Holz – Der Werkstoff für dein Schneidebrett

Definition von Holz

Holz ist ein erneuerbarer natürlicher Rohstoff, der in den Wurzeln, Stämmen, Ästen und Zweigen von Bäumen und Sträuchern vorkommt.

Dieses faszinierende Material spielt eine entscheidende Rolle in zahlreichen Aspekten unseres Lebens, sei es als Baumaterial für Konstruktionen und Möbel oder als wertvolle Energiequelle.

In chemischer Hinsicht besteht Holz hauptsächlich aus Kohlenstoff (48-50%), Sauerstoff (43-45%), Wasserstoff (5-6%) und geringen Mengen Stickstoff (0,01-0,04%) und Asche (0,6%).

Die Hauptbestandteile von Holz sind Zellulose, Hemicellulose und Lignin, während Extraktstoffe und Asche zu den Nebenbestandteilen gehören. Die einzigartige Vielfalt der Holzarten resultiert aus den Unterschieden in der Verteilung dieser Haupt- und Nebenbestandteile. 

Die Entstehung von Holz

Die Entwicklung von Holz beginnt mit einem winzigen Samen, der zu Bäumen heranwächst. Diese Samen keimen im Boden, wo sie Wasser und Nährstoffe aufnehmen. Wenn der Keimling aus der Erde sprießt und die ersten Blätter entwickelt, ist der Prozess der Differenzierung der verschiedenen Zellen und des Gewebes abgeschlossen und der Prozess der Photosynthese kommt zum Tragen.

Hierbei wandeln Pflanzen (und bestimmte Bakterien) unter Mitwirkung der Lichtenergie und Chlorophyll (in den Chloroplasten) als Katalysator das Wasser und Kohlendioxid in energiereiche Glukose (Traubenzucker) um und unter anschliessender Abspaltung von Sauerstoff entsteht aus Glykose die Stärke.

Kohlendioxid gelangt durch winzige Öffnungen (Stomata, Pallisadenzellen) auf der Unterseite der Blätter in die Blätter, während das nährstoffangereicherte Wasser über die feinen Wurzelhaare und das Splintholz (Xylem) mittels Osmose zu den Blättern transportiert wird. Das aufgenommene Wasser aus den Wurzeln enthält verschiedene Nährstoffe wie Stickstoff, Kalium, Phosphor, Eisen, Magnesium, Kalzium und Spurenelemente.

Der stärkehaltige Pflanzensaft aus den Blättern wird im Bastgewebe (Phloem) nach unten weitergeleitet und im angrenzenden Kambium zur Bildung von Holz -und Bastzellen für das weitere Wachstum des Baumes herangezogen. 

Die eigentliche Bildung von Holz findet im sogenannten Kambium statt, das sich zwischen dem Bast (Phloem) und dem Splintholz (Xylem) befindet. Hier kommt es zu Zellteilungen, wobei Holzzellen nach innen (Splintholzbereich) und Bastzellen nach außen produziert werden. 

Während des Baumwachstums erweitert sich der Splintholzbereich in den jahreszeitlichen Wachstumsphasen und der Stamm wird dicker. In den Winter- oder Trockenzeiten verlangsamt der Baum sein Wachstum und produziert weniger Splintholz. Dies ist an den Jahresringen (Wachstumsringe) erkennbar. 

Im äußeren Splintholzbereich wird nährstoffreiches Wasser zu den Blättern transportiert, und gleichzeitig lagert der Baum Nährstoffe darin ein, in den  Parenchymzellen (Speichergewebe), welche als Mark/Holzstrahlen im Querschnitt sichtbar sind. 

Der innere Splintholzbereich verhärtet sich durch chemische Veränderungen und bildet das Kernholz, das eine veränderte Struktur und Farbe annehmen kann. Dies erklärt die unterschiedliche Härte und teilweise andere Farbe zwischen dem äußeren Splintholz und dem inneren Kernholz.

Die Rolle des Holzes in der Natur

Holz spielt eine essenzielle Rolle in der Natur, indem es verschiedene wichtige Funktionen erfüllt. Eine dieser Funktionen besteht darin, Bäumen Stabilität zu verleihen und ihnen zu ermöglichen, beeindruckende Höhen zu erreichen. Selbst bei starken Windböen können sie aufgrund der Festigkeit des Holzes standhalten.

In natürlichen Ökosystemen übernimmt Holz eine entscheidende Rolle im Lebensraum zahlreicher Pflanzen- und Tierarten. Es dient als Unterschlupf für Tiere wie Vögel und Insekten und wird zur Nahrungsquelle für Pilze sowie andere Organismen, die am Zersetzungsprozess von abgestorbenem Holz beteiligt sind. Der Wald erfüllt weitere bedeutende Funktionen, darunter die Speicherung von Wasser und Kohlenstoff, den Schutz vor Wind, die Eindämmung von Bodenerosion, die Filterung von Staub und die Regulierung der Luftfeuchtigkeit.

