Material Holz - Eigenschaften, Behandlung und Verwendung

Material Holz – Eigenschaften, Behandlung und Verwendung

Es gibt viel davon, es ist relativ billig (oder sogar kostenlos), es ist umweltfreundlich, es sieht gut aus, es ist warm und gemütlich, es ist super-stark, es dauert Hunderte oder sogar Tausende von Jahren, und Sie können es für alles verwenden Gebäude Brücken zu machen Papier oder Heizung zu Hause aus . Es ist Holz – und es ist wahrscheinlich das nützlichste und vielseitigste Material auf dem Planeten, mit vielen tausend verschiedenen Anwendungen. Was macht Holz so gut? Lasst uns genauer hinschauen!

Was ist Holz?

Man hört oft Leute, die über Geld und alle möglichen anderen Dinge murren, die „nicht auf Bäumen wachsen“; die große Sache über Holz ist , dass es nicht auf Bäume wachsen-oder, genauer gesagt, in ihren Stämmen und Ästen.

Struktur von Holz

Nimm einen Baum und schäle die äußere „Haut“ oder die Rinde ab und was du findest, sind zwei Arten von Holz. Am Rande befindet sich eine feuchte, leichte, lebende Schicht namens Splintholz, die mit Röhren gefüllt ist, die Xylem genannt werden und einem Baumrohr Wasser und Nährstoffe von den Wurzeln bis zu den Blättern helfen; im Splintholz gibt es einen viel dunkleren, härteren Teil des Baumes, das Kernholz , das tot ist, wo die Xylem-Röhren mit Harzen oder Zahnfleisch verstopft sind und nicht mehr arbeiten.

Um den äußeren Rand des Splintholzes (und des Stammes) herum befindet sich eine dünne aktive Schicht, das Kambium, wo der Baum jedes Jahr um ein kleines Stück nach außen wächst und diese berühmten Jahresringe bildet das sagt uns, wie alt ein Baum ist. Schneiden Sie horizontal durch einen Baum, führen Sie die Säge parallel zum Boden (senkrecht zum Stamm), und Sie sehen die Jahresringe (eine neue pro Jahr hinzugefügt), die den Querschnitt bilden. Schneiden Sie senkrecht durch einen Baumstamm und Sie sehen Linien im Inneren, die parallel zum Stamm verlaufen, der von den Xylem-Röhren gebildet wird und die innere Struktur des Holzes bilden, das als sein Korn bekannt ist.

Sie werden auch gelegentliche wackelige Ovale sehen, die das Korn unterbrechen, das Knoten genannt wird , das die Stellen sind, wo die Zweige aus dem Stamm eines Baumes herauswuchsen. Knoten können Holz attraktiv machen, aber sie können auch seine Struktur schwächen.

 

Laubhölzer und Nadelhölzer

Holz wird in zwei verschiedene Arten unterteilt, die als Hartholz und Weichholz bezeichnet werden, obwohl sich die Namen verwirrenderweise nicht immer auf seine tatsächliche Härte oder Weichheit beziehen:

  • Laubhölzer kommen typischerweise von Laubbäumen (Laubbäumen), die ihre Blätter jeden Herbst fallen lassen, auch bekannt als Angiospermen, weil ihre Samen in Früchten oder Hülsen eingeschlossen sind. Beispiele sind Esche, Buche, Birke, Mahagoni, Ahorn, Eiche, Teak und Walnuss.
  • Nadelholz Regel kommen aus Ever (Nadel-) Bäume (jene , die Nadeln und Zapfen und behalten sie das ganze Jahr über , auch genannt gymnosperms. Beispiele hierfür sind Zedern, Zypressen, Tanne, Kiefer, Fichte und Redwood haben.

Es ist allgemein wahr, dass Harthölzer härter als Nadelhölzer sind, aber nicht immer. Balsa ist das bekannteste Beispiel für ein Hartholz, das eigentlich sehr weich ist. Harthölzer haben schöne, attraktive Körner und werden für feine Möbel und dekorative Holzarbeiten verwendet, während Nadelhölzer oft von sehr hohen, geraden Bäumen stammen und sich besser für Bauarbeiten eignen (in Form von Brettern, Pfosten usw.).

