Lo sviluppo dei prodotti a base legno

Se nell’Ottocento l’impiego di macchine utensili ha contribuito allo sviluppo della standardizzazione del legno, nel Novecento è la collaborazione con altri materiali come le colle, a rendere il legno un prodotto sempre più ingegnerizza- to. Questo processo di ingegnerizzazione ha, in un certo modo, snaturato il va- lore del prodotto ligneo, la cui funzione e applicazione, fin dall’antichità, erano progettate a monte del processo di taglio e in relazione alla crescita dell’albero, a seconda delle condizioni climatiche e dell’inclinazione del fusto27_{. D’altro canto,} il legno ingegnerizzato è frutto del lavoro dell’uomo e degli sviluppi della ricer- ca e della tecnica; il legno ingegnerizzato offre ai progettisti nuove opportunità di espressione e di definizione di forme e regole in funzione dello sviluppo della capacità di calcolo e di lavorazione della materia prima.

La categoria di prodotti a base di legno è molto variegata, tra tutti, vi è il legno lamellare, sviluppato in parallelo alle innovazioni nell’ambito della metal- lurgia. Con la ghisa prima e l’acciaio poi, sono stati realizzati sistemi di connet- tori (chiodi, perni, bulloni o anelli) per collegare più tavole lignee e realizzare un prodotto finale compatto, capace di sfruttare e combinare tra loro28 _{le pro-} prietà di ciascun elemento ligneo impiegato. Il successivo sviluppo e impiego di collanti (in sostituzione dei perni) ha permesso di realizzare prodotti ancora più performanti e dalle caratteristiche variabili in funzione della modalità in cui la colla viene impiegata (fig. 08); le lavorazioni e gli scopi di tali lavorazioni possono essere così riassunti:

- collegamenti puntuali tra le teste di elementi: viene effettuata una lavora- zione detta a pettine che permette di aumentare la superficie di contatto tra gli elementi da collegare; questa lavorazione consente la realizzazione di pilastri e travi di grande lunghezza, con proprietà di elevata resistenza meccanica anche del giunto;

- collegamenti estesi tra tavole o piallacci sovrapposti: servono a produrre travi lamellari o pannelli, caratterizzati da un’elevata resistenza meccanica frutto della disposizione degli strati, le cui fibre possono seguire la stessa direzione tipo LVL - Laminated Veneer Lumber, oppure essere incrociate tipo X-Lam; - miscele di fibre: servono a produrre pannelli e la gamma di tali prodotti

disponibili sul mercato è molto ampia; alcuni si distinguono per le loro caratteristiche isolanti, altri possono essere impiegati come pannelli di ri- vestimento, di irrigidimento per telai o anche a fini strutturali.

L’introduzione sul mercato di prodotti ottenuti attraverso le lavorazioni ap- pena descritte, ha comportato due importanti modifiche nella filiera produttiva del legno. In primo luogo la possibilità di utilizzare materiale ottenuto dallo scarto di lavorazione, come scaglie o materiali fibrosi, per produrre pannelli, oppure piallacci per realizzare prodotti stratificati come LVL - Laminated Veneer

Lumber. In secondo luogo la possibilità di selezionare le parti di legno da utiliz-

zare per il prodotto finale in relazione a specifiche esigenze, come migliorare le prestazioni meccaniche attraverso la selezione di elementi lignei privi di difetti, oppure conferire maggiore pregio al prodotto utilizzando sulle parti esposte tavole di specie come rovere, faggio, robinia o quercia (latifoglie).

I prodotti a base di legno ottenuti dall’unione mediante colle di tavole29 _o

piallacci, si possono ordinare in cinque tipologie:

- il legno bilama o trilama, comunemente usato per la realizzazione di telai leg- geri, è composto da due o tre lamelle (collegate longitudinalmente a pettine)

incollate tra loro, con fibre parallele e dimensione comprese tra i 140 e 240 mm in altezza, gli 80 e 200 mm in larghezza (Giachino, 2013, p. 86); - il legno lamellare, ottenuto tramite l’incollaggio di lamelle e tavole con fibre

parallele il cui spessore può essere al massimo di 45 mm (spessori inferiori ai 35 mm sono utilizzati per realizzare elementi curvi). Questo prodotto a base di legno è riconosciuto anche con il termine glulam, dall’inglese glued

laminated timber e fa riferimento alla norma EN 14080:2013. Le dimensioni

degli elementi così prodotti sono variabili in relazione al numero di strati di lamelle, al loro spessore e alla specie utilizzata; generalmente la larghezza del prodotto finale è compresa tra i 60 e i 240 mm, l’altezza può superare il metro e la lunghezza può raggiungere i 30m;

