In diesem Ratgeber widmen wir uns dem beliebtem Werkstoff Holz. Wir erklären Ihnen, wie sie Holzarten erkennen können, welche Eigenschaften es hat und wissenswertes zu den heimischen Holzsorten. Abschließend gehen wir auf die Holzverarbeitung ein und sprechen darüber, worauf sie beim Bauen mit Holz achten sollten.
Holz ist wegen seiner vielseitigen Einsatzmöglichkeiten für den Menschen seit jeher ein wichtiger Rohstoff. Wir nutzen es seit Jahrtausenden zum Konstruieren, zur Energieerzeugung, in der Papierproduktion und seit Neustem sogar in der Chemieindustrie. Wussten Sie zum Beispiel, dass man Sandelholz zur Herstellung von verschiedenen Aromen für Parfüms und Kosmetikprodukten braucht! Laut einer Studie der „non-profit-organisation“ Botanic Gardens Conservation International (BGCI) gibt es ungefähr 65065 Baumarten weltweit, wobei die größte Artenvielfalt in den Regenwäldern der tropischen bzw. subtropischen Klimazonen zu finden sind.
Holzarten erkennen
Von der Bezeichnung der Baumart leitet sich die gleichnamige Holzart ab. Da Holz artspezifische Unterschiede in seinem anatomischen Aufbau aufweist, nutzt man zur genauen Bestimmung der Holzart makro- und mikroskopische Untersuchungsmethoden. Da die meisten unserer Leser keine Möglichkeiten haben Holz mikroskopisch zu untersuchen, möchten wir Ihnen in unserem Ratgeber Methoden vorstellen, die sie mit bloßem Auge durchführen können. Mikroskopische Unterschiede, z.B. im Zellaufbau, erklären wir nur oberflächlich.
Die Holzarten: Laub- und Nadelbäume
Bäume werden in Nadel- bzw. Laubbäume klassifiziert. Nadelbäume (Koniferen) haben häufig nadelförmige Blätter und an ihnen Ästen wachsen Zapfen, in denen sie ihre Samen tragen. Oft ist ihr Blattwerk immergrün. Das bedeutet, dass sie ihre Blätter über das ganze Jahr nicht verlieren. Nadelbäume besitzen nur zwei unterschiedliche Zellarten (Tracheiden, Parenchymzellen). Sie bilden keine Gefäße (Tracheen) und haben einen simpleren anatomischen Aufbau als Laubbäume. Die Forschung schließt aus Datierungen von Pflanzenfossilien und Vergleichen mit heutigen Nadelbaumarten, dass sie sich evolutionär vor den Laubbäumen entwickelt haben. Heutzutage wird angenommen, dass die ersten, mit heutigen Nadelbäumen vergleichbaren Bäume vor ca. 300 Mio. Jahren auf der Erde wuchsen. Laubbäume entwickelten sich erst vor ca. 100 Mio. Jahren und weisen trotz dessen, im Gegensatz zu Nadelbäumen, eine höhere Artendiversität auf. Sie werfen ihre Blätter im Herbst ab, um Nährstoffe und Wasser für den Winter zu sparen. Ihre Blätter sind breit und von Blattadern durchzogen. Zusätzlich zu Tracheiden- und Parenchymzellen besitzen Laubbäume noch Tracheen, die zur Saftleitung dienen.
Tropische Holzarten
Sogenanntes Tropenholz ist kein Begriff aus der Pflanzensystematik, sondern ein Begriff, der eher im Holzhandel und in der Holzverarbeitung benutzt wird. Der Begriff definiert die Herkunft des Holzes und ist eine Art Gütesiegel für besondere mechanische Materialeigenschaften. Tropenholz zählt nach der Pflanzensystematik zu den Laubhölzern. Die guten mechanischen Eigenschaften von Tropenhölzer erklärt man sich damit, dass wegen des tropischen Klimas mehr Kernholz in den Stämmen bildet wird. Dies können die Bäume, weil es in den tropischen und subtropischen Klimazonen nicht so starke Witterungsunterschiede gibt.
