---

Der Werkzeugführerschein

Ein offenes Angebot des Fachbereichs Werken am Institut für Grundschulpädagogik der Universität Rostock

---

Modul 1: Zur Arbeit mit Holz in der Schule

Abschnitt 2: Der Werkstoff Holz

Da es in diesem Online-Kurs um die Bearbeitung von Holzwerkstoffen geht, sollten wir uns zunächst im Überblick mit dem Themenfeld Holz befassen.

Exkurs: Geschichte des Holzbaus

Hier finden Sie einen Podcast zur Geschichte des Holzbaus. Es handelt sich um Textauszüge von Baunetzwissen (2021).

Holz ist ein Material mit vielfältigen Eigenschaften. Die verschiedenen Holzarten und Wuchsbedingungen, das Baumalter sowie die verschiedenen Holzarten innerhalb des Baums (Kern- und Splintholz) bieten eine extreme Breite biologischer, chemischer, und technologischer Eigenschaften. Entsprechend viele Bestandteile des Holzes können bzw. sollen zur Herstellung von Baustoffen genutzt werden.

---

Vom Rohstoff zum Werkstoff

---

Im Video wurde es bereits angesprochen: Damit Holz als Baustoff verwendet werden kann, muss es zunächst getrocknet werden, da frisches Holz viele Wasseranteile beinhaltet. Man unterscheidet gebundenes und freies Wasser, wobei man je nach Gehalt beispielsweise von saftfrisch, waldfrisch, halbtrocken, lufttrocken, darrtrocken oder trocken spricht.

Abhängig von der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur stellt sich im Holz bei genügend Lagerung eine sog. Gleichgewichtsfeuchte (auch: Ausgleichsfeuchte oder praktischer Feuchtegehalt) ein. Für Holz liegt dieser Wert bei etwa 15% der Masse. Das Holz wird dann als lufttrocken bezeichnet.

Ein weiterer wichtiger Aspekt im Zusammenhang mit der Trocknung von Holz ist der sog. Fasersättigungspunkt. Dieser beschreibt den Feuchtezustand von Holz, zu dem kein Wasser aus der Umgebung mehr in die Zellwände des Holzes eingelagert wird (gebundenes Wasser). Eine weitere Wasseraufnahme kann dann nur noch in den Zellhohlräumen (freies Wasser) erfolgen. Bei den meisten Holzarten liegt der Fasersättigungspunkt um die 30% mittlerer Holzfeuchte. Bei einer Holzfeuchte über dem Fasersättigungspunkt können Pilze und Mikroben wachsen und materialschädigend wirken. Unterhalb des Fasersättigungspunkts kann es, aufgrund von Wasseraufnahme- und abgabe zum Quellen oder Schwinden des Holzes kommen.

Grundsätzlich ist Holz trocken zu verbauen. Durch weitere bauliche Maßnahmen ist zudem sicherzustellen, dass die Holzfeuchte dauerhaft 20% nicht übersteigt.

(Quelle: Baunetz Wissen)
Anmerkung: Die Holzfeuchte ergibt sich als Verhältnis der im Holz enthaltenen Wassermasse zu seiner Trockenmasse.

---

Arten von Holzwerkstoffen

(Quelle: Pichelin, 2020)

---

Vollholz und Massivholz

Aus den Stämmen wird zunächst Holzware in verschiedenen Formaten geschnitten (Schnittholz). Man spricht hierbei von Vollholz. Man unterscheidet folgende Schnittholztypen:

Bezeichnung	Abmaße
Kantholz	B ≥ 60 mm, H ≥ B
Bohle	S ≥ 40 mm, B > 2S
Brett	S = 8-40 mm, B = 80-300 mm
Latte	B ≤ 40 mm; H ≤ 80 mm

Anmerkungen: B = Querschnittsbreite; H = Querschnittshöhe; S = Stärke.

(Quelle: Manfred Antranias Zimmer, CC0

Entsprechend der verschiedenen Formate gibt es für Vollholz ein großes Einsatzspektrum. Neben der Nutzung zur Konstruktion von Bauwerken (im sichtbaren und nicht-sichtbaren Bereich) wird es bspw. auch zum Möbelbau genutzt.

