Institut für Holzqualität und Holzschäden - Dr. Rehbein und Dr. Huckfeldt

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Bestimmung der Holzfeuchte (Preis) 

Wenn im täglichen Umgang mit Holz oder Holzwerkstoffen von Holzfeuchte die Rede ist, wird immer eine prozentuale Angabe über den gegenwärtigen oder gewünschten Zustand des Holzes/Werkstoffes genannt.

Da Holz ein hygroskopischer Werkstoff ist, d. h. er kann Wasser z. B. in Form von Wasserdampf aus der Umgebung aufnehmen und wieder abgeben, variiert die Holzfeuchte in Abhängigkeit von der Umgebungs-Situation. Die Menge des aufgenommenen Wassers hat Einfluss auf viele mechanisch-technologische Eigenschaften des Holzes und stellt somit eine wichtige Kenngröße dar.

Der Holzfeuchtewert (u) bezieht sich grundsätzlich auf einen Zustand, in dem praktisch kein Wasser mehr im Holzgewebe vorhanden ist, Holzfeuchte (u) = 0%. Dieser Zustand kann nur "künstlich" z. B. durch eine Trocknung in einem so genannten Darr- oder Trockenofen erreicht werden.

In Abhängigkeit vom Wasseranteil in der Holzsubstanz werden drei Grenzzustände unterschieden:

  • Darrtrocken (u0), das Holz wird solange unter Energiezufuhr getrocknet, bis praktisch kein Wasser mehr im Zellwandsystem vorhanden ist (Holzfeuchte = 0%).
  • Fasersättigung (auch gebundenes Wasser), dieser Zustand wird erreicht, wenn das Holz in einem Umgebungsklima mit 100% rel. Luftfeuchte bis zum Erreichen der Ausgleichsfeuchte gelagert wird. Die resultierende Holzfeuchte ist abhängig von der Holzart, der Gewebeart sowie dem Vorhandensein akzessorischer Bestandteile mit hydrophilen oder hydrophoben Eigenschaften (u = 22/28/35%)
  • Wassersättigung (umax), das Holz muss solange mit flüssigem Wasser in Kontakt kommen, bis alle Hohlräume des Holzes mit Wasser gefüllt sind (u = maximal). Die maximale Holzfeuchte ist abhängig von der Holzart (Dichte) z. B. 31% bei Pockholz, 169% bei Kiefer und bis 767% bei Balsaholz.  

Im Bereich zwischen Darrtrocken und Fasersättigung (u = 0-28%) liegen zahlreiche verwendungsrelevante Feuchte-Niveaus bzw. Einbaufeuchte-Empfehlungen für die fachgerechte Verwendung von Holz wie z. B.

  • lufttrocken u = 12...15...20%,
  • Sollfeuchten für den Möbelbau u = 8...10...12%,
  • für die Holzverwendung im Garten- und Landschaftsbau u = 15-18%,
  • für die Verwendung von Holz im Hochbau variiert der Wert i. d. R. zwischen u = 10-20%.

Für verbindliche Angaben sind die in den entsprechenden Normen definierten Holzfeuchtewerte zu berücksichtigen. Die Nichteinhaltung der empfohlenen Sollfeuchte kann im Verlauf der Lagerung oder nach dem Einbau bzw. der Verarbeitung zum Verwerfen, zur Rissbildung bis hin zu Problemen in der Maßhaltigkeit des Holzes führen. Weiterhin kann es durch eine von der Sollfeuchte-Empfehlung abweichende Holzfeuchte zu Problemen bei der Verklebung sowie der Oberflächenbehandlung des Holzes kommen. Holzfeuchten über 18-20% sind förderlich für einen Holzabbau durch Pilze und teilweise durch Insekten.

 

Bangkirai: Unterlagsplatte mit Trocknungsfehler

Analyse der Dichte des Holzes (Preis) 

Die Dichte ist der Quotient aus der Masse und dem Volumen des Holzes. Sie variiert innerhalb eines Stammes sowie innerhalb einer Holzart. Da die Masse des Holzgewebes bei Wasseraufnahme stärker zunimmt als das Holzvolumen, ist die Dichte abhängig von der Holzfeuchte. Zumeist wird im alltäglichen Umgang mit Holz die Rohdichte nach DIN 52 182:1976 angegeben. Die Rohdichte bezieht sich auf die Ausgleichsfeuchte des Holzes, die sich im sogenannte Normalklima bei 20°C / 65% rel. Luftfeuchte einstellt, sie liegt in Abhängigkeit von der Holzart zwischen u = 12-15%.

