Il legno termotrattato resiste meglio all'umidità?

Cos'è il legno termotrattato e come la modifica termica migliora la resistenza all'umidità?

Definizione e processo di modifica termica nel legno termotrattato

Quando il legno viene sottoposto a trattamento termico, è soggetto a un processo speciale di riscaldamento senza l'uso di sostanze chimiche. La temperatura varia da circa 180 gradi Celsius fino a circa 220 in camere riempite di vapore. Cosa accade all'interno? In pratica, questa trasformazione comprende tre fasi principali. La prima è la fase di essiccazione, durante la quale tutta l'umidità viene rimossa dal legno. Successivamente, si aumenta notevolmente il calore, che degrada le parti del legno che assorbono facilmente l'acqua. Infine, avviene un raffreddamento lento per garantire che il legno mantenga la sua stabilità dopo il trattamento. Questo metodo si differenzia dai tradizionali trattamenti sotto pressione perché non viene aggiunta alcuna sostanza tossica per preservare il legno. Si tratta invece esclusivamente degli effetti prodotti dall'esposizione del legno a temperature elevate, rendendolo più duraturo e resistente ai danni causati dall'umidità nel tempo.

Come il Trattamento Termico Riduce l'Igroscopicità e l'Affinità con l'Acqua

Quando la modifica termica decompone l'emiceullulosa, che è la parte del legno che trattiene maggiormente l'umidità, riduce i gruppi idrossilici di circa la metà, secondo una ricerca dell'Istituto di Scienza del Legno dello scorso anno. Ciò fa sì che il legno assorba complessivamente molta meno acqua rispetto al legno non trattato, tra il 30 e il 40 percento in meno. Ciò che è particolarmente interessante è quanto stabile rimanga il contenuto di umidità a equilibrio anche quando i livelli di umidità raggiungono il 90%. Questo significa che c'è una probabilità molto minore che il legno si espanda o contragga in modo imprevisto, un fenomeno che può causare problemi sia ai costruttori che ai produttori di mobili.

Panoramica Scientifica: Principali Cambiamenti Strutturali Durante la Modifica Termica

L'esposizione al calore induce due cambiamenti strutturali fondamentali:

1. Reticolazione della lignina : Forma legami resistenti all'umidità che migliorano la stabilità dimensionale
2. Cristallinità della cellulosa : Riduce lo spazio tra le microfibrille, limitando la penetrazione dell'acqua

Uno studio del 2021 su Scienza e Tecnologia del Legno hanno scoperto che queste trasformazioni riducono la deformazione legata all'umidità del 40-60%, spiegando perché il legno termotrattato mantiene l'integrità della forma in condizioni di umidità.

Modifiche chimiche nel legno durante il trattamento termico che migliorano la resistenza all'umidità

Degradazione delle emicellulose e il suo ruolo nella riduzione dell'assorbimento di umidità

La pirolisi controllata durante il trattamento termico decompone le emicellulose, eliminando fino all'85% dei gruppi acetilici, principali siti di legame con l'acqua. Questa degradazione riduce la capacità del legno di assorbire e trattenere l'umidità fino al 50% rispetto al legno non trattato, alterandone fondamentalmente il comportamento igroscopico.

Modifiche strutturali della lignina e della cellulosa nel legno termotrattato

Il processo termico provoca tre cambiamenti chimici sinergici:

1. Ristrutturazione della lignina : Le reazioni di reticolazione aumentano l'idrofobicità
2. Cristallizzazione parziale della cellulosa : Riduce i gruppi idrossili accessibili del 30-40%
3. Depolimerizzazione dell'emicitellulosa : Rimuove gli agenti igroscopici a base di zucchero

Queste modifiche riducono collettivamente l'affinità con l'acqua preservando al contempo la resistenza meccanica.

Riduzione dei Gruppi Idrossilici e Miglioramento Complessivo della Repellenza all'Acqua

Quando il legno viene sottoposto a trattamento termico, vengono interessate le aree amorfe della struttura della cellulosa, dove i gruppi idrossilici (-OH) normalmente trattengono le molecole d'acqua. Quello che accade successivamente è piuttosto interessante: l'energia superficiale cambia drasticamente. Invece di essere idrofila con valori di circa 45-50 mN/m, il legno diventa idrofobo con valori che scendono a circa 28-32 mN/m. Ciò significa che l'acqua piovana rimane sulla superficie formando delle gocce invece di penetrare nel materiale. Anche i test hanno mostrato risultati impressionanti: dopo essere stati immersi per 24 ore consecutive, campioni termotrattati assorbono approssimativamente il 60 percento in meno di umidità rispetto al legno non trattato nelle stesse condizioni.

