Nel panorama della costruzione moderna, l'impiego del legno lamellare ha rivoluzionato il modo in cui concepiamo le strutture, combinando la bellezza intrinseca del legno con prestazioni meccaniche avanzate. Al centro di questa innovazione vi è la tecnologia dell'incollaggio, un processo fondamentale che trasforma singoli listelli di legno in elementi strutturali complessi e resistenti. Per l'impiego nel legno lamellare è possibile impiegare diversi tipi di collanti, ognuno con caratteristiche specifiche che ne determinano l'idoneità a determinate applicazioni e ambienti. Comprendere le diverse tipologie di colle, le loro proprietà e i criteri per un "buon incollaggio" è essenziale per garantire la durata, la solidità e la sicurezza delle costruzioni in legno. Il mondo delle colle, dal suo sviluppo storico alle normative attuali, è vasto e in continua evoluzione, offrendo soluzioni sempre più performanti per le sfide costruttive contemporanee.
L'Adesione nel Legno Lamellare: Un Principio Costruttivo Fondamentale
Nel contesto dell'edilizia e della lavorazione del legno, SEPARAZIONE e ADESIONE sono due principi costruttivi entrambi validi ed indispensabili. Se da un lato concedere il libero movimento ai singoli componenti è una necessità ricorrente, come si osserva nella stratigrafia di un pavimento in ceramica realizzato con moderne colle cementizie ad alta performance - dove un massetto con dilatazione termica superiore a un rigido gres porcellanato richiede la "separazione" sperimentata dalle vecchie maestranze per materiali di diversa natura, come si nota negli intarsi storici - dall'altro, per il legno lamellare, l'adesione rappresenta la pietra angolare della sua integrità strutturale.
Il legno, in quanto materiale stupendo, vivo e infinitamente vario, si muove espandendosi o ritirandosi a seconda del grado di umidità, come si suol dire "respira". Nelle costruzioni più tradizionali o nelle barche classiche, dove si usa il legno massiccio, questo movimento è gestito attraverso giunzioni meccaniche o design che sfruttano questa caratteristica naturale, permettendo alla barca di stagnarsi. Tuttavia, la costruzione moderna, in particolare con l'avvento di legni lavorati o trattati come il compensato o il lamellare, si basa in prevalenza sulle tecniche di incollaggio per creare elementi stabili e dimensionalmente controllati. In questo contesto, chiodi e viti sono usati soprattutto come complemento all’incollaggio, servendo a mantenere i pezzi aderenti fino a quando la colla non ha fatto presa, piuttosto che come elementi strutturali primari.
Le giunture del collante nelle strutture in legno lamellare sono estremamente sottili, tipicamente circa 0,3 mm, un dettaglio che testimonia la precisione richiesta in questo tipo di fabbricazione. Queste colle sono inoltre molto insensibili rispetto agli influssi chimici, il che contribuisce alla stabilità e alla longevità delle strutture. È cruciale notare che, se il legno lamellare deve essere dotato di una protezione preventiva chimica del legno, è necessario provare la tollerabilità del prodotto di protezione del legno utilizzato e del collante per evitare reazioni avverse o compromissioni della forza adesiva.
Le Colle Specifiche per Legno Lamellare e X-Lam: Composizione e Impatto Visivo
La scelta del collante è un aspetto critico nella produzione di legno lamellare e pannelli X-Lam, influenzando non solo le proprietà meccaniche ma anche l'aspetto estetico del prodotto finale. Diverse tipologie di colle sono state sviluppate per soddisfare le esigenze specifiche di questi materiali ingegnerizzati.
Tra le principali categorie vi sono i collanti a policondensazione, i quali si induriscono con l’impilamento sott’acqua e sono definiti anche colle. Questi includono i collanti a base di resina ureica, a melamminica e collanti a base di resina fenolica al resorcinolo. Oltre a queste, nel settore si sente spesso parlare di colle PUR (poliuretano) e MUF (melammina-urea-formaldeide), che sono ampiamente utilizzate.