Die Konditionierung des Holzes unter normkonformen Bedingungen ist ein zeitaufwendiger (kostspieliger) Prozess. Für praktische anwendungsorientierte Fragestellungen bietet sich die weniger aufwendige und zeitnah durchzuführende Darrdichtebestimmung an. Bei der Darrdichtebestimmung wird das im Holzkörper vorhandene Wasser durch Trocknung (darren) im Trockenschrank bis zur Gewichtskonstanz bei 103°C (entsprechend DIN 52182:1976) entfernt und anschließend die Darrdichte aus der Trockenmasse und dem Trockenvolumen des Holzes bestimmt.

Die Dichte des Holzes gibt Hinweise auf die Holzeigenschaften, die vom spezifischen Raumanteil der Zellwand mitbestimmt werden. So besteht für viele Holzarten ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Dichte und den Festigkeiten, der Oberflächenhärte, dem Abnutzungswiderstand sowie der Wärmeleitfähigkeit. Bei einigen Hölzern wie der Red Meranti Gruppe oder der Sibirischen Lärche, besteht eine direkte Korrelation zwischen der Dichte und der natürlichen Dauerhaftigkeit des Holzes, je dichter (schwerer) das Holz um so besser ist die natürliche Dauerhaftigkeit. Als Nachteil einer hohen Dichte ist das häufig erhöhte Quell- und Schwindverhalten schwerer Holzarten und die damit verbundene Form- bzw. Volumenänderung zu benennen.

 

Dichteunterschiede ueber den Stammquerschnitt bei Radiata Pine (Pinus radiata)

Natürliche Dauerhaftigkeit 

Die natürliche Dauerhaftigkeit einer Holzart ist eine verwendungsrelevante Materialigenschaft. Sie ist definiert als die Widerstandsfähigkeit des Holzes gegenüber der Zersetzung durch holzabbauende Organismen. Die Ermittlung der natürlichen Dauerhaftigkeit einer Holzart erfolgt unter kontrollierten Laborbedingungen (nach DIN EN 350-1:1994, DIN CEN/TS 15083-1:2005) sowie in Freilandversuchen. Im Anschluss an die mehrmonatige bis mehrjährige Prüfung wird die Holzart einer von fünf Dauerhaftigkeitsklassen zugeordnet; dabei definiert die Dauerhaftigkeitsklasse 1 eine sehr dauerhafte, die Dauerhaftigkeitsklasse 5 eine nicht dauerhafte Holzart.

Steht die Gebrauchsdauer des Holzes im Vordergrund, muss der mikrobielle Abbauprozessverlangsamt oder im Idealfall unterbrochen werden. Bei feuchteexponierten Konstruktionen, z. B. Fenster, Haustüren oder Hölzer im Garten- und Landschaftsbau, kann der Einsatz einer natürlich dauerhaften Holzart den biotischen Abbau verzögern und somit die Nutzungsdauer verlängern. Die natürliche Dauerhaftigkeit des Kernholzes variiert dabei deutlich zwischen den verschiedenen Holzarten. Generell gilt: das Splintholz aller Holzarten ist, unabhängig von der natürlichen Dauerhaftigkeit des jeweiligen Kernholzes, nicht dauerhaft und somit anfälliger für einen Schädlingsbefall. Entsprechend der zurzeit geltenden DIN EN 350-1:1994 wird zwischen der natürlichen Dauerhaftigkeit gegenüber

  • holzabbauenden Pilzen,
  • Larven von Trockenholzkäfern,
  • Termiten
  • und Holzschädlingen im Meerwasser

unterschieden. Die Differenzierung nach Schadorganismen verdeutlicht, dass die Dauerhaftigkeit keine absolute Holzeigenschaft ist, sondern in Abhängigkeit von der Beanspruchung variieren kann.

 

Die natuerliche Dauerhaftigkeit von Splint- und Kernholz ist gut zu erkennen. Schaden insbesondere im Spintholz.

Kernholznachweis (Preis) 

Das Splintholz aller Holzarten, so auch der Kiefer (Pinus sylvestris), ist nicht dauerhaft (Klasse 5 nach DIN EN 350-2). Der Einsatz von Kiefern-Splintholz in feuchte-exponierten Einbausituationen oder in der Außenanwendungkann die Gebrauchsdauer des Holzes deutlich verkürzen. Hier sollte auf einen Einsatz von ungeschütztem Splintholz verzichtet werden, ist dies nicht möglich, muss ein chemischer Holzschutz erfolgen. Obwohl es sich bei der Kiefer um eine Holzart mit genetisch ausgebildetem Farbkern handelt, kann eine sichere Differenzierung zwischen Kern- und Splintholz optisch nicht immer erfolgen. Insbesondere bei frisch angeschnittenen Flächen ist eine sichere Abgrenzung der verkernten Bereiche oft nicht möglich. Hier kann ein chemischer Nachweis des Kern-Splint-Anteils durch die sogenannten "Kiefer-Kern-Reagenz" (nach DIN 52161) weiterhelfen. Mit diesem Reagenz werden die Probenflächen bestrichen, nach einer kurzen Einwirkzeit färbt sich das Kernholz der Kiefer intensiv rot, das Splintholz gelb-orange.

