Der Werkstoff Holz

Holz und High-Tech: Wie Technologie die guten Eigenschaften von Holzarten modifiziert

Holz ist von Natur aus ein Baumaterial, der vielfältig und flexibel genutzt werden kann. Technologische Innovationen erweitern sein Einsatzgebiet zusätzlich - seien es modifizierte Holzarten, Vollholz- und Holzwerkstoffe oder Verbundwerkstoffe. Ein Überblick.



Teilenfacebooktwitterpinterest

maserungen_holz-e1518100275540.jpeg

Seit jeher ist Holz das Material schlechthin für den Bau von ganzen Häusern, Möbeln, Werkzeugen und vielem mehr. Seine vielen vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich mechanischer Leistungsfähigkeit, Haltbarkeit, Ökologie und Wirtschaftlichkeit stehen außer Frage. Dennoch hat Holz bis vor wenigen Jahren stetig an Bedeutung verloren. Die gestalterischen Möglichkeiten für die moderne Wohn- und Gewerbearchitektur wurden mehr und mehr limitiert durch die geometrischen Restriktionen und die fehlende Homogenität natürlich gewachsenen Holzes. Dazu kommen Einschränkungen heimischer Hölzer in Puncto Dauerhaftigkeit, die besonders die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Holz verschlechtern.

Modifizierte Holzarten: In ihrer Anwendung optimiert

Diese Nachteile werden jedoch zunehmend durch technologische Innovationen kompensiert. So entstehen Holzwerkstoffe, deren Eigenschaften ausgehend vom Naturmaterial speziell für ihren spezifischen Anwendungszweck optimiert werden. Gleichzeitig mit der Verfügbarkeit solcher Werkstoffe steigen auch die Möglichkeiten für ihren Einsatz in vielen verschiedenen Anwendungsgebieten an. Auf diese Weise hat sich der Naturbaustoff in der Form des einen oder anderen Werkstoffes einen Teil seiner ursprünglichen Bedeutung zurückerobert. Vor dem Hintergrund verstärkter Bemühungen zur Steigerung der Nachhaltigkeit und den diesbezüglichen Potenzialen von Holzwerkstoffen kann von einem Anhalten dieser Entwicklung ausgegangen werden.

Materialkunde: Vollholz- und Holzwerkstoffe

Je nach Definition wird die Unterteilung des Spektrums holzbasierter Produkte leicht abweichend vorgenommen. Grundsätzlich lassen sich jedoch Vollholzwerkstoffe und Holzwerkstoffe abgrenzen. Vollholz wird mit Sägeschnitten aus dem Rundholz herausgetrennt und diese Massivholzelemente werden wiederum zu Balken oder Platten verbunden. So entstehen Leim- und Brettschichtholz, die wichtigsten Vollholzwerkstoffe.

OSB, MDF etc. pp. - von Spanwerkstoffen bis zu Verbundwerkstoffen

Zur Herstellung von Holzwerkstoffen wird das Holz dagegen viel stärker zerkleinert und anschließend wieder zusammengefügt. Sie lassen sich in Furnierwerkstoffe, Spanwerkstoffe, Faserwerkstoffe und Verbundwerkstoffe unterteilen. Prominente Beispiel sind für Furnierwerkstoffe das Sperrholz, für die Spanwerkstoffe die Grobspanplatte (kurz OSB) und für Faserwerkstoffe die Mitteldichte Faserplatte (kurz MDF).

Holzwerkstoffe auf Span-, Faser- und Massivholzbasis sowie Dämmstoffe aus Holzfasern gewinnen aufgrund ihres ökologischen Profils zunehmend an Bedeutung.

Bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen wird Holzmaterial mit anderen Stoffen wie Kunststoff, Beton oder Papier gemischt. Häufig werden solche Erzeugnisse in Profilform extrudiert. Typische Produkte sind Fassadenplatten oder Terrassendielen, die die Optik und Haptik von Holz mit der Haltbarkeit von Kunststoff verbinden.

