioni, uffici e impianti di produzione possono talvolta superare il 9% di EMC.

Per le esposizioni esterne protette dalla pioggia nella maggior parte degli Stati Uniti, tra cui magazzini, capannoni non riscaldati e persino case non riscaldate in costruzione, l'aria ha una media del 12% di EMC equivalente al 65% di umidità relativa.

Per le zone costiere, come Miami, New Orleans, Seattle e le zone insulari, come Giamaica e Giappone, la compatibilità elettromagnetica (EMC) è più elevata. Le aree interne possono raggiungere il 12% di EMC, mentre quelle esterne il 16%.

Il legno non rivestito modifica il suo contenuto di umidità più rapidamente rispetto al legno ben trattato ma rivestito. Tuttavia, è importante notare che il rivestimento rallenta solo la variazione del contenuto di umidità. Spesso, i prodotti in legno rivestiti modificano il contenuto di umidità piuttosto lentamente, il che significa che brevi periodi estremi di condizioni di elevata secchezza o elevata umidità non saranno così pronunciati come nel prodotto non rivestito.

Un altro concetto fondamentale è che l'essiccazione in forno non produce un prodotto in legno che non subisca alterazioni di umidità. Tutto il legno modifica il suo contenuto di umidità al variare dell'umidità. L'essiccazione in forno è semplicemente una tecnica rapida e di qualità per ridurre il contenuto di umidità del legname al valore desiderato. Se il legname essiccato in forno viene essiccato correttamente, ma le parti e i componenti realizzati con questo legname non vengono maneggiati correttamente e si lascia che riacquistino umidità, è prevedibile un successivo restringimento in un ambiente di produzione asciutto, o nell'abitazione o nell'ufficio asciutto del cliente.

Parleremo della misurazione della compatibilità elettromagnetica (EMC) e del contenuto di umidità tra poco. Ma prima, consideriamo alcuni dei motivi della nostra preoccupazione critica per il contenuto di umidità.

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Il contenuto di umidità di un pezzo di legno e il suo equilibrio con l'ambiente circostante sono determinati dall'umidità relativa dell'aria che lo circonda. Questo vale sia che si tratti di legname e il processo di produzione riguardi un componente grezzo in transito o in magazzino, sia che venga rifinito con rivestimenti, come la vernice, e messo in funzione.

La temperatura non influisce in modo significativo sul contenuto di umidità e, di conseguenza, non determina riduzioni o rigonfiamenti apprezzabili del legno. Questa scarsa sensibilità alla temperatura è un vantaggio del legno rispetto ad altri materiali da costruzione come alluminio o plastica.

Prima di procedere, diamo un'occhiata alla relazione critica tra umidità relativa e contenuto di umidità. Per una data umidità relativa media nell'aria, esiste un contenuto di umidità medio a cui il legno si equilibrierebbe.

Ad esempio, se l'umidità relativa dell'aria è del 30%, il legno conservato in queste condizioni raggiungerà alla fine un contenuto di umidità del 6%. Potrebbero essere necessarie ore, giorni, settimane o persino mesi per raggiungere questo valore di equilibrio finale.

Il tempo dipende da molti fattori, tra cui le dimensioni del pezzo di legno (più è spesso e più tempo impiegherà); l'orientamento delle venature (più saranno corte); la temperatura dell'aria ambiente (più è caldo e più tempo impiegherà); e il rivestimento applicato, se presente, nel legno rivestito che richiederà più tempo.

L'umidità presente nell'aria è definita contenuto di umidità di equilibrio o EMC.

Nel nostro esempio con un'umidità relativa del 30%, l'aria ha una EMC del 6%.

Esistono 4 valori chiave di umidità relativa e corrispondente EMC che un produttore o un utilizzatore di legno dovrebbe conoscere molto bene e che, in effetti, farebbe bene a memorizzare.

I primi due, dal 6% al 9% di EMC, corrispondono rispettivamente a un'umidità relativa compresa tra il 30% e il 50%. Sono molto importanti, in quanto rappresentano i valori interni tipici di uffici e abitazioni riscaldati e climatizzati nella maggior parte del Nord America. Questi valori si applicano al legname, verde o essiccato in forno, nonché a parti grezze, componenti lavorati, armadi, mobili e manufatti in legno.

Nei climi freddi, le condizioni interne possono essere persino inferiori al 6% di EMC. Negli impianti di produzione dotati di sistemi di aspirazione delle polveri e dove l'aria viene riscaldata per garantire il comfort, le condizioni interne sono spesso inferiori al 6% di EMC, a meno che l'aria non sia umidificata. D'altra parte, nei mesi estivi umidi, soprattutto in assenza di aria condizionata, le condizioni in abitazioni, uffici e impianti di produzione possono talvolta superare il 9% di EMC.

Per le esposizioni esterne protette dalla pioggia nella maggior parte degli Stati Uniti, tra cui magazzini, capannoni non riscaldati e persino case non riscaldate in costruzione, l'aria ha una media del 12% di EMC equivalente al 65% di umidità relativa.