 

Chemische Zusammensetzung

Sehen Sie sich frisch geschnittenes Holz unter dem Mikroskop an und Sie werden sehen, dass es wie jede andere Pflanze aus Zellen besteht. Die Zellen bestehen aus drei Substanzen, die Zellulose genannt werden (etwa 50 Prozent), Lignin (das ein Fünftel bis Viertel der Harthölzer bildet, aber ein Viertel bis ein Drittel Weichhölzer) und Hemizellulose (der Rest). Grob gesagt ist Cellulose die faserige Masse eines Baumes, während Lignin der Klebstoff ist , der die Fasern zusammenhält.

 

Eigenschaften von Holz

chemische zusammensetzung von holz laubholz und nadelholz

Die innere Struktur eines Baumes macht Holz zu dem, was es ist – wie es aussieht, wie es sich verhält und wofür wir es verwenden können. Es gibt tatsächlich Hunderte von verschiedenen Baumarten, so dass Verallgemeinerungen über etwas, das „Holz“ genannt wird, nicht immer hilfreich ist: Balsaholz unterscheidet sich von Eiche, was nicht ganz dasselbe ist wie Hasel, das sich wiederum von Walnuss unterscheidet. Allerdings haben verschiedene Holzarten mehr Gemeinsamkeiten als etwa mit Metallen , Keramiken und Kunststoffen.

 

Stärke

Körperlich ist Holz stark und steif, aber im Vergleich zu einem Material wie Stahl ist es auch leicht und flexibel. Es hat auch eine andere interessante Eigenschaft. Metalle, Kunststoffe und Keramiken neigen dazu, eine ziemlich einheitliche innere Struktur zu haben, was sie isotrop macht: Sie verhalten sich in allen Richtungen genau gleich. Holz ist aufgrund seiner Jahresring-Korn-Struktur anders. Normalerweise können Sie einen kleinen, toten Ast mit bloßen Händen biegen und einrasten lassen, aber es ist fast unmöglich, den gleichen Ast zu dehnen oder zusammenzudrücken, wenn Sie versuchen, ihn in die entgegengesetzte Richtung zu ziehen oder zu drücken. Das gleiche gilt, wenn Sie Holz schneiden. Wenn Sie jemals Holz mit einer Axt gehackt haben, wissen Sie, dass es sich sehr leicht spaltet, wenn Sie mit der Klinge entlang der Maserung schneiden, aber es ist viel schwieriger, den umgekehrten Weg zu schneiden (durch die Maserung). Wir sagen, Holz ist anisotrop , was bedeutet, dass ein Holzklumpen unterschiedliche Eigenschaften in verschiedenen Richtungen hat.

Das ist nicht nur wichtig für jemanden, der im Holzschuppen abgehackt wird, sondern auch, wenn Sie Holz im Bau verwenden. Traditionelle Holzgebäude werden von riesigen vertikalen Pfosten getragen, die Kräfte entlang ihrer Länge parallel zur Maserung in den Boden übertragen. Das ist eine gute Methode, Holz zu verwenden, da es im Allgemeinen eine hohe Druckfestigkeit (Beständigkeit gegen Quetschen) hat, wenn Sie es in die gleiche Richtung wie das Korn laden. Holzpfähle sind viel schwächer horizontal platziert; Sie brauchen viel Unterstützung, um sie beim Biegen und Schnappen zu stoppen. Das liegt daran, dass sie eine geringere Zugfestigkeit haben (Widerstand gegen Biege- oder Zugkräfte über das Korn). Nicht alle Hölzer sind jedoch gleich. Eiche hat eine viel höhere Zugfestigkeit als viele andere Hölzer, weshalb sie traditionell für die Herstellung von schweren, horizontalen Balken in Altbauten verwendet wurde. Andere Faktoren, wie gut gewürzt (trocken) ein Stück Holz ist (wie unten diskutiert) und wie dicht es ist, beeinflussen auch seine Stärke.