Das amerikanische Unternehmen ROLU hat eine Serie von Möbeln aus Sperrholz und MDF entworfen.
Einheitlicher lässt sich die allgemeine Zusammensetzung der Holzwerkstoffe charakterisieren. Hier kommen neben Holz noch Bindemittel und mögliche Zusatzstoffe wie Paraffin, Holzschutzmittel oder Brandschutzmittel zum Einsatz. Die Mengenverhältnisse von Holz und Bindemitteln variieren stark zwischen den verschiedenen Werkstoffen. Auch viele Varianten eines Werkstoffes werden durch unterschiedliche Zusammensetzungen und Qualitätsanforderungen an die Ausgangsmaterialien geschaffen, was die Abstimmung der Werkstoffeigenschaften auf die spätere Verwendung ermöglicht.

Lösungen für jedes Einsatzgebiet

Möglich macht diese Vielfalt der technologische Fortschritt hinsichtlich der Herstellungsverfahren sowie der Bindemittel in Form von Klebstoffen oder mechanischen Verbindungen. So weist MDF beispielsweise eine erheblich gesteigerte Homogenität und damit bessere Werte hinsichtlich Oberflächenbeschaffenheit und Festigkeit auf als die Spanplatte. Für den Einsatz von Holzwerkstoffen in der Möbelindustrie stehen Oberflächenqualität, Profilierbarkeit und Lackierbarkeit im Vordergrund, während im Bauwesen Werte wie statische Eigenschaften, Klimabeständigkeit und Brandverhalten zählen. Holzwerkstoffe auf Span-, Faser- und Massivholzbasis sowie Dämmstoffe aus Holzfasern gewinnen aufgrund ihres ökologischen Profils zunehmend an Bedeutung.

Vergütung von Vollholz und Holzwerkstoffen

Die Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen lassen sich in mehrere Gruppen zusammenfassen. Man unterscheidet physikalisch-mechanische, biologische und chemische Eigenschaften. Beeinflusst werden diese Eigenschaften durch den strukturellen Aufbau des Werkstoffes, die Umweltbedingungen und die Vorgeschichte, beispielsweise eine mechanische Vorbelastung oder die Schädigung durch Pilze oder Insekten. Die Holzvergütung zielt darauf ab, diese Eigenschaften gezielt und durchgehend zu verändern.

Im Fokus der Modifizierungen steht meist die Steigerung der Dimensionsstabilität und der Dauerhaftigkeit des Holzes.

Dies kann sowohl bei Vollholz als auch bei Holzwerkstoffen durch die Einlagerung von Kunststoffen, Ölen oder die Verdichtung sowie die thermische und hydrothermische Behandlung bewerkstelligt werden. Im Fokus dieser Modifizierungen steht dabei meist die Steigerung der Dimensionsstabilität und der Dauerhaftigkeit. Angesetzt wird dabei an der Holzfeuchte, die sowohl Neigung des Holzes zum Schwinden und Quellen als auch die Widerstandskraft gegenüber Pilzen und Insekten bestimmt. Durch das Modifizieren können auch vermeintlich weniger leistungsfähige Holzarten mit teureren und oft weniger nachhaltigen Holzarten mithalten. Ein weiteres Merkmal der Verfahren zur Modifizierung ist nämlich, dass keine schädlingsbekämpfenden Holzschutzmittel eingesetzt werden müssen.

Accoya: Modifiziertes Pinienholz

Ein Beispiel für modifizierte Holzarten ist das sogenannte Accoya, für das Pinienholz aus Ausgangsmaterial dient. Dieses Pinienholz wird durch den Prozess der Acetylierung chemisch modifiziert. Dabei wird das Holz in einem Reaktor in Kontakt mit Essigsäureanhydrid gebracht und mit Druck beaufschlagt, damit das Holz möglichst tief mit der Lösung getränkt wird. Die eigentliche Reaktion findet schließlich bei einer Temperatur von ca. 120 °C statt. Bei der Veresterung von Hydroxylgruppen aus der Holzzellwand entsteht Essigsäure, die dem Holz von einem Endvakuum entzogen wird. Im Ergebnis wird die molekulare Zusammensetzung des Holzes dauerhaft verändert.