Per le zone costiere, come Miami, New Orleans, Seattle e le zone insulari, come Giamaica e Giappone, la compatibilità elettromagnetica (EMC) è più elevata. Le aree interne possono raggiungere il 12% di EMC, mentre quelle esterne il 16%.

Il legno non rivestito modifica il suo contenuto di umidità più rapidamente rispetto al legno ben trattato ma rivestito. Tuttavia, è importante notare che il rivestimento rallenta solo la variazione del contenuto di umidità. Spesso, i prodotti in legno rivestiti modificano il contenuto di umidità piuttosto lentamente, il che significa che brevi periodi estremi di condizioni di elevata secchezza o elevata umidità non saranno così pronunciati come nel prodotto non rivestito.

Un altro concetto fondamentale è che l'essiccazione in forno non produce un prodotto in legno che non subisca alterazioni di umidità. Tutto il legno modifica il suo contenuto di umidità al variare dell'umidità. L'essiccazione in forno è semplicemente una tecnica rapida e di qualità per ridurre il contenuto di umidità del legname al valore desiderato. Se il legname essiccato in forno viene essiccato correttamente, ma le parti e i componenti realizzati con questo legname non vengono maneggiati correttamente e si lascia che riacquistino umidità, è prevedibile un successivo restringimento in un ambiente di produzione asciutto, o nell'abitazione o nell'ufficio asciutto del cliente.

Parleremo della misurazione della compatibilità elettromagnetica (EMC) e del contenuto di umidità tra poco. Ma prima, consideriamo alcuni dei motivi della nostra preoccupazione critica per il contenuto di umidità.

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Come abbiamo già accennato, ma è così importante che merita di essere ripetuto, la maggior parte degli uffici e delle case in Nord America ha una EMC interna media dal 6% al 9%, con un'umidità relativa dal 30% al 50% di umidità relativa. A volte, la casa o l'ufficio possono essere più secchi, come nel pieno dell'inverno nel nord degli Stati Uniti o durante l'estate nel secco sud-ovest degli Stati Uniti. D'altra parte, a volte, la casa o l'ufficio lungo le zone costiere meridionali o occidentali possono essere più umidi.

Il corretto contenuto di umidità per il legname in ingresso in uno stabilimento di produzione, per i prodotti in legno durante la produzione e per il prodotto durante lo stoccaggio e l'installazione dipende dalla compatibilità elettromagnetica (EMC) finale del prodotto. Infatti, un legname anche solo leggermente troppo umido può causare ritiro, e i problemi di ritiro sono solitamente più gravi dei problemi di rigonfiamento, e poiché una casa o un ufficio standard raramente sono molto più asciutti di un'EMC del 6-7% e di un'umidità relativa del 28-38%.

Il contenuto di umidità medio desiderato per legname, parti e componenti destinati a prodotti per interni è compreso tra il 6% e il 7%. Gli indicatori elettronici di umidità relativa sono disponibili a meno di 30 dollari nei negozi di elettronica. È quindi facile e relativamente economico determinare con precisione l'umidità e la relativa compatibilità elettromagnetica (EMC) in qualsiasi luogo in cui i prodotti in legno vengano fabbricati, immagazzinati, installati o utilizzati.

Sebbene il contenuto medio di umidità di un pezzo di legno nella maggior parte degli ambienti interni sia compreso tra il 6% e il 7%, il legno è un materiale variabile e non esistono due pezzi identici; pertanto, ci sarà sempre una piccola variazione nel contenuto di umidità inferiore all'1% nei singoli pezzi esposti alla stessa EMC.

Come regola generale, la differenza ideale tra il contenuto di umidità del legno e la CEM dell'aria è del 2%. Tuttavia, è importante ricordare che la variabilità accettabile dipende dal prodotto in lavorazione e dalla sua sensibilità alle variazioni del contenuto di umidità.

Ottenere una migliore uniformità del contenuto di umidità richiede un maggiore impegno durante l'essiccazione in forno e una migliore conservazione del legname essiccato durante la movimentazione, fattori che contribuiscono al prezzo del legname e dei componenti. Tuttavia, ridurre il rischio di scarti varrà ampiamente i costi e la cura aggiuntivi.

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La chiave per un controllo efficace del contenuto di umidità inizia con il funzionamento del forno. Una volta essiccato in forno, il legname deve essere conservato alla corretta EMC per evitare variazioni indesiderate del contenuto di umidità. La maggior parte degli impianti di essiccazione commerciali essicca al corretto contenuto di umidità e conserva il legname alla corretta EMC o umidità relativa.

Il secondo passaggio nel controllo del contenuto di umidità, ancora più critico del primo, avviene nello stabilimento di produzione. Il legname essiccato in forno, impiegato nei componenti di processo e nei manufatti in legno, deve essere conservato al corretto livello di umidità (EMC) al momento del suo arrivo per evitare variazioni indesiderate del contenuto di umidità. Poiché i componenti sono molto più piccoli del legname, presentano una maggiore superficie per volume e una maggiore esposizione alle venature.

Pertanto, i componenti cambieranno il contenuto di umidità molto più velocemente del legname se la compatibilità elettromagnetica dell'aria non è uguale al contenuto di umidità del componente. Parti e componenti sono anche molto più preziosi del legname grezzo, quindi un corretto stoccaggio di parti e componenti è economicamente più critico rispetto allo stoccaggio del legname.

