Holz als Werkstoff für Fußböden: Hier stelle ich Ihnen einen Einblick über die manigfaltigen Eigenschaften und Möglichkeiten zu diesem natürlichen Werkstoff zur Verfügung. Ich wünsche Ihnen viel Spaß beim Lesen.

Für Fragen stehe ich Ihnen selbstverständlich gern zur Verfügung.

Holz als Werkstoff für Fußböden: Struktur und allgemeine Eigenschaften

Holz ist einer der ältesten Werk- und Baustoffe der Menschheit. Seine Bedeutung ist bis heute auch in den Industrienationen unverändert. Neben den heute besonders geschätzten ökologischen Vorzügen – wie Erneuerbarkeit des  nachwachsenden   Rohstoffs  Holz,  seine   C0 2 -Neutralität,  sein konkurrenzlos geringer  Energiebedarf  und  seine  Umweltfreundlichkeit  bei der Herstellung von Produkten – bietet Holz besondere technologische Eigenschaften, die es zum wichtigsten nachwachsenden Baustoff für die größten Tragwerke der Natur – für die Bäume – und für den Menschen macht.

Ein tiefes Verständnis von zahlreichen Schäden an Holzfußböden einerseits und der besonderen Eignung von Holz für Fußböden andererseits ergibt sich aus der Kenntnis der Holzeigenschaften. Diese sind wesentlich bedingt durch den strukturellen Aufbau des Holzes, der als perfekte Anpassung an die Bedürfnisse des lebenden Baumes zu verstehen ist.  Das  Holz,  d. h.  der Stamm, hat beim lebenden Baum drei wesentliche Funktionen:

Funktionen des Stamms beim lebenden Baum

1. Tragefunktion

Das Eigengewicht von Ästen und Blättern plus die Biegung durch Wind verursachen Kräfte überwiegend parallel zur Stammachse.

2. Wasserleitfunktion

Mehrere hundert Liter Wasser werden von einem ausgewachsenen Baum täglich durch das Holz zu den Blättern transportiert und verdunstet.

3. Speicherfunktion

Stärke und andere in lebenden Zellen des Holzes gespeicherte Nährstoffe ermöglichen laubabwerfenden Bäumen die Überwinterung und das kurzfristige Austreiben im Frühjahr.

Holz als Werkstoff für Fußböden: Dem Verarbeiter sticht als Erstes die Analogie  zwischen  der  Tragefunktion des Holzes im Baum und seinem Bauwerk ins Auge. Die mechanischen Eigenschaften des Holzes sind somit wichtig und werden deshalb von ihm meist verstanden und berücksichtigt. Bauschäden entstehen, wenn die übrigen Holzeigenschaften, die sich aus den anderen Funktionen ableiten, nicht berücksichtigt werden. Nachfolgend soll kurz der Zusammenhang zwischen anatomischem Aufbau, Funktionen und Holzeigenschaften betrachtet  werden.

Holz als Werkstoff für Fußböden: Wie alle Lebewesen ist auch ein Baum aus Zellen aufgebaut. Holz ist Zellwand. Aus der Tragefunktion und Leitfunktion des Holzes im  Baum  ergibt sich eine Orientierung der Zellen parallel zur Stammachse, da die Hauptkräfte und der Wassertransport in dieser Richtung wirken.

Anisotropie des Holzes

Aus der Faserorientierung des Holzes ergeben sich unterschiedliche Eigenschaften je nach Holzrichtung. So ist beispielsweise die Härte der Querschnittfläche circa doppelt so groß wie die der Längsflächen (Radialschnitt und Tangentialschnitt). Bei Holzpflasterfußböden wird dies vorteilhaft genutzt:

Die durch Begehen beanspruchte Fläche besteht hier ausschließlich aus Querschnitten. Noch größere Eigenschaftsdifferenzen für die einzelnen Holzrichtungen ergeben sich beispielsweise bei Quellung und Schwindung des Holzes. Die Verhältnisse von longitudinaler zu radialer zu tangentialer Quellung und Schwindung verhalten sich wie 1: 10: 20. Wasseraufnahme und Transport erfolgen in longitudinaler Richtung sogar um mehrere Zehnerpotenzen schneller als in radialer oder tangentialer Richtung. Diese wenigen Beispiele zeigen, wie stark sich der anisotrope Aufbau des Holzes auf seine Eigenschaften je nach Holzrichtung auswirkt.

Holz als Werkstoff für Fußböden: Neben der strukturellen Anisotropie des Holzes bedingt die Inhomogenität des Materials wesentliche Eigenschaften. Das heißt: Holz enthält neben Zellwandsubstanz auch Luft, die den zu Lebzeiten vorhandenen Zellsaft ersetzt.

