Holz - Wood

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Holz ist ein poröses und faseriges Strukturgewebe, das in den Stämmen und Wurzeln von Bäumen und anderen Gehölzen vorkommt . Es ist ein organisches Material ,  - eine natürliche Verbund von Cellulosefasern , die unter Spannung und eingebettet in einer stark Matrix von Lignin dieser Resists Kompression. Holz wird manchmal nur als sekundäres Xylem in den Stämmen von Bäumen definiert, oder es wird allgemeiner definiert, um dieselbe Art von Gewebe an anderer Stelle wie in den Wurzeln von Bäumen oder Sträuchern einzuschließen. In einem lebenden Baum erfüllt es eine Stützfunktion, die es Gehölzen ermöglicht, groß zu werden oder von selbst aufzustehen. Es transportiert auch Wasser und Nährstoffe zwischen den Blättern , anderen wachsenden Geweben und den Wurzeln. Holz kann sich auch auf andere Pflanzenmaterialien mit vergleichbaren Eigenschaften und auf aus Holz oder Holzspänen oder Fasern hergestellte Materialien beziehen.

Holz wird seit Jahrtausenden als Brennstoff , als Baumaterial , zur Herstellung von Werkzeugen und Waffen , Möbeln und Papier verwendet . In jüngerer Zeit hat es sich als Rohstoff für die Herstellung von gereinigter Cellulose und deren Derivaten wie Cellophan und Celluloseacetat herauskristallisiert .

Ab 2005, der wachsenden Bestand an Wäldern war weltweit etwa 434 Milliarden Kubikmeter, 47% davon zivile war. Als reichlich vorhandener, kohlenstoffneutraler erneuerbarer Rohstoff sind Holzwerkstoffe als Quelle erneuerbarer Energie von großem Interesse. 1991 wurden rund 3,5 Milliarden Kubikmeter Holz geerntet. Dominante Verwendungen waren Möbel und Hochbau.

Geschichte

A 2011 Entdeckung in der kanadischen Provinz von New Brunswick ergab die frühesten bekannten Pflanzen gewachsenes Holz haben, etwa 395 bis 400 Millionen Jahre .

Holz kann durch Kohlenstoffdatierung und bei einigen Arten durch Dendrochronologie datiert werden, um festzustellen, wann ein Holzobjekt geschaffen wurde.

Die Menschen haben Altholz seit Tausenden von Jahren für viele Zwecke, unter anderem als Brennstoff oder als Konstruktionsmaterial für die Herstellung von Häusern , Werkzeuge , Waffen , Möbel , Verpackung , Kunstwerke und Papier . Bekannte Konstruktionen aus Holz sind zehntausend Jahre alt. Gebäude wie das europäische neolithische Langhaus wurden hauptsächlich aus Holz gebaut.

Die jüngste Verwendung von Holz wurde durch die Zugabe von Stahl und Bronze in die Konstruktion verbessert.

Die jahreszeitlichen Schwankungen der Jahrringbreiten und Isotopenhäufigkeiten geben Hinweise auf das vorherrschende Klima zum Zeitpunkt des Fällens eines Baumes.

Physikalische Eigenschaften

Diagramm des Sekundärwachstums in einem Baum mit idealisierten vertikalen und horizontalen Schnitten. In jeder Vegetationsperiode wird eine neue Holzschicht hinzugefügt, die den Stamm, vorhandene Äste und Wurzeln zu einem Jahresring verdickt .

Jahresringe

Holz im engeren Sinne wird von Bäumen gewonnen , deren Durchmesser durch die Bildung neuer Holzschichten zwischen dem bestehenden Holz und der inneren Rinde , die den gesamten Stamm, lebende Äste und Wurzeln umhüllen , an Durchmesser zunimmt . Dieser Vorgang wird als Sekundärwachstum bezeichnet ; es ist das Ergebnis der Zellteilung im Gefäßkambium , einem lateralen Meristem, und der anschließenden Expansion der neuen Zellen. Diese Zellen bilden dann verdickte sekundäre Zellwände, die hauptsächlich aus Zellulose , Hemizellulose und Lignin bestehen .

Wo die Unterschiede zwischen den vier Jahreszeiten deutlich sind, zB in Neuseeland , kann das Wachstum in einem diskreten jährlichen oder saisonalen Muster erfolgen, was zu Wachstumsringen führt ; Diese sind normalerweise am Ende eines Baumstamms am deutlichsten zu sehen, sind aber auch auf den anderen Oberflächen sichtbar. Wenn die Unterscheidung zwischen den Jahreszeiten einjährig ist (wie in äquatorialen Regionen, zB Singapur ), werden diese Jahresringe als Jahresringe bezeichnet. Bei geringen saisonalen Unterschieden sind die Wachstumsringe wahrscheinlich undeutlich oder fehlen. Wenn die Rinde des Baumes in einem bestimmten Bereich entfernt wurde, werden die Ringe wahrscheinlich verformt, wenn die Pflanze die Narbe überwuchert.

Wenn es innerhalb eines Jahresrings Unterschiede gibt, besteht der Teil eines Jahresrings, der der Mitte des Baumes am nächsten liegt und zu Beginn der Wachstumsperiode gebildet wird, wenn das Wachstum schnell ist, normalerweise aus breiteren Elementen. Es ist normalerweise heller als das in der Nähe des äußeren Teils des Rings und wird als Frühholz oder Frühlingsholz bezeichnet. Der später in der Saison gebildete äußere Teil wird dann als Spätholz oder Sommerholz bezeichnet. Allerdings gibt es je nach Holzart große Unterschiede (siehe unten). Wenn ein Baum sein ganzes Leben lang im Freien wächst und die Boden- und Standortbedingungen unverändert bleiben, wird er in der Jugend am schnellsten wachsen und allmählich zurückgehen. Die Jahresringe sind viele Jahre lang recht breit, später werden sie aber immer schmaler. Da jeder nachfolgende Ring auf die Außenseite des vorher gebildeten Holzes gelegt wird, folgt daraus, dass, wenn ein Baum seine Holzproduktion von Jahr zu Jahr nicht wesentlich erhöht, die Ringe notwendigerweise dünner werden müssen, wenn der Stamm breiter wird. Wenn ein Baum ausgewachsen ist, öffnet sich seine Krone und die jährliche Holzproduktion wird verringert, wodurch die Breite der Jahresringe noch weiter verringert wird. Bei Waldbäumen hängt so viel von der Konkurrenz der Bäume in ihrem Kampf um Licht und Nahrung ab, dass sich Perioden schnellen und langsamen Wachstums abwechseln können. Einige Bäume, wie die südlichen Eichen , behalten über Hunderte von Jahren die gleiche Ringbreite bei. Im Großen und Ganzen nimmt jedoch die Breite der Jahresringe mit zunehmendem Baumdurchmesser ab.

Knoten

Ein Knoten an einem Baumstamm

Wenn ein Baum wächst, sterben oft untere Äste ab, und ihre Basen können überwuchert und von nachfolgenden Schichten von Stammholz eingeschlossen werden, was eine Art von Unvollkommenheit bildet, die als Knoten bekannt ist. Der abgestorbene Ast darf nur an seiner Basis am Stammholz befestigt werden und kann nach dem Sägen des Baumes in Bretter herausfallen. Äste beeinflussen die technischen Eigenschaften des Holzes, indem sie in der Regel die lokale Festigkeit verringern und die Neigung zum Spalten entlang der Holzmaserung erhöhen, können aber für die optische Wirkung ausgenutzt werden. In einer längsgesägten Diele erscheint ein Ast als ungefähr kreisförmiges "massives" (meist dunkleres) Holzstück, um das die Maserung des restlichen Holzes "fließt" (teilt und wieder zusammenfügt). Innerhalb eines Asts weicht die Richtung des Holzes (Faserrichtung) bis zu 90 Grad von der Faserrichtung des normalen Holzes ab.

In dem Baum ist ein Knoten entweder der Basis eines Seitenzweig oder eine ruhende Knospe. Ein Knoten (als Basis eines Seitenzweigs) hat eine konische Form (daher der ungefähr kreisförmige Querschnitt) mit der inneren Spitze an der Stelle im Stammdurchmesser, an der sich das Gefäßkambium der Pflanze befand, als sich der Zweig als Knospe bildete.

Bei der Sortierung von Bauholz und Bauholz werden Äste nach Form, Größe, Festigkeit und Festigkeit, mit der sie gehalten werden, klassifiziert. Diese Festigkeit wird unter anderem durch die Zeitdauer beeinflusst, die der Ast abgestorben war, während der anhängende Stamm weiter wuchs.