Schutz vor Feuchte, UV-Strahlung und Schädlingen

Durch die Acetylierung wird eine der charakteristischen Eigenschaften von Holz erheblich eingeschränkt, nämlich die Fähigkeit zur Aufnahme und Abgabe von Feuchtigkeit. Dabei werden zum einen die maximal aufgenommene Menge und zum anderen die Geschwindigkeit der Aufnahme herabgesetzt. Im Ergebnis reduziert sich die Neigung zum Quellen und Schwinden bei Veränderungen des Umgebungsklimas erheblich. Die neue, niedrigere Gleichgewichtsfeuchte liegt auch unter dem für ein Pilzwachstum mindestens notwendigen Wert. Zudem bleicht Accoya unter UV-Strahlung auch erheblich langsamer aus. Als weitere Nebeneffekte treten eine Dunkelverfärbung sowie eine Erhöhung der Dichte und Härte der modifizierten Holzart auf. Abhängig ist die Stärke der Effekte von der Holzart und vom Grad der Acetylierung.

Modifizierte Holzarten: Gerade im Fensterbau erweitert der Einsatz modifizierter Holzarten die Möglichkeiten. Hier: modernes Holzhaus mit Holzfenstern.
Eingesetzt werden modifizierte Holzarten wie Accoya beispielsweise beim Bau von hochwertigen Holzfenstern. Hier kann das Material seine Überlegenheit hinsichtlich Härte, Dimensionsstabilität und Dauerhaftigkeit optimal ausspielen. Fensterrahmen sind nämlich besonders auf der Wetterseite durch Hagel, Feuchtigkeit und Sonneneinstrahlung ständiger Belastung aller Arten ausgesetzt.

Modifizierte Holzarten: Auf Augenhöhe mit Tropenhölzern

Den maximalen Effekt erzielt der Fensterbauer dann, wenn die Kantel für den Fensterrahmen schichtweise verleimt wird. So wird lediglich an der Außenseite Accoya eingesetzt, denn nur dort werden seine besonderen Eigenschaften wirklich benötigt. Dies hat gleich mehrere Vorteile. Zum einen wird durch den besonders rationalen Materialeinsatz ein niedrigerer Materialaufwand bei gleichzeitig maximaler Schutzwirkung realisiert und zum anderen bleibt der Bauherr frei in der Gestaltung der Innenseite. Hier können andere Holzsorten in allen erdenklichen Oberflächenvariationen eingesetzt werden. Die schichtweise Verleimung schützt zusätzlich vor Verziehen. So ist der Einsatz von Accoya im Holzfensterbau ein Paradebeispiel dafür, wie moderne Technologie die von Natur aus guten Eigenschaften von Holz verbessern hilft. Auch andere auf diese Weise modifizierte heimische Holzarten wie Buche, Kiefer und Fichte brauchen den Vergleich mit Tropenhölzern wie Teak und Bangkirai nicht zu fürchten. Das Resultat der Ausnutzung der technologischen Potenziale ist die gleichzeitige Steigerung des Erfüllungsgrades finanzieller und ökologischer Zieldimensionen. Foto "+chair osb" via ROLU


Hubert ist das neue Online-Magazin für Holz-Kultur, das hochwertige und mitreißende Beiträge rund um den Baustoff Holz liefert. Hubert wird herausgegeben von Sorpetaler Fensterbau.

Verpasse keine Neuigkeiten von Hubert. Jetzt zum Newsletter anmelden!

©2017 Hubert
|
|
Powered by Sorpetaler

NICHTS VERPASSEN!

close
collapse

Du willst regelmäßig die neuesten Hubert-Artikel erhalten? Dann melde dich jetzt für unseren Newsletter an.