Holz und Holzwerkstoffe

• Ökologischer Hintergrund durch holz als nachwachsenden Rohstoff

• enorme Bandbreite an neuen Holzwerkstoffen, Verbundstoffen, Innovative Bindemittel sowie optimierte bearbeitungsmöglichkeiten.

• einzigartigkeit der Holzstücke

• Qualität_

  • Baumart, Standort, ganzjähriges Klima, Baumalter, Ort innerhalb der Baumstruktur(Stamm, Wurzel, Ast)

  • beeinflußt aussehen Fabre, Textur und Geruch

• 30k Holzarten weltweit, 500 auf internationalen MArkt erhältlich.

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Inhomogener Werkstoff

• Eigenschaften verändern sich längs der verschiedenen Richtungen

anisotrop, da fasriger Baustoff

• Bezeichnet Richtungsabhängigkeit bestimmter physikalischer Eigenschaften

Feuchte empfindlichkeit

Schädlingsbefall

Zellulose(40-60%): Polysaccharid, also Zucker, in wasser unlöslich, löslich in säure

Hemicellulose(6-27%): vielfachzucker, amorph, bildet mit Lingin die Lignocellulose

Lignin(18-41%): Biopolymer, das sich in die pflanzliche Zellwand eingelagert und dadurch die Verholzung der Zelle bewirkt; neben Zellulose und Chitin die am häufigsten vorkommende organische Verbindung auf der Erde

Akzessorische Bestandteilen (2-7%): Organische akzessorische Bestandteile oder auch Extraktstoffe lassen sich aus dem Holz heruaslösen und gehören nicht zu den Strukturen der Zellwand; dazu bleiben bei deer Verbrennung des Holzes über, es handelt sich hierbei um verschiedene Mineralien.

Holz lässt sich als natürlicher Verbund von Holzzellen(Zellulosefasern mit Zellwänden, die in einen röhrenförmigen Hohlraum umschließen), beschreiben, die in eine Grundmasse aus Lignin eingebette sind.

Holzzellen transportieren Nährstoffe und verteilen Wasser.

Meisten Zellen haben eine längliche Rährenfärmige Form weshalb sie auch als Fasern bezeichnet werden.

Richtung der Fasern hat grißen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. Punktuell als auch auf gesammten Stamm betrachtet

Fasern verlaufen in der Regel längs der Stammachse leicht spiralförmig um den Kern. Damit verändert sich der Winkel der Fasern mit jedem Jahresring allmählich.

Im Vergleich zu Laubholzern gleichmäßigerer Aufbau, bestehend aus dem Zelltyo der Tracheiden.

Tracheiden sind langstreckte Zellen, die in der Jährlichen Vegetationsperiode als Frühholz im Kambium(Hinter rinde) gebildet werden.

IM Spätsommer werden die Wände der Tracheiden dicker und der Durchmesser kleiner, sodass die Tracheiden zur Stabelität des Baumes beitragen.

Vielzahl von Zelltypen auf bestimmte Aufgaben spezialisiert.

hauptsächlich, Aus Gefäßelementen im Leitbündel der Sprossachse, den Tracheen, die den Wasser- und Nährstofftransport übernehmen.

Im Gegensatz zu Nadelbäumen Charakteristische gefäße, die im Querschnitt als Poren sichtbar sind.

Holzkörper ist vereinfach ein Bündel aus Milionen Zellröhren die Paralell angeordnet sind.

Dadurch entstehen unterschiedliche Materialeigenschaften je nach Richtung, bezogen auf Längs- und Querrichtungen.

Der älteste Teil des Stammes in der MItte wird Markröhre genannt. Hier findet das Zellwachstum statt. Bei jungbäumen wird von der Markröhre Wasserleitung und -speicherung übernommen.

Mit dem Wachstum eines Baumes stirbt die Markröhre mit der zeit ab.

Pro jahr wächst ein Jahresring, dieser besteht aus dem weichen für den Nährstofftransport gedachten Frühholz und den Harten für die Struktur gebenden Spätholz. Das Verhältnis von Früh- zu Spätholz bestimmt die Härte des Holzes und ist von Art und Klimazone abhängig.

