Verarbeitung & Anwendung
Historische Nutzung
Holz wurde mindestens seit der Altsteinzeit zur Energiegewinnung (Feuer), als Wurfgegenstand, als Werkzeugmaterial und als Baumaterial intensiv genutzt, wahrscheinlich teilweise schon viel länger, da auch andere Primaten Holz zum Nestbau, zum Werfen und zum Stochern einsetzen.
Holz als Baustoff
Holz findet im Bauwesen als Bauholz Verwendung und kann dort z. B. als Vollholz, Brettschichtholz oder in Form von Holzwerkstoffen eingesetzt werden. Es wird sowohl für konstruktive, isolierende als auch für Verkleidungen eingesetzt. Auf tragenden Holzkonstruktionen basiert der Holzrahmenbau, der Holzskelettbau sowie der traditionelle Fachwerkbau. Der Einsatz von Brettschichtholz und Holzwerkstoffen erlaubt dem modernen Ingenieurholzbau ungewöhnliche Holzkonstruktionen. Die zunehmende Verwendung von Brettschichtholz (Leimholzträger) in Hallenkonstruktionen ist durch Unglücksfälle in die Diskussion geraten. Die Schäden beruhten jedoch auf Konstruktionsfehlern und mangelnder Kontrolle. Die normgerechten Tragfähigkeitsreserven von Holzkonstruktionen sind derart hoch, dass bei regelmäßiger Inspektion keine Risiken bestehen. Prinzipiell steht selbst dem Bau von Hochhäusern aus Holz nichts entgegen. Das höchste europäische wirtschaftlich genutzte Haus mit fünf Stockwerken steht in Espoo in Finnland. Der Bau wurde hauptsächlich von dem finnischen Unternehmen Finnforest geleitet und im Jahre 2005 abgeschlossen.
2013 wurde der Aussichtsturm Pyramidenkogel mit 70 m hoher Plattform in Kärnten aus geschwungenen Leimholzpfählen - ausgesteift und verspannt mit Stahlelementen - errichtet.
Holz geringer Dichte kann in roher oder verarbeiteter Form zur thermischen Isolation (Dämmstoffe) eingesetzt werden (z. B. Faserdämmplatten, Balsa zur Isolation von Flüssiggastanks). Holzfaserplatten höherer Dichte haben gute akustische Dämmeigenschaften. Spanplatten (Flachpressplatte, OSB) werden ebenso wie Sperrholzplatten für Schalungen und für Wandelemente im Holzrahmenbau eingesetzt.
Im Unterschied zu Metallen ist Holz elektrisch nicht leitfähig. Aus diesem Grund baute man in den dreißiger Jahren zahlreiche Sendetürme für Mittelwellensender aus Holz, wobei der Antennendraht im Innern des Turmes aufgehängt wurde.
Mit Ausnahme des Sendeturms des Senders Gleiwitz wurden alle diese Bauwerke entweder am Ende des Zweiten Weltkriegs zerstört oder inzwischen abgerissen. Weiterhin nutzt die Deutsche Telekom AG in Brück zwei 54 Meter hohe Holztürme, die ohne Verwendung von Metallteilen hergestellt wurden. Diese dienen zur Aufnahme von auszumessenden Antennen. Durch die metallfreie Konstruktion der Türme ist ein ungestörtes Ausmessen der Antennendiagramme möglich.
Weitere Anwendungen
Holz wird als Schalungsholz in Baugruben sowie für Masten und Holz-Bahnschwellen zur Körperschalldämpfung auf Brücken und über Tunnelbauten eingesetzt. Früher wurde Nadelholz im Bergbau als Stempel zum Abstützen der Stollen verwendet, da es vor dem Brechen knackende Geräusche abgibt (Warnfähigkeit des Holzes). Holz wird auch zur Herstellung von Behältern und Silos zur Aufbewahrung aggressiver Salze verwendet.
Die Brennbarkeit von Holz erscheint zwar zunächst als ein Nachteil beim Einsatz als Bau- und Konstruktionswerkstoff. Holz wird jedoch bei großen Querschnitten als brandhemmend eingestuft, da auf seiner Oberfläche unter Feuereinwirkung eine hitzeisolierende Kohleschicht entsteht, die das innere Holz schützt. Durch Bauweise und durch brandhemmende Anstriche lässt sich die Widerstandsdauer einer Holzkonstruktion steigern. Die Gebäudestabilität sinkt im Brandfall nur langsam und abschätzbar, wohingegen Stahlkonstruktionen aufgrund des temperaturbedingten Festigkeitsverlustes zum plötzlichen, unkontrollierten Zusammenbruch neigen.
Holz als Konstruktionswerkstoff
Gewachsenes Holz ist ein natürlicher dreidimensionaler Faserverbundwerkstoff mit vergleichsweise geringer Dichte, aber hoher Steifigkeit und Festigkeit. Die Leichtbaueigenschaften sind näherungsweise vergleichbar mit denen von glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Gewachsenes Holz ist meistens gegen Materialermüdung sehr widerstandsfähig, lässt sich gut bearbeiten und hat vorteilhafte ästhetische sowie ergonomische Eigenschaften. Je nach Holz- und Holzwerkstoff sind Kostenvorteile gegenüber anderen Konstruktionswerkstoffen vorhanden. Holz- und Holzwerkstoffe dämpfen gut Mechanische Schwingungen, vergleichbar mit Kunststoffen. Problematisch bei der konstruktiven Verwendung sind oftmals die Richtungsabhängigkeit der Werkstoffeigenschaften (Anisotropie) und die Interaktion mit Wasser. Das Quellen- und Schwinden hat Einfluss auf die Dimensionsstabilität und wird umgangssprachlich oft als „Arbeiten“ des Holzes bezeichnet.
