Queste marcature IPPC su un pallet di legno indicano KD: essiccato al forno, HT: trattato termicamente e DB: scortecciato. In sostanza, tutti i materiali da imballaggio in legno esportati in uno stato membro dell’IPPC devono avere un timbro come questo.

Quando il legno verde si asciuga, l’acqua libera dalla cella lumina, trattenuta solo dalle forze capillari, è la prima ad andare. Le proprietà fisiche, come la forza e il restringimento, non sono generalmente influenzate dalla rimozione dell’acqua libera. Il punto di saturazione della fibra (FSP) è definito come il contenuto di umidità al quale l’acqua libera dovrebbe essere completamente sparita, mentre le pareti cellulari sono sature di acqua legata. Nella maggior parte dei tipi di legni, il punto di saturazione delle fibre è compreso tra il 25 e il 30% di umidità. Siau (1984) ha riferito che il punto di saturazione delle fibre X fsp {\displaystyle X_{\text{fsp}}}

(kg/kg) è in funzione della temperatura T (°C) secondo la seguente equazione: X fsp = 0.30 − 0.001 ( T − 20 ) {\displaystyle X_{\text{fsp}}=0.30-0.001(T-20)\;}

(1.2)

Keey et al. (2000) utilizzare una diversa definizione del punto di saturazione della fibra (tenore di umidità di equilibrio del legno in un ambiente di umidità relativa del 99%).

Molte proprietà del legno mostra un notevole cambiamento, in quanto il legno viene essiccato al di sotto del punto di saturazione delle fibre, tra cui:

1. volume (preferibilmente non di contrazione si verifica fino a qualche vincolato acqua è perduto, che è, fino a quando il legno viene essiccato sotto FSP);
2. forza (punti di forza, che generalmente aumentano costantemente come il legno viene essiccato sotto la FSP (Desch e Dinwoodie, 1996), tranne che per impatto-resistenza a flessione e, in alcuni casi, tenacità);
3. resistività elettrica, che aumenta molto rapidamente con la perdita di acqua legata quando il legno si asciuga sotto il FSP.

Contenuto di umidità all’equilibrioedit

Il legno è una sostanza igroscopica. Ha la capacità di assorbire o emettere umidità sotto forma di vapore. L’acqua contenuta nel legno esercita una propria pressione di vapore, che è determinata dalla dimensione massima dei capillari riempiti d’acqua in qualsiasi momento. Se la pressione del vapore acqueo nello spazio ambiente è inferiore alla pressione del vapore all’interno del legno, avviene il desorbimento. I capillari di dimensioni maggiori, che sono pieni d’acqua al momento, si svuotano prima. La pressione di vapore all’interno del legno cade quando l’acqua viene successivamente contenuta in capillari più piccoli. Alla fine si raggiunge uno stadio in cui la pressione di vapore all’interno del legno è uguale alla pressione di vapore nello spazio ambiente sopra il legno e l’ulteriore desorbimento cessa. La quantità di umidità che rimane nel legno in questa fase è in equilibrio con la pressione del vapore acqueo nello spazio ambiente, ed è chiamata il contenuto di umidità di equilibrio o EMC (Siau, 1984). A causa della sua igroscopicità, il legno tende a raggiungere un contenuto di umidità che è in equilibrio con l’umidità relativa e la temperatura dell’aria circostante.

L’EMC del legno varia significativamente con l’umidità relativa ambientale (funzione della temperatura), in misura minore con la temperatura. Siau (1984) ha riferito che il CEM varia anche leggermente con le specie, lo stress meccanico, la storia di essiccazione del legno, la densità, il contenuto di estrattivi e la direzione di assorbimento in cui avviene il cambiamento di umidità (cioè adsorbimento o desorbimento).