Holzknoten im vertikalen Schnitt

Äste wirken sich wesentlich auf Rissbildung und Verzug, Arbeitserleichterung und Spaltbarkeit des Holzes aus. Sie sind Mängel, die Holz schwächen und seinen Wert für strukturelle Zwecke verringern, bei denen Festigkeit eine wichtige Rolle spielt. Die Schwächungswirkung ist viel gravierender, wenn Holz Kräften senkrecht zur Faser und/oder Zug ausgesetzt wird, als wenn sie entlang der Faser und/oder Druck belastet werden . Das Ausmaß, in dem Knoten die Stärke eines Balkens beeinflussen, hängt von ihrer Position, Größe, Anzahl und Beschaffenheit ab. Ein Knoten auf der Oberseite wird gestaucht, während einer auf der Unterseite gespannt wird. Befindet sich, wie so oft, im Knoten ein Jahreszeitencheck, wird er dieser Zugbelastung nur wenig Widerstand leisten. Kleiner Knoten kann jedoch entlang der neutralen Ebene eines Strahls angeordnet sein , und die Festigkeit erhöhen , indem verhindert Längsscher . Knoten in einem Brett oder Brett sind am wenigsten schädlich, wenn sie sich im rechten Winkel zu seiner breitesten Oberfläche erstrecken. Knoten, die in der Nähe der Enden eines Balkens auftreten, schwächen ihn nicht. Gesunde Knoten, die im Mittelteil ein Viertel der Höhe des Balkens von jeder Kante aus auftreten, sind keine ernsthaften Mängel.

—  Samuel J. Record, Die mechanischen Eigenschaften von Holz

Knoten beeinflussen nicht unbedingt die Steifigkeit von Konstruktionsholz, dies hängt von der Größe und Position ab. Steifigkeit und elastische Festigkeit hängen mehr vom gesunden Holz als von lokalisierten Defekten ab. Die Bruchfestigkeit ist sehr fehleranfällig. Gesunde Äste schwächen das Holz nicht, wenn sie parallel zur Faser verpresst werden.

Bei einigen dekorativen Anwendungen kann Holz mit Ästen wünschenswert sein, um das visuelle Interesse zu erhöhen. Bei Anwendungen, bei denen Holz lackiert wird , wie z. B. Sockelleisten, Blenden, Türrahmen und Möbel, können im Holz vorhandene Harze noch Monate oder sogar Jahre nach der Herstellung durch die Oberfläche eines Asts „durchbluten“ und sich als Gelb zeigen oder bräunlicher Fleck. Ein Knoten Grundierungslack oder Lösung ( Verknoten ), korrekt während der Herstellung angewandt wird , kann viel dazu beitragen, dieses Problem zu reduzieren , aber es ist schwierig , vollständig zu kontrollieren, besonders dann , wenn Massenproduktion gebranntem Holzvorräte verwenden.

Kern- und Splintholz

Ein Abschnitt eines Eibenzweigs mit 27 Jahresringen, hellem Splintholz, dunklem Kernholz und Mark (mittlerer dunkler Fleck). Die dunklen radialen Linien sind kleine Knoten.

Kernholz (oder Duramen) ist Holz, das durch eine natürlich vorkommende chemische Umwandlung widerstandsfähiger gegen Fäulnis geworden ist. Die Kernholzbildung ist ein genetisch programmierter Prozess, der spontan abläuft. Es besteht eine gewisse Unsicherheit, ob das Holz während der Kernholzbildung abstirbt, da es auf Fäulnisorganismen noch chemisch reagieren kann, aber nur einmal.

Der Begriff Kernholz leitet sich allein von seiner Lage ab und nicht von einer lebenswichtigen Bedeutung für den Baum. Dies wird durch die Tatsache belegt, dass ein Baum mit vollständig verfallenem Herzen gedeihen kann. Einige Arten beginnen sehr früh im Leben, Kernholz zu bilden, haben also nur eine dünne Schicht lebenden Splintholzes, während bei anderen die Veränderung langsam erfolgt. Thin Splint ist charakteristisch für solche Spezies wie Kastanien , Robinie , Maulbeerbaum , Osage-Orange , und Sassafras , während in Ahorn , Esche , Hickory , Hackberry , Buche und Kiefer, dicker Splintholz die Regel. Einige andere bilden nie Kernholz.

Kernholz unterscheidet sich optisch oft vom lebenden Splintholz und kann in einem Querschnitt unterschieden werden, bei dem die Grenze dazu neigt, den Jahresringen zu folgen. Zum Beispiel ist es manchmal viel dunkler. Aber auch andere Prozesse wie Fäulnis oder Insektenbefall können auch bei Gehölzen, die kein Kernholz bilden, Holz verfärben, was zu Verwechslungen führen kann.

Splint (oder Alburnum) ist das jüngere, äußerste Holz; im wachsenden Baum ist es lebendiges Holz, und seine Hauptfunktionen bestehen darin, Wasser von den Wurzeln zu den Blättern zu leiten und die in den Blättern vorbereiteten Reserven zu speichern und der Jahreszeit entsprechend wieder zurückzugeben. Allerdings haben alle Xylem-Tracheiden und -Gefässe ihr Zytoplasma verloren, bis sie Wasser leiten können, und die Zellen sind daher funktionell abgestorben. Alles Holz eines Baumes wird zuerst als Splintholz gebildet. Je mehr Blätter ein Baum trägt und je kräftiger er wächst, desto mehr Splint wird benötigt. Daher haben Bäume, die im Freien schnell wachsen, für ihre Größe dickeres Splintholz als Bäume derselben Art, die in dichten Wäldern wachsen. Manchmal Bäume (von Arten , das Kernholz tut Form) im Freiland können von beträchtlicher Größe worden, 30 cm (12 in) oder mehr im Durchmesser, bevor ein Kernholz zu bilden beginnt, beispielsweise in der zweiten Wachstum Hickory oder offene gewachsene Kiefern .

Querschnitt eines Eichenstamms mit Jahresringen

Zwischen den Jahresringen und der Splintholzmenge besteht kein eindeutiger Zusammenhang. Innerhalb derselben Art ist die Querschnittsfläche des Splintholzes sehr grob proportional zur Größe der Baumkrone. Bei schmalen Ringen werden mehr benötigt als bei breiten Ringen. Wenn der Baum größer wird, muss das Splintholz zwangsläufig dünner werden oder erheblich an Volumen zunehmen. Splintholz ist im oberen Teil des Stammes relativ dicker als in der Nähe der Basis, da das Alter und der Durchmesser der oberen Teile geringer sind.

Wenn ein Baum sehr jung ist, ist er fast bis zum Boden mit Ästen bedeckt, aber wenn er älter wird, sterben einige oder alle von ihnen schließlich ab und werden entweder abgebrochen oder fallen ab. Nachträgliches Holzwachstum kann die Stummel vollständig verbergen, die jedoch als Äste verbleiben. Egal wie glatt und klar ein Stamm außen ist, in der Mitte ist er mehr oder weniger astig. Folglich ist das Splintholz eines alten Baumes und insbesondere eines Waldbaumes freier von Ästen als das innere Kernholz. Da es sich bei den meisten Holzanwendungen um Äste handelt, die das Holz schwächen und seine leichte Verarbeitung und andere Eigenschaften beeinträchtigen, folgt daraus, dass ein bestimmtes Splintholz aufgrund seiner Position im Baum durchaus stärker sein kann als ein Stück Splintholz Kernholz vom gleichen Baum.

Verschiedene Holzstücke, die von einem großen Baum geschnitten wurden, können sich deutlich unterscheiden, insbesondere wenn der Baum groß und ausgewachsen ist. Bei einigen Bäumen ist das Holz, das spät im Leben eines Baumes aufgetragen wird, weicher, leichter, schwächer und gleichmäßiger strukturiert als das frühere, aber bei anderen Bäumen gilt das Gegenteil. Dies kann Kernholz und Splintholz entsprechen oder nicht. In einem großen Stamm kann das Splintholz aufgrund der Lebenszeit des Baumes, als er gewachsen ist, in Härte , Festigkeit und Zähigkeit dem gleich gesunden Kernholz desselben Stammes unterlegen sein . Bei einem kleineren Baum kann das Gegenteil der Fall sein.

Farbe

Das Holz des Küstenmammutbaums ist auffallend rot.

Bei Arten, die einen deutlichen Unterschied zwischen Kern- und Splintholz aufweisen, ist die Eigenfarbe des Kernholzes meist dunkler als die des Splintholzes, und sehr häufig ist der Kontrast auffällig (siehe Abschnitt Eibenstamm oben). Dies wird durch Ablagerungen chemischer Substanzen im Kernholz erzeugt, so dass eine dramatische Farbvariation keinen signifikanten Unterschied in den mechanischen Eigenschaften von Kernholz und Splintholz bedeutet, obwohl zwischen beiden ein deutlicher biochemischer Unterschied bestehen kann.

Einige Versuche an sehr harzigen Langblattkiefernproben zeigen eine Festigkeitssteigerung aufgrund des Harzes, das im trockenen Zustand die Festigkeit erhöht. Ein solches harzgesättigtes Kernholz wird "Fettfeuerzeug" genannt. Konstruktionen aus fettem Feuerzeug sind fast unempfindlich gegen Fäulnis und Termiten ; sie sind jedoch sehr brennbar. Stümpfe alter Langblattkiefern werden oft ausgegraben, in kleine Stücke gespalten und als Anzündholz verkauft. Auf diese Weise ausgegrabene Baumstümpfe können tatsächlich ein Jahrhundert oder länger bleiben, seit sie geschnitten wurden. Auch mit Rohharz imprägnierte und getrocknete Fichte wird dadurch stark an Festigkeit erhöht.

