Gewicht von Holz
Das Gewicht des Holzes hängt von seiner Dichte und der darin enthaltenen Feuchtigkeit ab. Es gibt ein spezifisches Gewicht der Holzmasse und eine Rohdichte des Holzes.
Das spezifische Gewicht von Holz ist nicht von der Holzart abhängig. Es drückt das Gewicht des verdichteten Holzmaterials in einer Volumeneinheit ohne Feuchtigkeit und Luft aus und beträgt 1,5.
In der Praxis wird das Volumengewicht der Holzmasse verwendet, also das Gewicht 1 cm³ der Holzmasse, ausgedrückt in Gramm. Anhand des Volumengewichts werden das Gewicht des Holzes und seine technischen Eigenschaften abgeschätzt. Mit zunehmender Luftfeuchtigkeit nimmt auch das Raumgewicht des Holzes zu. Je höher die Dichte, desto dichter und weniger porös ist das Holz.
Holzfeuchtigkeit
Wasserarten im Holz
Das Wasser im Baum ist unterteilt in:
- kapillar (frei) – füllt Zellhohlräume;
- hygroskopisch – kommt in Zellwänden vor;
- chemisch – geht in die chemische Zusammensetzung der Stoffe ein, aus denen Holz besteht.
Der Wassergehalt im Holz, ausgedrückt in Gewichtsprozent, wird Holzfeuchtigkeit genannt. Es gibt absolute und relative Luftfeuchtigkeit.
Relative und absolute Luftfeuchtigkeit
Wenn das Gewicht von Holz im Originalzustand mit dem Buchstaben A, das Gewicht von absolut trockenem Holz mit dem Buchstaben A₁, die relative Luftfeuchtigkeit in Prozent mit dem Buchstaben B und die absolute Luftfeuchtigkeit in Prozent mit dem Buchstaben B₁ gekennzeichnet sind, lässt sich die relative Luftfeuchtigkeit nach folgender Formel ermitteln:
Formular für relative Luftfeuchtigkeit von Holz.
Die absolute Luftfeuchtigkeit wird nach folgender Formel ermittelt:
Absolute Holzfeuchteform.
Bestimmung der Luftfeuchtigkeit von Holz
Aus der Mitte des Brettes wird ein Prisma ausgeschnitten und auf einer Skala mit einer Genauigkeit von 0,01 g gemessen. Der resultierende Wert stellt die Größe von A dar. Das Prisma, dessen Gewicht nicht weniger als 20 g betragen sollte, wird dann bei einer Temperatur von 105° getrocknet, bis es ein konstantes Gewicht A₁ erreicht.
Die Gewichtskonstanz gilt als erreicht, wenn die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen nicht mehr als 0,3 % des Trockengewichts beträgt. Durch Eingabe der durch Messung ermittelten Werte A und A₁ in die angegebenen Formulare wird die relative oder absolute Luftfeuchtigkeit des Holzes ermittelt.
Wenn das ursprüngliche Gewicht des aus der Mitte des Bretts geschnittenen Prismas 240 g und das Gewicht des getrockneten Holzes 160 g betrug, beträgt die absolute Luftfeuchtigkeit der getesteten Probe:
Beispiel für die Berechnung der absoluten Luftfeuchtigkeit der untersuchten Probe.
Die so ermittelte Luftfeuchtigkeit gilt als Luftfeuchtigkeit der gesamten Holzpartie.
Fasersättigungspunkt
Beim Trocknen von Holz verdunstet zunächst freies Wasser. Der Moment, in dem alles freie Wasser verdunstet, wird als hygroskopische Grenze oder Fasersättigungspunkt bezeichnet. Während dieser Trocknungszeit verändern sich die Abmessungen des zu trocknenden Holzes nicht.
Die der hygroskopischen Grenze entsprechende Luftfeuchtigkeit für verschiedene Holzarten ist in der folgenden Tabelle aufgeführt:
| Holzart | Luftfeuchtigkeit |
|---|---|
| Gemeine Kiefer | 29% |
| Weymouth-Kiefer | 25% |
| Fichte | 29% |
| Lärche | 30% |
| Fichte | 30% |
| Buche | 31% |
| Linde | 29% |
| Esche | 23% |
| Kastanie | 25% |
Der Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die Verarbeitung und Haltbarkeit von Holz
Holz mit erhöhter Luftfeuchtigkeit ist ein guter Wärmeleiter, es lässt sich schlechter maschinell bearbeiten, es lässt sich schlecht kleben, streichen, lackieren und polieren. Farbe und Lack lösen sich auf der Oberfläche von nass lackiertem Holz schnell auf. Durch feuchtes Holz rosten Nägel und Schrauben.