Contenuto di umidità del legno in serviceEdit

Il legno mantiene le sue caratteristiche igroscopiche dopo la sua messa in uso. Viene quindi sottoposto a umidità fluttuante, il fattore dominante nel determinare il suo EMC. Queste fluttuazioni possono essere più o meno cicliche, come cambiamenti diurni o cambiamenti stagionali annuali.

Per ridurre al minimo i cambiamenti nel contenuto di umidità del legno o il movimento di oggetti in legno in servizio, il legno viene solitamente essiccato ad un contenuto di umidità che è vicino alle condizioni medie EMC a cui sarà esposto. Queste condizioni variano per gli usi interni rispetto agli usi esterni in una determinata posizione geografica. Ad esempio, secondo lo standard australiano per la qualità dell’essiccazione del legname (AS/NZS 4787, 2001), si raccomanda che il CEM sia del 10-12% per la maggior parte degli stati australiani, anche se i casi estremi sono fino al 15-18% per alcuni luoghi nel Queensland, nel Territorio del Nord, nell’Australia occidentale e in Tasmania. Tuttavia, l’EMC è a partire dal 6 al 7% in case e uffici asciutti riscaldati centralmente o in edifici permanentemente climatizzati.

Restringimento e gonfiamentomodifica

Restringimento e gonfiore possono verificarsi nel legno quando il contenuto di umidità viene modificato (Stamm, 1964). Il restringimento si verifica quando il contenuto di umidità diminuisce, mentre il gonfiore si verifica quando aumenta. La variazione del volume non è uguale in tutte le direzioni. Il più grande cambiamento dimensionale si verifica in una direzione tangenziale agli anelli di crescita. Il restringimento dal midollo verso l’esterno, o radialmente, è solitamente considerevolmente inferiore al restringimento tangenziale, mentre il restringimento longitudinale (lungo il grano) è così leggero da essere solitamente trascurato. Il restringimento longitudinale è compreso tra lo 0,1% e lo 0,3%, in contrasto con i restringimenti trasversali, che vanno dal 2% al 10%. Il restringimento tangenziale è spesso circa il doppio rispetto alla direzione radiale, anche se in alcune specie è fino a cinque volte più grande. Il restringimento è di circa il 5% al 10% nella direzione tangenziale e circa il 2% al 6% nella direzione radiale (Walker et al., 1993).

Il restringimento trasversale differenziale del legno è correlato a:

1. l’alternanza di incrementi del legno tardivo e del legno precoce all’interno dell’anello annuale;
2. l’influenza dei raggi del legno sulla direzione radiale (Kollmann e Cote, 1968);
3. le caratteristiche della struttura della parete cellulare come le modifiche dell’angolo microfibril e le fosse;
4. la composizione chimica della lamella centrale.

L’essiccazione del legno può essere descritta come l’arte di garantire che i cambiamenti dimensionali lordi attraverso il restringimento siano limitati al processo di essiccazione. Idealmente, il legno viene essiccato a quel contenuto di umidità di equilibrio che in seguito (in servizio) verrà raggiunto dal legno. Pertanto, ulteriori cambiamenti dimensionali saranno ridotti al minimo.

È probabilmente impossibile eliminare completamente il cambiamento dimensionale nel legno, ma l’eliminazione del cambiamento di dimensione può essere approssimata dalla modifica chimica. Ad esempio, il legno può essere trattato con sostanze chimiche per sostituire i gruppi idrossilici con altri gruppi funzionali idrofobici di agenti modificanti (Stamm, 1964). Tra tutti i processi esistenti, la modifica del legno con anidride acetica è stata notata per l’elevata efficienza anti-shrink o anti-swell (ASE) raggiungibile senza danni al legno. Tuttavia, l’acetilazione del legno è stata lenta per essere commercializzata a causa del costo, della corrosione e dell’intrappolamento dell’acido acetico nel legno. Esiste un ampio volume di letteratura relativa alla modificazione chimica del legno (Rowell, 1983, 1991; Kumar, 1994; Haque, 1997).