 

Haltbarkeit

Eines der besten Dinge an Holz ist, wie lange es dauert. Beim Durchblättern der täglichen Nachrichten lesen Sie oft, dass Archäologen die vergrabenen Überreste eines alten Holzartikels – ein hölzernes Gerät , vielleicht oder ein einfaches Ruderboot oder die Überreste eines riesigen Gebäudes – gefunden haben, die Hunderte oder sogar Tausende von Jahren alt sind alt. Das Bereitstellen eines Holzobjekts ist richtig erhalten (etwas anderes besprechen wir später), es wird leicht die Person überdauern, die es gemacht hat. Aber genau wie diese Person war ein hölzernes Objekt einst ein lebendes Ding – und es ist ein natürliches Material. Wie andere natürliche Materialien unterliegt es den natürlichen Kräften des Verfalls durch einen Prozess, der als Verrottung bekannt ist, in dem Organismen wie Pilze und Insekten wie Termiten und Käfer die Zellulose und das Lignin allmählich abnagen und Holz zu Staub und Erinnerungen reduzieren.

 

Holz und Wasser

Holz hat viele andere interessante Eigenschaften. Es ist hygroskopisch , was bedeutet, dass es wie ein Schwamm Wasser absorbiertund quillt unter feuchten Bedingungen auf und gibt das Wasser wieder ab, wenn die Luft trocknet und die Temperatur steigt. Wenn, wie bei mir, Ihr Haus Holzfenster hat, werden Sie wahrscheinlich bemerken, dass sie sich im Sommer viel leichter öffnen als im Winter, wenn die feuchten Außenbedingungen sie zu den Rahmen anschwellen lassen (nicht unbedingt so schlecht, denn das hilft um die Kälte draußen zu halten).

HOLZ UND WASSER

Warum nimmt Holz Wasser auf? Denken Sie daran, dass der Stamm eines Baumes dazu bestimmt ist, Wasser von den Wurzeln zu den Blättern zu transportieren: Es ist ein Wasser-Superhighway. Ein frisch geschnittenes Stück „grünes“ Holz enthält normalerweise eine große Menge an verborgenem Wasser, was es sehr schwierig macht, es als Brennholz zu verbrennen, ohne viel zu rauchen und zu spucken. Einige Arten von Holz können mehrmals ihr eigenes Gewicht in Form von Wasser aufsaugen.

 

Holz und Energie

Welche anderen Eigenschaften hat Holz? Es ist ein relativ guter Wärmeisolator (was im Bauwesen sehr nützlich ist), aber trockenes Holz verbrennt ziemlich leicht und erzeugt eine große Menge an Wärmeenergie, wenn Sie es über seine Zündtemperatur hinaus erhitzen (der Punkt, an dem es überall Feuer fängt) von ungefähr 200-400 ° C, 400-750 ° F). Obwohl Holz Schall sehr effektiv absorbieren kann (eine weitere nützliche Eigenschaft in Gebäuden, wo Menschen Wert auf Schalldämmung legen, die ihre Nachbarn ausschließt), können Holzobjekte auch so gestaltet werden, dass sie Töne übertragen und verstärken – so funktionieren Musikinstrumente. Holz ist im Allgemeinen ein schlechter Stromleiter, aber interessanterweise ist es piezoelektrisch (Eine elektrische Ladung baut sich auf Holz auf, wenn Sie es richtig drücken).

 

