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Artikel

Autor(en): Fritz Bächle, Peter Niemz (ETH Zürich)
Redaktion: WSL, Schweiz
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Thermisch vergütetes Holz

Die Holzmodifizierung ist in den letzten Jahren wichtiger gewor­den. Zu den angewendeten Metho­den gehören unter anderem die thermische Behandlung und das Dämpfen. Beide Verfahren ver­ändern die Farbe des Holzes deutlich und werden heute oft zu diesem Zweck eingesetzt. Bei der thermischen Vergütung verändern sich darüber hinaus auch die übrigen Eigen­schaften des Holzes stark.

Haus mit Fassade aus thermisch vergütetem Holz
Abb. 1 - Haus mit Fassade aus thermisch vergütetem Holz, zwei Jahre nach Erstellung.
Foto: Balz Holz AG
 
Innenausbau
Abb. 2 - Einsatz von wärmebehandeltem Nadelholz im Innenausbau
Foto: Balz Holz AG

Die Grundlagen der thermischen Ver­gütung wurden schon vor Jahrzehnten entwickelt. Erste Arbei­ten führe Stamm bereits 1937 in den USA durch. In den 70er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts kamen zahl­reiche Forschungsarbeiten hinzu. Speziell zu nennen ist Burmester (1973, 1975), der das Feuchte-Wärme-Druckverfahren (FWD) zur Dimensionsstabilisie­rung von Spanplatten entwickelte.

Bei der thermischen Behandlung (Temperaturen zwischen 170 bis 250 °C) wird die Farbe des Holzes deutlich dunk­ler. Gleichgewichtsfeuchte und Quellung sinken und die mechanischen Eigen­schaften verschlechtern sich, während die Pilzresistenz steigt. Je intensiver die Behandlung ist, desto dunkler wird das Holz.

Die thermische Vergütung verändert die Holzstruktur auf chemischer Ebene, was je nach Behandlungspara­metern verschieden stark ausgeprägte Änderungen der physikalischen und phy­sikalisch-chemischen Eigenschaften des Holzes bewirkt. Insbesondere wird der Anteil an Hemicelluose deutlich reduziert.

Die thermische Modifizierung wird heute sowohl zur Verbesserung der Pilzresistenz als auch zur Farbänderung eingesetzt, um die derzeit gefragten dunklen Farbtöne zu erzielen. Dunkle Farbtöne sind bei den heimischen Holzarten kaum vorhanden. Haupteinsatzgebiete von thermisch behandeltem Laubholz sind Parkett und Möbel. Auch das Dämpfen (Temperatur ca. 100 °C, hohe Feuchtigkeit) dient dazu, eine andere und homogenere Farbe zu erreichen. Bekanntes Beispiel ist gedämpfte Rotbuche.

Folgende zwei Artikel berichten über die Eigenschaften von industriell in einem so genannten "Autoklav" unter Einwirkung von Wärme und Druck wärmebehandeltem Holz:

Bei der thermischen Vergütung (Temperaturen zwischen 170 bis 250 °C) verändern sich neben der Farbe des Holzes auch andere Holzeigenschaften wie Quellverhalten oder Festigkeit. Beim Dämpfen (Temperatur ca. 100 °C, hohe Feuchtigkeit) geht's hingegen hauptsächlich um den Farbeffekt, sonst ändert sich praktisch nichts am Holz.

Buche mit Rotkern Esche mit Braunkern
Abb. 3 - Buche mit Rotkern. Links unbehandelt, Mitte Stufe 2, rechts Stufe 3. Abb. 4 - Esche mit Braunkern. Links unbehandelt, Mitte Stufe 2, rechts Stufe 3.
   

Kurze Zusammenfassung

  • Laubholz
  • Durch die Wärmebehandlung kommt es zu deutlichen Eigenschaftsänderungen. Die Farbe wird mit zunehmender Behand­lungsintensität dunkler, vorhandene Unter­schiede im Farbkern bei Buche und Esche gleichen sich an. Dies führt zu einer erheblichen Wertschöpfung. Die Gleich­gewichtsfeuchte und die Quellung sinken mit steigender Behandlungsintensität auf bis zur Hälfte des unbehandelten Holzes. Der E-Modus sinkt leicht, die Festigkeit stark. Die Tendenz war bezüglich des E-Moduls und der Festigkeit nicht immer einheitlich. Hier kam es offensichtlich teil­weise zu einer Überlagerung der Materi­aleigenschaften des unbehandelten Holzes. Es konnten nicht immer im Stamm exakt nebeneinander liegende Proben verwen­det werden. Der pH-Wert des Holzes sinkt durch die Wärmebehandlung ab. Letzteres korreliert mit dem Rückgang der Gleich­gewichtsfeuchte.

    Nadelholz
  • Durch die thermische Behandlung wird das untersuchte Nadelholz deutlich dunk­ler. Die Farbe kann über die Intensität der Behandlung (Druck, Temperatur, Zeit, Sauer­stoffgehalt) in einem weiten Bereich variiert werden. Zwischen Kern und Splintholz wird weitgehend eine Farbgleichheit erreicht. Die Gleichgewichtsfeuchte und die Quel­lung sinken um 50 bis 60% der des unbe­handelten Holzes. Die Schallgeschwindigkeit zeigt keine klare Tendenz. Der E-Modul sinkt mit zunehmender Behandlungsinten­sität ab. Die Biegefestigkeit wird deutlich reduziert, der Abfall ist aber geringer als bei Laubholz. Der pH-Wert sinkt durch die Wärmebe­handlung ab, der Anteil an Hemizellulose sinkt deutlich, der Zelluloseanteil bleibt konstant.
Dieser Beitrag entstand in Zusammenarbeit mit der Zeitschrift Wald und Holz. Wald und Holz

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Kontakt

  • Peter Niemz
    ETH Zürich
    Institut für Baustoffe (IfB)
    Stefano-Franscini-Platz 3
    CH-8093 Zürich
    Tel: +41 44 632 32 30
    e-mail: niemzp @ retired.ethz.ch

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