 

Kernholznachweis bei Kiefer, das Kernholz wird durch die Indikatorlösung rot.

Untersuchungen von Beschichtungen (Preis) 

Beschichtungen dienen i. d. R. der Farbgestaltung von Holzoberflächen und können die Nutzungsdauer des Holzes durch Schutz vor UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Verschmutzung und mechanischen Einflüssen verlängern. Sie finden Verwendung an Fenstern, Türen, Fachwerk, Fassaden, Sichtschutzelementen und Gartenmöbeln. Nicht fachgerecht ausgeführte, abgewitterte bzw. abgenutzte oder beschädigte Beschichtungen können ihre Funktion nicht im vollen Umfang erfüllen. Mangelhafte Beschichtungen können die Nutzungsdauer einer Holzkonstruktion unter Umständen sogar verkürzen. Um die Funktion der Beschichtung zu gewährleisten, ist ein den Herstellerangaben oder Empfehlungen von Fachverbänden entsprechender und der Holzart angepasster Aufbau mit ausreichender Schichtdicke zu empfehlen. Die empfohlene Schichtdicke hängt dabei u. a. vom Produkt selber (z. B. Holzfenster), der Art der Beschichtung, der Applikationstechnik und der Beanspruchung ab. Weiterhin ist eine regelmäßige Wartung der Beschichtung, insbesondere bei intensiv beanspruchten Oberflächen, zweckmäßig.

 

 Detailansicht einer Schichtdickenmessung von einem Fenster; Angaben in Mikrometern

Überaufnahme von Oberflächenbehandlungen (Preis) 

Bakterielle Abbauprozesse können Verfärbungsreaktionen im Holzgewebe induzieren und durch den Abbau der nicht lignifizierten Margofäden der Hoftüpfelmembran die Wegsamkeit des Holzes lokal verändern. Durch die erhöhte Wegsamkeit wird das Aufnahmeverhalten von schützenden oder farbgebenden Oberflächenbehandlungen verändert, d.h. es kommt zur lokalen Überaufnahme.Überaufnahme tritt bei Hölzern auf, die über längere Zeit zum Schutz gegen Austrocknung berieselt oder wassergelagert wurden. Zudem können bakteriell geschädigte Hölzer, bedingt durch eine lokal verändertes Trocknungsverhalten, bei der technischen Trocknung zu Problemen (Spannungen/Rissbildung) führen.

 

Ueberaufnahme einer Oberflaechenbehandlung verursacht durch einen Bakterienbefall

 

Oberflächenverfärbung (Preis) 

Holzoberflächen können bläulich-schwarze Verfärbungen aufweisen, die auf den ersten Blick einem Schimmelbefall ähnlich sehen. Derartige Verfärbungen basieren häufig auf einer Kontaminierung der Holzoberfläche mit Eisenionen, die mit holzeigenen Gerbsäuren und phenolischen Inhaltsstoffen unter feuchten Umgebungsbedingungen reagieren. Helle Laub- und Nadelhölzer wie z. B. Eiche, Robinie, Douglasie und Lärche mit ungeschützten Oberflächen weisen nach einer Kontaminierung mit Eisenionen bläulich-schwarze, punktartige bis großflächige Verfärbungen auf. Dunkle Laubhölzer wie z. B. Bangkirai weisen häufig vergleichbare Verfärbungen auf, die durch den holzeigenen Farbton aber teilweise überdeckt werden. Die sog. Eisen-Gerbstoff-Reaktion kann bereits durch eine sehr geringe Eisenkonzentration in der Größenordnung von 10 - 20 mg/kg ausgelöst werden. Eine Kontaminierung der Holzoberfläche durch Eisenteilchen (Eisenionen) kann durch nachträgliche Metallarbeiten, z. B. an Geländern oder Befestigungen oder durch (ungeeignete) Verbindungselementen wie Schrauben oder Nägel erfolgen. Die Eisen-Gerbstoffreaktion lässt sich zweifelsfrei durch den chemischen Indikator "Kaliumrhodanid-Reagenz" nachweisen.

 

Terrassendiele mit Verfaerbung durch Eisen Gerbstoff Reaktion

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Text-Autor: Dr. rer. nat. M. Rehbein; Autor-HTML: Dr. rer. nat. T. Huckfeldt; Impressum

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