Un aspetto importante legato alla composizione di alcune di queste colle riguarda la presenza di formaldeide. Le resine melamminiche modificate e le resine fenoliche al resorcinolo contengono formaldeide. Tuttavia, è rassicurante sapere che, poiché l'uso è molto ridotto e sono impiegati in particolare i collanti poveri di formaldeide, le concentrazioni dell’aria ambiente previste sono molto inferiori ai valori limite della direttiva sulle formaldeide da osservare per i pannelli in legno, la cosiddetta classe E1, che rappresenta uno standard rigoroso per la sicurezza e la qualità dell'aria. Al contrario, i collanti a base di poliuretano sono privi di formaldeide, offrendo un'alternativa per chi cerca soluzioni senza questo componente.
Il colore della linea di colla è un'altra considerazione pratica, specialmente per applicazioni in cui l'estetica è importante. Il colore scuro delle linee di colla è dato solo dalle resine RF (resorcinolo-formaldeide), che vengono usate sempre meno e che sono state sviluppate storicamente per la produzione di lamellare. Le moderne resine MUF e PUR, invece, creano uno strato bianco-trasparente, che a occhio nudo non sempre è facilmente visibile, contribuendo a un aspetto più uniforme e naturale del legno lamellare.
La produzione del legno lamellare
Requisiti di Durabilità: La Classe di Servizio 3 e le Certificazioni
La durabilità delle strutture in legno lamellare è fortemente influenzata non solo dalla qualità del legno stesso, ma anche dalla capacità del collante di resistere alle condizioni ambientali a cui la struttura sarà esposta. Per questo motivo, le normative tecniche prevedono diverse classi di servizio che definiscono l'idoneità dei materiali in base all'umidità e alla temperatura dell'ambiente circostante.
Un requisito fondamentale, specialmente per le strutture esposte all'esterno o in ambienti con elevata umidità, è l'utilizzo in classe di servizio 3. È essenziale sottolineare che non tutti i tipi di colla sono omologati per la classe di servizio 3, così come non tutti i prodotti lo sono. Questo implica che, in fase di ordinazione di legno lamellare o X-Lam destinato a tali condizioni, è necessario specificare esplicitamente questa esigenza e ottenere i corrispettivi certificati da parte del produttore o del fornitore. La disponibilità di questi certificati è fondamentale per poterli esibire in caso di necessità e per garantire la conformità normativa e la sicurezza strutturale.
Tra le resine utilizzate, è importante notare che le resine non adatte, dal punto di vista rigorosamente tecnico, per la classe di servizio 3, erano le resine a base di urea e formaldeide (UF). A nostro modo di sapere, ad oggi, non sono più usate da nessun produttore di lamellare o altri materiali di legno massiccio incollato, proprio per le loro limitazioni in ambienti umidi o esterni. Le altre indicate, come PUR e MUF, non hanno problemi particolari con la classe di servizio 3, purché siano omologate specificamente per tale impiego e accompagnate dalla relativa certificazione.
Nonostante l'esistenza di queste classificazioni e la crescente trasparenza nel settore, al momento della pubblicazione del presente paragrafo, non è ancora chiaro quali debbano essere i certificati necessari per l'utilizzabilità dei collanti in ogni contesto specifico, rendendo la consultazione con produttori e fornitori ancora più cruciale per assicurare la corretta applicazione delle norme.
I Criteri di un Buon Incollaggio: Oltre la Semplice Tenuta
Definire che cosa si intende per un buon incollaggio è meno semplice di quanto potrebbe apparire a prima vista, e va oltre la mera capacità di tenere insieme due pezzi. Si potrebbe ritenere che un incollaggio è buono quando, sottoponendo a un carico di rottura il pezzo incollato, il cedimento non avviene in corrispondenza della zona incollata ma nel legno stesso. Questo indica che la colla è più resistente del materiale che unisce. Tuttavia, ci sono altri fattori cruciali da considerare:
Resistenza al Carico Permanente: Un buon incollaggio deve garantire la resistenza a un carico permanente, cioè a uno sforzo che non è istantaneo ma continuativo nel tempo. Si pensi, ad esempio, al collegamento tra il fasciame di una barca e la ruota di prua: il relativo incollaggio è permanentemente sotto stress, richiedendo una tenuta costante e affidabile.