Umweltfreundlich

Holz war eines der ersten natürlichen Materialien, die Menschen zu benutzen lernten, und es hat nie seine Popularität verloren. In diesen Tagen ist es besonders geschätzt für ein natürliches und umweltfreundliches Produkt. Forstwirtschaft ist ein seltenes Beispiel für etwas, das das Potenzial hat, vollständig nachhaltig zu sein : Wenn Sie für jeden alten Baum, den Sie fällen, einen neuen Baum pflanzen, können Sie das Holz für immer weiterverwenden, ohne den Planeten zu schädigen. In der Praxis müssen Sie Gleiches mit Gleichem ersetzen und die Forstwirtschaft ist nicht automatisch nachhaltig, egal welche Papiermacher wie wir glauben. Ein nagelneuer Baum hat viel weniger ökologischen Wert als ein ausgewachsener Baum, der Hunderte von Jahren alt ist, so dass das Pflanzen von tausend Setzlingen kein Ersatz für das Fällen einer Handvoll uralter Bäume sein kann. Die Holzgewinnung kann enorm umweltschädlich sein, ob es nun darum geht, einen tropischen Regenwald zu fällen oder ausgewachsene Bäume in altem, gemäßigtem Wald selektiv zu fällen. Einige der Prozesse und Chemikalien, die in der Forst- und Holzverarbeitung verwendet werden, sind ebenfalls umweltschädlich ; Chlor, das zum Bleichen von Holzfasern zu Papier verwendet wird, kann beispielsweise in Flüssen zu Wasserverschmutzung führen . Auf der positiven Seite ist jedoch, dass wachsende Bäume Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernen und mehr davon pflanzen, um die Auswirkungen des Klimawandels zu verringern. Bäume sind auch wichtige Lebensräume für viele andere Arten und helfen, die biologische Vielfalt (die Vielfalt der lebenden Organismen auf der Erde) zu erhöhen . Die Forstwirtschaft ist ein gutes Beispiel dafür, wie Menschen in perfekter Harmonie mit dem Planeten leben können.

 

Verwendung von Holz

Wie kommt Holz vom Baum auf das Dach deines Hauses, dein Bücherregal oder den Stuhl, auf dem du sitzt? Es ist eine längere und komplexere Reise, als Sie vielleicht denken, die in Ernte, Würzen, Konservieren und andere Behandlung und Schneiden nimmt. Hier ist eine kurze Anleitung.

Ernte von Holz

achsende Pflanzen für Nahrung heißt Landwirtschaft; Bäume für den menschlichen Gebrauch zu züchten ist Waldbau – und die beiden Dinge haben viel gemeinsam. Holz ist eine Pflanzenernte, die wie jede andere geerntet werden muss, aber der Unterschied ist, wie lange Bäume zum Wachstum brauchen, oft viele Jahre oder sogar Jahrzehnte. Die Art und Weise, wie Holz geerntet wird, hängt davon ab, ob Bäume in Plantagen wachsen (wo es Hunderte oder Tausende der gleichen Arten gibt, in der Regel in ähnlichem Alter) oder in reifen Wäldern (wo es eine Mischung verschiedener Arten und Bäume unterschiedlichster Altersstufen gibt).


Gepflanzte Bäume können nach einem genauen Plan und klar geschnitten werden (der gesamte Wald wird gefällt), wenn sie ausgereift sind. Ein drastischer Ansatz ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn die Bäume eine schnell wachsende Art sind, die speziell für den Einsatz als Biomasse- Brennstoff gepflanzt wird . Einzelne Bäume können auch selektiv aus Mischwäldern gefällt und entweder maschinell oder tierisch fortgeschleppt oder sogar (wenn es ökonomisch und ökologisch sinnvoll erscheint) mit dem Hubschrauber nach oben geschleppt werden, wodurch die Beschädigung anderer Bäume in der Nähe vermieden wird. Manchmal werden die Barke und die kleinen Äste der Bäume im Wald entfernt, bevor sie zur Weiterverarbeitung zu einem Holzlager transportiert werden, obwohl sie auch intakt entfernt werden können, wobei die gesamte Verarbeitung an einem anderen Ort erfolgt. Alles hängt vom Wert des Baumes, den Anbaubedingungen, davon, wie weit der Holzplatz entfernt ist und wie leicht der Baum transportiert werden kann. Eine andere interessante Form der Forstwirtschaft heißt Niederwald , bei der lange, dünne, niedrig wachsende Äste von Bäumen wie Haselnuss und Weide vorsichtig und rücksichtsvoll entfernt werden, ohne dass sie langfristig geschädigt werden.