Splintholz ist der Äußere bereich und Kernholz der ältere Innere.Mit der Zeit stellt sich die Funkion im Kernholz ein, sodass keine Nährstoffe mehr transporttiert werden und sich Gerbstoffe anlagern. Daher ist das Kernholz Trockener. Kernholz ist Dunkler, widerstandfähiger ggn. Schädlinge und nimmt weniger Wasser auf.

UNterteilung auf Basis der Kern- und SPlintholzbereiche im Holz.

kernholz ist witterungs beschändig mit helleren Splint als kern

Reifholz haben keinen Farbunterschied, beide sind hell. Die Feuchtigkeit im Splint ist jedoch höher als im Kern.

Splintholz weder feuchtigkeits noch farbunterschiede.

Holz ist ein kapillarporöser Baustoff und nimmt daher bis zu einen bestimmten Gleichgewicht Wasser auf.

(Abhängig von: Holzsorte, Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte)

Wasser in den Zelllwänden wird als gebundenes Wasser bezeichnet. Das wasser in den Holräumen als freies Wasser.

Holfeuchte w[%]

w = ( m(wasser) / m(Holz) ) *100%

Maximum der Aufnahme an gebundenen Wasser, wenn kein freies Wasser mehr vorhanden.

Ab den Fasersättigungspunkt beginnt schwinden und quellen.

bei 100& Luftfeuchte ca 30% Holzfeuchte.

trockenes Bauholz bis 20%

halbtrockenes bauholz bis 35%

frischen Bauholz über 35%

ausgesetzte Feuchtigkeit während des Gebrauches

NKL1

• Holzfeuchte entspricht 20°C Lufttemperatur und wenige Wochem im jahr mit relativen luftfeuchten von bis zu 65%

• geschlossene beheizte Räume, Wohnhäuser Lagerhallen

NKL2

• Holzfeuchte entspricht 20°C Lufttemperatur und wenige Wochen im Jahr mit einer Relativen Luftfeuchte von bis zu 85%

• Überdahcte offene Bauwerke

NKL3

• Höhere Feuchtigkeit als NKL2 bis zu direkter Witterung

Hohe Zugfestigkeit in Stammlöngsrichtung

Druckfestigkeit durch amorphes Lignin

In Faserrichtung geringe Temperaturausdehnungskoeffizienten

hohe chemische Beständigkeit?

Bei starken Wind bilden Nadelhözer Druckholz und Laubhölzer Zugholz. Drehholz ist der Standard. da Fasern nie parallel zur Achse laufen.

Beanspruchungen sind immer am besten so wie der jeweilige Baum auch während des Wachstums widerstehen musste.

Verschiedne Faktoren.

Holzart, Rohdichte, jahresringbreite, Astifkeit, Holzfeuchte, Dauer und WInkel des Lasteintrags,

Linearer zusammenhang zur Dichte. Mehr dichte mehr festigkeit. Zug, Druck Biege und Emodul steigt

Mit steigender Holzfeuchte nehmen Druck und Biegefestigkeit ab, die Zugfestigkeit steigt jedoch zwischen 0 und 5m% Holzfeuchte an bis sie sich reduziert

äste gehen immer von der Markröhre aus. Sterben Sie ab wird dieser von weiteren Wuchs umschlossen und somit eine Feste Stelle. um Stabilität zu schaffen

Reine Zellsubstanz bei etwa 1,5g/cm³

Holzarten unterscheiden sich in Form gräße und Zellwanddicke der Zellen. Die Rohdichte ist das Holz unter berücksichtigkung der Poren und damit auch von der Feuchte des Holzes abhängig.

(grieisch roh)(tief w)

Masse einschlischlich Poren füllung / Volumen einschließlich hohlräume

Rohdichte bei normalklima 20°C und 65% Luftfeuchte wird als NOrmalrohdichte bezeichnet

Dichte im darrtrockenen Zustand. Also ohne Wasser mit holhräumen für Volumen

darrtrockenes Holz ohne die Ohlräume, also die dichte der Zellsubstanz

Masse trockenen Holzes und Volumen des Maximallen quellens. Maximales Quellen wenn oberhalb des Fasersättigungspunktes.