L’essiccazione del legno è un metodo per aggiungere valore ai prodotti segati delle industrie primarie di lavorazione del legno. Secondo l’Australian Forest and Wood Products Research and Development Corporation (FWPRDC), il legno duro segato verde, che viene venduto a circa $350 per metro cubo o meno, aumenta di valore a $2,000 per metro cubo o più con l’essiccazione e la lavorazione. Tuttavia, i processi di essiccazione convenzionali attualmente utilizzati spesso provocano significativi problemi di qualità da crepe, sia esternamente che internamente, riducendo il valore del prodotto. Ad esempio, nel Queensland (Anon, 1997), supponendo che il 10% del legno dolce essiccato sia svalutato di $200 per metro cubo a causa di difetti di essiccazione, i segatori stanno perdendo circa million 5 milioni all’anno. In Australia, la perdita potrebbe essere di million 40 milioni all’anno per il legno tenero e una quantità uguale o superiore per il legno duro. Pertanto, una corretta essiccazione in condizioni controllate prima dell’uso è di grande importanza nell’uso del legname, in paesi in cui le condizioni climatiche variano notevolmente in diversi periodi dell’anno.

L’essiccazione, se effettuata subito dopo l’abbattimento degli alberi, protegge anche il legname dal decadimento primario, dalle macchie fungine e dall’attacco di alcuni tipi di insetti. Gli organismi, che causano decadimento e macchia, generalmente non possono prosperare in legname con un contenuto di umidità inferiore al 20%. Molti, anche se non tutti, insetti nocivi possono vivere solo in legno verde.

Oltre ai vantaggi di cui sopra di essiccazione del legno, i seguenti punti sono anche significativi (Walker et al., 1993; Desch e Dinwoodie, 1996):

1. Il legname essiccato è più leggero e i costi di trasporto e movimentazione sono ridotti.
2. Il legname secco è più forte del legname verde nella maggior parte delle proprietà di resistenza.
3. I legni per impregnazione con conservanti devono essere asciugati correttamente se si vuole ottenere una penetrazione adeguata, in particolare nel caso di conservanti di tipo oleoso.
4. Nel campo della modifica chimica del legno e dei prodotti in legno, il materiale deve essere asciugato fino a un certo contenuto di umidità affinché si verifichino le reazioni appropriate.
5. Il legno secco generalmente lavora, lavora, rifinisce e incolla meglio del legno verde (anche se ci sono delle eccezioni; ad esempio, il legno verde è spesso più facile da girare rispetto al legno secco). Vernici e finiture durano più a lungo su legname secco.
6. Le proprietà di isolamento elettrico e termico del legno vengono migliorate mediante essiccazione.

La rapida essiccazione del legno subito dopo l’abbattimento migliora in modo significativo e aggiunge valore al legname grezzo. L’essiccazione consente una notevole economia a lungo termine razionalizzando l’uso delle risorse di legname. L’essiccazione del legno è quindi un’area di ricerca e sviluppo, che riguardano molti ricercatori e aziende del legno in tutto il mondo.

Meccanismi di movimento dell’umiditàedit

L’acqua nel legno si sposta normalmente da zone di più alto a zone di più basso contenuto di umidità (Walker et al., 1993). L’essiccazione inizia dall’esterno del legno e si sposta verso il centro, e l’essiccazione all’esterno è necessaria anche per espellere l’umidità dalle zone interne del legno. Il legno raggiunge successivamente l’equilibrio con l’aria circostante nel contenuto di umidità.

Umidità passagewaysEdit

La forza motrice del movimento dell’umidità è potenziale chimico. Tuttavia, non è sempre facile mettere in relazione il potenziale chimico nel legno con variabili comunemente osservabili, come la temperatura e il contenuto di umidità (Keey et al., 2000). L’umidità nel legno si muove all’interno del legno come liquido o vapore attraverso diversi tipi di passaggi, in base alla natura della forza motrice, (ad esempio pressione o gradiente di umidità) e variazioni nella struttura del legno (Langrish e Walker, 1993), come spiegato nella prossima sezione sulle forze motrici per il movimento dell’umidità. Queste vie sono costituite da cavità dei vasi, fibre, cellule del raggio, camere a fossa e loro aperture di membrana a fossa, spazi intercellulari e passaggi transitori della parete cellulare.