Facilità di Impiego: La facilità di impiego è la risultante di molti fattori pratici. Per esempio, una colla meno sensibile alle variazioni di temperatura e di umidità, quale la colla rossa (resorcinica), risulta più facile da usare rispetto all’epossidica, che necessita di una temperatura minima di almeno 15°C per una corretta catalizzazione. Ancora, una colla con un più lungo tempo di utilizzo, come la colla bianca che concede ben 3 ore prima di diventare inutilizzabile, permette di lavorare con più calma rispetto a una che indurisce rapidamente, come la poliuretanica, che ha tempi di utilizzo molto più brevi.
Capacità di Riempimento dei Vuoti: Questa caratteristica è particolarmente rilevante per gli autocostruttori o in situazioni dove la perfezione dei giunti non è sempre raggiungibile. Mentre il maestro d’ascia riesce a fare giunti perfettamente combacianti, l’autocostruttore ha spesso l’esigenza di riempire i vuoti fra pezzi che non aderiscono a dovere. Colle con buona capacità di riempimento possono compensare piccole imperfezioni, assicurando comunque una buona adesione.
Costo ed Efficienza: Il costo deve essere paragonato tenendo conto tanto del prezzo al kg quanto del consumo necessario per fare gli incollaggi. Accade così che la poliuretanica, il cui prezzo al kg non è molto diverso da quello dell’epossidica, risulta molto più economica perché il consumo è, a parità di lavoro da fare, di circa un terzo. Questo rende la poliuretanica una scelta efficiente per lavori su larga scala o per chi ha un occhio attento al budget.
Nocività per la Salute: Questo fattore va considerato, ma senza drammatizzare. Sebbene alcune colle contengano sostanze chimiche che richiedono attenzione (come i bassi livelli di formaldeide in alcune resine o i rischi di contatto con cianoacrilati), l'uso di dispositivi di protezione individuale (DPI) e una buona ventilazione sono spesso sufficienti per mitigare i rischi, rendendo la lavorazione sicura.
Panoramica Dettagliata delle Principali Tipologie di Colle per il Legno
Il vasto mondo delle colle per il legno offre una gamma diversificata di prodotti, ciascuno con specifiche formulazioni, caratteristiche e ambiti di applicazione. La scelta della colla giusta è fondamentale per garantire la durata e la solidità delle creazioni in legno, dalle strutture lamellari complesse ai manufatti artigianali.
Resina Epossidica
La resina epossidica è una colla a due componenti, che si miscelano in rapporti variabili a seconda del fabbricante (in genere 5 parti di resina a 1 o a 2 di induritore). In Italia, marchi come West System, C-System e S.P. System sono particolarmente diffusi e apprezzati. Questa colla è straordinariamente versatile, in quanto può essere utilizzata anche su materiali non porosi e offre la possibilità di aggiungere additivi per modificarne la consistenza, rendendola più tixotropica (cioè più densa). Questo permette di farle assumere una consistenza che, a seconda della quantità di additivo, può variare da quella della maionese fino a quella del burro. Questa proprietà consente di usare la resina per incollaggi particolari e come riempimento. La colla epossidica è particolarmente resistente e adatta per unire parti di legno esposte a stress meccanici o alle intemperie. Queste caratteristiche uniche l'hanno resa il prodotto prediletto dai costruttori dilettanti e professionisti, specialmente in costruzioni navali e incollaggi strutturali dove la resistenza e la durabilità sono paramount.
Colla Bianca (Vinilica)
La "colla bianca", conosciuta anche come colla vinilica, è la colla per il legno più comune e diffusa. È facile da usare e si asciuga in modo trasparente, offrendo un'ottima resistenza all'acqua e alla pressione. Viene commercializzata con vari nomi, tra cui Cascamite e Aerolite, ed è tipicamente una colla in polvere che si miscela con acqua (in peso due parti di colla e una d'acqua). Ampiamente utilizzata negli incollaggi generali e nella falegnameria quotidiana, la colla bianca si distingue per un lungo tempo di utilizzo, concedendo ben 3 ore prima di diventare inutilizzabile, il che permette di lavorare con calma. Sebbene in alcune prove pratiche abbia mostrato una lieve superiorità sulla colla rossa, è importante segnalare che alcuni ritengono quest'ultima non adatta ad incollaggi strutturali a causa di una presunta minore resistenza agli agenti atmosferici.
