Caratteristiche tecnologiche del legno di Paulonia

1. Massa volumica ed umidità

Tabella 1. contenuto di umidità e massa volumica.


Veneto

Berti USA

Sardegna

Zhu et al.

AAVV

Gomes e Ramos

Umidità di equilibrio (%)

10.6

11.5

11.5

-

-

-

Massa volumica (kg/m3 )

302

404

291

296

240

230

Densità basale (kg/m3 )

-

-

262

-

-

-

Come descritto in tabella 1 la leggerezza è la caratteristica saliente del legno di Paulonia. La massa volumica (comunemente identificata con la densità) assume valori compresi tra 0.26 e 0.33 g/cm3 ad umidità normale (15%).

La massa volumica cambia al variare della specie: P.fargesii e P. elongata sono più leggere.

2. Contenuto di umidità

Il contenuto di umidità per unità di volume è paragonabile a quello di altri tipi di legno comunemente in commercio.

In tabella 2 si riporta a titolo di esempio un confronto con il legno di Cryptomeria japonica e Fagus selvatica.

Tabella 2: contenuto di umidità e massa volumica.


P. fortunei

Cryptomeria japonica

Fagus selvatica

Contenuto di umidità (%)

21.31

18.56

20.60

Massa volumica (kg/m3 )

0.056

0.07

0.101

La capacità di mantenere costante il tasso di umidità anche in ambientio con condizioni idrometriche particolarmente inidonee, favorisce l’impiego di questa essenza: mobili costruiti in legno di Paulonia non hanno manifestato la formazione di crepe, torsioni o deformazioni; per questo motivo i prodotti costruiti con tale legno normalmente non sono stati attaccati da insetti e marciumi.

3. Proprietà meccaniche

Le prove di caratterizzazione fisico meccanica sono state eseguite su legno proveniente da piante coltivate in Sardegna, Stati Uniti e Veneto.

In tabella 3 sono riportati i valori medi di ciascuna caratteristica. A scopo comparativo sono riportati anche altri valori desunti dalla bibliografia.

Tabella 3. caratteristiche fisico-meccaniche e comparazione con la bibliografia.


Veneto

Berti USA

Sardegna

Zhu et al.

AAVV

Gomes e Ramos

Resistenza a compressione parallela alla fibratura (N/mm2)

23.3

33.7

26.9

20.7

15.2

15.5

Resistenza a flessione statica (N/mm2)

42.3

64.4

44.7

38.6

43.8

28.3

Modulo elastico a flessione (N/mm2)

5516

7840

6200

4800

-

-

Modulo elasticodinamico(N/mm2)

-

-

7500

-

-

-

Resistenza a taglio radiale (N/mm2)

6.82

9.22

-

-

-

-

Resistenza a taglio tangenziale (N/mm2)

4.97

9.57

-

-

-

-

Durezza HB radiale

8.75

11.19

-

-

-

-



4. Ritiro e quoziente di qualità

Il quoziente di qualità statica esprime la lunghezza di un prisma con base di 1 cm 2 che si rompe sotto l’azione del proprio peso al crescere dell’altezza, ed è pari al rapporto fra resistenza a compressione assiale (parallela alle fibre) e massa volumica. Il valore calcolato per Paulonia è eccezionalmente alto: si deve considerare che la maggior parte delle specie che si colloca nei dintorni del valore medio è comunemente usata per scopi in cui viene richiesta una buona solidità del legno.

I risultato confermano la peculiarità di questo legno molto leggero, ma resistente in rapporto alla massa volumica e con ritiro particolarmente basso.

Tabella 4: ritiro e quoziente di qualità.


USA

Veneto

Massa volumica

1.40

0.67

Ritiro dallo stato imbibito all’equilibrio in amb. Normale (20°C 65% Umidità relativa)

Radiale (%)

1.4

0.67

Tangenziale (%)

2.8

1.97

Volumetrico (%)

3.84

2.62

Ritiro dallo stato imbibito allo stato secco

Radiale (%)

2.77

1.55

Tangenziale (%)

4.83

4.12

Volumetrico (%)

7.46

5.61

Numero di campioni

6

15

Dal confronto dei risultati ottenuti con il legni degli Stati Uniti e quello proveniente dal Veneto, si nota che a peso specifico maggiore corrispondono caratteristiche meccaniche superiori, a peso specifico maggiore corrispondono ritiri maggiori, il ritiro tangenziale è superiore a quello radiale.

Tali fatti, riscontrabili anche nei lavori di bibliografia, sono già noti per la maggiorparte delle specie legnose; dunque la Paulonia si comporta in maniera classica.

Tabella 5: Confronto tra specie legnose in termini di quoziente di qualità e ritiro volumetrico.


Quoziente di qualità (km)

Ritiro volumetrico totale (%)

Paulonia tormentosa Veneto

7.7

5.6

Paulonia tormentosa USA

8.3

7.5

Paulonia tormentosa bibliografia

7.3

7.6

Abete bianco

8.0

10.5

Abete rosso

8.4

9.9

Larice

7.8

11.3

Pino silvestre

8.2

10.9

Pioppo

9.1

9.3

Noce

8.3

12.0

Castagno

8.6

9.9

Faggio

8.2

19.2

Rovere

7.7

17.3

Azobè

9.5

-

Calcestruzzo (Rck 35)

1.4

-

Acciaio (Fe 430)

5.5

-

Dalla tabella 5 si evince che il coefficiente di qualità della Paulonia è medio fra le specie considerate, il ritiro volumetrico totale è più basso: questo significa minori movimenti durante l’essiccazione e maggior stabilità dimensionale per la vita del manufatto.