Il movimento dell’acqua avviene in questi passaggi in qualsiasi direzione, longitudinalmente nelle celle, così come lateralmente da cella a cella fino a raggiungere le superfici di essiccazione laterali del legno. La maggiore permeabilità longitudinale dell’alburno del legno duro è generalmente causata dalla presenza di vasi. La permeabilità laterale e il flusso trasversale sono spesso molto bassi nei legni duri. I vasi nei legni duri sono talvolta bloccati dalla presenza di tilosi e/o secernendo gomme e resine in alcune altre specie, come accennato in precedenza. La presenza di vene gengivali, la cui formazione è spesso il risultato della naturale risposta protettiva degli alberi alle lesioni, è comunemente osservata sulla superficie delle tavole segate della maggior parte degli eucalipti. Nonostante la frazione volumetrica generalmente più elevata dei raggi nei legni duri (in genere il 15% del volume del legno), i raggi non sono particolarmente efficaci nel flusso radiale, né le fosse sulle superfici radiali delle fibre sono efficaci nel flusso tangenziale (Langrish e Walker, 1993).

Moisture movement spaceEdit

Lo spazio disponibile per l’aria e l’umidità nel legno dipende dalla densità e dalla porosità del legno. La porosità è la frazione di volume dello spazio vuoto in un solido. Si dice che la porosità sia compresa tra l ‘ 1,2 e il 4,6% del volume secco della parete cellulare del legno (Siau, 1984). D’altra parte, la permeabilità è una misura della facilità con cui i fluidi vengono trasportati attraverso un solido poroso sotto l’influenza di alcune forze motrici, ad esempio gradiente di pressione capillare o gradiente di umidità. È chiaro che i solidi devono essere porosi per essere permeabili, ma non necessariamente segue che tutti i corpi porosi sono permeabili. La permeabilità può esistere solo se gli spazi vuoti sono interconnessi da aperture. Ad esempio, un legno duro può essere permeabile perché c’è intervessel pitting con aperture nelle membrane (Keey et al., 2000). Se queste membrane sono occluse o incrostate, o se le fosse sono aspirate, il legno assume una struttura a celle chiuse e può essere praticamente impermeabile. La densità è anche importante per i legni duri impermeabili perché più materiale della parete cellulare viene attraversato per unità di distanza, il che offre una maggiore resistenza alla diffusione (Keey et al., 2000). Quindi i legni più leggeri, in generale, si asciugano più rapidamente dei legni più pesanti. Il trasporto di fluidi è spesso flusso di massa (trasferimento di quantità di moto) per legni teneri permeabili ad alta temperatura mentre la diffusione avviene per legni duri impermeabili (Siau, 1984). Questi meccanismi sono discussi di seguito.

Forze motrici per il movimento dell’umiditàedit

Tre principali forze motrici utilizzate in diverse versioni di modelli di diffusione sono il contenuto di umidità, la pressione parziale del vapore acqueo e il potenziale chimico (Skaar, 1988; Keey et al., 2000). Questi sono discussi qui, compresa l’azione capillare, che è un meccanismo per il trasporto gratuito di acqua in legni teneri permeabili. La differenza di pressione totale è la forza trainante durante l’essiccazione sotto vuoto del legno.

Azione capillare

Le forze capillari determinano i movimenti (o l’assenza di movimento) dell’acqua libera. È dovuto sia all’adesione che alla coesione. L’adesione è l’attrazione tra l’acqua ad altre sostanze e la coesione è l’attrazione delle molecole in acqua tra loro.