- i pannelli a tavole incrociate, comunemente detti X-Lam30_{, vengono im-} piegati per realizzare strutture a setti portanti. Questa tecnologia è stata introdotta sul mercato negli anni Novanta e per anni l’Austria ha dete- nuto nel proprio territorio le più importanti aziende produttrici in questo settore31_{. La produzione di pannelli X-Lam è complessa, richiede macchi-} nari specifici e processi molto controllati (fig. 09);

- il legno microlamellare, noto come LVL - Laminated Veneer Lumber, è re- alizzato attraverso la sovrapposizione di sottili piallaci, disposti con fibre parallele, incollati e pressati l’uno con l’altro. È una tipologia di prodotto che non ha ancora trovato sviluppo nel contesto aziendale italiano, e ciò ne ha determinato uno scarso impiego nonostante i comportamenti meccanici siano migliori rispetto al più conosciuto legno lamellare32_{. Il LVL è un pro-} dotto altamente complesso da produrre e richiede una quantità maggiore di colla, poiché gli strati dei piallacci impiegati sono inferiori ai 4 mm; - il compensato strutturale, realizzato sovrapponendo piallacci i cui strati

sono disposti ortogonalmente l’uno con l’altro; il compensato strutturale è costoso da produrre e trova scarsa applicazione in ambito edilizio. In tal caso quello più diffuso è il compensato marino33_{, sviluppato nel settore} nautico e impiegato anche come pannello strutturale.

I prodotti a base di fibre di legno unite mediante colle34 _{sono generalmen-} te meno resistenti dal punto di vista meccanico rispetto a quelli prodotti im- piegando strati di tavole o piallacci di legno: la parte di legno contenuta nel

08. Prodotti a base di legno più diffusi in Euro- pa (fonte Ramage et al., 2017). La maggior parte dei prodotti sono ottenuti dall’incollaggio di diversi elementi in legno, sono più rari i casi in cui vengono utilizzati connettori come chiodi o graffe e quindi sistemi di assemblaggio a secco. Prodotti a base

di legno Parallel Strand Lumber (PSL) Laminated Veneer Lumber (LVL) Glulam Strucutal Insulating Panel (SIP) X-Lam o CLT Cross Laminated Timber Pannelli a tavole inchiodate Elementi in

legno utilizzati Scaglie Piallacci Tavole Scaglie Tavole Tavole

Applicazione Elementi telaio _strutturale Elementi telaio _strutturale Elementi telaio _strutturale

Pannello strutturale, orizzontale e verticale Pannello strutturale, orizzontale e verticale Pannello strutturale, orizzontale e verticale

prodotto finale è scomposta in numerose particelle, private delle proprietà che caratterizzano le fibre del legno. In questo modo si possono comunque realiz- zare pannelli resistenti alle sollecitazioni meccaniche, soprattutto per irrigidire e controventare i telai in legno. In funzione delle dimensioni delle fibre, i prodotti possono essere classificati nelle seguenti categorie (CNR 2018/4.3.2.2.3 - Pan- nelli a base di legno; UNI EN 14915:2017):

- compensato (UNI EN 636:2015), pannello ottenuto dalla stratificazione di più piallacci;

- pannelli di scaglie orientate (UNI EN 300:2006); conosciuto anche come OSB - Oriented Strand Board, si tratta di un pannello a scaglie di legno, le cui fibre sono disposte su piani paralleli, tra loro incollate e pressate; - pannello di particelle (truciolati) UNI EN 312:2010;

- pannelli di fibre, UNI EN 622-1:2004, che si distinguono in base all’u- midità contenuta nelle fibre in legno: pannelli per via umida (fibre con umidità superiore al 20%) sono i pannelli ad alta densità, HB - Hard Board (densità media compresa tra 900-1000 kg/mc, con spessori dai 3 ai 9 mm); pannelli per via secca (fibre con umidità inferiore o uguale al 20%) sono invece pannelli con bassa e media densità, MDF - Medium Density Fibre-

board (la cui densità è compresa tra i 450-850 kg/mc).