Trocknung von Holz

Ein frisch geschnittener Baum ist ein bisschen wie ein Schwamm, der in Wasser eingeweicht wird, also muss er vollständig getrocknet oder gewürzt werden, bevor er verwendet werden kann.Trockenes Holz ist weniger anfällig für Verrottung und Verfall, es ist einfacher mit Konservierungsmitteln und Farben zu behandeln und es ist viel leichter und leichter zu transportieren (typischerweise kann das Gewicht eines halb frisch gefällten Baumes aus dem eingeschlossenen Wasser stammen). Trockenes Holz ist auch viel stärker und einfacher zu bauen (es wird nicht so viel schrumpfen) und wenn ein Baum zum Brennen als Brennholz (oder eine Energiepflanze) bestimmt ist, wird es leichter brennen und mehr Wärme abgeben, wenn es richtig ist zuerst getrocknet. Typischerweise wird Holz entweder im Freien getrocknet (was von einigen Monaten bis zu einem Jahr dauert) oder, wenn die Geschwindigkeit wichtig ist, in riesigen beheizten Öfen, die als Brennöfen bezeichnet werden (was die Trocknungszeit auf Tage oder Wochen verkürzt). Gewonnenes Holz ist immer noch nicht vollständig trocken: Typischerweise variiert sein Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 bis 20 Prozent, abhängig von der Trocknungsmethode und der Trocknungszeit.

Imprägnierung und andere Behandlungen von Holz

Theoretisch könnte Holz für immer bestehen bleiben, wenn es nicht von Wanzen und Bakterien befallen würde; Konservierungsmittel können ihre Lebensdauer erheblich verlängern, indem sie Fäulnis verhindern. Unterschiedliche Konservierungsstoffe wirken unterschiedlich. Farbe zum Beispiel wirkt wie eine Außenhaut, die verhindert, dass Pilze und Insekten in das Holz eindringen und es wegfressen, aber Sonnenlicht und Regen lassen Farbe platzen und abblättern, wodurch das Holz offen bleibt, um darunter anzugreifen. Kreosot (ein weiteres beliebtes Holzschutzmittel) ist eine stark riechende, ölige braune Flüssigkeit, die üblicherweise aus Steinkohlenteer hergestellt wird. Im Gegensatz zu Farben ist es ein Fungizid, Insektizid, Mitizid und Sporizid. Mit anderen Worten, es verhindert, dass Pilze, Insekten, Milben und Sporen im Holz fressen oder wachsen.

Verschiedene Arten der Behandlung helfen, Holz auf andere Weise zu schützen und zu bewahren. Es ist eine große Ironie, dass mit Holz ein schönes Zuhause gebaut werden kann, das viele Jahrzehnte hält oder in wenigen Minuten zu Boden brennt. Holz ist so reichlich und brennt so gut, dass es lange Zeit einer der beliebtesten Brennstoffe der Welt war. Deshalb ist die Brandschutzbehandlung von Holzbauprodukten so wichtig. Typischerweise wird Holz mit feuerhemmenden Chemikalien behandelt, die die Art und Weise beeinflussen, wie es brennt, wenn es Feuer fängt, wodurch die flüchtigen Gase reduziert werden, die freigesetzt werden, so dass es langsamer und mit größeren Schwierigkeiten brennt.

Zuschnitt von Holz

Es gibt einen großen Unterschied zwischen einem Baum und dem fertigen Produkt wie z.B einen Tisch aus Holz, auch wenn beide aus genau demselben Holz sind. Dieser Unterschied kommt hauptsächlich durch geschicktes Schneiden und Holzbearbeitung zustande. Wie viel ein Baum braucht, hängt von dem Produkt ab, das hergestellt wird. So etwas wie ein Strommast oder ein Zaunpfahl ist nicht viel mehr als ein Baum, der von seinen Ästen befreit und mit Konservierungsmitteln behandelt wurde; das ist ein Beispiel für das, was man Rundholz nennt . Bäume brauchen ein wenig mehr Arbeit im Sägewerk, um sie in Holz , Holz oder Schnittholz zu verwandeln(Die drei Namen werden oft synonym verwendet, obwohl sie mit spezifischeren Bedeutungen verwendet werden können). Flache Holzstücke können aus Bäumen hergestellt werden, indem man Stämme in zwei verschiedene Richtungen schneidet. Wenn Sie Bretter mit der Säge schneiden, die in Linien parallel zur Länge des Stammes verläuft, erhalten Sie Flachs (oder Flatsawn) Holz (mit Ovalen oder Kurven auf der größten flachen Oberfläche des Holzes); wenn du einen Baum fällst, den Stamm in Viertel schneiden, dann jedes Viertel in parallele Planken schneiden, erhältst du Viertelholz (mit dem Korn, das entlang der größten flachen Oberfläche in breit parallelen Streifen läuft).