Quando il legno si asciuga, l’evaporazione dell’acqua dalla superficie crea forze capillari che esercitano una trazione sull’acqua libera nelle zone di legno sotto le superfici. Quando non c’è più acqua libera nel legno le forze capillari non sono più importanti.

Differenze di umiditàmodifica

Il potenziale chimico è spiegato qui poiché è la vera forza trainante per il trasporto di acqua in fase liquida e vapore nel legno (Siau, 1984). L’energia libera di Gibbs per mole di sostanza è solitamente espressa come potenziale chimico (Skaar, 1933). Il potenziale chimico dell’aria insatura o del legno al di sotto del punto di saturazione della fibra influenza l’essiccazione del legno. L’equilibrio si verifica al contenuto di umidità di equilibrio (come definito in precedenza) del legno quando il potenziale chimico del legno diventa uguale a quello dell’aria circostante. Il potenziale chimico dell’acqua sorbita è una funzione del contenuto di umidità del legno. Pertanto, un gradiente di umidità del legno (tra la superficie e il centro), o più specificamente di attività, è accompagnato da un gradiente di potenziale chimico in condizioni isotermiche. L’umidità si ridistribuirà in tutto il legno fino a quando il potenziale chimico non sarà uniforme in tutto, risultando in un gradiente di potenziale zero all’equilibrio (Skaar, 1988). Si presume che il flusso di umidità che tenta di raggiungere lo stato di equilibrio sia proporzionale alla differenza di potenziale chimico e inversamente proporzionale alla lunghezza del percorso su cui agisce la differenza di potenziale (Keey et al., 2000).

Il gradiente nel potenziale chimico è correlato al gradiente del contenuto di umidità come spiegato nelle equazioni precedenti (Keey et al., 2000). Il modello di diffusione che utilizza il gradiente di contenuto di umidità come forza motrice è stato applicato con successo da Wu (1989) e Doe et al. (1994). Sebbene l’accordo tra i profili di contenuto di umidità previsti dal modello di diffusione basato sui gradienti di contenuto di umidità sia migliore a un contenuto di umidità inferiore rispetto a quelli più alti, non vi sono prove che suggeriscano che ci siano meccanismi di trasporto dell’umidità significativamente diversi che operano a un contenuto di umidità più elevato per questo legname. Le loro osservazioni sono coerenti con un processo di trasporto guidato dalla concentrazione totale di acqua. Il modello di diffusione è utilizzato per questa tesi sulla base di questa evidenza empirica che il gradiente di umidità è una forza trainante per l’essiccazione di questo tipo di legname impermeabile.

Le differenze di contenuto di umidità tra la superficie e il centro (gradiente, la differenza di potenziale chimico tra interfaccia e massa) spostano l’acqua legata attraverso i piccoli passaggi nella parete cellulare per diffusione. In confronto al movimento capillare, la diffusione è un processo lento. La diffusione è il meccanismo generalmente suggerito per l’essiccazione di legni duri impermeabili (Keey et al., 2000). Inoltre, l’umidità migra lentamente a causa del fatto che gli estrattivi tappano le piccole aperture della parete cellulare nel durame. Questo è il motivo per cui l’alburno si asciuga generalmente più velocemente del durame nelle stesse condizioni di essiccazione.

Direzioni di movimento dell’umidità per la diffusionemodifica

È stato riferito che il rapporto tra i tassi di diffusione longitudinale e trasversale (radiale e tangenziale) per il legno varia da circa 100 a un contenuto di umidità del 5%, a 2-4 a un contenuto di umidità del 25% (Langrish e Walker, 1993). La diffusione radiale è un po ‘ più veloce della diffusione tangenziale. Sebbene la diffusione longitudinale sia più rapida, è di importanza pratica solo quando i pezzi corti vengono asciugati. Generalmente le tavole di legno sono molto più lunghe che in larghezza o spessore. Ad esempio, una dimensione tipica di una tavola verde utilizzata per questa ricerca era di 6 m di lunghezza, 250 mm di larghezza e 43 mm di spessore. Se le tavole sono quarteriawn, la larghezza sarà nella direzione radiale mentre lo spessore sarà in direzione tangenziale, e viceversa per le tavole semplici. La maggior parte dell’umidità viene rimossa dal legno mediante movimento laterale durante l’asciugatura.

