Franz Kollmann

Fehler des Holzes

Als Holzfehler sind nach H. Knuchel2 alle Abweichungen von der normalen Struktur, Textur und Farbe anzusehen, die den Gebrauchswert der Holzer beeintrachtigen. Unter Umstanden konnen Abweichungen von der normalen Beschaffenheit (z. B. Maserwuchs) den Holzwert aber auch betrachtlich erhohen. Im ubrigen sind die Anforderungen des Holzgewerbes an die Holzeigenschaften so verschiedenartig, das eine Eigenschaft manchmal als Vorteil, dann wieder als Nachteil betrachtet wird. Beispielsweise konnen stark gekrummte Baumschafte, die sich vom Tischler nicht verarbeiten lassen, vom Wagner und Schiffbauer gesucht sein. Ebenso ist gute Spaltbarkeit bei der Herstellung von Spaltwaren geschatzt, wahrend der Tischler dieser Eigenschaft mistraut. Verfarbtes Holz, das von den meisten Verbrauchern mit Recht beanstandet wird, wird vom Tischler gern als Blindholz verarbeitet, da es besser „steht“ als gesundes Holz. Trotzdem erstreckt sich die Hauptnachfrage nach normalem, gesundem Holz, so das wir mit guten Grunden der vorherrschenden Gepflogenheit folgend alle Abweichungen als Holzfehler bezeichnen.

Thermische Eigenschaften der Hölzer

Im allgemeinen dehnt sich ein Stab aus festem Stoff bei der Erwarmung aus, wahrend er sich umgekehrt beim Abkuhlen zusammenzieht.

Korrosionseigenschaften und korrodierende Eigenschaften von Holz

Unter Korrosion versteht man die unbeabsichtigte Veranderung von Korpern von der Oberflache aus durch chemische oder elektrochemische Angriffe. Korrosionsschutz ist bei allen Bauteilen von groser technischer und wirtschaftlicher Bedeutung. Eisen setzt den in Frage kommenden chemischen Einfltissen keinen allzu grosen Widerstand entgegen; besonders ausert sich dies an eisernen Hochbauteilen in Bahnhofen, 1ndustrieanlagen und chemischen Fabriken. Hier zwingen die stetigen Angriffe in Gasform oft schon nach wenigen Jahren zu kostspieligen Instandsetzungsarbeiten. Ganzlich ungeeignet sind Eisen und die moisten Schwermetalle Fur chemische Leitungen und Behalter, da die rasche Korrosion meist von giftigen, ubelriechenden, starkfarbenden oder sonst schadlichen Zersetzungstoffen begleitet wird.

Zugfestigkeit der Hölzer und der Holzwerkstoffe

Sowohl der Feinbau als auch das grobere anatomische Gefuge des Holzes lassen hohe Zugfestigkeit in Faserrichtung erwarten. Um klar zu sehen, ist es zweckmasig, zunachst einmal die Festigkeit einer einzelnen Holzfaser abzuschatzen. Eine solche Faser last sich mit einem Hohlseil vergleichen, da in ihrem Innern ein Hohlraum, das Lumen, liegt. Trotzdem erreichen solche Fasern eine Zugfestigkeit von 3000 bis 4000 kg/cm2. Bei Zellstoffasern aus Fichtenholz wurde — bezogen auf die Zellwand ohne Lumen — eine Zugfestigkeit von 4630 kg/cm2, bei solchen von Pinns Mercusii Jungh. von 5780 bzw. 6920 kg/cm2 gefunden1. Denkt man sich aus den Fasern eine einzelne Fibrille herausgelost, so mus ihre Reisfestigkeit noch erheblich hoher sein, K. H. Meyer und H. Mark2 haben, vom Strukturmodell der Cellulose ausgehend, interessante Berechnungen durchgefuhrt. Sie ermittelten auf dem Umweg uber die chemische Trennungsarbeit der organischen Hauptvalenzbindung — unendlich lange Fibrillen vorausgesetzt — die Zugfestigkeit eines Gellulosestabes zu etwa 80000 kg/cm2. „Hatte man ein Gebilde aus unendlich langen Hauptvalenzketten zur Verfugung, so wurde es in bezug auf Festigkeit alle bekannten Substanzen bei weitem ubertreffen“ (Meyer und Mark). Nun bestehen aber selbst reine Gellulosefaden nicht aus unendlich langen Fibrillen, da ja die einzelnen kristallisierten Bereiche nur etwa 500 A lang sind. Die Zerreisfestigkeit der Faden hangt also praktisch nicht von der Festigkeit der Hauptvalenzketten, sondern von dem Widerstand der Micelle gegen seitliches Abgleiten ab. K. H. Meyer und H. Mark berechneten ihn aus der Molkohasion zu rd. 20000 kg/cm2. Auch dieser Wert kann in Wirklichkeit nicht erreicht werden, da im Verband der kristallisierten Bereiche Un regelmasigkeiten und Fehlstellen vorkommen und da inkrustierende Stoffe sowie adsorbiertes Wasser die molekularen Anziehungskrafte der Cellulose beeintrachtigen. Immerhin werden die besten zur Verfugung stehenden Cellulosefasern nur von gezogenem Stahldraht und vergutetem Federstahl an Zugfestigkeit ubertroffen.