Darüber hinaus agiert Holz als natürlicher Kohlendioxidspeicher. Bäume zählen zu den größten Sauerstoffproduzenten, indem sie Kohlendioxid aus der Atmosphäre durch Photosynthese aufnehmen und es in energiereiche Glukose umwandeln. Glukose enthält Kohlenstoff, der im Holz gespeichert wird.

Holzarten

In der botanischen Klassifikation werden Hölzer in Laubhölzer und Nadelhölzer unterteilt, wobei sie im Englischen als “hardwoods” und “softwoods” bezeichnet werden. Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass diese Einteilung primär nichts mit der Härte des Holzes zu tun hat, wie ich es in diesem Artikel ausführlich beschrieben habe.

Laubholz (engl. Hardwoods)

Laubbäume gehören zur Gruppe der Angiospermen, also zu den bedecktsamigen Pflanzen, die Blüten ausbilden, in denen sich die Samen im Fruchtknoten befinden. Diese Angiospermen lassen sich je nach der Anzahl der Keimblätter in ihren Keimlingen in zwei Gruppen einteilen: Monokotyledonen (einkeimblättrig wie Bambus und Palmen) und Dikotyledonen (zweikeimblättrig wie Eichen und Ulmen).

Ein Laubbaum unterteilt sich in:

Die Krone eines Baumes übernimmt die essenzielle Aufgabe der Stoffumwandlung, insbesondere der Fotosynthese und spielt eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Früchten. 

Der Stamm ist das tragende Element, trägt die Krone und dient der Produktion von Holz. 

Die Wurzel verankert den Baum fest im Boden und ermöglicht ihm, Wasser und Nährstoffe über ihre feinen Wurzelhaare aufzunehmen.

Laubbäume werden in verschiedene Kategorien unterteilt, abhängig ob und welche Früchte sie tragen. Hierzu gehören Obstbäume (Birnen- und Apfelbäume), Nussbäume (Walnussbäume) und Laubbäume, die keine essbaren Früchte tragen (Linde). 

Eine weitere Unterscheidung der Laubbäume erfolgt in zwei Hauptkategorien: Sommergrüne Bäume, die ihre Blätter saisonal abwerfen und immergrüne Bäume, die ihre Blätter das ganze Jahr über behalten.

Sommergrüne Bäume, die den Großteil der Laubbaumarten in gemäßigten Klimazonen umfassen, zeichnen sich durch das jahreszeitliche Abwerfen ihres Laubs aus. Im Gegensatz dazu behalten immergrüne Laubbäume, die hauptsächlich in subtropischen und tropischen Zonen vorkommen, ihre Blätter das ganze Jahr über.

Im Vergleich zu Nadelbäumen haben Laubbäume in der Regel eine begrenztere geografische Verbreitung, da sie in den nördlichen Breiten weniger verbreitet sind. Trotzdem weisen sie eine beeindruckende Artenvielfalt auf. 

Laubbäume wachsen in der Regel langsamer, was ihren Härtegrad gegenüber Nadelholz in den meisten Fällen erhöht. Das Laubholz wird in der Regel teurer gehandelt als Nadelholz. Die Verarbeitung von Laubholz spielt im Innenausbau und der Herstellung von Möbeln eine wesentliche Rolle. Aufgrund ihres höheren Eigengewichts und nicht immer so gleichmäßigen Wuchses finden sie im Ingenieursholzbau weniger Anwendung. 

Die Zellstruktur von Laubhölzern ist komplexer als die der Nadelhölzer.

Nadelholz (engl. Softwoods)

Nadelhölzer, auch als Koniferen bezeichnet, gehören zu den ältesten Bäumen in der Evolution und weisen einen vergleichsweise weniger differenzierten Zellaufbau auf als Laubhölzer.

Diese Bäume gehören zur Gruppe der Nacktsamer (Gymnospermen), da ihre Samenanlagen frei liegen und nicht von einem Fruchtknoten umgeben sind. 

Die Blätter von Nadelhölzern sind typischerweise nadelförmig oder schuppenförmig und behalten in der Regel ihre grüne Farbe das ganze Jahr über, mit Ausnahmen wie der Lärche.

Nadelhölzer sind in einem breiten Spektrum von Klimazonen von kalten bis gemäßigten Regionen sowie vereinzelt in den Regenwäldern der südlichen Hemisphäre zu finden. Sie dominieren den Baumbestand in vielen nördlichen Regionen. 