Cause di spaccature e fessurazioni durante l’essiccazione del legname e loro controllodit

La principale difficoltà riscontrata nell’essiccazione del legname è la tendenza dei suoi strati esterni ad asciugarsi più rapidamente di quelli interni. Se questi strati sono lasciati asciugare molto al di sotto del punto di saturazione della fibra mentre l’interno è ancora saturo, le sollecitazioni (chiamate sollecitazioni di essiccazione) sono impostate perché il restringimento degli strati esterni è limitato dall’interno bagnato (Keey et al., 2000). Si verifica una rottura nei tessuti del legno e di conseguenza si verificano spaccature e crepe se queste sollecitazioni attraverso il grano superano la resistenza attraverso il grano (legame fibra-fibra).

Il controllo efficace dei difetti di essiccazione in un processo di essiccazione consiste nel mantenere un equilibrio tra il tasso di evaporazione dell’umidità dalla superficie e il tasso di movimento verso l’esterno dell’umidità dall’interno del legno. Verrà ora spiegato il modo in cui l’essiccazione può essere controllata. Uno dei modi più riusciti di essiccazione del legno o condimento sarebbe essiccazione forno, dove il legno viene posto in un vano forno in pile e asciugato da vapore, e rilasciando il vapore lentamente.

Influenza della temperatura, dell’umidità relativa e del tasso di circolazione dell’ariamodifica

Le condizioni di essiccazione esterne (temperatura, umidità relativa e velocità dell’aria) controllano le condizioni al contorno esterne per l’essiccazione, e quindi il tasso di essiccazione, oltre a influenzare il tasso di movimento dell’umidità interna. La velocità di essiccazione è influenzata dalle condizioni di essiccazione esterne (Walker et al., 1993; Keey et al., 2000), come verrà ora descritto.

Temperatura Se l’umidità relativa è mantenuta costante, maggiore è la temperatura, maggiore è la velocità di asciugatura. La temperatura influenza la velocità di essiccazione aumentando la capacità di trattenere l’umidità dell’aria, nonché accelerando la velocità di diffusione dell’umidità attraverso il legno.