Colla Rossa (Resorcinica)
La colla rossa, o resorcinica, è una colla a due componenti a base di resina resorcinica (una combinazione di resorcina, fenolo e formaldeide). È una colla tradizionale, anch’essa commercializzata con nomi diversi come Aerodux e Cascophen. Si mischia la resina, che è un liquido dal colore rosso scuro, con un induritore in polvere in un rapporto di 5 parti di resina e 1 di induritore in peso. Il suo tempo di utilizzo è di circa 45 minuti a 20°C. È particolarmente indicata per ambienti esterni e costruzioni navali grazie alla sua elevata resistenza agli agenti atmosferici e all'umidità. Curiosamente, nonostante sia generalmente indicata come più resistente della colla bianca, in alcune sperimentazioni ha mostrato una minor tenuta negli incollaggi di testa, probabilmente a causa della sua maggiore penetrazione nelle porosità del legno, che in questo tipo di giunti lascia la zona adesiva più "povera" di collante.
Colla Poliuretanica
La colla poliuretanica è una colla monocomponente a base di poliuretano, esente da solventi, che indurisce in presenza di umidità. Ha un tempo di utilizzo relativamente breve, circa 10 minuti, e un tempo di presa che varia dai 15 ai 40 minuti, rendendola ideale per incollaggi rapidi e riempimenti. È una colla molto resistente che può essere utilizzata su legni duri ed esotici, così come su altri materiali come metallo, plastica e vetro, dimostrando una notevole versatilità. Dal punto di vista economico, pur avendo un prezzo al kg non molto diverso da quello dell’epossidica, risulta molto più economica nel complesso perché il suo consumo è, a parità di lavoro da fare, di circa un terzo. I collanti a base di poliuretano sono anche privi di formaldeide.
Colla Cianoacrilica (Super Colla)
La colla cianoacrilica, universalmente nota come "super colla" o "ciano", è un adesivo molto versatile e adatto a molteplici utilizzi. Si tratta di una colla rapida che asciuga in pochi secondi, offrendo una forte adesione e una resistenza alla trazione elevata. Sebbene possa essere usata su molti altri materiali, va utilizzata con attenzione in quanto può incollare anche le dita. È consigliabile applicare piccole quantità, poiché si espande a contatto con l’aria.
Colla Animale
Un’altra tipologia di colla per il legno è quella animale, con una storia che risale a migliaia di anni fa. Si ottiene dalla lavorazione di parti animali come la pelle, le ossa, i tendini e i tessuti connettivi. La colla animale può essere utilizzata su una vasta gamma di materiali e offre una forte adesione, una maggiore elasticità rispetto ad altre colle e un'ottima resistenza alle intemperie. Tuttavia, la colla animale ha anche alcuni svantaggi. Ad esempio, non è adatta per unire parti di legno esotico o particolarmente duro, in quanto non offre una forte adesione su tali materiali. Un'altra limitazione è la sua sensibilità alle variazioni di temperatura e umidità, che possono alterare la sua consistenza e la sua adesione.
Sperimentazioni Pratiche e Comportamento dei Giunti Incollati
Per comprendere meglio le prestazioni delle diverse tipologie di colle, sono state condotte prove pratiche incollando listelli di abete di 2 x 2 cm e sottoponendoli a prove di carico. La metodologia prevedeva il fissaggio dei listelli a una estremità e l'applicazione di un peso di 5 kg all'altra parte del giunto, a distanze via via crescenti dal punto di incollaggio. Queste sperimentazioni, sebbene di carattere casalingo, hanno permesso di trarre conclusioni generali significative sul comportamento delle colle in diverse configurazioni di giunto.