In den meisten Fällen zeichnen sich Nadelhölzer durch schnelles Wachstum und tendenziell weichere Holzarten aus, mit einigen Ausnahmen wie der Eibe. 

Aufgrund ihres geringeren Eigengewichts und ihrer gleichmäßigeren Struktur werden Nadelhölzer häufig im Holzbau eingesetzt. 

Chemische Zusammensetzung von Holz

Wie bereits erwähnt, setzt sich Holz neben dem in den Zellen eingelagertem Wasser aus folgenden Bestandteilen zusammen:

Hauptbestandteile

In den Zellwänden des Holzes finden sich langfaserige Polysaccharide, nämlich Zellulose und Hemicellulose.

Zellulose ist der dominierende Bestandteil und verleiht dem Holz seine Zugfestigkeit. Es hat eine relative hohe chemische Beständigkeit. Hemicellulose bilden die übrigen Polysaccharide in der Zellwand. Zellulose ist von heller Farbe.

Lignin ist ein biologisch schwer abbaubares Biopolymer, das nach der Zellulose den zweitgrößten Anteil in der Holzzellwand ausmacht uns zum Ende des Zellwachstum entsteht. Es ist äußerst fest, spröde, wasserabweisend und von braun-rötlicher Farbe. Gemeinsam mit Hemicellulose trägt Lignin zur Verholzung der Zellen und zur Druckfestigkeit des Holzes bei.

Zudem schützt Lignin die Zellulose vor Feuchtigkeit und Abbau durch Mikroorganismen, indem es die Zellwandkomponenten miteinander verkittet. Dies verleiht dem Holz seine Langlebigkeit, auch nach der Verarbeitung. Zusätzlich dient Lignin als Schutz vor Insekten und Pilzen. 

Die Zersetzung von Lignin durch Pilze führt zur Weißfäule, während bei der Braunfäule die Zellulose abgebaut wird und das Lignin in einer braunen Form zurückbleibt. Der Lignin-Anteil ist in Nadelhölzern oft höher als in Laubhölzern, was sie u.a. chemikalienbeständiger macht. 

Die unterschiedliche Verteilung von Zellulose, Hemicellulose und Lignin in verschiedenen Holzarten führt zu vielfältigen Eigenschaften und Anwendungen von Holz. Erst das Zusammenspiel dieser Hauptbestandteile macht Holz belastbar gegen Zug, Biegung und Druck, was Bäumen ihr Wachstum in die Höhe ermöglicht.

Nebenbestandteile

Die Verteilung der organischen Extraktstoffe, darunter Harze, Wachse, Fette, Öle, Gerbstoffe und Farbstoffe, sowie die Präsenz von anorganischer Asche, zu der Magnesium, Phosphor, Kalium, Natrium, Kieselsäure, Silikate, Phosphate, Chloride, Sulfate und Metalle gehören, sind weitere Faktoren, die die chemischen und mechanischen Eigenschaften von Holz beeinflussen. Diese Verteilung und Zusammensetzung variieren je nach Holzart und tragen zur Holzartenspezifität bei.

Ein charakteristischer Duft, wie beispielsweise der Geruch von frisch geschnittenem Nadelholz, geht auf das Vorhandensein vom Extraktstoff Harz im Baum zurück.

Die Struktur von Holz

Die Zellstruktur von Laubholz und Nadelholz unterscheidet sich in mehreren Aspekten, was die separate Betrachtung beider Holzarten rechtfertigt.

Zellstruktur des Nadelholzes

Die Zellstruktur von Nadelholz unterscheidet sich wesentlich von der von Laubholz.

Sie ist insgesamt weniger komplex und zeichnet sich durch zwei grundlegende Zelltypen aus: Tracheiden und Parenchymzellen, auch bekannt als Speicher- oder Markstrahlen.

Die Tracheiden sind die Hauptbestandteile von Nadelholz. Diese langgestreckten Faserzellen verlaufen parallel zur Stammachse und verjüngen sich an den Enden. Im Gegensatz zu Laubholz übernehmen die Tracheiden in Nadelholz eine Doppelfunktion: Sie sorgen nicht nur für die Stabilität, sondern auch für den Wassertransport.

Die Frühholz-Tracheiden, die dünnwandig und weitlumig sind, sind für den vertikalen Safttransport verantwortlich, während die Spätholz-Tracheiden, die dickwandig und kleinlumig sind, die Festigkeit des Nadelholzes gewährleisten.

Der Transport von Wasser und Nährstoffen in den Frühholz-Tracheiden erfolgt über sogenannte Hoftüpfel. Diese kleinen Querverbindungen in den Zellwänden zwischen benachbarten Zellen fungieren als Art von Ventilen und regulieren den Flüssigkeitsfluss zwischen den Leitzellen.