Bauholz vorwiegend Nadelhölzer wei Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche und Douglasie

Laubhölzer wie Ahorn, Buche und Eiche

Tropische Hölzer wie Teak, Keruing, AFzelia, Merbau, Angelique oder Azobe. Wird vermerht drauf geachtet diese nicht zu verwenden.

• Reifholzbaum

• weißlich gelb gefärbt

• Split- und Kernholz farblich kaum zu unterscheiden.

• sichtbare weiße Harzkanäle erlauben unterscheidung zur Tanne

• gutes E-Modul und Festigkeitseigenschaften

• Leicht und preiswert

• sauber zu bearbeiten

• aufgrund geringer Extraktstoffe chemisch unempfindlich

• häufig tragend wie Dachstühle aber auch klangholz im Instrumentenbau

• Reifholzbaum

• helles Kernholz

• holz dunkelt merklich nach und wird Gelblich

• Spröder als Fichte, splittert leichter und Harzfrei

• allgmein ähnlich zu Fichtenholz

• tragende konstruktionen aer auch Verklediungen

• Kernholzbaum

• gut zu bearbeiten

• enthält viel Harz

• häufig für tragende Bauteile, aber auch Zäune und Möbel

kerbholzbaum

• rötlich-braune Färbung

• dichte ineinandergreifende Maserung

• charakteristisch kleine dunkle äste

• eines der schwersten udn härtesten einheimischen Hölzer

• Hoher Harzgehalt macht es Witterungsbeständig

• Außenbereich wie Terassen, Verkleidungen und Zäune

• Kernholzbaum

• Dunkelt stark zu einem braunrot ton nach

• große Bruchschlagfestigkeit

• höhere Extraktstoffgehalt, dadurch korrosiv auf Eisenmetalle.

• Hoch- Tief- und Wasser bau

• häufig im Außenbereich, Fassaden aber auch Kinderspielgeräte

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• Reifholzbaum

• hohe dichte, schwer

• hohe Festigkeit

• starkes schwinden

• (Rotbuche, bildet nach ca. 80 Jahren Roten Farbkern)

• sehr gut zu bearbeiten

• mit ca 250 Anwendungsbereichen die vielseitigste einheimische Holzart

• Kernholzbaum

• schwer und hart

• großer abnutzungswiderstand

• unterscheidung

  • mildes Eichenholz, Fein und langsam gewachsen, hell gleichmäßige Farbe

  • hartes Eichenholz, grob schnell gewachsen, dunkle Färbung breite Jahresringe

• Stark korrosiv auf Eisenmetall

  • durch eisengärbstoffe grau bis schwarze verfärbungen im Holz

• Bau- und Konstruktionsholz, auch Ausstattungs und Möbelholz

• Kernholzbaum mit unregelmäßiger Farbkernbildung

• deutliche Jahresringe, markante struktur

• außergewöhnlich zäh

• gut zu bearbeiten

• früher bevorzugtes Konstruktiionsholz für Innenausbau, aber stark pilzanfällig. Heute beliebtes Furnierholz

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• Kernholzbaum

• hellbraunes holz dunkel bis zu dunkelbraun nach

• Eisenkorrosion sorgt für graubräunliche verfärbungen

• Hohe Dauerhaftigkeit im Erdkontakt

• daher viel im Wasserbau oder Spielgeräte. manchmal auch konsturktionsholz

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• kernholzbaum

• gute festigkeit

• bruchfestigkeit im mittelfeld

• hoher gerbstoffanteil, daher korrosiv und verfärbt sich bei eisen graublau schwar

• dauerhaft im Erdkontakt,

• spielgeräte und Lawinenschutz

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• Splintholz

• hell gelblich oder rotlich weiß bis hellbrazb, kein farblich abgesetzter kern

• verhältnismäßig schwer von mittlerer härte, aber auch elastisch und zäh

• gut zu bearbeiten

• gut zu beizen und einfärben

• nicht witterungsbeständig

• möbelindustrie, furnier oder sperrholz

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Sortierung visuell durhc dne Menschen. Achtet auf Unregelmäßigkeiten wie Äste, Risse, Verfärbungen, Baumkanten, Jahresringbreite, Faserneigung, Krümmung Insektenfraß, etc. kann fehleranfällig sein

Sortierung in maschinel über Materialeigenschaften wie E-modul und Rohdichte.