Die Reindichte

Die Dichte der reinen Zellwandsubstanz, die sogenannte Reindichte, beträgt holzarteneinheitlich etwa 1,5 g/cm³ . Aus den Anteilen von Zellwandsubstanz und Luft im Holz ergibt sich die sogenannte Rohdichte p. Diese gilt als wichtigste technologische Kenngröße, von der fast alle Holzeigenschaften abhängen.

Anschaulich wird das am Beispiel von Balsaholz mit einer Rohdichte Po 0,1g/cm³  und  Pockholz mit  Po 1,2 g/cm³ .  Entsprechend wird  das  leichte und doch stabile Balsaholz bevorzugt im Flugzeugbau und zu Dämmzwecken eingesetzt, das schwere Pockholz findet u.a. Verwendung als Hobelsohle und Gleitlager. Typische Parkettholzarten besitzen meist eine mittlere Rohdichte. Luft in den Zellhohlräumen verleiht einem Holzfußboden seine Trittelastizität und Fußwärme. So kühlt sich eine Fußsohle bei zehnminütiger Berührung auf Steinboden um 10 Kelvin,  auf  einem  Holzfußboden  jedoch nur um circa 2 Kelvin ab. Trotzdem ist  die  Wärmeleitfähigkeit von Holz noch so hoch, dass selbst 22mm dickes Stabparkett auf Fußbodenheizung noch genügend Wärmedurchgang bietet.

Hygroskopizität und Dimensions- Stabilität des Holzes

Cellulose, Lignin und Hemicellulosen bilden die Zellwandsubstanz. Holz besitzt eine starke Affinität zu Wasser, von dem es im lebenden Baum ständig umgeben ist. Diese Affinität bewirkt selbst in trockenem Zentralheizungsklima einen Mindestwassergehalt des Holzes, der die elektrostatische Aufladung eines Holzfußbodens wirkungsvoll verhindert. Holz besitzt die allgemein geschätzte Eigenschaft regulierend, d. h. feuchteausgleichend auf das Raumklima zu wirken. Es gibt Wasserdampf an trockenes  Umgebungsklima ab und nimmt Wasserdampf aus feuchtem Umgebungsklima auf.

Das Wechselspiel von Wasserdampfaufnahme bei hoher Luftfeuchte und Wasserdampfabgabe bei niedriger Luftfeuchte führt zur Vergrößerung bzw. zur Verkleinerung des Holzvolumens. Dies kann zu Beanstandungen wie Aufwölbungen oder Fugenbildung im Holzfußboden führen. Die Erfahrung zeigt, dass über die Hälfte aller Beanstandungen und Schäden an Holzfußböden mit dieser Dimensionsänderung, d. h. mit Quellung und Schwindung des Holzes in Zusammenhang stehen.

Holznebenbestandteile und Speichergewebe

Tausende von chemisch unterschiedlichen Substanzen aus den Gruppen der Mineralstoffe, Gerbstoffe, Harze, ätherischen Öle, Fette, Stärke, Zucker u. a. werden als sogenannte Holznebenbestandteile oder Holzinhaltsstoffe zusammengefasst. Obwohl sie nur wenige Prozent der Gesamtholzmasse ausmachen, bewirken sie wesentliche Eigenschaftsunterschiede zwischen den Holzarten. Geruch, Holzfarbe, unerwünschte Verfärbungen, natürliche Dauerhaftigkeit gegen Pilze und Insekten, Wasseraufnahmeverhalten, Werkzeugstumpfung, Verleimbarkeit, Lackhaftung und Trocknung sowie allergische Reaktionen bei der Verarbeitung stehen in direktem Zusammenhang mit den Holznebenbestandteilen der einzelnen Holzarten.

Das Speichergewebe zeichnet sich nicht nur durch seinen Reichtum an Holznebenbestandteilen aus, sondern auch meist durch seine charakteristische Struktur, die den einzelnen Holzarten ihr unverkennbares Erscheinungsbild verleiht. So sind beispielsweise die bei Eichenholz im Radialschnitt oft bemängelten Flecken ein Holzartcharakteristikum. Sie werden hervorgerufen durch die quer zur übrigen Faserrichtung verlaufenden hohen und breiten Holzstrahlen (wegen der besonderen Lichtreflexion dieses Gewebes auch Spiegel genannt). Hier ist u. a. die für den Baum lebensnotwendige Stärke gespeichert.

Die Orientierung der Holzstrahlen quer zur übrigen Faserrichtung ruft nicht nur  optische Effekte hervor, sondern bei Feuchteschwankungen auch Spanboden oft an breiten Holzstrahlen auftreten.