Vollholz (oben) vs. Massivholz (unten) (Quelle: Blumenthal, CC BY 4.0)

Massivholz besteht ebenso wie Vollholz vollständig aus echtem Holz, die verarbeiteten Teile müssen dabei jedoch nicht aus einem durchgehenden Holzabschnitts entstammen, sondern können aus einzelnen Stücken zusammengesetzt sein. Bei der Erstellung von Massivholz werden gleichgroße Holzstücke mittels Keilverzinkung miteinander verleimt, gehobelt und verarbeitet.

Keilverzinktes Massivholz (Quelle: Blumenthal, CC BY 4.0)

Aus den Schnittresten und kleineren Stämmen können weitere Holzwerkstoffe hergestellt werden. Weitere aus Holz produzierte Produkte sind bspw. Papier oder Pellets zur Energiegewinnung.

---

Furniersperrholz und Furnierschichtholz

Sperrholzplatten in unterschiedlicher Stärke (Quelle: Blumenthal, CC BY 4.0)

Furniersperrholz besteht aus mehreren Lagen Schälfurnier von etwa 3 mm Stärke, deren Faserrichtung lagenweise um 90 Grad verdreht ist. Dadurch entsteht ein sehr formstabiler Plattenwerkstoff. Meist werden Nadelhölzer wie Fichte, Kiefer, Seekiefer oder Douglasie verwendet, es gibt aber auch Furniersperrholz aus Buche.

Zur Verleimung werden hauptsächlich Melamin-Harnstoff-Formaldehydharze (MUF) oder Phenol-Formaldeydharze (PF) verwendet. Aufgrund der vielen dünnen Schichten ist der Leimanteil im Vergleich mit Brettsperrholz oder Mehrschichtplatten relativ hoch (etwa 3% Volumenanteil).

---

Holzspanwerkstoffe

Zur Herstellung von Spanwerkstoffplatten werden meist Abfallstoffe aus der holzverarbeitenden Industrie genutzt, sodass der Rohstoff Holz annähernd zu hundert Prozent stofflich verwertet werden kann. Je nach Länge der Späne werden Plattenwerkstoffe unterschiedlicher Qualität und für unterschiedliche Anwendungsbereiche hergestellt. Dazu werden meist beleimte Späne zu Platten verpresst.

Die OSB-Platte (Oriented Strand Boards: Platte aus langen, ausgerichteten Spänen) ist das am häufigsten eingesetzte Spanplattenmaterial (z.B. zur Aussteifung von Tafelbauwänden oder Schalungen), da sie relativ kostengünstig ist.

Oriented Strand Boards (OSB) (Quelle: Blumenthal, CC BY 4.0)

Im Möbelbau oder auch im Ausbau findet die Spanplatte häufig Verwendung. Die Späne sind hier kleiner und nicht orientiert, wodurch die Platten weniger stabil sind als OSB. Spanplatten gibt es in unterschiedlicher Ausführung, z.B. beschichtet bzw. furniert, wenn die Platte im Sichtbereich verwendet wird. Je nach Anwendung kann auch Zement als Bindemittel verwendet werden (zementgebundene Spanplatte).

Beschichtete (links) und unbeschichtete Spanplatte (rechts) (Quelle: Blumenthal, CC BY 4.0)

---

Holzfaserplatten

Holzfaserplatten werden aus einzelnen Holzfasern, Faserbündeln oder Faserbruchstücken hergestellt. Diese Fasern werden durch Kochen, Dämpfen, chemisches oder mechanisches Aufschließen oder mit Hilfe von Enzymen meist aus Abfällen der Holzverarbeitung oder aus Restholz gewonnen. Die Platten werden in Nass- oder Trockenverfahren hergestellt. Die Fasern werden meist durch Verfilzen oder durch im Holz enthaltene Bindemittel (Lignin) miteinander verbunden. Die schonende Verpressung ermöglicht einen homogenen Holzwerkstoff.

Je nach Herstellungsverfahren und den zugefügten Bindemitteln ergeben sich eine Reihe verschiedener Plattenmaterialien, die überwiegend im Möbelbau oder Gebäudeausbau verwendet werden. Die für den Holzbau wichtigsten Faserplatten sind Mitteldichte Faserplatten (MDF) und Hochdichte Faserplatten (HDF).