Holzarten Eigenschaften
Um Prozesse innerhalb von Nadel- und Laubbäumen besser verstehen und unterscheiden zu können, werden Bäume in Splint-, Kern- und Reifholzbäume eingeteilt. Es gibt Baumarten, deren Stämme nur aus Splintholz bestehen, z.B. Birken, Erlen und Ahorn. Jedoch besitzen Kern- und Reifholzbäume immer auch eine äußere Splintschicht in ihrem Stamm. Nach wissenschaftlichen Erkenntnissen nutzen Bäume das Splintholz, um Nahrungsmittel und Wasser zwischen Wurzeln und Baumkrone auszutauschen oder speichern zu können. Splintholz wird dem physiologischen aktivem Holzgewebe zugeordnet. Wohingegen Kernholz einen dunkel gefärbten, physiologisch inaktiven Bereich im Baumstamm darstellt. Kernholzbäume beginnen mit der Verkernung von Splintholzgewebe nach ca. 20-40 Jahren. Dabei stellt der Baum die Versorgung des Gewebes mit Wasser und Nährstoffen ein, sodass das Splintholzgewebe abstirbt. Verbindungen der Zellen untereinander werden geschlossen, sodass auch kein Austausch von Nahrungsmitteln zwischen den Zellen stattfinden kann. Danach werden chemische Verbindungen (phenolische) gebildet und in den Zellwänden eingelagert. Diese Verbindungen, unter anderem Tannine (Gerbstoffe) und Lignin, haben eine konservierende Wirkung auf das Zellgewebe und dienen als natürlicher Holzschutz. Tannine sind außerdem für die Färbung des Kernholzes verantwortlich. Beispiele für Kernholzbäume sind Kiefern, Eichen, Mahagoni- und Teakbäume. Die dritte Einteilungsklasse von Holz ist Reifholz. Reifholzbäume unterscheiden sich von Kernholzbäumen dadurch, dass sie ihr inaktives Gewebe nicht bzw. kaum einfärben. Sie lagern Konservierungsstoffe nicht in dem selbem Ausmaß wie Kernholzbäume in den Zellen ein und erreichen damit nicht dieselbe Beständigkeit wie Kernholz. Die Verkernung wird hier nicht durch innere, sondern äußere Einflüsse, z.B. eine Verletzung des Gewebes, ausgelöst. Beispiele für Reifholzbäume sind Rotbuche, Feld-Ahorn und Fichte.
Holzarten erkennen anhand der Färbung
Die Holzfärbung ist für jede Art spezifisch. Doch Holzsorten nur anhand ihrer Färbungen zu erkennen ist schwierig, da mehrere Baumarten gleiche Farbtöne besitzen, die sich nur in Nuancen unterscheiden. Diese Details fallen eher Fachleuten auf, die täglich mit dem Werkstoff arbeiten. Deshalb ist es wichtig zu wissen, ob eine Baumart Splint-, Kern- oder Reifholz besitzt, um Holzsorten besser bestimmen zu können. Beide Material Eigenschaften zusammen mit der spezifischen Holzmaserung lassen erst eine genaue Bestimmung per Augen zu.
Eine Übersicht der Holzarten in Deutschland
Laut der aktuellen Bundeswaldinventur (von 2012) des Bundes Landwirtwirtschafts Ministerium wurden in Deutschland 51 verschiedene Baumartengruppen festgestellt. In einer Baumartengruppe sind Baumarten mit denselben Eigenschaften zusammengefasst, z.B. Eichen-, Fichten- oder Kiefernarten. 90 Prozent der in Deutschland genutzten Holzfläche entfallen dabei auf die Baumarten:
- Gemeine Fichte,
- Gemeine Kiefer,
- Gemeine Esche,
- sowie die Gemeine Birke,
- Rotbuche,
- Traubeneiche,
- Schwarzerle,
- Douglasie,
- Bergahorn und
- Europäische Lärche.
Die restlichen 10 Prozent, der verbliebenen Holzfläche, entfallen auf die anderen Baumarten.