Da das Spätholz eines Jahresrings normalerweise eine dunklere Farbe hat als das Frühholz, kann diese Tatsache zur visuellen Beurteilung der Dichte und damit der Härte und Festigkeit des Materials verwendet werden. Dies ist insbesondere bei Nadelhölzern der Fall. Bei ringporigen Hölzern erscheinen die Gefäße des Frühholzes auf einer fertigen Oberfläche oft dunkler als das dichtere Spätholz, obwohl bei Kernholzquerschnitten im Allgemeinen das Gegenteil der Fall ist. Ansonsten ist die Farbe des Holzes kein Hinweis auf Stärke.

Eine abnorme Verfärbung des Holzes weist oft auf einen Krankheitszustand hin, der auf Ungesundheit hindeutet. Das schwarze Karo in der westlichen Hemlocktanne ist das Ergebnis von Insektenbefall. Die bei Hickory und einigen anderen Hölzern so häufigen rötlich-braunen Streifen sind meist das Ergebnis von Verletzungen durch Vögel. Die Verfärbung ist lediglich ein Hinweis auf eine Verletzung und beeinflusst die Eigenschaften des Holzes aller Wahrscheinlichkeit nach nicht. Bestimmte fäulniserregende Pilze verleihen dem Holz charakteristische Farben, die dadurch zu einem Schwächesymptom werden; jedoch wird ein attraktiver Effekt, der als Spaltung bekannt ist, der durch dieses Verfahren erzeugt wird, oft als wünschenswerte Eigenschaft angesehen. Gewöhnliche Saftfärbung ist auf Pilzwachstum zurückzuführen, hat aber nicht unbedingt eine schwächende Wirkung.

Wassergehalt

Wasser kommt in lebendem Holz an drei Stellen vor, nämlich:

Im Kernholz kommt es nur in der ersten und letzten Form vor. Gründlich luftgetrocknetes Holz hält 8–16% des Wassers in den Zellwänden und in den anderen Formen kein oder praktisch kein Wasser. Sogar ofengetrocknetes Holz behält einen kleinen Prozentsatz an Feuchtigkeit, kann aber außer für chemische Zwecke als absolut trocken angesehen werden.

Die allgemeine Wirkung des Wassergehalts auf die Holzsubstanz besteht darin, sie weicher und biegsamer zu machen. Ein ähnlicher Effekt tritt bei der weichmachenden Wirkung von Wasser auf Rohhaut, Papier oder Stoff auf. In gewissen Grenzen gilt: Je höher der Wassergehalt, desto stärker die enthärtende Wirkung.

Durch die Trocknung wird die Festigkeit des Holzes insbesondere bei kleinen Exemplaren deutlich erhöht. Ein extremes Beispiel ist ein völlig trockener Fichtenblock mit 5 cm Querschnitt, der einer viermal so hohen Dauerbelastung standhält wie ein grüner (ungetrockneter) Block gleicher Größe.

Die größte Festigkeitszunahme aufgrund des Trocknens liegt in der endgültigen Druckfestigkeit und der Festigkeit an der Elastizitätsgrenze beim Zusammendrücken am Ende; darauf folgen der Bruchmodul und die Spannung an der Elastizitätsgrenze beim Querbiegen, während der Elastizitätsmodul am wenigsten beeinflusst wird.

Struktur

Vergrößerter Querschnitt der Schwarznuss , der die Gefäße, Strahlen (weiße Linien) und Jahresringe zeigt: Dies ist eine Zwischenstufe zwischen diffus-porös und ringporös, wobei die Gefäßgröße allmählich abnimmt

Holz ist ein heterogenes , hygroskopisches , zelliges und anisotropes Material. Es besteht aus Zellen, und die Zellwände bestehen aus Mikrofibrillen aus Zellulose (40–50 %) und Hemizellulose (15–25 %) imprägniert mit Lignin (15–30 %).

Bei Nadel- oder Weichholzarten sind die Holzzellen meist von einer Art, Tracheiden , und als Ergebnis ist das Material in der Struktur viel einheitlicher als bei den meisten Harthölzern . Im Nadelholz gibt es keine Gefäße ("Poren"), wie man sie beispielsweise bei Eiche und Esche so prominent sieht.

Die Struktur von Harthölzern ist komplexer. Die Wasserleitfähigkeit wird meistens durch Gefäße sichergestellt : in manchen Fällen (Eiche, Kastanie, Esche) sind diese recht groß und deutlich, in anderen ( Rosskastanie , Pappel , Weide ) zu klein, um ohne Handlinse gesehen zu werden. Bei der Diskussion solcher Hölzer ist es üblich, sie in zwei große Klassen zu unterteilen, ringporös und diffus-porös .

Bei ringporösen Arten wie Esche, Robinie , Catalpa , Kastanie, Ulme , Hickory, Maulbeere und Eiche sind die größeren Gefäße oder Poren (wie Gefäßquerschnitte genannt werden) im Teil des gebildeten Wachstumsrings lokalisiert im Frühjahr und bildet so eine Region mit mehr oder weniger offenem und porösem Gewebe. Der Rest des im Sommer produzierten Rings besteht aus kleineren Gefäßen und einem viel größeren Anteil an Holzfasern. Diese Fasern sind die Elemente, die dem Holz Festigkeit und Zähigkeit verleihen, während die Gefäße eine Quelle der Schwäche sind.

Bei diffus-porösen Hölzern sind die Poren gleichmäßig groß, so dass die Wasserleitfähigkeit über den Jahresring verteilt wird, anstatt in einem Band oder einer Reihe gesammelt zu werden. Beispiele für diese Holzart sind Erle , Linde , Birke , Rosskastanie, Ahorn, Weide und die Populus- Arten wie Espe, Pappel und Pappel. Einige Arten, wie Walnuss und Kirsche , befinden sich an der Grenze zwischen den beiden Klassen und bilden eine Zwischengruppe.

Früh- und Spätholz

In Weichholz

Früh- und Spätholz in einem Weichholz; radiale Ansicht, Jahresringe dicht beieinander in Rocky Mountain Douglas-Fir

In gemäßigten Nadelhölzern gibt es oft einen deutlichen Unterschied zwischen Spätholz und Frühholz. Das Spätholz wird dichter sein als das zu Beginn der Saison gebildete. Unter dem Mikroskop sind die Zellen des dichten Spätholzes sehr dickwandig und mit sehr kleinen Zellhöhlen, während diejenigen, die zuerst in der Saison gebildet werden, dünnwandig und großzellig sind. Die Stärke liegt in den Wänden, nicht in den Hohlräumen. Je größer der Anteil an Spätholz ist, desto größer ist daher die Dichte und Festigkeit. Bei der Auswahl eines Kiefernstücks, bei dem Festigkeit oder Steifigkeit eine wichtige Rolle spielen, sollten Sie vor allem die Vergleichswerte von Früh- und Spätholz beachten. Die Ringbreite ist bei weitem nicht so wichtig wie der Anteil und die Art des Spätholzes im Ring.

Vergleicht man ein schweres Stück Kiefer mit einem leichten Stück, sieht man sofort, dass das schwerere einen größeren Anteil an Spätholz enthält als das andere und daher deutlicher abgegrenzte Jahresringe aufweist. Bei Weißkiefern gibt es keinen großen Kontrast zwischen den verschiedenen Teilen des Rings, wodurch das Holz eine sehr gleichmäßige Textur hat und leicht zu bearbeiten ist. Bei harten Kiefern hingegen ist das Spätholz sehr dicht und tief gefärbt, was einen sehr dezidierten Kontrast zum weichen, strohfarbenen Frühholz darstellt.

Nicht nur der Anteil des Spätholzes, sondern auch seine Qualität zählt. Bei Exemplaren, die einen sehr hohen Anteil an Spätholz aufweisen, kann es deutlich poröser sein und deutlich weniger wiegen als das Spätholz in Stücken, die weniger Spätholz enthalten. Die Vergleichsdichte und daher bis zu einem gewissen Grad die Festigkeit kann durch visuelle Inspektion beurteilt werden.

Für die genauen Mechanismen der Früh- und Spätholzbildung kann noch keine befriedigende Erklärung gegeben werden. Mehrere Faktoren können beteiligt sein. Zumindest bei Koniferen bestimmt die Wachstumsgeschwindigkeit allein nicht das Verhältnis der beiden Teile des Ringes, denn in einigen Fällen ist das Holz mit langsamem Wachstum sehr hart und schwer, während in anderen das Gegenteil der Fall ist. Die Qualität des Standorts, an dem der Baum wächst, beeinflusst zweifellos den Charakter des gebildeten Holzes, obwohl es nicht möglich ist, eine Regel dafür zu formulieren. Generell gilt jedoch, dass dort, wo es auf Festigkeit oder leichte Verarbeitung ankommt, Hölzer mit mäßigem bis langsamem Wuchs gewählt werden sollten.

In ringporigen Hölzern

Früh- und Spätholz in einem ringporigen Holz (Esche) in einem Fraxinus excelsior ; Tangentialansicht, breite Jahresringe

In ringporigen Hölzern ist das Wachstum jeder Jahreszeit immer gut definiert, da die großen Poren, die sich zu Beginn der Saison gebildet haben, an das dichtere Gewebe des Vorjahres angrenzen.