Europaweit nach EN 14081

Festigkeitsklassen für Nadelholz:

• C14, C16, C18, C20, C22, C24, C27, C30, C35, C40, C50

Festigkeitsklassen für Laubholz

• D 18, D24, D30, D35, D40, D50, D60, D70

Unterscheidung nach Abmessungen der Schnittholzarten. Latte, Brett, Bohle, Kantholz

Latte

• Dicke bis 40mm breite bis 80mm

• Dachlatten: 24/48, 30/50, 40/60 mm

Brett

• Dicke bis 40mm breite über 79mm

Bohle

• Dicke über 40mm breite mindestens 3-fache Dicke

Kantholz

• breite mindestens 40mm Höhe mit h >= 3b

Gem. Bund deutscher Zimmermänner, Kanthölzer die über Keilzinkenverbindung verbunden sind.

Keilzinkverbindung ist längsverbindung von Vollhälzern die an den Stirnseiten mit keilförmiger Verzahnung verleimt sind.

Holz technisch getrocknet mit 15% Feuchte und herzfreiem Schnitt

Min. zwei faserparallele getrocknete Bretter aus Nadelholz

Dicke Bretter max 45mm, in NKL 3 nur 35mm

Baumringe in der Bretter in die gleiche Richtung um Spannungen zu vermeiden

Entlastuingsnuten um aufwölben zu vermeiden möglich

Zwei (Duobalken) oder drei (Triobalken) Holzlamellen aus Nadelholz. Dicke von 45.85mm

Vorallem wen Optik wichtig da wenig rissbildung

Entrindete Stämme.

Pfahl, Pfosten, oder Masten

Durch verpressen kleinerer Holzteile mit Klebstoffe oder mineralischen Bindemitteln. Durch hohen verpressungs Druck ergibt sich eine gute Festigkeit

Werkstoffe mit stark gerichteter Struktur eignen sich besinders für den Einsatz in lastabtragenden Strukturen

oriented strand board

• Große Längsspäne

• unterschiedliche orientierung in Deck- und MIttelschichten

• dadurch unterschiedliche Eigenschaften ind Längs- und Querrichtung

• Leimung mit Phenolhars oder spezielle Kleber

• Tragende Wände, aussteifende Beplankung für Böden, Decken und Wände. Auch Möbelbau

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Mindestens 3 Holzlagen, die um 90° in Faserrichtung versetzt sind

Harnstoffharz oder Resorcinharz als Klebstoff

Möglich als tragende Wände oder mittragende Beplankung

Witterungsbeständige Bekleidung und Gerüstbau

plattenförmiges Bauteil

in schichten Kreuzeweise verleimt

Ungerade Anzahl von Lagen

Hauptsächlich Fichte und Tanne

dicken von bis zu 80cm

für nicht tragende und tragende Bauteile

verholzte Fasern, mit oder ohne Klebstoff

HFH Harte Holzfaserplatten

HFM mittelharte Holzfaserplatten

MFD mitteldichte-Faserplatten

MFD sehr beliebt fpr den Innenausbau, Akkustikelemente und Möbelbau

nicht für tragende oder aussteifende Zwecke geeignet

Flachgepresste Spanplatten können einschichtig aber auch mehrschichtig sein.

Aus kleinen Holzsänen die mit Klebstoffen verpresst und mit Kunstharz verbdunen werden.

Abhängig vom verwendeten Klebstoff quellbeständig oder nicht.

Zerstörung des Holzes durch

• Temperaturwechsel

• UV-Strahlung

• Insekten

• Pilze

• Bakterien

DIN 68800-3 Vorbeugender Schutz von Holz mit Holzschutzmitteln

Gebrauchsklassen

GK 0

• Holz im Innenbereich ohne Kontakt zu Wasser, Sicher vor INsekten

GK1

• Holz im Innenbereich weder Wasser noch Witterung ausgesetzt, Schutz gegen Holzschädlinge erforderlich

GK2

• Draußen überdacht, kein Regen oder Schlagregen. Bildung von Kodenswasser möglich. Schutz gegen Insekten und Pilze erforderlihc

GK3

• Nicht überdacht, über dem Erdboden besonder Regen ausgesetzt.