Chemische Bestandteile der Hölzer

In der chemischen Elementar-Zusammensetzung stimmen die verschiedenen Holzarten wie auch das Holz im Stamm und in den Zweigen auffallend genau uberein. Man darf deshalb, ohne einen Fehler zu begehen, annehmen, das praktisch alle Holzer etwa 500% Kohlenstoff und 6.1% Wasserstoff enthalten. Vom Rest entfallt fast die ganze Menge (43 und mehr Prozent) auf Sauerstoff und nur ein kleiner Anteil besteht aus Stickstoff sowie mineralischen Bestandteilen (Asche). Die Zahlen dafiir streuen; fur den Stickstoffgehalt fanden E. Gottlieb1 und C. G. Schwalbe2 Werte zwischen 0,04 und 0,26%. Hohere Werte sind mehrfach veroffentlicht, durften aber unrichtig seine Sehr stark schwankend, und zwar nicht nur innerhalb der verschiedenen Holzarten, sondern auch bei derselben Gattung, ist der Aschengehalt (vgl. 226.3 u. Zahlentafel 24 bis 27).

Einfluß der Fällzeit auf die Holzeigenschaften

In der Praxis wird der Fallzeit fast allgemein grose Bedeutung zugeschrieben. Bereits die romischen Baumeister waren nach Marcus Vitruvius Pollio und Plinius dem Alteren von der Uberlegenheit der Winterfallung uberzeugt. Im Mittelalter und spater im 16. und 17. Jahrhundert befasten sich ebenfalls viele Schriften mit der Fallzeit; eine franzosische Verordnung von 1601 verbot sogar die Fallung des Holzes zur Saftzeit bei Strafen der Beschlagnahme2.

Akustische Eigenschaften der Hölzer, Schallschutz durch Holzbauteile

Holz ist ein unersetzlicher Werkstoff fur Musikinstrumente und akustische Zwecke. In den italienischen Meistergeigen (z. B. denen der Familien Amati, Guarneri und Stradivari) ist die hochste uberhaupt mogliche Wertsteigerung der Holzverarbeitung und -veredelung erreicht, abgesehen davon, das diese Instrumente dazu dienen, die schonsten musikalischen Schopfungen der Menschheit in vollkommener Form zu Gehor zu bringen. Holzauskleidungen geben Konzertsalen und ahnlichen Raumen besondere akustische Vorzuge. Mit Holz und holzhaltigen Baustoffen lassen sich, richtige Anwendung vorausgesetzt, auch schalldammende Bauweisen erzielen.

