2 Werkstoffe Holz Aufbau des Holzes 2.1.2

Zellulose und Lignin wichtigsten Baustoffe des Holzes

Zellulose
-Zusammengesetzt aus Zuckermolekülen
-Werden bei der Assimilation gebildet und stammabwärts ins Kambium transportiert.
-Dort werden sie durch Abspaltung eines Wassermoleküls in Stärke verwandelt und zu langen Fadenmolekülen, der Zellulose verwandelt.
-Wasserunlöslich, dauerhaft, hohe Zugkraft.

Lignin
- ist aus ähnlichen Bausteinen aufgebaut
- dient der Druckausteifung

Verklebung von Lignin und Zellulose mit speziellen Zellulosearten zu einer festen Zellwand.
Ebenso die Verbindung der Zellen untereinander.

Wurzeln (2) :
-Verankerung im Bodeb
-Nährstoffaufnahme aus Wasser durch die Wurzelhaare

Krone (4)
- Aste, Zweige, Blätter; Knospen, Blüten, Früchte
- Äste werden nicht als Werkstoff verwendet
- Form der Krone nach Baumart verschieden
- Aufgabe: Stoffumwandlung, Sauerstoffabgabe, Kohlendioxydaufnahme, Lichtaufnahme

Stamm (3)
-leitet die aufgenommene Nährsalze in die Krone
und die produzierten Nährstoffe zu den Wachstumszonen.
-ergibt den Werkstoff Holz
-je nach Baumart Stammhöhe unterschiedlich.

Querschnitt
Rechtwinklig zur Stammachse

Radialschnitt (Rift- oder Spiegelschnitt)
Längsschnitt parallel zur Stammachse in der Stammmitte 

Tangentialschnitt (Sehen- oder Fladerschnitt)
- Längsschnitt parallel zur Stammachse ausserhalb der Stammmitte

Mark:
-Grundgewebe der Pflanze
-Wächst als einziger Teil im 1 Lebensjahr in Längsrichtung

Kern
-verkernte Teil des Stammes
-Stütze
-Lagerplatz für Nährstoffe

Splint
-Wasserleitung zwischen Wurzel und Blatt/Nadel

Kambium
-Wachstumsgewebe
- Wachtum durch Zellteilung
- nach Innen Holzzellen
- nach aussen Bastzellen

Bast
- Siebröhren
- Saftleitung von Blättern/Nadeln zu Wachstumszone

Borke
- Schutz- und Isolationsschicht gegen Verletzung, Witterung und Klima

Bast + Borke = Rinde

Holzstrahlen
Tote Rinde (Borke)
Lebende Rinde (Bast)
Kambium (Wachstumsgewebe)
Jahrring (Spätholz, Frühhhhholz)

Komplexes Röhrensystem

- Kanäle verlaufen hautpsächlich in Längsrichtung aber auch in radialer Richtung
- Dienen dem Nahrungstransport und der Speicherung

Die Ausprägung beinflusst
- die Festigkeit des Holzes
- die Trocknungseigenschaften
- Imprägnierbarkeit des nassen Holzes
- das Aussehen und den Charakter

Nadelholz besteht aus 2 Zellarten
1 Früh- und Spätholztracheiden (Stütz- und Leitungszellen)
  Frühholz: im Frühjahr/Frühsommer gebildet, hat dünne Wände und grosse Holräume
  Spätholz: dicke Wände und kleine Hohlräume
  Tracheiden durch Hoftüpfel verbunden,
 ( Hoftüpfel sind Durchgänge zwischen den Zellen und ermöglichen den Wasser- und  Stofftransport.)

2- Speicherzellen (Holzstrahlen)
   dient der Speicherung von Nährstoffen vom Herbst bis ins Frühjahr

Harz in den Harzkanälen schützt den Baum bei Verletzungen und bei Schädlingsbefall. Nicht bei jedem Nadelholz !!
 

besteht aus drei Zellarten

1. Leitzellen (Gefässe / Poren)
    Wassertransport stammaufwärts im Splintbereich

2. Stützzellen
    Hauptmasse des Holzes, geben ihm Festigkeit

3. Speicherzellen
    Speicherung der Nahrstoffe während der Winterzeit, so dass im Frühjahr ausreichend Energie für Blattaustrieb
    vorhanden ist.