Bei den ringporigen Harthölzern scheint ein ziemlich eindeutiger Zusammenhang zwischen der Wachstumsrate des Holzes und seinen Eigenschaften zu bestehen. Dies kann kurz in der allgemeinen Aussage zusammengefasst werden, dass das Holz umso schwerer, härter, stärker und steifer ist, je schneller das Wachstum oder je breiter die Wachstumsringe sind. Dies gilt nur für ringporige Hölzer wie Eiche, Esche, Hickory und andere derselben Gruppe und unterliegt natürlich einigen Ausnahmen und Einschränkungen.

Bei ringporigen Hölzern mit gutem Wuchs ist es meist das Spätholz, in dem die dickwandigen, festigkeitsgebenden Fasern am häufigsten vorkommen. Mit abnehmender Ringbreite wird dieses Spätholz reduziert, so dass bei sehr langsamem Wachstum vergleichsweise helles, poröses Holz aus dünnwandigen Gefäßen und Holzparenchym entsteht. In guter Eiche nehmen diese großen Gefäße des Frühholzes 6 bis 10 Prozent des Stammvolumens ein, während sie in minderwertigem Material 25 % oder mehr ausmachen können. Das Spätholz guter Eiche ist dunkel gefärbt und fest und besteht meist aus dickwandigen Fasern, die die Hälfte oder mehr des Holzes ausmachen. Bei minderwertiger Eiche ist dieses Spätholz sowohl quantitativ als auch qualitativ stark reduziert. Diese Variation ist größtenteils das Ergebnis der Wachstumsrate.

Breitringholz wird oft als "Zweitwuchs" bezeichnet, weil das Wachstum des jungen Holzes in offenen Beständen nach dem Entfernen der alten Bäume schneller ist als bei Bäumen in einem geschlossenen Wald und bei der Herstellung von Artikeln, bei denen die Festigkeit gering ist ein wichtiger Gesichtspunkt ist, dass ein solches Hartholzmaterial mit "zweitem Wachstum" bevorzugt wird. Dies ist insbesondere bei der Wahl von Hickory für Stiele und Speichen der Fall . Hier kommt es nicht nur auf Stärke, sondern auch auf Zähigkeit und Belastbarkeit an.

Die Ergebnisse einer Reihe von Tests an Hickory durch den US Forest Service zeigen, dass:

"Die Arbeits- oder Stoßfestigkeit ist bei Holz mit breiten Ringen am größten, das 5 bis 14 Ringe pro Zoll hat (Ringe 1,8-5 mm dick), ist ziemlich konstant von 14 bis 38 Ringe pro Zoll (Ringe 0,7 bis 1,8 mm dick) ) und nimmt schnell von 38 auf 47 Ringe pro Zoll ab (Ringe 0,5–0,7 mm dick) Die Festigkeit bei maximaler Belastung ist bei dem am schnellsten nachwachsenden Holz nicht so groß, sie ist mit 14 bis 20 Ringen pro Zoll maximal ( Ringe 1,3–1,8 mm dick) und wird mit zunehmender Ringung des Holzes wieder geringer Der natürliche Schlussfolgerung ist, dass Holz von erstklassiger mechanischer Wertigkeit 5 bis 20 Ringe pro Zoll (Ringe 1,3–5 mm dick) aufweist und dass langsameres Wachstum führt zu einem schlechteren Bestand. Daher sollte der Inspektor oder Käufer von Hickory Holz mit mehr als 20 Ringen pro Zoll (Ringe weniger als 1,3 mm dick) diskriminieren. Ausnahmen bestehen jedoch bei normalem Wachstum in trockenen Situationen, in die das langsam wachsende Material stark und zäh sein kann."

Der Einfluss der Wachstumsrate auf die Qualitäten von Kastanienholz wird von derselben Behörde wie folgt zusammengefasst:

"Bei breiten Ringen ist der Übergang vom Frühlingsholz zum Sommerholz allmählich, während in den schmalen Ringen das Frühlingsholz abrupt in das Sommerholz übergeht. Die Breite des Frühlingsholzes ändert sich mit der Breite des Jahresrings nur wenig, so dass die Verengung oder Verbreiterung des Jahresrings immer zu Lasten des Sommerholzes geht. Die schmalen Gefäße des Sommerholzes machen es holzsubstanzreicher als das aus breiten Gefäßen zusammengesetzte Frühjahrsholz. Daher schnellwüchsige Exemplare mit breiten Ringen haben mehr Holzsubstanz als langsam wachsende Bäume mit schmalen Ringen. Da je mehr Holzsubstanz das Gewicht hat und je höher das Gewicht, desto stärker das Holz, müssen Kastanien mit breiten Ringen stärkeres Holz haben als Kastanien mit schmalen Ringen mit der anerkannten Ansicht, dass Sprossen (die immer breite Ringe haben) besseres und stärkeres Holz liefern als Sämling-Kastanien, die im Durchmesser langsamer wachsen."

In diffus-porösen Hölzern

In den diffus-porösen Hölzern ist die Abgrenzung zwischen den Ringen nicht immer so klar und in manchen Fällen für das bloße Auge fast (wenn nicht sogar vollständig) unsichtbar. Umgekehrt gibt es bei einer klaren Abgrenzung möglicherweise keinen merklichen Strukturunterschied innerhalb des Wachstumsrings.

Bei diffus porösen Hölzern sind, wie gesagt, die Gefäße bzw. Poren gleich groß, so dass die Wasserleitfähigkeit über den Ring verteilt statt im Frühholz gesammelt wird. Der Effekt der Wachstumsrate ist daher nicht der gleiche wie bei den ringporigen Wäldern und nähert sich eher den Bedingungen der Nadelbäume. Allgemein kann gesagt werden, dass solche Hölzer mit mittlerem Wuchs stärkeres Material liefern, als wenn sie sehr schnell oder sehr langsam gewachsen sind. Bei vielen Verwendungen von Holz steht die Gesamtfestigkeit nicht im Vordergrund. Wenn es auf einfache Verarbeitung ankommt, sollte Holz nach seiner Gleichmäßigkeit in der Textur und Geradheit der Maserung gewählt werden, was in den meisten Fällen auftritt, wenn das Spätholz einer Saison und das Frühholz der nächsten Saison wenig kontrastiert.

Monocot Holz

Stämme der Kokospalme , einer Monokotyle, in Java. Aus dieser Perspektive sehen diese nicht viel anders aus als Stämme einer Dikotyle oder Konifere

Baumaterial, das in seinen groben Verarbeitungseigenschaften gewöhnlichem, "dikotylen" oder Nadelholz ähnelt, wird von einer Reihe von einkeimblättrigen Pflanzen produziert, die umgangssprachlich auch Holz genannt werden. Von diesen hat Bambus , botanisch gesehen ein Mitglied der Grasfamilie, eine beträchtliche wirtschaftliche Bedeutung, da größere Halme als Bau- und Konstruktionsmaterial sowie bei der Herstellung von Parkett, Platten und Furnieren weit verbreitet sind . Eine weitere wichtige Pflanzengruppe, die Material produziert, das oft als Holz bezeichnet wird, sind die Palmen . Von weitaus geringerer Bedeutung sind Pflanzen wie Pandanus , Dracaena und Cordyline . Bei all diesem Material unterscheidet sich die Struktur und Zusammensetzung des verarbeiteten Rohstoffs deutlich von gewöhnlichem Holz.

Spezifisches Gewicht

Die aufschlussreichste Eigenschaft von Holz als Indikator für die Holzqualität ist das spezifische Gewicht (Timell 1986), da hierdurch sowohl die Zellstoffausbeute als auch die Holzfestigkeit bestimmt werden. Das spezifische Gewicht ist das Verhältnis der Masse eines Stoffes zur Masse eines gleichen Wasservolumens; Dichte ist das Verhältnis der Masse einer Stoffmenge zum Volumen dieser Stoffmenge und wird in Masse pro Stoffeinheit ausgedrückt, zB Gramm pro Milliliter (g/cm 3 oder g/ml). Die Begriffe sind im Wesentlichen äquivalent, solange das metrische System verwendet wird. Beim Trocknen schwindet Holz und seine Dichte nimmt zu. Mindestwerte sind mit grünem (wassergesättigtem) Holz verbunden und werden als grundlegendes spezifisches Gewicht bezeichnet (Timell 1986).

Holzdichte

Die Holzdichte wird durch multiples Wachstum und physiologische Faktoren bestimmt, die zu „einem ziemlich leicht messbaren Holzmerkmal“ (Elliott 1970) zusammengefasst werden.

Alter, Durchmesser, Höhe, radiales (Stamm-)Wachstum, geographische Lage, Standort und Wachstumsbedingungen, waldbauliche Behandlung und Samenquelle beeinflussen alle bis zu einem gewissen Grad die Holzdichte. Abwechslung ist zu erwarten. Innerhalb eines einzelnen Baumes ist die Variation der Holzdichte oft so groß oder sogar größer als die zwischen verschiedenen Bäumen (Timell 1986). Variation des spezifischen Gewichts im bole eines Baumes kann entweder in horizontaler oder in vertikaler Richtung auftritt.

Tabellarische physikalische Eigenschaften

Die folgenden Tabellen listen die mechanischen Eigenschaften von Holz- und Nutzholzpflanzenarten, einschließlich Bambus, auf.