Parenchymzellen, die als Speicherzellen fungieren, machen nur etwa 5% des Zellgewebes aus. Sie sind in Strang-Parenchymzellen, die axial ausgerichtet und parallel zur Stammachse verlaufen, sowie in Strahlen-Parenchymzellen, die horizontal, also als Holzstrahlen, zur Stammmitte hin verlaufen, unterteilt.

Im Gegensatz zu Laubholz weist Nadelholz keine Leitgewebe auf und wird daher als nichtporös bezeichnet. 

Einige Nadelhölzer wie Kiefer, Fichte, Lärche und Douglasie verfügen jedoch über Harzkanäle, auch als Epithelzellen bezeichnet, die sowohl vertikal als auch horizontal verlaufen. 

Das produzierte Harz, das Verletzungen heilen kann, wird über diese Kanäle zu den betroffenen Teilen des Baums transportiert. Die Harzproduktion wird durch Verletzungen der Rinde oder Schädlingsbefall ausgelöst.

Zellstruktur des Laubholzes

Wie bereits angedeutet, ist die Zellstruktur von Laubholz im Vergleich zu Nadelholz wesentlich vielfältiger und komplexer. 

In Laubholz finden wir eine breitere Palette an Zelltypen, darunter Tracheen (Gefäße oder Leitzellen), Sklerenchymzellen (Faserzellen) für die Stützung und Parenchymzellen (als Holz/Markstrahlen sichtbar), die als Speicherzellen fungieren.

Im Gegensatz zu Nadelholz, bei dem die Tracheiden sowohl Festigungs- als auch Wasserleitungsfunktionen erfüllen, erfolgt bei Laubhölzern eine klare Trennung dieser Aufgaben.

Wasser und Nährstoffe werden in Laubhölzern von den Tracheen (Gefäßen oder Poren) transportiert, die aus dünnwandigen, weitlumigen, röhrenförmigen und aneinanderliegenden Zellen bestehen und einen größeren Durchmesser aufweisen.

Das Festigungsgewebe befindet sich zwischen dem Leitgewebe und besteht aus kleineren Holzfaserzellen mit feste Zellwänden, die sich in Libriformfasern und Fasertracheiden unterteilen lassen.

Das Speichergewebe besteht aus Parenchymzellen, die in Längsparenchym (axial) und Strahlenparenchym (radial, Holzstrahlen) unterteilt werden. Diese Zellen speichern Nährstoffe in radialer und axialer Richtung. Bei einigen Holzarten, wie der Eiche, können die Holzstrahlen besonders ausgeprägt sein.

Im Gegensatz zu Nadelhölzern weisen Laubhölzer Poren auf und werden daher auch als “porige Holzarten” bezeichnet. Die im Querschnitt sichtbaren Poren sind die durchtrennten Tracheen oder Gefäße. 

Je nach Anordnung, Größe und Menge der Poren werden sie als ringporig, halbringporig oder zerstreutporig klassifiziert.

Ringporige Holzarten wie Eiche und Esche haben ungleichmäßig verteilte Poren. Buche, Birne und Ahorn hingegen weisen eine gleichmäßige Verteilung der Poren auf und gehören zu den zerstreutporigen Holzarten. 

Der amerikanische Nussbaum und der Kirschbaum gehören zu den halbringporigen Holzarten, einer Übergangsform zwischen Ringporern und Zerstreutporern. Ihre Poren sind relativ gleichmäßig über jeden Wachstumsring verteilt, weisen jedoch deutliche Größenunterschiede auf.

Eine weitere Klassifikation in feinporiges (Ahorn, Birke, Buche, Esche oder Kirschbaum) und grobporiges Holz (Eiche, Kastanie, Nussbaum, Teak) richtet sich nach dem Durchmesser der Gefäße. Grobporiges Holz weist größere und deutlich sichtbare Poren auf, während feinporiges Holz kleinere und weniger sichtbare Poren aufweist.

Die beigefügte Abbildung verdeutlicht die relative Geschwindigkeit des Wassertransports im Splintholzbereich von Bäumen. Die Messungen wurden mittags in einer Höhe von 1,30 Metern durchgeführt, und es sind signifikante Unterschiede hinsichtlich der Porigkeit und Transportgeschwindigkeit erkennbar.

Holz im Längs- und Querschnitt

Längsschnitt

Um Holz bestmöglich zu nutzen, gibt es verschiedene Methoden, einen Baumstamm längs (parallel zur Stammachse) aufzuschneiden. Diese Längsschnitte umfassen im Wesentlichen den Radialschnitt und den Tangentialschnitt.