Queste considerazioni sono particolarmente evidenti nel confronto tra essenze con lo stesso quoziente di qualità (Paulonia tormentosa prov. USA/faggio; Paulonia tormentosa prov. Veneto/ Rovere) ed evidenti differenze di ritiro volumetrico totale a favore di Paulonia tormentosa.

5. Deformazioni ed alterazioni

Il coefficiente di ritiro del legno di Paulonia (0,27% - 0,37%) è inferiore a quello delle conifere e latifoglie comunemente usate.

Il coefficiente di ritiroè dato dal coefficiente angolare della retta che esprime il ritiro nel campo di umidità compresa tra 0 e 22 – 25%.

A titolo di confronto si riportano i valori di ritiro radiale e tangenziale di Abete Rosso e Pioppo euroamericano.

Tabella 6: valore del coefficiente di ritiro di otto specie di Paulonia.

Coefficiente di ritiro (%)


radiale

tangenziale

volumetrico

Paulonia australis

0.093

0.179

0.272

Paulonia catalpifolia

0.112

0.259

0.371

Paulonia elongata

0.098

0.213

0.310

Paulonia fargesii

0.074

0.195

0.269

Paulonia fortunei

0.094

0.268

0.362

Paulonia kawakamii

0.134

0.238

0.371

Paulonia tomentosa

0.093

0.207

0.333

Paulonia tormentosa va. tsilingensis

0.107

0.208

-

Abete Rosso

0.330

0.680

-

Pioppo euroamericano.


0.200 - .0500

0.400 – 0.800

-

I prodotti derivati da legno di Paulonia difficilmente si deformano: questa caratteristica è vantaggiosamente sfruttata soprattutto nelle regioni con clima umido alternato a clima secco.

6. Proprietà termiche

La conducibilità termica varia da 0.068 a 0.086 kcal m -1ora-1 °C-1, che corrisponde ad uno dei valori più bassi per il legno.

Con ciò si può dedurre che il legno di Paulonia presenta delle ottime caratteristiche di isolamento termico.

Il coefficiente di conducibilità termica varia da 0.000561 a 0.000631 kcal m -1ora-1 °C-1 e costituisce il valore più basso tra le quaranta specie testate.

7. Proprietà acustiche

Gli strumenti a corda della musica tradizionale cinese e giapponese sono tutti realizzati in legno di Paulonia.

Strumenti musicali più recenti come il violino ed il pianoforte sono costruiti con legno di Picea jezoensis var. microsperma, tuttavia è stato verificato che la consistenza e la qualità del suono di tutte le specie di Paulonia è pari a 14.06 – 20.84 m4 kg -1 sec -1 ed è di gran lunga superiore a quello di Picea jezoensis var. microsperma (12.41 m4 kg -1 sec -1). Questo dimostra che il legno di Paulonia ha ottime capacità di risonanza acustica.

8. Proprietà di isolamento elettrico

La costante dielettrica delle otto specie di Paulonia testate è la più bassa tra le quaranta specie prese il considerazione, in condizioni di contenuto di umidità costante; mentre la resistenza specifica in genere è più alta.

Questo fatto dimostra che il legno preso in esame manifesta proprietà di isolamento elettrico superiore alle altre specie.

9. Durabilità

Ricerche sistematiche sulla resistenza del legno di Paulonia agli attacchi fungini hanno evidenziato che il legno di Paulonia è molto resistente. In una prova condotta nella regione autonoma dello Kwangsi, un’area tropicale in cui il legno marcisce molto velocemente, è stato costruito un sarcofago utilizzando tavole di Paulonia mantenute immerse in acqua per un periodo di dieci anni.

Il sarcofago è durato per più di trent’anni senza mostrare segni di decadimento.Similmente un sarcofago di duecento anni è stato dissotterrato nella provincia di Hupeh ed è stato trovato in ottime condizioni di conservazione.

Un esperimento condotto dall’Istituto Forestale della provincia di Szechuan (Paulonia in China: Cultivation and Utilization 1986) prevedeva la permanenza in bosco di alberi di Paulonia e di altre specie caduti per cause naturali. Dopo 15 anni le altre specie risultavano completamente parassitate da funghi, mentre il legno di Paulonia era stato attaccato solo per un centimetro di profondità su tutta la superficie esterna.

10. Attitudine all’essicazione

Secondo un’ esperimento condotto negli Stati Uniti, una tavola di legno di Paulonia dello spessore di un pollice (25,4 mm) può essere essiccata fino ad un contenuto di umidità del 10% in soli 25 giorni in condizioni standard di temperatura ed umidità.

Anche l’assiccazione in tronco è particolarmente veloce, purchè posto in piazzale di deposito con fondo drenante. La presenza del midollo cavo, oltre a facilitare la perdità di umidità, svolge l’importante funzione di ridurre le tensioni che si creano all’interno del tronco per il diverso coefficiente di ritiro in senso assiale, radiale e tangenziale. Si ha quindi una limitazione nella formazione di difetti che si manifestano tipicamente nel processo di essiccazione sia naturale che artificiale quali: crepi, cretti a zampa di gallina, fessurazioni e spacchi in direzione radiale.