Holz

Holz (eigentlich: "Abgehauenes") ist die allgemeine Bezeichnung für die Hauptsubstanz der Stämme, Äste und Wurzeln der Holzgewächse (Bäume und einige Sträucher); in der Pflanzen-Anatomie ist es die Bezeichnung für das vom Kambium nach innen abgegebene Dauergewebe, dessen Zellwände meist durch Lignineinlagerungen zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit verdickt sind. Holz ist ein weit verbreiteter Werkstoff sowie Baumaterial.

Holz eines Baumes
Holzschnitzkunst
Baumstamm einer Birke mit Pilzen darauf

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1 Aufbau des Holzes

Ohne Hilfsmittel kann man an einem Stammausschnitt folgende Einzelheiten erkennen: Im Zentrum liegt das Mark, das von einem breiten Holzkörper umschlossen wird. Dieser setzt sich bei den meisten Holzarten aus dem sich durch Wechsel in Struktur und Färbung voneinander abhebenden Jahresringen zusammen. Das Kambium umschließt als dünner Mantel den gesamten Holzkörper. Die meisten Hölzer lassen mit zunehmendem Alter eine Differenzierung des Holzkörpers in eine hellere, äußere Zone und einen meist dunkler gefärbten Kern erkennen. Die hellere Zone besteht aus den lebenden jüngsten Jahresringen und wird als Splintholz (Weichholz) bezeichnet. Der dunkel gefärbte Kern ist das sogenannte Kernholz, das aus abgestorbenen Zellen besteht und nur noch mechanische Funktionen hat. Es ist fester, härter, wasserärmer und durch Einlagerung von Farbstoffen dunkler gefärbt als das Splintholz. Da es durch die Einlagerung bestimmter Stoffe (Oxidationprodukte von Gerbstoffen) geschützt wird, ist es wirtschaftlich wertvoller.

Einheimische Kernholzbäume sind z. B. Kiefer, Eiche, Eibe, Buche. Importhölzer von Kernholzbäumen sind Ebenholz, Mahagoni oder Palisander.

Ist nur ein kleiner Kern ohne Verfärbung ausgebildet, spricht man von Reifholzbäumen (z. B. Fichte, Tanne, Linde).

Splintholzbäume (z. B. Birke, Erle, Ahorn) haben meist auf Dauer keinen Kern, das Stamminnere besteht ebenfalls aus Splint-Holz. Sie werden deshalb leichter durch Fäulnis hohl.

An den letzten Jahresring schließt sich nach außen zu der Bast an. Vom Bast in den Holzkörper hinein verlaufen zahlreiche Markstrahlen. Den Abschluss des Stamms nach außen bildet die Borke aus toten Korkzellen und abgestorbenem Bast.

Unter dem Mikroskop zeigt sich folgender Aufbau: Die Zellen des Holzes sind vorwiegend langgestreckt, an den Enden zugespitzt und stehen in Längsrichtung, worauf die längsgerichtete Spaltbarkeit des Holzes beruht.

Man unterscheidet folgende Zelltypen:

Gefäße, in zwei Ausbildungsformen vorhanden: als großlumige Tracheen und als englumige Tracheiden. Erstere durchziehen meist als Rohr die ganze Länge der Pflanze. Die Tracheiden dagegen bestehen nur aus einer Zelle. Beide leiten das Bodenwasser mit den darin gelösten Nährsalzen zu den Blättern.
Holzfasern, sehr kleine, an beiden Enden zugespitzte Zellen mit starker Wandverdickung und engem Innendurchmesser (Lumen). Sie sind das Stützgewebe des Holzkörpers. Auf ihnen beruht die Trag-, Bruch- und Biegefestigkeit der Hölzer.
Holzparenchym, die lebenden Bestandteile des Holzkörpers. Sie übernehmen die Speicherung der organischen Substanzen. Die Holzparenchymzellen sind meist in Längsreihen angeordnet.
Markstrahlparenchym, besteht aus lebenden parenchymatischen Zellen und dient der Stoffspeicherung und -leitung. Die Markstrahlen verbinden die Rinde mit dem Holzkörper und transportieren die in den Blättern gebildeten und in den Bast gebrachten Assimilate zu den Holzparenchymzellen, wo sie dann gespeichert werden.