Beim Radialschnitt (auch als Spiegelschnitt bezeichnet) erfolgt der Schnitt parallel zur Stammachse und verläuft nahe der Stammmitte. Dies führt dazu, dass die Jahresringe leicht geneigt bis nahezu aufrecht und parallel erscheinen. Die Markstrahlen sind in der Regel hell und oft glänzend (spieglig), und sie enden immer am Bastgewebe.

Die längs aufgetrennten großen Gefäße werden als Nadelrisse bezeichnet. Die Ausprägung dieser Risse variiert je nach Holzart; bei Eiche, Esche oder Nuss sind sie grobporiger, während sie bei Buche oder Ahorn kleinporig sind.

Beim Tangentialschnitt (auch als Sehnenschnitt oder Fladernschnitt bezeichnet) erfolgt der Schnitt parallel zur Stammachse, jedoch außerhalb der Mitte des Stammes. Die Jahresringe werden tangential bis waagerecht durchtrennt.

Die daraus gewonnenen Bretter sind anfälliger für Verwerfungen, bieten jedoch die optisch ansprechende, kegelförmige Maserung des Holzes (Fladerung). Bei diesem Schnitt werden die Markstrahlen rechtwinklig durchtrennt.

Diese verschiedenen Schnittvarianten bieten Flexibilität bei der Holzverarbeitung und erfüllen unterschiedliche Anforderungen je nach gewünschter Holzqualität und Verwendungszweck.

Querschnitt

Gewebetypen im Querschnitt

Der Querschnitt eines Holzstammes – auch Hirnholzschnitt genannt – verläuft senkrecht zur Stammachse und zeigt die verschiedenen Gewebetypen des Holzes am besten.

Das Mark (auch als Markröhre bezeichnet) stellt das Gewebe in der Achse des Baumstamms dar und befindet sich innerhalb des ersten Wachstumsringes.

In älteren Stämmen weist es in der Regel einen Durchmesser von einigen Millimetern auf und spielt eine entscheidende Rolle im Längenwachstum des Baumes. Es unterscheidet sich durch seine dunklere Farbe und Struktur deutlich von dem umgebenden Holz. Bei der Verarbeitung von Holz kann das Mark im Radialschnitt entweder vollständig oder teilweise sichtbar werden und sich farblich absetzen. Dieses Merkmal ist ein charakteristischer Bestandteil des natürlichen Erscheinungsbildes von Holz.

Der Kern des Baumes ist ein integraler Bestandteil des Stammes und dient der Stabilisierung. Kernholz zeichnet sich durch seine erhöhte Härte, Trockenheit und in der Regel dunklere Farbe aus. Diese Merkmale resultieren aus chemischen Veränderungen in den Zellen des inneren Splintholzes.

Reifholz – Einige Baumarten weisen ein sogenanntes Reifholz aus, welches sich zwischen dem Splintholz und Kernholzbereich befindet. Dieses ist der Teil des Splintholzes, welches sich parallel in Kernholz umwandeln und sich mit der Zeit abdunkeln kann. Bei Baumarten wie Fichte, Rotbuche, Linde und Birnbaum erfolgt diese Umwandlung nicht und ihr Kernholz ähnelt der Farbe ihres Splintholzes, ist aber trockner und härter.

Das Splintholz (Xylem) grenzt an die Kernholzzone an und besteht aus noch teilweise lebenden Zellen. Dieses Holz transportiert Wasser sowie Nährstoffe von der Wurzel zur Krone. Der Splint ist oft heller gefärbt und weicher als das Kernholz. Er trägt ebenfalls zur Stabilisierung bei und darüber hinaus werden in ihm die Nährstoffe eingelagert, die von den Blättern erzeugt wurden. Bei Splintholzbäumen wie Pappel, Weissbuche oder Bergahorn besteht der gesamte Stammquerschnitt aus Splintholz.

Das Kambium ist ein sehr dünnes Zellteilungsgewebe (auch Bildungsgewebe), welches zwischen dem Splintholzbereich und dem Bast liegt. Hier entsteht das neues Holz durch Zellteilung. Auf der Innenseite des Kambiums werden neue Holzzellen und auf der Außenseite neue Bastzellen gebildet. Im Kambium findet das Wachstum des Stammes in der Breite statt.

Der Bast (Phloem) ist der innere lebende Teil der Rinde. Hier wird der nährstoffreiche Pflanzensaft (Produkte der Photosynthese) von den Blättern oder Nadeln in allen Wachstumszonen des Baumes geleitet. Er bildet die Lebensader des Baumes.