Approfondimenti dalla Ricerca: Analisi Chimica del Legno Termotrattato

Recenti studi di spettroscopia FTIR confermano che il trattamento termico:

• Riduce il contenuto di emicellulosa del 42–65%, a seconda della specie
• Aumenta la concentrazione relativa della lignina dal 25–30% al 35–40%
• Genera legami estere resistenti all'idrolisi

Queste variazioni chimiche spiegano perché il legno termotrattato mantiene un contenuto di umidità di equilibrio (EMC) inferiore al 12% anche a un'umidità relativa del 90%.

Contenuto di Umidità di Equilibrio (EMC) Inferiore nel Legno Termotrattato: Cause e Vantaggi

Il legno modificato termicamente raggiunge fino al 50% di contenuto di umidità di equilibrio in meno rispetto al legno non trattato, trasformandone la risposta all'umidità ambientale.

Comprensione della Riduzione dell'EMC nel Legno Trattato Termicamente in Funzione dell'Umidità Variabile

L'esposizione a temperature comprese tra 180°C e 230°C degrada l'emiceullulosa e riduce la densità dei gruppi ossidrilici, principali responsabili dell'assorbimento di umidità. Ciò determina che il legno termotrattato mantenga 9–12% UME all'85% di umidità relativa. A differenza del legname non trattato, che si espande in condizioni di umidità, il legno modificato presenta una variazione dimensionale pari a circa l'1%.

Dati comparativi: livelli di UME nel legno non trattato rispetto al legno termicamente modificato

Una metanalisi del 2024 su 27 specie legnose ha rivelato:

Questa stabilità persiste nei cicli: il legno termotrattato riassorbe soltanto 35%dell'umidità espulsa durante la reidratazione, contro il 90% nei campioni non trattati.

Vantaggi di prestazione a lungo termine dovuti a un contenuto di umidità stabile

L'EMC ridotto offre benefici misurabili:

• 12–15 anni di estensione della vita utile nelle applicazioni per pavimentazioni
• riduzione dell'83% delle richieste per marciume fungino (Associazione per la Protezione del Legno 2023)
• Eliminazione della manutenzione legata alla deformazione in climi umidi

Mantenendo l'umidità interna al di sotto del 10%, il legno trattato termicamente resiste sia al degrado biologico che allo stress meccanico, rendendolo ideale per infissi esterni, saune e altri ambienti ad alta umidità.

Stabilità dimensionale del legno modificato termicamente in ambienti umidi ed esterni

Come il trattamento termico minimizza dilatazione e restringimento in condizioni di umidità

Quando il legno subisce un trattamento termico, l'emice llulosa si decompone e i gruppi idrossilici diminuiscono, riducendo di circa il 60% l'assorbimento di umidità. Una ricerca pubblicata lo scorso anno nelle scienze dei materiali ha mostrato che il legno termotrattato mantiene all'incirca solo il 40% della reattività al cambio di umidità rispetto al legno normale. Test effettuati ad alta umidità (circa il 90%) hanno rivelato una riduzione del rigonfiamento e del restringimento compresa tra il 60 e il 70%. Ciò che accade all'interno è altrettanto interessante: le pareti cellulari iniziano a formare polimeri idrofobici che agiscono essenzialmente come barriere contro l'espansione e la contrazione causate dalle normali variazioni di umidità nell'ambiente.

Prestazioni del legno termotrattato in condizioni climatiche variabili

I test hanno rilevato che il legno termotrattato varia dimensionalmente di circa lo 0,8 percento o meno quando è esposto a livelli di umidità compresi tra il 30 e il 90 percento per un periodo di due settimane. Osservazioni sul campo in quelle regioni particolarmente fredde, dove le temperature possono scendere fino a meno 25 gradi Celsius in inverno e salire fino a più 35 in estate, mostrano anche un dato interessante. L'intonaco in Thermowood mantiene l'allineamento entro circa 1,2 millimetri al metro dopo essere stato esposto per ben cinque anni. In realtà, questo risultato è tre volte migliore rispetto a quello tipicamente ottenuto con le comuni alternative di legno trattato sotto pressione. Il motivo? Durante il trattamento la struttura cellulare viene modificata, impedendo al legno di assorbire acqua attraverso i microcanali interni. Ciò significa che si accumula meno stress all'interno del materiale durante i ripetuti cicli di gelo e disgelo tipici dei climi più freddi.