Holz wird in Vollholz (Massivholz) und Holzwerkstoffe eingeteilt. Für die Holzwerkstoffe existieren unterschiedliche Einteilungen. Häufig wird in:
- Vollholzwerkstoffe (z. B. Brettschichtholz)
- Furnierwerkstoffe (z. B. Sperrholz)
- Spanwerkstoffe (z. B. Oriented Strand Board)
- Faserwerkstoffe (z. B. Faserplatte)
- Verbundwerkstoffe (z. B. Wood-Plastic-Composite)
unterschieden.
Holzwerkstoffe bestehen immer aus einzelnen Holzelementen (z. B. Holzfasern, Furnieren) und Bindemittel. Weiterhin kann eine Einteilung nach:
Halbwaren in Form von Vollholz wie Bretter, Leisten, Stäbe, Platten und Furniere, Verbindungselementen, wie Runddübel, Flachdübel (Fischerl), früher: „Holznagel“ (für Schuhmacherei bis Zimmerei) Halbwaren in Form von Holzwerkstoffen, wie beispielsweise Spanplatten, Holzfaserplatten verschiedener Dichte oder Sperrholz
Blöcken zum Drechseln und Schnitzen, Leimbindern als Tragwerkselemente, Schalungsträger und Schichtplatten für Betonschalung, Klangholz für Musikinstrumente erfolgen. Je nach Holzelement und verwendetem Bindemittel werden die Eigenschaften von Holzwerkstoffen im Vergleich zu gewachsenem Holz verändert. Es ist deshalb sehr wichtig, für einen Konstruktionswerkstoff eine jeweils sinnvolle Auswahl des Holzwerkstoffs zu treffen. Anwendungsfelder von Holz- und Holzwerkstoffen sind:
- Musikinstrumente
- Tischlereiprodukte, wie Möbel, Fenster, Türen und Treppen
- Sportgeräte
- Werkzeuggriffe und -stiele
- das Bauwesen (Ingenieurholzbau)
- der Maschinenbau z. B. in der Intralogistik einem Teilgebiet der Fördertechnik bei Skidfördersystemen
- der Bootsbau
- der Wagen-, Wagonbau und auch Zweiradbau (Bekamo, Bambus-Fahrräder)
- Paletten und Kisten im Transport- und Lagerwesen, Spanschachteln als Verpackung
früher:
- leiternbasierter Gerüstbau
- gebohrte Wasserleitungsrohre
- Wasserbau für Mühlen, Mühlräder
- landwirtschaftliche Geräte und Maschinen
- Räder für Transmissionsriemen
- Haushaltsgeräte
- Bucklkraxe
Holz als Ausstattungsmaterial
Die ästhetischen Holzeigenschaften stehen bei der Verwendung von Holz als Parkett sowie für Decken- und Wandvertäfelungen im Vordergrund. Hier kommen zum Teil tropische Edelhölzer oder sogenannte Buntlaubhölzer (z. B. Kirschbaum, Elsbeere), die vorwiegend als Furnier verarbeitet werden, zum Einsatz. Auch im Möbelbau wird heutzutage hauptsächlich gemessertes Deckfurnier verwendet. Holzfußböden müssen zudem ausreichend abriebfest sein, daher werden meist Harthölzer verarbeitet.
Auch psychophysiologische Wirkungen sind bekannt: bei einer Vergleichsstudie des Joanneum-Instituts an einer österreichischen Schule ergab sich ein deutlicher stressreduzierender, u. a. die Herzfrequenz senkender Effekt auf diejenigen Schüler, die in holzverkleideten Klassenzimmern unterrichtet wurden. Ebenso sank die von den Lehrern empfundene soziale Beanspruchung durch die Schüler.
Industrieholz
Holz ist der wichtigste Grundstoff in der Zellstoff- und Holzwerkstoffindustrie. Der Rohstoff wird dabei entweder nur mechanisch zerkleinert oder zusätzlich chemisch aufgeschlossen. Vorprodukte sind Hackschnitzel (zerkleinertes Holz), Späne, Holzfasern oder auch Furniere (Holzblätter). Grundsätzlich wird nur entrindetes Holz verarbeitet. Für die Herstellung von Holzwerkstoffen werden beleimte Späne oder Holzfasern verpresst. Sperrholz hingegen besteht aus kreuzweise verleimten Furnieren, die meist aus gedämpften Blöcken geschält wurden.
Für die Zellstoffherstellung muss das Lignin weitestgehend aus dem Fasergrundstoff entfernt werden. Gängige Aufschlussverfahren sind das Sulfatverfahren und das Sulfitverfahren. Das Restlignin wird durch Bleichen des Zellstoffs beseitigt. Bei der Herstellung von Holzstoff oder Holzschliff als Grundstoff für Pappen und minderwertige Papiere verbleibt das Lignin in der Fasermasse. Papier aus Zellstoff erhielt früher die Bezeichnung „holzfrei“. Aus Zellstoff und Holzstoff werden u. a. Papier, Pappe und Zelluloseprodukte wie Zelluloid und Viskosefasern hergestellt.