• GK3.1 , nicht über längere Zeiträume NAss

• GK3.2 , bleibt länger Nass Staunässe

• Schutz gegen Insekten, Pilze und vor Auswaschung erforderlich

GK4

• Direkt auf dem Erdbodenm direkter Kontakt zu Süßwasser. Schutz gegen INsekten, Pilzen, Auswaschung und Moderfäule

GK5

• Dauernd oder Regelmäßig in Salzwasser. Schutz gegen Insekten, Pilze, AUswaschung, MOderfäule und Holzschädlinge aus dem Meerwasser

Baulicher und chemischer Holzschutz

Feuchteschutz während des Bauzustandes

• Schutz gegen Niderschlag um ggf. Pilzbidlung und erneuten Trocknen zu vermeiden

Tauwasserschutz

• raumseitige Oberflächen, Wasserdampfdiffusion und -konvektion

• einbau einer Dampfsperre ggf. nötig

Wetterschutz

• Holzbauteile möglichst von Niederschlägen fernhalten.

• Regenwasser muss schnell ablaufen können

• Nicht abgedeckte Teile mindestens 30 cm vom Boden gegen Spritzwasser

Schutz in Nassbereichen

• Wand- und Bodenbelänge mossen wasserdicht sein, damit dahinter liegende Holzkonstruktionen nicht in Kontakt mit Wasser kommen.

Schutz gegen Feuchteleitung

• Feuchtigkeit aus an Holzgrenzenden Materialien soll nicht ins Holz gelangen. Abdichtungen durch Folie oder Bitumen

Reicht der bauliche Holzschutz nicht aus kommen chemische Holzschutzmittel zum Einsatz.

Bei Tragenden Bauteilen ist dies erforderlich, bei anderen muss nach Gefährdungsgrad abgewägt werden.

Unterscheidung nach DIN 68800-3 Holzschutz; Vorbeugender chemischer Holzschutz

• GK0 keine Gefährdung

• GK1 Gefährdung durch Insekten

• GK2 Gefährdung durch Insekten und holzzerstörende Pilze

• GK3 Gefährdung durch Insekten, holzzerstörende Pilze und Auswaschung

• GK4 Gefährdung durch Insekten, holzzerstörende Pilze, Auswaschungen und Moderfäule

Entsprechende Holzschutzmittel mit insektizider und fungizider Wirkung fallen un die Buizidgesetzgebung und benötigen einen Zulassungsbescheid des DIBt (Deutsches Institut für Bautechnik)

Physikalische Schutzwirkung durch Stoffe wie Öle und Wachse, die auf die Holzoberfläche aufgetragen werden.

Holz ist nachwachsend und lässt sich vollständig in die Natur zurückführen

Holz nimmt beim Wachstum über die Photosynthese CO2 aus der Atmosphäre auf und verwandelt dieses in Zucker und Sauerstoff. Der Sauerstoff wird wieder an die Umwelt abgegeben, während der Zucker für das Wachstum des Baumes verwendet wird.

Holz speichert so Kohlenstoff aus der Umwelt. Wird Holz verbrannt oder zersetzt wird nur so viel CO2 freigesetzt wie zuvor aufgenommen und gespeichert somit ist Holz CO2 neutral.

In einem m³ mit Rohdichte von 450 kg sind ca. 225 kg Kohlenstoff gespeichert.

Holz ansich ist Klimaneutral, aber der Prozess des Bauens und transport verursacht zusätzliches CO2. Holz in hat damit keine perfekte CO2-Bilanz. Tropenholz hat daher beispielsweise wieder eine schlechte CO2-Bilanz da die Transport wege erhebliches CO2 verursachen.

Forest Stewardship Council (FSC)

Programm for the Endorsement of Forest Certification Schemes (PEFC)

Zertifikate die sicherstellen, dass das verwendete Holz aus Wäldern kommt, die den Vorschriften einer verantwortungsvollen Forstwirtschaft entsprechen.