La temperatura effettiva in un forno di essiccazione è la temperatura del bulbo secco (solitamente indicata con Tg), che è la temperatura di una miscela vapore-gas determinata inserendo un termometro con un bulbo secco. D’altra parte, la temperatura del bulbo umido (TW) è definita come la temperatura raggiunta da una piccola quantità di liquido che evapora in una grande quantità di una miscela aria-vapore insatura. L’elemento sensibile alla temperatura di questo termometro viene mantenuto umido con un manicotto di tessuto poroso (panno) solitamente inserito in un serbatoio di acqua pulita. È necessario un flusso d’aria minimo di 2 m/s per evitare una zona di formazione di aria umida stagnante attorno al manicotto (Walker et al., 1993). Poiché l’aria passa sopra il manicotto bagnato, l’acqua viene evaporata e raffredda il termometro a bulbo umido. La differenza tra le temperature a bulbo secco e a bulbo umido, la depressione a bulbo umido, viene utilizzata per determinare l’umidità relativa da un grafico igrometrico standard (Walker et al., 1993). Una maggiore differenza tra le temperature a bulbo secco e a bulbo umido indica un’umidità relativa inferiore. Ad esempio, se la temperatura del bulbo secco è 100 °C e la temperatura del bulbo umido 60 °C, l’umidità relativa viene letta come 17% da un grafico igrometrico. Umidità relativa L’umidità relativa dell’aria è definita come la pressione parziale del vapore acqueo divisa per la pressione di vapore saturo alla stessa temperatura e pressione totale (Siau, 1984). Se la temperatura è mantenuta costante, le umidità relative più basse si traducono in tassi di essiccazione più elevati a causa dell’aumento del gradiente di umidità nel legno, risultante dalla riduzione del contenuto di umidità negli strati superficiali quando l’umidità relativa dell’aria è ridotta. L’umidità relativa è solitamente espressa in percentuale. Per l’essiccazione, l’altro parametro essenziale relativo all’umidità relativa è l’umidità assoluta, che è la massa di vapore acqueo per unità di massa di aria secca (kg di acqua per kg di aria secca). Tuttavia, è influenzato dalla quantità di acqua nell’aria riscaldata. Velocità di circolazione dell’aria Il tempo di asciugatura e la qualità del legno dipendono dalla velocità dell’aria e dalla sua circolazione uniforme. A una temperatura costante e umidità relativa, il più alto tasso di essiccazione possibile si ottiene dalla rapida circolazione dell’aria attraverso la superficie del legno, dando una rapida rimozione dell’umidità che evapora dal legno. Tuttavia, un tasso di essiccazione più elevato non è sempre auspicabile, in particolare per i legni duri impermeabili, perché tassi di essiccazione più elevati sviluppano maggiori sollecitazioni che possono causare il legno a rompere o distorcere. A velocità della ventola molto basse, inferiori a 1 m / s, il flusso d’aria attraverso la pila è spesso flusso laminare e il trasferimento di calore tra la superficie del legno e il flusso d’aria in movimento non è particolarmente efficace (Walker et al., 1993). La bassa efficacia (esternamente) del trasferimento di calore non è necessariamente un problema se il movimento interno dell’umidità è la limitazione chiave al movimento dell’umidità, come lo è per la maggior parte dei legni duri (Pordage e Langrish, 1999).

Classificazione dei legni per l’asciugamentomodifica

I legni sono classificati come segue in base alla loro facilità di essiccazione e alla loro predisposizione al degrado dell’essiccazione:

Legni altamente refrattari Questi legni sono lenti e difficili da asciugare se il prodotto finale deve essere privo di difetti, in particolare crepe e spaccature. Esempi sono i legni strutturali pesanti ad alta densità come ironbark (Eucalyptus paniculata), blackbutt (E. pilularis), southern blue gum (E. globulus) e brush box (Lophostemon cofertus). Richiedono una notevole protezione e cura contro le condizioni di asciugatura rapida per ottenere i migliori risultati (Bootle, 1994). Legni moderatamente refrattari Questi legni mostrano una moderata tendenza a spaccarsi e spaccarsi durante la stagionatura. Possono essere stagionati senza difetti con condizioni di essiccazione moderatamente rapide (ad esempio si può usare una temperatura massima del bulbo secco di 85 °C). Esempi sono Sydney blue gum (E. saligna) e altri legni di media densità (Bootle, 1994), che sono potenzialmente adatti per mobili. Legni non refrattari Questi legni possono essere rapidamente stagionati per essere esenti da difetti anche applicando temperature elevate (temperature a bulbo secco superiori a 100 °C) in forni industriali. Se non si asciugano rapidamente, possono sviluppare scolorimento (macchia blu) e muffa sulla superficie. Esempi sono legni dolci e legni a bassa densità come Pinus radiata.