Caso di studio: Legno termotrattato in applicazioni per pavimentazioni esterne e facciate

Uno studio quinquennale sui pavimenti in ceneri termotrattate in ambienti costieri del Mar Baltico ha mostrato:

• Assorbimento idrico : 23% inferiore rispetto al legno non trattato
• Formazione di fessurazioni : variazione di larghezza dello 0,5% contro l'2,1% nel cedro
• Fessurazione superficiale : profondità media di 0,8 mm contro 2,4 mm nei legni duri tropicali

Le facciate realizzate con questo materiale hanno richiesto il 73% in meno di aggiustamenti successivi all'installazione rispetto ai legnami convenzionali.

Approfondimento settoriale: Alta stabilità senza preservanti chimici

Analizzando le ultime cifre del settore della lavorazione del legno nel 2024, circa l'84 percento dei produttori di architetture utilizza legno termicamente modificato quando necessitano di un materiale duraturo e preciso per progetti esterni. Perché? Questo tipo di legno mantiene il contenuto di umidità al di sotto del 6% anche in condizioni climatiche normali, posizionandosi così allo stesso livello dei materiali compositi plastici, pur degradandosi naturalmente nel tempo. Ciò che rende possibile questo fenomeno non sono sostanze chimiche sofisticate aggiunte successivamente, ma ciò che avviene naturalmente durante il riscaldamento del legno. Durante il processo, la lignina presente all'interno si trasforma effettivamente in strutture reticolari stabili, simili alla caramellizzazione dello zucchero, conferendo al legno le sue proprietà speciali senza necessità di trattamenti aggiuntivi.

Assorbimento di Umidità e Prestazioni Relative all'Acqua del Legno Trattato Termicamente

Risultati Sperimentali sull'Assorbimento di Umidità nel Legno Modificato Termicamente

La ricerca indica che il legno trattato termicamente assorbe circa il 35-50 percento in meno di umidità rispetto al legno non trattato normale quando è posto in ambienti simili. Analizzando i dati di uno studio pubblicato nella serie di conferenze IOP nel 2021, è emerso qualcosa di interessante riguardo al pino specificamente modificato termicamente. Il legno trattato ha effettivamente raggiunto il punto di equilibrio di umidità circa 2,3 volte più velocemente rispetto ai campioni di legno normale, fermandosi al solo 12% di umidità anche quando esposto a livelli di umidità molto elevati come il 90%. Perché accade questo? Si scopre che il processo di riscaldamento decompone una sostanza chiamata emicellulosa all'interno della struttura del legno. E indovina un po'? Questo particolare componente rappresenta circa l'85% dell'umidità che il legno normale tende naturalmente ad assorbire.

Comportamento sotto Esposizione Ciclica all'Umidità e Implicazioni nel Mondo Reale

Quando esposto a cicli ripetuti di umidità dal 30 al 90%, il legno trattato termicamente dimostra:

• 72% in meno di variazione dimensionale rispetto al legno non trattato (secondo lo standard di durabilità EN 335)
• Nessuna formazione di crepe dopo oltre 50 cicli
• Adesione costante per vernici e rivestimenti

Questa prestazione affidabile lo rende particolarmente adatto per bagni, saune e strutture costiere dove sono comuni oscillazioni quotidiane di umidità.

Confronto diretto: legno termotrattato vs. legno non trattato nell'affinità all'acqua

I test di immersione in laboratorio evidenziano differenze marcate:

La riduzione permanente dei gruppi idrossilici attraverso la modifica termica crea una struttura cellulare idrofobica, riducendo l'affinità con l'acqua del 54–68% tra le diverse specie.

Domande Frequenti

Che cos'è il legno termotrattato?

Il legno termotrattato è un legno sottoposto a un processo di trattamento termico senza l'uso di sostanze chimiche. Questo trattamento ne migliora la durabilità e la resistenza all'umidità.

In che modo la modifica termica riduce l'assorbimento di acqua del legno?

La modifica termica comporta la degradazione delle emicellulose, la riduzione dei gruppi idrossilici e l'aumento del contenuto di lignina, fattori che contribuiscono tutti a un minor assorbimento di acqua.

Quali vantaggi offre il legno termotrattato?

Il legno termotrattato offre maggiore resistenza all'umidità, stabilità dimensionale, vita utile più lunga e minori problemi di marciume fungino. È ideale per applicazioni esterne.

Il legno termotrattato è ecologico?

Sì, il processo non utilizza sostanze chimiche e potenzia le proprietà naturali del legno, rendendolo ecologico e sostenibile.