Holz als Werkstoff
Holz ist, im Gegensatz zu Metallen, ein organischer Stoff. Das heißt, es müssen Nährstoffe mit Hilfe von Energie verstoffwechselt werden, um Biomasse aufzubauen. Die Zugänge zu Nahrung und Sonnenlicht beeinflussen somit das Wachstum und die technischen Eigenschaften der Baumarten. Sogar Bäume derselben Art können sich in ihren mechanischen Eigenschaften unterscheiden, wenn sie nicht dieselben Lebensbedingungen besitzen. Wer mit Holz nachhaltig bauen will, muss sich dessen bewusst sein.
Holzarten beim Bauen
Vor-und Nachteile von Holz sind durch Materialtests und großem Erfahrungsschatz hinlänglich bekannt. Holz hat im Vergleich zu den Werksstoffen Stahl und Beton ein günstigeres Festigkeits zu Eigengewicht Verhältnis, weshalb es auch heutzutage häufig verbaut wird. Grundsätzlich gilt für Holz, dass mit steigender Rohdichte die Festigkeit zunimmt. Die Rohdichte unterscheidet sich von Holzart zu Holzart und wird außerdem von dem Feuchtigkeitsgehalt im Holz bestimmt. Bei steigendem Feuchtigkeitsgehalt sinkt die mechanische Belastbarkeit des Holzes im Allgemeinen. Es besitzt in Faserrichtung die höchste Aufnahmefähigkeit von Zugkräften und eine halb so große Druckfestigkeit. Je nachdem in welchem Winkel Kräfte zur Faserrichtung auftreten, sinkt die Belastbarkeit. Schon bei einem Winkel von 45 Grad zur Faserrichtung besitzt Holz nur noch20% seiner maximalen Zugfestigkeit. Die Druckfestigkeit ändert sich unter anderen Winkeln nicht so stark. Man muss bei den mechanischen Eigenschaften allerdings beachten, ob Kräfte kurz-oder langzeitig auf das Holz einwirken, denn unter Dauerbelastung verliert es nochmals 60% seiner Festigkeit. Wie Sie sehen, kann man Holz nicht unendlich stark belasten. Haben Sie vor tragenden Holzkonstruktionen herzustellen, raten wir ihnen sich weitergehend über die Belastbarkeit von Holz bei einem Holzfachmann zu informieren. So können Sie besser gewährleisten, dass Ihr Projekt allen Widrigkeiten standhält.
Holzarten und Holzschutz
Wie bei allen Projekten sollte man sich im Vorhinein Gedanken machen, wie man am besten den Sollzustand erreicht. Aus Naturschutz- oder Kostengründen sind nicht immer die Holzsorten verfügbar, die für ein Projekt am besten geeigneten wären. Das bedeutet aber nicht, dass sie Ihr Projekt nicht realisieren können. Wegen besserer Holzschutzmittel sind heutzutage auch Holzsarten mit schlechter Witterungsbeständigkeit im Außenbereich einsetzbar. Fichtenholz ist ein Beispiel dafür. Es ist im Gegensatz zu Eichenholz kostengünstig, fault aber schnell unter Witterungseinflüssen, wenn es nicht ausreichend mit Holzmittel behandelt wurde. Oft ist es durch den Einsatz von günstigen, Holzschutzmitteln erst möglich Holzbauprojekte im finanziellen Rahmen zu halten. Zum Beispiel kostet ein Kubikmeter (Festmeter) Kiefernholz rund 450-550 Euro, während ein Kubikmeter Eichenholz ca. 890 Euro kostet. Es lohnt sich aber in jedem Fall jede Holzsorte mit Holzschutzmitteln zu behandeln, um die Haltbarkeit zu erhöhen. Wir sind durch sie außerdem in der Lage weitestgehend auf, durch Raubbau bedrohte, tropische Baumarten zu verzichten, indem wir schnell wachsende, mit Holzschutzmitteln (Bläueschutz) behandelte Nadelhölzer zum Bauen verwenden.