Un elemento fondamentale nel controllo del contenuto di umidità nei componenti in legno è il controllo dell'EMC (compatibilità elettromagnetica) nello stabilimento di produzione. L'EMC nello stabilimento deve essere molto simile all'EMC presente nell'abitazione o nell'ufficio del cliente. Ciò può comportare l'aggiunta di umidità all'aria nello stabilimento di produzione. Tuttavia, anche il controllo dell'umidità nello stabilimento non risolverà i problemi di umidità se i componenti o le parti non vengono immagazzinati correttamente al momento della consegna.

Un'altra questione critica è lo stoccaggio dei prodotti finiti presso l'abitazione o l'ufficio del cliente. I prodotti non devono mai essere conservati all'esterno o in un edificio o capannone non riscaldato. La compatibilità elettromagnetica (EMC) è decisamente troppo elevata. È anche possibile che in un edificio in costruzione la compatibilità elettromagnetica (EMC) sia temporaneamente molto più elevata rispetto a quando l'edificio è occupato. In tal caso, i prodotti in legno immagazzinati riacquisteranno umidità inizialmente e poi la perderanno rapidamente dopo che l'edificio è stato occupato, sviluppando deformazioni, crepe e altri difetti dovuti all'umidità.

Un livello di compatibilità elettromagnetica (EMC) desiderato in una stanza può essere facilmente mantenuto. Il modo più semplice per ridurre l'EMC e l'umidità relativa dell'aria, ovvero "asciugare l'aria", è riscaldare la stanza. Una regola empirica è che una stanza riscaldata di circa -25 °C (7 °F) oltre la temperatura minima del mattino svilupperà un valore EMC del XNUMX%, considerato un buon valore EMC.

L'EMC in un piccolo deposito di legname può essere controllata anche delimitando l'area di stoccaggio e controllando l'umidità relativa con un piccolo deumidificatore delle dimensioni di un'abitazione. Questo funziona solo quando il legname ha già raggiunto il corretto grado di umidità. L'unità non ha potenza sufficiente per essiccare ulteriormente il legname.

Allo stesso modo, non dovrebbero esserci perdite d'aria esterne sostanziali nella stanza. Quest'area di stoccaggio controllata dal DH potrebbe essere utilizzata anche in ambienti umidi per conservare prodotti in corso di lavorazione o finiti, evitando così un indesiderato riassorbimento di umidità. Sebbene tale stoccaggio richieda un piccolo sforzo, il vantaggio è un prodotto di qualità superiore e l'assenza di reclami da parte dei clienti.

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Il contenuto di umidità dei componenti del legno deve essere monitorato per assicurarsi che non si verifichino inutili aumenti o perdite di umidità. Una volta che il contenuto di umidità cambia sensibilmente, ci vorrà molto tempo per ripristinare il corretto livello di umidità del legno. Infatti, lavorare legno con un contenuto di umidità errato è un grande spreco di tempo e denaro.

Una corretta gestione durante tutto il processo produttivo impedirà che ciò accada. Componenti, parti o persino prodotti finali in legno troppo secchi, con un contenuto di umidità inferiore al 5%, sono difficili da ripristinare alla loro qualità precedente.

La procedura migliore è quella di collocare il legno in una stanza con un'umidità relativa superiore di circa 1 punto percentuale rispetto a quella prevista. La stanza dovrebbe inoltre essere dotata di diverse ventole per muovere l'aria e distribuirla sulle superfici in legno, quindi attendere il tempo necessario affinché il contenuto di umidità si stabilizzi; diverse settimane o più.

Parti o componenti in legno troppo umidi possono spesso essere riasciugati con successo. Tuttavia, è difficile riasciugare con successo un prodotto finito. Se l'elevato contenuto di umidità è dovuto a condizioni di conservazione inadeguate, il legno può solitamente essere collocato in un ambiente caldo con un'umidità EMC inferiore di 1 o 2 punti percentuali rispetto al contenuto di umidità richiesto. Un po' di calore accelererà il processo di essiccazione. Il legno deve rimanere in questo ambiente finché il nucleo non ha raggiunto il corretto contenuto di umidità e non solo per il tempo necessario affinché gli strati esterni raggiungano il corretto contenuto di umidità.

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Abbiamo parlato del contenuto di umidità del legno, ma non abbiamo ancora indicato la definizione di contenuto di umidità.

La definizione rigorosa di contenuto di umidità del legno è il peso dell'acqua contenuta in un pezzo di legno rispetto al peso di quest'ultimo a secco in forno. Il contenuto di umidità è sempre espresso in percentuale (%), quindi moltiplichiamo il risultato per 100.

Misuriamo la quantità d'acqua pesando il pezzo di legno, quindi essiccandolo in forno a 215 °C per 12-36 ore, finché il legno non è asciutto. Infine, ripesiamo il pezzo dopo l'essiccazione in forno.

La differenza tra i due pesi è la quantità d'acqua presente nel legno prima dell'essiccazione. Il peso finale è il peso a secco in forno.