Incollaggio di Testa
L'incollaggio di testa è un tipo di giunto in cui le superfici da incollare sono perpendicolari alla direzione delle fibre del legno. Negli incollaggi di testa sperimentati, ha sempre ceduto l’incollaggio e mai il legno, a conferma del fatto che si tratta, per sua natura, di un cattivo incollaggio. Si sono tuttavia ottenuti valori di resistenza abbastanza elevati: si pensi che l’incollaggio con epossidica ha ceduto caricando il peso a oltre 40 cm dal giunto. Comparativamente, un listello senza incollaggi cede caricando lo stesso peso a 65 cm. La differenza di resistenza, pur esistente, non è quindi enorme.
Valori di resistenza leggermente inferiori si sono ottenuti, nell’ordine decrescente, con la colla bianca, la colla rossa e la poliuretanica. È interessante notare che, provando ad usare in questo tipo di incollaggio la resina epossidica pura (cioè non caricata con additivi), un giunto così confezionato non tiene assolutamente, evidenziando l'importanza degli additivi per conferire tixotropia e capacità di riempimento. A titolo puramente sperimentale, è stata anche confrontata la tenuta delle diverse colle in un giunto di testa in cui le due porzioni del listello non sono state sottoposte a pressione ma semplicemente appoggiate una sull’altra. La colla bianca e la rossa hanno ceduto quasi immediatamente, mentre l’epossidica ha evidenziato una tenuta non sostanzialmente diversa da quella rilevata nell’incollaggio con pressione, sottolineando la sua versatilità e robustezza anche in condizioni meno ideali.
Incollaggio a Palella
L'incollaggio a palella è un metodo molto usato per giuntare listelli o pannelli di compensato, caratterizzato da una superficie di contatto maggiore rispetto all'incollaggio di testa. L’efficienza di questo giunto dipende dal rapporto fra lunghezza e altezza del giunto, che dovrebbe di norma essere almeno 8:1; più è elevato questo rapporto, maggiore risulta l’area dell’incollaggio e migliore la sua tenuta. Nell'esperimento, il rapporto era di 3:1, una palella volutamente "scadente" per far sì che il giunto cedesse prima del legno, consentendo di rilevare il carico di rottura dell’incollaggio.
Negli incollaggi a palella sperimentati, solo l’epossidica ha dato un risultato pienamente soddisfacente, nel senso che ha ceduto il legno mentre il giunto ha perfettamente tenuto. Con tutte le altre colle, il cedimento è avvenuto in corrispondenza dell’incollaggio, anche se, nel caso della poliuretanica e della colla bianca, parzialmente ha ceduto anche il legno. Tolta l’eccellente prestazione dell’epossidica, le altre non hanno mostrato differenze significative: nell’ordine decrescente di resistenza si sono piazzate la colla bianca, la rossa e la poliuretanica. Il carico di rottura è per tutte non di molto inferiore a quello del listello non incollato. Questo significa che, con una palella migliore (per esempio con un rapporto di 6:1), il giunto con tutti i tipi di colla terrebbe perfettamente e cederebbe il legno prima dell’incollaggio.
La colla bianca e la rossa hanno dato risultati abbastanza simili, con una lieve superiorità della colla bianca. La minor tenuta della rossa negli incollaggi fatti dipende probabilmente dalla sua maggior penetrazione nelle porosità del legno che, in questo tipo di incollaggi, lascia il giunto povero di adesivo.
Incollaggio di Costa
L'incollaggio di costa è ottenuto sovrapponendo per un certo tratto un listello all’altro ed è un incollaggio usato abbastanza spesso. Sono state effettuate varie prove con risultati abbastanza uniformi. Negli incollaggi di costa, tutti i campioni di tutte le colle hanno dato lo stesso risultato, ovvero ha ceduto il legno circostante l’incollaggio, ma non l’incollaggio stesso. Questo è abbastanza logico vista la scarsa resistenza del legno se sollecitato in trazione in senso perpendicolare alle fibre. Questo incollaggio funziona bene quando il giunto non subisce uno sforzo di trazione (perpendicolare alle fibre del legno), ma di taglio (parallelo ad esso). È il caso del cosiddetto giunto “a lapazza”, che costituisce una pratica alternativa alla palella per collegare listelli o pannelli.