2 Eigenschaften und Verwendung

Lufttrockene (10-20% Wassergehalt) Hölzer haben eine mittlere Dichte zwischen 0,15 und 1,3 g/ccm. Hohe Dichtewerte bedeuten hohe Festigkeitswerte. Frisch geschlagenes Holz hat etwa 40-60% Wassergehalt. Die Zug-, Druck- und Biegefestigkeit von Holz ist parallel zur Stammachse etwa 5-10mal größer als quer dazu und je nach Baumart sehr unterschiedlich. Die Festigkeit wird außerdem noch von der Dichte, dem Feuchtigkeitsgehalt, der Abweichung vom parallelen Faserverlauf und dem Astanteil beeinflusst. Die wichtigsten einheimischen Hölzer haben lufttrocken eine Druckfestigkeit von etwa 35-83 N/qmm, eine Zugfestigkeit von 77-135 N/qmm und eine Biegefestigkeit von 65-160 N/qmm.

Die Wärmeausdehnung ist gering. Allerdings dehnt sich Holz bei zunehmendem Wassergehalt aus. Trockenes Holz hat dagegen ein geringeres spezifisches Gewicht und durch die mit Luft gefüllten Zellhohlräume eine sehr gute Wärmedämmung. Holz ist beständig gegen wässrige Alkalien und Säuren. Der Brennwert hängt stark vom Wassergehalt ab und liegt für lufttrockenes Holz etwa bei 12-20 MJ/kg (3,3 bis 5,5 kWh/kg).^[1]

Holz ist ein guter Werkstoff für viele Musikinstrumente, da es bei kleiner innerer Dämpfung eine große akustische Strahlungsdämpfung hat. Einige Hölzer sind sehr biegsam und werden daher zum Beispiel für Streichinstrumente verwendet. Die sogenannten Holzblasinstrumente werden jedoch nur teilweise aus Holz hergestellt und dann aus harten Hölzern angefertigt. In der Akustik hat Holz den Vorteil, dass die Schallreflektion durch die Oberfläche ebenfalls gedämpft wird. Es wird in diesem Zusammenhang zur Verkleidung von Wänden und Decken verwendet. Für Wandtapeten wurde die spezielle stark holzhaltige Rauhfasertapete entwickelt. Als Baumaterial wird aber in der Regel Hartholz bevorzugt.

Die elektrischen Eigenschaften sind ebenfalls abhängig von der Feuchtigkeit; absolut trockenes Holz ist ein besserer Isolator als Porzellan.

3 Geschichte

Aus der nordischen Bronzezeit gibt es Holzfunde, die Holzdrechslerei und Böttcherarbeit zur Hallstattzeit beweisen. Seit der jüngeren Steinzeit wird Holz zum Bau von Häusern (Pfahlbauten), Möbeln, Wagen, Pflügen usw. verwendet. Holz ist eines der ältesten Materialien zur Anfertigung von Kunstwerken, daraus entwickelte sich die spezielle Holzschnitzkunst. Daneben wurde aus Holz Pottasche und Holzkohle gewonnen und es wurde als Brennstoff benutzt.

Die botanische Forschung klärte die Holzbildung in der Pflanze um die Mitte des 19. Jahrhunderts auf, gegen Ende des 19. Jahrhunderts dann die Entstehung der Jahresringe im Holz.

4 Literatur

K. G. Dahms, Kleines Holzlexikon, Stuttgart 1984
H. F. Begemann, Lexikon der Nutzhölzer, Gernsbach 1983
D. Grosser, Die Hölzer Mitteleuropas, Berlin etc. 1977
H. H. Bosshard Holzkunde Teil I-III, Stuttgart 1982–1998
D. Fengel, G. Wegener: Wood – Chemistry, Ultrastructure, Reactions, 2003
R. Bruce Hoadley: Holz als Werkstoff, Ravensburg 1990
J. F. Rijsjdijk, P. B. Laming: Physical and related properties of 145 timbers, Dordrecht etc. 1994
Peter Niemz: Physik des Holzes und der Holzwerkstoffe, Stuttgart 1993
Wagenführ Holzatlas, Leipzig 2006