Die Borke ist der äußere tote Teil der Rinde. Durch das fortlaufende Dickenwachstum des Holzes reisst die Rinde je nach Holzart mehr oder weniger auf. Die abgestorbenen Schichten bilden dann die Borke, die als Schutz und Isolationsschicht gegen Verletzungen, Witterung und Klima dient. Bast und Borke bilden zusammen die Rinde. 

Jahresringe (Frühholz und Spätholz)

Ein Jahresring, auch Wachstumsring genannt, setzt sich aus den Schichten des Früh- und Spätholzes zusammen. Die Grenzen zwischen den Jahresringen entstehen durch den markanten Übergang von englumigem, dunklerem Spätholz zu weitlumigem, hellerem Frühholz.

Während der Vegetationsperiode im Frühjahr produziert das Kambium weitlumige Zellen in Richtung des Splintholzes. Diese Zellen sind großporig und dünnwandig, was sie ideal für den Transport von nährstoffreichem Pflanzensaft aus den Wurzeln macht. Das Frühholz, der hellere Teil eines Jahresringes, weist eine weniger dichte Struktur auf und ist hauptsächlich für den Nährstofftransport verantwortlich.

In der Ruheperiode entsteht das Spätholz, das aus englumigen, kleineren Zellen mit dickeren Zellwänden besteht. Dadurch ist es fester als das Frühholz. Die Ruhezeiten im Jahresring sind in der Regel schmaler und dunkler als die Wachstumsphasen. Das Spätholz trägt hauptsächlich zur Festigkeit des Holzes bei.

Anhand der Jahresringe erhält man Informationen über das Alter und Wachstum des Baumes. Beispielhaft geben engere Jahresringe Aufschluss über langsam wachsende Baumarten (Buchsbaum), Standort (offenes Gelände, höhere Lage), Umweltbedingungen (geringe Bodenfeuchte, Trockenheit) oder kurze Vegetationsdauer (nördl. Breitengrad). 

Jahresringe müssen nicht gleichmäßig dick und konzentrisch im Querschnittsbild sein. Die vorherrschende Windrichtung, Neigung des Geländes als auch Krankheiten und Feuereinwirkung können eine ungleichmäßige Anordnung der Jahresringe herbeiführen.

Allgemeine Eigenschaften von Holz

Mechanisch-physikalische Eigenschaften

Rohdichte

Die Rohdichte eines Holzes beschreibt das Verhältnis zwischen seiner Masse und seinem Volumen und wird üblicherweise in kg/m³ oder kg/dm³ ausgedrückt. Dieser Wert hängt stark von der Holzfeuchte ab, die bei frisch geschlagenem Holz in der Regel noch sehr hoch ist. In diesem Zustand ist das Holz schwerer und weicher im Vergleich zu seiner getrockneten Form, wie in folgendem Beispiel veranschaulicht:

Um vergleichbare Werte zu erhalten, wird in der Regel die Rohdichte bei 12% Holzfeuchte angegeben, was einer langfristigen Lagerung im Normalklima mit 20°C und 65% relativer Luftfeuchte entspricht. 

Die Rohdichte ist beim gleichen Trocknungszustand von der Holzstruktur abhängig. 

Erst durch die holzartenspezifische Zellstruktur mit den Hohlräumen und Einlagerungen variiert die Rohdichte, da einige Holzarten viele, andere nur wenige Hohlräume besitzen.

Vor allem Nadelhölzer weisen eine bemerkenswerte Anzahl von Hohlräumen auf, weshalb sie in der Regel leichter sind als Laubhölzer. Im Gegensatz dazu zeigen die Zellwände kaum Unterschiede zwischen den verschiedenen Holzarten.

Mit steigender Rohdichte verringern sich die Zellhohlräume, was zu einer Erhöhung von Masse, elastomechanischen Eigenschaften, Härte, Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit führt. Gleichzeitig nehmen die Schwind- und Quellmaße ab.

Holzhärte

Die Holzhärte bezeichnet den Widerstand des Holzes gegenüber dem Eindringen eines Körpers (Werkzeug) und ist eine der wichtigsten Eigenschaften, vor allem bei der Auswahl von Holz für ein Schneidebrett. Holzhärte wird in Janka -und Brinellhärte ausgedrückt. Sie wird durch folgende Faktoren beeinflusst:

Holzfestigkeit

Holz ist ein anisotropes Material, das heißt, dass es in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche Festigkeiten aufweist. Grundsätzlich ist Holz in Faserrichtung belastbarer als quer zur Faserrichtung. Werte werden bei 12% Holzfeuchte ermittelt und in N/mm² angegeben. Je nach Winkel der einwirkenden Kraft zur Faserrichtung wird in folgende Belastungsarten für Holz unterschieden:

• Druckbelastungen treten auf, wenn eine Kraft senkrecht zur Faserachse auf das Holz wirkt (Stütze). 
• Zugbelastungen treten auf, wenn eine Zugkraft in Faserrichtung auf das Holz wirkt.
• Biegebelastungen treten auf, wenn eine Kraft quer zur Faserachse auf das Holz wirkt (Träger). 
• Scherbelastungen treten auf, wenn eine Kraft parallel zur Faserachse auf das Holz wirkt.
• Torsionsbelastungen treten auf, wenn eine Kraft um die Faserachse gedreht wird.