Holz besteht aus

Kohlenstoff 50%
Sauerstoff 43.4 %
Wasserstoff 6.1 %
Stickstoff 0.2 %
Asche 0.3 %

Zellwände bestehen aus
Zellulose 40-47%
Hemizellulose 25-35%
Lignin 15-31%
Nebenbestandteilen 0.3-10%

Zellulose: wird in chemischem Prozess in der Pflanze gebildet
Lignin: chemisch komplexe Substanz, fügt sich in Gerüst der Zellulose ein : Kitt
Nebenbestandteile: beeinflussen die chemische und physikalischen und damit mechnischen Verarbeitungseigenschafen.

Kernstoff : in Zellwänden oder Hohlräumen der Zelle eingelagert. Hemmen Pilzwachstum

Mineralstoff: in Parenchymzellen in Form von Christallen und sandartigen Partikel eingelagert. Beeinflussen die Abnützung der Bearbeitungswerkzeuge

Harze: in Harzkanälen oder als Harzgallen ausgeschieden. Bestimmen Holzgeruch und die natürliche Dauerhaftigkeit. Verkleben Sägeblätter, Verleimbarkeit wird schlechter

Stärken, Zucker und Fette : in den Parenchymzellen (insbesonder Holzstrahlen und Splint) Bei aufgeschnittenem feuchten Holz für Pilze zugänglich und reduziert so die Dauerhaftigkeit.

Holzfarben: Hohe Farbschwankungen innerhalb einer als auch zwischen anderen Holzarten. 
UV Strahlung (Bewitterung) führt zu Abbau von Lignin wodurch die Holzoberfläche in Verbindung mit Pilzen vergraut.  Oberflächenrauigkeit nimmt zu.

Mit Alterung des Baumes
-Trennung in Splintholz und Kernholz
-Bei dem Verkernungsvorgang wird Wasserleitsystem funktionsuntüchtig

Vorgang gibt es bei jeder Holzart in unterschiedlichen Ausprägungen der Kernholzbildung (3 Gruppen)
1. Bäume mit regelmässiger Farbkernbildung
-Helle Splintholzzone deutlich von dunkler Kernholzzone abgegrenzt
-muss nicht entlang der Jahressringe oder Zuwachszone verlaufen
(Nussbaum, Eiche, Kirschbaum, Arve, Lärche, Föhre., Eibe)

2. unregelmässige Farbkernbildung
-eine Farbe kann gänzlich fehlen
-Farbkern bildet sich unregelmässig aus
(Buche, Esche)

3. hellem Kernholz
-Umwandlung zu Kernholz nur sehr langsam (nach 20-30 Jahren)
-Zwischen Splint- und Kernholz KEINE farbliche Differenzierung möglich.
-Kernholz gleiche Eigenschaften wie anderes Holzarten
(Birke, Erle, Berg- o.Spitzahorn, Weissbuch, Fichte, Tanne, Linde, Birnbaum)

Beeinflussung der Jahrringbildung durch (7)
1 Klima
2 Bodenverhältnisse
3 Stellung im Bestand
4 Vegetationsdauer
5 Höhenlage
6 forstliche Behandlung
7 Bodenfeuchtigkeit

Anteil von Früh- und Spätholz beeinflusst die Holzeigenschaft. (Gewicht, Textur, Schwindmass, Härte, Festigkeit)

Jahrringbreite
<= 2mm feinjährig
2-5 mm mittlere Jahrringbreite
> 5 mm grobjährig

Gefässanordnung und Gefässgrösse des Laubholzes wichtiges Merkmal

1. Ringporig
im Frühjahr grosse Gefässe für effizienten  Wassertransport
(Eiche, Esche, Ulme, Edelkastanie, Robinie)

2. Halbringporig
bilden im Frühjahr einen leicht sichtbaren Porenkranz welcher dann in zerstreutporig übergeht
(Kirschbaum, Nussbaum)

3. Zerstreutporig
bilden (auch im Frühjahr) keine ausgeprägten Gefässe
(Buche, Ahorn, Birnbaum)
== Schubladenholz