MDF-Platten (links), beschichtete bzw. gefärbte MDF-Platten (mittig) und MDF-Tischlerplatte (rechts) (Quelle: Blumenthal, CC BY 4.0)

---

Für den Werkunterricht in der Schule sind nur einige der benannten Holz-Werkstoffe interessant: Schnittholz und Furniersperrholz.

Aufgabe
Beantworten Sie für sich: Warum sind andere Holzwerkstoffe, wie bspw. Spanplatten (z.B. OSB-Platten) für den Unterricht eher weniger von Bedeutung, diese sind doch auch häufig aufzufinden (z.B. im Sortiment des Baumarkts)?

Lösungsvorschlag

OSB-Platten sind für bauliche Zwecke gedacht. Durch die Späne sind die Schnittkanten der Platten sehr rauh und die Gefährdung durch Splitter ist sehr hoch.

---

Anfälligkeit von Holz

Trotz der vielen positiven Eigenschaften des Rohstoffs Holz und seiner Verwendung als Baustoff, gibt es unterschiedliche Aspekte zu bedenken. Die bautechnischen als auch dekorativen Eigenschaften von Holz können durch verschiedene Aspekte beeinflusst werden und sollten insofern bedacht werden. Typisch sind Veränderungen der Holzmerkmale durch:

Äste

Äste sind ein natürliches Merkmal des Baumstammes. Je nach Einschnittrichtung des Schnittholzproduktes erscheinen sie als runde oder ovale oder Flügeläste. Es wird zwischen gesunden, festverwachsenen oder losen Ästen unterscheiden.

Risse

Risse entstehen durch Trennung der Holzfasern in Längsrichtung des Holzes. Trocken- oder Schwindrisse entstehen beim Trocknen des Holzes unter Fasersättigung, wenn durch die Schwindung die Querzugsfestigkeit des Holzes überschritten wird.

Harz

Bei Hölzern mit Harzkanälen können sich mit Harz gefüllte Hohlräume zwischen den Jahrringen bzw. im Holzgefüge sog. Harzgallen bilden.

Sonneneinstrahlung

Sonnenlicht insbesondere die UV-Strahlung führt zur Braunverfärbung der Holzoberfläche und Harzaustritt bei Hölzern mit Harzkanälen.

Niederschläge

Niederschläge führen zur Vergrauung der Holzoberfläche und zu Auswaschung von Holzinhaltsstoffen. Gerbstoffreiche Hölzer wie z.B. Eiche zeigen oxidative Verfärbungen (Eisengerbstoffreaktion) in Verbindung mit Metallen und können diese erodieren.

Klimaschwankungen

Jahreszeitlich bedingte Klimaschwankungen führen zu Feuchtewechsel im Außenbereich und führen so zu Rissbildungen, Quell- und Schwindverformungen, Krümmungen und Verdrehungen im Holz.

Schmutz und Mikroorganismen

Schmutz und Mikroorganismen führen bei im Außenbereich genutzten Holz zur Verblauung des Holzes und begünstigen den Bewuchs durch Algen, Moose und bei hoher Luftreinheit durch Flechten. Dies beeinflusst z.B. die Rutschigkeit von Terrassenbelägen.

Insektenbefall

Durch Insekten bzw. durch deren Larven werden sog. Fraßgänge im Holz hervorgerufen. Kleine Löcher durch Würmer und Käfer sind nicht festigkeitsrelevant. Die großen Fraßgänge von Frischholzinsekten (z.B. Bockkäferarten) mindern die Festigkeit und das Holz wird meist schon im Sägewerk aussortiert.

Es ist wichtig, diese Anfälligkeiten von Holz zu kennen, da diese bereits bei der Anschaffung von Holzwerkstoffen, aber auch bei deren Bearbeitung eine zentrale Rolle spielen können. Fragen in diesem Kontext könnten sein:

• Warum lässt sich das Holz hier schwerer sägen?
• Warum ist das Holz beim Sägen hier gesplittert/gebrochen?
• …

Aufgabe
Notieren Sie für sich weitere Fragen, die Sie in diesem Zusammenhang als relevant erachten.

---

vorheriger Abschnitt | nächster Abschnitt