Generell nimmt die Festigkeit von Holz mit steigender Rohdichte und einem höheren Anteil an Spätholz (Kernholz) zu. Gleichzeitig führt ein höherer Feuchtigkeitsgehalt und höhere Temperaturen zu einer Verminderung der Holzfestigkeit.

Holzarten wie Buche, Eiche und Nuss zeichnen sich durch besonders hohe Festigkeit aus. Dagegen gehören die meisten Nadelhölzer und schnellwachsenden Laubhölzer wie Pappel zu den weniger festen Holzarten.

Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit von Holz bezieht sich auf seine Fähigkeit, Wärme zu leiten. In Richtung der Holzfaser ist diese Leitfähigkeit etwa doppelt so hoch wie senkrecht zur Faser.

Holz ist aufgrund seiner porösen Struktur grundsätzlich ein schlechter Wärmeleiter und zeigt daher ausgezeichnete Wärmedämmeigenschaften.

Dieses Phänomen ist auf die winzigen, luftgefüllten Poren im Inneren des Holzes zurückzuführen. Tatsächlich erfordert Holz ungefähr die doppelte Menge an Energie, um seine Temperatur um 1°C zu erhöhen, im Vergleich zu Beton. Die thermische Eigenschaft von Holz wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, darunter:

• Holzart: Verschiedene Holzarten weisen unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten (Fichte: 0,13 W/(mK), Buche: 0,1 W/(mK), Eiche: 0,15 W/(mK)) auf. 
• Holzfeuchte: Die Wärmeleitfähigkeit von Holz nimmt mit zunehmender Holzfeuchte zu. Feuchtes Holz leitet Wärme besser als trockenes Holz.
• Rohdichte: Je höher die Rohdichte des Holzes, desto höher ist auch die Wärmeleitfähigkeit. Holz mit höherer Rohdichte enthält weniger Hohlräume und leitet Wärme daher besser als Holz mit niedriger Rohdichte.

Dauerhaftigkeit

Die natürlicher Dauerhaftigkeit von Holz beschreibt die Fähigkeit von Holz, gegen holzzerstörende Organismen wie Pilze, Insekten und Termiten zu widerstehen.

Die Einteilung der natürlichen Dauerhaftigkeit gegenüber Pilzen erfolgt nach folgenden Klassen:

• Klasse 1: sehr dauerhaftes Holz
• Klasse 2: dauerhaftes Holz
• Klasse 3: mäßig dauerhaftes Holz
• Klasse 4: wenig dauerhaftes Holz
• Klasse 5: nicht dauerhaftes Holz

Die Einteilung der natürlichen Dauerhaftigkeit gegenüber Termiten erfolgt nach folgenden Klassen:

• Klasse D: sehr dauerhaftes Holz
• Klasse M: mäßig dauerhaftes Holz
• Klasse S: anfälliges Holz

Die Einteilung der natürlichen Dauerhaftigkeit des Trockenholzes gegenüber Larven von Käfern erfolgt nach folgenden Klassen:

• Klasse D: dauerhaftes Holz
• Klasse S: anfälliges Holz
• Klasse SH: anfällig auch im Kernholz

Holz mit höherer Dauerhaftigkeit ist in der Regel widerstandsfähiger für den Einsatz im Außenbereich. Hier sind drei Beispiele von Holzarten aufgeführt:

• Douglasie : Klasse 3-4, S
• Eiche: Klasse 2, S
• Buche: Klasse 5, S
• Kiefer: Klasse 3-4, S
• Fichte: Klasse 4, S,SH
• Lärche: Klasse 3-4, S

Feuchtetechnische Eigenschaften 

Das Schwinden und Quellen von Holz ist von entscheidender Bedeutung für seine Formstabilität und wird oft als “Arbeiten des Holzes” bezeichnet. Dieser Prozess variiert je nach Holzart erheblich und betrifft die Länge, Breite und Höhe des Holzes.