La Classificazione DIN EN 204: Dalle Applicazioni Hobbistiche a Quelle Esterne
Per aiutare gli utenti e gli addetti ai lavori nella complessa scelta del collante più appropriato, le normative tecniche hanno introdotto sistemi di classificazione. Uno dei più riconosciuti e utilizzati è la classificazione in classi da D1 a D4, basata sulla norma DIN EN 204. Questa classificazione categorizza le colle per legno in base alla loro resistenza all'umidità e alle condizioni ambientali, fornendo un'indicazione chiara sull'idoneità per diversi contesti applicativi.
Colla D1: Questa classe identifica le colle destinate prevalentemente all'uso in ambienti interni, dove l'umidità del legno non supera il 15% e non vi è alcuna esposizione all'acqua o alla condensa. È prettamente hobbistica e dedicata al piccolo bricolage, senza troppe richieste tecniche in termini di resistenza all'umidità.
Colla D2: Le colle classificate come D2 sono adatte per l'uso in ambienti interni, ma con la capacità di resistere per un minimo periodo di tempo anche all’esposizione occasionale alla condensa o all'umidità atmosferica elevata, senza dover per forza cedere. Non sono adatte per esposizioni prolungate all'acqua o all'umidità.
Colla D3: La classificazione D3 indica colle con una resistenza significativamente maggiore all'umidità e all'acqua. Sono adatte per incollare manufatti che rimangono all’esterno, ma sotto una copertura che li protegga dal contatto diretto con l'acqua o dalle intemperie costanti. Possono anche essere utilizzate in ambienti interni dove si verificano frequenti e prolungate esposizioni a umidità elevata o condensa.
Colla D4: Questa è la classe di resistenza più elevata all'acqua e all'umidità. Le colle D4 sono progettate per l'uso in ambienti esterni dove i manufatti sono esposti direttamente agli agenti atmosferici e a contatto prolungato con l'acqua o un'umidità molto elevata. Possono essere utilizzate anche in interni con umidità elevatissima o sotto acqua.
La comprensione di queste classi è fondamentale per selezionare il collante giusto in base all'ambiente di destinazione del manufatto in legno, garantendo così la sua stabilità e durabilità nel tempo.
L'Evoluzione Storica delle Colle per il Legno
La storia della colla per il legno è un viaggio affascinante che risale a migliaia di anni fa, testimoniando l'ingegno umano nell'unire materiali e creare strutture durevoli. Già nell'antichità, gli Egizi e i Greci utilizzavano la resina di alberi, insieme a sostanze di origine animale, per incollare le parti di legno nelle loro costruzioni, mobili e manufatti artistici, dimostrando una conoscenza avanzata delle proprietà adesive dei materiali naturali.
Per secoli, le colle naturali, derivate da animali (come la colla animale) o da vegetali, sono state le uniche opzioni disponibili, limitando le applicazioni a contesti dove la resistenza all'umidità e i carichi strutturali non erano eccessivi. Tuttavia, il vero punto di svolta arrivò con l'avvento della chimica moderna. La prima colla moderna per il legno, rivoluzionando il settore, fu inventata nel 1932 da un chimico tedesco di nome Otto Rohm. La sua invenzione, nota come "Plexigum", era una colla sintetica a base di poliuretano, che offriva una resistenza superiore rispetto alle colle naturali dell'epoca. Questa innovazione aprì la strada allo sviluppo di una vasta gamma di adesivi sintetici con prestazioni sempre migliori.
Nel corso degli anni, sono state sviluppate diverse tipologie di colla per il legno, ciascuna con caratteristiche e applicazioni specifiche, dai collanti a policondensazione alle resine epossidiche, dalle viniliche alle poliuretaniche di nuova generazione. Oggi, la colla per il legno è diventata uno strumento essenziale e irrinunciabile per gli artigiani, i falegnami e i costruttori di tutto il mondo, permettendo la realizzazione di strutture complesse e resistenti, come il legno lamellare, che sarebbero impossibili con le sole tecniche di giunzione meccanica tradizionali. Questa evoluzione continua a spingere i confini della progettazione e della costruzione in legno, rendendo il materiale più versatile e performante che mai.