Sehen Sie, wie attraktiv diese Muster aussehen? Es überrascht nicht, dass Holz, das für Möbel und andere dekorative Zwecke bestimmt ist, viel sorgfältiger und sorgfältiger geschnitten werden muss, was seine Figur anbelangt . Auf diese Weise wird ein bestimmter Baum geschnitten, um die Wachstumsmuster, die er enthält, auf attraktive Weise im letzten Stück Holz zu zeigen. Die Zahl kann auch davon abhängen, welcher Teil eines Baumes verwendet wird. Holz, das in der Nähe des Baumstumpfs geschnitten wird, wird manchmal eine attraktivere Figur bilden als Holz, das von höher oben geschnitten wird.

Andere Holzprodukte

Rundholz und Schnittholz nennt man natürliche Holzprodukte, weil sie geschnittene Baumstücke mehr oder weniger in roher Form verwenden. Es gibt viele andere Arten, Bäume zu verwenden, die einen größeren Verarbeitungsaufwand erfordern. Einige Hölzer sind sehr selten und teuer, während andere billig und reichlich vorhanden sind. Eine übliche Technik besteht darin, eine äußere Schicht aus teurem und attraktivem Holz auf einen Kern aus billigerem Material aufzubringen. Furnier ist eine dünne dekorative Schicht, die auf billigeres Holz aufgetragen wird, indem man einen Baumstamm gegen eine Klinge dreht, ähnlich wie einen Apfel schälen. Die Verwendung von Furnier bedeutet, dass Sie ein attraktives Holzfinish zu viel niedrigeren Kosten erhalten als mit einem soliden Stück teures Holz. Sperrholzwird hergestellt, indem man Schichten von Holz (oder Lagen) nimmt und sie zusammen mit einer äußeren Schicht von Furnier klebt. Typischerweise wird jede Lage um 90 Grad zu der darunter liegenden gelegt, so dass sich die Körner abwechseln. Das bedeutet, dass ein Stück Sperrholz normalerweise viel stärker ist als ein Stück Naturholz, aus dem es hergestellt wurde. Laminiertes Holz ist eine schwächere Art von Sperrholz, bei dem das Korn jeder Schicht in der gleichen Richtung verläuft. Spanplatte (oftSpanplatte genannt ) wird hergestellt, indem die Abfallstücke, Flocken und Sägespäne von einer Mühle genommen und unter hohem Druck mit Klebstoff in eine Form gepresst werden, so dass sie zusammenklebt, um Bretter und Platten herzustellen. Low-Cost- und Selbstmontage-Möbel werden oft auf diese Weise hergestellt. Faserplatteist ähnlich, aber mit Holz-Zellstoff-Fasern anstelle von Holzspänen und Sägemehl hergestellt. Hartfaserplatte ist in ähnlicher Weise eine dünne Holzplatte aus Holzfasern.

Nicht alle Holzprodukte sind sofort als solche erkennbar. Ein großer Teil der Papier- und Kartonverbraucher wird hergestellt, indem beispielsweise Zellulose von Bäumen in eine faserige Pulpe verwandelt wird. Abnehmer für den entstandenen Grundstoff sind Druckereien und deren Produktportfolio. Lignin (die andere Hauptchemikalie im Holz) hat ebenfalls viele Verwendungsmöglichkeiten, einschließlich der Herstellung von Kunststoffen (wie dem in herkömmlichen fotografischen Filmen verwendeten Zelluloid ), Farben , Terpentin und Hefeprodukten.

 

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