Holzeigenschaften:

Gemeinsamen Namen Wissenschaftlicher Name Feuchtigkeitsgehalt Dichte (kg/m 3 ) Druckfestigkeit (Megapascal) Biegefestigkeit (Megapascal)
Roterle Alnus rubra Grün 370 20,4 45
Roterle Alnus rubra 12.00% 410 40.1 68
Schwarze Asche Fraxinus nigra Grün 450 15.9 41
Schwarze Asche Fraxinus nigra 12.00% 490 41,2 87
Blaue Asche Fraxinus quadrangulata Grün 530 24.8 66
Blaue Asche Fraxinus quadrangulata 12.00% 580 48,1 95
Grüne Asche Fraxinus pennsylvanica Grün 530 29 66
Grüne Asche Fraxinus pennsylvanica 12.00% 560 48,8 97
Oregon Ash Fraxinus latifolia Grün 500 24,2 52
Oregon Ash Fraxinus latifolia 12.00% 550 41,6 88
Weisse Asche Fraxinus americana Grün 550 27,5 66
Weisse Asche Fraxinus americana 12.00% 600 51,1 103
Großzahn-Espe Populus grandidentata Grün 360 17.2 37
Großzahn-Espe Populus grandidentata 12.00% 390 36,5 63
Beben Aspen Populus tremuloides Grün 350 14.8 35
Beben Aspen Populus tremuloides 12.00% 380 29,3 58
Amerikanische Linde Tilia Americana Grün 320 15,3 34
Amerikanische Linde Tilia Americana 12.00% 370 32,6 60
Amerikanische Buche Fagus grandifolia Grün 560 24,5 59
Amerikanische Buche Fagus grandifolia 12.00% 640 50,3 103
Papier Birke Betula papyrifera Grün 480 16.3 44
Papier Birke Betula papyrifera 12.00% 550 39,2 85
Süße Birke Betula lenta Grün 600 25,8 65
Süße Birke Betula lenta 12.00% 650 58,9 117
Gelbe Birke Betula alleghaniensis Grün 550 23,3 57
Gelbe Birke Betula alleghaniensis 12.00% 620 56,3 114
Butternuss Juglans cinerea Grün 360 16,7 37
Butternuss Juglans cinerea 12.00% 380 36,2 56
Schwarzkirsche Prunus serotina Grün 470 24,4 55
Blachkirsche Prunus serotina 12.00% 500 49 85
Amerikanische Kastanie Castanea dentata Grün 400 17 39
Amerikanische Kastanie Castanea dentata 12.00% 430 36,7 59
Balsam-Pappel-Pappel Populus balsamifera Grün 310 11,7 27
Balsam-Pappel-Pappel Populus balsamifera 12.00% 340 27,7 47
Schwarze Pappel Populus trichocarpa Grün 310 15,2 34
Schwarze Pappel Populus trichocarpa 12.00% 350 31 59
Östlicher Pappel Populus deltoides Grün 370 15,7 37
Östlicher Pappel Populus deltoides 12.00% 400 33,9 59
Amerikanische Ulme Ulmus Americana Grün 460 20,1 50
Amerikanische Ulme Ulmus Americana 12.00% 500 38,1 81
Felsen-Ulme Ulmus thomasii Grün 570 26,1 66
Felsen-Ulme Ulmus thomasii 12.00% 630 48,6 102
Schlüpfrige Ulme Ulmus rubra Grün 480 22,9 55
Schlüpfrige Ulme Ulmus rubra 12.00% 530 43,9 90
Hackbeere Celtis occidentalis Grün 490 18.3 45
Hackbeere Celtis occidentalis 12.00% 530 37,5 76
Bitternuss Hickory Carya cordiformis Grün 600 31,5 71
Bitternuss Hickory Carya cordiformis 12.00% 660 62,3 118
Muskatnuss Hickory Carya myristiciformis Grün 560 27,4 63
Muskatnuss Hickory Carya myristiciformis 12.00% 600 47,6 114
Pekannuss Hickory Carya illinoinensis Grün 600 27,5 68
Pekannuss Hickory Carya illinoinensis 12.00% 660 54,1 94
Wasser Hickory Carya aquatica Grün 610 32,1 74
Wasser Hickory Carya aquatica 12.00% 620 59,3 123
Spottnuss Hickory Carya tomentosa Grün 640 30,9 77
Spottnuss Hickory Carya tomentosa 12.00% 720 61,6 132
Erdnuss-Hickory Carya glabra Grün 660 33,2 81
Erdnuss-Hickory Carya glabra 12.00% 750 63,4 139
Shagbark Hickory Carya ovata Grün 640 31,6 76
Shagbark Hickory Carya ovata 12.00% 720 63,5 139
Shellbark Hickory Carya laciniosa Grün 620 27 72
Shellbark Hickory Carya laciniosa 12.00% 690 55,2 125
Honigheuschrecke Gleditsia triacanthos Grün 600 30,5 70
Honigheuschrecke Gleditsia triacanthos 12.00% 600 51,7 101
Robinie Robinia pseudoacacia Grün 660 46,9 95
Robinie Robinia pseudoacacia 12.00% 690 70,2 134
Gurkenbaum Magnolie Magnolia acuminata Grün 440 21,6 51
Gurkenbaum Magnolie Magnolia acuminata 12.00% 480 43,5 85
Südliche Magnolie Magnolia grandiflora Grün 460 18,6 47
Südliche Magnolie Magnolia grandiflora 12.00% 500 37,6 77
Großblättriger Ahorn Acer macrophyllum Grün 440 22.3 51
Großblättriger Ahorn Acer macrophyllum 12.00% 480 41 74
Schwarzer Ahorn Acer nigrum Grün 520 22,5 54
Schwarzer Ahorn Acer nigrum 12.00% 570 46,1 92
Rot-Ahorn Acer rubrum Grün 490 22.6 53
Rot-Ahorn Acer rubrum 12.00% 540 45,1 92
Silber-Ahorn Acer saccharinum Grün 440 17.2 40
Silber-Ahorn Acer saccharinum 12.00% 470 36 61
Zucker-Ahorn Acer saccharum Grün 560 27,7 65
Zucker-Ahorn Acer saccharum 12.00% 630 54 109
Schwarze Roteiche Quercus velutina Grün 560 23,9 57
Schwarze Roteiche Quercus velutina 12.00% 610 45 96
Kirschrinde Roteiche Quercus-Pagode Grün 610 31,9 74
Kirschrinde Roteiche Quercus-Pagode 12.00% 680 60,3 125
Lorbeer Roteiche Quercus hemisphaerica Grün 560 21,9 54
Lorbeer Roteiche Quercus hemisphaerica 12.00% 630 48,1 87
Nördliche Roteiche Quercus rubra Grün 560 23,7 57
Nördliche Roteiche Quercus rubra 12.00% 630 46,6 99
Pin Roteiche Quercus palustris Grün 580 25,4 57
Pin Roteiche Quercus palustris 12.00% 630 47 97
Scharlachrote Eiche Quercus coccinea Grün 600 28,2 72
Scharlachrote Eiche Quercus coccinea 12.00% 670 57,4 120
Südliche Roteiche Quercus falcata Grün 520 20.9 48
Südliche Roteiche Quercus falcata 12.00% 590 42 75
Wasser Roteiche Quercus nigra Grün 560 25,8 61
Wasser Roteiche Quercus nigra 12.00% 630 46,7 106
Weidenroteiche Quercus phellos Grün 560 20,7 51
Weidenroteiche Quercus phellos 12.00% 690 48,5 100
Bur Weißeiche Quercus macrocarpa Grün 580 22.7 50
Bur Weißeiche Quercus macrocarpa 12.00% 640 41,8 71
Kastanie Weißeiche Quercus montana Grün 570 24,3 55
Kastanie Weißeiche Quercus montana 12.00% 660 47,1 92
Live Weißeiche Quercus virginiana Grün 800 37,4 82
Live Weißeiche Quercus virginiana 12.00% 880 61,4 127
Overcup Weißeiche Quercus lyrata Grün 570 23.2 55
Overcup Weißeiche Quercus lyrata 12.00% 630 42,7 87
Post Weißeiche Quercus stellata Grün 600 24 56
Post Weißeiche Quercus stellata 12.00% 670 45,3 91
Sumpfkastanie Weißeiche Quercus michauxii Grün 600 24,4 59
Sumpfkastanie Weißeiche Quercus michauxii 12.00% 670 50,1 96
Sumpfweiße Eiche Quercus zweifarbig Grün 640 30,1 68
Sumpfweiße Eiche Quercus zweifarbig 12.00% 720 59,3 122