Holz schwindet und quillt in seinen drei holzanatomischen Richtungen – in der Faserrichtung (Längsrichtung), in Holzstrahlrichtung (radial) und in Jahresringrichtung (tangential) – in sehr unterschiedlichem Maße. Das Verhältnis des Schwindens und Quellens in diesen Richtungen beträgt etwa 1:10:17 (längs : radial : tangential). Diese Unterschiede sind auf die Anordnung und Größe der Gewebezellen im Holz zurückzuführen. Daher ist auch von Bedeutung, wie das Holz aus dem Stamm geschnitten wurde – ob radial oder tangential.

Der Schwindungs- und Quellungsprozess des Holzes ist ein physikalischer Vorgang, der sich aus der Menge an Wasser ergibt, das von den Zellwänden des Holzes aufgenommen werden kann.

Wenn Holz Wasser an seine Umgebung abgibt, und zwar unterhalb seines sogenannten Fasersättigungsbereichs (dieser variiert je nach Holzart und liegt etwa zwischen 25 und 35 Prozent Holzfeuchte), schwindet es. Umgekehrt quillt Holz, wenn es, ebenfalls unterhalb seines Fasersättigungsbereichs, Wasser aus der Umgebung aufnimmt, was zu einem Aufbau von Quellungsdruck führt.

Das Schwind- und Quellmaß, insbesondere rechtwinklig zur Faser, variiert je nach Holzart. Zum Beispiel ist das Schwindungs- und Quellmaß von Eiche und Lärche geringer als das von Buche, aber höher als das von Teakholz.

Schnittholz wird nach dem Holzfeuchtegehalt unterschieden in: 

• Frisches Schnittholz >30% Holzfeuchte
• Halbtrocknes Schnittholz 20-30% Holzfeuchte
• Trockenes Schnittholz <20% Holzfeuchte
• Für Schneidebretter < 12% Holzfeuchte

Optische Eigenschaften

Maserung 

Die charakteristischen Markierungen und Muster in Holz, die als Maserung bekannt sind, entstehen durch komplexe Wechselwirkungen von Farbe, Glanz, Faserverlauf, Anordnung der Holzfasern und dem natürlichen Wuchsverhalten eines Baumes.

Diese Maserung wird zudem von möglichen Anomalien im Baum beeinflusst. Abhängig von der Schnittrichtung offenbaren sich verschiedene Aspekte der Maserung, die im Querschnitt durch Jahresringe, im Tangentialschnitt durch den Faserverlauf (Fladern) und im Radialschnitt durch Markstrahlen sichtbar werden. Die Maserung ist ein entscheidender Faktor bei der Identifizierung der Holzart.

Die Beschreibung der Maserung reicht von gestreift, schlicht, gewimmert, blumig, geflammt, blasig, lockig, wellig, punktförmig, pyramidenförmig bis hin zu verwirbelt oder spiegelig.

Oberflächenstruktur

Holz kann eine glatte, raue oder strukturierte Oberfläche aufweisen, je nach Holzart und Bearbeitung. Glatte Holzoberflächen entstehen durch Anwendungen wie Sägen, Schleifen, Stemmen oder Hobeln. Strukturierte und raue Oberflächen hingegen werden durch Beflammen, Bürsten, Behauen oder Hacken erzeugt. 

Diese Anwendungen bestimmen die Haptik des Holzes sowie dessen optische Wirkung hinsichtlich Kontrast und Tiefe.

Oberflächenhandlung 

Die Wahl der Oberflächenbehandlung, sei es das Auftragen von Ölen, Wachsen, Lacken oder Lasuren, kann signifikanten Einfluss auf die optischen Eigenschaften des Holzes haben. Diese Behandlungen dienen nicht nur ästhetischen Zwecken, sondern haben auch eine schützende Wirkung auf das Holz, siehe auch hier.

Fazit für dein Schneidebrett

Das Wissen über die vielfältigen Aspekte von Holz ist unerlässlich, wenn es um die Schaffung hochwertiger Schneidebretter geht. In der Gesamtbetrachtung ist Holz der ultimative Werkstoff für Schneidebretter, da es eine einzigartige Symbiose aus Funktionalität, Robustheit, Ästhetik und Nachhaltigkeit bietet.

In diesem Artikel habe ich mich auf die Eigenschaften dieses wertvollen Materials konzentriert, die speziell für die Herstellung von Schneidebretter aus Holz von Nutzen sind. Dieses Wissen hilft Dir dabei, Fehler bei der Auswahl der passenden Holzart zu vermeiden und die Herstellung eines Schneidebrettes zu perfektionieren.

Nebenbei entwickelst Du ein tieferes Verständnis und Respekt für den faszinierenden und vielfältigen Werkstoff Holz.

Quellen: BAUSTOFFKENNTNISS – Scholz/Hiese, HOLZ erkennen und benutzen – Terry Porter, PRAXISBUCH HOLZ – Dorling Kindersley Verlag, Holz vom Fach – webpage