ModelEdit

La velocità con cui il legno si asciuga dipende da una serie di fattori, i più importanti dei quali sono la temperatura, le dimensioni del legno e l’umidità relativa. Simpson e Tschernitz hanno sviluppato un semplice modello di essiccazione del legno in funzione di queste tre variabili. Sebbene l’analisi sia stata eseguita per la quercia rossa, la procedura può essere applicata a qualsiasi specie di legno regolando i parametri costanti del modello.

in poche parole, il modello assume che il tasso di variazione del contenuto di umidità M rispetto al tempo t è proporzionale a quanto il campione di legno dall’umidità di equilibrio M e {\displaystyle M_{e}}

, che è una funzione della temperatura T e umidità relativa h: d M d t = − M − M e t {\displaystyle {\frac {dM}{dt}}=-{\frac {M-M_{e}}{\tau }}}

dove τ {\displaystyle \tau }

è una funzione della temperatura T e un legno tipico dimensione L e ha unità di tempo. Il legno tipico dimensione è di circa il più piccolo valore di ( L , r, L t , L L / 10 {\displaystyle L_{r},\,L_{t},\,L_{L}/10}

), che sono radiale, tangenziale e longitudinali di dimensioni rispettivamente, in pollici, la dimensione longitudinale diviso per dieci perché l’acqua si diffonde circa 10 volte più rapidamente in direzione longitudinale (lungo il grano) rispetto all’ingombro laterale. La soluzione all’equazione di cui sopra è: M − M e M 0 − M (e) = e − t τ {\displaystyle {\frac {M-M_{e}}{M_{0}-M_{e}}}=e^{-{\frac {t}{\tau }}}}

Dove M 0 {\displaystyle M _ {0}}

è il contenuto di umidità iniziale. Si è riscontrato che per il legname di quercia rossa, la” costante di tempo “τ {\displaystyle \ tau}

era ben espressa come: τ = L n a + b p sat ( T ) {\displaystyle \tau ={\frac {L^{n}}{a+bp_{\text{sat}}(T)}}}

dove a, b e n sono costanti e p sat ( T ) {\displaystyle p_{\text{sat}}(T)}

è la saturazione pressione di vapore dell’acqua alla temperatura T. Per il tempo misurato in giorni, la lunghezza in pollici e p sat{\displaystyle p_ {\text {sat}}}

misurato in mmHg, sono stati trovati i seguenti valori delle costanti per il legname di quercia rossa. a = 0.0575 b = 0.00142 n = 1.52

Risolvendo per i rendimenti di tempo di secchezza:

t = − t ln ⁡ ( M − M e M 0 − M e ) = − L n a + b p sat ( T ) ln ⁡ ( M − M e M 0 − M e ) {\displaystyle t=-\tau \,\ln \left({\frac {M-M_{e}}{M_{0}-M_{e}}}\right)={\frac {-L^{n}}{a+bp_{\text{sat}}(T)}}\,\ln \left({\frac {M-M_{e}}{M_{0}-M_{e}}}\right)}

Per esempio, a 150 °F, utilizzando la Arden Buck equazione, la saturazione pressione di vapore dell’acqua è di circa 192 mmHg (25,6 kPa). La costante di tempo per asciugare un 1-pollice di spessore (25 mm) rosso bordo rovere a 150 °F è quindi τ = 3.03 {\displaystyle \tau =3.03}

giorni, che è il tempo richiesto per ridurre il contenuto di umidità a 1/e = 37% del suo iniziale deviazione dall’equilibrio. Se l’umidità relativa è 0,50, quindi utilizzando l’equazione di Hailwood-Horrobin il contenuto di umidità del legno all’equilibrio è di circa il 7,4%. Il tempo per ridurre il legname dal contenuto di umidità 85% al contenuto di umidità 25% è quindi di circa 4,5 giorni. Temperature più elevate produrranno tempi di asciugatura più rapidi, ma creeranno anche maggiori sollecitazioni nel legno perché il gradiente di umidità sarà più grande. Per la legna da ardere, questo non è un problema, ma per la lavorazione del legno, alte sollecitazioni causeranno la rottura del legno e l’inutilizzabilità. I tempi di asciugatura normali per ottenere controlli di stagionatura minimi (crepe) in quercia rossa da 25 mm (1 pollice o 4/4 di legname) vanno da 22 a 30 giorni, e in 8/4, (50 mm o 2 pollici) vanno da 65 a 90 giorni.