weiße Eiche Quercus alba Grün 600 24,5 57
weiße Eiche Quercus alba 12.00% 680 51,3 105
Sassafras Sassafras albidum Grün 420 18.8 41
Sassafras Sassafras albidum 12.00% 460 32,8 62
Süßer Kaugummi Liquidambar styraciflua Grün 460 21 49
Süßer Kaugummi Liquidambar styraciflua 12.00% 520 43,6 86
Amerikanischer Bergahorn Platanus occidentalis Grün 460 20,1 45
Amerikanischer Bergahorn Platanus occidentalis 12.00% 490 37,1 69
Tanoak Notholithocarpus densiflorus Grün 580 32,1 72
Tanoak Notholithocarpus densiflorus 12.00% 580 32,1 72
Schwarzer Tupelo Nyssa sylvatica Grün 460 21 48
Schwarzer Tupelo Nyssa sylvatica 12.00% 500 38,1 66
Wasser Tupelo Nyssa aquatica Grün 460 23.2 50
Wasser Tupelo Nyssa aquatica 12.00% 500 40.8 66
Schwarze Walnuss Juglans nigra Grün 510 29,6 66
Schwarze Walnuss Juglans nigra 12.00% 550 52,3 101
Schwarze Weide Salix nigra Grün 360 14,1 33
Schwarze Weide Salix nigra 12.00% 390 28,3 54
Gelbe Pappel Liriodendron tulipifera Grün 400 18.3 41
Gelbe Pappel Liriodendron tulipifera 12.00% 420 38,2 70
Baldzypresse Taxodium distichum Grün 420 24,7 46
Baldzypresse Taxodium distichum 12.00% 460 43,9 73
Atlantische weiße Zeder Chamaecyparis thyoides Grün 310 16,5 32
Atlantische weiße Zeder Chamaecyparis thyoides 12.00% 320 32,4 47
Östlicher Redcedar Juniperus virginiana Grün 440 24,6 48
Östlicher Redcedar Juniperus virginiana 12.00% 470 41,5 61
Weihrauch-Zeder Calocedrus decurrens Grün 350 21,7 43
Weihrauch-Zeder Calocedrus decurrens 12.00% 370 35,9 55
Nördliche weiße Zeder Thuja occidentalis Grün 290 13,7 29
Nördliche weiße Zeder Thuja occidentalis 12.00% 310 27,3 45
Port Orford Cedar Chamaecyparis lawsoniana Grün 390 21,6 45
Port Orford Cedar Chamaecyparis lawsoniana 12.00% 430 43,1 88
Western Redcedar Thuja plicata Grün 310 19.1 35,9
Western Redcedar Thuja plicata 12.00% 320 31,4 51,7
Gelbe Zeder Cupressus nootkatensis Grün 420 21 44
Gelbe Zeder Cupressus nootkatensis 12.00% 440 43,5 77
Küste Douglasie Pseudotsuga menziesii var. menziesii Grün 450 26,1 53
Küste Douglasie Pseudotsuga menziesii var. menziesii 12.00% 480 49,9 85
Innere West Douglasie Pseudotsuga Menziesii Grün 460 26,7 53
Innere West Douglasie Pseudotsuga Menziesii 12.00% 500 51,2 87
Innere Nord Douglasie Pseudotsuga menziesii var. glauca Grün 450 23,9 51
Innere Nord Douglasie Pseudotsuga menziesii var. glauca 12.00% 480 47,6 90
Innere Süd Douglasie Pseudotsuga lindleyana Grün 430 21,4 47
Innere Süd Douglasie Pseudotsuga lindleyana 12.00% 460 43 82
Balsamtanne Abies-Balsamsamen Grün 330 18.1 38
Balsamtanne Abies-Balsamsamen 12.00% 350 36,4 63
Kalifornische Rottanne Abies magnifica Grün 360 19 40
Kalifornische Rottanne Abies magnifica 12.00% 380 37,6 72,4
Große Tanne Abies grandis Grün 350 20,3 40
Große Tanne Abies grandis 12.00% 370 36,5 61,4
Edle Tanne Abies procera Grün 370 20.8 43
Edle Tanne Abies procera 12.00% 390 42,1 74
Pazifische Silbertanne Abies amabilis Grün 400 21,6 44
Pazifische Silbertanne Abies amabilis 12.00% 430 44,2 75
Subalpine Tanne Abies lasiocarpa Grün 310 15.9 34
Subalpine Tanne Abies lasiocarpa 12.00% 320 33,5 59
Weißtanne Abies concolor Grün 370 20 41
Weißtanne Abies concolor 12.00% 390 40 68
Östliche Hemlocktanne Tsuga canadensis Grün 380 21,2 44
Östliche Hemlocktanne Tsuga canadensis 12.00% 400 37,3 61
Berg Hemlockta Tsuga mertensiana Grün 420 19,9 43
Berg Hemlockta Tsuga mertensiana 12.00% 450 44,4 79
Westliche Hemlocktanne Tsuga heterophylla Grün 420 23.2 46
Westliche Hemlocktanne Tsuga heterophylla 12.00% 450 49 78
Westliche Lärche Larix occidentalis Grün 480 25,9 53
Westliche Lärche Larix occidentalis 12.00% 520 52,5 90
Östliche Weißkiefer Pinus-Strobus Grün 340 16.8 34
Östliche Weißkiefer Pinus-Strobus 12.00% 350 33,1 59
Jack-Kiefer Pinus Banksiana Grün 400 20,3 41
Jack-Kiefer Pinus Banksiana 12.00% 430 39 68
Loblolly-Kiefer Pinus taeda Grün 470 24,2 50
Loblolly-Kiefer Pinus taeda 12.00% 510 49,2 88
Lodgepole-Kiefer Pinus contorta Grün 380 18 38
Lodgepole-Kiefer Pinus contorta 12.00% 410 37 65
Langblättrige Kiefer Pinus palustris Grün 540 29,8 59
Langblättrige Kiefer Pinus palustris 12.00% 590 58,4 100
Pechkiefer Pinus rigida Grün 470 20,3 47
Pechkiefer Pinus rigida 12.00% 520 41 74
Teichkiefer Pinus serotina Grün 510 25,2 51
Teichkiefer Pinus serotina 12.00% 560 52 80
Ponderosa-Kiefer Pinus ponderosa Grün 380 16.9 35
Ponderosa-Kiefer Pinus ponderosa 12.00% 400 36,7 65
Rote Kiefer Pinus harzosa Grün 410 18.8 40
Rote Kiefer Pinus harzosa 12.00% 460 41,9 76
Sandkiefer Pinus Clause Grün 460 23,7 52
Sandkiefer Pinus Clause 12.00% 480 47,7 80
Kurzblättrige Kiefer Pinus echinata Grün 470 24,3 51
Kurzblättrige Kiefer Pinus echinata 12.00% 510 50,1 90
Schnittkiefer Pinus elliottii Grün 540 26,3 60
Schnittkiefer Pinus elliottii 12.00% 590 56,1 112
Fichte Kiefer Pinus glabra Grün 410 19,6 41
Fichte Kiefer Pinus glabra 12.00% 440 39 72
Zuckerkiefer Pinus lambertiana Grün 340 17 34
Zuckerkiefer Pinus lambertiana 12.00% 360 30.8 57
Virginia-Kiefer Pinus Virginiana Grün 450 23,6 50
Virginia-Kiefer Pinus Virginiana 12.00% 480 46,3 90
Westliche Weißkiefer Pinus monticola Grün 360 16.8 32
Westliche Weißkiefer Pinus monticola 12.00% 380 34,7 67
Altes Redwood-Wachstum Sequoia sempervirens Grün 380 29 52
Altes Redwood-Wachstum Sequoia sempervirens 12.00% 400 42,4 69
Redwood neues Wachstum Sequoia sempervirens Grün 340 21,4 41
Redwood neues Wachstum Sequoia sempervirens 12.00% 350 36 54
Schwarzfichte Picea mariana Grün 380 19,6 42
Schwarzfichte Picea mariana 12.00% 460 41,1 74
Engelmann Fichte Picea engelmannii Grün 330 fünfzehn 32
Engelmann Fichte Picea engelmannii 12.00% 350 30,9 64
Rotfichte Picea rubens Grün 370 18.8 41
Rotfichte Picea rubens 12.00% 400 38,2 74
Sitka-Fichte Picea sitchensis Grün 330 16,2 34
Sitka-Fichte Picea sitchensis 12.00% 360 35,7 65
Weißfichte Picea glauca Grün 370 17,7 39
Weißfichte Picea glauca 12.00% 400 37,7 68
Tamarack Fichte Larix laricina Grün 490 24 50
Tamarack Fichte Larix laricina 12.00% 530 49,4 80