Realizzare prodotti a base di fibre o di scaglie richiede un elevato dispendio energetico, sia nella lavorazione della materia prima perché i processi di tritu- razione e di pressione avvengono ad alte temperature, che nella fase di smalti- mento in quanto la combinazione del legno con materiali leganti rende difficile lo smaltimento del prodotto a fine vita. Tale problematica emerge chiaramente nelle valutazioni di impatto ambientale, che possono diventare un fattore deter- minante nella selezione dei prodotti da costruzione. I prodotti a base di legno e colle oltre a riportare la certificazione CE, obbligatoria per il commercio e l’utilizzo dei prodotti lignei, sono spesso accompagnati dalla certificazione vo- lontaria Environmental Product Declaration (EPD)35_{, utile a descrivere i parametri} ambientali più significativi del prodotto e a caratterizzare il suo impatto nelle varie fasi del ciclo di vita in riferimento alle norme della serie ISO 14040 (Gia- chino, 2013, p. 89). 09. Produzione dei pannelli X-Lam: applicazio- ne della colla poliuretanica per la disposizione dello strato successivo di tavole in lengo, con orditura ortogonale rispetto lo strato sottostan- te. Davide Maria Giachino

I collanti sono uno dei principali fattori di innovazione nel settore della la- vorazione del legno più recente. A partire dal XX secolo colle e collanti hanno contribuito a realizzare prodotti innovativi per costruire strutture altrettanto in- novative, sia dal punto di vista morfologico per complessità di elementi e colle- gamenti, che in altezza: si pensi che il Treet di Bergen in Norvegia (ARTEC-AS, 2016), realizzato con un sistema costruttivo misto composto da elementi piani tipo X-Lam e lineari in lamellare, tocca quota 49 m, un’altezza che difficilmente si può raggiungere esclusivamente con l’impiego di legno massiccio.

La colla per il legno è stata introdotta sul mercato dal falegname tedesco Karl Friedrich Otto Hetzer (1846-1911) che brevettò anche differenti tecnologie per realizzare prodotti in legno a partire da elementi più piccoli; egli brevettò anche un sistema per realizzare elementi curvi36_{, sempre a partire da piccoli elementi il} legno. Fino ai primi anni XX secolo la colla più diffusa era la casaeina, un legante di origine animale la cui produzione era laboriosa e costosa (Jeska, Pascha, 2015, p. 38), successivamente si produssero le resine sintetiche, più economiche e comun- que adatte anche all’impiego strutturale37_{. La tecnologia si è evoluta al punto tale} che oggi i prodotti a base di legno presentano prestazioni di resistenza o durabilità superiori anche dell’80% rispetto al legno naturale perché l’incollaggio conferisce un elevato grado di omogeneità al prodotto finale (Jeska, Pascha, 2015, p. 41).

Nel riconoscere i prodotti di questo tipo (legni ricomposti, miscele legno-po- limero, ecc.) è possibile chiedersi fino a che punto si stiano osservando prodotti di legno, quale sia il confine tra materiale naturale e materiale artificiale e quali siano le ricadute dal punto di vista della sostenibilità ambientale: nella prospetti- va dei prodotti naturartificiali (Tatano, 2006), il suddetto confine è infatti meno distinto e la sostenibilità, affidata alla naturalità di un prodotto, si declina invece al proprio impatto con l’ambiente e al suo ritorno a materia o risorsa nuova, per mano della natura o della tecnica umana. Lo sviluppo delle tecnologie della produzione dei materiali a base legno ha permesso di ottenere prodotti con caratteristiche paragonabili a quelle degli elementi plastici38_{, con l’indubbio be-} neficio di ottimizzare la quantità di materia impiegata ma portando alla perdita delle caratteristiche originali del legno massiccio (igrometria, anisotropia legata alle fibre, ecc.). Con l’introduzione di nuovi strumenti per la lavorazione (dalle macchine CNC ai contemporanei robot) la tendenza che sviluppa materiali a base legno dalle alte prestazioni si è rafforzata in quanto tali prodotti non sono limitati dalle proprietà naturali del materiale, in termini di forma e di irregola- rità ad esempio; inoltre i prodotti a base di legno possono essere più facilmente plasmati e lavorati, perché la materia è più omogenea.

Ciò consente di ridefinire le forme e le tensioni a cui possono essere sotto- posti i vari elementi costruttivi che compongono un edificio, giungendo ad introdurre anche nuovi linguaggi strutturali, come nel caso di Shigeru Ban che ha progettato il giunto degli elementi del telaio in legno del Tamedia Centre di Zurigo (2011) o di Yves Weinend che ha sviluppato un collegamento legno-le- gno tra elementi piani portanti nel Teatro Vidy a Losanna (2017).