Holz ist ein faszinierendes und vielseitiges Material, das seit Jahrtausenden für den Bau von Gebäuden, Möbeln und vielen anderen Gegenständen genutzt wird. Es handelt sich jedoch um ein organisches Material, das auf Umwelteinflüsse reagiert und entsprechend "arbeitet". Dies bedeutet, dass es sich ausdehnen, zusammenziehen oder verformen kann, wenn es Feuchtigkeit aufnimmt oder abgibt. Um die damit verbundenen Probleme zu minimieren und die Langlebigkeit und Stabilität der Holzprodukte zu gewährleisten, sind verschiedene Maßnahmen notwendig. In diesem Text werden einige wichtige Strategien zur Verhinderung des Arbeitens von Holz beschrieben.
Holz schwindet oder quillt, es wirft und verzieht sich, es reißt.
Wenn zwischen dem Feuchtegehalt des Holzes und dem Feuchtegehalt in der Luft die das Holz umgibt ein Gefälle vorhanden ist, dann beginnt die Abgabe bzw. Aufnahme der Feuchtigkeit.
Das Wasser ist in zwei Formen im Holz vorhanden:
- Als freies Wasser in den Zellhohlräumen, und
- als gebundenes Wasser in den Zellwänden.
Der Fasersättigungspunkt liegt bei 30%, d.h. es ist kein freies Wasser in den Zellhohlräumen mehr vorhanden.
Merke: Befinden sich noch annähernd 30% Feuchte in den Zellwänden, so spricht man vom Fasersättigungspunkt.
Die Fasersättigung ist bei den einzelnen Holzarten unterschiedlich, sie kann sogar innerhalb eines Stammes schwanken. Man spricht deshalb auch vom Fasersättigungsbereich. Dieser liegt bei ca. 23% - 35% Holzfeuchte.
Durchschnittliche Schwindmaße des Holzes in 3 Wuchsrichtungen
Das Holz quillt oder schwindet in drei Richtungen. Zum einen in Längsrichtung, in Richtung der Markstrahlen, sowie in Richtung der Jahrringe. Das Schwinden beginnt im Fasersättigungsbereich und endet in bei der vollständigen Trocknung (Darre).
- Längs (longitudial), in Richtung des Faserverlaufs 0,1% - 0,5%
- radial, in Richtung der Holzstrahlen ca. 5%
- tangential, in Richtung der Jahrringe ca. 10%
Beispiel zur Berechnung des Schwundes
Ein Kernbrett aus Rotbuchenholz von 280 mm Breite und 40% Holzfeuchte trocknet auf 8%. Wie breit ist das Brett nach dem Trocknen?
- 40% bis 30%, in diesem Bereich findet kein Schwund statt.
- 30% bis 8%, die Feuchteänderung beträgt 22%
- 22% multiplizieren mit der Schwundzahl 0,20 = 4,4% = 12,32 mm (Schwundzahl für Rotbuche (radial) = 0,20)
Das Brett ist somit nach dem Trocknen 268mm breit
| Schwundzahlen in Richtung der: | ||
|---|---|---|
| Markstrahlen (radial) |
Jahrringe (tangential) |
|
| Ahorn | 0,20 | 0,30 |
| Eiche | 0,16 | 0,36 |
| Buche | 0,20 | 0,41 |
| Fichte | 0,19 | 0,39 |
Merke: Der Schwund beim Frühholz ist klein, beim Spätholz dagegen groß!
Maßnahmen gegen das Arbeiten des Holzes
Das Arbeiten des Holzes infolge von Feuchtigkeitsschwankungen, stellt eine große Herausforderung in der Holzverarbeitung dar. Um die Qualität und Langlebigkeit von Holzprodukten zu gewährleisten, ist es notwendig, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um diesen natürlichen Prozess zu kontrolieren. Diese Maßnahmen umfassen sowohl präventive als auch aktive Schritte während der Verarbeitung und Lagerung von Holz.
Die richtige Auswahl des Holzes
- Rechte/linke Seite beachten: Schon bei der Herstellung muss die spätere Verwendung in Betracht gezogen werden. Beispiel: Bei der Herstellung von Fußleisten soll die rechte Seite die Sichtseite sein, damit die Fugen zur Wand dicht bleiben, wenn das Holz arbeitet.
- Stehende Jahresringe (Mittelbretter): Wichtig beim Rahmenbau. Das Schwindmaß ist in Richtung der Jahrringe am Größten. In diesem Fall arbeiten die Rahmenhölzer in der Dicke, aber weniger in der Breite.
- Holzart: Eine der grundlegendsten Maßnahmen ist die Wahl der passenden Holzarten. Harthölzer wie Eiche, Buche und Ahorn neigen weniger zum Arbeiten als Weichhölzer wie Kiefer oder Fichte. Darüber hinaus sollten Holzarten bevorzugt werden, die eine geringe Quell- und Schwindneigung haben. Exotische Hölzer wie Teak oder Mahagoni zeigen oft eine hohe Formstabilität und sind daher in vielen Anwendungen besonders geeignet.
Trocknung des Holzes
Feuchtegehalt beachten
Die Holzfeuchte hat einen direkten Einfluss auf das Arbeiten des Holzes. Daher ist es wichtig, Holz vor der Verarbeitung richtig zu trocknen. Industriell wird häufig die Kammertrocknung eingesetzt, bei der das Holz unter kontrollierten Bedingungen getrocknet wird. Auch die natürliche Lufttrocknung ist möglich, erfordert jedoch mehr Zeit und Platz. Ziel ist es, den optimalen Feuchtegehalt des Holzes zu erreichen, der je nach Verwendungszweck zwischen 8% und 12% liegen sollte.
Fachgerechtes Verleimen
Die Verleimungsregeln sind zu beachten, d.h. Kern an Kern / Splint an Splint.
Konstruktive Maßnahmen
Bereits bei der Planung und Konstruktion von Holzprojekten können Maßnahmen ergriffen werden, um das Arbeiten des Holzes zu minimieren. Beispielsweise können Bewegungsfugen eingeplant werden, die dem Holz die nötige Freiheit zum Ausdehnen und Zusammenziehen geben. Auch die Verwendung von Nut-Feder-Verbindungen kann dabei helfen, Spannungen im Holz aufzufangen. Verleimte größere Flächen können zusätzlich mit Stabilisatoren verstärkt werden.
Verwendung von Verbundmaterialien
Ein weiterer Ansatz ist die Kombination von Holz mit anderen Materialien. Sperrholz oder furnierte Platten neigen aufgrund ihres speziellen Aufbaus weniger zum Arbeiten als massives Holz. Auch Verbund- oder Holzwerkwerkstoffe wie MDF oder Multiplex bieten eine hohe Formstabilität und sind daher besonders gut geeignet, um das Arbeiten des Holzes zu minimieren.
Beispiele:
Runde Säule, Verleimung aus Brettern
Fußleiste, rechte Seite nach Außen