Bambus Eigenschaften:

Gemeinsamen Namen Wissenschaftlicher Name Feuchtigkeitsgehalt Dichte (kg/m 3 ) Druckfestigkeit (Megapascal) Biegefestigkeit (Megapascal)
Balku-Verbote Bambusa balcoa Grün 45 73,7
Balku-Verbote Bambusa balcoa luftgetrocknet 54,15 81,1
Balku-Verbote Bambusa balcoa 8,5 820 69 151
Indischer dorniger Bambus Bambusa Bambus 9,5 710 61 143
Indischer dorniger Bambus Bambusa Bambus 43,05 37,15
Nickender Bambus Bambusa nutans 8 890 75 52,9
Nickender Bambus Bambusa nutans 87 46 52,4
Nickender Bambus Bambusa nutans 12 85 67,5
Nickender Bambus Bambusa nutans 88,3 44,7 88
Nickender Bambus Bambusa nutans 14 47,9 216
Klumpender Bambus Bambusa pervariabilis 45,8
Klumpender Bambus Bambusa pervariabilis 5 79 80
Klumpender Bambus Bambusa pervariabilis 20 35 37
Burmesischer Bambus Bambusa polymorpha 95,1 32,1 28,3
Bambusa spinosa luftgetrocknet 57 51,77
Indischer Holzbambus Bambusa tulda 73,6 40,7 51,1
Indischer Holzbambus Bambusa tulda 11,9 68 66,7
Indischer Holzbambus Bambusa tulda 8,6 910 79 194
Drachenbambus Dendrocalamus giganteus 8 740 70 193
Hamiltons Bambus Dendrocalamus hamiltonii 8,5 590 70 89
Weißer Bambus Dendrocalamus membranaceus 102 40,5 26,3
Saite Bambus Gigantochloa apus 54,3 24,1 102
Saite Bambus Gigantochloa apus 15.1 37,95 87,5
Java schwarzer Bambus Gigantochloa atroviolacea 54 23.8 92,3
Java schwarzer Bambus Gigantochloa atroviolacea fünfzehn 35,7 94,1
Riesen-Atter Gigantochloa atter 72,3 26,4 98
Riesen-Atter Gigantochloa atter 14,4 31.95 122,7
Gigantochloa macrostachya 8 960 71 154
Amerikanischer schmalblättriger Bambus Guadua angustifolia 42 53,5
Amerikanischer schmalblättriger Bambus Guadua angustifolia 63,6 144,8
Amerikanischer schmalblättriger Bambus Guadua angustifolia 86,3 46
Amerikanischer schmalblättriger Bambus Guadua angustifolia 77,5 82
Amerikanischer schmalblättriger Bambus Guadua angustifolia fünfzehn 56 87
Amerikanischer schmalblättriger Bambus Guadua angustifolia 63,3
Amerikanischer schmalblättriger Bambus Guadua angustifolia 28
Amerikanischer schmalblättriger Bambus Guadua angustifolia 56,2
Amerikanischer schmalblättriger Bambus Guadua angustifolia 38
Beeren Bambus Melocanna baccifera 12,8 69,9 57,6
Japanischer Holzbambus Phyllostachys bambusoides 51
Japanischer Holzbambus Phyllostachys bambusoides 8 730 63
Japanischer Holzbambus Phyllostachys bambusoides 64 44
Japanischer Holzbambus Phyllostachys bambusoides 61 40
Japanischer Holzbambus Phyllostachys bambusoides 9 71
Japanischer Holzbambus Phyllostachys bambusoides 9 74
Japanischer Holzbambus Phyllostachys bambusoides 12 54
Schildpatt Bambus Phyllostachys edulis 44,6
Schildpatt Bambus Phyllostachys edulis 75 67
Schildpatt Bambus Phyllostachys edulis fünfzehn 71
Schildpatt Bambus Phyllostachys edulis 6 108
Schildpatt Bambus Phyllostachys edulis 0,2 147
Schildpatt Bambus Phyllostachys edulis 5 117 51
Schildpatt Bambus Phyllostachys edulis 30 44 55
Schildpatt Bambus Phyllostachys edulis 12,5 603 60,3
Schildpatt Bambus Phyllostachys edulis 10,3 530 83
Früher Bambus Phyllostachys praecox 28,5 827 79,3
Oliveri Thyrsostachys oliveri 53 46,9 61,9
Oliveri Thyrsostachys oliveri 7.8 58 90

Hart gegen weich

Es ist üblich, Holz entweder als Weichholz oder als Hartholz zu klassifizieren . Das Holz von Nadelbäumen (zB Kiefer) wird als Weichholz bezeichnet, das Holz von zweikeimblättrigen Bäumen (meist Laubbäume, zB Eiche) wird als Hartholz bezeichnet. Diese Namen sind etwas irreführend, da Harthölzer nicht unbedingt hart und Weichhölzer nicht unbedingt weich sind. Das bekannte Balsa (ein Hartholz) ist tatsächlich weicher als jedes handelsübliche Weichholz. Umgekehrt sind einige Weichhölzer (zB Eibe ) härter als viele Harthölzer.

Es besteht ein enger Zusammenhang zwischen den Eigenschaften von Holz und den Eigenschaften des jeweiligen Baumes, der es hervorgebracht hat. Die Dichte des Holzes variiert je nach Art. Die Dichte eines Holzes korreliert mit seiner Festigkeit (mechanische Eigenschaften). Zum Beispiel Mahagoni ist ein mittel dichtes Hartholz , das für feine Möbel Crafting ist ausgezeichnet, während Balsa Licht ist, so dass es für nützlich Modell Gebäude. Eines der dichtesten Hölzer ist schwarzes Eisenholz .

Chemie

Chemische Struktur von Lignin , das etwa 25 % der Holztrockenmasse ausmacht und für viele seiner Eigenschaften verantwortlich ist.

Die chemische Zusammensetzung von Holz variiert von Art zu Art, besteht jedoch aus ungefähr 50 % Kohlenstoff, 42 % Sauerstoff, 6 % Wasserstoff, 1 % Stickstoff und 1 % anderen Elementen (hauptsächlich Kalzium , Kalium , Natrium , Magnesium , Eisen und Mangan ). nach Gewicht. Holz enthält auch Schwefel , Chlor , Silizium , Phosphor und andere Elemente in geringen Mengen.

Holz hat neben Wasser drei Hauptbestandteile. Cellulose , ein kristallines Polymer, das von Glucose abgeleitet ist, macht etwa 41–43% aus. Als nächstes im Überfluss ist Hemicellulose , die bei Laubbäumen etwa 20 %, bei Nadelbäumen jedoch fast 30 % ausmacht. Im Gegensatz zur Cellulose sind es hauptsächlich Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen , die unregelmäßig verknüpft sind. Lignin ist der dritte Bestandteil mit rund 27 % in Nadelholz gegenüber 23 % in Laubbäumen. Lignin verleiht die hydrophoben Eigenschaften, da es auf aromatischen Ringen basiert . Diese drei Komponenten sind miteinander verwoben und es bestehen direkte kovalente Bindungen zwischen dem Lignin und der Hemicellulose. Ein Schwerpunkt der Papierindustrie ist die Trennung des Lignins von der Zellulose, aus der das Papier hergestellt wird.

Chemisch zeigt sich der Unterschied zwischen Laub- und Nadelholz in der Zusammensetzung des Bestandteils Lignin . Laubholzlignin wird hauptsächlich aus Sinapylalkohol und Coniferylalkohol gewonnen . Weichholzlignin wird hauptsächlich aus Coniferylalkohol gewonnen.

Extrakte

Neben den strukturellen Polymeren , dh Cellulose , Hemicellulose und Lignin ( Lignocellulose ), Holz enthält eine große Vielzahl von nicht-strukturellen Bestandteilen, bestehend aus niedrigen Molekulargewicht , organischer Verbindungen , genannt Extraktivstoffe . Diese Verbindungen befinden sich im Extrazellulärraum und können mit verschiedenen neutralen Lösungsmitteln , wie zB Aceton, aus dem Holz extrahiert werden . Analoge Gehalte sind im sogenannten Exsudat vorhanden, das von Bäumen als Reaktion auf mechanische Beschädigungen oder nach Befall durch Insekten oder Pilze produziert wird . Im Gegensatz zu den Strukturinhaltsstoffen variiert die Zusammensetzung von Extraktstoffen in weiten Bereichen und hängt von vielen Faktoren ab. Die Menge und Zusammensetzung der Extraktstoffe unterscheidet sich zwischen Baumarten, verschiedenen Teilen desselben Baumes und hängt von genetischen Faktoren und Wachstumsbedingungen wie Klima und Geographie ab. Zum Beispiel haben langsamer wachsende Bäume und höhere Baumteile einen höheren Gehalt an Extrakten. Im Allgemeinen ist Weichholz extraktreicher als Hartholz . Ihre Konzentration nimmt vom Kambium zum Mark zu . Rinden und Äste enthalten auch Extrakte. Obwohl Extraktstoffe einen geringen Anteil des Holzanteils ausmachen, in der Regel weniger als 10 %, sind sie außerordentlich vielfältig und prägen damit die Chemie der Holzart. Die meisten Extraktstoffe sind Sekundärmetaboliten und einige von ihnen dienen als Vorläufer für andere Chemikalien. Holzextrakte zeigen unterschiedliche Aktivitäten, einige von ihnen werden als Reaktion auf Wunden produziert und einige von ihnen sind an der natürlichen Abwehr von Insekten und Pilzen beteiligt.

Forchem Tallöl Raffinerie in Rauma , Finnland.

Diese Verbindungen tragen zu verschiedenen physikalischen und chemischen Eigenschaften des Holzes bei, wie Holzfarbe, Duft, Dauerhaftigkeit, akustische Eigenschaften, Hygroskopizität , Haftung und Trocknung. Angesichts dieser Auswirkungen beeinflussen Holzextrakte auch die Eigenschaften von Zellstoff und Papier und verursachen vor allem viele Probleme in der Papierindustrie . Einige Extrakte sind oberflächenaktive Substanzen und beeinflussen unvermeidlich die Oberflächeneigenschaften von Papier, wie Wasseraufnahme, Reibung und Festigkeit. Lipophile Extractivstoffe geben oft Anlass zu klebrigen Ablagerungen während Kraftpulpenprozesses und kann Flecken auf dem Papier hinterlassen. Extrakte sind auch für den Papiergeruch verantwortlich, der bei der Herstellung von Lebensmittelkontaktmaterialien wichtig ist .