Die Abmessungen von Tischlerbauprodukten aus Rohholz – Türen, Fenster, Dielenböden, Parkett und andere Produkte – schrumpfen beim Trocknen. Dadurch entstehen Risse und die Steifigkeit der Verbindung zwischen den Elementen geht verloren.
Daher werden die Qualität des Holzes im Bauwesen, seine Haltbarkeit und seine Widerstandsfähigkeit gegen Verrottung in erster Linie von seiner Luftfeuchtigkeit und dann von der Holzart und den Nutzungsbedingungen bestimmt. Unter normalen Nutzungsbedingungen kann trockenes Holz Dutzende von Jahren in Gebäuden dienen.
Beschwerung des Holzes beim Trocknen
Beim Trocknen verändert das Holz seine Abmessungen: in Längsrichtung um 0,10 %, in radialer Richtung um 3–6 % und in tangentialer Richtung um 6–12 %. Diese Änderung wird Gewichtung genannt.
Die Gewichtung beginnt, wenn die Luftfeuchtigkeit den Fasersättigungspunkt erreicht, von 23 % bis 31 %. Anatomische Elemente, aus denen das Holz besteht, schrumpfen beim Trocknungsprozess ungleichmäßig, sodass die Gewichtung des Holzes in verschiedene Richtungen unterschiedlich ist.
Holz mit einer hohen Dichte, wie zum Beispiel Eiche, wiegt mehr als Holz mit einer geringeren Dichte, wie zum Beispiel Linde. Bei Nadelbaumarten hängt die Größe der Gewichtung auch vom Anteil des Spätholzes ab. Mit einer Erhöhung des Spätholzanteils in der Kiefer steigt das Gewicht, da das Spätholz der Nadelholzarten beim Trocknen deutlich mehr wiegt als das Frühholz.
Gewichtung von Früh- und Spätholz der Nadelholzarten
Gewichtung verschiedener Holzarten
Verwitterung und Risse
Die ungleichmäßige Änderung der Abmessungen beim Gewichtungsprozess aufgrund der Trocknung sowie die Anwendung falscher Trocknungsregime führen zu inneren und äußeren Spannungen im Holz. Sie führen zu Witterungseinflüssen und der Entstehung äußerer und manchmal auch innerer Risse.
Tangential geschnittene Bretter sind anfälliger für Witterungseinflüsse als radial geschnittene Bretter. Je näher sie an der Peripherie liegen, desto größer ist die Windscherung.
Bild 3. Wickeln der Bretter entsprechend ihrer Position im Stamm.
Äußere Risse entstehen durch ungleichmäßige Trocknung der äußeren und inneren Holzschichten. Durch den großen Feuchtigkeitsunterschied entstehen Zugspannungen an der Holzoberfläche, die zu äußeren Rissen führen.
Um die Entstehung äußerer Risse zu vermeiden, sollte der Trocknungsprozess langsam und gleichmäßig erfolgen. Dann erfolgt die Dimensionsänderung allmählich, sodass die Kräfte, die zum Spritzen führen, gering sind.
Holz trocknet von vorne schneller, weshalb die Vorderseiten von Brettern, Scheitholz und Rundhölzern früher reißen als andere Oberflächen. Um Risse zu vermeiden, sollte die Stirn vor der dauerhaften Einwirkung der Sonnenstrahlen geschützt werden, indem man sie mit Schutzmitteln bedeckt oder sie in den Schatten legt.
Baumschwellung
Das Quellen von Holz ist der umgekehrte Vorgang des Trocknens und Beschwerens. Getrocknetes Holz kann Feuchtigkeit aufnehmen und seine Abmessungen vergrößern. Mit dieser Funktion werden trockene Fässer, Holzrohre, Tanks und andere Gegenstände befeuchtet und zum Aufquellen gebracht.