Biegefestigkeit von Holz und Holzwerkstoffen

Die sehr verschiedene Widerstandskraft des Holzes gegen Druck- und Zugbeanspruchung last ein eigenartiges Verhalten bei Biegung erwarten. Wie dargelegt, ist die Zugfestigkeit durchschnittlich zweimal so gros wie die Druckfestigkeit; als Quotient der Biege- zur Druckfestigkeit last sich aus den vorliegenden Versuchszahlen im Mittel 1,75 ableiten (Bild 687), obgleich im einzelnen betrachtliche Schwankungen vorkommen. Bei verguteten Holzern und Holzwerkstoffen erreicht σbB/σdB meist den Wert 2 (s. Abschnitt 446.21).

Feinbau der Holzzellwand

Die Erforschung der Formbeschaffenheit und des Aufbaues verholzter Fasern mittels des Mikroskops findet ihre naturliche Grenze in der beschrankten Leistungsfahigkeit dieses Gerates; Bauteile, deren Abmessungen unter etwa 3000 A liegen2, lassen sich nicht mehr abbilden. Der submikroskopische Feinbau war deshalb lange Zeit ausschlieslich Gegenstand reiner Hypothesen. Es ist ein Verdienst des Botanikers C. v. Nageli, in genialer Einfuhlung fruhzeitig (in den Jahren 1858 bis 1859) fur Stoffe wie Cellulose und Starke einen kristallinen Feinbau angenommen zu haben3, Er vertrat die Ansicht, das feste, quellungsfahige, aber unlosliche Korper — „organisierte Substanzen“, wie er sie nannte — aus submikroskopischen, kristallinen „Micellen“ (von lat. mica = die Krume, also micella = das Krumchen, Teilchen) aufgebaut sind. Aus der in zwei senkrechten Achsen verschieden starken Quellung und Schwindung schlos Nageli auf eine langliche Form der Micelle. Optisch wirkt jedes einzelne Micell wie ein kleiner Kristall, ist also doppelbrechend. Die Micelle sind gegeneinander verschiebbar und hangen nur durch molekulare Anziehungskrafte zusammen. Die Quellung geht „intermicellar“ vor sich, d. h. das Wasser dringt nicht in die Feinbausteine selbst ein, sondern es umgibt sie nur in Form von Wasserhullen. Dadurch warden die Micelle auseinandergeruckt, der Korper vergrosert sich, er quillt.

Druckfestigkeit und Knickfestigkeit der Hölzer und Holzwerkstoffe

Die Druckfestigkeit des Holzes spielt bei seiner Verwendung als Bau- un Werkstoff eine wichtige Rolle; da sie auserdem von allen Festigkeiten am einfachsten zu ermitteln ist und eine sehr charakteristische Eigenschaft darstellt, aus der Schlusse auf die biologische Gute des Holzes und innerhalb gewisser Grenzen — die freilich weiter gespannt sind als bei metallischen Baustoffen — seine Festigkeit im allgemeinen gezogen werden konnen, liegt ein umfangreiches Tatsachenmaterial vor. Zu beachtenist, das die Druckfestigkeit der Holzer langs der Faser im grosen Durchschnitt nur etwa 50% der Langszugfestigkeit erreicht, wogegen sie bei Stein und Beton ein vielfaches betragt. Freilich kommen bei den Holzern in bezug auf dieses Festigkeitsverhaltnis erhebliche Schwankungen vor. Die Berechnung genauer Korrelationen ist noch unmoglich, da nicht genugend an einem und demselben Probestuck bestimmte zugeordnete Werte der Druck-und der Zugfestigkeit vorliegen. Tragt man aber die aus Groszahlforschungen gewonnenen Mittelwerte der Druck- und Zugfestigkeit verschiedener Holzer — so wie sie in Zahlentafel V im Anhang dieses Buches zusammengestellt sind — in einem Netz auf (Bild 618),so sieht man, das in der Tat das Streufeld durch die Funktion σd B/σZB=0,5 ausgeglichen wird und das die begrenzenden Geraden den Gleichungen σdB/σZB = 0,25 und σdB/σZB=0,75 genugen.