Die meisten Holzextrakte sind lipophil und nur ein kleiner Teil ist wasserlöslich. Der lipophile Teil des Extraktivstoffe, die kollektiv als Holz bezeichnet Harz enthält Fette und Fettsäuren , Sterole und Sterylester, Terpene , Terpenoide , Harzsäuren und Wachse . Das Erhitzen von Harz, dh Destillation , verdampft die flüchtigen Terpene und hinterlässt die feste Komponente – Kolophonium . Die konzentrierte Flüssigkeit flüchtiger Verbindungen, die bei der Wasserdampfdestillation gewonnen wird, wird als ätherisches Öl bezeichnet . Die Destillation von Oleoresin, das aus vielen Kiefern gewonnen wird, liefert Kolophonium und Terpentin .

Die meisten Extraktstoffe können in drei Gruppen eingeteilt werden: aliphatische Verbindungen , Terpene und phenolische Verbindungen . Letztere sind wasserlöslich und fehlen in der Regel im Harz.

Verwendet

Kraftstoff

Holz hat eine lange Geschichte der Verwendung als Brennstoff, die bis heute vor allem in ländlichen Gebieten der Welt andauert. Hartholz wird Weichholz vorgezogen, da es weniger Rauch erzeugt und länger brennt. Das Hinzufügen eines Holzofens oder Kamins zu einem Haus wird oft als Atmosphäre und Wärme empfunden.

Zellstoff

Pulpwood ist Holz, das speziell für die Papierherstellung angebaut wird.

Konstruktion

Das 1899 erbaute Saitta House , Dyker Heights , Brooklyn , New York ist aus Holz gefertigt und dekoriert.

Holz ist ein wichtiger Baustoff, seit der Mensch mit dem Bau von Unterkünften, Häusern und Booten begann. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts wurden fast alle Boote aus Holz gefertigt, und Holz wird heute noch im Bootsbau verwendet. Vor allem Ulme wurde zu diesem Zweck verwendet, da sie dem Verfall widerstand, solange sie nass gehalten wurde (sie diente auch als Wasserleitung vor dem Aufkommen modernerer Klempnerarbeiten).

Holz, das für Bauarbeiten verwendet wird, wird in Nordamerika allgemein als Bauholz bezeichnet . Anderswo bezieht sich Bauholz normalerweise auf gefällte Bäume, und das Wort für fertig gesägte Bretter ist Holz . Im mittelalterlichen Europa war Eiche das Holz der Wahl für alle Holzkonstruktionen, einschließlich Balken, Wände, Türen und Böden. Heute wird eine größere Vielfalt an Hölzern verwendet: Massivholztüren werden oft aus Pappel , Kiefer und Douglasie hergestellt .

Die Kirchen von Kizhi , Russland, gehören zu einer Handvoll von Weltkulturerbestätten, die vollständig aus Holz ohne Metallverbindungen gebaut wurden. Siehe Kizhi Pogost für weitere Details.

Neue Wohnhäuser werden heute in vielen Teilen der Welt häufig in Fachwerkbauweise errichtet. Holzwerkstoffe werden in der Bauindustrie immer wichtiger. Sie können sowohl in Wohn- als auch in Geschäftsgebäuden als konstruktive und ästhetische Materialien verwendet werden.

In Gebäuden aus anderen Materialien findet sich Holz als tragendes Material, insbesondere in der Dachkonstruktion, in Innentüren und deren Zargen sowie als Außenverkleidung.

Holz wird auch häufig als Schalungsmaterial verwendet, um die Form zu bilden, in die beim Stahlbetonbau Beton gegossen wird .

Bodenbelag

Holz kann in gerade Bretter geschnitten und zu einem Holzfußboden verarbeitet werden .

Ein Massivholzboden ist ein Boden, der mit Brettern oder Latten aus einem einzigen Stück Holz, normalerweise Hartholz, verlegt wird. Da Holz hygroskopisch ist (es nimmt Feuchtigkeit aus den Umgebungsbedingungen auf und verliert sie), begrenzt diese potenzielle Instabilität effektiv die Länge und Breite der Dielen.

Massivparkettböden sind in der Regel billiger als Holzwerkstoffe und beschädigte Stellen können wiederholt abgeschliffen und nachgearbeitet werden, wobei die Anzahl der Male nur durch die Holzdicke über der Feder begrenzt wird.

Massivholzböden wurden ursprünglich für strukturelle Zwecke verwendet, indem sie senkrecht zu den hölzernen Stützbalken eines Gebäudes (den Balken oder Trägern) verlegt wurden, und massives Konstruktionsholz wird immer noch häufig für Sportböden sowie die meisten traditionellen Holzblöcke, Mosaike und Parkett verwendet .

Technische Produkte

Holzwerkstoffe, verleimte Bauprodukte, die für anwendungsspezifische Leistungsanforderungen „konstruiert“ sind, werden häufig in Bau- und Industrieanwendungen eingesetzt. Verleimte Holzwerkstoffprodukte werden hergestellt, indem Holzstränge, Furniere, Bauholz oder andere Formen von Holzfasern mit Leim verbunden werden, um eine größere, effizientere Verbundbaueinheit zu bilden.

Zu diesen Produkten gehören Brettschichtholz (BSH), Holzbauplatten (einschließlich Sperrholz , Oriented Strand Board und Verbundplatten), Furnierschichtholz (LVL) und andere strukturelle Verbundholzprodukte (SCL), Parallelstrangschnittholz und I-Träger. 1991 wurden dafür rund 100 Millionen Kubikmeter Holz verbraucht. Die Trends deuten darauf hin, dass Span- und Faserplatten Sperrholz überholen werden.

Bauungeeignetes Holz in seiner nativen Form kann mechanisch (in Fasern oder Späne) oder chemisch (in Zellulose) zerlegt und als Rohstoff für andere Baustoffe, wie Holzwerkstoffe, sowie Spanplatten , Hartfaserplatten und Medium verwendet werden -Dichte Faserplatten (MDF). Solche Holzderivate sind weit verbreitet: Holzfasern sind ein wichtiger Bestandteil der meisten Papiere und Zellulose wird als Bestandteil einiger synthetischer Materialien verwendet . Holzderivate können für Bodenbeläge, zum Beispiel Laminatböden, verwendet werden .

Möbel und Utensilien

Holz wird seit jeher in großem Umfang für Möbel wie Stühle und Betten verwendet. Es wird auch für Werkzeuggriffe und Besteck wie Essstäbchen , Zahnstocher und andere Utensilien wie Holzlöffel und Bleistift verwendet .

Sonstiges

Weitere Entwicklungen umfassen neue Lignin- Leimanwendungen, recycelbare Lebensmittelverpackungen, Gummireifenersatzanwendungen, antibakterielle medizinische Mittel und hochfeste Gewebe oder Verbundstoffe. In dem Maße, wie Wissenschaftler und Ingenieure neue Techniken erlernen und entwickeln, um verschiedene Komponenten aus Holz zu extrahieren oder alternativ Holz zu modifizieren, beispielsweise durch Hinzufügen von Komponenten zu Holz, werden neue, fortschrittlichere Produkte auf dem Markt erscheinen. Die elektronische Überwachung des Feuchtigkeitsgehalts kann auch den Holzschutz der nächsten Generation verbessern.

Kunst

Holz wird seit langem als künstlerisches Medium verwendet . Es wird seit Jahrtausenden zur Herstellung von Skulpturen und Schnitzereien verwendet . Beispiele hierfür sind die Totempfähle, die von nordamerikanischen Ureinwohnern aus Nadelbaumstämmen geschnitzt wurden, oft Western Red Cedar ( Thuja plicata ).

Andere Verwendungen von Holz in der Kunst sind:

Sport- und Freizeitgeräte

Viele Arten von Sportgeräten sind aus Holz oder wurden in der Vergangenheit aus Holz gebaut. Zum Beispiel Cricket Fledermäuse sind in der Regel gemacht weißen Weide . Die Baseballschläger, die für die Major League Baseball zugelassen sind, werden häufig aus Eschenholz oder Hickoryholz hergestellt und in den letzten Jahren aus Ahorn hergestellt , obwohl dieses Holz etwas zerbrechlicher ist. Die Plätze der National Basketball Association werden traditionell aus Parkett hergestellt .

Viele andere Arten von Sport- und Freizeitgeräten wie Skier , Eishockeyschläger , Lacrosse-Schläger und Bogenschützen wurden in der Vergangenheit üblicherweise aus Holz hergestellt, sind aber inzwischen durch modernere Materialien wie Aluminium, Titan oder Verbundwerkstoffe wie z B. Glasfaser und Kohlefaser . Ein bemerkenswertes Beispiel für diesen Trend ist die Familie der Golfschläger, die allgemein als Holz bekannt sind , deren Köpfe in der Frühzeit des Golfspiels traditionell aus Kakiholz , heute aber meist aus Metall oder (insbesondere im bei Fahrern ) Kohlefaser-Verbundwerkstoffe.

Bakterienabbau

Über die zellstoffabbauenden Bakterien ist wenig bekannt. Symbiotische Bakterien in Xylophaga können beim Abbau von versunkenem Holz eine Rolle spielen. Alphaproteobakterien , Flavobakterien , Aktinobakterien , Clostridien und Bacteroidetes wurden seit über einem Jahr in Holz unter Wasser nachgewiesen.

Siehe auch

Verweise

Externe Links